"그만좀버리조"의 두 판 사이의 차이

2018년 12월 19일 (수) 04:54 기준 최신판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 침수방지를 위한 빗물받이 기능 향상

영문 : Function improvement of Street Inlet To Prevent Flooding

과제 팀명

그만좀버리조

지도교수

장서일 교수님

개발기간

2018년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20138900** 변*현(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20128900** 최*종

서울시립대학교 환경공학부 20128900** 신*비

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 고*휘

서울시립대학교 환경공학부 20158900** 신*환

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

최근 서울시는 여름철 홍수피해가 빈번하게 발생하는 지역의 빗물받이 16만개를 조사한 결과 3,835 개소에서 빗물받이가 제 기능을 하지 못 하는 것으로 조사되었다. 그 중 절반이 넘는 55%는 협잡물퇴적이 원인이었고 협잡물의 대부분은 담배꽁초 같은 일반쓰레기가 주를 이루고 있다. 따라서 우리 조는 빗물받이의 역할을 안정화하기 위해서 빗물받이 내에 담배꽁초를 비롯한 쓰레기 퇴적량 감소화, 퇴적된 쓰레기 처리방안 개선을 목표로 하여 서울시 연간 빗물받이 관리비용인 90억 원을 5%절감 하는 것을 기준으로 삼았다.

개발 과제의 배경 및 효과

매년 여름철 시간당 30mm가 넘는 호우 시에 침수피해가 발생하고 있다. 2015년 12월 국립재난안전연구원에서 발표한 자료에 따르면 서울시 침수피해가 발생한 지역 81000곳 중 18.8%인 15255세대가 빗물받이 문제로 인한 침수가 발생했다. 또한 경기도 파주의 번화가의 절반가량의 빗물받이와 하수구를 청소한 결과 30%가량이 담배꽁초였다. 유동인구기 더 많은 서울의 경우 그 비율이 더 높을 것으로 예상된다. 따라서 담배꽁초를 빗물받이 기능 저해요인으로 선정하고 최근 침수가 발생한 지역인 종로, 신촌, 강남의 빗물받이를 우선 개선대상으로 선정하여 개선된 담배꽁초 처리방법 및 새로운 빗물받이 모델로 배수능력을 향상시켜 침수피해를 줄이고자한다.

개발 과제의 목표 및 내용

서울시 48만개의 빗물받이 중 최근 침수피해가 발생한 침수우려지역의 빗물받이를 개선대상으로 선정하고 빗물받이 막힘의 원인이 되는 물질의 양과 비율을 조사한다. 이를 바탕으로 빗물받이 문제로 인한 침수원인을 분석하여 이를 해결하는 것을 목표로 한다. 사전에 조사한 주원인인 담배꽁초가 빗물받이 내에 퇴적되지 않게 하는 방안과 퇴적된 쓰레기를 효율적으로 처리할 수 있는 방안을 모색하여 빗물받이 배수능력을 정상화하는 것을 세부목표로 한다. 이를 위해 고안한 기술을 적용한 빗물받이 모형을 제작하고 그 능력을 실험하여 적용가능한지 검증한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석

State of art

◇ 일반적으로, 도로변에는 콘크리트로 제작된 빗물받이 블럭을 설치하며 빗물받이 블럭의 내부에 형성된 배수구에는 하수관과 연결시키기 위한 연결관이 설치되고, 상단부에는 단턱을 형성하여 격자상으로 된 그레이팅을 올려놓아 개방된 부위를 덮어서 우천시 도로에 흐르는 빗물을 배수구를 통해 하수관으로 배출시키게 되어 있다.

◇ 그런데, 그레이팅의 격자 크기보다 작은 담배꽁초, 낙엽, 쓰레기 등의 각종 오물이 그레이팅을 통과하여 빗물받이 블럭의 내부 바닥에 쌓이게 되어 배수구를 막게 되고, 이로 인해 우천시에는 배수구를 통하여 하수관으로 빗물을 원활하게 배출시키지 못하게 되어 역류현상이 발생되었고, 각종 오물이 배수구를 통해 하수관으로 배출되어 하천의 수질을 오염시키게 되는 문제점이 있다. 특히 유동인구가 많은 도심은 시민들에게 심미적 불쾌감을 주고 악취발생으로 인한 불편을 호소하는 사례가 많이 발생하였다.

◇ 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 빗물받이 블럭 내부에 쌓인 오물을 작업자가 삽 등을 이용하여 일일이 수거하는 청소작업을 주기적으로 하고 있는데, 오물을 퍼내는 작업이 불편하여 작업시간이 오래 걸리고,  빗물받이 내부 청소시에 도로상에서 작업을 해야 하므로 차량의 소통을 방해하고 작업인부들의 사고 위험성이 높아 차량소통이 적은 야간에 작업하는 등의 어려움이 있다.

특허조사 및 특허 전략 분석

◇ 빗물받이 집수정용 덮개 장치 (공개번호 10-2009-0083884)

기존의 기술은 폭우가 내렸을 때에 불순물에 의해서 수거망(30)이 막힘으로써 빗물이 빗물받이 집수정 내부로 흘러 내려가지 못하는 경우가 발생한다. 불순물이 순간적으로 많이 유입되어도 빗물받이 집수정의 제일 목적인 빗물의 배수를 수행하도록 한 수거망(30)이 제공한다.

◇ 오물수거 버켓이 설치된 빗물받이 블록 (출원번호 10-2007-0016972)

그레이팅을 통해서 빗물받이 블럭의 내부 바닥으로 유입된 각종 오물을 수거하는 청소작업을 신속하고 편리하게 할 수 있도록 함과 아울러, 그레이팅의 도난을 방지할 수 있는 오물수거 버켓이 설치된 빗물받이 블럭에 관한 것 그레이팅을 <22> 통해서 빗물받이 블럭의 내부 바닥으로 유입된 각종 오물을 수거하는 청소작업을 신속하고 편리하게 할 수 있는 오물버켓이 설치된 빗물받이 블럭을 제공하는데 있다.<23> 또한, 그레이팅의 도난을 방지할 수 있는 오물버켓이 설치된 빗물받이 블럭을 제공하는데 다른 목적이 있다.

◇협잡물 제거 기능을 갖는 우수받이 (출원번호 10-2007-0112345)

본 발명의 협잡물 제거 기능을 갖는 우수받이는 상부가 개구된 함체로서 내부 일측에 삽입부가 형성되고 일측 측벽에 배수단관이 결합되는 몸체와; 삽입부에 삽입되어 몸체의 내부를 우수가 유입되는 유입부와 우수가 배출되는 배출부로 구획하며 협잡물이 배수단관으로 유입되는 것을 차단하기 위한 거름장치; 및 몸체의 상부에 결합되며 배출부의 상부는 밀폐되고 유입부의 상측은 우수 및 협잡물이 형성되도록 형성되는 덮개로 이루어진 통상의 협잡물 제거 기능을 갖는 우수받이에 있어서, 거름장치는 다수층으로 나란하게 일정간격 이격 배치되며 다수의 관통홀이 형성되는 수평부와, 수평부의 각 층간에 결합되며 그 상단부가 우수의 흐름방향에 대해 상부 수평부의 후단에 결합되고 하단부가 우수의 흐름방향에 대해 하부 수평부의 선단에 결합되는 경사부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 몸체 내부의 공간이 거름장치에 의해 유입부 및 배출부로 구획되며 배출부의 상부가 덮개에 의해 밀폐되어 우수와 협잡물 유입부로 유입되도록 함으로써, 유입되는 협잡물이 거름장치에 걸려 배수단관으로 배출되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

