제 8 장 우물의설계와시공

제 8 장 우물의설계와시공

제 8 장우물의설계와시공 8.1. 우물의분류 우물 ( 井戶 ; well) 이라함은토양이나암석의틈을채우고있는지하수를취수이용하거나관측, 유도, 인공함양또는시험을실시하기위하여시굴, 시추, 파쇄, 타격및수굴 ( 手掘 ) 등의방식을이용하여인공적으로굴착한시설을말한다. 따라서자연유하형식으로지하수를지표로흘러나오게한터널이나도수로는우물이라하지않는다. 우물은개발대상이되는유체의종류에따라수정 ( 水井 ; Water well), 유정 ( 油井 ; Oil well), 가스정 (Gas well) 등으로구분할수있다. 이중수정이가장많고중요한종류로서일반적으로우물이라하면수정을의미한다. 우물은굴착방법, 우물형성방법, 마감작업방법, 우물구조, 크기, 심도, 대수층의성격, 산출량, 지하수의수위 / 수질, 우물의밀집도등과같은제반요인에따라여러종류로분류할수있으나, 가장보편적인방법은굴착방법에의한분류이다. 이에대하여설명하면다음과같다. 8.1.1. 인력우물 (Dug well) 직경을 1m 내외로하여지하 10m 정도의심도를인력으로굴착한후측벽에석축이나콘크리트유공관을설치하여측면을보호하고측벽주위와우물바닥으로부터유입되는지하수를개발하는우물형식으로서수굴우물 ( 手掘井戶 ) 라고도한다. 통상적인재래식가정용우물이나농업용들샘등이인력우물에속하며개발이손쉽고작은공사비로소량의지하수를개발할때이방식이이용된다. 8.1.2. 타설우물 (Driven well) 모래층이발달한지역에서하부에 drive point를부착한구경 25 ~75mm의철관을시추기또는기타분사 (jetting) 기구를이용하거나케이싱에타격을가하여대수층에설치한우물로서주로양수시험시관측정으로많이사용되며, 국내가정용우물은대부분타설우물에속한다. 8-1 제 8 장우물의설계와시공

8.1.3. 굴착우물 (Drilled well) 회전식또는충격식착정기를이용하여암반층을굴착하여대수층을개발하는우물로서, 굴착시생성된암편은배일러 (bailer) 나모래펌프 (sand pump) 또는압축공기등을이용하여제거해낸다. 이형식의우물은크기에따라소형관정과대형관정으로분류하기도한다. 가. 소형관정소형착정기를이용하여직경 75~100mm내외로지하 10~20m 정도의심도로굴착한후구경 40~50mm내외의철제또는 PVC 유공관을공내에설치하여지하수를개발하는방식의우물이다. 소형관정개발대상지역으로는충적층발달심도가얕은화성암및변성암분포지역으로서광물구성입자가조립이고풍화대가양호하게발달한지역이유리하다. 나. 대형관정대구경착정기를이용하여 150~600mm공경으로암반층을굴착하여대수층을개발하는방식의우물이다. 소형관정에서보다다량의지하수를개발하고자할때사용되는우물로굴착깊이는수백m에이르기도한다. 8.1.4. 기타분류우물의형성및마감작업에따른분류로는우물전구간에유공관및무공관을설치한관정 ( 管井 ; cased well) 과관을설치하지않은관정 ( 裸水井 ; uncased well) 으로구분할수있다. 또한관정은굴착이끝난후대수층을형성하는방법에따라그효율반경의증진및기타세립물질의유입을방지하기위하여굴착공벽과유공관사이공간에충진력을설치한충진력부설우물 (gravel packing well) 과굴착당시에발생한암편및세립물질을밖으로배출시키고조립질의나공상태를유지하는자연형성우물 (natural gravel packed well) 로구분할수있다. 지하수업무수행지침 8-2

8.2. 우물의설계및시공 8.2.1. 우물설계시기본적인고려사항 적정경비로설치하고시설의유지 관리가편리하여야한다. 대수층의특성에맞는양수설비로적정량을양수하여야한다. 지표및지하오염을효과적으로방지할수있는구조가되어야한다. 우물의효용성을최대한살려야한다. 8.2.2. 관련자료수집설치대상지점인근의기존우물로부터예상산출량, 대수층의심도, 대수층의종류, 수리지질학적특성, 지하수질등의관련자료를수집하여야한다. 수집자료를토대로전기탐사등물리탐사를실시하여대수층발달구간을예측하고지하수영향조사를위한시험정을굴착, 정밀조사를실시하며필요시관측공을굴착한다. 한편, 굴착된시험정은영향조사가완료된이후취수정으로활용가능하다. 8.2.3. 굴착구경및심도선택우물개발의목적, 용도및예상취수량등을고려하여암반층과충적층별로우물의굴착구경과심도를결정한다. 일반적으로굴착구경은상, 하부의구경이항상동일할필요는없으며착정조건이나기타요인에의거하부에서구경을줄일수도있다. 8.2.4. 케이싱 ( 무공관 ) 의선택우물굴착직경을결정하면굴착경에적당한외부케이싱및내부케이싱의구경을선택하고케이싱의재질을결정한다. 케이싱은재질에따라 ABS, PVC, 스틸렌고무, 유리섬유에폭시, 석면시멘트, 주철관, 강철관, 스테인레스관등이있으며우물의심도및구경, 지하수질, 가격, 우물의종류및용도, 관련법규등을고려하여적당한재질의제품을선택한다. 케이싱의직경은수중모터펌프를설치하여효율적으로작동될수있을정도가되어야한다. 예상되는양수량과이에적당한펌프및케이싱직경의관계는표 8.1과같다. 케이싱의두께는설치및사용동안에외부에서가해지는압력을견딜수있을정도가되어야한다. 8-3 제 8 장우물의설계와시공

