KR100442972B1 - 수중 저면 오물 제거시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중지면상에서 작업을 하는 수중부와 수면상에서 상기 수중부를 제어하는 수상부와 이들을 연결하는 케이블,호스 및 와이어로 구성된 연결부가 각각 구비된 수중 오물 제거장치에 있어서, 상기 수중부는 주행장치와 그 전방의 작업장치로 구분되며, 상기 주행장치는 후방의 체인과 연결되어 하부 양측의 무한궤도를 회전시키는 수중모터와, 구조를 지지하는 프레임의 상부에 부착되어 상기 와이어와 연결되는 고리와, 상기 프레임의 양측에 설치된 발라스트탱크와, 상기 주행장치의 중앙에 설치되어 이송 파이프를 통하여 상기 작업장치의 카바 내부로 관통된 노즐로 물제트를 분사시키는 분사펌프가 각각 구비되며, 상기 작업장치는 강성 힌지가 구비된 지지축에 의해 구동력이 전달되어 이동하는 다수의 바퀴들과, 상기 물제트에 의해 확산된 오물이 흡입 펌프에 의해 흡입되는 플랙시블 파이프와 상기 오물이 확산되는 것을 방지하는 반원통형 카바가 각각 구비되고, 상기 수상부는 호스와 연결되어 흡입된 오물을 저장.분리하는 중앙 상부의 저장탱크와, 선미 하부에서 추진력과 각 장치에 동력을 공급하는 동력원과, 선미 상부에서 상기 수중부를 입수.인양시키는 크레인,윈치 및 와이어와, 선수 상부에서 수중작업을 감지하는 모니터와, 이를 제어하는 원격조종기가 각각 구비되며 결합.구성되는 것을 특징으로 하는 수중 저면 오물 제거시스템을 제공하는 데 있다.

Description

수중 저면 오물 제거시스템{UNDERWATER BED MATERIAL REMOVING SYSTEM}

본 발명은 강, 호수 또는 바다의 바닥에 쌓여있는 퇴적물, 쓰레기 및 오염물등을 효과적으로 제거하는 수중 저면 오물 제거시스템에 관한 것으로, 특히 무한궤도로 이동하는 수중로봇이 밀폐된 공간내에서 이차오염을 발생시키지 아니하면서 물속의 바닥에 있는 오염물질이나 퇴적물 또는 쓰레기 등을 고압수류로 확산시켜 이를 수면상의 선박이나 바아지 등 수상의 부유체로 흡입.이송시키기에 적당하도록 구성된 수중 저면 오물 제거시스템에 관한 것이다.

종래에는 바다, 하천 및 호수로 유입되어 바닥에 산적되는 오염물질이나 뻘과 같은 퇴적물은 수중의 생태계를 파괴하므로 이를 제거하기 위하여, 일반적으로 흡입파이프를 퇴적물 위에 위치하게 하여 펌프의 흡입력에 의해 퇴적물을 가까운 지상이나 수면상의 선박위로 이송시키는 장치가 있었으나, 이 장치는 퇴적물 수거효과 및 효율이 낮아 사용에 어려움이 있었다. 이를 해소하기 위한 다른 방법으로서 준설선을 사용하는 방법도 있으나, 현재까지는 대량의 준설작업을 목적으로 개발된 준설기를 사용하였기 때문에 굴삭된 바닥에 커다란 구덩이를 만들거나, 불필요하게 과도한 여굴 작업을 발생시키기도 하고, 굴삭작업에 따른 이차 부유물이 발생되어 오염물질이 조류, 해류 등에 의하여 확산되어 작업주위 환경을 더욱 오염시켜서 문제가 되기도 하며, 굴삭되고 있는 작업상태를 수상에서 제대로 파악할 수가없다.

더구나, 이러한 방식들은 양식장과 같이 수중에 케이블 등의 수중 장애물이 상존하고 있는 경우에는 양식시설의 전체를 이동시켜 놓거나 수중장애물을 완전히 제거하지 않는 한 작업이 불가능하게 된다.

또 한편으로는 선박이 해저면에 놓여진 내려진 디스크를 견인하여 동 디스크에 의하여 해저면을 경윤하는 수동식 방식이 있으나, 대량의 부유물이 발생하고 확산되어 이차환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 수중 저면 오물 제거시스템은, 수중장치, 수상유니트(장치) 및 이들을 연결하는 케이블/파이프로 구성되며, 상기 수중장치는 이동을 위한 주행장치, 굴삭작업을 위한 굴삭장치, 주행장치 및 본체로 구성되어 있다. 그리고 본체에는 각종 장치를 부착시키고 연결되는 구조물과, 굴삭장치, 수중 인공조명장치, 수중영상정보 취득장치(VTR 카메라)등에 소요되는 수상 동력을 수중의 각종장치에 공급하는 동력공급장치가 있다. 수상 유니트에는CCD모니터에 의하여 수중작업을 실시간으로 확인하면서 수중장치를 조종하는 원격조정장치가 있으며, 필요시에는 부대실설로 발전용 동력설비를 갖춘다.

