KR20210051130A - 지하수 관정의 상부보호공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수 관정의 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 내부우물자재의 상부에 설치되는 밀폐식 상부보호공, 상기 상부보호공을 외부에서 보호하며, 하방에는 개방부가 마련되어 있고 상부에는 덮개를 포함하는 보호공 외부케이스, 상기 외부케이스의 하방 개방부의 내부면에 결합되며 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 하부 파이프, 상기 하부 파이프 상단에 마련되어 상기 외부케이스의 하부에 결합되며, 차폐재 주입용 호스를 삽입할 수 있는 통공이 형성되어 있는 플랜지, 내부우물자재 내부에 삽입되어 있고 상부는 상기 상부보호공을 통해 노출되어 계량기로 연결되는 양수배관, 및 상기 하부 파이프의 외주면 하부에 결합 또는 형성되어 차폐재의 낙하를 방지하는 차단부를 포함하는 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공을 제공한다.

Description

지하수 관정의 상부보호공 {Fixing well cover of underground water}

본 발명은 지하수 관정의 상부보호공에 관한 것으로서, 상세하게는 지표층의 오염수 유입이 효과적으로 차단되는 한편 양수 배관의 결합 구조가 개선되고 시공 및 유지관리가 용이한 새로운 상부보호공을 제안한다.

지하수는 지표에 내린 빗물이나 눈이 땅속으로 침투하여 고여 있거나 흐르는 상태의 물로서, 하천수 등의 지표수와 함께 주요 수자원으로 활용되고 있으며, 최근에는 기후 변화로 인한 가뭄에 대비하기 위해 비상용수 또는 대체수자원으로 개발수요가 증가하고 있다. 지하수는 단기간에 저렴한 비용으로 안전한 용수를 확보할 수 있다는 점에서 효용성이 크다. 그러나 지하수는 빗물 등에 의해 보충되는 양보다 과도하게 사용하거나 오염물질이 침투되어 수질이 악화되는 경우에는 재생과 회복에 오랜 시일과 노력이 필요하다.

지하수 관정은 실제 지하수를 얻게 되는 취수공을 굴착하고, 취수공 주변으로 이격되어 다수의 위치에 관측정이 설치된다. 관측정은 센서를 관정 내부로 투입하여 지하수의 수위를 측정하거나 전기전도도 등을 측정하여 지하수의 NO₃, 염분 등의 성분을 검출하는데 이용된다. 취수공이 굴착된 지하수 관정의 내부에는 수중모터펌프와 양수파이프를 설치하고, 지하수 수질 오염을 방지하기 위해 관정 상단에는 밀폐식 상부보호공이 설치된다.

상부보호공은 벽돌을 쌓아서 형성할 수 있는데, 시간이 지남에 따라 관리가 허술해질 수 있고 지표면의 오염물질, 빗물, 오수, 벌레 등의 관정 내부에 유입되어 지하수를 오염시킬 수 있다. 반면, 스텐레스 금속을 성형 및 용접에 의해 가공하여 밀폐식으로 관정에 설치하게 되면 각종 오염 원인을 차단할 수 있는 장점이 있다. 지하수 관정의 상부보호공은 오염 물질의 유입이 차단되는 한편, 전체적인 형태와 부품들의 결합이 간단하고 설치가 용이한 구조여야 하며, 시공 및 유지관리에 불편이 없어야 한다.

등록특허 10-0977056호에 따르면, 관정의 입구에 설치되어 수충격 현상을 방지하는 한편 양수 압력이 설정된 값에 도달하면 지하수에 자동으로 염소가 공급되어 소독이 이루어지도록 하는 지하수 오염 방지용 관정을 제안하며, 양수 파이프가 연결구를 통하여 계량기 케이스에 설치된 계량기와 연결되고, 계량기를 통과한 지하수는 염소 투입기에서 공급되는 정량의 염소와 혼합된 후 배출된다.

또한, 등록특허 10-0997253호에 따르면, 지하수공의 상부오염방지장치에 관한 것으로, 양수관과 급수관을 "∩"형의 토출 헤드로 연결하고 토출 헤드를 양수관과 급수관에 수밀하도록 눌러 지지함으로써 지하수공의 오염을 방지함은 물론 양수관과 급수관의 이탈을 방지하고 있다.

