Evaluation of Catchbasin for Increasing Interception Capability of Stormwater Runoff

1. 서 론

최근 기후변화에 따른 기설 하수관로의 통수능력를 초과하는 집중강우가 종종 발생함에 따라 하수관로의 계획우수량 결정을 위한 확률년수는 과거 5~10년(지선 5년, 간선 10년)에서 10~30년으로 상향 조정되었고 (KWWA, 2011), 각 지자체 별로 배수펌프장 확장 및 신설, 우수저류시설 설치 등 집중강우에 대비한 하수도 시설의 정비를 지속적으로 진행해왔다. 그 중 빗물받이 는 가장 기본적인 하위 배수시설물로서 도로노면의 강우 유출수를 지하 하수관로로 차집·배제시키는 역할을 수행

Received 3 November 2017, revised 29 November 2017, accepted 30 November 2017

*

Corresponding author: Sangjong Han (E-mail: [email protected])

하는데 , 이 기능이 원활하지 못하면 침수방지에 자유롭 지 못하다. 서울시는 과거 집중호우에 따른 침수원인을 분석한 결과 하수관로 통수능력 부족이 전체의 31.7%를 차지하였으며 그 중 빗물받이 등의 원인이 7.6%를 차지 하는 것으로 보고한 바 있다 (Shin and Kim, 2011). 아울러 국지적인 차집 ·배제능력 미달된 빗물받이만으로도 저지 대 도로면의 막힘현상을 유발하여 차량 통행을 마비하거 나 보행자의 거동을 불편하게 한다 . 따라서 빗물받이가 적절한 노면 유출수 차집능력을 지속적으로 유지하는 것은 중요한 해결과제중 하나이다.

기존 빗물받이 개발기술을 검토한 결과, 악취방지 형 빗물받이(Na and Kim, 2007; Kwon et al., 2014), 초 기우수 오염물질 처리형 빗물받이(Kim et al., 2005a),

강우유출수 차집능력 증대형 빗물받이의 성능 평가

Evaluation of Catchbasin for Increasing Interception Capability of Stormwater Runoff

한상종^1*･신현준²･황환국¹

Sangjong Han

･Hyunjun Shin

･Hwankook Hwang

1

한국건설기술연구원 환경플랜트연구소,

(주)엔포텍디에스

1

Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology, Environmental and Plant Engineering Research Institute

2

N-fourtechDS

ABSTRACT

It is not cost effective to raise the density of catch basins in preparation for heavy rainfall in terms of construction and maintenance. Our researchers have developed the new catch basin for increasing interception capacity of runoff with internal filtration structure. To compare interception capacity of an existing catch basin with the invented catch basin, a hydraulic experiment device with 4% of road gradients and 0.2% of road gradients was constructed. For runoff conditions of 4.4 l/s, 6.7 l/s and 10.4 l/s, capability of runoff and separation capability of debris (sand and leaves) were evaluated. As the main experimental results, the effectiveness of the developed catch basin has been verified with an increase in interception rate of approximately 22% for the runoff of 6.7 l/s as heavy rainfall. However, the results of invented catch basin showed only 4.5% of settlement rate of debris regarding sand. Therefore, the authors proposed an improved tilted screen structure additionally. After reviewing the performance of improved catch basin, application of the invented catch basin is expected to drain runoff effectively when it is applied to the faulty road drainage section.

Key words: Runoff, Catchbasin, Prevention of innudation, Interception capability, Sewer network

주제어: 강우유출수, 빗물받이, 침수방지, 차집효율, 하수관망

또는 침투형 빗물받이(Lee et al., 2017) 등이 주를 이 루었다. 한편 서울시에 따르면 일부 악취차단형 빗물 받이가 오히려 빗물받이의 차집능력을 저하시킨다고 보고하기도 하였다(Seoul Metropolitan City, 2011).

빗물받이 설계관련 선행 연구들은 빗물받이 막힘 특성을 기반으로한 수리학적 연구가 주를 이루었다.

Yoon 등은 빗물받이의 차집효율은 400 × 500 mm 인 그레이팅 4종류를 대상으로 실내실험을 실시하였다.

