KR20090002342U - 배수구용 부유잡물 및 토사 차집망 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배수구용 차집망에 관한 것으로서 종래에는 배수구에 별도의 차집망이 없었기 때문에 부유잡물 및 토사로 인하여 배수구가 막히고 배수가 원활치 못하였다.

본 고안은 도 2와 같이 차집망을 구성함에 있어서 상측이 넓고 하측이 좁은 역 사다리꼴 형태로 하되, 측면망(2)과 하면망(3)에는 다수의 배수공을 천공하며, 차집망(1)의 내측하단에는 전체적으로 미세한 배수공을 갖는 내측걸름망(4)을 결합하고, 차집망(1)의 양측 상단에는 안치용걸이(5)를 형성하여 차집망(1)을 배수관연결통(10)내에 걸어서 설치할 수 있도록 한 것이다.

배수구, 차집망, 부유잡물, 토사.

Description

배수구용 부유잡물 및 토사 차집망{Debris and Sediment Trap in Storm Drain Inlet}

본 고안은 배수구의 빗물받이 하부에 설치하여 빗물배수시에 빗물과 함께 유동하는 토사와 이송잡물을 용이하게 걸러낼 수 있도록 한 배수구용 부유잡물 및 토사 차집망에 관한 것이다.

최근 들어 환경의 변화로 인한 국지적인 집중호우가 우리나라뿐만 아니라 세계 곳곳에 빈번하게 발생한다. 이러한 집중호우는 불투수 면적이 크고 도달시간이 매우 짧은 도시지역에 천문학적인 수치의 피해를 주고 있으며, 더욱이 인구가 집중되는 거대도시화로 인하여 그 피해는 날로 늘어 가고 있는 실정이다. 따라서 도시지역을 대상으로 하는 홍수저감시설의 연구는 필수적이며, 효율적인 배수 시스템을 갖추는 일은 시급하다.

도시지역에서의 빗물은 도로를 통해 이동하고 배수된다. 도로의 배수시설은 도로면의 안전을 확보하기 위한 목적뿐만 아니라 도로 이외의 지역에 흐르는 유출수의 배수를 위한 기능도 포함되어 있다. 그러나 도로변에 설치되어 있는 빗물받이 등과 같은 하수도 시설에서 빗물이 원활하게 배수되지 않아 노면수가 정체되고, 이 노면수가 인근 주택가로 유입되어 침수피해를 가중시키고 있다.

빗물받이의 설계 시 빗물받이의 차집능력을 고려하여 설치하더라도 빗물받이가 도시지역에서 발생되는 유송토사, 쓰레기, 낙엽 및 담배꽁초 등에 의하여 막히게 되면, 유입구의 순 면적이 감소하게 되므로 설치된 빗물받이 유입구는 제 기능을 다하지 못하여 도로의 침수피해를 가중시키는 요인이 된다.

기존의 빗물받이는 유송토사 및 부유잡물 등을 걸러 주지 않고, 우수관내로 유입되어 하천으로 흘러들어갈 뿐만 아니라, 우수관로 내에서 썩어서 수질을 오염시키고 있으며, 부유잡물 등이 빗물받이 내에 축적되어 빗물받이를 막히게 하는 실정이다. 또한 빗물받이의 청소 및 관리가 용이하지 않고, 축적된 협잡물의 준설비용이 많이 드는 폐단으로 이어져 빗물받이의 청소 및 관리 소홀의 문제점이 나타나는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 빗물받이 내에 부유잡물 등을 적은 비용으로 손쉽게 걸러 낼 수 있는 합리적인 부유잡물 차단시설이 필요하며, 이러한 차단시설인 부유잡물 차집망의 실용성을 분석할 필요가 있다.

본 고안에서는 도로의 빗물받이 간격 및 유입구 크기에 따른 최대유량을 산정하여 이에 따른 빗물받이 부유잡물 차집망의 부유잡물 높이에 따라 통수능 실험을 실시하였다. 본 시험결과를 이용하여 빗물받이 설치시 빗물받이 간격 및 도로폭에 따른 차집망의 설치여부와 부유잡물 높이를 결정할 수 있을 것이라 판단되어진다.

종래의 배수구는 상광하협형의 배수관 연결통 상측에 빗물받이를 설치한 것으로서 부유물이나 모래 기타 이송잡물을 걸러내지 못하여 모래나 자갈 등과 함께 이들이 뒤섞인 상태로 배수관연결통내에 쌓여 배수관을 막는 등 폐해가 크고 이송잡물을 제거하기 어려운 구조로 되어 있었다.