◇ 다양한 입자별 거름기능과 수량조절, 정화 및 투수작용의 착탈식 우수받이 시스템 (출원번호 10-2009-0042096)

본 발명은 빗물을 단순히 빠지게 하는 기존의 배수 개념을 넘어 물과 협잡물, 오염물, 독성물질을 성상과 상황에 따라 적절히 효과적으로 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 즉, 하나의 우수받이 시스템에서 협잡물은 입자별로 거르고, 강수량에 맞춰 배수 방식을 결정하고, 오염 및 독성물질을 정화하며, 빗물을 깨끗한 상태로 투수시킴과 아울러 홍수에도 효과적으로 대처할 수 있게 하는 착탈식 복합기능성 발명물이다. 이 장치는 흐르는 빗물이 빠져 나가는 배수구 철망 밑 쪽에 장착시키는 것으로, 빠지는 배수를 유효 적절히 자동으로 조절처리함으로써 환경과 위생, 안전에 크게 기여할 수 있다.

◇ [유럽] STREET INLET

개방할 수 있는 그리드 (2), 우수 처리를 위한 제1필터부 (5), 고형 오염 물질을 수집하기 위한 모래받이 (7), 그런 이유에서 비어있기 위한 모래받이 (7)에 연결된 채널 (4), 그리고 처리된 우수를 위한 아울렛 (8)를 포함하는 우수 드레인 (1), 필터 (5)가 배치 외부인 것에 반하여 그리고 그것에서 특징진 필터 (5)를 통하여 우수에서 반경류 성분을 인식하는 것을 위해 투과할 수 있는 원주면 (19)를 가진 수직적으로 확장 채널 (4) 주위에 제 1 필터부 (5)는 드레인의 세로 방향에 횡방향으로 뻗은 상부 벽 (15)에 의해 무시된 모래받이 (7) 위에 배치하고, 상부 벽 (15)가 준비된 모래받이 (7)와 채널 (4) 내에 처리되지 않은 우수로부터 필터된 우수를 분리한다.

기술 로드맵

빗물받이는 초기에 기본적인 형태인 원형 또는 사각형의 콘크리트제 용기 위에 덮개를 설치하여 간단한 수준의 이물질을 제거하는 방식을 이용하였다. 이러한 빗물받이의 경우 덮개 부분의 통로가 매우 크기 때문에 이물질이 빗물 받이 내부로 유입되어 하수관이 막혀 우수가 역류하는 현상이 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 수거망을 설치하여 2차적으로 이물질 및 협잡물을 제거하기 위한 기술이 제시되었고, 이 기술 역시 수거망이 이물질 및 협잡물에 의해 배수가 원활하지 않은 문제와 수많은 빗물받이를 청소하는 것이 제한되었기 때문에 자체적으로 협잡물을 제거하는 기능을 가지는 빗물받이 기술이 현재 개발 중에 있으며, 이 후 IoT를 이용하여 빗물받이 내 우수의 흐름이 원활하지 않은 지점을 발견하여 해당 빗물받이 자체적으로 내부 관리를 시행하는 기술이 개발될 수 있을 것으로 생각된다.

시장상황에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

현재 특허로 출원된 빗물받이의 종류는 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 빗물받이 내 퇴적물 청소 및 쓰레기 차집을 용이하게 해주는 제품, 두 번째는 빗물받이 내로 모이는 빗물을 빗물받이 내에서 정화하여 보다 깨끗한 물로 배출되게 해주는 제품. 두 종류의 특허 모두 우리조가 구상한 침수가 발생 할 수 있는 조건에서 빗물배제능력을 유지시켜 주는 제품과는 그 결을 달리한다. 따라서 이러한 제품을 고안하고 특허출원을 한다면 빗물받이시장을 선점 할 수 있을 것으로 보인다.

마케팅 전략 제시

현재 빗물받이와 관련된 특허는 2000개가 넘지만 시중에서 사용되고 있는 빗물받이는 이러한 기술을 적용한 것이 아닌 기존의 빗물받이를 사용한다. 그 이유는 빗물받이에 관한 법적 규제가 미비하기 때문이라 볼 수 있다. 따라서 도시침수를 예방하고 효율적인 빗물받이 관리를 위하여 빗물받이의 성능에관한 법률이 만들어 진다면 우리제품의 수요와 동시에 도시침수 문제를 해결하는데 큰 도움을 줄 것이다. 따라서 법률발의를 건의하고 우리제품의 효용성을 앞세워 홍보한다면 경쟁력을 확보 할 수 있을 것이다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

현재 출원된 빗물받이 기능향상을 위한 특허들은 주로 빗물받이를 통하여 유입되는 이물질이 하수관으로 유출되지 못하도록 빗물받이 내에 쓰레기들을 체류시키기 위한 기술들이다. 이러한 기술들은 쓰레기가 빗물받이가 수용할 수 있는 양보다 많이 쌓이게 되면 제 기능을 하지 못한다는 점에서 기존의 빗물받이와 같은 문제점을 가지고 있다. 따라서 우리는 빗물받이에 버려지는 쓰레기의 양과 관계없이 우수배제능력이 확보 가능하도록 하는 기술을 적용하여 상시 우수한 배수능력을 갖게 만들어 빗물받이가 제 기능을 할 수 있게 만든다. 이는 기존의 빗물받이 관련특허가 없는 기술로 이를 이용하여 특허시장을 선점 할 수 있을 것으로 기대된다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

◇ 빗물받이의 주요한 기능인 우수배제가 원활하게 될 수 있도록 하여 폭우 시에 시민들의 도로이용에 불편함이 없도록 한다. 초기 설치비용이 더 들어간다 할지라도 빗물받이의 정상화를 통하여 도시침수현상을 방지하여 경제적 효과보다 큰 사회적 효과가 나타날 것으로 보인다. 또한 빗물받이 내 담배꽁초와 같은 쓰레기가 쌓였을 때 발생하는 악취나 미관상의 문제를 해결하고 쾌적한 환경을 조성하여 심미적인 효과도 기대할 수 있다.

◇ 빗물받이 내 쓰레기 퇴적량을 줄여서 빗물받이 청소 횟수를 줄여 2016년부터 매년 10억 원 정도씩 증가하는 청소비용을 절감할 수 있다. 절감 가능한 액수는 프로토타입을 제작하여 기존의 빗물받이와 쓰레기 퇴적량이 어떻게 다른지 비교하여 계산한다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

◇ 변경현 : 조장 / 총괄기획 / 피피티 제작

◇ 최명종 : 보고서 작성 / 현장조사담당

◇ 신현비 : 모형 제작 / 피피티 보조 / 자료조사 보조

◇ 고병휘 : 자료조사

◇ 신민환 : 자료분석

설계

설계사양

제품의 요구사항

기존 빗물받이의 배수효율 정상화 및 빗물받이 내 협잡물 퇴적량 감소

목적 계통도

QFD

◇ QFD란 ?