그 결과 도로 종경사보다 도로 측구의 횡경사에 더 큰 영향을 받으며, 유량이 증가하면 차집효율이 감소 한다고 하였다(2003). Kwon 등은 1.25m, 길이 7.25m의 실험수로에서 빗물받이 수리모형시험결과, 측구의 횡 경사를 7% 이하를 추천하였고, 4차선 도로에서는 빗 물받이 간격이 15m 이하로 설치하는 것이 90%이상의 차집효율을 얻을 수 있다고 보고하였다. 그러나 이 결 과는 빗물받이 막힘을 유발하는 토사나 낙엽을 배제 한 결과이다(2005). Kim 등은 유송잡물 및 토사를 포 함한 빗물받이 막힘 특성을 분석하기 위하여 실내실 험과 현장조사를 병행실시 하였다. 빗물받이 유입구 의 막힘 정도가 50%일 경우에 막힘계수는 안전측면 을 고려하여 0.25~0.65의 값을 사용할 수 있다고 보고 하였다(Kim et al., 2005b; Kim et al., 2007). 그레이팅 (grating)은 저지대로 하류지역이나 도로 경사가 급한 지역일수록 유속이 빨라지고 유량이 많아지기 때문에 빗물받이 그레이팅 입구에서 수막현상 및 물튀김 현 상이 증가하는 경향을 보인다고 지적하였다(Kim, 2005). 한편 Choi 등은 우리나라의 빗물받이의 형상 및 규격, 설치간격 등이 도로배수분구의 특성을 반영 하고 있지 않기 때문에 빗물받이가 제기능을 발휘하 지 못하고 있으며, 이에 국내 빗물받이 베어링 바의 경사별, 빗물받이 형태별로 차집량 변화를 실험하고 빗물받이 차집량 산정식을 제시한 바 있다(2016). 지 금까지의 선행 연구결과로 고찰해볼 때 빗물받이는 적정 설치간격에 따라서 안정적으로 설계할 수는 있 으나, 조밀한 간격으로 빗물받이를 설치하는 것이 시 공성 측면에서나 유지관리 용이성 측면에서는 바람직 하지 못한 결과를 초래할 수 있다는 것이다.

따라서 본 연구의 목적은 (1) 빗물받이를 개선하여 차집·배제능력을 향상시킬 수 있는 새로운 방법론을 개발하고, (2) 강우강도별 수리실험을 실시하여 기존 그레이팅 빗물받이와 신규 고안된 빗물받이의 차집성 능을 비교하는 것이다.

2. 차집효율 증대형 빗물받이의 개발

2.1 빗물받이 설계기준 고찰

국내에서 제작되는 빗물받이의 일반적인 내부치수 는 ‘도로배수시설 설계 및 관리지침’ 및 ‘하수도시설 기준’에 명시되어 있다. 빗물받이는 형상 및 재질은 원형 및 각형의 콘크리트 또는 철근콘크리트제, 플라 스틱제로서 차도측 빗물받이 내부치수 300 × 400 mm, 300 × 800 mm, 또는 보도측 빗물받이 내부치수 500 × 600 mm를 표준으로 하고 있다. 국내 빗물받이 규격은 설치 위치, 장소, 제조사 등에 따라서 다양한 조건들 이 있을 수 있음을 인정하고 있다. 다만, 종경사 10%

일 때를 표준형상으로 하고 있고 받이내 침사조는 15cm 이상으로 설치하도록 하고 있다 (KWWA, 2011).

국내 빗물받이의 설치간격에 대한 수리공식은 도로설 계기준 에서는 최대 간격은 30 m로 하며, 다음의 수리공 식의 계산을 통해 간격을 결정하고 있다 (MOIT, 2012).

빗물받이 설치간격 :     ×  × 

 × 

×  ×  (1)

여기서, S : 빗물받이 간격(m) C : 유출계수(0.9) I : 평균 강우강도 (mm/h) Q : 측대의 허용 통수량(m3/sec) α : 연석에 의한 빗물받이인 경우에 적용(방호벽형 이 외는 α=1.0) W : 집수폭(m) 이다.

