수팽창부재를 이용한 관정 오염방지장치{An apparatus preventing a tube well from contaminating by water expanding material}
도 1은 종래의 관정 오염방지장치를 보여주는 단면도이고, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 관체와 수팽창부재의 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태를 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 2의 사용상태를 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 관체, 연결관 및 수팽창부재의 분리 사시도이고, 도 6은 도 5의 결합상태를 보여주는 단면도이고, 도 7은 도 5의 사용상태를 보여주는 단면도이다. <도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명> 10, 10' : 관체 12, 22 : 안착홈 20 : 연결관 30 : 수팽창부재
본 고안은 수팽창부재를 이용한 관정 오염방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관체의 소정 위치에 수팽창부재를 구비하여 토사층 또는 각 경계층을 통하여 오염된 지표수가 지하 심정에 유입되지 않도록 방지하는 관정 오염방지장치에 관한 것이다. 최근, 산업 발달과 함께 환경오염이 심각해지고 그에 따른 청결한 음용수에 대한 수요가 증가 되면서 지표수로부터 오염되지 않은 지하수 개발에 많은 자금과 시간을 투자하고 있다. 또한, 무분별한 지하수의 개발로 전국의 지하수가 심각하게 오염되어 가고 있는 상황에서 정부는 지하수의 수질 보존 및 오염방지를 위한 지하수법을 공포하여 지하수의 오염을 방지하고자 각고의 노력을 기울이고 있지만, 실제 현장에서는 잘 지켜지지 않고 있는 실정이다. 이는 지하수 개발시 관정 및 지하수의 오염방지를 위한 쉽고 정확한 공법의 부재와 작업자의 지하수 오염방지에 대한 안이한 인식 등에 기초한다. 이하에서는 종래의 지하수 개발과정을 도 1을 참조하여 간단하게 설명한다. 도 1을 포함하여 본 고안의 상세한 설명에서는 본 고안의 기술적 사상을 간결하게 표현하기 위해 지층을 간단히 토사층, 경계층, 암반층으로 나누어 도시하였으나, 실제 지층은 표토층, 자갈층, 혼합석층, 마사층, 풍화암층, 연암층, 보통암층, 경암층 등으로 구분될 수 있다. 종래에는 지하수 수맥이 위치하는 장소에 일차로 직경이 큰 굴착비트를 착정기에 설치하여 굴진해 내려가다가 암반층에 이르러 계획된 깊이에 도달하게 되면 직경이 큰 굴착비트를 제거하고 외측 케이싱(5)을 박아 심정 내부로 토사가 붕괴하는 것을 막은 다음, 굴착비트를 직경이 작은 것으로 교체하여 재차 암반층을 굴진해 내려가며 지하수 수맥이 잡힐 때까지 굴착하였다. 이때 큰 직경과 작은 직경이 만나는 지점에 단이 형성되어 지고 이를 통해 오염된 지표수가 유입되는 것을 방지하기 위하여 내측 케이싱(3)을 작은 직경의 굴착비트 변환지점 단까지 삽입설치하고 외측 케이싱(5)과 내측 케이싱(3)의 사이에 시멘트몰탈(4)을 타설하여 마감처리 하고, 내측 케이싱(3)의 안쪽으로 연결관(2)에 의해 서로 연결된 관체(1)를 설치하여 지하수를 사용하고 있다. 그러나, 상기와 같이 시멘트몰탈을 이용하여 지상의 오염된 물이 지하수로 유입되는 것을 방지하기 위한 작업공정은 복잡하고, 경제적으로 비용이 많이 들어가는 이유로 인하여 작업자들은 정부에서 지정한 지하수법에 맞게 작업을 수행하지 않고 있어 지하수가 오염되는 큰 요인이 되고 있다. 즉, 지하수법에 의하여 정확하게 작업을 수행하였는지의 검사가 힘든 이유로 작업자는 눈에 보이는 부분에만 시멘트몰탈 시공을 함으로써, 암반층 상부에 있는 경계층으로 유입되는 오염된 지표수는 방치하게 되어 완전한 관정의 오염방지는 요원한 실정이다. 