   1) 조사 / 분석하여 제품의 설계 특성 (품질특성)을 설정
   2) 각 기능부품의 품질, 개개의 부품품질 및 공정요소에 고객의 요구 반영
   3) 고객의 요구를 제품의 구성요소와 서비스 품질요소에 반영, 설계와 푸질향상을 추구하는 새로운 기법
   4) 전 과정을 논리적으로 도식화하는 것.
   5) 고객의 요구를 파악, 출발하여 제품으로 만들어지는 활동이며, 품질보증을 위한 구체적 시스템
      그 중에서도 HOQ(House of Quality, 품질의 집)는 QFD 활용의 핵심적인 수단으로서
      제품 설계 시에 효과적이고 체계적인 논의가 가능한 장점이 있어 본 설계에 활용하였다.

각 구성요소는 다음과 같다.

0) 고객확인

고객의 요구사항에 앞서 우리의 제품을 누가 구매하고자 하고 이용할 것인지에 대해 파악하는 단계로, 우리 설계는 서울시의 빗물받이를 담당하는 부서인 물순환안전국 물재생계획과 하수관리팀과, 빗물받이 담당 청소 근로자, 그리고 일반 시민이 이에 해당한다.

1) 고객요구사항

그 다음은 제공되는 제품에 관한 소비자들의 요구조건을 정리해보았다. 각 항목은 하수도법 시행규칙 제22조 배수설비의 설치기준 및 구조기준을 참고하여 조별회의를 통해 우선적으로 결정하였으며, 추후에는 실제로 현장에서 근무하는 청소근로자들의 의견을 수렴하여 다양한 방면의 기대사항을 추가할 예정이다.

2) 기술적 대용 특성

앞서 수집한 고객의 요구사항은 다소 추상적이며, 이를 실제 기술에 적용시키기 위해서는 기술적인 언어로 해석하는 것이 필요하다. 기술적 대용 특성의 단계는 요구품질을 평가 및 계획할 수 있는 품질요소, 즉 품질특성을 추출하는 것이므로, 우리는 구상하는 제품의 수리학적 성능과 기계적 성능을 비롯하여 기타 핵심 성능등의 항목을 결정하였다.

3) 연관성 평가

2)을 통해 결정한 품질특성이 1)에서의 고객요구를 얼마나 충족시킬 수 있을지를 수치화 시키는 단계이다. 관련 정도를 3단계로 나누어 각각 점수를 부여하였고, 이를 통해 제품의 구성에 있어 더욱 부각되어야 하는 특성이 무엇인지를 알아보는 것이 목적이었다.

4) 경쟁사 제품사항

우리가 제작할 제품의 요구품질에 대해 경쟁타사들의 제품이 만족시키는 수준을 조사하고, 타사 제품은 어떠한 요구에 대하여 더 중점을 두고 있는지를 수치화시켰다.

5) 기술 특성 우선순위

우리 제품은 악취나지 않는 빗물받이, 쓰레기 쌓이지 않는 빗물받이를 표방하고 있고, 이를 구현해내는 것이 가장 중요한 목표라고 보았다. 연관성 평가를 통해 결정한 관련 정도와 고객요구사항의 중요도를 곱한 값의 합을 가중도로 보고 계산한 결과 또한 투수저해물 퇴적방지, 악취저감, 높은 배수능 순으로 우리가 필수적으로 구현하고자 하는 기술적 특성을 잘 나타내었다.

6) 기술 특성 상관성 평가

마지막으로는 기술적 특성의 각 항목 간에도 서로 어떠한 연관이 있는지, 그 관계가 서로 상호작용하였을 때 음을 나타낼지 양을 나타낼지를 예상하여 표로 도식하였다.

설계 사양

◇ 항목 : 우수받이, 거름망, 그레이팅 ◇ 국내 빗물받이의 경우 정해진 규격이 없기 때문에 생산 업체에서 수요에 따라 만들고 있으며, 일반적인 치수는 ’하수도 시설기준‘에 명시되어 있다. 따라서 우리는 이를 참고하여 대략적인 치수를 산정하였다. 수치는 다음과 같다.

◇ 도로배수시설 설계 및 관리지침에 명시되어 있는 우수받이의 일반적인 크기는 내폭 30~50cm, 깊이80~100cm이고, 연결부 저부로부터 토사의 유입량에 따라 15cm이상의 깊이로 토사받이를 설치해야 한다. 표 3.4.6은 한국도로공사에서 제공하는 포장도로의 횡경사 기준이다. 최근 도시침수가 발생한 지역은 대부분 편도2차로의 아스팔트 포장도로이므로 횡경사는 2.0%를 적용한다. 종경사의 경우 일반적인 경우 4.0%를 적용한다.

◇ 2009년 미연방도로관리청(FHWA)는 교통시설의 우수배제 시스템 설계의 종합적인 가이드를 위해 Hydraulic Engineering Circular 22(HEC-22)를 발행했다. HEC-22에서는 6가지의 빗물받이의 형태별 차집효율을 계산 할 수 있는 경험식을 제공하였는데 이를 통하여 국내 빗물받이의 차집효율을 계산해보았다.

◇ 도로폭(T)이 3.25m 횡경사(SL) 0.02m/m, 종경사(Sx) 0.04m/m, 조도계수(n) 0.016 (국내도로기준 조건) 유량계수(Ku) 0.376, 유속계수(Ku) 0.752, 정면차집비율(Ku) 0.295, 측면차집비율(Ku) 0.0828 (공식적인 계수) 일 때 HEC-22에서 제공하는 6종의 빗물받이의 형태 중 국내의 빗물받이와 가장 유사한 그레이팅형 빗물받이에 사용된 경험식의 유량, 정면흐름비율, 측구유속, 정면유량효율, 측면유량효율, 차집용량의 공식은 다음과 같다.

이를 이용하여 재현기간별 빗물받이 차집유량을 계산하였다.

◇ 도시침수를 예방하기 위해 서울시에서는 30년빈도의 홍수에 대비를 목표로 하고 있으므로, 재현기간 30년에서의 유량인 0.0123m^3/s가 집중호우 시 최대 차집유량으로 계산되었다.

◇ 도시침수가 발생한 지역의 빗물받이에서 0.0123m^3/s의 강수가 발생했을 때의 처리효율과 우리조가 고안한 모델의 처리효율을 비교하여 우수배제능력을 평가할 것이다.

개념설계안

◇ 기존의 우수받이의 문제점은 배수능력 효율 저하됨에 따라 최근 게릴라성 폭우로 인한 침수피해가 빈번히 일어나고 있다. 이 문제점의 원인은 담배꽁초 및 낙엽, 보행자들이 무심코 버리는 일반 쓰레기들에 의하여 퇴적되는 협잡물로 인한 것이다. 따라서 우리는 이러한 원인을 해결하기 위하여, 보다 효율적으로 협잡물의 퇴적을 방지하는 차단벽과 거름망을 설치하였다. 이 차단벽은 반대편에 있는 하수관거로의 협잡물 진입을 차단하여 하수관거 내의 협잡물 퇴적을 방지한다. 또한 거름망은 그레이팅에 걸러지지 않은 작은 쓰레기를 2차적으로 차단하는 아주 중요한 역할을 한다.

◇ 또한 현재 출원된 특허들은 기존의 우수받이를 그대로 사용하지 않는 대신에, 새로운 제품으로 교체함으로서 많은 비용이 소모된다는 단점이 있다. 따라서 우리는 기존의 우수받이를 사용하고 그 위에 우리 제품으로 보강함으로써 많은 비용을 절감할 수 있다고 판단된다.

