KR20230067080A - 농경지의 비점오염물질 및 토사유출을 방지하는 우수로 - Google Patents

Abstract

농경지의 비점오염물질 및 토사유출을 방지하는 우수로에 관한 발명이다.
빗물이 농경지와 같이 흙으로 덮혀 있는 지표면에 떨어지면 흙과 용해되고 지표면을 흐르면서 각종 이물질과 뒤섞여 오염되기 때문에, 이렇게 오염된 빗물이 그대로 유출되어 발생하는 여러 가지 문제점을 극복하기 위해, 빗물을 여과과정을 거쳐서 토사 및 이물질을 빗물과 분리시켜 주는 것을 필요로 하게 되었다.
그래서 빗물이 흐르는 도랑에 유공관을 묻고 골재로 매립하여 빗물을 여과하려고 하였으나 빗물에 섞여 유입되는 토사로 인해 금방 매몰되어 버리는 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 메인도랑 옆에 보조도랑을 더 설치하여, 이를 통해서 빗물이 보조도랑을 따라 흐르면서 일부는 여과벽을 통해 여과시키고, 나머지 빗물은 침사조에서 여과벽을 통해 여과하여 빗물배출구로 배출시킴으로서 당해 농경지에 내린 빗물은 여과하여 농업용수 등 필요한 빗물은 집수,저장하여 재활용하거나 나머지 빗물은 이물질을 여과하여 배출함으로서 토사유출로 인한 문제점을 극복하기 위한 것이다.

Description

농경지의 비점오염물질 및 토사유출을 방지하는 우수로{omitted}

본발명은 농촌지역의 농경지에서 유출되는 비점오염물질 및 토사유출을 방지하는 우수로에 관한 것으로 더욱 상세하게는 지금까지 많은 비가 오면 농경지의 흙이 빗물에 휩쓸려 유실되면 이빗물은 결국 하천을 거쳐 강과 저수지 바다로 흘러 들어가게 된다.

농경지의 흙이 유실되면 이흙은 우수관이나 우수로에 퇴적되어 주기적으로 준설을 해야하는 등 문제점이 발생한다.

그런데 더욱 심각한 문제점을 야기하는 것은 농경지에 농작물을 풍성하게 재배하기 위해 각종 거름과 비료를 살포하였기 때문에 흙과 함께 섞여 있게 되는데 이러한 물질이 흙과 함께 빗물에 휩쓸려 유실된다.

이러한 물질이 유실하게 되면 하천이나 강, 저수지, 바다에 유입되어 녹조류가 발생하고 급속히 성장하게 만들어 물속의 산소를 고갈시켜 물고기가 폐사하고 물을 썩게 만들어 어떠한 생물도 생존할 수 없게 만들어 생태계가 파괴되는 원인된다.

그래서 이를 방지하기 위해서는 농경지에서부터 빗물속의 이물질을 여과시켜 불순물이 없는 상태로 배출하고자 하는 노력이 필요하다.

우리나라는 4대강사업이 이루어진 이후 하천이나 강, 저수지, 댐 그리고 바다를 가리지 않고 녹조류로 인한 피해가 심각한 사회문제로 인식되고 있다.

이 녹조류는 기온이 상승하는 여름철에 주로 발생하고 댐이나 저수지 등 물이 일정공간에 정체되어 있는 곳에서 발생하고 번식하는데 물속의 부영양화 물질이 그녹조류의 영양공급원이 되어 급격하게 번식하는 것으로 알려져 있다.

그래서 이녹조류가 발생하고 번식하는 것을 막기 위한 노력이 필요하기 때문에 농경지에서 토사 및 그속에 용해되어 있는 부영양화 물질이 유출되지 않게 해야 하는 대안이 필요하게 되었다. 한편 이러한 빗물속의 이물질을 여과하기 위해 인용발명1 (출원번호: 10-2018-0033708)에서는 유공관에 부직포를 감싸주었고, 인용발명2 (출원번호:10-2020-0032901)의 청구항3에서는 도랑을 파고 그곳에 유공관을 넣고 흙이 아닌 골재로 채워서 빗물이 골재와 유공관을 거치면서 이물질을 여과시키려하였고. 인용발명3 (출원번호:10-2020-0131030)의 청구항3에서는 빗물이 유출되는 배출구를 타공된 철판으로 여과벽을 만들어 유출되는 토사를 여과하여 배출하려는 시도를 하기도 하였다.

이처럼 빗물속의 이물질을 여과하기 위한 노력은 종래에도 선행기술에 의해 연구되기도 하였지만 일상생활에 널리 상용화되지는 못하였습니다.

: 대한민국특허청 출원번호 제10-2018-0033708호 : 대한민국특허청 출원번호 제10-2020-0032901호 : 대한민국특허청 출원번호 제10-2020-0131030호

이에 본발명에서는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것입니다.

