KR101296348B1 - 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로의 수목 공간을 활용하여 물순환 환경을 구축함과 아울러 식재된 수목에 대한 충분한 수분공급이 이루어지도록 하고, 강우유출수로부터 비점오염원 처리능을 극대화 시킴은 물론, 집수정의 기 설치된 위치에 구애받지 않고 자유로운 체결이 가능하고, 시공 후 지반변형에 의한 물순환라인의 파괴를 방지할 수 있는 가로수목 식재박스에 관한 것이다.

Description

자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재박스{A street tree box for capable of free connect and accommodating ground deformation}

본 발명은 도로의 수목 공간을 활용하여 물순환 환경을 구축함과 아울러 식재된 수목에 대한 충분한 수분공급이 이루어지도록 하고, 강우유출수로부터 비점오염원 처리능을 극대화시킴은 물론, 집수정의 기 설치된 위치에 구애받지 않고 자유로운 체결이 가능하고, 시공 후 지반변형에 의한 물순환라인의 파괴를 방지할 수 있는 가로수목 식재박스에 관한 것이다.

일반적으로 도로에는 가로수가 식재된다. 가로수는 보행자나 운전자, 그리고 기타 사람들에게 쾌적한 느낌과 심리적 안정감을 제공하며, 태양열을 흡수하고, 눈, 비 및 안개 등을 차단하거나 감소시키며 바람의 영향을 완화시켜 미세기후(微細氣候) 조절효과를 제공하고, 수관의 가지와 잎이 먼지와 분진 등을 흡착하고 유해 가스를 흡수하여 공기를 정화하는 기능을 가진다.

이러한 가로수는 조형물체로서 아름다운 선형미(線形美)를 가지고, 수벽(樹壁)과 배경용으로 사용하여 장식효과를 가지며 도시 건축물의 육중한 느낌을 부드럽게 하고 건축효과로서 생활공간을 주위의 다른 지역으로부터 분리시켜 사생활을 보호하며 공간을 효율적으로 분할, 이용할 수 있도록 하고, 공학적 효과로서 토양안정화에 따른 침식을 방지하고, 소음을 차단하여 방음효과를 주며, 방화대(防火帶)로서의 기능을 가진다.

종래의 가로 수목 조성 기술에서는 단순히 상술한 기능과 효과를 기대하는 데에 그치고 있다. 근래 생활 오,폐수나 산업 오,폐수 등의 점오염물질 외에 강우유출수 등의 비점오염물질의 처리 시설이 다양하게 개발되고 있다. 대부분의 비점오염물질의 처리 시설은 자연형과 장치형으로 구분되며 자연형에는 침투여과형, 생태포장필터형, 식생바이오필터형, 연석필터형 및 레인가든형이 있고, 장치형에는 필터형과 와류형, 수력학적 필터형 및 트리박스필터형 시설이 있다.

이중 상기 트리박스필터형 비점오염물질 처리 시설과 같은 경우 가로수가 식재되거나 화단이 조성되는 식생공간을 가지면서 비점오염물질을 처리할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 트리박스필터형 비점오염물질 처리 시설은 가로수나 화단을 조성함과 아울러 일측 상단에 강우유출수 등의 유입구가 구비된 박스체와, 상기 박스체의 내부 하단에 충전되는 여재층과, 상기 여재층의 상부에 충전되는 식생토양층과, 상기 박스체의 하부에 구비되어 상기 여재층에 의해 여과처리된 처리수를 지중이나 우수관로 또는 집수조로 배수하기 위한 배수관을 포함한다.

또한 상기 박스체 일측 상단에 구비된 유입구는 트리박스필터형 비점오염물질 처리 시설을 도로 변에 설치하였을 경우에는 도로를 따라 흐르는 강우유출수가 유입될 수 있도록 도로를 향하여 배치된다.

그러나 종래의 트리박스형 비점오염물질 처리 시설은 도로측으로부터 유입구를 통해 박스체로 유입된 강우유출수는 식생토양층과 여재층을 하향 통과하면서 하향 여과되고, 박스체의 하부에 구비된 배수관을 통하여 지중이나 우수관로 또는 집수조로 배수되는 것으로, 비점오염물질이 다량 포함되어 있는 강우 초기의 강우유출수는 물론 초기 강우 이후 비점오염물질이 미량 포함되어 있는 강우유출수까지도 식생토양과 여재층을 통과하면서 여과처리된 후 배수관을 통해 배수되기 때문에 강우유출수의 유입수량에 따른 효율적인 처리가 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