상술한 바와 같은 종래의 배수구는 부유잡물 및 토사에 따른 처리가 제때에 이루어지지 못하고 그에 따라 도로변 등의 빗물의 배수가 원활히 이루어지지 못하였던 바, 본 고안은 빗물받이의 하부에 망 형태의 차집망을 설치한 것으로서 부유잡물 및 토사의 차집이 용이하고 이를 수거하여 제거함으로써 배수를 효과적으로 할 수 있도록 함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현시키기 위한 본 고안은 배수관 연결통의 내측상부에 용이하게 설치할 수 있도록 안치용걸이를 형성하고 전체적으로 배수가 용이하면서도 부유잡물이 잘 걸러질 수 있도록 망 형태로 구성하며, 차집망의 내측하부에는 내측걸름망을 결합하여 미세한 구멍으로 배수가 가능하면서도 모래나 자갈 등을 재차 걸러낼 수 있도록 한 것이다.

본 고안은 상측이 넓고 하측이 좁은 역 사다리꼴 형태의 측면망과 하면망에 다수의 배수공이 형성되어 배수가 용이하고 동시에 부유잡물을 걸러낼 수 있으며, 내측걸름망에는 미세한 구멍들이 형성되어 있어서 흙이나 모래, 자갈 등을 걸러낼 수 있는 효과가 있고, 차집망의 양측 상단에는 안치용걸이가 형성되어 있어서 배수관 연결통내에 간단히 설치하거나 분리가 용이하여 부유잡물의 수거가 용이한 효과가 있다.

본 고안을 첨부된 예시도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 차집망을 구성함에 있어서 상측이 넓고 하측이 좁은 역사다리꼴 형태로 하되, 측면망(2)과 하면망(3)에는 다수의 배수공을 천공하며, 차집망(1)의 내측하단에는 전체적으로 미세한 배수공을 갖는 내측걸름망(4)을 결합하고, 차집망(1)의 양측상단에는 안치용걸이(5)를 형성하여 차집망(1)을 배수관연결통(10) 내에 걸어서 설치할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 차집망(1)의 사시도로서 차집망(1)의 측면과 밑면은 모두 다수의 배수공이 형성된 망 형태로 구성되므로 배수가 원활하고 부유물이나 유송잡물이 쉽게 걸리도록 되어 있다.

또한 차집망(1) 전체가 역 사다리꼴로 되어 있어서 부유물이나 이송잡물이 내측중앙으로 쉽게 이동될 뿐만 아니라 측면망(2)과 배수관연결통(10)간에 간격이 형성되어 그 사이로 배수가 용이하게 된다.

차집망(1) 내측 하부에 결합되는 내측걸름망(4) 역시 역 사다리꼴로서 차집망(1)의 내측에 꼭 맞는 형태로 구성된다.

상기 내측걸름망(4)은 모래나 흙이 많은 구역에서 차집망(1) 내에 결합하여 사용할 수 있으며, 내측걸름망(4)은 다수의 미세한 배수구멍이 형성된 부직포재질을 사용할 수 있으므로 흙이나 모래, 작은 자갈 등을 효과적으로 걸러 낼 수 있게 되는 것이다.

차집망(1)의 양측 상단에 형성된 안치용걸이(5)는 일정범위 내에서 회동가능 하도록 되어 있고 각각 양단이 기역자형으로 절곡되어 있어서 차집망(1)을 배수관 연결통(10)내에 걸어서 결합시키기 용이하며 차집망(1)과 배수관연결통(10) 사이에 충분한 간격을 유지할 수 있게 되고 약간의 유격(배수시 충격 등)을 수용할 수 있게 된다.

도 2는 본 고안에 따른 차집망(1)과 내측걸름망(4)을 빗물받이(20)와 배수관연결통(10) 사이에 설치하기 전 단계의 분리사시도로서, 차집망(1)을 설치하고자 할 때는 빗물받이(20)를 제거한 상태에서 차집망(1)의 안치용걸이(5)를 배수관연결통(10)의 내측상단에 형성된 단차부(11)에 걸어주도록 되어 있다. 이와 같이 차집망(1)을 배수관연결통(10) 내에 설치하게 되면 차집망(1)은 배수관연결통(10)의 내측상부에 위치하게 되어 배수에 방해가 되지 않으면서도 부유잡물의 제거가 용이하게 되는 것이다.

도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 차집망의 설치상태 단면도로서 배수상태를 화살표로 나타낸 것이다.

도로변 등에서 빗물은 화살표와 같이 빗물받이를 통과하여 차집망(1)과 내측걸름망(4)을 통하여 배수관연결통(10)으로 흐르게 되고 이들은 다시 배수관(12)으로 배수된다.