빗물은 지표면을 따라 흐르면서 흙과 함께 용해되고 이때 이러한 토사를 휩쓸고 흘러 가다가 우수로에서 막히거나 쌓이게 되는데 인용발명2와 같이 도랑을 파고 유공관은 부직포로 감싸고 도랑에는 골재로 채워주면 처음에는 빗물속의 이물질이 잘 여과되다가, 시간이 지날수록 골재와 유공관외벽에는 작은 입자의 토사가 쌓이고 막히게 되어 빗물여과기능은 상실하고 유명무실한 상태가 되고 만다.

그러므로 본발명에서 해결하고자 하는 과제는 골재사이에 토사가 침투되는 것을 막아주어 골재사이의 공극률을 최대한 유지시켜주어야 하는 것이 핵심포인트가 되었다.

빗물이 지표면에 떨어지면 지표면을 따라 위에서 아래로 흘러 도랑으로 유입된다.

이과정에서 빗물속에는 토사 및 각종 이물질이 섞여 있기 때문에 골재로 채워진 도랑으로 유입되면 골재 사이사이에 토사가 뒤섞이게 되어 차츰차츰 골재사이의 공극공간을 채워 공극률이 떨어지면 빗물이 유공관으로 유입되지 못하고 다른 방향으로 유출될 수 밖에 없다.

그래서 본발명에서는 골재로 채워진 메인도랑 옆에 여과벽을 사이에 두고 보조도랑을 더 만들어 빗물이 메인도랑으로 바로 유입되지 않고, 그 전에 보조도랑을 거처서 여과 및 침전되면서 메인도랑 옆을 따라 흘러 일부는 메인도랑의 골재를 거처 유공관으로 유입되고, 나머지 빗물은 토사가 섞인 채로 침사조로 유입된다.

그리고 침사조에 유입된 빗물은 배출구를 통해 일반 하천으로 배출될 것이다.

그런데 침사조의 배출구를 인용발명3의 청구항3과 같이 타공된 철판 및 그밖의 여과과정을 거치게 하여 배출되는 빗물은 여과된 빗물만 유출되고 토사는 침사조바닥에 침전될 것이다.

그후 비가 그치고 난후 보조도랑과 침사조에 침전되어 있는 토사를 준설해 주는 사후관리를 통해 원래의 농경지로 반환시켜 주면 토사유출은 방지되는 효과가 있다.

국토의 70%가 산으로 되어 있는 우리나라는 토사유출로 인해 여러 가지 형태의 문제점이 발생하고 있으며 특히 강원도지역은 급경사지형의 농경지에서 유출되는 토사로 인한 피해가 아주 심각한 실정이라는 학계의 보고가 있기도 하다.

그중에서도 강원도 평창 및 인제 등의 고랭지 밭에서 유출되는 토사로 인해 하천은 흙탕물로 오염되고, 농경지 부영양화물질의 유출로 인해 도암댐을 비롯한 하천 곳곳에는 녹조류가 급속하게 번식하여 생태계가 무너지고 있는 심각한 상황이다.

이러한 상황에서 토사유출을 효과적으로 방지할 수 있다면 위와 같은 문제점은 해소될 수 있을 것입니다.

그리고 이러한 과정을 거쳐 토사가 최대한 깨끗하게 여과할 수 있다면, 위의 인용발명1, 인용발명2와 접목하여 좀 더 깨끗한 빗물을 집수, 저장하여 버려지는 빗물의 비율을 낮추고, 재활용하는 빗물의 비율을 높혀간다면 홍수와 가뭄 및 산불과 같은 천재지변까지도 효과적으로 대응할 수 있는 대안이 될 것입니다.

도 1은 전체적인 구성도
도 2는 메인도랑과 여과벽을 사이에 두고 설치된 보조도랑의 구성도
도 3은 침사조의 구성도
도 4는 침사조에 집수정을 접목한 구성도

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

그러나, 본발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에, 메인도랑과 보조도랑 사이의 여과벽, 또한 이를 형성하는 구조물의 재질과 형태는 다양하다고 할 수 있다.

또한 침사조에 대해서도 지금까지의 개념으로 인식하고 있듯이 빗물의 배출만 이루어지는 고정관념을 가지고 보아서는 안된다.

침사조의 빗물배출구를 여과벽으로 감싸서, 토사 및 각종 이물질이 섞여서 유입된 빗물을 여과하여 그대로 일반하천으로 배출할 수도 있지만, 각종 이물질로부터 차단시켜주는 여과벽으로 둘러 싸인 공간에 집수시설을 설치하여 이를 통해 여과된 빗물을 새로운 저장공간에 저장하였다가 재활용할 수도 있다는 것을 간과해서는 안된다.

도 1은 전체적인 구성도이다.

비가 오면 빗물은 처음에는 지표면을 따라 흐르다가 작은도랑(10)을 이루고 작은도랑 여러개가 모여 일반하천(50)이 된다.

지표면에 내린 빗물이 도랑(10)으로 유입되면 이 빗물을 도랑의 여과시설을 통해 여과하여 유공관을 거처 집수정(30)에서 깨끗한 빗물을 모아 재활용하기도 하고, 일부는 침사조(40)를 거처 일반하천으로 배출되어지는 과정을 설명하는 것이다.