또한, 비점오염물질이 다량 포함된 초기 강우유출수는 물론 초기 강우 이후 비점오염물질이 미량 포함된 강우유출수까지도 여재층을 통과하게 되기 때문에 여재층의 여과 부하가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 트리박스형 비점오염물질 처리 시설은 유입된 강우유출수가 식생토양층과 여재층을 하향 통과한 후 하부에 구비된 배수관을 통해 배수되는 것으로 식생토양층과 여재층 내에 강우유출수가 저류하지 못하고 그대로 배수되기 때문에 가로수 등 수목의 생장에 필요한 수분을 충분히 확보하지 못하게 되어 수목의 식생 환경이 불량하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 트리박스형 비점오염물질 처리시설은 여재층에 의해 여과처리된 처리수를 집수정 등으로 배수하기 위해서 배수관 연결작업을 하여야 하는 바, 기 설치된 집수정과의 배관위치 차이를 보정하기 위해 편수관, 이음관 등 관 연결작업이 용이하지 않을 뿐 아니라, 시공 후 지반변형이 발생하는 경우 배수관(배수라인)의 파손으로 트리박스형 비점오염물질 처리시설과 집수조 사이에 물순환라인이 단절되어 지중에 과다하게 배수를 하거나, 홍수 등을 야기시킬 수 있는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도로의 수목 공간을 활용하여 효율적으로 물순환 환경을 구축하고, 비점오염물질의 처리효율을 향상시키며, 시공이 용이함과 시공후 지반변형을 수용할 수 있는 가로수목 식재박스를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재박스는 상부가 개방되며 내부에 식재 및 여과공간이 형성되는 본체; 상기 식재 및 여과공간 내에서 상기 본체의 상단보다 상대적으로 낮은 위치에 설치되며, 내부에 유입수를 집수하기 위한 집수공간과 상기 식재 및 여과공간의 상부와 상기 집수공간을 연통하는 월류통로가 구비되는 집수챔버; 상기 집수챔버의 하단에 구성되는 직관, 상기 직관의 끝단에서 일체로 형성된 확장관을 구비한 부착관과, 상기 직관과 상기 확장관이 접하는 내관부에 부착되는 원통형상의 지지대와, 상기 지지대의 일단이 삽입되는 원통형상의 연결구와, 상기 확장관의 내주연에 삽입되어 각도조절이 가능하도록 외주연이 상기 확장관의 내주연에 밀착되며 그 일단의 내주연에는 체결돌기가 구비된 결합멤버와, 상기 결합멤버의 내주연의 체결돌기에 체결되어 결합되는 체결홈을 외주연에 구비하고 그 내주연에 상기 연결구가 삽입되는 체결부와 상기 체결부와 일체로 형성되는 제 2직관을 구비한 체결관을 포함하는 배수관; 및 상기 식재 및 여과공간에 적층되는 수목식생층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결합멤버의 외주연에는 패킹이 삽입되어 상기 확장관과 상기 결합멤버가 수밀을 유지하도록 하는 하나이상의 패킹홈이 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지대 일단은 상기 연결구 일단의 내주연에 삽입되는 외주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 연결구 일단의 내주연에 삽입이 용이하고, 상기 연결구 일단의 내주연에서 전,후로 이동이 용이하도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결구 일단은 상기 지지대 일단이 삽입되는 내주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 지지대 일단의 삽입이 용이하고, 상기 지지대 일단의 외주연상에서 상기 연결구 일단의 전,후 이동이 용이하도록 구성되며, 상기 체결부 일단에 삽입되는 연결구 타단은 그 외주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 체결부 일단으로 삽입이 용이하고, 상기 체결부 일단의 내주연상에서 전,후 이동이 용이하도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 체결부 일단은 상기 연결구 타단이 삽입되는 내주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 연결구 타단의 삽입이 용이하고, 상기 체결부 일단의 내주연 상에서 상기 연결구 타단의 전,후 이동이 용이하도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지대에는 지지대제어턱을 구성하고, 상기 결합멤버에는 상기 결합멤버의 회전에 의해 곡관을 형성할 시에 상기 지지대제어턱에 의해 상기 결합멤버의 회전이 제어될 수 있도록 일단의 밑면 테두리를 권회하며 상기 지지대제어턱에 걸리도록 제어홈이 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 수목식생층은 상기 식재 및 여과공간의 상부 및 하부에 각각 적층되는 상층 및 하층 여재층; 및 상기 상층 및 하층 여재층 사이에 적층되는 토양층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 집수챔버는 그 하부에 상기 집수공간과 상기 본체의 식재 및 여과공간을 연통하는 하나 이상의 투수통로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체는 그 하부에 지중과 연통하는 지중투수통로가 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명에서는 집수정과 연결되는 물순환 도로구조를 제시하는 바, 상기 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스를 이용하되, 상기 배수관에 의해 다양한 각도로 집수정과 연결이 가능하고, 시공 후 상재하중의 변화 등에 의해 상기 배수관 상부에 처짐이 발생하더라도 상기 배수관이 변형을 받아들일 수 있어 배수관의 고장에 의한 물순환라인의 단절을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재박스는 도로의 수목 공간을 활용하여 물순환 환경구축 및 비점오염물질을 처리를 동시에 구현할 수 있는 것으로 아래와 같은 효과가 있다.

우선 본체의 식재 및 여과공간으로 유입된 초기 강우유출수가 하향식 여과처리 과정과 상향식 여과처리 과정을 거치도록 하고, 비점오염물질이 덜 포함된 초기 이후의 강우유출수는 집수챔버에서 여과를 거치도록 함으로써 여과부하를 방지하면서 비점오염물질의 제거효율을 극대화 시키는 효과가 있다.

또한 집수챔버의 하부에는 투수통로가 구비되어 강우 종료 이후에도 일정 량의 강우유출수를 저류하면서 강우유출수가 서서히 수목식생층으로 침투되도록 하여 식생 수목의 생장에 필요한 수분을 충분히 확보할 수 있어 초목이 활발하게 생장할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 다양한 각도로 집수정과의 연결이 가능하므로 시공여건에 구애받지 않고 시공할 수 있으며, 시공후 상부지반의 처짐에 대한 변형을 수용할 수 있어 물순환라인의 단절을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스를 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 도 1의 B-B선 단면도.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재박스에 있어 실시 예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스가 적용된 수목공간 조성구조의 바람직한 실시 예를 나타내는 평면도.
도 6은 도 5의 D-D선 단면도.
도 7은 도 5의 E-E선 단면도.
도 8은 도 5의 F-F선 단면도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명에 의한 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 지중에 매설되는 본체(10)와, 상기 본체(10) 내에 구비되어 강우유출수를 포함한 유입수를 집수 및 배수하기 위한 집수챔버(20), 상기 집수챔버(20)에 부착되어 처리된 강우유출수를 집수정 등으로 배수시키는 배수관(70) 및 상기 본체(10) 내부에 적층되어 가로수목을 포함한 초목(P)을 식재하기 위한 수목식생층(30)을 포함하여 구성된다.