이와 같은 상부보호공은 지하수 오염 방지를 위한 새로운 기술을 제안하고 있으나, 지표층에서 관정 내부로 유입되는 오염수에 대한 방지는 어려운 단점이 있다. 특히 암반층과 같이 지하수 관정과 관련된 시설물 설치 시 굴착 작업이 어려운 경우나 내부 유공이 많은 현무암 지층과 같이 지하수 유입 가능성이 높은 경우에는 종래 기술로는 지하수 수질 관리가 불가능하다. 실제로 지하수 관정의 상부보호공 시공 과정에서 보호공이 설치되는 깊이와 넓이 정도로만 굴착하여 시멘트나 콘크리트를 타설하는 정도에 그치고 있어 지하수 관정 작업이 완료된 후에도 지표층으로부터 관정 내부로 오염원이 유입될 수 있는 여지가 그대로 남아 있는 실정이다.

개발된 지하수 관정의 내구성을 높이고 지하수 수질을 유지하기 위해서는 상부보호공 설치 시 지표층으로부터 굴착공 내부로 오염원이 유입되지 않도록 차단부를 함께 마련할 필요가 있으며, 이를 위한 상부보호공 구조의 개발이 요구된다.

또한, 밀폐식 상부보호공은 신규 관정에 설치하거나 기존 관정에 설치하는 경우에 전체적인 작업 효율이 우수하여야 하며, 설치 후에 지하수 관정의 효율적인 유지 관리가 가능하여야 한다. 이를 위해서는 상부보호공과 관련된 각종 배관 및 부품 등의 배치구조와 부품들간의 체결 방식이 개선될 필요가 있다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 지하수 관정에 설치되는 밀폐식 상부보호공을 이용하여 관정 주변의 지표층에서 오염수 및 오염물질의 유입을 원천적으로 차단하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공의 내부 구조 및 부품의 체결 방식을 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지하수 관정의 효율적인 유지 및 관리가 가능하고 지하수 관정의 내구성을 높이는 것이다.

기타, 본 발명의 또 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 상세한 설명에서 보다 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지하수 관정의 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 내부우물자재의 상부에 설치되는 밀폐식 상부보호공, 상기 상부보호공을 외부에서 보호하며, 하방에는 개방부가 마련되어 있고 상부에는 덮개를 포함하는 보호공 외부케이스, 상기 외부케이스의 하방 개방부의 내부면에 결합되며 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 하부 파이프, 상기 하부 파이프 상단에 마련되어 상기 외부케이스의 하부에 결합되며, 차폐재 주입용 호스를 삽입할 수 있는 통공이 형성되어 있는 플랜지, 내부우물자재 내부에 삽입되어 있고 상부는 상기 상부보호공을 통해 노출되어 계량기로 연결되는 양수배관, 및 상기 하부 파이프의 외주면 하부에 결합 또는 형성되어 차폐재의 낙하를 방지하는 차단부를 포함하는 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공을 제공한다.

본 발명의 지하수 관정의 상부보호공은, 굴착공 내면과 상기 하부 파이프 사이 공간에 충진되며 지표층으로부터 오염물질의 유입을 차단하는 적어도 1종 이상의 차폐재로 형성된 차폐층을 더 포함한다,

상기 차폐층은 플랜지의 통공을 통해 충진되는 차폐재가 적층되어 형성되며, 차폐층 형성이 완료된 후 플랜지의 통공은 체결수단이 삽입되어 밀폐되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상부보호공을 통해 노출된 양수배관과 연결되는 계량기의 양단에는 배관 결합 부속으로서 복수의 유니온이 매개하며, 상기 유니온은 원형의 커플링 너트를 포함하고 원형 커플링 너트의 외주면에는 중심 방향과 수직으로 복수의 걸림홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상부보호공을 통해 노출된 양수배관과 계량기 사이에는 주름관이 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 지하수 관정 주변의 지표층으로부터 오염수 유입이 효과적으로 차단되는 한편, 상부보호공의 양수 배관의 결합 구조가 개선되고, 밀폐식 상부보호공 설비의 시공 및 유지관리가 용이하다.

또한, 지하수 관정의 상부보호공 및 계량기 등 관련 부품의 소형화 및 단순화가 가능하며 보호공과 계량기함을 통합하거나 분리 설치 가능하여 관정 시설 현장 상황에 따라 적절한 대응이 가능하다.