표 8.1 양수량과펌프및케이싱직경 예상양수량 펌프직경 최적케이싱직경 최소케이싱직경 gal/min l/s m3 /day inch inch inch 비고 < 50 < 100 75 ~ 175 150 ~ 400 350 ~ 650 600 ~ 900 850 ~ 1300 1200 ~ 1800 1600 ~ 3000 < 3.15 < 6.3 4.7 ~ 11 9.5 ~ 25 22 ~ 41 38 ~ 57 54 ~ 82 76 ~ 114 101 ~ 189 < 272.16 < 544.32 406.08~950.4 820.8~2160 1900.8~3542.4 3283.2~4924.8 4665.6~7084.8 6566.4~9849.6 8726.4~16329.6 2 4 5 6 8 10 12 14 16 4ID 6ID 8ID 10ID 12ID 14OD 16OD 20OD 24OD 3ID 5ID 6ID 8ID 10ID 12ID 14OD 16OD 20OD ID: 내경 OD: 외경 8.2.5. 스크린 ( 유공관 ) 의선택 각종조사결과를바탕으로스크린의설치여부를결정하고스크린을설치하여 야하는경우에는대수층의위치및특성을고려하여스크린의길이, 직경, 재 질및개공율을결정한다. 가. 스크린길이의결정 다음식에의하여스크린의길이를결정한다. L = Q A e V e 여기서, L : 스크린길이 (m) A : 산출량 (m 3 / 분 ) A e : 1m2를단위면적으로하였을경우의스크린길이 1m당유효개공면적 (Effective aperture area)( 일반적으로유효개공면적은총개공면적의약 1/2에해당한다 [m 2 /m].) V e : 스크린내로지하수의유입속도 (m/ 분 ) 지하수업무수행지침 8-4

나. 스크린개공크기의결정 대수층시료에대한입도분석을실시하여그결과를토대로개공크기를 결정한다 ( 표 8.2). 균등계수 (Uniformity Coefficient, Cu) Cu = D 60 D 10 여기서, D 10 : 체분석시전체시료의 10% 가체를통과하는입자크기 D 60 : 체분석시전체시료의 60% 가체를통과하는입자크기 표 8.2 스크린개공크기의결정 구분개공크기 균등계수가 6이상인경우균등계수가 6이하인경우대수층의물이부식성이거나대수층의시료가의심스러울경우가는모래가굵은모래위에존재할경우자갈을충진한정호의경우 대수층시료의 30~40% 가통과하지못하도록결정 대수층시료의 40~50% 가통과하지못하도록결정 상기경우보다 10% 더큰것을선택 굵은모래상부 0.61m(2ft) 구간에대해서는가는 모래의개공크기를사용하며, 굵은모래개공크기가 가는모래개공크기의 2 배이상이되지않아야함 스크린개공의크기는자갈의 85-100% 를통과시 키지못하는크기에해당되어야함 8.2.6. 굴착방법의선택 대상지역의분포지질, 우물의구경및예상심도등을고려하여다음의굴착 방법중가장효율적인굴착방법을선택한다. 가. Cable Tool(Percussion Method) 굴착을위한뾰족하고무거운추를반복적으로들었다놓았다하면서단단한암석을파쇄하는방법으로굴착을한다. 미고결층의굴착시에는공벽을지지하기위하여굴착전몇미터씩케이싱을삽입한후굴착하며물을주입하여슬러지를만든후양수관또는펌프를사용하여암편을제거한다. 8-5 제 8 장우물의설계와시공

나. 회전식방법 (Rotary Method) 여러톱니가달린파이프를돌림으로써굴착하는방법으로원활한회전과암편의제거를위하여유체를주입하며, 유체의주입방법에따라정회전방법과역회전방법으로분류된다. 정회전방법은유체를안쪽으로주입하여바깥쪽으로배출시키며역회전방법은반대로바깥쪽으로주입하여안쪽으로배출한다. 이방법은미고결퇴적물이두꺼운지역에서높은산출량을필요로할때사용한다. 한편, 에어로터리방법은굴착시유체를주입하는대신에고압공기를주입하여암편을제거하며주로고결암반층굴착에효과적으로요즘의암반관정개발에많이사용된다. 다. 충격식방법 (Hydraulic Percussion Method) 에어해머드릴등을이용하여굴착로드를짧은시간간격으로여러번충격을주어굴착하는방법이다. 이방법은굵은자갈로구성된충적층을굴착할때유용하며슬러지제거에는압축공기를사용한다. 라. 분사방법 (Jetting Method) 파이프아래에비트를달아고압으로물을분사하는동시에비트의진동으로굴착한다. 이방법은미고결층에서 15cm이하의소구경굴착을할때주로사용한다. 마. 오거방법 (Auger Method) 오거방법은자갈등의암석덩어리를포함하지않고있는미고결층에한정하여사용할수있다. 이방법은보통우물개발시에는사용하지않으며대신지질공학적인지반조사에필요한시험용우물굴착시사용한다. 바. 타설우물 (Driven Well) 타설우물 (Driven Well) 은소구경으로비교적자갈등이없는부드러운지층 에서개발할수있으며보통 15m 심도까지굴착이가능하다. 한편, 각방법별장단점은표 8.3 에수록하였다. 지하수업무수행지침 8-6