‘도로배수시설 설계 및 관리지침’에서는 노면 배수 시설 전체에 대한 수리계산 결과에 따라 설치하며, 시 공성 및 관리를 고려할 때 최소 5 m 이상, 최대 30 m 이하로 하며 우수가 신속히 처리되어야 하는 장소 (침 수이력지역, 상습침수지역, 저지대 등)는 간격을 좁게 설치할 수 있다고 명시하고 있다(MOIT, 2012). ’하수 도 시설기준’은 노면배수용 빗물받이 간격은 대략 10

~ 30 m 정도로 하며, 도로폭 및 경사별 설치기준을 고 려하여 적당한 간격으로 설치하되 상습침수지역에 대 해서는 간격을 좁혀 설치할 수 있다고 명시하고 있다 (MOE, 2011). 즉 국내 모든 빗물받이 관련 설계기준 상 최대 30m 간격 이내로 설치하되 차집효율성을 고 려하여 간격을 조밀하게 설치하는 것 이외에는 다른 대안은 찾을 수 없었다.

빗물받이의 덮개는 스틸 그레이팅으로서 참고규격

KS D 0201의 용융아연도금 시험방법에 의한 제작을

정하고 있으며, 제품생산 업체에서 수요에 따라 크기를

변경하여 제작하고 있었다. 세부적으로 ‘도로공사 표준 시방서(2009)’ 및 ‘도로 설계 요령(2009)’에 따르면 L형 측구의 스틸 그레이팅 뚜껑의 베어링 바(bearing bar)의 간격은 50 mm 이어야 하며, T=20(후륜일축하중 8t)에 견딜 수 있는 제품이어야 한다고 명시하고 있었다. 스 틸 그레이팅의 베이링 바 및 크로스 바 간격은 제조업 체에 따라 유출수 흐름방향에 따라 비율이 조금씩 상이 했으나, 평균적으로 베어링바 순간격(두께 제외)은 22 ~ 35mm, 크로스바 순간격(두께 제외)은 89 ~ 93mm 정도 를 차지하였다. 그 밖에 도로의 연석은 차도에 접하여 설치하는 경우 높이 25cm 이하로 설치하고 있었다.

2.2 차집능력 증대형 빗물받이의 설계

강우 유출수를 효과적으로 배수하여 침수를 예방하 기 위하여 기존 빗물받이의 일반적인 제품 규격을 탈 피하고 내부 공간을 좀 더 확보할 수 있는 차집능력 증대형 빗물받이를 고안하기 위하여 선행 빗물받이 사례를 검토하였다. 선행 사례들은 초기우수에 포함 된 미세한 오염물질까지 차단하고 흡착하기 위한 초 기우수처리시설형 (Fig. 1, a), 빗물받이 유입구 하단에 거름망을 설치하는 방식 (Fig. 1, b), 또는 악취차단형 빗물받이형(Fig. 1, c) 등이 존재하였다.

기존 빗물받이 개발품들은 그레이팅 하단에 이토실 또는 오염물질 처리조, 악취역류방지시설이 위치하고 있어서 집중강우시 유출수를 차집·배제하는데는 방해 요인이 된다. 따라서 본 연구에서는 강우 시 노면에 흐르는 유출수를 협잡물의 방해를 받지 않고 온전히 공공하수도로 원활하게 배수하는 기술과 함께 침사조

를 그레이팅으로부터 분리하여 쌓인 퇴적물을 청소구 를 쉽게 통해 처리할 수 있도록 차집능력 개선형 빗 물받이를 고안하였다 (Fig. 2).

고안한 빗물받이 기술은 두 가지 형태로서 설계되 었으며, 집수면적 및 설치환경에 따라 적용 가능하도 록 하였다 . 차이점은 협잡물에 의한 막힘으로부터 자 유롭게 강우 유출수가 유입하도록 새로운 유하공간 (Type A: 측구 유출수 유하측 노면일체형의 유입부, Type B: 그레이팅 연석일체형의 연석하부)을 두고, 그 레이팅 하단에 경사지게 설치된 다공성 스크린을 통 해 빗물이 배수되는 기본 개념을 가진다. 기존에 빗물 받이 그레이팅에 막힘을 유발하는 각종 나뭇잎과 같 은 협잡물을 경사 스크린을 통해 걸러져 분리된 침사 조로 이동시킬 수 있도록 하는 것이다.

