KR100591885B1 - 수질정화용 수초섬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강, 댐, 연못, 호소, 하천 등의 수면 위에 수질정화를 목적으로 설치되는 인공 수초섬의 구조에 관한 것으로서, 좀더 상세히는 다공성 흡착재를 이용하여 수중의 질소와 인 성분 등을 효과적으로 흡수, 농축하여 수질 정화기능을 향상시키고, 수생식물의 원활한 성장을 돕는 인공 수초섬의 구조에 관한 것이다.

수초섬, 수생식물, 수질정화, 숯, 맥반석, 다공성 흡착재

Description

수질정화용 수초섬{Artificial island for water purification}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수초섬의 구조도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 수초섬의 측면도이다.

*도면 부호의 설명*

10: 부유체 20: 외곽 프레임

21: 기저망 22: 보강 프레임

30: 망상패드 40: 다공성 흡착재

50: 흡착재층 60: 섬유매트

70: 그물망층 80: 식물포트 식재부

90: 중량추

본 발명은 강, 댐, 연못, 호소, 하천 등의 수면 위에 수질정화를 목적으로 설치되는 인공 수초섬의 구조에 관한 것으로서, 좀더 상세히는 수중의 질소와 인 성분 등을 효과적으로 흡수, 농축하여 수질 정화기능을 향상시키고, 수생식물의 원활한 성장을 돕는 인공 수초섬의 구조에 관한 것이다.

나날이 심각해져가는 환경 오염문제에 관한 인식이 확산되면서 강, 호수, 하천 등의 수질오염을 해결하려는 많은 연구자들의 노력이 계속되고 있다. 하천, 강, 호수 등의 오염원은 축사로부터 배출되는 축분 등의 오염물질과 생활하수, 농지에서 흘러들어오는 농약, 비료 등을 들 수 있고 이로 인하여 호소의 부영양화 현상이 일어난다. 부영양화는 미생물에 의한 유기물 분해로 인하여 하천에 영양물질이 지나치게 많아져서 조류나 플랑크톤 등이 이상 증식하는 현상을 말한다. 부영양화는 하천, 호소의 생태계를 파괴하여 담수 내의 모든 생물을 죽게 하기 때문에 부영양화를 방지하기 위한 여러 방법들이 시도되어 오고 있다.

다양한 수질개선 방법 중 몇 가지를 들면 소독약품, 응집제 등을 이용하여 수중 오염물질을 응집시키거나 침전시키는 등의 방법이 널리 알려져 있고, 물리·화학적 방법으로서 가압공기를 이용하여 오염물질을 수표면으로 부상시켜 처리하는 방법이 있다. 또한, 미생물을 이용하여 오수 등의 수질을 개선하는 방법도 널리 사용되고 있다.

최근에는 위와 같은 다양한 수질정화방법 외에 수생식물을 이용한 수질정화방법이 연구자들의 관심을 끌고 있다. 달뿌리풀, 애기부들, 동의나물, 억새, 갈대 등의 수생식물의 뿌리를 통해 영양물질이 흡수되면 호소나 하천의 부영양화를 방지하게 되는 것이다.

수생식물을 이용한 수질정화방법은 수생식물이 수중의 질소 및 인 등을 섭취하므로써 부영양화를 방지하여 수질개선효과를 나타내며, 수생식물의 줄기부는 수중으로의 빛에너지 투과를 차단하는 역할을 함으로써 녹조류 등 조류의 지나친 번식을 억제하는 기능을 한다. 수생식물로 이루어진 수초섬을 형성함으로써 수서 곤충과 조류, 어류의 생식공간, 서식공간을 확보할 수 있기 때문에 이들이 수중의 조류를 포식함으로써 과다한 조류의 번식을 막는 효과도 거둘 수 있다. 그리하여 친환경적인 방법으로 호소의 수질정화라는 목적을 이룰 수 있으며, 아울러 수생식물이 자라는 수초섬을 만듦으로써 수려한 경관을 이루어 생태공원으로서의 기능도 수행할 수 있는 것이다.

