취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법

취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법 {APPARATUS FOR BURYING WATER INTAKE TUBE AND METHOD FOR BURYING WATER INTAKE TUBE CONSIST OF SYNTHETIC RESINE}

본 발명은 취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성수지로 이루어진 취수관을 지중에 비개착으로 매설하는 취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법에 관한 것이다.

최근 기상이변 및 환경오염의 영향으로 인한 가용 수자원의 부족이 심각하게 대두되고 있다. 수자원의 확보를 위해 댐이나 대규모 저수지를 만들기도 하지만, 이러한 시설의 건설은 산림파괴와 같이 생태계를 교란시킬 뿐만 아니라, 댐이나 대규모 저수지는 입지선정의 어려움, 건설 및 유지 비용의 문제 등으로 여러 군데에 설치할 수 있는 시설이 아니기 때문에, 이러한 곳에 수자원을 확보하더라도 이를 필요로 하는 곳에 원활하게 공급하는 것은 쉬운 일이 아니다.

이와 같은 문제에 대한 해결책으로 천변이나 해변에 소규모로 설치되어 하천 또는 바다에서 지하로 스며드는 물을 취수하여 저장하는 하상여과시설 및 해수취수시설 등의 간접취수시설(하천이나 바다의 물을 여과장치를 이용하여 직접 여과하는 것이 아니라 토양에 의해 여과된 물을 취수한다는 의미에서 '간접취수'라 한다)이 사용되고 있다.

이러한 간접취수시설은 천변의 적절한 위치에 집수구조물을 소정의 깊이로 설치하고, 집수구조물의 측벽에서 대수층을 향해 방사상으로 수평굴착공을 굴착한 후 그 속에 다공취수관을 설치하여 하천과 집수구조물 내의 물의 수두차에 의해 하천의 물이 집수구조물에 취수되도록 한다. 이때, 다공취수관을 하천의 바닥에서 2 내지 4m 정도의 아래에 수평으로 설치함으로써 지중의 모래 등에 의해 여과된 물이 다공취수관을 통해 집수구조물로 집수된다.

'특허문헌 1'에는 위와 같은 다공취수관을 설치하기 위한 강관압입용 수평굴착기 및 이를 이용한 강관압입 방법이 게재되어 있다.

그러나 종래의 강관압입용 수평굴착기 및 이를 이용한 강관압입 방법은 강관을 비개착으로 지중에 압입하기 때문에 매설되는 강관의 길이가 길어질수록 그 무게로 인하여 작업에 어려움이 있고, 시공기간이 많이 소요되며, 강관의 부식으로 인한 취수관 폐색과 환경오염의 문제점이 있다. 또한, 많은 강관을 사용할수록 더 많은 시공비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 강성관(강관 또는 콘크리트관 등)이 아닌 합성수지로 이루어진 취수관을 사용하는 취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법을 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 취수관 매설장치는 회전 압입되는 견인 굴착부; 및 상기 견인 굴착부에 연결되는 파이프 형태의 제1 어댑터 및 상기 제1 어댑터와 연결되는 합성수지 재질의 제2 어댑터로 구성되는 어댑터부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 합성수지 취수관 매설방법은 어댑터부를 통해 합성수지 재질의 취수관부를 견인 굴착부 후단에 연결하는 취수선도관 연결단계; 견인 굴착부의 회전굴착을 통해 상기 취수관부를 지중에 매설하는 취수관 매설단계; 및 상기 취수관부의 매설이 완료되면 상기 견인 굴착부의 굴착 헤드를 회수하는 회수단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법은 상대적으로 내구성이 약해 비개착으로 압입하는 방식으로는 압입이 어려운 합성수지로 이루어진 취수관을 압입할 수 있어 취수관의 부식으로 인한 폐색 및 환경오염을 방지할 수 있고, 취수관의 무게가 감소되어 작업이 용이하며, 취수관에 사용되는 자재비를 최소화시켜 경제적인 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 취수관 매설장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 취수관 매설장치를 도시한 분해 사시도
도 3은 본 발명에 따른 제1 어댑터를 도시한 부분 사시도
도 4는 본 발명에 따른 취수관의 실시예를 도시한 사시도
도 5는 본 발명에 따른 합성수지 취수관 매설방법의 블록도

아래에서는 본 발명에 따른 취수관 매설장치 및 합성수지 취수관 매설방법을 첨부된 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 취수관 매설장치에 관한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 취수관 매설장치를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 취수관 매설장치를 도시한 분해 사시도 및 도 3은 본 발명에 따른 제1 어댑터를 도시한 부분 사시도이다.