◇ ‘개량 우수받이(PC)’는 강성이 크고 시공성이 우수하며 저렴한 폴리카보네이트 소재를 이용하여 서울시 빗물받이 표준규격에 맞게 제작한다. 차단벽의 지붕부분에는 경사를 두어 그레이팅을 통과하는 쓰레기가 지붕에 쌓이는 것을 방지하는 구조로 한다.

◇ 거름망은 공극이 충분히 작아서 빗물받이 내부로 유입되는 쓰레기가 공극을 통과하여 차단벽 반대편으로 우수와 함께 이동하는 것을 방지할 수 있어야 한다. 거름망의 소재는 물에 의한 부식이 없는 스테인리스 소재를 이용한다.

이론적 계산 및 시뮬레이션

◇ 이론적 계산

서울시가 목표로 하는 빗물받이 효율은 재현기간 30년의 강우강도의 호우를 처리하는 수준이다. 이는 개념설계에서 계산하였듯 0.0123m^3/s의 처리수준을 말한다. 하지만 현재 빗물받이의 처리효율은 애초에 설계한 시간당 30mm의 빗물배제에도 미치지 못하고 있다. 따라서 우리 조는 시간당 30mm를 기준으로 빗물배제능력이 0.0123m^3/s에 얼마나 가까워지는지를 실험을 통해서 실험값을 얻고자한다. 시간당 30mm의 강우는 서울시 설치된 빗물받이의 규격과 빗물받이간의 간격을 고려 할 때 0.0075m^3/s의 유량으로 변환 할 수 있다. 따라서 빗물받이로 0.0123m1^3/s의 빗물이 유입될 때 하수관거 연결관으로 유출되는 유량을 계산하여 실험값을 획득한다.

◇ 시뮬레이션

(1) 실제 빗물받이가 운영되는 환경과 유사하게 만들기위해 담배꽁초와 낙엽등 빗물받이 내에 쌓이는 쓰레기를 함께 빗물받이 내에 넣어주어 인한 우수관 막힘이 침수에 미치는 영향을 재현하기 위해 투명 아크릴 제작체를 사용하여 실험을 진행한다. (2) 협잡물에는 나뭇가지, 담배꽁초, 퇴적토사 등을 넣어 실험을 진행한다. (3) 협잡물 비중과 강우강도에 따라 Case를 나눠 진행하였다. 또한 Case별 3회씩 실험을 진행하였다.

상세설계 내용

가. 조립도

◇ 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 빗물받이 블럭은, 내부에 걸림턱에 고정된 차단벽 상, 하부로 이루어진 차단벽과 상단부의 걸림턱에 형성된 그레이팅, 차단벽 하부와 빗물받이 몸체 우측면 사이에 설치되는 손잡이와 메쉬로 이루어진 거름망, 및 상기 차단벽과 거름망을 지지하는 빗물받이 몸체로 구성된 것을 특징으로 한다. 기존의 그레이팅은 그대로 유지시킨 상태에서, 차단벽 상부는 그레이팅이 설치된 걸림턱에 안착된다. 이때 30~45°의 기울기를 갖도록 하며, 외부에서 유입된 이물질이 쌓이지 않고 바로 거름망으로 이동할 수 있도록 표면거칠기를 조절한다. 차단벽 하부는 그레이팅과 수직이 되도록 하며, 차단벽 상부와 접합하여 빗물받이 몸체와 결합시킨다. 차단벽 하부는 우수받이 밑면으로부터 약 20~30cm 정도 이격시키도록 위치한다. 차단벽 결합체는 콘크리트로 성형된 것이 바람직하다. 거름망은 차단벽 하부와 빗물받이 몸체 우측면 사이에 위치하며 1차적으로 그레이팅을 통과한 빗물에 포함된 이물질을 2차로 거르는 역할을 수행한다. 거름망은 일정 주기에 맞추어 청소를 해주어야 하므로 용이성을 위해 손잡이를 부착하여 그레이팅에 걸어놓는 방식으로 설치한다. 거름망은 차단벽 하부와 빗물받이 몸체에 밀착하는 크기를 갖는다. 거름망은 그레이팅보다 그물코가 촘촘한 메쉬 형태로, 강도 및 부식에 강한 알루미늄 또는 스테인리스 등의 금속 소재를 사용한다.

나. 자재소요서

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진, 작동 장면

포스터

완료작품의 평가

향후계획

◇ 본 제품의 프로토타입을 사용하여 실험을 진행한 결과, 30mm/hr 강우강도 시 침수심이 발생하지 않음을 확인하였다. 따라서 현재 사용되고 있는 빗물받이의 처리기준을 상회하는 효과를 보이는 것을 입증하였다. 하지만 실제 강우 시 조건과 실험 시의 조건의 차이로 인해서 오차가 발생할 수 있다. 따라서 추후에 실제 침수 발생 지역 일부에 적용하여 얻은 실제 데이터를 이용하여 오차가 발생한다면 관련 부분의 개선이 필요할 것이라고 판단된다.

◇ 현재 국내에 출원되어있는 빗물받이의 경우, 단순히 협잡물의 퇴적 이후 제거의 편의성에 초점을 둔 설계가 다수이고 퇴적으로 인한 침수 발생에 대한 해결책은 미비한 상황이다. 따라서 침수 발생을 원천적으로 억제하는 우리 설계는 타사 제품들과 비교했을 때 차별성이 있음이 명백하고, 기존의 상용화된 제품들에 비해서 배수능력 또한 우수하다고 판단된다. 따라서 시장에 출시되었을 때 기능적 측면에서 경제력이 충분히 있다고 사료된다.

◇ 현재의 국내 빗물받이 관련 법안은 ‘빗물받이의 규격과 설치 간격’에 관한 개략적인 가이드라인만이 제시되어있는 상황이다. 그로 인해 현재 출원되어있는 다수의 제품들도 실제 상용화되지 않고 있다. 따라서 침수문제 등 빗물받이와 관련된 여러 문제점들을 해결하기 위해서는 근본적으로 빗물받이의 최소 유량과 배수효율에 관한 실질적인 수치가 제시된 법안의 발의가 필요한 실정이라고 판단된다. 이러한 법안 발의 제안을 통해 빗물받이 효율을 법제화하고 시장경제력 확보가 이루어질 수 있을 것이다.