상기 본체(10)는 상기 수목식생층(30)을 수용하도록 구성되는 것으로 내부에는 식재 및 여과공간(S1)이 형성되어 있으며 상부는 개방되어 강우유출수를 포함한 유입수가 유입되도록 구성되어 있다.

일 예로써, 상기 본체(10)는 도 1 등에서 도시된 바와 같이 직육면체 형상으로 구성될 수 있는 바, 이 경우, 상기 본체(10)는 바닥판체(11)와 외벽을 이루는 전후벽체(12, 13) 및 좌우벽체(14, 15)로 구성된다.

여기서 상기 본체(10)는 그 형상에 있어, 도 1 등에서 제시하고 있는 직육면체 형상에 한정되지 않으며, 원통형 등 다양한 형상으로 구성될 수 있음은 당연하다.

상기 본체(10)를 지중에 매설함에 있어서는 터파기를 한 다음 그 바닥에 잡석다짐층(16)을 설치하고, 그 상부에 상기 본체(10)를 안착시킨 후 되메우기하는 것에 의하여 상기 본체(10)가 지중에 매설되도록 하여 본체(10)가 견고히 고정되도록 하는 것이다.

또한, 상기 본체(10)의 상단 높이는 보도(R1) 및 차도(R2)의 노면보다 낮거나 같게 하여 보도(R1)와 차도(R2)를 따라 유동하는 강우유출수가 본체(10)의 상단 즉, 본체(10)의 전후벽체(12,13) 내지 좌우벽체(14,15)의 상단을 월류하여 상기 식재 및 여과공간(S1) 내로 유입되도록 한다.

이처럼 상기 본체(10)는 그 위치에 의해 자연적으로 강우유출수가 월류하여 유입되도록 할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 도면에 도시된 바 없으나 강우유출수가 유입되는 별도의 유입관을 그 상부에 연결할 수도 있다.

상기 본체(10)는 철재, 플라스틱재, 콘트리트 등 다양한 재질로 구성될 수 있으며, 현장여건 등을 고려하여 선택적으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 집수챔버(20)는 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 장착되는 구성으로 상기 본체(10)와 별도로 제작하여 결합할 수도 있으나, 상기 본체(10)와 일체로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 집수챔버(20)는 그 내부에 강우유출수를 포함한 유입수를 집수하기 위한 집수공간(S2)이 마련되어 있고, 앞서 설명한 본체(10)와 마찬가지로 다양한 형상으로 제작될 수 있으며 도시 예와 같이 직육면체로 형성될 경우, 바닥판체(21)와 전후벽체(22,23) 및 좌우벽체(24,25)에 의해 상기 집수공간(S2)이 형성되도록 구성할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 집수챔버(20)는 바닥판체(21)와 하나의 좌벽체(24)로 구성하여 상기 집수공간(S2)이 상기 바닥판체(21)와 하나의 좌벽체(24), 그리고 상기 본체(10)의 좌우벽체(14,15) 중 어느 한 벽체(15)와 전후벽체(12,13)에 의해 형성되도록 할 수도 있다.

이러한 집수챔버(20)는 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1) 내에서 상기 본체(10)의 상단보다 상대적으로 낮은 위치에 설치된다. 즉, 상기 집수챔버(20)의 바닥판체(21)는 상기 본체(10)의 바닥판체(11)보다 높고 전후벽체(12,13)와 좌우벽체(14,15)의 상단보다 낮은 위치에 설치되며, 상기 전후벽체(22,23)와 좌우벽체(24,25)는 그 상단이 상기 본체(10)의 전후벽체(12,13)와 좌우벽체(14,15)의 상단보다 낮게 설치되는 것이다.

상기 집수챔버(20)의 상부 역시 개방되어 강우유출수를 포함한 유입수가 유입되도록 하는데, 그 개방부는 그레이팅(grating)(26)으로 복개하는 것이 바람직하다. 상기 그레이팅(26)은 강우유출수 중에 포함되어 있는 일정 이상의 크기를 가지는 부유물질이 걸려서 상기 집수공간(S2)으로 유입되지 못하도록 하기 위한 것이다.

그리고, 상기 집수챔버(20)는 월류통로(60)가 구성되는 바, 상기 월류통로(60)는 도면에 도시된 바 없으나 상기 집수챔버(20)의 벽체(22, 23, 24, 25) 중 어느 하나에 천공한 월류공으로 구성하거나 상기 집수챔버(20)의 벽체 중 어느 하나에 관통된 월류관으로 구성할 수 있다.

이러한 월류통로(60)의 입구측에는 상기 수목식생층(30)에 포집되어 있던 부유물질 등의 비점오염물질이 상기 집수공간(S2)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 여과재(61)가 충진되는 것이 바람직하다.

상기 여과재(61)는 그 재질에 있어 한정되지 않으며 물 입자는 통과시키면서 부유물질 등을 포함한 비점오염물질은 여과될 수 있는 어떠한 여과재를 사용하여도 무방하나, 바람직하게는 그물망을 사용하며 더욱 바람직하게는 반영구적인 재활용이 가능하며 물에 의한 부식성에 대항하도록 스테인리스강 재질로 구성되는 것이 타당하다.