상기와 같은 문제점들을 개선하고자 대한민국 공개특허 특1999-0064635호(지하수 취수관정 오염 방지 시공방법 및 그 장치) 및 대한민국 공개특허 특2002-0045935호(지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅방법) 등이 나와 있으나, 모두 암반층 상부에 시멘트몰탈을 주입하는 방식이어서 지형에 따라 깊 은 암반층 상부까지 좁은 내외측 케이싱 간극을 통하여 시멘트몰탈을 주입하기 어렵고 외측케이싱이 접한 암반층 공간부가 시멘트몰탈로 완벽하게 밀폐되었는지도 알 수 없다는 근본적인 한계가 있어왔다. 특히, 상기 대한민국 공개특허 특2002-0045935호에서는 고압팽창튜브를 이용하여 그라우팅액을 받쳐주기 위한 차폐관체를 지하 심정 벽체에 밀착시키는 방법과 감시용카메라를 상기 고압팽창튜브 상 하단에 설치하여 차폐관체에 그라우팅액의 누설을 감시할 수 있는 수단 등이 개시되어 있으나 관정 오염방지란 목적달성을 위한 장치가 너무 복잡하여 제대로 실현하기 어려우며 경제성의 문제도 안고 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 심정 내부로 토사가 붕괴 되는 것을 막기 위한 하나의 케이싱만 박고 관정 내부에 위치한 관체에 수팽창부재를 소정 위치에 구비함으로써, 간단하고 효과적으로 관정 오염을 방지하기 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 아울러, 상기 장치에 시멘트몰탈을 더 시공함으로써, 지표수 오염물질에 의한 지하수 오염도 함께 방지하는 관정 오염방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 오염된 지표수가 지하 심정에 유입되지 않도록 하는 관정의 오염방지장치에 있어서, 상기 관정 내부에 설치된 취수용 관체와; 상기 관체의 소정 위치에 결합되어 주변에 있는 물이나 습기의 접촉만으로 팽창하여 상기 관정과의 사이 공극을 막는 수팽창부재를 포함한 수팽창부재를 이용한 관정 오염방지장치인 것을 특징으로 한다. 여기서, 주변에 있는 물이나 습기의 접촉만으로 팽창하는 수팽창부재는 수팽창성 고무탄성 지수재로 특히, 소디움 벤토나이트 원료와 부틸고무를 합성하여 만든 지수재가 바람직하다. 소디움 벤토나이트(Sodium Bentonite)는 벤토나이트 표면에 교환성 이온으로 Na이온이 흡착된 몬모릴로나이트(Montmorillonite)로 다른 벤토나이트 보다 수팽창성이 뛰어난 것으로 알려져 있다. 즉, 양질의 소디움 벤토나이트는 물과 반응하여 원래 체적보다 13 ~ 16 배가 팽창하며 무게의 5배까지 물을 흡수한다. 상기와 같은 소디움 벤토나이트의 뛰어난 수팽창성으로 인하여 이를 이용한 지수재가 이미 토목, 건축 분야에서 많이 이용되고 있는 실정이다. 본 고안에서는 상기 소디움 벤토나이트와 같은 친수성 물질과 고무를 합성하여 만든 지수재를 테입 형태나 링(ring, 원통형)으로 만들어 상기 관체의 소정 위치에 부착 결합시켜 간단하고 효과적으로 관정의 오염을 방지하게 된다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 관체와 수팽창부재의 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태를 보여주는 단면도이며, 도 4는 도 2의 사용상태를 보여주는 단면도이다. 본 고안의 일 실시예로, 상기 수팽창부재(30)가 결합되는 소정의 위치는 상기 관체(10)의 외주면이고, 상기 수팽창부재가 결합된 상기 관체의 외주면은 원주방향으로 안착홈(12)이 형성되어 있고, 상기 관체의 안착홈(12)에 상기 수팽창부재(30)가 안착 결합된다. 