본 발명의 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공을 통해 지하수의 효과적인 활용은 물론 지하수 관리가 용이하여 수자원의 이용과 보호에 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공 설비를 모식적으로 보인 단면 개략도
도 2a 및 2b는 밀폐식 상부보호공의 평면도
도 3a 및 3b는 차폐층 형성을 위한 하부 파이프를 보인 사시도
도 4는 지하수 관정의 지표층 굴착면 내부의 차폐층을 보인 모식도
도 5는 외부케이스에 결합되는 하부 파이프를 보인 모식도
도 6은 상부보호공 덮개를 도시한 평면도
도 7a 및 7b는 양수배관 지지대를 보인 사시도 및 평면도
도 8a 및 8b는 유니온 구조를 사시도 및 해제 동작을 보인 모식도
도 9a 및 9b는 유니온의 개량 구조 및 공구를 보인 측면도 및 사시도

본 발명은 지하수 관정에 설치되는 새로운 밀폐식 상부보호공을 제안하며, 상부보호공의 구조를 개선하여 관정 내부의 지표층 그라우팅이 가능하고 상부보호공 및 양수배관의 배치구조와 결합 방식을 개선하여 설치 및 관리가 용이한 밀폐식 상부보호공을 공급할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 밀폐식 상부보호공은 다음과 같은 개선된 기술적 특징을 제시한다.

관정 내부에 배치되는 내부우물자재의 외주면과 굴착면 사이에 지표층으로부터 유입되는 오염원을 차단할 수 있도록 차폐층을 형성하며, 이를 위하여 상부보호공 아래에 연장되어 일체로 결합되는 하부 파이프를 관정 내부에 배치한다. 또한, 상부보호공의 외부케이스와 계량기가 설치되는 계량기함 사이에 관정 내부로부터 상부보호공을 통해 연장되는 양수배관의 연결을 매개하는 주름관을 설치한다. 또한, 상부보호공 및 주변 장치들을 구성하는 결합구조가 복잡할수록 부품 수가 증가하고 전체적인 제품 사이즈가 커지는 점을 해소하기 위해 밀폐식 상부보호공 내부에서 물탱크 라인으로 향하는 양수배관의 각 연결 부위를 유니온 배관자재를 이용하여 결합구조를 단순화하고, 체결 및 해체가 용이한 새로운 유니온 부속을 제안한다.

도 1은 본 발명의 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공 설비(100)를 모식적으로 보인 단면 개략도로서, 상부보호공(110)은 지하수 관정의 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 내부우물자재(P)의 상부에 설치된다. 상부보호공은 외부케이스 내부에 배치되며, 외부케이스는 관정 굴착공 상부의 지층(G) 주변으로 터파기 영역에 배치되어 상부보호공을 외부로부터 보호하고 상부엔 덮개(104)가 안착되며, 하부 바닥판(106) 중앙에는 관정과 연동되도록 개방부가 마련된다.

상기 외부케이스의 하방 개방부의 내부면에는 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 하부 파이프(120)가 배치된다. 본 발명에서 외부케이스 하단의 하부 파이프와 외부케이스 내부의 상부보호공은 내부가 상호 연동되며, 1식으로 용접처리할 수 있다. 예를 들어, 외부케이스 내부의 상부보호공은 외부케이스 바닥판 상면 또는 하부케이스의 외주면이나 내부면 쪽에 용접처리 되어 고정되거나 외부케이스 바닥판에 볼트 체결식으로 결합될 수 있다. 하부 파이프는 내부우물자재의 외경에 맞게 벤딩 처리된 구조물로 형성할 수 있고, 외부케이스의 바닥판에 용접하거나 바닥판에 볼트 결합되어 고정할 수 있다. 굴착공 내면(W)과 상기 하부 파이프 사이 공간에는 적어도 1종 이상의 차폐재가 충진되어 형성된 차폐층이 있고, 이 차폐층으로 인하여 지표층으로부터 관정 내부로 오염물질의 유입이 차단되는데 이에 관해서는 후술한다. 또한, 도시되지 않았으나 지하수 수질검사용 채수밸브와 압력계가 밀폐식 상부보호공 내부 또는 외부케이스 내의 상부보호공 외면 등에 설치될 수 있다.