표 8.3 굴착방법별장단점 굴착방법장점단점 Cable Tool 정회전방식로터리역회전방법방식에어로터리방식충격식방법 - 양호한시료채취가능 - 다양한심도 / 구경의정호개발가능 - 대수층의인식이용이함 - 경암층정호개발에적합함 - 속도가빠르며비용이저렴 - 다양한심도 / 구경의정호개발가능 - 유체로사용되는진흙으로인해안정된정호가형성됨 - 거름막역할을하는점토층제거용이 - 대구경으로굴착시비용저렴 - 공극률이큰지층에서굴착용이 - 개발된정호는비교적안정되고깨끗함 - 장비설치시간이짧음 - 다른로터리방식보다상대적으로굴착시간이짧고비용이저렴 - 비교적양호한시료회수가가능 - 굴착속도가빠르고시료회수율이높음 - 큰자갈등이포함된미고결층에서의굴착에유리함 - 점토질층에서굴착시속도가느림 - 오래된장비를사용시잦은고장 - 케이싱구경보다큰구경으로굴착을해야함 - 시료채취가곤란 - 유체로사용되는점토가인근암석층에거름막역할을함 - 경암에서의개발은불리함 - 공극률이큰지층굴착시물의공급이필요하며, 회전율이떨어짐 - 고결암층이나자갈이많은지층의굴착은불가능 - 지하수위가낮거나투수율이높은층에서붕괴가발생 - 지표에보호막설치필요 - 미고결층에서는불리 - 대구경굴착시연암의분쇄로인해지층이봉인됨 8.2.7. 충진력 가. 목적 충진력은스크린과굴착공벽사이의공간에설치하며 1모래의유입을방지하여대수층을안정시키고 2스크린의개공율과투수성을높이고유입속도를낮추며 3우물의유효반경을넓히고 4스크린을우물중앙에안정적으로위치하게하기위하여실시한다. 충진력은대체로충적층우물에적용한다. 8-7 제 8 장우물의설계와시공

나. 충진력이필요한지층 세립질의균질한모래층 두꺼운피압대수층 고결정도가낮은사암층 얇은층리로되어있는지층 다. 충진력두께 충진력두께는대수층특성에따라결정하는데일반적으로 3~5 inch (76.2 mm ~127 mm ) 이며, 최대 12inch(300 mm ) 를넘지않는다. 라. 충진력재료 규산질모래또는자갈이가장보편적으로사용된다. 개개의자갈은서로크기가균일하며일정하고부드럽게마모가된것이어야한다. 평균비중은 2.5 이하여야하며, 비중이 2.25이하인재료는중량비로전체의 1% 이내로하여야한다. 마모가불량한재료는중량비로전체의 2% 이내로하여야한다. HCl 산성용액에용해되는재료가중량비로전체의 5% 이내로하여야한다. 셰일, 운모류, 점토, 양토 (loam), 기타유기질불순물이없어야한다. 지하수질에영향을미치는철 (Fe), 망간 (Mn) 성분이없어야한다. 마. 충진력설치방법 충진장소가넓고, 충진재료가균일한심도가얕은우물의경우단순히지표면에서삽으로충진재료를퍼넣는다. 심도가깊은우물은트레미 (Tremie) 파이프나펌프를이용한다. 설치시에재료의분리나브리지 (bridge) 현상이일어나지않도록한다. 8.2.8. 우물세척 가. 우물세척의목적 케이싱설치와굴착과정중감소된지층의투수율을원상회복시키고, 대수층 면에붙어있는세립질물질을제거함으로써투수율을높이기위하여실시한다. 지하수업무수행지침 8-8

나. 우물세척의종류및방법 우물세척종류방법 Backwashing Overpumping 배일링 (Bailing) 써어징 (Surging) 압축공기 (Compressed Air) 고속분사 (High-velocit y Jetting) - 가장쉬운방법으로우물내수중모터펌프를평상시보다높은비율로작동시켜우물주변의세립질물질을제거하는방법 - 단점 : 다른방법보다효율이떨어진다. - 장점 : 비용이저렴하고충진력을설치한우물이나경암혹은균질한사암층으로되어있는우물에서는비교적효과적이다. 우물내에물을주입하고모래펌프나배일러 (Bailer) 를이용하여물과침전물을제거한다. 케이싱내에케이싱구경보다약간작은써어징블록을넣고상하운동빠르게반복함으로써실시한다. 상승운동시에는공내물을빨아올리고하강운동시에는물을지층사이로강제로밀어넣는다. 압축공기는공내물을스크린밖으로강제로밀어내고압력감소시세립질물질은떠다니다가제거된다. 이방법은 Bailing 을통해깨끗이청소된상태에서시행할때보다효과적이다. 이방법은우물형성에가장효과적인방법으로서우물내에물을고속으로분사하여공벽에부착된물질을제거하고세립질물질은부유상태로만들어공밖으로밀어낸다. 8.2.9. 그라우팅 가. 목적케이싱과굴착공벽사이혹은내부케이싱과외부케이싱사이의공간에불투수성물질을투입함으로써 1오염물질로부터대수층을보호하고 2공내지하수와접촉하는케이싱을보호하고 3선택된지역을밀봉하기위하여실시한다. 나. 그라우팅재료 시멘트, 골재, 물을주로하고첨가물로모래, 벤토나이트, 수화석회등을사 용한다. 다. 주의사항 그라우팅은최소 5cm 이상의두께로실시하며설치하는공간에빈틈이생 기지않도록주입펌프를이용하여반드시하부에서부터충진하여올린다. 8-9 제 8 장우물의설계와시공

8.2.10. 지하수개발 이용시설의설치도 ( 영제8조제3항관련 ) 영제8조제1항제2호및제13조제1항제2호의규정에의한지하수개발 이용시설의설치도는다음각호의기준에적합하여야한다. 지표하부보호벽의상단부는지표면위로설치되게한다. 다만, 지형여건상지표면아래설치가필요하다고시장 군수가인정하는경우에는그러하지아니하다. HELP - 지표하부보호벽상단부의높이는지표면위로 30cm 이상올라오는것이적당하며, 지표면아래에설치되는경우에는상부보호공바닥으로부터 30cm 이상올려야함. - 밀폐형상부보호공을설치하는경우에는예외로함. 상부보호시설이훼손 파손또는오염되지아니하도록견고하게설치하고 상부보호시설에배수구가설치되게한다. HELP - 배수구는상부보호시설의측면하단부에설치하며, 외부에서빗물등이내부로 유입되지않도록역지변 (check valve) 을사용해야함. 상부보호시설에건설교통부령이정하는지하수이용시설안내문이부착되도 록한다. 8.2.11. 지하수개발 이용시설의설치기준 ( 규칙제5조관련 ) 영제8조제1항제2호 제3항 제4항및영제13조제1항제2호 제8항의규정에의한지하수개발 이용시설의설치는다음각호의기준에따라야한다. 다만, 시장 군수는법제7조제6항단서또는법제8조제1항의규정에의하여신고를한경우로서다음각호의기준에의하는것이부적절하다고인정되는경우에는다음의각호의기준을완화하여적용할수있다. 출수장치및적산유량계 ( 시간계측기등유량측정이가능한장치포함한다. 이하같다 ) 등을설치하여지하수의취수현황을파악할수있도록한다. 예외시설 HELP - 1일양수능력 30톤미만 (32mm이하인토출관을사용하는경우에한한다 ) 인가정용, 국방 군사용시설 - 정착된동력장치를이용하지않는농업용, 어업용시설 지하수업무수행지침 8-10