상기 주행장치는 연약한 지반을 주행할 수 있는 특성을 갖도록 하기 위하여 무한궤도 방식을 사용하였다. 또한, 이 방식은 주행에 필요한 동력을 적게 소모하며, 자기위치확보를 위하여 별도의 에너지가 소모되지 않는 특성을 갖는다.

이 바닥면의 형상과 일치되도록 오염물질이나 퇴적물 등의 균일한 굴삭작업을 실시 할 수 있으며, 굴삭장치에 카버를 장착하여 폐쇠공간에서 작업이 이루어지므로 굴삭작업시 바닥에서 보유한 오염물질의 확산을 방지할 수 있다. 또한, 굴삭작업이 실시된 바닥면이 평단하므로 기존의 굴삭작업처럼 별도의 평탄작업이 필요가 없고, 작업내용을 실시간으로 모니터링하므로 굴삭작업의 효율을 제공한다.

상기 목적 달성을 위한 수단을 좀더 구체적으로 설명하면, 수중지면상에서 작업을 하는 수중부와 수면상에서 상기 수중부를 제어하는 수상부와 이들을 연결하는 케이블,호스 및 와이어로 구성된 연결부가 각각 구비된 수중 오물 제거장치에 있어서, 상기 수중부는 주행장치와 그 전방의 작업장치로 구분되며, 상기 주행장치는 후방의 체인과 연결되어 하부 양측의 무한궤도를 회전시키는 수중모터와, 구조를 지지하는 프레임의 상부에 부착되어 상기 와이어와 연결되는 고리와, 상기 프레임의 양측에 설치된 발라스트탱크와, 상기 주행장치의 중앙에 설치되어 이송 파이프를 통하여 상기 작업장치의 카바 내부로 관통된 노즐로 물제트를 분사시키는 분사펌프가 각각 구비되며,

상기 작업장치는 강성 힌지가 구비된 지지축에 의해 구동력이 전달되어 이동하는 다수의 바퀴들과, 상기 물제트에 의해 확산된 오물이 흡입 펌프에 의해 흡입되는 플랙시블 파이프와 상기 오물이 확산되는 것을 방지하는 반원통형 카바가 각각 구비되고,

상기 수상부는 호스와 연결되어 흡입된 오물을 저장.분리하는 중앙 상부의 저장탱크와, 선미 하부에서 추진력과 각 장치에 동력을 공급하는 동력원과, 선미 상부에서 상기 수중부를 입수.인양시키는 크레인,윈치 및 와이어와, 선수 상부에서 수중작업을 감지하는 모니터와, 이를 제어하는 원격조종기가 각각 구비되며 결합.구성되는 수중 저면 오물 제거시스템을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 전체 작업 구성도이며,