이와 같은 과정에서 대부분의 부유잡물은 차집망(1)내에 걸리게되고 모래나 작은 자갈 등은 내측걸름망(4)에 걸리게 된다.

도 5는 본 고안에 따른 차집망의 설치상태 단면도로서 빗물의 배수상태와 내측걸림망(4)에 모래나 자갈이 걸러지는 상태를 나타낸다.

이와 같이 모래나 작은 자갈 및 각 층 부유물이 어느 정도 쌓이게 되면 대부분의 빗물은 쌓인 부유물보다 높은 위치의 측면망배수공으로 유출되어 배수관연결통(10)내로 유입되는 것이다.

본 고안에서는 빗물받이 유입구의 부유잡물 차집망에 따른 효율을 분석하기 위한 실시예로서 실내 실험실에 폭 1.25m, 길이 7.25m의 조립식 앵글로 실험수로를 제작하고 앵글틀위에 처짐과 휨이 적은 방수합판을 깔고, 아스팔트의 조도(약0.016)와 유사한 아스팔트 싱글(Asphalt shingle)을 사용하여 도로노면을 제작하였으며 도로의 연석부분 높이는 10㎝로 하였으며, 조도는 측구보다 매끄러운 재질을 선택하였다.

본 실험에 사용된 빗물받이 유입부의 크기는 40×50㎝를 선택하고, 빗물받이의 위치는 흐름의 정류상태를 고려하여 실험수로 상류로부터 7m 떨어진 지점에 설치하였다.

수로의 유량공급은 수리실험실에 설치된 5.5㎞펌프를 이용하여 저수로의 물을 고수조로 양정하고, 고수로에서 일정한 수위가 유지되어 일정한 유량을 실험장치에 공급하였다. 또한 실험 후 유량은 저수로를 통해 저수로로 다시 차집되어 고수로로 물을 원활히 공급할 수 있도록 하였다.

정류장치는 실험수로 유입부 및 고수로의 유출부에 각 각 설치하여 수로 내 흐름이 정류가 되도록 하였다. 도로의 경사는 수로측량기와 함척을 이용하여 경사를 조절하였고, 조임쇄(C-clamp)를 이용하여 실험수로를 고정하였다.

일반적인 빗물받이가 설치된 배수구에 본 고안의 차집망을 설치한 실험 결과 는 다음과 같았다.

유입구형태

순면적 (㎟)	순간격 (㎜×㎜)	크기 (㎝×㎝)	재질
155790	35×92.5	40×50	스틸용융 아연도금

실험조건

부유물의 차집높이 (차단막 1/3 모래)	1/3	1/2	3/5		4/5	100%
실험수로 경사	도로의 종경사 2%			측구의 횡경사 2%
유입유량	각 부유잡물 차집높이에 따른 부유잡물 차집망이 월류하는 유량
부유잡물의 종류	담배꽁초(35%)	모래(30%)		낙엽(25%)		쓰레기(10%)

실험수로에 빗물받이와 부유잡물 차집망을 설치 후 각각의 부유잡물 차집 높이에 따른 차집망을 월류하는 유량을 측정하였다. 부유잡물 차집망 높이의 1/3까지는 담배꽁초 및 낙엽, 쓰레기뿐만 아니라 모래까지 차집하기 위하여 차단막을 설치하였고 차단막 안에 차집되는 빗물을 배출하기 위하여 모서리에 배출구를 설치하였다. 유량은 차집수조를 이용하여 측정하였고 부유잡물의 종류와 양은 도시지역의 빗물받이 현장조사를 시행한 후에 채택하게 되었다. 경사는 도시지역의 일반적인 경사인 도로의 종경사2%, 측구의 횡경사 2%를 채택하였다.

상기와 같은 실험조건하에서의 실험결과는 다음과 같다.

차집높이에 따른 최대 배수 유량

부유잡물 차집높이	최대배수유량
100% (10cm)	2.6ℓ
4/5 (8cm)	3.8ℓ
3/5 (6cm)	5.1ℓ
1/2 (5cm)	6.3ℓ
1/3 (3.5cm)	9.7ℓ

부유잡물이 가득찬 상태에서는 적은 유량에도 차집망을 넘치는 것을 볼 수 있었다. 특히 월류하는 부분도 차집망의 중간부분에서 넘치는 것을 볼 수 있는데 이는 적은 유량으로 인해 전체적으로 넘치는 형상보다는 빗물이 떨어지는 지점에서 빗물이 배수되지 않아서 넘치는 것으로 판단되어 진다.