본 발명에 따른 취수관 매설장치는 회전 압입되는 견인 굴착부(10); 및 견인 굴착부(10)에 연결되는 파이프 형태의 제1 어댑터(22) 및 제1 어댑터(22)와 연결되는 합성수지 재질의 제2 어댑터(24)로 구성되는 어댑터부(20)를 포함하여 구성된다.

아래에서는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.

견인 굴착부(10)는 회전함에 따라 굴착을 수행하면서, 후술할 취수관부(30)를 견인하는 역할을 한다. 견인 굴착부(10)는 중공이 형성되는 선도 케이싱(12) 및 선도 케이싱(12) 내부에 삽입되어 회전굴착하는 굴착 헤드(14)로 구성된다.

선도 케이싱(12)은 강재 또는 콘크리트로 구성되고, 굴착 헤드(14)가 내장된다. 선도 케이싱(12) 내부에는 걸림턱(13)이 형성된다.

굴착 헤드(14)는 본 발명에 따른 취수관 매설장치의 실질적인 굴착을 수행하는 부분으로 도면에는 도시되지 않았지만, 굴착 헤드(14)의 후단으로는 로드가 연결되고, 상기 로드를 통해 굴착 헤드(14)로 회전력이 전달된다. 그리고 굴착 헤드(14)는 도 2에 도시된 바와 같이 선도 케이싱(12)의 후방으로 삽입되고, 전방으로 노출되는데, 이때, 굴착 헤드(14)의 중앙에 돌출 형성된 돌출부(15)가 상기 걸림턱(13)에 걸리게 된다. 따라서 상기 로드를 통해 굴착 헤드(14)가 회전됨에 따라 지중으로 굴착해서 압입되면, 굴착 헤드(14)와 상기 걸림턱(13)을 통해 연결된 선도 케이싱(12)이 연동되어 압입되면서 후술할 어댑터부(20) 및 취수관부(30)를 지중으로 견인하게 된다.

어댑터부(20)는 견인 굴착부(10)와 후술할 취수관부(30)를 연결해 주는 역할을 하는 구성요소로서, 이질적인 두 재질의 합성으로 형성된다. 어댑터부(20)는 견인 굴착부(10)에 연결되는 파이프 형태의 제1 어댑터(22); 및 상기 제1 어댑터(22)와 연결되며, 합성수지 재질의 제2 어댑터(24)로 구성된다.

제1 어댑터(22)는 파이프 형태로 형성되어 선도 케이싱(12)과 연결되는데, 선도 케이싱(12)과 동일한 재질(강재 또는 콘크리트)로 형성된다. 그리고 제1 어댑터(22)의 선도 케이싱(12)과 연결되는 단면의 반대쪽 단면에는 도 3에 도시된 바와 같이 둘레길이를 따라 연결부재(21)가 고정되는데, 연결부재(21)는 이질적인 재질의 제1 어댑터(22)와 제2 어댑터(24)를 연결해 주는 역할을 한다. 즉, 연결부재(21)는 단단한 와이어(강, 스테인리스 등의 소재)로 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 메시구조로 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 연결부재(21)는 메시구조와 같이 규칙적으로 형성되는 구조 이외에도 제2 어댑터(24)에 내장된 연결부재(21)가 강한 외력에도 빠지지 않도록 불규칙하고 복잡한 그물망구조로 형성되어도 무방하다.

제2 어댑터(24)는 합성수지 소재로 구성되고, 파이프 형태로 형성되어 일단이 연결부재(21)를 통해 제1 어댑터(22)와 연결되고, 타단은 후술할 취수관부(30)와 연결된다. 제2 어댑터(24)는 최초 제작 시 연결부재(21)가 내장된 상태로 제작됨으로써 제1 어댑터(22)와 연결된다. 특히 연결부재(21)가 복잡한 메시구조의 와이어로 형성되기 때문에 제2 어댑터(24)는 제1 어댑터(22)에 견고하게 고정될 수 있다.

이와 같이 어댑터부(20)는 강재 또는 콘크리트로 구성되는 선도 케이싱(12)과 합성수지로 구성되는 취수관(30)이 연결될 수 있도록 하는 중간체 역할을 하여 본 발명에 따른 취수관부(30)가 선도 케이싱(12)의 압입에 연동되어 지중에 매설된다.

도 4는 본 발명에 따른 취수관의 실시예를 도시한 사시도이다.