지름 25mm이상의수위측정관을설치하여지하수위를측정할수있도록한다. 예외시설 HELP - 굴착지름이 100mm이하인시설또는 1일양수능력 30톤미만 (32mm이하인토출관을사용하는경우에한한다 ) 인가정용, 국방 군사용시설 - 정착된동력장치를이용하지않는농업용, 어업용시설예외시설 지하수개발 이용시설을설치하는과정에서굴착등으로인하여유입된오염물질, 굴착등으로인하여깨어진물질과굴착시사용된물등을완전히제거한후소독한다. 음용수를개발 이용할목적으로설치하는지하수개발 이용시설의자재는한국산업규격이나이에상당하는제품을사용하도록한다. 8-11 제 8 장우물의설계와시공

8.2.12. 지하수개발 이용시설의표준도 ( 법제 8 조제 1 항, 영제 13 조제 2 항, 규칙 제 8 조제 4 항관련 ) 가. 지하수개발 이용시설표준도 ( 가형 ) ( 작성자 : ) 가형표준도는스크린또는스트레이너를설치하고수중모터펌프를사용하는경우의표준도임. 암반층이하깊이로굴착하는경우에는설치도에암반선을표시하여야함. 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터상부보호공상단부까지높이를기재하여야함. 지하수업무수행지침 8-12

1) 가형표준도는굴착공안에스크린또는스트레이너를설치하고수중모터펌프를사용하는경우의표준도로서충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우와암반층을대상으로지하수를취수하는경우에모두사용할수있다. 2) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는암반층의위치를표시할필요가없으며, 암반층이하로굴착하여지하수를취수하는경우에는설치도에암반선을표시하여야한다. 3) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5cm이상두께로 300cm이상심도까지그라우팅을실시하고, 암반층만을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5 cm이상두께로암반선이하 1m이상깊이까지그라우팅을실시하여야한다. 4) 지표하부보호벽 ( 케이싱 ) 상단부는지표면으로부터 30cm이상높게, 상부보호공은지표면위에 80cm이상의높이로설치되어야하며, 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터지표하부보호벽의높이와상부보호공상단부까지의높이를기재한다. 5) 설치도에상부보호공, 수위측정관, 유량계, 출수장치의설치유무를표시하여야하며, 설치면제된시설의경우에는면제사항을표시한다. 6) 케이싱의설치는외부케이싱설치구간과내부케이싱설치구간을구분하여실시한다. 즉, 일정한구경으로굴착한후외부케이싱을설치하고, 외부케이싱과동일한구경으로전구간을굴착하여내부케이싱을설치한다. 7) 스크린또는스트레이나는주대수층구간에대하여내부케이싱과연결하여설치한다. 8) 외부케이싱과내부케이싱사이의공간에는케이싱을안정시키기위하여자갈등으로충진력을설치하거나시멘트몰탈처리를할수있다. 9) 외부케이싱설치심도이하의구간에대하여는우물의굴착공벽과내부케이싱사이의공간에대수층을안정시키고케이싱을중앙에안정적으로위치시키기위하여충진력을설치할수있다. 충진력의재료는규산질자갈을사용하며개개의입자는크기가서로균일하며부드럽게마모된것이어야한다. 10) 지하수를취수하기위하여공내에수중모터펌프를설치한다. 8-13 제 8 장우물의설계와시공

나. 지하수개발 이용시설표준도 ( 나형 ) ( 작성자 : ) 나형표준도는스크린또는스트레이너를설치하고지상에모터펌프를설치 하여사용하는경우의표준도임. 암반층이하깊이로굴착하는경우에는설치도에암반선을표시하여야함. 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터상부보호공상단부까지의높이를기재하여야함. 지하수업무수행지침 8-14

1) 나형표준도는굴착공안에스크린또는스트레이너를설치하고지상에모터펌프를설치하여사용하는경우의표준도로서충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우와암반층을대상으로지하수를취수하는경우에모두사용할수있다. 2) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는암반층의위치를표시할필요가없으며, 암반층이하로굴착하여지하수를취수하는경우에는설치도에암반선을표시하여야한다. 3) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5cm이상두께로 300cm이상심도까지그라우팅을실시하고, 암반층만을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5 cm이상두께로암반선이하 1m이상깊이까지그라우팅을실시하여야한다. 4) 지표하부보호벽 ( 케이싱 ) 상단부는지표면으로부터 30cm이상높게, 상부보호공은지표면위에 80cm이상의높이로설치되어야하며, 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터지표하부보호벽의높이와상부보호공상단부까지의높이를기재한다. 5) 설치도에상부보호공, 수위측정관, 유량계, 출수장치의설치유무를표시하여야하며, 설치면제된시설의경우에는면제사항을표시한다. 6) 케이싱의설치는외부케이싱설치구간과내부케이싱설치구간을구분하여실시한다. 즉, 일정한구경으로굴착한후외부케이싱을설치하고, 외부케이싱과동일한구경으로전구간을굴착하여내부케이싱을설치한다. 7) 스크린또는스트레나는주대수층구간에대하여내부케이싱과연결하여설치한다. 8) 외부케이싱과내부케이싱사이의공간에는케이싱을안정시키기위하여자갈등으로충진력을설치하거나시멘트몰탈처리를할수있다. 9) 외부케이싱설치심도이하의구간에대하여는우물의굴착공과내부케이싱사이의공간에대수층을안정시키고케이싱을중앙에안정적으로위치시키기위하여충진력을설치할수있다. 충진력의재료는규산질자갈을사용하며개개의입자는크기가서로균일하며부드럽게마모된것이어야한다. 10) 지하수를취수하기위하여굴착공외부에자흡식양수펌프를설치한다. 8-15 제 8 장우물의설계와시공