분리된 침사조에 쌓인 협잡물은 격자형 유입구를 통하지 않고 따로 구성된 맨홀뚜껑을 통해 쉽게 흡입 제거할 수 있다. 고안한 빗물받이의 형태에 따라 Type A는 측구에, Type B는 보행자도로에 청소구를 두고 있다. 차량 통행이 빈번한 곳은 Type B를 설치하여 유 지관리 작업자의 안전을 꾀할 수 있다. 또한 Type A 빗물받이는 4차로 이하 규모 도로의 경우, Type B는 4 차로 초과하는 광폭도로 측면에 적용이 유리하도록 설계되었다. Type A는 보행자도로를 활용할 수 없는 경우로서 기존 빗물받이 400 × 1,000 mm와 동일한 면 적을 차지하지만, 그레이팅 유입부의 Clogging현상이 발생하는 곳에 도로면 아래측 빈공간을 통하여 협잡 물을 포함한 빗물이 내부경사로로 유입될 수 있도록 하며, 협잡물이 없다고 하더라도 유속의 증가시 그레

a. Catchbasin with multi function (10-0750645)

b. Trap for rainspout (10-0933376)

c. Catchbasin for preventing odor (10-1704347)

Note. These figures are obtained from patent information search service (KIPRIS)

Fig. 1. Previous various types of catchbasins.

이팅에 물튀김 현상이나 바이패스량이 증가하는 현상 을 해결하도록 하였다.

3. 빗물받이 차집효율 분석 평가

3.1 실험 재료 및 방법

기존 빗물받이와 고안된 차집능력 개선형 빗물받이 의 실규모 모의실험을 수행하기 위해 배수로 및 저수 조를 갖춘 수리모형시설을 제작하여 A형 빗물받이와 기존 그레이팅을 각각 설치하여 수리실험장치에 유량 을 공급하였다. 수리실험장치의 제원은 Fig. 4와 같이 폭 0.8m 길이는 4.0m, 도로 종경사는 4%, 도로 횡경사

는 0.2%로 고정시켰다. 유량 공급조의 수두 높이를 일 정하게 하여 유입유량을 유지하도록 하였고, 빗물받 이 유출구로부터 정류장치를 설치하고 삼각웨어를 통 하여 차집유량을 측정하였다.

다음 Table 1에서 실험 조건 및 방법을 제시하였다.

강우강도별로 강우 유출수를 생성하기 위하여 강우실 험장치에 순환수 유량밸브를 개폐함에 따라서 투입유 량조건을 측정하여 4.4 l/s, 6.7 l/s, 10.4 l/s 조건을 생 성하였다. 차집유량 비교 실험은 일련의 유출량 지속 시간 총 15분 단위로 각 3회씩 유량 측정용 버켓을 이 용하여 일정간격 (3분)마다 측정하여 총 15회 결과를 각각 비교하였다. 기존 빗물받이와 고안된 빗물받이 Fig. 2. Catchbasin design and flow direction.

Fig. 3. 3D image for invented catchbasin (Type B).

의 협잡물 차집효과를 비교분석하기 위한 재료선정은 마사토와 낙엽을 활용하였다. 빗물받이내 퇴적토의 물리적 성상을 구현하기 위하여 선행문헌조사 결과, Yosimoto 등은 일본의 합류관에 퇴적된 침전물 중에 입경 2 mm 이상의 것은 전체의 10% 정도 밖에 차지 하고 있지 않다고 보고한 바 있다(1994). 황에 따르 면 국내 합류식 4개 지역 12개 지점의 하수관에서 채 취한 퇴적토 중앙입경은 0.76 ~ 1.97 mm였다(2005).

