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2018년 12월 19일 (수) 03:32 판

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 2013890035 변경현(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 2012890069 최명종

서울시립대학교 환경공학부 2012890038 신현비

서울시립대학교 환경공학부 2015890001 고병휘

서울시립대학교 환경공학부 2015890032 신민환

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

내용

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

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향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ===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