내부우물자재 내부에 삽입되어 있는 양수배관(P1)은 하부 파이프 내면을 통과하고 상부는 상부보호공의 상면 덮개(112)(또는 측면)을 통해 노출되어 물탱크 라인으로 연결되며, 양수배관의 연장된 부분에는 계량기(210)가 설치된다, 도 2a는 밀폐식 상부보호공의 평면도로서, 외부케이스(102)와 인접하여 계량기함(200)이 배치되고 양수배관은 외부케이스로부터 계량기함으로 연결되는데 양수배관의 중간중간에 여러개의 유니온(U1, U2, U3)가 결합되어 있어 각 케이스 내에서 양수배관의 분리와 해체가 가능하다. 외부케이스의 평면 형태는 원형으로 도시되어 있으나, 타원형 또는 사각형 구조로 형성하는 것도 무방하다.

또한, 상부보호공을 통해 노출된 양수배관과 계량기 사이에는 주름관(C)이 결합되어 있다. 밀폐식 상부보호공의 외부케이스와 계량기함 사이의 배관 연결 부품으로 예를 들어 스텐레스 재질의 주름관을 이용하게 되면 일정 범위로 각도 조절이나 상하 높이 조절이 가능하며, 상부보호공과 계량기함의 설치 시 지면과의 단차가 있는 경우에도 양수배관의 연결이 용이하여 전체 제품의 설치 편리성을 높일 수 있다. 이 주름관은 양수배관과 계량기함의 높이 단차 또는 경사를 조절할 뿐만 아니라, 양수배관에 결합된 배관 부속인 유니온 결합 시 고무패킹의 두께 감소를 보정해주는 기능도 제공한다. 상부보호공과 계량기함 사이에 주름관을 연결한 후 속경성 시멘트 등을 주름관 주변으로 투입하고 양생하여 주름관을 외부 충격으로부터 보호할 수도 있다.

계량기함의 양수배관에는 계량기 이외에 관정 지하수 중 오염수를 배출하기 위한 토출구(220), 게이트 밸브(222) 등이 부가될 수 있으며, 계량기함 바닥에는 배수구(230)가 형성되고 상부의 덮개(도 1의 202)에는 투명창이 마련된다. 바닥 배수구는 계량기함 내부의 온도차에 의해서 생기는 응축수 등을 배수할 수 있도록 홀을 형성하고, 그 위에 스텐망 등의 필터를 부가할 수 있다. 계량기함 덮개의 투명창은 계량기의 지침을 육안으로 확인할 수 있는 통로가 되며, 계량기 계측결과에 대한 무선통신이 가능하도록 덮개 등 계량기함의 일부분을 이종 재질로 형성할 수도 있다.

본 발명은 상부보호공을 보호하는 외부케이스와 계량기를 보호하는 계량기함을 하나의 케이스로 구성할 수도 있다. 도 2b는 밀폐식 상부보호공의 다른 실시예를 도시한 것으로 상부보호공과 양수배관 및 계량기를 하나의 케이스(102) 내에 배치되어 있다. 이와 같은 배치 구조는 전체적인 제품 사이즈를 작게 할 수 있어 소규모 관정이나 지형적으로 상부보호공 설치가 어려운 장소에 적합하다.

지하수 관정의 지표층 오염원 차단용 차폐층을 관정 굴착면 내부에 형성하기 위하여, 전술한 하부 파이프를 상부보호공을 설치하기 전에 지하수 관정 내부에 기설치된 내부우물자재(PVC)의 내부 또는 외부에 삽입하여 설치할 수 있다. 하부 파이프는 예를 들어 평판형 스텐레스 판넬을 벤딩 후 이음매를 용접 처리하여 원통형상으로 성형할 수 있다. 하부 파이프는 임의의 길이로 재단하여 지하수 관정 내부에 설치할 수 있으며, 상단에는 외부케이스 결합용 플랜지를 결합하고, 하부면 또는 하단의 외측면에는 차폐재 주입작업 시 차폐재가 아래로 흘러내리지 않도록 낙하를 저지하는 연질 또는 경질 소재의 차단부를 부가하여 결합할 수 있다.