이와 같이 본 발명은 상술한 집수챔버(20)를 구비함과 더불어 상기 집수챔버(20)의 상단보다 낮고 집수챔버(20)의 하단보다 높은 월류통로(60)를 구비한 것이므로 비점오염물질이 다량 포함되어 있는 초기 강우유출수는 본체(10)에서 하향, 상향 유동을 통해 여과 처리되어 집수챔버(20)로 유동하도록 하며, 초기 강우 후 일정시간 경과하여 비점오염물질이 미량 포함되어 있는 강우유출수는 초기 강우에 의해 본체(10)가 포화되므로 자연스럽게 본체(10) 내에서 하향, 상향 유동없이 바로 집수챔버(20)로 유도되도록 함으로써 비점오염물질을 효과적으로 처리하는 등 최적의 물순환 환경을 구축할 수 있게 되는 것이다.

한편 강우가 지속되거나 호우 등에 의하여 강우유출수가 급격히 증가하여, 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 유입된 강우유출수의 수위가 상기 본체측벽(13)의 상단보다 높아지면, 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 유입된 강우유출수는 상기 집수챔버(20)로 월류하여 상기 집수공간(S2)으로 유입된다.

따라서 강우유출수가 급격히 증가하더라도 본체(10) 및 집수챔버(20)에서 우수를 저장, 방류할 수 있으므로 홍수를 방지할 수 있게 되는 것이다. 이 경우에도 강우유출수가 상술한 바와 같은 하향식 여과처리 과정과 상향식 여과처리 과정을 거치지 않고 곧바로 집수챔버(20)의 집수공간(S2)으로 유입된다.

특히 본 발명에서는 자유로운 각도조절이 가능한 배수관(70)이 상기 집수챔버(20)의 하단부에 구성되어 보도(R1)와 차도(R2) 사이에 설치되는 집수정(3)에 연결될 수 있다.

상기 배수관(70)은 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 물순환 도로구조를 구축하기 위해 기 설치된 집수정(3)의 설치위치에 구애받지 않고 자유로운 연결이 가능하게 하며, 자유로운 각도조절에 의해 도 6에서 보는 바와 같이 상재하중에 의한 변형을 수용할 수 있도록 함으로써 배수관(배수라인)의 고장에 의한 물순환라인의 단절을 방지할 수 있게 하는 것이다.

여기서, 상기 배수관(70)에는 도면에 도시된 바 없으나, 물의 흐름을 일방향으로만 유입시키도록 하는 역지변이 구성될 수 있다. 이는 상기 배수관(70)이 집수정(3)에 연결됨에 따라 강우량이 많은 장마철 상기 맨홀 또는 집수정(3)으로부터 우수가 역류하는 것을 방지함으로써 상기 우수에 포함된 비점오염원 물질들이 상기 집수챔버(20) 및 본체(10) 내부로 유입되는 것을 방지하게 되는 것이다.

이하에서는 상기 배수관(70)의 구성 및 작용을 도 4a 및 도 4b를 이용하여 상세히 설명한다.

먼저 상기 배수관(70)의 구성요소를 상세히 설명하면, 부착관(710)은 내관부가 굴곡이 없는 평평한 면으로 구성된 직관(711)과 상기 직관(711)의 끝단에서 일체로 형성된 항아리 형상의 확장관(712)으로 구성된다. 상기 직관(711)의 일단은 상기 집수챔버(20)의 하단부에 부착되어 집수공간(S2)으로부터의 강우유출수를 유입하도록 하는 구성이다.

상기 직관(711)의 내관부로서 상기 확장관(712)이 시작되는 부위에는 이하에서 설명할 지지대(720)가 턱없이 연결될 수 있도록 지지대(720)의 두께만큼의 지지홈(714)을 구성한다. 상기 확장관(712)은 항아리 형상으로서 그 내주연을 평평한 면으로 구성하여 이하에서 설명할 결합멤버(740)의 외주연이 밀착하여 자유로운 회전이 가능하도록 구성된다.

상기 확장관(712)의 끝단(713)에는 결합멤버(740)의 반대방향으로 구부림처리 하여 각도변경시 상기 확장관(712)의 끝단이 이하에서 설명할 제 2직관(755)에 압력을 가하여 관 형상 변형을 방지할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 지지대(720)는 상기 지지홈(714)에 부착되는데 이 경우 지지대(720)의 외경과 상기 지지홈(714)의 내경을 동일하게 하여 삽입에 의해 부착할 수 있고, 더욱 강결한 부착을 위해 상기 삽입에 더하여 본드부착 등도 바람직하다.

상기 지지대(720)에 있어서 상기 지지홈(714)에 부착된 쪽의 반대쪽 지지대 일단(721)에는 이하에서 설명할 연결구(730)에 삽입되는 외주연을 일정길이로 평평한 경사면을 형성하여 상기 연결구(730)의 내주연에 상기 지지대 일단(721)의 삽입이 용이함은 물론, 이하에서 설명할 결합멤버(740)의 회전에 의해 각도변경시 상기 연결구(730)가 상기 지지대 일단(721)상에서 전,후로 이동을 할 것이므로 상기와 같이 지지대 일단(721)의 외주연이 평평한 경사면으로 구성됨에 따라 그 이동이 용이하도록 구성되는 것이다.

또한, 상기 지지대(720)에는 지지대제어턱(722)을 구성하여 상기 결합멤버(740)의 회전에 의해 각도변경시 상기 결합멤버(740)의 밑단이 걸리게 하여 회전이 제어되도록 할 수 있다. 상기 지지대제어턱(722)은 원통형의 관에 단을 두어 지름이 다른 두가지 원통형 관이 연결된 형상으로 구성하여 상기 단을 지지대제어턱(722)으로 구성할 수 있다.