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 ===지도교수===
-교수님
+장서일 교수님
 ===개발기간===
-년 3월 ~ 2018년 6월 (총 4개월)
+년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)
 ===구성원 소개===
-서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 김**(팀장)
+서울시립대학교 환경공학부 20138900** 변*현(팀장)
-서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 정**
+서울시립대학교 환경공학부 20128900** 최*종
-서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 조**
+서울시립대학교 환경공학부 20128900** 신*비
-서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 이**
+서울시립대학교 환경공학부 20158900** 고*휘
-서울시립대학교 ㅁㅁ공학부·과 2011XXX0** 남**
+서울시립대학교 환경공학부 20158900** 신*환
 ==서론==
 ===개발 과제의 개요===
 ====개발 과제 요약====
-내용
+최근 서울시는 여름철 홍수피해가 빈번하게 발생하는 지역의 빗물받이 16만개를 조사한 결과 3,835 개소에서 빗물받이가 제 기능을 하지 못 하는 것으로 조사되었다. 그 중 절반이 넘는 55%는 협잡물퇴적이 원인이었고 협잡물의 대부분은 담배꽁초 같은 일반쓰레기가 주를 이루고 있다. 따라서 우리 조는 빗물받이의 역할을 안정화하기 위해서 빗물받이 내에 담배꽁초를 비롯한 쓰레기 퇴적량 감소화, 퇴적된 쓰레기 처리방안 개선을 목표로 하여 서울시 연간 빗물받이 관리비용인 90억 원을 5%절감 하는 것을 기준으로 삼았다.
-====개발 과제의 배경====
-내용
+====개발 과제의 배경 및 효과====
+매년 여름철 시간당 30mm가 넘는 호우 시에 침수피해가 발생하고 있다. 2015년 12월 국립재난안전연구원에서 발표한 자료에 따르면 서울시 침수피해가 발생한 지역 81000곳 중 18.8%인 15255세대가 빗물받이 문제로 인한 침수가 발생했다. 또한 경기도 파주의 번화가의 절반가량의 빗물받이와 하수구를 청소한 결과 30%가량이 담배꽁초였다. 유동인구기 더 많은 서울의 경우 그 비율이 더 높을 것으로 예상된다. 따라서 담배꽁초를 빗물받이 기능 저해요인으로 선정하고 최근 침수가 발생한 지역인 종로, 신촌, 강남의 빗물받이를 우선 개선대상으로 선정하여 개선된 담배꽁초 처리방법 및 새로운 빗물받이 모델로 배수능력을 향상시켜 침수피해를 줄이고자한다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+서울시 48만개의 빗물받이 중 최근 침수피해가 발생한 침수우려지역의 빗물받이를 개선대상으로 선정하고 빗물받이 막힘의 원인이 되는 물질의 양과 비율을 조사한다. 이를 바탕으로 빗물받이 문제로 인한 침수원인을 분석하여 이를 해결하는 것을 목표로 한다. 사전에 조사한 주원인인 담배꽁초가 빗물받이 내에 퇴적되지 않게 하는 방안과 퇴적된 쓰레기를 효율적으로 처리할 수 있는 방안을 모색하여 빗물받이 배수능력을 정상화하는 것을 세부목표로 한다. 이를 위해 고안한 기술을 적용한 빗물받이 모형을 제작하고 그 능력을 실험하여 적용가능한지 검증한다.
 ===관련 기술의 현황===
-====관련 기술의 현황 및 분석(State of art)====
+====관련 기술의 현황 및 분석====
-*전 세계적인 기술현황
+*State of art
-내용
+ ◇ 일반적으로, 도로변에는 콘크리트로 제작된 빗물받이 블럭을 설치하며 빗물받이 블럭의 내부에 형성된 배수구에는 하수관과 연결시키기 위한 연결관이 설치되고, 상단부에는 단턱을 형성하여 격자상으로 된 그레이팅을 올려놓아 개방된 부위를 덮어서 우천시 도로에 흐르는 빗물을 배수구를 통해 하수관으로 배출시키게 되어 있다.
+ ◇ 그런데, 그레이팅의 격자 크기보다 작은 담배꽁초, 낙엽, 쓰레기 등의 각종 오물이 그레이팅을 통과하여 빗물받이 블럭의 내부 바닥에 쌓이게 되어 배수구를 막게 되고, 이로 인해 우천시에는 배수구를 통하여 하수관으로 빗물을 원활하게 배출시키지 못하게 되어 역류현상이 발생되었고, 각종 오물이 배수구를 통해 하수관으로 배출되어 하천의 수질을 오염시키게 되는 문제점이 있다. 특히 유동인구가 많은 도심은 시민들에게 심미적 불쾌감을 주고 악취발생으로 인한 불편을 호소하는 사례가 많이 발생하였다.
+ ◇ 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 빗물받이 블럭 내부에 쌓인 오물을 작업자가 삽 등을 이용하여 일일이 수거하는 청소작업을 주기적으로 하고 있는데, 오물을 퍼내는 작업이 불편하여 작업시간이 오래 걸리고,  빗물받이 내부 청소시에 도로상에서 작업을 해야 하므로 차량의 소통을 방해하고 작업인부들의 사고 위험성이 높아 차량소통이 적은 야간에 작업하는 등의 어려움이 있다.
 *특허조사 및 특허 전략 분석
-내용
+ ◇ 빗물받이 집수정용 덮개 장치 (공개번호 10-2009-0083884)
+[[파일:noname01.jpg]]
+기존의 기술은 폭우가 내렸을 때에 불순물에 의해서 수거망(30)이 막힘으로써 빗물이 빗물받이 집수정 내부로 흘러 내려가지 못하는 경우가 발생한다.
+불순물이 순간적으로 많이 유입되어도 빗물받이 집수정의 제일 목적인 빗물의 배수를 수행하도록 한 수거망(30)이 제공한다.
+ ◇ 오물수거 버켓이 설치된 빗물받이 블록 (출원번호 10-2007-0016972)
+[[파일:noname02.jpg]]
+그레이팅을 통해서 빗물받이 블럭의 내부 바닥으로 유입된 각종 오물을 수거하는 청소작업을 신속하고 편리하게 할 수 있도록 함과 아울러,
+그레이팅의 도난을 방지할 수 있는 오물수거 버켓이 설치된 빗물받이 블럭에 관한 것
+그레이팅을 <22> 통해서 빗물받이 블럭의 내부 바닥으로 유입된 각종 오물을 수거하는 청소작업을 신속하고 편리하게 할 수 있는 오물버켓이 설치된 빗물받이 블럭을 제공하는데 있다.<23>
+또한, 그레이팅의 도난을 방지할 수 있는 오물버켓이 설치된 빗물받이 블럭을 제공하는데 다른 목적이 있다.
+ ◇협잡물 제거 기능을 갖는 우수받이 (출원번호 10-2007-0112345)
+[[파일:noname03.jpg]]