다. 지하수개발 이용시설표준도 ( 다형 ) ( 작성자 : ) 다형표준도는스크린또는스트레이너를설치하지아니하고수중모터펌프를사용하는경우의표준도임. 암반층이하깊이로굴착하는경우에는설치도에암반선을표시하여야함. 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터상부보호공상단부까지의높이를기재하여야함. 지하수업무수행지침 8-16

1) 다형표준도는굴착공안에스크린또는스트레이너를설치하지아니하고수중모터펌프를사용하는경우의표준도로서암반층을대상으로지하수를취수하는경우에사용하며, 암반층이견고하여굴착공벽의붕괴위험이없는경우에적용한다. 2) 그라우팅은외부케이싱바깥쪽으로 5cm이상두께로암반선이하 1m이상깊이까지실시하여야한다. 3) 지표하부보호벽 ( 케이싱 ) 상단부는지표면으로부터 30cm이상높게, 상부보호공은지표면위에 80cm이상의높이로설치되어야하며, 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터지표하부보호벽의높이와상부보호공상단부까지의높이를기재한다. 4) 설치도에상부보호공, 수위측정관, 유량계, 출수장치의설치유무를표시하여야하며, 설치면제된시설의경우에는면제사항을표시한다. 5) 우물형성은외부케이싱의설치구간과암반나공구간을구분한다. 즉, 충적층및미고결암층구간을일정한구경으로굴착한후외부케이싱을설치하고, 외부케이싱과동일한구경으로전구간을굴착한다. 6) 지하수를취수하기위하여공내에수중모터펌프를설치한다. 8-17 제 8 장우물의설계와시공

라. 지하수개발 이용시설표준도 ( 라형 ) ( 작성자 : ) 라형표준도는스크린또는스트레이너를설치하지아니하고지상에모터펌프를설치하여사용하는경우의표준도임. 암반층이하깊이로굴착하는경우에는설치도에암반선을표시하여야함. 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터상부보호공상단부까지의높이를기재하여야함. 지하수업무수행지침 8-18

1) 라형표준도는굴착공안에스크린또는스트레이너를설치하지아니하고지상에모터펌프를설치하여사용하는경우의표준도로서암반층을대상으로지하수를취수하는경우에사용하며, 암반층이견고하여굴착공벽의붕괴위험이없는경우에적용한다. 2) 그라우팅은외부케이싱바깥쪽으로 5cm이상두께로암반선이하 1m이상깊이까지실시하여야한다. 3) 지표하부보호벽 ( 케이싱 ) 상단부는지표면으로부터 30cm이상높게, 상부보호공은지표면위에 80cm이상의높이로설치되어야하며, 설치도에지표면의위치를표시하고지표면으로부터지표하부보호벽의높이와상부보호공상단부까지의높이를기재한다. 4) 설치도에상부보호공, 수위측정관, 유량계, 출수장치의설치유무를표시하여야하며, 설치면제된시설의경우에는면제사항을표시한다. 5) 우물형성은외부케이싱의설치구간과암반나공구간을구분한다. 즉, 충적층및미고결암층구간을일정한구경으로굴착한후외부케이싱을설치하고, 외부케이싱과동일한구경으로전구간을굴착한다. 6) 지하수를취수하기위하여굴착공외부에자흡식양수펌프를설치한다. 8-19 제 8 장우물의설계와시공

마. 지하수개발 이용시설표준도 ( 마형 ) ( 작성자 : ) 마형표준도는정착된동력장치를사용하지아니하는농 어업용지하수개발 이용시설의표준도임. 본시설을설치할경우에는토출관의끝부분에뚜껑을씌워오염물질이유입되지아니하도록하여야함. 암반층이하깊이로굴착하는경우에는설치도에암반선을표시하여야함. 지하수업무수행지침 8-20

1) 마형표준도는정착된동력장치를사용하지아니하는농업용또는어업용지하수개발 이용시설의표준도로서상부보호공, 수위측정관, 유량계및출수장치의설치가면제된시설의표준도이다. 2) 본표준도의시설을설치할경우에는토출관의끝부분에뚜껑을씌워오염물질이유입되지않도록하여야하며, 지표면에는반경 100cm이상, 두께 15 cm이상으로 10 이상의경사를유지하도록콘크리트를타설하여지표의오염물질이공내로유입되지않도록한다. 7) 굴착경바깥쪽으로 300cm이상또는암반층이나타나는심도까지 5cm이상두께로그라우팅을실시하여오염물질의유입을방지한다. 8-21 제 8 장우물의설계와시공

6. 표준도 ( 바형 ) ( 작성자 : ) 1. 바형표준도는밀폐형으로서유량계, 출수장치등을별도의인접시설에설치하는경우의표준도임. 2. 인접시설의설치규격은따로정하지아니함. 3. 설치도에밀폐형상부보호공설치구간과암반선을표시하여야함. 4. 밀폐형상부보호공설치구간은그라우팅을아니할수있음. 지하수업무수행지침 8-22