상기 연결구(730)는 연결구 일단(733)이 그 내주연에 상기 지지대 일단(721)이 삽입되고, 연결구 타단(731)이 이하에서 설명할 체결부 일단(753)의 내주연으로 삽입되도록 구성된다. 상기 연결구 일단(733)은 그 내주연을 평평한 경사면으로 구성하여 상기 지지대 일단(721)의 외주연에 형성된 경사면과 대향하면서 각각의 삽입설치가 용이함은 물론, 상기에서도 언급한 바와 같이 상기 지지대 일단(721)의 외주연에서 상기 연결구(730)가 전,후로 용이하게 이동할 수 있도록 구성한다.

상기 연결구 타단(731)은 그 외주연을 평평한 경사면으로 구성하여 이하에서 설명할 체결부 일단(753)에 용이하게 삽입함은 물론, 상기 체결부 일단(753)이 상기 연결구 타단(731)의 외주연 상에서 전,후로 용이하게 이동할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 연결구(730)의 구성에 의해 각도변형시 상기 연결구(730)를 기준으로 지지대(720)와 체결부(751)가 좁혀지는 부분과 지름방향으로 타측에서는 상기 연결구(730)을 기준으로 지지대(720)와 체결부(751)가 넓어지는 부분이 형성되는데, 좁혀지는 부분에 있어서는 상기 연결구 일단(733) 상에 지지대 일단(721)과 상기 연결구 타단(731) 상에 체결부 일단(753)이 좁혀지면서 즉 전방향으로 각각 이동하게 되는 것이고, 넓혀지는 부분에 있어서는 상기 연결구 일단(733) 상에 지지대 일단(721)과 상기 연결구 타단(731) 상에 체결부 일단(753)이 넓혀지면서 즉 후방향으로 각각 이동하게 되는 것으로 상기와 같이 전, 후방향으로의 용이한 이동은 연결구 일단(733)의 평평한 경사면으로 구성된 내주연과 연결구 타단(731)의 평평한 경사면으로 구성된 외주연에 의해 달성되는 것이다.

또한, 상기 연결구(730)에 있어서도 연결구제어턱(732)을 구성할 수 있으며, 각도변경시에 상기 체결부 일단(753)이 상기 연결구 타단(731)의 외주연 상에서 전방향으로 이동시 상기 체결부 일단(753)의 밑단이 상기 연결구제어턱(732)에 걸리도록 하여 일체형으로 이동할 수 있도록 구성할 수도 있다.

상기 결합멤버(740)는 항아리 형상의 상기 확장관(712)의 내주연에 삽입되는 구조로 상기 결합멤버(740)의 형상 또한 상기 확장관(712)의 내주연에 대응하여 밀착되어야 하는 것으로 항아리 형상의 외주연으로 구성하여야 한다. 상기와 같은 구조에 의해 상기 결합멤버(740)는 상기 확장관(712)에 슬라이딩에 의한 탄성체결방식에 의해 결합된다.

확장관(712)과 결합멤버(740)의 상기와 같은 탄성체결방식을 위해서는 각각의 재료가 탄성특성이 좋은 합성수지재로 제작되어야만 할 것이다.

상기 결합멤버(740)는 그 일단의 내주연에는 체결돌기(741)를 구비하여 이하에서 설명할 체결관(750)의 체결부(751)와 체결되어 상기 직관(711), 지지대(720), 연결구(730) 및 체결관(750)의 각각의 내주연이 연결되도록 구성된다.

상기 결합멤버(740)의 외주연에는 패킹(P1)이 삽입되어 상기 확장관(712)의 내주연과 상기 결합멤버(740)의 외주연이 수밀을 유지하도록 하는 하나 이상의 패킹홈(742)을 구성할 수 있다.

상기 패킹홈(742)에 안치되는 패킹(P1)은 고무, 연질PVC, 실리콘 등 통상의 패킹부재로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 상기 패킹(P1)은 상기에서 언급한 바와 같이 수밀을 유지하는 기능을 함과 더불어 상기 결합멤버(740)의 외주연과 상기 확장관(712)의 내주연의 회전에 의한 각도변형 시 외주연과 내주연의 접촉면이 미끄러짐에 의해 곡관각도가 뜻하지 않게 변형이 되는 것을 방지하고자 하는 기능도 있다.

또한, 상기 결합멤버(740)의 회전에 의해 각도변경 시 상기 지지대제어턱(722)에 맞닿는 상기 결합멤버(740)의 일단 밑면에 제어홈(743)을 구성하여 상기 제어홈(743)이 상기 지지대제어턱(722)에 걸리도록 구성할 수 있다.

상기 체결관(750)은 체결부(751)와 상기 체결부와 일체로 형성된 내관부가 굴곡이 없는 평평한 면으로 구성된 제 2직관(755)으로 구성되며, 상기 제 2직관(755)은 도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이 집수정(3)과 연결되는 구성이다.

상기 체결부(751)는 상기 결합멤버(740) 내주연의 체결돌기(741)에 체결되어 결합되는 체결홈(754)을 외주연에 구비함으로써 상기 확장관(712)과 탄성체결방식으로 결합된 상기 결합멤버(740)에 상기 체결부(751)를 회전에 의해 체결할 수 있게 된다.