부유잡물이 4/5정도일 때는 가득찬 상태와는 달리 차집망의 월류하는 부분이 중간부분이 아니라 앞부분에서 많이 넘치는 것을 알 수 있다. 이는 유입하는 빗물의 양이 증가하여 전체적으로 물의 배수가 저하되어 특정부분이 아닌 전체적으로 넘치는 것으로 판단되어 진다. 특히 빗물이 밀고 나가는 힘에 의해 앞부분에서 많이 넘치는 것을 알 수 있었다.

부유잡물이 3/5일 경우에는 유입되는 빗물의 양이 증가하고 유속도 빨라짐에 따라 부유잡물을 앞쪽으로 밀고 나가는 현상을 보였다. 전체적으로 봤을 때 앞부분 1/3정도 가량의 부유잡물이 앞쪽으로 밀려나는 현상을 보였고 담배꽁초나 작은 낙 엽은 유속의 힘에 의해 차집망의 구멍을 통해 소량 배출되었다. 또한 내측걸름망 모래의 10%정도가 유실되는 현상을 보였는데 이는 부유잡물이 뒤로 밀리면서 빗물이 모래를 쓸고 차집망 밖으로 유실되는 현상 때문이라고 판단되어 진다.

부유잡물 차집높이에 따른 최대 배수 유량 비교

유입구간격(m)	도로폭	최대유량 (ℓ/s)	부유잡물 100%	부유잡물 4/5	부유잡물 3/5	부유잡물 1/2	부유잡물 1/3
10	2차선	3.7	○	○	○	○	○
	3차선	5.2	○	○	○	○	○
	4차선	6.6		○	○	○	○
15	2차선	5.5		○	○	○	○
	3차선	7.8			○	○	○
	4차선	9.9				○	○
20	2차선	7.4			○	○	○
	3차선	10.4					○
	4차선	13.3
25	2차선	9.2				○	○
	3차선	13.0
	4차선	16.6
30	2차선	11.1					○
	3차선	15.6
	4차선	19.9

○ 배수에 지장이 없는 상태를 표시

부유잡물 차집망의 설치에 따른 빗물받이의 우수배수능력을 분석하기 위하여 본 실험 결과와 빗물받이 유입구 간격과 도로 폭의 변화에 따라 합리식에 의해 계산된 최대 유입 유량의 결과를 비교하였다. 차집된 부유물질의 높이가 1/2정도이고, 빗물받이의 설치간격이 15m이하의 경우에서는 도로에서 유입되는 최대유량을 모두 배수 시킬 수 있음을 나타내고 있으므로, 빗물받이(40cm×50cm)의 설치간격이 15m이하의 도로에서는 부유잡물 차집망의 설치가 가능하다고 판단된다.

일반적으로 도로에 설치되는 빗물받이는 유송토사 및 부유잡물을 차단하지 못하고 하수도로 배수하는 실정이다. 따라서 본 고안에서는 이러한 유송잡물 및 토 사를 차집할 수 있는 부유잡물 차집망의 실용성을 알아보기 위하여 수리실험을 실시하였으며 실험결과 부유잡물의 차집높이가 1/2일 때 유입구간격 15m, 도로 폭 2차선, 도로의 종경사2%, 측구의 횡경사 2%인 도로에서 물이 월류하기 시작함으로 부유잡물차집망을 설치 후 부유잡물의 차집높이가 1/2가 되기 전에 청소를 해준다면 빗물받이의 소통에 전혀 지장이 없을 것으로 판단된다.

도 1은 본 고안에 따른 차지망 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 차집망의 분리 사시도,

도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 차집망의 설치상태 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 차집망을 배수구에 설치한 상태의 일부단면 사시도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 - 차집망,

2 - 측면망,

3 - 하면망,

4 - 내측걸름망,

5 - 안치용걸이.

Claims (2)

1. 차집망(1)을 구성함에 있어서 상측이 넓고 하측이 좁은 역 사다리꼴 형태로 하되, 측면망(2)과 하면망(3)에는 다수의 배수공을 천공하고 차집망(1)의 양측상단에는 안치용걸이(5)를 형성하여 차집망(1)을 배수관 연결통(10)의 내측상단에 걸어서 설치할 수 있도록 함을 특징으로 하는 배수구용 부유잡물 및 토사 차집망.
2. 제 1항에 있어서 차집망(1)의 내측하단에는 전체적으로 미세한 배수공을 갖는 내측걸름망(4)을 결합하여 모래나 자갈 등을 걸러낼 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배수구용 부유잡물 및 토사 차집망.

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