+본 발명의 협잡물 제거 기능을 갖는 우수받이는 상부가 개구된 함체로서 내부 일측에 삽입부가 형성되고 일측 측벽에 배수단관이 결합되는 몸체와; 삽입부에 삽입되어 몸체의 내부를 우수가 유입되는 유입부와 우수가 배출되는 배출부로 구획하며 협잡물이 배수단관으로 유입되는 것을 차단하기 위한 거름장치; 및 몸체의 상부에 결합되며 배출부의 상부는 밀폐되고 유입부의 상측은 우수 및 협잡물이 형성되도록 형성되는 덮개로 이루어진 통상의 협잡물 제거 기능을 갖는 우수받이에 있어서, 거름장치는 다수층으로 나란하게 일정간격 이격 배치되며 다수의 관통홀이 형성되는 수평부와, 수평부의 각 층간에 결합되며 그 상단부가 우수의 흐름방향에 대해 상부 수평부의 후단에 결합되고 하단부가 우수의 흐름방향에 대해 하부 수평부의 선단에 결합되는 경사부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
+본 발명에 따르면, 몸체 내부의 공간이 거름장치에 의해 유입부 및 배출부로 구획되며 배출부의 상부가 덮개에 의해 밀폐되어 우수와 협잡물 유입부로 유입되도록 함으로써, 유입되는 협잡물이 거름장치에 걸려 배수단관으로 배출되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
+ ◇ 다양한 입자별 거름기능과 수량조절, 정화 및 투수작용의 착탈식 우수받이 시스템 (출원번호 10-2009-0042096)
+[[파일:noname04.jpg]]
+본 발명은 빗물을 단순히 빠지게 하는 기존의 배수 개념을 넘어 물과 협잡물, 오염물, 독성물질을 성상과 상황에 따라 적절히 효과적으로 처리하기 위한 장치에 관한 것이다.
+즉, 하나의 우수받이 시스템에서 협잡물은 입자별로 거르고, 강수량에 맞춰 배수 방식을 결정하고, 오염 및 독성물질을 정화하며, 빗물을 깨끗한 상태로 투수시킴과 아울러 홍수에도 효과적으로 대처할 수 있게 하는 착탈식 복합기능성 발명물이다. 이 장치는 흐르는 빗물이 빠져 나가는 배수구 철망 밑 쪽에 장착시키는 것으로, 빠지는 배수를 유효 적절히 자동으로 조절처리함으로써 환경과 위생, 안전에 크게 기여할 수 있다.
+ ◇ [유럽] STREET INLET
+[[파일:noname05.jpg]]
+개방할 수 있는 그리드 (2),
+우수 처리를 위한 제1필터부 (5),
+고형 오염 물질을 수집하기 위한 모래받이 (7),
+그런 이유에서 비어있기 위한 모래받이 (7)에 연결된 채널 (4),
+그리고 처리된 우수를 위한 아울렛 (8)를 포함하는 우수 드레인 (1),
+필터 (5)가 배치 외부인 것에 반하여 그리고 그것에서 특징진 필터 (5)를 통하여 우수에서 반경류 성분을 인식하는 것을 위해 투과할 수 있는 원주면 (19)를 가진 수직적으로 확장 채널 (4) 주위에 제 1 필터부 (5)는 드레인의 세로 방향에 횡방향으로 뻗은 상부 벽 (15)에 의해 무시된 모래받이 (7) 위에 배치하고, 상부 벽 (15)가 준비된 모래받이 (7)와 채널 (4) 내에 처리되지 않은 우수로부터 필터된 우수를 분리한다.
 *기술 로드맵
-내용
+빗물받이는 초기에 기본적인 형태인 원형 또는 사각형의 콘크리트제 용기 위에 덮개를 설치하여 간단한 수준의 이물질을 제거하는 방식을 이용하였다. 이러한 빗물받이의 경우 덮개 부분의 통로가 매우 크기 때문에 이물질이 빗물 받이 내부로 유입되어 하수관이 막혀 우수가 역류하는 현상이 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 수거망을 설치하여 2차적으로 이물질 및 협잡물을 제거하기 위한 기술이 제시되었고, 이 기술 역시 수거망이 이물질 및 협잡물에 의해 배수가 원활하지 않은 문제와 수많은 빗물받이를 청소하는 것이 제한되었기 때문에 자체적으로 협잡물을 제거하는 기능을 가지는 빗물받이 기술이 현재 개발 중에 있으며, 이 후 IoT를 이용하여 빗물받이 내 우수의 흐름이 원활하지 않은 지점을 발견하여 해당 빗물받이 자체적으로 내부 관리를 시행하는 기술이 개발될 수 있을 것으로 생각된다.
 ====시장상황에 대한 분석====
 *경쟁제품 조사 비교
-내용
+현재 특허로 출원된 빗물받이의 종류는 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 빗물받이 내 퇴적물 청소 및 쓰레기 차집을 용이하게 해주는 제품, 두 번째는 빗물받이 내로 모이는 빗물을 빗물받이 내에서 정화하여 보다 깨끗한 물로 배출되게 해주는 제품. 두 종류의 특허 모두 우리조가 구상한 침수가 발생 할 수 있는 조건에서 빗물배제능력을 유지시켜 주는 제품과는 그 결을 달리한다. 따라서 이러한 제품을 고안하고 특허출원을 한다면 빗물받이시장을 선점 할 수 있을 것으로 보인다.
 *마케팅 전략 제시
-내용
+현재 빗물받이와 관련된 특허는 2000개가 넘지만 시중에서 사용되고 있는 빗물받이는 이러한 기술을 적용한 것이 아닌 기존의 빗물받이를 사용한다. 그 이유는 빗물받이에 관한 법적 규제가 미비하기 때문이라 볼 수 있다. 따라서 도시침수를 예방하고 효율적인 빗물받이 관리를 위하여 빗물받이의 성능에관한 법률이 만들어 진다면 우리제품의 수요와 동시에 도시침수 문제를 해결하는데 큰 도움을 줄 것이다. 따라서 법률발의를 건의하고 우리제품의 효용성을 앞세워 홍보한다면 경쟁력을 확보 할 수 있을 것이다.
 ===개발과제의 기대효과===
 ====기술적 기대효과====
-내용
+현재 출원된 빗물받이 기능향상을 위한 특허들은 주로 빗물받이를 통하여 유입되는 이물질이 하수관으로 유출되지 못하도록 빗물받이 내에 쓰레기들을 체류시키기 위한 기술들이다. 이러한 기술들은 쓰레기가 빗물받이가 수용할 수 있는 양보다 많이 쌓이게 되면 제 기능을 하지 못한다는 점에서 기존의 빗물받이와 같은 문제점을 가지고 있다. 따라서 우리는 빗물받이에 버려지는 쓰레기의 양과 관계없이 우수배제능력이 확보 가능하도록 하는 기술을 적용하여 상시 우수한 배수능력을 갖게 만들어 빗물받이가 제 기능을 할 수 있게 만든다. 이는 기존의 빗물받이 관련특허가 없는 기술로 이를 이용하여 특허시장을 선점 할 수 있을 것으로 기대된다.
 ====경제적, 사회적 기대 및 파급효과====
-내용
+ ◇ 빗물받이의 주요한 기능인 우수배제가 원활하게 될 수 있도록 하여 폭우 시에 시민들의 도로이용에 불편함이 없도록 한다. 초기 설치비용이 더 들어간다 할지라도 빗물받이의 정상화를 통하여 도시침수현상을 방지하여 경제적 효과보다 큰 사회적 효과가 나타날 것으로 보인다. 또한 빗물받이 내 담배꽁초와 같은 쓰레기가 쌓였을 때 발생하는 악취나 미관상의 문제를 해결하고 쾌적한 환경을 조성하여 심미적인 효과도 기대할 수 있다.