상기 체결부 일단(753)은 상기 연결구 타단(731)의 외주연이 삽입되는 내주연을 평평한 경사면으로 구성하여 상기에서도 언급한 바와 같이 상기 연결구(730)와 상기 체결부(751)의 삽입 체결이 용이하도록 함은 물론, 상기 연결구 타단(731)의 내주연 상에서 상기 체결부 일단(753)이 전,후로 용이하게 이동할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 체결부(751) 외주연에는 패킹(P2)이 안치될 수 있는 체결부패킹홈(754)을 구성하여 상기 체결부(751)의 외주연과 상기 결합멤버(740)의 내주연의 접합부에 수밀을 유지하도록 구성할 수도 있다.

이하에서는 이상에서 설명한 배수관(70)의 각각의 구성에 의해 그 작동상태를 더욱 상세히 설명한다.

도 4a에서 상기 배수관(70)이 일자형으로 결합된 상태를 나타내는 바, 상기에서 지지홈(713)에 지지대(720)가 부착되고, 상기 지지대 일단(721)에 상기 연결구 일단(733)이 경사면이 대향되도록 삽입 되어지며, 상기 확장관(712)의 내주연에 상기 결합멤버(740)가 탄성체결방식에 의해 결합되고, 상기 체결관(750)의 체결부(751)는 상기 연결구 타단(731)과 상기 결합멤버(740)의 내주연 사이에 삽입되어 체결되는데, 상기 체결상태를 더욱 상세히 설명하면 상기 체결부(751)의 내주연에서는 상기 체결부 일단(753)이 상기 연결구 타단(731)과 경사면이 대향되도록 삽입되어 체결되는 것이고, 상기 체결부(751)의 외주연에서는 상기 체결홈(752)과 상기 결합멤버(740)의 체결돌기(741)가 회전에 의해 체결된다.

상기와 같이 각각의 구성의 결합에 의해 부착관(710), 지지대(720), 연결구(730) 및 체결관(750)의 내주연이 연속성을 유지하며 연결되는 것이다.

도 4b는 상기 배수관(70)이 결합멤버(740)가 확장관(712)의 내주연에서 회전에 의해 각도변형이 형성되는 경우를 나타내는 것으로, 확장관(712)의 지름방향으로 한쪽은 연결구(730)를 기준으로 지지대(720)와 체결부(751)가 좁혀지는 부분(B)이 생기게 되며, 지름방향으로 다른쪽은 상기 연결구(730)을 기준으로 지지대(720)와 체결부(751)가 넓어지는 부분(C)이 형성된다.

상기와 같이 좁혀지는 부분(B)에 있어서는 상기 연결구 일단(733) 내주연 상에 지지대 일단(721) 외주연이 경사면을 맞대면서 연결구 일단(733) 쪽으로 이동을 하게 되는 것이고, 상기 연결구 타단(731) 외주연상에 체결부 일단(753) 내주연이 경사면을 맞대면서 연결구 타단(731)쪽으로 이동하게 됨으로써 상기와 같이 좁혀지는 부분(B)이 형성되는 것이다.

반면, 넓어지는 부분(C)에 있어서는 상기 연결구 일단(733) 내주연 상에 지지대 일단(721) 외주연이 경사면을 맞대고 연결구 일단(733)의 반대쪽으로 이동하게 되는 것이고, 상기 연결구 타단(731) 외주연상에 체결부 일단(753) 내주연이 경사면을 맞대고 연결구 타단(731)의 반대쪽으로 이동하게 됨으로써 상기와 같이 넓혀지는 부분(C)이 형성되는 것이다.

상기 좁혀지는 부분(B)과 넓어지는 부분(C)에서 공히 각각의 구성요소 즉 지지대 일단(721), 연결구 일단(733), 연결구 타단(731) 및 체결부 일단(753)이 맞닿아 다관절을 형성하며 각도변형이 발생하게 되므로 각각의 구성요소의 접합부에 턱이 형성되지 않게 되는 것이다.

상기와 같은 각도변형은 상기 지지대제어턱(722)에 상기 결합멤버의 제어홈(743)이 걸리게 됨으로써 상기 결합멤버(740)의 회전이 제어되어 결국 각도변형이 제어되도록 구성되어진다.

한편, 상기 수목식생층(30)은 상기 식재 및 여과공간(S1)에 적층되는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상층 여재층(41)과 하층 여재층(42) 및 토양층(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 하층 여재층(42)은 하향 여과 및 상향 여과 작용을 하기 위한 것으로, 상기 하층 여재층(41)은 모래와/또는 자갈을 사용할 수 있다.

상기 토양층(50)은 지역토나 식생에 유리한 혼합토 또는 영양토양을 사용할 수 있다.

상기 상층 여재층(41)은 자갈로 구성할 수도 있으나, 비표면적이 큰 다공성을 가지므로 미세토사나 중금속 흡착 및 여과에 있어서 입자성과 용존성 오염물질의 제거효율 증대할 수 있도록 하기 위하여 우드칩(wood chip)이 사용될 수 있으며, 쇄석을 이용할 수도 있다.

이하에서는 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재박스의 작용을 설명한다.

본 발명에 의한 가로수목 식재박스는 도 5에서 보는 바와 같이 보도(R1)와 차도(R2) 사이의 식생대에 설치되는 것으로 통상적인 가로수 설치 구역인 보도(R2) 측에 설치된다.

상기 본체(10)를 설치함에 있어서는 강우시 보도(R1) 또는 차도(R2) 위를 흐르는 강우유출수가 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1) 내로 유입될 수 있도록 설치함과 아울러 상기 배수관(70)을 맨홀 또는 집수정(3)에 연결되도록 설치한다.