도 3a 및 3b는 차폐층 형성을 위한 하부 파이프를 보인 사시도이다. 도 3a의 실시예는 관정 내부로 약 1 ~ 2m 정도로 삽입되는 저심도용 하부 파이프(120)로서 하부 파이프 상단 외주면에 플랜지(121)가 결합되어 있고, 이 플랜지는 상기 외부케이스의 하부 바닥판에 결합될 수 있으며, 볼트 체결공(122)이 복수로 형성되어 있고 볼트 체결공 안쪽으로 차폐재 주입용 호스를 삽입할 수 있는 통공(123)이 형성되어 있다. 도면상의 점선으로 표기된 화살표는 플랜지의 통공을 통해 호스가 주입되는 경로를 모식적으로 나타내고 있다. 하부 파이프의 플랜지 아래 부분은 벤딩된 파이프(124)로서 그 외주면의 하부에는 차폐재의 낙하를 방지하는 차단부(125)가 일체적으로 형성되거나 용접 등에 의해 결합되어 있다. 차단부와 파이프 외주면은 통공에 주입된 호스를 통해 차폐재가 적층되는 하부면과 측면을 제공하게 된다. 차단부는 예를 들어 단면이 깔대기 모양인 고리 형상 구조물로서 고무, 실리콘, 연성 플라스틱 등으로 제조하여 파이프 하단 외주면에 결합시킬 수 있다.

지하수 관정 지표층의 굴착면 내부에 형성되는 차폐층은 플랜지의 통공을 통해 충진되는 차폐재가 적층되어 형성되며, 차폐층 형성이 완료된 후 플랜지의 통공은 체결수단이 삽입되어 밀폐될 수 있다. 이를 위하여 플랜지의 통공은 나사 체결부가 내면에 형성될 수 있고 차폐재 주입이 완료되면 호스를 절단하여 차폐층에 포함시킨 상태에서 통공에 볼트 등의 결합수단을 체결함으로써 통공을 메꾸고 밀폐시킬 수 있다.

도 3b는 고심도용 하부 파이프로서 관정 내부로 약 3 ~ 4m 범위 또는 그 이상으로 삽입되는 경우에 효과적으로 사용될 수 있으며, 플랜지(121)와 파이프(124) 사이에 선형적으로 길게 형성된 다수의 연장바(126)가 연결되어 전체적인 수직 길이를 증가시키고 있다. 이 경우 차폐재 주입용 호스(h)는 플랜지를 통해 통과할 수도 있지만, 플랜지 내부 공간이나 플랜지 외부에서 연장바 사이의 공간을 거쳐 파이프 외주면의 차단부(125)로 차폐재를 주입하는 것도 가능하다. 고심도용 하부 파이프를 사용하는 경우에는, 관정 굴착면 내면과 더불어 내부우물자재의 외주면이 차폐층 형성되는 또 다른 측면을 제공할 수 있다.

차폐재 주입을 통한 관정 내부 지표층의 그라우팅 공정은 다음과 같은 순서로 진행할 수 있다. 먼저, 외부케이스의 하부 개방부에 결합하기 전에 하부 파이프를 관정 내부에 내부우물자재 내부 또는 외부에 삽입한다. 그 다음, 하부 파이프의 플랜지에 형성된 통공에 호스를 주입하고 호스를 통해 그라우팅재를 주입한다. 그라우팅재는 에폭시 또는 시멘트를 사용할 수 있으며, 에폭시와 시멘트를 순차적으로 주입하여 2층 이상으로 차폐층을 형성할 수 있고 시멘트의 경우에는 속경성시멘트를 이용하는 것이 바람직하다. 통공에 나사산이 형성된 경우에는 차폐재 주입이 완료된 후에 통공에 볼트 등의 체결수단을 결속하여 통공을 완전히 밀봉한다. 그라우팅 및 플랜지 통공 밀봉이 완료되면, 외부케이스를 하부 파이프와 결합하고, 상부보호공을 외부케이스 내에 설치한다.

도 4는 지하수 관정의 지표층 굴착면 내부의 차폐층을 보인 모식도이다. 관정 굴착면(W) 안에 내부우물자재(P)가 삽입되어 배치되고, 그 외주면으로 하부 파이프가 배치되어 있다. 하부 파이프를 설치한 후 지상에서 1차 오염물질 차단제로서 에폭시를 주입용 장치를 이용하여 관정 내부로 주입할 수 있다. 충분한 경화시간이 진행된 후 2차 오염물질 차단제로서 초속경 시멘트를 주입하여 지표층에서 유입될 수 있는 공간을 차폐할 수 있다. 플랜지의 통공(123)을 통해 2종의 차폐재를 순차적으로 주입한 결과 굴착면과 파이프(124) 외주면 사이의 공간에 제1차폐층(130A)과 제2차폐층(130B)이 형성되어 있다. 이러한 차폐층은 관정 내부 지표층 인근에 형성됨으로써 지표 부근의 각종 오염원으로부터 관정의 지하수가 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 지층이 암반층인 경우 상부보호공 설치를 위한 굴착 작업이 어려워 터파기를 통한 오염 차단층 형성이 어렵고 유공이 많은 지표층의 경우 오염원 유입이 용이하다. 본 발명의 관정 굴착면 내부 차폐층은 상부보호공 설치 과정에서 쉽게 차폐재를 주입할 수 있고, 2층 이상의 차폐층을 단시간 내에 형성하여 지하수관정 주변으로부터 지표층의 오염수 및 오염물질이 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