따라서 빗물받이 이토실에서 퇴적가능한 입자는 하수관내 발견된 퇴적토보다 약간 조립입자로서 체거름 체 2.8 mm에 거른 시료를 활용하였다. 낙엽의 선정은 G시에 서 식재된 가로수종 중 빗물받이 막힘을 유발할 수 있는 낙엽수종으로서 느티나무와 중국단풍을 채택하 였다. 기타 담배꽁초는 최근 버스정류장 등 공공장소

Table 1. Experiment condition and method of stormwater intercepting capacity

Condition Description

Slope Longitudinal slope 4%, Transverse slope 0.2%

Measuring time

check every 3 minutes for a total of 15 minutes, repeat 3 cycles under the same conditions

Discharge 4.4 l/s, 6.7 l/s, 10.4 l/s Sediment

materials

5.0 kg (2.8 mm sieved sand), 0.3 kg (Zelkova and maple leaves)

흡연금지 정책의 발효에 따라 줄어드는 추세이고, 종 이 쓰레기와 같은 불특정한 협잡물은 일반화하기가 어려워서 시료에 포함시키지 않았다. 마사토와 낙엽은 (a) 3D layout of experimental equipment

(b) Front view of experimental equipment for traditional catchbasin

(c) Side view of experimental equipment for developed catchbasin

Fig. 4. Experimental equipment.

각각 5 kg과 0.3 kg 비율로 섞어서 협잡물로 조제하였 고, 유량개방시 빗물받이로부터 상류측 50 cm 위치에 서 협잡물을 투하하였다.

3.2 차집효율 시험 분석 결과

3.2.1 노면 유출수 차집효율 비교 분석

본 연구에서 고안된 내부 거름구조를 가지는 차집 능력 증대형 빗물받이와 기존 빗물받이(0.4 m × 1.0 m) 그레이팅를 각각 이용하여 강우강도 별로 3가지 케이스로 구분하여 차집유량 비교 실험을 실시하였 다. 도로면 강우 유출량 조건을 산출하기 위해 빗물받 이의 최대 설치간격 30 m, 편도 6차선의 도로폭 20 m 를 기준으로 집수면적을 구하고, 빗물받이 집수면적 이외의 상류로부터 바이패스되어 흘러들어오는 유량 을 감안하여 집수면적 900 m2으로 계산하였다. 강우 유출수 저-중-대유량조건 4.4 l/s, 6.7 l/s, 10.4 l/s은 시 간면적법으로 도로면 불투수면적률 100% 적용시 각 각 17.6 mm/hr, 26.8 mm/hr, 41.6 mm/hr에 해당된다.

여기서 대유량조건에 해당되는 강우강도 41.6mm/hr는 서울-경기도서북부지역 재현기간 2년 지속시간 1시간 의 확률강우량에 해당된다(MOIT, 2000). 저유량조건 은 2년빈도 확률 강우강도의 약 40%로서, 10~20mm/hr 강우강도는 강우유출량이 발생하는 일반적인 강우사 상에 해당된다. 중유량 조건은 2년빈도 확률강우강도 의 약 2/3로서 20~30mm/hr의 강우량은 집중강우 발생 시 주로 목격될 수 있는 강우사상에 해당된다.

차집효율 비교실험결과로서, 저유출유량 조건 4.4 l/s 에서는 기존 빗물받이 평균 차집유량이 2.72 l/s, 고 안된 빗물받이는 평균 2.70 l/s로서 실험오차범위내에 서 비슷한 차집효율을 나타냈다(Fig. 5, a). 중유출유량 조건인 6.7 l/s은 기존 빗물받이 그레이팅의 평균 차집 유량이 3.64 l/s, 고안된 빗물받이는 평균 차집유량이 4.45 l/s로서 기존 빗물받이 차집유량에 비하여 22%

향상된 결과를 보였다(Fig. 5, b). 투입된 낙엽의 상당 부분 빗물받이 내부 거름구조로 유입되어 신형 빗물 받이는 유로의 막힘이 적었던 반면에 기존 빗물받이는 그레이팅 초입구에 낙엽의 쌓임으로 인하여 그레이팅 으로 빗물이 차집되지 못하고 블로킹되어 빗물받이 아래측으로 노면유출량이 지나가는 현상이 관찰되었 다. 고유출량 조건인 10.4 l/s는 기존 빗물받이의 차집 유량 8.19 l/s, 고안된 빗물받이 차집유량 8.83 l/s으로서

(a) Runoff 4.4 l/s

(b) Runoff 6.7 l/s

(c) Runoff 10.4 l/s

Fig. 5. Comparison of intercepting discharge between traditional catchbasin and developed catchbasin for rainfall intensity.