도 5에서는 상기 배수관(70)이 상기 집수정(3)에 직선연결된 예를 도시하고 있으나, 상기 배수관(70)은 자유로이 각도변형을 줄 수 있으므로 기 설치된 집수정(3)의 위치에 구애받지 않고 상기 본체(10)를 자유로이 연결할 수 있다.

이때, 필요에 따라서는 상기 본체(10)에 강우유출수 유입관을 별도로 연결할 수도 있음은 물론이다.

상기 본체(10)에 식재되는 초목(P)은 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 하층 여재층(42)과 토양층(50)을 적층한 후, 상기 상층 여재층(41)을 적층하기 전에 토양층(50)에 식재하고, 이후 상기 토양층(40) 위에 상기 상층 여재층(41)을 적층한다.

또한 맨홀 또는 집수정(3)은 기존 설치된 것을 활용하거나 본 발명에 의한 가로수목 식재박스를 설치하기 전에 미리 설치할 수 있다.

설치가 완료된 상태에서 강우 시 발생한 강우유출수는 상기 가로수목 식재 박스 본체(10)의 전후벽체(12, 13)와 좌우벽체(14, 15)의 상단을 월류하여 상기 식재 및 여과공간(S1)으로 유입된다.

상기 식재 및 여과공간(S1)으로 유입된 강우유출수는 상기 상층 여재층(41)을 하향 통과하면서 하향식으로 여과 처리되고, 상기 상층 여과층(41)을 통과한 강우유출수는 상기 토양층(50)을 하향 통과하면서 하향식으로 여과처리되며, 다시 상기 하층 여재층(42)을 하향 통과하면서 하향식으로 여과처리된다.

상기 하층 여재층(42)을 하향 통과하여 하향식으로 여과처리된 강우유출수는 상기 식재 및 여과공간(S1)의 하단으로부터 차오르게 된다.

상기 식재 및 여과공간(S1)의 하단으로부터 차오르는 강우유출수는 다시 하층 여재층(42)과 토양층(50) 및 상층 여재층(41)을 상향 통과하면서 상향식으로 다시 여과 처리된다.

이와 같이 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)으로 유입된 강우유출수는 상기 상층 여재층(41)과 토양층(50) 및 하층 여재층(42)을 하향 통과하면서 하향 여과처리 된 다음, 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)의 하단으로부터 차오르면서 상향식으로 여과 처리되어 강우유출수 중에 포함되어 있는 비점오염물질이 충분히 제거된다.

즉 비점오염물질 함량이 높은 초기 우수의 경우는 상기 본체(10)에서 자연스러운 흐름에 의해 비점오염물질이 걸러지도록 하는 것이다.

여기서 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)의 하단으로부터 차오르는 강우유출수의 수위가 상기 상층 여재층(41)과 월류통로(60)에 이르게 되면, 강우유출수는 상기 월류통로(60)를 통해 월류하여 상기 집수챔버(20)의 집수공간(S2) 내로 유입되어 집수된다.

이때 상기 월류통로(60)의 입구측에는 여과재(61)가 구비되어 있으므로 상기 상층 여재층(41)에 포집되어 있던 부유물질 등의 비점오염물질이 상기 집수공간(S2)으로 유입되는 여과재(61)에 의하여 한 번 더 여과 처리된 후 상기 집수챔버(20)의 집수공간(S2)로 유입된다.

따라서 상기 집수챔버(20)의 집수공간(S2)에 집수되는 강우유출수 중에는 비점오염물질이 충분히 제거된다.

이러한 과정을 경과하게 되면 일정시간이 경과하게 되어 우수에는 초기우수와 달리 비점오염원이 덜 포함되게 되며, 이러한 우수는 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)이 포화되어 있는 상태이므로 바로 월류통로(60)를 통해 월류하여 상기 집수챔버(20)의 집수공간(S2)으로 유입되는 것이다.

즉 초기우수에서 일정 시간이 경과되어 비점오염원이 덜 포함된 우수는 자연스럽게 월류통로(60)의 여과재(61)만을 통과하여 집수챔버(20)로 유입되도록 하여 외부로 토출토록 하는 바, 별도의 장치없이 자연스런 우수의 유동을 통해 비점오염원의 처리효율을 증대시킬 수 있는 것이다.

한편 강우가 지속되거나 호우 등에 의하여 강우유출수가 급격히 증가하여, 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 유입된 강우유출수의 수위가 상기 본체측벽(13)의 상단보다 높아지면, 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 유입된 강우유출수는 상기 집수챔버(20)를 월류하여 상기 집수공간(S2)으로 유입된다. 따라서 강우유출수가 급격히 증가하더라도 본체(10) 및 집수챔버(20)에서 우수를 저장, 방류할 수 있으므로 홍수를 방지할 수 있게 되는 것이다.

이 경우에도 강우유출수가 상술한 바와 같은 하향식 여과처리 과정과 상향식 여과처리 과정을 거치지 않고 곧바로 집수챔버(20)의 집수공간(S2)으로 유입된다.

이렇게 집수챔버(20)의 집수공간(S2)으로 유입된 강우유출수는 배수관(70)을 통해 맨홀 또는 집수정(3)으로 배수된다. 한편 도 6에서 보는 바와 같이 기 설치된 상기 배수관(70)의 상부에 상재하중 등으로 지반에 변형이 발생하는 경우(도면상 하방향)에도 상기 배수관(70)은 부착관(710)과 체결관(750)이 어느 정도 각도가 변형될 수 있도록 구성되므로 이러한 지반의 변형을 수용할 수 있게 되는 것이다.