도 2는 본 발명의 수중부 상세 측면도이고,

도 3은 본 발명의 수중부 상세 평면도이며,

도 4는 본 발명의 수중부에 대한 전방 사시도이다

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 주행장치 2 : 작업장치 3 : (복합)케이블

4 :(플랙시블)파이프 5 : 프레임 6 : 무한궤도

7 : 수중모터 8 : 체인 9 : 발라스트탱크

10 : 분사펌프 11 : (이송)파이프12 : (분사)노즐

13 : 물제트 14 : 카바 15 : 바퀴

16 : 힌지 16' : 지지축 17 : (수중)조명기

18 : (수중)카메라 19 : 모니터 20 : 측심기

21 : 방위센서 22 : 고리 23 : 동력원

24 : 위치표시기 25 : 크레인 26 : (흡입)펌프

27 : 저장탱크 28 : 원격조종기 29 : 호스

34 : 윈치 35 : 와이어 100 : 수중부

200 : 수상부 300 : 연결부

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 수중 저면 오물 제거시스템의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 전체 작업 구성도이며, 도 2는 본 발명의 수중부 상세 측면도이고, 도 3은 본 발명의 수중부 상세 평면도이며, 도 4는 본 발명의 수중부에 대한 전방 사시도이다.본 발명은 구조용 프레임(5)에 자체의 중량을 조절하는 한 쌍의 밸러스트탱크(9), 수중조명기(17), 카메라(18), 측심기(20), 방위센서(21), 수중모터(7)가 장착되어 상기 수중모터(7)가 다수의 차륜과 연결된 무한궤도(6)를 회전시킴에 따라 수중지면을 따라 주행하도록 된 주행장치(1)와, 케이블(3)을 통해 공급되는 동력에 의해 작동되는 분사펌프(10)와 연결된 노즐(12)을 통해 고압수류를 공급받는 작업장치(2)로 이루어져 수중에서 작업을 수행하도록 된 수중부(100)와;, 수면위에 배치되어 상기 수중부(100) 제어를 위해 필요한 동력을 제공하는 동력원(23)이 구비된 수상부(200)와;, 상기 수중부(100)와 수상부(200)를 연결하는 케이블(3)과 호스(29)가 구비된 연결부(300)를 포함하는 수중 오물 제거장치에 있어서,상기 작업장치(2)는 오물이 확산되는 것을 방지하는 반원통형 카바(14)로 형성되어 주행장치(1)의 전방에 배치되고, 상기 반원통형 카바(14)의 상부측에는 흡입펌프(26)와 연결된 플랙시블 파이프(4) 및 분사펌프(10)와 연결된 이송파이프(11)가 연결되며, 반원통형 카바(14)의 하부측에는 다수의 바퀴(15)가 조립되고 상기 바퀴(15)는 강성 힌지(16)를 갖는 지지축(16')과 연결된 주행장치(1)에 의해 구동하도록 되고, 상기 수상부(200)에는 수중부(100)를 입수. 인양시키는 크레인(25), 수중작업을 모니터할 수 있는 모니터(19), 이를 제어하는 원격조종기(28) 및 위치표시기(24)가 구비되는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 수중 저면 오물 제거시스템의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 나타난 수중 저면의 오물제거를 위한 본 시스템은 수중부(100)와 수상부(200) 및 이들을 연결하는 와이어(35), 호스(29), 전력전송/정보전달용 복합케이블(3) 및 플랙시블 파이프(4)로 구성된 연결부(300)로 구분되며, 상기 수중부(100)에는 주행장치(1)와 작업장치(2)로 크게 나뉘어진다.

도 2 내지 도 4에 의하여 설명하면, 상기 수중부(100)는 주행장치(1)의 프레임(5) 상부 4곳에 견고하게 부착된 고리(22)가 구비되고, 상기 고리(22)는 일반적인 4점 방식으로 와이어(35)의 일측에 연결(도면에 미도시)되어 수상부(200)에 설치된 크레인(25) 및 윈치(34)에 의해 입수 및 인양할 수 있도록 되어 있다.또한, 수상부(200)로부터 주행장치(1)의 중앙 상부에 설치된 복합케이블(3)을 통하여 공급되는 동력에 의해 후방 양측에 설치된 수중모터(7)가 작동되며 여기에 연결된 후방의 체인(8)이 회전할 때 하부에서 차륜역활을 하는 무한궤도(6)를 회전시키며 상기 주행장치(1)와 작업장치(2)를 전진 또는 후진 이동시킨다. 상기 무한궤도(6)는 수중저면이 육상과 달리 지반강도가 다양하므로 접촉면을 넓혀서 수저면에서의 침하가 비교적 적으면서도 원활한 주행능력을 갖게 하기 위함이다.

그리고, 상기 주행장치(1)에는 역학적인 구조를 지지하기 위한 구조용 프레임(5)이 설치되고, 상기 구조용 프레임(5)에는 여러가지 기기가 부착된다. 그중 주요 구성으로서 자체 중량을 조절을 위해 상부측에는 한쌍의 밸러스트탱크(9)가 양쪽에 설치되고, 상기 밸러스트탱크(9)는 수상부(200)에서 주행장치(1)를 입수시키기 전에 수저면의 퇴적물의 종류에 따라서 자체 중량을 조절하지 못하면 수중에서의 환경변화에 적응하기 어렵기 때문에 자체 중량 조절에 의하여 수중지반이 견고한 경우나 연약한 경우나 모두 주행 및 작업활동이 가능하게 하기 위함이다. 상기 자체 중량 조절은 일반적으로 사용되고 있는 급배기용 밸브와 급배수용 밸브 등을 이용하여 공기나 물을 주입하여 자체 중량을 조절한다.

또 다른 주요 구성으로서 주행장치(1)의 중앙에는 복합케이블(3)을 통하여 공급되는 동력에 의해 작동되는 분사펌프(10)가 설치되어 수류를 가압시 전방의 작업장치(2)와 연결된 이송파이프(11)를 경유하여 반원통형 카바(14) 내부로 관통된 다수의 노즐(12)을 통해서 가압수류가 분사되게 한다. 이때에 발생된 고압고속의 물제트(13)로 수저면의 오염물질이나 퇴적물은 하면만 개방된 반원통형 카바(14)내에서 확산 및 부유되게 하고, 부유된 오염물 등은 상기 카바(14)의 내부에서 발생되므로 흡입이 용이하도록 형성된 다수의 커다란 구멍이 흡입펌프(26)와 결합된 프랙시블 파이프(4)와 연결되어 흡입되므로 오염물질의 확산이 방지된다.