약 8%의 향상을 보였다(Fig. 5, c). 고유출량 조건인 경

우는 측면 빗물받이측으로 유출량이 모여 유하하지 못

하고 실험수로에 분산되어 유하하였기에 바이패스되는

유량이 많았다. 그 이유는 콘크리트 구조물로 제작하기

가 어려운 상황으로서, 높이가 있는 경사로를 활용하여

목재틀로 도로면 유로를 제작하였기에 측구경사를 따

로 구현하지 못하여, 유량증가에 따른 상호 비례적인

차집효율결과를 도출할 수 없었던 것으로 사료된다.

본 내부 거름구조를 가지는 신규 빗물받이는 기존 그레이팅 빗물받이에 비하여 20~30mm/hr 정도의 집 중강우 발생시에는 약 22%의 차집률 증가를 보였음 을 확인하였다. 그러나 고유출량조건에서 차집효율이 오히려 떨어진 이유는 수리모형실험장치의 재현성 부 족의 결과인 것으로 판단된다. 빗물받이측 L형 측구 의 경사조건을 급하게 하여 고유출량조건에서 고유출 량이 빗물받이측으로 과부하를 일으키도록 해야 하 나, 0.2%의 완만한 횡경사를 활용하였기에 고유출량 이 빗물받이측으로 모이지 않고 도로면으로 직유하된 유량이 과다하여 오히려 효율이 감소하였다.

3.2.2 빗물받이 협잡물 차집량 비교 분석

기존 빗물받이는 그레이팅에 낙엽들이 모여서 노면 유출수가 차집되는 것을 방해하는 반면 차집효율 증 대형 빗물받이는 낙엽 등의 협잡물을 경사스크린에서 걸러 내부 청소조로 모아지게 하는 것을 기본 방향으 로 하고 있다. 기존 빗물받이 그레이팅과 내부 경사면 에 거름구조를 가지고 있는 빗물받이의 낙엽차집량을 분석하였다 (Fig. 6).

기존 빗물받이 그레이팅의 경우, 그레이팅 유입부에 서 낙엽이 쌓여 블로킹 현상이 발생되면서 차집방해를 목격하였고 이 현상은 강우강도가 클수록 더 큰 경향을 보여서 유출량이 각각 4.4 l/s, 6.7 l/s, 10.4 l/s 일 때 기존 빗물받이 블로킹 차집량/신규 빗물받이의 낙엽 차집량

은 0.03 kg/0.03 kg, 0.04 kg/0.05 kg, 0.11 kg/0.12 kg 으로 동등한 경향을 보였다 . 내부 거름구조가 있는 빗물받이 는 대부분 내부 경사 스크린을 통해서 궁극적으로 침전 조에 쌓이는 것을 확인하였다. 10.4 l/s 유출량 기준으로 내부 거름구조로 유입된 낙엽 중 경사스크린에 머무른 낙엽은 약 33% (0.04kg), 침사조에 유입된 낙엽은 66%

(0.08kg) 정도로 양호한 결과를 나타냈다. 그러나 일부 내부 거름구조에 유입된 낙엽면이 경사스크린에 달라 붙어 고정되는 경향도 발견되었다.

도로면에서 토사가 빗물받이에 유입되는 경우의 차 집효과를 분석한 결과를 다음 Fig. 7에서 나타냈다. 토 사의 차집효율의 경우도 낙엽의 차집률과 마찬가지로 강우강도가 증가할수록 토사를 이송할 수 있는 소류력 을 초과하는 유출량 유속을 나타내는 것으로서, 유출량 이 각각 4.4 l/s, 6.7 l/s, 10.4 l/s 일 때 기존 빗물받이/신규 빗물받이에 대한 토사의 차집량은 각각 0.38 kg/0.25 kg, 0.66 kg/0.57 kg, 4.27 kg/4.49 kg을 기록하였다.

10 l/s 유출량조건에 따르면 경사스크린 하부의 배 수조로 토사가 4.47 kg이 유입되고 침전조에 차집된 양이 겨우 0.02 kg였다.