즉 시공후 지반의 변형으로 기 매설된 배수관(배수라인)에 이상이 생겨 본체(10) 및 집수챔버(20)에서 처리된 강우유출수가 바로 지반으로 누수되는 문제점 등을 제어할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 집수챔버(20)는 그 하부 즉, 집수챔버(20)의 바닥판체(21)에는 상기 집수공간(S2)과 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)을 연통하는 하나 이상의 투수통로(80)를 더 포함할 수 있다.

상기 투수통로(80)는 상기 집수챔버(20)의 바닥판체(21)에 천공되는 복수 개의 투수공으로 구성하거나, 상기 바닥판체(21)에 관통되는 복수 개의 투수관으로 구성할 수 있다.

상기 집수챔버(20)의 집수공간(S2)으로 유입된 강우유출수는 대부분 배수통로(70)를 통해 외부로 배수되지만 그 일부는 상기 투수통로(80)를 통하여 다시 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1)에 적층되어 있는 토양층(50)으로 투수되어 이에 식재되어 있는 초목(P)의 식생에 필요한 수분으로서 제공되어 식재된 초목(P)의 생장에 필요한 수분을 충분히 확보할 수 있어 초목(P)이 활발히 생장할 수 있게 된다.

이에 더하여 본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 몸체(10)는 그 하부 즉, 몸체(10)의 바닥판체(11)에는 지중과 연통하는 지중투수통로(90)를 더 포함할 수 있다. 상기 지중투수통로(90)는 상기 본체(10)의 식재 및 여과공간(S1) 내에 체류하는 강우유출수가 지중으로 침투될 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 식재 및 여과공간(S1)에 지나치게 많은 양의 강우유출수가 장기간 체류할 경우 과도한 수분으로 인해 식재된 수목(P)의 생장에 지장을 주게 되는 것을 방지하기 위한 것이다.

그리고 상기 지중투수통로(90)는 상기 바닥판체(11)에 천공되는 복수 개의 지중투수공으로 구성하거나 상기 바닥판체(11)에 관통되는 지중투수관으로 구성할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : 본체 20 : 집수챔버
70 : 배수관 710 : 부착관
750 : 체결관

Claims (10)

1. 상부가 개방되며 내부에 식재 및 여과공간이 형성되는 본체;
   상기 식재 및 여과공간 내에서 상기 본체의 상단보다 상대적으로 낮은 위치에 설치되며, 내부에 유입수를 집수하기 위한 집수공간과 상기 식재 및 여과공간의 상부와 상기 집수공간을 연통하는 월류통로가 구비되는 집수챔버;
   상기 집수챔버의 하단에 구성되는 직관과 상기 직관의 끝단에서 일체로 형성된 확장관을 구비한 부착관과, 상기 직관과 상기 확장관이 접하는 내관부에 부착되는 원통형상의 지지대와, 상기 지지대의 일단이 삽입되는 원통형상의 연결구와, 상기 확장관의 내주연에 삽입되어 각도조절이 가능하도록 외주연이 상기 확장관의 내주연에 밀착되며 그 일단의 내주연에는 체결돌기가 구비된 결합멤버와, 상기 결합멤버의 내주연의 체결돌기에 체결되어 결합되는 체결홈을 외주연에 구비하고 그 내주연에 상기 연결구가 삽입되는 체결부와 상기 체결부와 일체로 형성되는 제 2직관을 구비한 체결관을 포함하는 배수관; 및
   상기 식재 및 여과공간 적층되는 수목식생층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 결합멤버의 외주연에는 패킹이 삽입되어 상기 확장관과 상기 결합멤버가 수밀을 유지하도록 하는 하나이상의 패킹홈이 구비됨을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 지지대 일단은 상기 연결구 일단의 내주연에 삽입되는 외주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 연결구 일단의 내주연에 삽입이 용이하고, 상기 연결구 일단의 내주연에서 전,후로 이동이 용이하도록 구성됨을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연결구 일단은 상기 지지대 일단이 삽입되는 내주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 지지대 일단의 삽입이 용이하고, 상기 지지대 일단의 외주연상에서 상기 연결구 일단의 전,후 이동이 용이하도록 구성되며, 상기 체결부 일단에 삽입되는 연결구 타단은 그 외주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 체결부 일단으로 삽입이 용이하고, 상기 체결부 일단의 내주연상에서 전,후 이동이 용이하도록 구성됨을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 체결부 일단은 상기 연결구 타단이 삽입되는 내주연이 평평한 경사면을 형성하여 상기 연결구 타단의 삽입이 용이하고, 상기 체결부 일단의 내주연 상에서 상기 연결구 타단의 전,후 이동이 용이하도록 구성됨을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 지지대에는 지지대제어턱을 구성하고, 상기 결합멤버에는 상기 결합멤버의 회전에 의해 곡관을 형성할 시에 상기 지지대제어턱에 의해 상기 결합멤버의 회전이 제어될 수 있도록 일단의 밑면 테두리를 권회하며 상기 지지대제어턱에 걸리도록 제어홈을 구성함을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 수목식생층은
   상기 식재 및 여과공간의 상부 및 하부에 각각 적층되는 상층 및 하층 여재층; 및 상기 상층 및 하층 여재층 사이에 적층되는 토양층을 포함하는 것을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 집수챔버는,
   그 하부에 상기 집수공간과 상기 본체의 식재 및 여과공간을 연통하는 하나 이상의 투수통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 본체는 그 하부에 지중과 연통하는 지중투수통로가 구성되는 것을 특징으로 하는 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스.
   
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 자유체결 및 지반변형 수용이 가능한 가로수목 식재 박스를 이용하여 상기 배수관에 의해 집수정과 연결되는 물순환 도로구조.

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