이와 같은 차폐층은 굴착경이 상이한 여러 관정에도 효과적으로 적용할 수 있다. 현장에 따라서 지하수 굴착경이 150A, 200A, 250A 등으로 다르기 때문에 외부케이스 하단에 하부 파이프가 미리 용접되어 일체화되면 상부보호공 시공 과정에서 차폐층 형성이 어려워질 수 있고, 관정 굴착경에 맞게 전체적으로 제품을 다시 제작해야하는 불편이 발생할 수 있다. 본 발명의 지하수 관정 상부보호공의 경우 외부케이스 바닥판에 결합되는 하부 파이프를 적절하게 재단된 스텐레스 판넬을 벤딩하고 용접하여 파이프 직경이 다르도록 성형하며 관정 현장의 여건에 맞게 선택한 후 외부케이스와 볼트 체결할 수 있도록 하였다. 도 5는 외부케이스에 결합되는 하부 파이프를 보인 모식도로서, 직경이 다른 하부 파이프(120A, 120B)를 필요에 따라 선택하고 외부케이스(102)의 바닥판(106)에 결합하는 것을 보이고 있다. 이와 같은 방식을 통해 외부케이스는 하나의 단일 형태로 규격화하고, 하부 파이프는 벤딩된 파이프 직경을 다르게 제작한 후 지하수 관정 굴착경에 맞게 선택하여 사용함으로써 지하수 관정의 현장 상황에 효과적으로 대응할 수 있다.

도 6은 상부보호공의 덮개(112)를 도시한 것으로, 덮개 중 특히 상판을 보이고 있다. 덮개에는 중앙에 통공이 형성되고 이곳을 통해 관정에 삽입되어 있는 양수배관(P1)의 타단이 노출되어 물탱크 라인으로 연장된다. 상부보호공 덮개의 상판은 상부보호공 파이프 상단에 플랜지 형태로 결합된 하판에 볼트 등의 체결 수단으로 고정되며, 이를 위하여, 덮개 상판에는 볼트 체결공(113)과 핀 고정홈(114)이 형성된다. 볼트 체결공을 통해 덮개의 상판과 하판이 밀폐되어 고정될 수 있고, 핀 고정홈은 덮개 하판에 용접되어 결합되는 핀 구조물이 통과되는 공간으로서 타원형태로 예를 들어 고정핀의 직경보다 3 - 4mm 정도 유격이 있도록 형성됨으로써 양수배관의 유니온의 결합 방향을 정위치로 고정하면서 좌우 움직임 등을 방지할 수 있다. 또한 덮개 상판에는 상판을 들어올릴 수 있도록 후크 형태의 걸쇠(115)가 결합될 수 있으며, 관정 내부에 배치되는 수중 모터 등에 전원을 공급하는 전선의 인입 공간인 전선통과구(116)가 마련될 수 있다.

지하수 관정 내부로 삽입되어 배치되는 양수배관, 수중 모터 등은 그 무게가 상당하고 삽입 위치도 깊어 상부보호공의 덮개가 무게를 지탱하기가 쉽지 않을 수 있다. 양수배관의 무게를 지지하기 위해 도 7a 및 7b에 도시한 바와 같이 양수배관(P1)의 상부 측면으로 지지대(S)를 부설할 수 있으며, 이 지지대는 상부보호공 덮개 상면에 접하여 배치됨으로써 양수배관을 안정적으로 지지할 수 있다.

상부보호공으로부터 노출되어 계량기함으로 연장되는 양수배관은 전술한 바와 같이 복수의 유니온과 주름관이 중간에 매개된다. 도 1의 실시예에서는 외부케이스 내에서 상부보호공 상부로 노출된 양수배관에 제1유니온(U1)이 결합되고, 주름관(C)을 거쳐 계량기함 내부에서 계량기(210) 좌우로 제2유니온(U2)과 제3유니온(U3)이 결합되어 있다.