인공 수초섬과 관련된 종래 기술로는 공개특허 제1997-65423호, 등록실용신안 제20-202650호, 등록실용신안 제20-255250호, 공개특허 제2003-86379호 등이 공개되어 있다.

그러나, 상기 공개특허 또는 등록실용신안들은 수중의 질소나 인과 같은 부영양화 원인물질을 효과적으로 농축시키지 못하는 단점이 있다. 특히 수질이 악화되는 겨울철 갈수기에는 낮은 수온과 기온 등으로 인하여 수생식물이 원활히 생장하지 못하는 시기이므로 영양염류의 흡착 및 이를 이용한 생장활동이 일시적으로 멈추게 되므로 수질 악화를 피할 수 없는 문제점이 발생하였다.

또한, 등록실용신안 제211901호는 황토를 발포제와 혼합하여 1,000℃ 이상의 고온에서 회전 성형하여 황토 알갱이를 제조한 후 상기 방법으로 제조된 황토 알갱이를 다시 600℃에서 2차로 열을 가하여 일체로 구조체화된 황토식생기반을 만드는 것에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 이 고안은 황토 구조물 제작공정이 복잡하고 고온처리를 해야 하므로 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있으며, 뿐만 아니라, 황토 구조물은 여러 개의 황토 구조물이 연결되어 넓은 인공 부도를 형성했을 때 너울이나 태풍, 비바람에 의하여 황토 구조물끼리 부딪치는 경우 쉽게 파손되는 문제점이 발생한다. 그러므로 댐이나 대규모 호소에 적용하기에는 무리가 따른다.

따라서, 본 발명은 하천, 호소의 부영양화의 원인 물질인 질소, 인을 좀더 효과적으로 제거할 수 있는 수질정화용 수초섬의 구조를 제공하려는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 갈수기와 같이 수질이 악화되는 때에도 효과적으로 오염물질을 제거하는 수질정화용 수초섬을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 종래의 인공 수초섬에 적용 가능한, 수질정화 효율을 높이는 인공 수초섬을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기상 악화의 경우에도 쉽게 파손되지 않고 수질정화를 수행할 수 있는 인공 수초섬을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자는 부유체와, 외틀과 철망으로 이루어진 지지틀과, 수생식물을 지탱하고 물 속으로 뿌리내릴 수 있도록 하는 망상 패드로 이루어지는 종래의 인공 수초섬 구조에서, 다층의 망상 패드 또는 야자섬유매트, 캐시미론 등의 섬유지지층 사이에 다공성의 흡착력이 높은 통형 또는 입상의 숯 또는 맥반석 층을 형성시킨 수질정화용 수초섬을 발명하기에 이르렀다.

본 발명은

수초섬을 물에 띄우기 위한 부유체(10);와

상기 부유체에 연결되어 사각 또는 육각과 같은 일정 형상을 가지는 외곽프레임(20);과

상기 외곽프레임의 내측에 형성된 기저망(21);과

상기 기저망의 상층에 위치하며 수생식물을 지탱하는 1층 이상의 망상패드(30);와

상기 망상패드 층 사이에 또는 상기 망상패드의 상부 또는 하부에 위치하며, 그 내부에 숯, 제올라이트 및 맥반석으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 다공성 흡착재(40)를 포함하는 흡착재층(50);