1) 바형표준도는지표하부보호관 ( 케이싱 ) 상부에밀폐형상부보호공을설치하고수중모터펌프를사용하는경우의표준도로서충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우와암반층을대상으로지하수를취수하는경우에모두사용할수있다. 2) 밀폐형상부보호공의길이는 100cm이상이어야하고, 지표면아래구간에설치될수있으며, 설치구간에는그라우팅을하지않을수있다. 3) 매설배관연결부는지표면이하 80cm이상깊이에설치하여야하며, 상부보호공주변바닥에는시멘트구조물을설치하여구조적으로안정되게하여야한다. 4) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는암반층의위치를표시할필요가없으며, 암반층이하로굴착하여지하수를취수하는경우에는설치도에암반선을표시하여야한다. 5) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5cm이상두께로 300cm이상심도까지그라우팅을실시하고, 암반층만을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5 cm이상두께로암반선이하 1m이상깊이까지그라우팅을실시하여야한다. 6) 설치도에상부보호공설치구간과수위측정관, 유량계, 출수장치의설치유무를표시하여야하며, 설치면제된시설의경우에는면제사항을표시한다. 7) 지하수를취수하기위하여공내에수중모터펌프를설치한다. 8) 유량계, 출수장치등은별도의인접시설에설치할수있으며, 이경우유량계는수중모터펌프와연결된토출구의지하수취수량을모두산정할수있도록설치하여야한다. 8-23 제 8 장우물의설계와시공

7. 표준도 ( 사형 ) ( 작성자 : ) 1. 사형표준도는밀폐형으로서유량계, 출수장치등을상부보호공에내장하여설치하는경우의표준도임. 2. 설치도에밀폐형상부보호공설치구간과암반선을표시하여야함. 3. 밀폐형상부보호공설치구간은그라우팅을아니할수있음. 지하수업무수행지침 8-24

1) 사형표준도는지표하부보호관 ( 케이싱 ) 상부에밀폐형상부보호공을설치하고수중모터펌프를사용하는경우의표준도로서충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우와암반층을대상으로지하수를취수하는경우에모두사용할수있다. 2) 밀폐형상부보호공의길이는 100cm이상이어야하고, 지표면아래구간에설치될수있으며, 설치구간에는그라우팅을하지않을수있다. 3) 매설배관연결부는지표면이하 80cm이상깊이에설치하여야하며, 상부보호공주변바닥에는시멘트구조물을설치하여구조적으로안정되게하여야한다. 4) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는암반층의위치를표시할필요가없으며, 암반층이하로굴착하여지하수를취수하는경우에는설치도에암반선을표시하여야한다. 5) 충적층및미고결암층을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5cm이상두께로 300cm이상심도까지그라우팅을실시하고, 암반층만을대상으로지하수를취수하는경우에는외부케이싱바깥쪽으로 5 cm이상두께로암반선이하 1m이상깊이까지그라우팅을실시하여야한다. 6) 설치도에상부보호공설치구간과수위측정관, 유량계, 출수장치의설치유무를표시하여야하며, 설치면제된시설의경우에는면제사항을표시한다. 7) 지하수를취수하기위하여공내에수중모터펌프를설치한다. 8) 유량계, 출수장치등은밀폐형상부보호공에내장하여설치한다. 8-25 제 8 장우물의설계와시공

8.3. 펌프 8.3.1. 펌프의종류 작동방식에따른펌프의종류는다음과같다 ( 표 8.4 참조 ). 가. 터어보형원심식펌프와축류식펌프와같이임펠러의회전에의해서유체에운동및압력에너지를부여하고이를압축시켜송출한다. 상수도에서는터어보형이원수취수및정수가압용펌프로많이이용되고있다. 나. 용적형왕복식펌프, 회전식펌프와같이유체를일정한용적으로흡입압축시킨다. 정수장에서정량약품주입을위해사용하는액체황산반토, 차아염소산나트륨 ( 차아염소산소오다 ), 가성소오다주입용펌프는대부분용적형이다. 다. 특수형펌프마찰펌프, 제트펌프, 기포펌프, 수격펌프등이있으며상수도에서이용되는특수형펌프는마찰펌프이다. 마찰펌프는일반적으로자동펌프로시판되어주로가정용우물펌프나소규모정수장의자체급수용또는염소투입용급수펌프로이용된다. 표 8.4 펌프의종류 작동방식원리및구조종류용도 볼류우트펌프취수펌프, 송수펌프원심식터어빈펌프 ( 디퓨져펌프 ) 보일러급수터어보형사류식사류펌프취수펌프, 역세척수회수용펌프 축류식 축류펌프 취수펌프, 배수펌프 왕복식 피스톤펌프 회전식플런져펌프용적형다이아프램펌프다이아프램식튜우브펌프 약품주입펌프 마찰펌프 ( 웨스코펌프 ) 자동급수펌프, 염소투입용급수펌프 특수형 제트펌프기포펌프 수격펌프 진공펌프 오니수집용펌프 지하수업무수행지침 8-26

8.3.2. 양수원리 가. 원심펌프원심력을이용한원심펌프의일종으로다만펌프와모터를일체형으로제작하여물속에잠긴상태에서펌프모터를가동한다. 펌프에물을채우고펌프의임펠러를고속으로회전시키면물은임펠러외경을향해흐르고에너지가부여되며원심력으로인해결국에는펌프케이싱으로부터토출관쪽으로물이나오게되는원리를이용한다. 나. 축류및사류펌프모터보트나배는프로펠러모양의스크류를회전시켜물을후방으로밀어냄으로써생기는반력에의해배가앞으로나아간다. 만약에모터보트나배를고정하고스크류를회전하게되면많은물이배앞에서뒤로흐르게된다. 이프로펠러작용을이용한것이축류펌프이다. 원통형의펌프내부에프로펠러형상을가진임펠러를설치하여펌프를가동하면물은프로펠러의작용에의해에너지가부여되어양수하게된다. 8.3.3. 깊은우물용수중모터펌프 가. 양수원리및구조깊은우물용수중모터펌프는원심력을이용한원심펌프의일종으로서펌프와모터를일체형으로제작하여물속에잠긴상태에서펌프모터를가동하며양수의기본원리는원심펌프와동일하다. 상수도용지하수는안정적인수량확보와함께양질의원수를개발하여취수하는관계로지하에서지상으로지상에서정수장까지물을양수하여야하므로매우고양정펌프가필요하게된다. 원심펌프에서는일반적으로제작이용이한볼류우트형 ( 와권형 ) 펌프를많이사용하지만깊은우물용수중모터펌프는구조가복잡해도고양정에적합한안내깃이부착된다단터어빈펌프형상을취한펌프가이용된다. 나. 깊은우물용수중모터펌프규격 ( 한국공업규격 B 6320 : 2005) 펌프의크기펌프의크기는펌프의몸체번호, 펌프의호칭및단수로표시하며, 펌프의몸체번호는적용하는우물의지름에따라표 8.5에따라하며, 단수라함은임펠러의수를말한다. 예 ) P8 100mm 3단 8-27 제 8 장우물의설계와시공