유니온은 배관 부속 자재로서 통상 동일 관경의 배관을 상호 연결하는 한편, 향후 배관과 부속의 정비와 교체 등이 용이하도록 분해와 조립이 필요한 부분에서 커플링 역할을 수행한다. 유니온(U)은 일반적으로 도 8a에 도시한 바와 같이 한 쌍의 배관 결합 나사부(UC)와 두 나사부를 결합하는 너트부(UN)가 커플링되어 하나의 세트로 구성되며 내부에는 고무 등의 패킹이 삽입된다. 유니온의 커플링 너트는 통상 육각형 또는 팔각형의 외주면이 형성되며, 도 8b에 도시한 바와 같이 커플링 너트(UN) 외주면에 파이프렌치(T1) 등의 공구를 결합하고 공구를 회전시켜 유니온을 배관에 결합하거나 해체하게 된다. 공구를 통해 유니온에 가해지는 토크는 사용자가 공구에 전달하는 힘의 크기에 회전축(유니온)으로부터 공구 손잡이의 거리를 곱한 값과 같게 되며, 따라서 유니온의 결합 또는 해체 작업은 공구의 손잡이가 이동하는 '호형' 회전 거리가 보장되어야 원활하게 진행될 수 있다.

유니온의 고무링 두께가 감소하게 되면 양수배관의 누수가 발생할 수 있고, 이를 해결하기 위해 양수배관으로부터 유니온의 결속을 강화하거나 유니온을 해제하여 교체할 필요가 있다. 상부보호공을 통해 관정으로부터 외부로 노출되고 계량기와 연결되는 양수 배관의 각 부분에 유니온이 결합된 상태에서, 지하수 관정 설치 공간이나 관련 부품 등의 문제로 인하여 부득이 계량기함의 사이즈를 축소할 수밖에 없으며, 이 경우 유니온의 결합 또는 해체를 위해 공구의 회전 거리가 제한된다(도 8b의 T1, T2 참조). 또한, 계량기함의 사이즈가 작은 경우, 유니온의 커플링 너트의 각형 구조로 인하여 커플링 너트 외주면에 공구가 견고하게 맞물리지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 상태에서는 여러가지 공구를 사용하더라도 유니온을 결합하거나 해체하기가 불가능할 수도 있으며, 공구를 커플링 너트의 외주면에 힘겹게 맞물려 고정시킨 상태에서 작은 각도로 반복적인 회전 작업을 거쳐 오랜 시간이 경과해야만 유니온을 배관으로부터 분리하거나 결속할 수 있게 된다. 이와 같은 유니온의 결속 내지 분리 작업은 지하수 관정 시공에 있어서 작업 능률을 현저히 떨어뜨리며 결과적으로 시공 비용을 상승시키는 요인이 될 수 있다.

지하수 관정 시공에서 상부보호공 작업의 효율을 높이고 전체적인 시스템의 결합 구조를 단순화시키기 위해 유니온 부속을 사용하는 경우, 기존의 다각형 구조의 외주면을 갖는 부품 대신 새로운 형태의 유니온 및 관련 공구의 개발이 필요하다. 본 발명에서는 유니온 구조를 개선하는 한편, 개선된 유니온의 결합 및 해제 작업이 가능하도록 유니온의 외주면에 쉽게 결합하여 회전에 의한 토크를 가할 수 있는 새로운 공구를 제안한다.

도 9a는 유니온 개량 구조를 보인 것으로, 유니온의 커플링 너트의 외주면 형태가 육각형 대신 원형으로 형성되며, 원형 커플링 너트의 외주면에는 복수의 결합용 홈(UG)이 형성되어 있다. 즉, 유니온은 파이프 결합용 나사부(UC)와 원형의 커플링 너트(UN)를 포함하고 원형 커플링 너트의 외주면에 원중심 방향과 수직으로 복수의 걸림홈(UG)을 형성함으로써 공구와의 결합이 용이하도록 하는 한편, 복수의 걸림홈 중 원하는 홈들을 선택하여 공구로 결합함으로써 공구의 회전이 상대적으로 자유롭고 기존의 파이프렌치와 육각캡 형태의 커플링 너트 보다 회전각이 커지게 되어 유니온의 결속 및 해제 동작이 용이하게 된다. 걸림홈이 형성된 원형 커플링 너트는 주물 성형이나 CNC 가공으로 제조할 수 있다.