3.2.3 내부 경사스크린의 거름구조 개선

본 개발 빗물받이는 내부 거름구조를 개선하여 토 사는 거르고, 빗물은 충분히 유하할 수 있는 내부 경 사구조물의 장치적 개선이 필요하다. Fig. 8은 고안된 빗물받이의 경사스크린과 표면장력을 이용한 고액분 리의 방법론을 제시하였다. 경사스크린의 유출 구멍

Fig. 6. Comparison of intercepted leaves.

은 원뿔형으로 성형되어 상부측에 원형 배수구멍이 존재하고 빗물을 모을 수 있는 오목한 면이 형성되어 있다. 그러나 경사스크린의 각이 비스듬히 형성되어 있기 때문에 조립모래입자는 원형 배수구멍에 떨어질 확률이 낮아지는 반면 빗물은 원뿔형 표면 오목면에 모여져 원형구멍으로 배수될 수 있다.

두 번째로 경사면의 각 단위 단과 단사이는 90° 이 상의 망상의 격벽이 있어서 유출량은 격벽을 타고 흘 러들어가고 모래성분은 침전조로 이송된다. 집중강우 가 발생되어 강우유출량이 증가하면 경사면의 표면구 멍은 그 역할이 미미해지고, 침전조에 유출량이 채워 진 후 가름격벽을 통해 유출량은 월류한다. 이때 다량의 조립모래성분은 침전조에 가라 앉게 될 수 있도록

Fig. 8. Concept of solid-liquid separation at the developed catchbasin.

하였다. 본 개선된 경사스크린은 향후 추가적인 수리 모형실험을 통해 성과를 검증할 필요가 있다.

4, 결 론

도로면 강우 유출수를 신속히 배제하기 위하여 빗 물받이 설치밀도를 높이는 것은 시공성 및 유지관리 용이성 측면에서 효율적이지 못하다. 본 연구에서는 신개념으로 내부 거름구조를 가지는 차집능력 증대형 빗물받이를 고안하였다. 도로 종경사 4%, 도로 횡경 사 0.2%의 수리모형 실험장치를 제작하고 3가지 케이 스의 강우 유출량과 빗물받이의 막힘을 유발하는 협 잡물을 동시에 유하시켜 고안한 빗물받이의 차집능력 을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.

1) 기존 빗물받이와 고안된 빗물받이의 차집효율을 비교검토한 결과, 4.4 l/s 저유출량조건 에서는 거의 동등하였다. 그러나 6.7 l/s의 중유출량조건에서는 약 22%의 차집률 증가, 10.4 l/s인 고유출량 조건에서는 약 8%의 차집률 증가를 나타냈다. 따라서 고안된 빗 물받이의 차집능력 효과성을 일부 확인하였다 .

2) 고안된 빗물받이의 유지관리용 토사 침전조의 활

용성을 검토한 결과 , 낙엽류 협잡물의 경우 66%가 침사

조로 유입되었으나, 토사류 협잡물은 유출량과 함께 대

부분 경사스크린의 공극을 통하여 배수조로 빠져나가

고 오직 4.5% 정도만 침사조로 유입되었다. 따라서

Fig. 7. Comparison of intercepted sands.

유지관리용 침사조로 협잡물을 충분히 유도하기 위하 여 내부 경사스크린의 표면은 원뿔형으로 오목하게 제 작하고, 단위 경사스크린의 격벽을 90℃ 이상을 지니도 록 하는 고액분리용 경사스크린 구조물을 제안하였다.

3) 향후 본 개발 빗물받이의 성과검증을 위해 수리모 형장치를 개선하고 , 수정된 고액분리용 경사스크린을 통 하여 차집효율을 평가할 필요가 있다. 그 결과가 성공적 인 경우, 고안된 빗물받이는 빗물받이 설치밀도를 높이 지 않아도 노면유출수 배제효과를 배가 시킬 수 있으며, 지자체에서 연례적으로 장마철이전에 빗물받이 준설청 소시 유지관리의 수월성을 기대할 수 있을 것이다.

사 사

본 연구는 한국건설기술연구원의 주요사업 (2017-0139) 의 연구비 지원결과로 도출된 논문으로 지원해주신 것에 감사드립니다.

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