+ ◇ 빗물받이 내 쓰레기 퇴적량을 줄여서 빗물받이 청소 횟수를 줄여 2016년부터 매년 10억 원 정도씩 증가하는 청소비용을 절감할 수 있다. 절감 가능한 액수는 프로토타입을 제작하여 기존의 빗물받이와 쓰레기 퇴적량이 어떻게 다른지 비교하여 계산한다.
 ===기술개발 일정 및 추진체계===
 ====개발 일정====
-내용
+[[파일:Schedule.JPG]]
 ====구성원 및 추진체계====
-내용
+◇ 변경현 : 조장 / 총괄기획 / 피피티 제작
+◇ 최명종 : 보고서 작성 / 현장조사담당
+◇ 신현비 : 모형 제작 / 피피티 보조 / 자료조사 보조
+◇ 고병휘 : 자료조사
+◇ 신민환 : 자료분석
 ==설계==
 ===설계사양===
 ====제품의 요구사항====
-내용
+기존 빗물받이의 배수효율 정상화 및 빗물받이 내 협잡물 퇴적량 감소
+[[파일:noname14.jpg]]
+====목적 계통도====
+[[파일:noname15.JPG]]
+====QFD====
+◇ QFD란 ?
+) 조사 / 분석하여 제품의 설계 특성 (품질특성)을 설정
+) 각 기능부품의 품질, 개개의 부품품질 및 공정요소에 고객의 요구 반영
+) 고객의 요구를 제품의 구성요소와 서비스 품질요소에 반영, 설계와 푸질향상을 추구하는 새로운 기법
+) 전 과정을 논리적으로 도식화하는 것.
+) 고객의 요구를 파악, 출발하여 제품으로 만들어지는 활동이며, 품질보증을 위한 구체적 시스템
+       그 중에서도 HOQ(House of Quality, 품질의 집)는 QFD 활용의 핵심적인 수단으로서
+       제품 설계 시에 효과적이고 체계적인 논의가 가능한 장점이 있어 본 설계에 활용하였다.
+[[파일:QFD01.jpg]]
+각 구성요소는 다음과 같다.
+[[파일:QFD02.jpg]]
+) 고객확인
+고객의 요구사항에 앞서 우리의 제품을 누가 구매하고자 하고 이용할 것인지에 대해 파악하는 단계로, 우리 설계는 서울시의 빗물받이를 담당하는 부서인 물순환안전국 물재생계획과 하수관리팀과, 빗물받이 담당 청소 근로자, 그리고 일반 시민이 이에 해당한다.
+) 고객요구사항
+그 다음은 제공되는 제품에 관한 소비자들의 요구조건을 정리해보았다. 각 항목은 하수도법 시행규칙 제22조 배수설비의 설치기준 및 구조기준을 참고하여 조별회의를 통해 우선적으로 결정하였으며, 추후에는 실제로 현장에서 근무하는 청소근로자들의 의견을 수렴하여 다양한 방면의 기대사항을 추가할 예정이다.
+) 기술적 대용 특성
+앞서 수집한 고객의 요구사항은 다소 추상적이며, 이를 실제 기술에 적용시키기 위해서는 기술적인 언어로 해석하는 것이 필요하다. 기술적 대용 특성의 단계는 요구품질을 평가 및 계획할 수 있는 품질요소, 즉 품질특성을 추출하는 것이므로, 우리는 구상하는 제품의 수리학적 성능과 기계적 성능을 비롯하여 기타 핵심 성능등의 항목을 결정하였다.
+) 연관성 평가
+)을 통해 결정한 품질특성이 1)에서의 고객요구를 얼마나 충족시킬 수 있을지를 수치화 시키는 단계이다. 관련 정도를 3단계로 나누어 각각 점수를 부여하였고, 이를 통해 제품의 구성에 있어 더욱 부각되어야 하는 특성이 무엇인지를 알아보는 것이 목적이었다.
+) 경쟁사 제품사항
+우리가 제작할 제품의 요구품질에 대해 경쟁타사들의 제품이 만족시키는 수준을 조사하고, 타사 제품은 어떠한 요구에 대하여 더 중점을 두고 있는지를 수치화시켰다.
+) 기술 특성 우선순위
+우리 제품은 악취나지 않는 빗물받이, 쓰레기 쌓이지 않는 빗물받이를 표방하고 있고, 이를 구현해내는 것이 가장 중요한 목표라고 보았다. 연관성 평가를 통해 결정한 관련 정도와 고객요구사항의 중요도를 곱한 값의 합을 가중도로 보고 계산한 결과 또한 투수저해물 퇴적방지, 악취저감, 높은 배수능 순으로 우리가 필수적으로 구현하고자 하는 기술적 특성을 잘 나타내었다.
+) 기술 특성 상관성 평가
+마지막으로는 기술적 특성의 각 항목 간에도 서로 어떠한 연관이 있는지, 그 관계가 서로 상호작용하였을 때 음을 나타낼지 양을 나타낼지를 예상하여 표로 도식하였다.
 ====설계 사양====
-내용
+◇ 항목 : 우수받이, 거름망, 그레이팅
+◇ 국내 빗물받이의 경우 정해진 규격이 없기 때문에 생산 업체에서 수요에 따라 만들고 있으며, 일반적인 치수는 ’하수도 시설기준‘에 명시되어 있다. 따라서 우리는 이를 참고하여 대략적인 치수를 산정하였다. 수치는 다음과 같다.
+[[파일:noname10.jpg]]
+◇ 도로배수시설 설계 및 관리지침에 명시되어 있는 우수받이의 일반적인 크기는 내폭 30~50cm, 깊이80~100cm이고, 연결부 저부로부터 토사의 유입량에 따라 15cm이상의 깊이로 토사받이를 설치해야 한다. 표 3.4.6은 한국도로공사에서 제공하는 포장도로의 횡경사 기준이다. 최근 도시침수가 발생한 지역은 대부분 편도2차로의 아스팔트 포장도로이므로 횡경사는 2.0%를 적용한다.
+종경사의 경우 일반적인 경우 4.0%를 적용한다.
+[[파일:noname11.jpg]]
+◇ 2009년 미연방도로관리청(FHWA)는 교통시설의 우수배제 시스템 설계의 종합적인 가이드를 위해 Hydraulic Engineering Circular 22(HEC-22)를 발행했다. HEC-22에서는 6가지의 빗물받이의 형태별 차집효율을 계산 할 수 있는 경험식을 제공하였는데 이를 통하여 국내 빗물받이의 차집효율을 계산해보았다.
+◇ 도로폭(T)이 3.25m 횡경사(SL) 0.02m/m, 종경사(Sx) 0.04m/m, 조도계수(n) 0.016    (국내도로기준 조건) 유량계수(Ku) 0.376, 유속계수(Ku) 0.752, 정면차집비율(Ku) 0.295, 측면차집비율(Ku) 0.0828  (공식적인 계수)  일 때 HEC-22에서 제공하는 6종의 빗물받이의 형태 중 국내의 빗물받이와 가장 유사한 그레이팅형 빗물받이에 사용된 경험식의 유량, 정면흐름비율, 측구유속, 정면유량효율, 측면유량효율, 차집용량의 공식은 다음과 같다.
+[[파일:noname12.jpg]]
+이를 이용하여 재현기간별 빗물받이 차집유량을 계산하였다.
+[[파일:noname13.jpg]]
+ ◇ 도시침수를 예방하기 위해 서울시에서는 30년빈도의 홍수에 대비를 목표로 하고 있으므로, 재현기간 30년에서의 유량인 0.0123m^3/s가 집중호우 시 최대 차집유량으로 계산되었다.
+ ◇ 도시침수가 발생한 지역의 빗물받이에서 0.0123m^3/s의 강수가 발생했을 때의 처리효율과 우리조가 고안한 모델의 처리효율을 비교하여 우수배제능력을 평가할 것이다.
 ===개념설계안===
-내용
+[[파일:개념설계안01.jpg]] [[파일:개념설계안02.jpg]]