도 2는 메인도랑(10)과 여과벽(11)을 사이에 두고 설치된 보조도랑(20)의 구성도이다.

메인도랑에는 먼저 유공관(12)을 설치하고 골재(14)로 충진한다.

지표면의 빗물이 유입되는 쪽의 메인도랑측벽에 부직포(14)를 설치하여 여과필터 역할을 할 수 있게 하고, 보조도랑의 바닥높이가 되는 높이까지 골재를 채운다.

그리고 보조도랑쪽으로 블럭벽돌(15)을 2-3단 높이로 쌓아 여과벽을 만들어 준다.

부직포와 블록벽돌로 만들어진 여과벽을 사이에 두고 보조도랑을 그림과 같이 새롭게 판다.

그러면 지표면의 빗물은 보조도랑으로 유입되어 흐르다가 일부는 여과벽과 골재를 거처 유공관으로 유입되고, 일부는 보조도랑을 따라 계속 흘러 침사조로 유입된다.

도 3은 침사조(40)의 구성도이다.

침사조(40)는 일반적으로 사각형모양으로 땅을 파고 빗물이 잠시 머무는 동안에 토사를 침전시키는 것이다. 그리고 한쪽벽면에 빗물배출구(42)가 있어 빗물이 빠져 나간다.

이 상태에서는 침전되지 않은 토사는 그대로 유출될 수 밖에 없는데, 많은 비가 올 때는 토사가 침전되기도 전에 많은 빗물이 계속 유입되기 때문에 실질적으로는 거의 대부분의 토사는 빗물과 함께 유출될 수 밖에 없다.

그래서 빗물배출구(42)입구에 인용발명3의 청구항3과 같이 여과벽(41)을 만들어 빗물이 배출되기 전에 이물질을 여과시켜주는 역할을 한다.

여기에서 여과벽(41)은 인용발명2의 청구항3과 같이 5각형모양으로 침사조바닥에서 침사조의 깊이 만큼의 높이로 기둥이 세워져 있는 형상으로 빗물배출구의 입구를 둘러 싸고 있는 모양이 될 것이다.

이것은 빗물의 여과면적을 넓혀 주기 위한 것이다.

빗물배출구의 입구만 걸음망을 쳐 놓으면 여과면적이 좁아 금방 이물질로 막히지만, 이와같이 여과면적을 넓게 만들어 놓으면 여과면적이 넓을수록 동시에 많은 빗물이 여과되기도 하지만 무엇보다도 빗물배출구가 직접 이물질로 막히지 않기 때문에 빗물이 흘러 넘치는 사고는 없을 것이다.

도 4는 침사조에 집수정(43)을 접목한 구성도이다.

이물질로 오염된 빗물이 침사조(40)에 유입되어 여과벽(41)을 거치면서 이물질이 여과되어 배출되기 전에 잠시 여과벽으로 둘러 싸인 공간에 머무르게 된다.

이때 여과벽으로 둘러 싸인 공간의 침사조바닥을 파서 인용발명2의 청구항4의 집수정(43)을 설치하면 빗물이 배출되기 전에 집수, 저장하여 빗물을 재활용할 수 있다.

10 : 메인도랑 11 : 여과벽 12 : 유공관 13 : 부직포 14 : 골재
15 : 블록벽돌
20 : 보조도랑
30 : 집수정
40 : 침사조 41 : 침사조 빗물여과벽 42 : 빗물배출구 43 : 침사조 집수정

Claims (2)

1. 메인도랑으로 토사가 직접적으로 유입되는 것을 방지하기 위해 메인도랑과 여과벽을 사이에 두고 설치되는 보조도랑 :
   여과벽을 거치면서 여과되어 메인도랑의 유공관으로 유입되는 빗물외, 토사 및 이물질이 여과되지 않은 나머지 빗물을 여과하여 배출하는 침사조 :
   상기의 메인도랑과 보조도랑 사이의 여과벽을 통해 빗물은 1차 여과되고, 나머지 빗물은 침사조의 여과벽에서 여과하여 빗물배출구를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 농경지의 비점오염물질 및 토사유출을 방지하는 우수로
2. 위 제1항에 있어서
   메인도랑과 보조도랑 사이에는 메인도랑의 외벽형태를 유지하면서, 보조도랑의 빗물을 여과하고 메인도랑으로 통과시켜 주는 여과벽 :
   보조도랑은 농경지의 지표면보다는 깊으면서도 메인도랑 깊이의 1/2정도 되는 깊이로 하여 보조도랑의 빗물이 여과벽을 통과하여 메인도랑으로 유입되기 좋게 설치하는 보조도랑 :
   보조도랑의 물매(기울기)는 빗물의 흐름이 침사조로 유입될 수 있도록 기울기를 유지하는 것을 특징으로 하는 농경지의 비점오염물질 및 토사유출을 방지하는 오수로

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