취수관부(30)는 합성수지로 이루어져 파이프 형태로 형성되고, 일단이 제2 어댑터(24)의 단부와 연결된다. 본 발명에서는 강관 또는 콘크리트와 같이 단단한 재질을 사용하는 종래의 취수관과는 달리 합성수지를 사용하여 저렴한 시공비와 더불어 굴착작업의 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다. 취수관부(30)에 사용되는 합성수지로는 대표적으로 폴리에틸렌(POLYETHYLENE)이 있다.

한편, 취수관부(30)는 직경을 견인굴착부(10), 구체적으로는 선도 케이싱(12)의 직경보다 작게 할 수 있는데, 이를 위해 취수관부(30)와 제2 어댑터(24) 사이에는 도 4에 도시된 바와 같이 직경변환부재(32)를 개재시킨다. 이는 취수관부(30) 사이를 연결할 시 열융착이나 연결부재를 개재시킬 경우 해당 연결부위(이하 '이음부'라 한다)의 둘레가 선도 케이싱(12)의 직경보다 넓어짐으로써 발생하는 저항을 완화시키기 위함이다. 즉, 견인굴착부(10)가 굴착하는 공간의 단면 직경이 선도 케이싱(12)의 직경과 동일하게 형성되는데, 만약 취수관부(30)의 직경이 선도 케이싱(12)과 동일하다면 상기 공간의 단면 직경보다 취수관부(30)의 이음부 직경이 더 크게 되어 상기 이음부가 지중에서 토사에 걸리는 현상이 발생하므로, 취수관부(30)의 직경을 선도 케이싱(12)의 직경보다 작게 형성한 뒤에 그 사이에 직경변환부재(32)를 개재시켜 위와 같은 현상을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 합성수지 취수관 매설방법의 블록도이다.

본 발명에 따른 합성수지 취수관 매설방법은 어댑터부(20)를 통해 합성수지 재질의 취수관부(30)의 선도관을 견인 굴착부(10) 후단에 연결하는 취수선도관 연결단계(S10); 견인 굴착부(10)의 회전굴착을 통해 취수관부(30)를 지중에 매설하는 취수관 매설단계(S20); 및 취수관부(30)의 매설이 완료되면 견인 굴착부(10)의 굴착 헤드(14)를 회수하는 회수단계(S30)를 포함하여 구성된다.

아래에서는 각 단계에 대해서 상세히 설명한다.

취수선도관 연결단계(S10)는 견인 굴착부(10)에 취수관부(30)를 연결하는 단계로서, 견인 굴착부(10) 및 취수관부(30) 사이에 어댑터부(20)가 게재된다. 구체적으로는 선도 케이싱(12) 후단에 제1 어댑터(22)의 단부가 연결되고, 제1 어댑터(12)와 연결된 제2 어댑터(24)의 단부에 취수관부(30)가 연결된다. 이때, 제1 어댑터(22)의 제2 어댑터(24)가 연결되는 부위에는 연결부재(21)가 고정되어 있고, 상기 연결부재(21)를 내장하여 합성수지 재질의 제2 어댑터(24)가 형성된다. 그리고 합성수지로 이루어진 제2 어댑터(24) 및 취수관부(30)는 동일 재질이므로 열융착 또는 제2 어댑터(24)와 취수관부(30) 사이에 연결부재를 개재시켜 나사로 고정하는 방식 등을 통해 연결된다.

취수관 매설단계(S20)는 선도 케이싱(12) 후방에서 삽입되어 전방으로 돌출되는 굴착 헤드(14)의 회전을 통해 지중을 굴착함으로써 선도 케이싱(12)을 견인하고, 선도 케이싱(12)과 연결된 취수관부(30)가 지중에 매설되는 단계이다. 이때, 사용되는 굴착 헤드(14)는 일반적으로 사용되는 오거스크루, 비대칭 굴착 헤드 등 굴착이 가능한 것이면 어느 것이든 사용 가능하다.

취수본관 연결단계(S22)는 취수관 매설단계(S20)를 통해 하나의 취수관부(30)가 지중에 완전히 압입되면, 새 취수관부(30)를 상기 압입된 취수관부(30)에 연결하는 단계로서, 열융착을 통해 취수관부(30) 사이를 연결한다.

회수단계(S30)는 모든 취수관부(30)의 매설이 완료되었을 때 굴착 헤드(14)를 회수하는 단계이다.

10: 견인 굴착부 12: 선도 케이싱
13: 걸림턱 14: 굴착 헤드
15: 돌출부 20: 어댑터부
21: 연결부재 22: 제1 어댑터
24: 제2 어댑터 30: 취수관부
32: 직경변환부재