+◇ 기존의 우수받이의 문제점은 배수능력 효율 저하됨에 따라 최근 게릴라성 폭우로 인한 침수피해가 빈번히 일어나고 있다. 이 문제점의 원인은 담배꽁초 및 낙엽, 보행자들이 무심코 버리는 일반 쓰레기들에 의하여 퇴적되는 협잡물로 인한 것이다. 따라서 우리는 이러한 원인을 해결하기 위하여, 보다 효율적으로 협잡물의 퇴적을 방지하는 차단벽과 거름망을 설치하였다. 이 차단벽은 반대편에 있는 하수관거로의 협잡물 진입을 차단하여 하수관거 내의 협잡물 퇴적을 방지한다. 또한 거름망은 그레이팅에 걸러지지 않은 작은 쓰레기를 2차적으로 차단하는 아주 중요한 역할을 한다.
+◇ 또한 현재 출원된 특허들은 기존의 우수받이를 그대로 사용하지 않는 대신에, 새로운 제품으로 교체함으로서 많은 비용이 소모된다는 단점이 있다. 따라서 우리는 기존의 우수받이를 사용하고 그 위에 우리 제품으로 보강함으로써 많은 비용을 절감할 수 있다고 판단된다.
+◇ ‘개량 우수받이(PC)’는 강성이 크고 시공성이 우수하며 저렴한 폴리카보네이트 소재를 이용하여 서울시 빗물받이 표준규격에 맞게 제작한다. 차단벽의 지붕부분에는 경사를 두어 그레이팅을 통과하는 쓰레기가 지붕에 쌓이는 것을 방지하는 구조로 한다.
+◇ 거름망은 공극이 충분히 작아서 빗물받이 내부로 유입되는 쓰레기가 공극을 통과하여 차단벽 반대편으로 우수와 함께 이동하는 것을 방지할 수 있어야 한다.
+거름망의 소재는 물에 의한 부식이 없는 스테인리스 소재를 이용한다.
 ===이론적 계산 및 시뮬레이션===
-내용
+◇ 이론적 계산
+서울시가 목표로 하는 빗물받이 효율은 재현기간 30년의 강우강도의 호우를 처리하는 수준이다.
+이는 개념설계에서 계산하였듯 0.0123m^3/s의 처리수준을 말한다.
+하지만 현재 빗물받이의 처리효율은 애초에 설계한 시간당 30mm의 빗물배제에도 미치지 못하고 있다.
+따라서 우리 조는 시간당 30mm를 기준으로 빗물배제능력이 0.0123m^3/s에 얼마나 가까워지는지를 실험을 통해서 실험값을 얻고자한다.
+시간당 30mm의 강우는 서울시 설치된 빗물받이의 규격과 빗물받이간의 간격을 고려 할 때 0.0075m^3/s의 유량으로 변환 할 수 있다.
+따라서 빗물받이로 0.0123m1^3/s의 빗물이 유입될 때 하수관거 연결관으로 유출되는 유량을 계산하여 실험값을 획득한다.
+◇ 시뮬레이션
+(1) 실제 빗물받이가 운영되는 환경과 유사하게 만들기위해 담배꽁초와 낙엽등 빗물받이 내에 쌓이는  쓰레기를 함께 빗물받이 내에 넣어주어 인한 우수관 막힘이 침수에 미치는 영향을 재현하기 위해 투명 아크릴 제작체를 사용하여 실험을 진행한다.
+(2) 협잡물에는 나뭇가지, 담배꽁초, 퇴적토사 등을 넣어 실험을 진행한다.
+(3) 협잡물 비중과 강우강도에 따라 Case를 나눠 진행하였다. 또한 Case별 3회씩 실험을 진행하였다.
+[[파일:개념설계안01.jpg]] [[파일:개념설계안02.jpg]]
+[[파일:시뮬레이션01.JPG]]
 ===상세설계 내용===
-내용
+가. 조립도
+ ◇ 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 빗물받이 블럭은, 내부에 걸림턱에 고정된 차단벽 상, 하부로 이루어진 차단벽과 상단부의 걸림턱에 형성된 그레이팅, 차단벽 하부와 빗물받이 몸체 우측면 사이에 설치되는 손잡이와 메쉬로 이루어진 거름망, 및 상기 차단벽과 거름망을 지지하는 빗물받이 몸체로 구성된 것을 특징으로 한다. 기존의 그레이팅은 그대로 유지시킨 상태에서, 차단벽 상부는 그레이팅이 설치된 걸림턱에 안착된다. 이때 30~45°의 기울기를 갖도록 하며, 외부에서 유입된 이물질이 쌓이지 않고 바로 거름망으로 이동할 수 있도록 표면거칠기를 조절한다. 차단벽 하부는 그레이팅과 수직이 되도록 하며, 차단벽 상부와 접합하여 빗물받이 몸체와 결합시킨다. 차단벽 하부는 우수받이 밑면으로부터 약 20~30cm 정도 이격시키도록 위치한다. 차단벽 결합체는 콘크리트로 성형된 것이 바람직하다. 거름망은 차단벽 하부와 빗물받이 몸체 우측면 사이에 위치하며 1차적으로 그레이팅을 통과한 빗물에 포함된 이물질을 2차로 거르는 역할을 수행한다. 거름망은 일정 주기에 맞추어 청소를 해주어야 하므로 용이성을 위해 손잡이를 부착하여 그레이팅에 걸어놓는 방식으로 설치한다. 거름망은 차단벽 하부와 빗물받이 몸체에 밀착하는 크기를 갖는다. 거름망은 그레이팅보다 그물코가 촘촘한 메쉬 형태로, 강도 및 부식에 강한 알루미늄 또는 스테인리스 등의 금속 소재를 사용한다.
+나. 자재소요서
+[[파일:자재소요서01.jpg]]
 ==결과 및 평가==
 ===완료 작품의 소개===
-====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====
+====프로토타입 사진, 작동 장면====
-내용
+[[파일:prototype01.jpg]] [[파일:prototype02.jpg]]
 ====포스터====
-내용
+[[파일:포스터01.jpg]]
 ===관련사업비 내역서===
-내용
+[[파일:사업개발비 내역서01.jpg]]
 ===완료작품의 평가===
-내용
+[[파일:평가01.jpg]]
 ===향후계획===
-내용
+ ◇ 본 제품의 프로토타입을 사용하여 실험을 진행한 결과, 30mm/hr 강우강도 시 침수심이 발생하지 않음을 확인하였다. 따라서 현재 사용되고 있는 빗물받이의 처리기준을 상회하는 효과를 보이는 것을 입증하였다. 하지만 실제 강우 시 조건과 실험 시의 조건의 차이로 인해서 오차가 발생할 수 있다. 따라서 추후에 실제 침수 발생 지역 일부에 적용하여 얻은 실제 데이터를 이용하여 오차가 발생한다면 관련 부분의 개선이 필요할 것이라고 판단된다.
+ ◇ 현재 국내에 출원되어있는 빗물받이의 경우, 단순히 협잡물의 퇴적 이후 제거의 편의성에 초점을 둔 설계가 다수이고 퇴적으로 인한 침수 발생에 대한 해결책은 미비한 상황이다. 따라서 침수 발생을 원천적으로 억제하는 우리 설계는 타사 제품들과 비교했을 때 차별성이 있음이 명백하고, 기존의 상용화된 제품들에 비해서 배수능력 또한 우수하다고 판단된다. 따라서 시장에 출시되었을 때 기능적 측면에서 경제력이 충분히 있다고 사료된다.
-===특허 출원 내용===
+ ◇ 현재의 국내 빗물받이 관련 법안은 ‘빗물받이의 규격과 설치 간격’에 관한 개략적인 가이드라인만이 제시되어있는 상황이다. 그로 인해 현재 출원되어있는 다수의 제품들도 실제 상용화되지 않고 있다. 따라서 침수문제 등 빗물받이와 관련된 여러 문제점들을 해결하기 위해서는 근본적으로 빗물받이의 최소 유량과 배수효율에 관한 실질적인 수치가 제시된 법안의 발의가 필요한 실정이라고 판단된다. 이러한 법안 발의 제안을 통해 빗물받이 효율을 법제화하고 시장경제력 확보가 이루어질 수 있을 것이다.
-내용