이와 같은 새로운 유니온 구조에 적합하도록 본 발명에서는 유니온 결속 및 해제용 공구를 새롭게 제안한다. 도 9b를 참조하면, 갈고리 형태의 공구(300)로서 하방에 손잡이가 연장되어 있고 내부에 상호 소정 각도로 이격되어 돌출되는 복수의 체결단(310)이 형성되어 있다. 복수의 체결단은 원형의 커플링 너트의 걸림홈에 각각 결합되어 공구 회전 시 회전력을 직접 전달하며 공구의 결합 각도의 자유도를 향상시킬 수 있다. 이러한 개량형 유니온과 공구를 사용하여 배관 라인과 계량기의 연결 및 해제를 쉽게 진행할 수 있으며, 계량기함의 사이즈가 작고 내부 공간이 협소하더라도 양수배관의 설치 및 관리를 용이하게 수행할 수 있다.

본 발명의 개선된 상부보호공 설비는 지하수 관정의 밀폐식 보호공 및 계량기 등의 부품을 소형으로 제작하고 단순화시키기에 적절하며, 보호공과 계량기함을 통합하거나 분리 설치 가능할 뿐만 아니라 경사면 등 시공 시 지형적인 어려움에 대처하기가 용이하다. 또한, 계량기 교체 시 적은 공간에서 쉽게 교체가 가능하므로 협소한 공간에도 상부보호공 설비를 설치할 수 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

100: 밀폐식 상부보호공 102:외부케이스
103:볼트 체결공 104:덮개
106:바닥판 110:(내부) 상부보호공
112:덮개 113:볼트 체결공
114:핀 고정홈 115:후크형 걸쇠
116:전선통과구 120:하부 파이프
121:플랜지 122:볼트 체결공
123:호스 주입공 124:벤딩 파이프
125:차단부 126:연장바
130:차폐층 200:계량기함
202:덮개 203:볼트 체결공
210:계량기 220:토출구
222:게이트밸브 230:배수구
300:공구 310:체결단
C:주름관 G:지표면
h:차폐재 주입 호스 P:내부우물자재
P1:양수배관 S:지지대
U1,U2,U3:유니온 UN:커플링 너트
UG:걸림홈 W:관정 굴착면

Claims (5)

1. 지하수 관정의 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 내부우물자재의 상부에 설치되는 밀폐식 상부보호공,
   상기 상부보호공을 외부에서 보호하며, 하방에는 개방부가 마련되어 있고 상부에는 덮개를 포함하는 보호공 외부케이스,
   상기 외부케이스의 하방 개방부의 내부면에 결합되며, 굴착공 내부로 삽입되어 배치되는 하부 파이프,
   상기 하부 파이프 상단에 마련되어 상기 외부케이스의 하부에 결합되며, 차폐재 주입용 호스를 삽입할 수 있는 통공이 형성되어 있는 플랜지,
   내부우물자재 내부에 삽입되어 있고 상부는 상기 상부보호공을 통해 노출되어 계량기로 연결되는 양수배관,
   상기 하부 파이프의 외주면 하부에 결합 또는 형성되어 차폐재의 낙하를 방지하는 차단부를 포함하는
   지하수 관정의 밀폐식 상부보호공
   
2. 제1항에 있어서,
   굴착공 내면과 상기 하부 파이프 사이 공간에 충진되어 지표층으로부터 오염물질의 유입을 차단하는 적어도 1종 이상의 차폐재로 형성된 차폐층을 포함하는 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 차폐층은 플랜지의 통공을 통해 충진되는 차폐재가 적층되어 형성되며, 차폐층 형성이 완료된 후 플랜지의 통공은 체결수단이 삽입되어 밀폐되는 것을 특징으로 하는 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공.
   
4. 제1항에 있어서,
   상부보호공을 통해 노출된 양수배관과 연결되는 계량기의 양단에는 배관 결합 부속으로서 복수의 유니온이 매개하며, 상기 유니온은 원형의 커플링 너트를 포함하고 원형 커플링 너트의 외주면에는 중심 방향과 수직으로 복수의 걸림홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공.
   
5. 제1항에 있어서,
   상부보호공을 통해 노출된 양수배관과 계량기 사이에는 주름관이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 관정의 밀폐식 상부보호공.
   

Images