표 8.5 펌프의몸체번호 ( 단위 : mm ) 펌프몸체번호 P4S 주 ) P4 P6 P8 P10 P12 P14 적용우물지름 100이상 105.3 이상 155.2 이상 204.7 이상 254.2 이상 304.7 이상 339.8 이상 펌프호칭지름 25,32,40,50 25,32,40,50 40,50,65,80 80,100,125 125,150 150,200 200 주 ) 호칭지름 100mm의경질비닐관을사용하는우물에적용한다. 규정토출량 펌프의규정토출량은펌프의호칭지름, 펌프몸체번호에의하여펌프제조업자가표 8.6의토출량범위부에서선택하고표 8.5의규정에따라표시한값으로한다. 토출량의시험은 KS B6301의 6.3( 토출량 ) 에따른다. 표 8.6 토출량의범위 펌프몸체번호 ( 우물지름mm ) 펌프의호칭지름mm 토출량의범위m3 /min 60 Hz 25 0.05 이하 P4S (100) P4 (105.3) 32 0.045 ~ 0.090 40 0.08 ~ 0.16 P6 (155.2) 50 0.12 ~ 0.25 65 0.22 ~ 0.45 P8 (204.7) P10 (254.2) P12 (304.7) P14 (339.8) 80 0.40 ~ 0.80 100 0.71 ~ 1.40 125 1.12 ~ 2.24 150 1.80 ~ 3.55 200 2.8 ~ 5.6 참고우물의단계양수시험으로부터적정양수량을구한다. 지하수업무수행지침 8-28

전양정규정토출량에의한전양정은다음의시험을하고그림 8.1을따른다. 시험방법 : KS B 6301의 6.2( 전양정 ) 에따르나산출은다음의식에따른다., 여기서, H : 전양정 (m) G : 압력계의눈금값 (MPa){kgf/ cm2 } g : 중력가속도 9.80(m/s 2 ) ρ : 액체의밀도 ( kg / m3 ) h d V d r : 압력계의중심으로부터수면까지의높이 (m) : 압력측정위치에서의평균유속 (m/s) : 액체의단위체적당중량 ( kg /L) 다만, 압력은시험관로에서측정하여도좋다. 이경우에시험관로 의마찰손실은계산에넣지않는다. 흡입성능 펌프는운전수위가내려가도스트레이너상부까지의잠수깊이가표 8.7 의 값이상에서정상적으로운전되어야한다. 표 8.7 최소잠수깊이 ( 단위 : m) 펌프의 호칭지름 ( mm ) 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 잠수깊이 0.4 0.4 0.5 0.7 0.9 1.2 1.6 2.5 3.6 5.6 주 ) 실제의우물에펌프를설치할때에는가뭄, 그밖의원인에의한운전수위의변동에대비하여상기표의값보다충분히깊게잠수시키는것이필요하다. 8-29 제 8 장우물의설계와시공

회전속도펌프의회전속도는구동하는전동기의정상전원상태에서매분회전수로한다. 정상전원상태 : 규정주파수에대하여 ±1%, 규정전압에대하여 ±10% 범위내의전원상태 펌프효율펌프효율의최고값은그토출량에서그림 2.1의 A효율이상이어야한다. 또한, 규정토출량에있어펌프효율은그림 2.1의 B효율이상이어야한다. 최고효율의토출량은표 8.6의범위내에있는것이바람직하다. 펌프의구조펌프의구조는펌프몸통, 임펠러, 전동기등으로구성된다. 제품의호칭방법펌프의호칭방법은규격번호, 펌프의크기 ( 펌프몸체번호, 펌프의호칭지름및단수 ) 및전동기의크기 ( 프레임번호, 정격출력 ) 에따른다. 보기 : KS B 6320 P8 100 3 - M8 18.5 정격출력전동기프레임번호펌프단수펌프의호칭지름펌프몸체번호규격번호 지하수업무수행지침 8-30

비고 : 부도의틀은수중 3 상유도전동기와직결한경우의표준전양정범위를표시한다. 2 점쇄선으동력은전동기의정격출력의참고값이다. 그림 8.1. 수중모터펌프의성능도표 (60Hz) 8-31

8.4. 지하수개발표준시방서 8.4.1. 일반사항 가. 적용범위 지하수개발을위한우물의조사및시공에적용한다. 나. 시공순서 1 우물개발 2 우물세척 3 공내물리검층 4 양수시설물설치 5 양수시험 6 수질검사 8.4.2. 우물굴착 가. 일반사항 장비는예비정비를철저히하여고장을사전에방지하여야하며, 정비목록표를작성하고현장에비치하여야한다. 현장작업시에는매일작업및시공사항등을기록하여야한다. 매일작업전에는지하수위를측정하고작업일보에기록하여야한다. 매일작업전에는안전사고예방을위한교육을실시하여야한다. 작업시에는심도별굴착상황을파악하여공내붕괴사고에즉각대응할수있도록하여야한다. 지층굴착시에는유해하지않은기포제와생분해성유압유를사용하여야하며, 굴착슬라임및기포처리에만전을기하여환경오염을방지하여야한다. 나. 우물자재 ( 케이싱 ) 설치 일반사항 - KS 규격의자재를사용함을원칙으로한다. 지하수업무수행지침 8-32