여기서 수팽창부재(30)는 친수성 물질과 고무를 합성하여 만든 수팽창성 고무탄성 지수재로 도시된 바와 같이 링(ring)의 형상을 갖는다. 그러나, 상기에서 이미 언급한 바와 같이 테입 형상으로 수회 감겨질 수도 있다. 상기 수팽창부재를 링(ring)의 형상으로 할 경우에는 합성고무판을 사이에 두고 양쪽에서 상기 수팽창성 고무탄성 지수재를 결합시켜 만든 것을 링으로 하는 것이 바람직하다. 이는 사이에 있는 합성고무판이 수팽창성 고무탄성 지수재가 팽창될 때 과도한 길이 팽창으로 상기 안착홈에 빈틈이 생기는 것을 막을 수 있기 때문이다. 도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 관체, 연결관 및 수팽창부재의 분리 사시도이고, 도 6은 도 5의 결합상태를 보여주는 단면도이며, 도 7은 도 5의 사용상태를 보여주는 단면도이다. 본 고안의 다른 실시예로, 상기 관체(10, 10')는 2 이상이 연결관(20)에 의하여 서로 연결되어 있고, 상기 연결관의 외주면에 상기 수팽창부재(30)가 결합된다. 여기서, 상기 수팽창부재(30)가 결합된 상기 연결관(20)의 외주면은 원주방향으로 안착홈(22)이 형성되어 있고, 상기 연결관의 안착홈(22)에 상기 수팽창부재 (30)가 안착 결합될 수 있다. 도 4 및 도 7에서 설명하지 않은 참조부호 15는 심정 내부로 토사가 붕괴 되는 것을 막기 위해 설치한 케이싱으로, 종래 기술과 달리 본 고안에서는 하나의 케이싱 만으로 충분하다. 상기 각 실시예에서 상기 수팽창부재(30)가 결합되는 상기 관체(10)의 소정 위치는, 도 4 및 도 7과 같이, 토사층과 암반층의 경계층 하단부이어야 한다. 그래야 상기 경계층으로부터 유입되는 오염된 지표수가 관정 내부로 들어오는 것을 상기 수팽창부재(30)로 막을 수 있다. 보다 완전한 관정의 오염방지를 위하여 상기 수팽창부재(30)를 상기 경계층 하단부의 서로 다른 위치에 2 이상 설치할 수도 있다. 나아가, 상기 수팽창부재(30)가 결합된 상기 관체(10)을 상기 관정 내부에 설치하고, 상기 관정에 고여 있는 지하수에 의하여 상기 수팽창부재(30)가 충분히 팽창하여 상기 관정과의 사이 공극을 막았을 때 상기 수팽창부재(30) 상부의 상기 관정과 관체 사이 공극에 시멘트몰탈을 주입함으로써, 보다 완전한 관정의 오염방지를 구현할 수도 있다. 이때 상기 시멘트몰탈의 주입은 상기 수팽창부재(30)의 건조를 막기 위한 수단이 된다. 상기 시멘트몰탈의 주입을 상기 수팽창부재(30) 상부의 상기 관정과 관체 사이 공극 전체에 하여 지표수 오염물질에 의한 지하수 오염(경계층에 흐르는 지하수의 오염)도 함께 방지하는 효과도 볼 수 있다. 그러나, 경계층에 흐르는 지하수의 오염은 토사층에 의해 오염된 지표수가 흡수되어 오염을 피할 수 없다는 것을 고려하면, 실제 수맥(암반층의 크랙을 통과하여 흐르는 지하수맥)의 오염을 방지하는 것이 가장 중요하며 이를 위해서는 본 고안의 상기 시멘트몰탈의 주입은 상기 수팽창부재(30)의 건조를 막을 수 있는 정도이면 충분하다. 이상 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 기술하였지만, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 기술된 본 고안의 기술적 사상 내에서 본 고안을 여러 가지로 형태로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있는바, 이에 대한 기재는 생략한다.
본 고안은 착정기를 이용하여 관정을 뚫은 후에 관정 내에 수팽창부재가 구비된 관체를 설치함으로써, 관정 내 물이나 습기에 의하여 수팽창부재가 팽창되어 관정의 암반층 벽면과 관체의 외측면이 더욱 견고하게 밀착 고정되어, 간단하고 효과적으로 관정의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다. |