을 포함하여 구성되는 수질정화용 수초섬에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 흡착재층에 가해지는 다공성 흡착재가 표면적이 큰 통형 또는 입자형인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 섬유매트나 야자섬유매트(coir net) 등의 공극 사이로 유실되지 아니할 정도이면서 표면적을 극대화한 입자형의 숯 또는 맥반석 등 다공성 흡착재를 이용함으로써 수중의 오염물질을 효과적으로 흡착, 농축시키고 농축된 질소, 인 등을 수생식물의 뿌리에 공급해 줌으로써 수생식물의 생장과 오염물질의 제거에 큰 도움을 줄 수 있다. 상기 섬유매트 등은 종래 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 널리 알려져 있는 바와 같이 토양이나 모래를 채워넣어 절개지 또는 호안, 하안 등에 식생용 또는 침식 방지용으로 널리 사용되어 오던 것과 동일, 유사한 것을 말하고, 메쉬 크기에 특별히 제한이 있는 것은 아니며, 위에서 설명한 바와 같이 흡착재의 입자 크기에 섬유 매트의 공극 사이로 유실되지 아니할 정도이면 족하다. 숯과 같은 다공성 흡착재는 표면적이 넓어 수질정화용 미생물들이 서식할 수 있는 여재로서의 역할도 동시에 수행할 수 있기 때문에 별도의 미생물 접촉여재를 설치하지 않아도 되는 장점이 있다. 숯과 같은 다공성 흡착재는 입경이 작은 입상을 선택하는 것이 그 표면적을 최대로 할 수 있기 때문에 수중 영양염류의 흡착과 농축 및 미생물 여재로서의 기능을 하기에 바람직하다.

숯 등의 흡착재는 촘촘한 그물망이나 섬유질매트에 넣어 상기 기저망의 상부, 상기 망상패드의 상부, 하부 또는 여러 층의 망상패드 사이에 위치시킨다.

또한, 본 발명은 상기 외곽프레임 또는 금속망의 하부 수중에 숯, 제올라이트 또는 맥반석과 같은 다공성 흡착재(40)를 부가시켜 수질이 악화되는 때 특히 겨울철에도 수중의 오염물질을 효과적으로 흡착시킴으로써 수질 개선효과를 증대시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 숯과 같은 다공성 흡착재는 표면적이 넓어 수질정화용 미생물들이 서식할 수 있는 여재로서의 역할도 동시에 수행할 수 있는 것이다.

상기 다공성 흡착재는 통숯이나 입상 숯을 망체에 넣은 것과 같이 가능하면 비중이 가벼운 재질이 바람직하며, 다수개를 수직으로 설치하고 수직상태를 유지하도록 다공성 흡착재의 하단부에 중량추(90)를 매단다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 수질정화용 수초섬에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 수질정화용 수초섬은 부유체(10), 외곽프레임(20), 기저망(21), 1층 이상의 망상패드(30)와 다공성 흡착재(40)를 포함하는 흡착재층(50)으로 구성되어 있다.

상기 부유체(10)는 통상 외곽 프레임(20)에 결속되어 인공 수초섬의 외곽을 둘러싼 형태로 수초섬을 수면에 띄우는 역할을 수행한다. 부유체는 최외곽에만 결속, 배치할 수도 있고, 필요에 따라 내측의 보강 프레임(22)이나 금속망과 결속하여 사용할 수도 있다. 또 다른 실시예로서 부유체와 외측 프레임을 로프로 연결하고 외측 프레임과 거리를 둔 상태로 부유체를 부유시킬 수도 있다. 부유체는 통상 HDPE, 발포우레탄, 스티로폼, 스테인레스스틸 파이프, PE파이프, 발포 합성수지재 등의 재질로 형성되고, 합성수지재 파이프 재질의 경우 내부에 스티로폼 등을 넣어 사용 가능하다. 부유체는 콘크리트 구조물 등을 하천이나 호소 저면에 위치시키고, 이 구조물에 앵커블럭을 고정시키고 와이어 로프와 같은 연결수단으로 지지하여 준다.

상기 외곽프레임(20)은 사각 또는 육각과 같이 일정한 형상을 가지며, 필요에 따라 다수개를 연결하여 넓은 면적의 수초섬을 형성할 수 있다. 외곽 프레임은 합성수지재 또는 스테인레스 스틸 등의 금속재로 제작한다.