- 설치자재는충격으로찌그러지지않도록각별히유의하여야한다. 암반지하수를개발대상으로하는우물 - 토사및충적층을굴착한후, 해당구간에흙막이케이싱을설치하여굴착공벽의무너짐을방지한다. - 설치된흙막이케이싱아래의연암층을최소한 100cm이상굴착한다. - 흙막이케이싱안으로연암층굴착구간까지외부케이싱을설치한다. 충적층지하수를개발대상으로하는우물 - 지표면이하로 300cm이상깊이까지굴착한후, 흙막이케이싱을설치하여굴착공벽의무너짐을방지한다. - 흙막이케이싱설치구간아래를굴착하여무공관과유공관이혼합된외부케이싱을설치한다. - 지하수면상부까지는무공관을설치하고, 지하수면하부의대수층구간에는유공관을설치한다. - 외부케이싱설치와동일한방법으로내부케이싱을설치한다. 지상여유고우물자재 ( 케이싱 ) 는현지의지형여건을고려하여공내에이물질이유입되지않도록지표면위로 30cm이상돌출되어야하며, 이는우물심도와무관하다. 다. 그라우팅 목적케이싱의외부표면을보호함으로써우물의내구연한을연장시킴과아울러투수성미고결지층과암반접촉부를안정시켜지표및지하오염물질의유입을방지하기위하여시행한다. 두께및깊이지표및지하오염물질의유입방지를위한그라우팅은외부케이싱의표면으로부터 5cm 이상의두께가되도록하며, 깊이는암반관정인경우지표에서암반선경계부아래로 1m이상깊이까지, 충적층관정인경우지표면이하 3m 깊이까지시행함을원칙으로한다. 재료그라우팅재료는체적상으로 3% 의벤토나이트를함유한시멘트혼합물을기준으로하고급결재사용도가능하다. 단, 물과시멘트혼합물의중량 8-33 제 8 장우물의설계와시공

비는물 : 혼합물 = 1:2로하여최대한수축을방지한다. 방법그라우팅은재료의분리작용을방지하고외부물질의혼합을방지할수있도록상향주입식 ( 예 : 압축공기에의한역순환 ) 방법으로실시한다. 라. 굴착및공곡방지지층을굴착할때에는공곡방지를위하여다음사항을준수하여야한다. 굴착장비는수평이유지되도록견고하게설치하여야한다. 적정한굴착압력과스핀들회전으로설계심도까지굴착하여야한다. 롯드의연결나사조임상태가양호하여야한다. 굴착시에는반드시적정규격의드릴칼라 (drill collar) 또는스태빌라이져 (stabilizer) 를장착하여야한다. 굴착으로발생하는파쇄암편은항시깨끗하게제거하여야한다. 마. 지층판단 굴착지층은기술적인중요자료로서작업일보에정확히판단기재하여야 하며, 일정깊이마다지층시료를채취관리토록한다. 바. 굴착지층의붕괴방지 암반지하수를개발대상으로하는우물의경우, 굴착도중에공벽의유실이확인되는경우에는설계심도까지의굴착을위해스크린또는스트레이나가제작된내부케이싱을설치한다. 굴착후에공벽의유실이예상되는경우에도스크린또는스트레이나가제작된내부케이싱을설치한다. 그밖에도지층조건에따라필요한경우에는스크린또는스트레이나가제작된내부케이싱을설치한다. 내부케이싱자재는수질에무해한재로를사용한다. 스크린또는스트레이나의개공규격은굴착지층의대표시료를채취, 체분석결과를토대로결정한다. 충적층지하수를개발대상으로하는우물의경우에는굴착공벽과내부케이싱사이의공간을반드시충진력으로채워야한다. 충진력의크기는대수층구성물질의입도분석결과를토대로결정한다. 사. 작업장설치및해제 굴착시공곡방지와안정된작업의수행을위하여작업반경에해당하는면 지하수업무수행지침 8-34

적은정지작업후에공사에임하고, 작업완료후에는굴착암편및잔토를 제거하고훼손된토지는원상복구한다. 아. 우물세척 공내세척우물굴착이완료되면이수및굴착암편의침전을방지하기위하여즉시공기압축기를사용하여공내세척작업 ( 에어써징 ) 을시행한다. 세척시간공내세척은이수및굴착암편이깨끗하게제거될때까지시행한다. 자. 대가지급및수량변경 우물굴착심도및자재설치수량은추정에의한것이므로현지여건에따라변경될수있기때문에시공후확인을거쳐수량을변경하여정산한다. 대가지급은내역서에입찰한 m당단가에의하며, 단가에는지층굴착및자재설치에소요되는인건비, 재료비, 기계경비및손료와기술업무비가포함된다. 8.4.3. 부대조사및시험우물굴착이완료되면다음의조사, 시험을실시하여우물설치지점주변의지하수수리특성을분석하고적정채수량을산정한후, 그결과를토대로양수설비의크기및제원을선정하여야한다. 가. 물리검층 굴착이완료된우물에대하여는전기검층, 감마선검층, 공경검층등물리검층을실시하여야한다. 물리검층성과를토대로공내지층의변화상태, 대수층의분포, 파쇄대의위치및크기등을분석, 평가하여야한다. 나. 대수성시험 공통사항 대수성시험에관한사항은 7.2. 지하수기초조사의방법에수록된대수성 8-35 제 8 장우물의설계와시공

시험편을참조한다. 다. 수질검사 물시료는양수시험종료단계에서적당량 ( 약 5l) 의시료를채취한다. 필요시대수층에대한단계별수질검사를위한시료를채취할수있다. 채취한지하수시료에대하여용도에따른수질기준항목에대하여지하수법에규정된수질검사전문기관에의뢰하여수질검사를실시한다. 자세한내용은 2.10. 수질검사 를참조한다. 지하수업무수행지침 8-36