그리고 상기 흡입펌프(26)는 이동식으로 수심이 얕으면 수상부(200)에 설치되며, 수심이 깊으면 펌프의 효율을 높이기 위하여 수중에 위치하여 오물을 흡입하여 호스(29)로 토출시키며 수중에서의 중성부력을 유지하기 위하여 다수의 부력재를 부착시킨다.

또한, 주행장치(1)의 전방에 설치되어 다수의 바퀴(15)들에 의해 이동되는 작업장치(2)는 주행장치(1)의 전면 중앙에 설치된 지지축(16')에 의해 이동되고 중간에 강성 힌지(16)가 구비되어 있어 구동력을 전달하면서 어느정도 유연하게 바닥의 궤적을 따라 각각 주행할 수 있게 한다.

그리고, 전방과 후방의 프래임(5)상에 설치된 다수의 수중조명기(17) 및 수중카메라(18)는 복합케이블(3)을 통하여 소요전력을 공급하도록 되고, 상기 수중카메라(18)의 영상정보와 후측 프레임(5) 후방 상부에 설치된 방위센서(21) 및 측심기(20)에 의한 정보는 복합케이블(3)을 통하여 수상부(200)의 부유체(선박이나 바아지)에 있는 모니터(19)로 보내어 조종자가 실시간으로 굴삭작업 상태를 인지하게 한다.

수상부(200) 상면에 설치된 상기 모니터(19) 및 원격조정기(28)는 수중부(100)로부터 받은 위치정보, 방향정보 및 영상정보 등을 화면으로 받아 주행장치(1)의 전진, 후진, 회전과 수중 인공조명장치의 점등/소등 등의 신호를 보내고 제어하는 역할을 한다. 또한, 수상부(200)에는 해상이동을 위한 자체 추진 및 동력이 필요한 장치 또는 각종 기기에 동력을 공급(공급라인 미도시)하는 동력원(23)이 선미 하부에 위치하며, 선미 상부에는 GPS와 같은 해상 위치표시기(24)가 설치되며, 주요 구성으로 상기 흡입펌프(26)의 호스(29)로부터 토출.인양된 오니/퇴적물이 포함된 해수를 저장하여 해수를 분리시키는 저장탱크(27)가 선미 상부에 설치된다.

그리고, 케이블(3), 플랙시블 파이프(4) 및 와이어(35)에는 수중에서의 중성부력을 유지하기 위하여 다수의 부력재를 부착시킨다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명은 선박이나 바아지와 같은 부유구조물이 근접하기 어려운 수면 아래의 굴삭작업이 가능하며 특히, 기존의 준설작업장비의 사용이 불가능한 바닥의 오염물질이나 퇴적물을 제거할 수 잇다. 또한, 얇은 두께의 오염된 표층을 효율적으로 제거하면서도 부유물로 인한 주위의 오염을 유발시키지 아니하므로 호수나 바다의 바닥에 있는 오염물질 및 저질을 완벽하게 제거하여 호수나 바다의 수질환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 구조용 프레임(5)에 자체의 중량을 조절하는 한 쌍의 밸러스트탱크(9), 수중조명기(17), 카메라(18), 측심기(20), 방위센서(21), 수중모터(7)가 장착되어 상기 수중모터(7)가 다수의 차륜과 연결된 무한궤도(6)를 회전시킴에 따라 수중지면을 따라 주행하도록 된 주행장치(1)와, 케이블(3)을 통해 공급되는 동력에 의해 작동되는 분사펌프(10)와 연결된 노즐(12)을 통해 고압수류를 공급받는 작업장치(2)로 이루어져 수중에서 작업을 수행하도록 된 수중부(100)와;,

   수면위에 배치되어 상기 수중부(100) 제어를 위해 필요한 동력을 제공하는 동력원(23)이 구비된 수상부(200)와;,

   상기 수중부(100)와 수상부(200)를 연결하는 케이블(3)과 호스(29)가 구비된 연결부(300)를 포함하는 수중 오물 제거장치에 있어서,

   상기 작업장치(2)는 오물이 확산되는 것을 방지하는 반원통형 카바(14)로 형성되어 주행장치(1)의 전방에 배치되고, 상기 반원통형 카바(14)의 상부측에는 흡입펌프(26)와 연결된 플랙시블 파이프(4) 및 분사펌프(10)와 연결된 이송파이프(11)가 연결되며, 반원통형 카바(14)의 하부측에는 다수의 바퀴(15)가 조립되고 상기 바퀴(15)는 강성 힌지(16)를 갖는 지지축(16')과 연결된 주행장치(1)에 의해 구동하도록 되고,

   상기 수상부(200)에는 수중부(100)를 입수. 인양시키는 크레인(25), 수중작업을 모니터할 수 있는 모니터(19), 이를 제어하는 원격조종기(28) 및 위치표시기(24)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 저면 오물 제거시스템.
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