상기 외곽프레임(20)의 내측으로는 기저망(21)이 촘촘히 형성되어 수생식물 식재기반의 하층을 형성하게 된다. 기저망은 통상 물과 접촉하더라도 녹이 잘 슬지 않고 내구성이 큰 스테인레스 스틸 재질로 제조되나 일정 이상의 내구성과 강도를 갖는 합성수지재로도 제작이 가능하다. 기저망(21)을 지탱하기 위하여 외곽 프레임의 내부쪽에도 보강 프레임(22)을 형성할 수 있다. 보강 프레임에는 상기 부유체를 결속시킬 수 있다.

상기 기저망(21)의 상층으로는 수생식물을 지탱하는 1층 이상의 망상패드(30)가 위치한다.

그 내부에 숯, 제올라이트 및 맥반석으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 다공성 흡착재(40)를 포함하는 흡착재층(50)은 상기 다중의 망상패드 층 사이에 또는 상기 망상패드의 상부 또는 하부에 위치하며, 기저망의 상부에 위치시키는 것이 바람직하다.

상기 흡착재층(50)의 상단으로는 적절하게 섬유매트층 및/또는 그물망 층을 형성시키고, 섬유매트층이나 그물망 층 상단으로는 수생식물을 식재할 수 있는 토양이 담긴 포트를 위치시킨다.

포트에 식재된 수생식물은 포트 하방의 통공을 통하여 섬유매트층이나 그물망층에 뿌리를 통과시킬 수 있으며, 흡착재층과 그 하단에까지 뿌리를 내릴 수 있다. 그리하여 수생식물의 뿌리는 직접 수중의 영양염류를 흡수할 뿐만 아니라 흡착재층의 숯이 흡착하여 농축시킨 질소, 인 등의 영양염류를 효과적으로 흡수할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 수초섬 구성에 의한 수생식물은 숯 등의 다공성 흡착재가 흡착한 영양염류를 원활히 공급받을 뿐만 아니라, 숯 등이 방출하는 원적외선의 영향으로 일반 수초섬의 수생식물에 비하여 생장이 빠르기 때문에 수중의 영양염류를 더 많이 흡수, 이용할 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 부유체 또는 외곽 프레임이나 기저망의 하단에 수중으로 통숯이나 입상 숯을 채워넣은 망상체를 늘어뜨림으로서 수질정화 기능을 향상시키고 미생물 서식 환경을 부가할 수 있다.

본 발명에 의하면 수중의 오염물질인 질소와 인 등을 좀더 효과적으로 흡착, 농축시켜 수생식물에 제공해 줌으로써 수생식물의 원활한 생장과 그로 인한 수질 정화효율의 증대 효과를 거둘 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 수질 악화가 심각한 겨울철이나 갈수기에도 오염물질을 흡착할 수 있으므로 수질개선효과를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 종래의 인공부도 구조물에 부가적으로 설치가 가능하며, 제작에 별도의 고비용이 소요되지 아니하므로 경제적이면서도 수질정화효율을 높일 수 있는 것이 강점이다.

Claims (3)

1. 부유체;와

   상기 부유체에 연결되어 일정 형상을 가지는 외곽프레임;과

   상기 외곽프레임의 내측에 형성된 기저망;과

   상기 기저망의 상층에 위치하며 수생식물을 지탱하는 1층 이상의 망상패드;와

   상기 망상패드 층 사이에 또는 상기 망상패드의 상부 또는 하부에 위치하며, 섬유매트 내부에 숯, 제올라이트 및 맥반석으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 다공성 흡착재가 충전된 흡착재층;

   을 포함하여 구성되는 수질정화용 수초섬에 있어서,

   상기 부유체, 외곽프레임 또는 기저망의 하부 수중에 통숯 또는 입자형 숯을 채워넣은 망상체를 수직으로 설치하고 숯의 하단부에 중량추를 부가하는 것을 특징으로 하는 수질정화용 수초섬.
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