KR100671264B1

KR100671264B1 - 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보

Info

Publication number: KR100671264B1
Application number: KR1020050084142A
Authority: KR
Inventors: 이호천
Original assignee: 보은군; 이호천
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-01-19

Abstract

본 발명은 용수를 저수하기 위해 하천에 설치하는 자동보(自動洑)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흐르는 물의 유량에 따라 수위조절판이 부력에 의해 자동으로 승, 하강하면서 가뭄에 대비하는 충분량의 물을 저수함은 물론 급격한 수위증가시 다량의 물을 방류하여 수해를 효과적으로 방지하며, 상기 자동보에 형성된 어도를 통해 물고기가 자동보의 내, 외부를 자유롭게 왕래하면서 자연 생태계를 유지할 수 있도록 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 수중보의 상단에 안착된 상태로 양측이 일체로 고정되는 수위조절판과;

상기 수위조절판의 하측에 길이방향을 따라 일정간격으로 요설되는 다수의 부력탱크와;

상기 부력탱크의 내부에 설치되는 부력체와;

상기 부력체에 입설된 수직이송봉 상단에 결합되고 부력에 의해 승, 하강 작동하면서 수중보의 전체적인 높낮이를 조절하는 가변제어봉과;

상기 부력탱크에 선택적으로 압력탱크 내부의 유체압력을 전달하여 부력체를 상승시키는 부력체 작동수단을 구비시킴으로써 이루어지는 것이다.

Description

어도의 기능을 갖는 부력식 자동보{A buoyancy-type automatic dam with function of a fishway}

도 1은 본 발명이 적용된 자동보의 일실시예 종단면도

도 2는 본 발명 압력탱크의 내부구조를 나타낸 종단면도

도 3은 본 발명 부력체의 승강에 의한 수위 상승상태도

도 4는 본 발명 부력체 및 수위조절판의 작동상태 확대단면도

도 5는 본 발명 부력체의 하강에 의한 수위 저하상태도

도 6은 본 발명 어도형성판의 설치상태 사시도

도 7은 본 발명 어도형성판 및 어도가이드의 설치상태 평면도

도 8은 본 발명 어도형성판 및 어도조절구의 결합상태 종단면도

도 9는 본 발명 수직이송봉과 가변제어봉의 분리상태 일부절결 종단면도

도 10은 본 발명 수위조절판 및 보호막의 설치상태 확대단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 수중보 10: 수위조절판

20: 부력탱크 30: 부력체

31: 수직이송봉 40: 가변제어봉

50: 보호막 60: 어도

61: 어도형성판 62: 어도조절구

65: 어도가이드 70: 부력체 작동수단

71: 압력탱크 72: 연결관

74: 피스톤 75: 탄성부재

일반적으로 농업용수나 공장지대의 공업용수 등을 이용하기 위해서는 하천을 가로지르는 횡단구조물인 보(洑)를 설치하여 용수를 저수시키며, 상기 보의 일측에 수문을 구비하여 수위에 따라 상기 수문을 개폐하여 저수된 용수량을 조절하게 된다.

즉 일정수위 이상으로 물이 유입되면 수문을 개방시켜 일정수위에 이를 때까지 물을 방류함과 동시에 정해진 수위 이하로 내려가면 수문을 닫아주어 물을 일정수위까지 저수시키는 것이었다.

이러한 수중보는 대부분 콘크리트를 현장 타설하여 제작하고 있는 실정이며, 상기 수중보에 설치되는 수문은 현재 반자동과 자동의 형식으로 양분된다.

그러나, 종래의 수문은 양자 모두 필수적으로 구동축, 모터 등을 사용함에 따라 전원이 공급되지 않으면 가동이 불가능하고, 특히 여름철엔 낙뢰에 의해 잦은 고장이 발생됨은 물론 이로 인해 인명사고가 발생되며, 장마철에는 수문 사이로 쓰레기나 산사태에 의한 나무 등이 걸려 수해를 입게 될 우려가 높아 수문으로서의 역할을 제대로 하지 못하는 것이었다.

또한, 상기한 문제점으로 인해 항상 별도의 인원을 투입하여 수문을 관리하여야만 하므로 수중보의 유지, 관리에 따른 많은 비용과 인력이 소요되는 문제점이 야기되고 있는 실정이다.

한편, 종래의 수중보는 시공단계에서 이미 최대높이가 일정하게 한정됨으로써 저수할 수 있는 최대의 만수위가 매우 제한적인 것이었다.

그러나 특히 우리나라의 경우, 여름철에 북태평양 고기압의 세력이 지나치게 강해져 장마전선이 충분한 비를 내리지 못하는 이상기온으로 인한 기상재해(가뭄)가 빈번하게 발생함으로써 반드시 이를 대비하여 미리 더욱 많은 양의 물을 확보하여야만 함에도 상기 종래의 수중보는 저수량이 한정됨에 따라 적절한 대처가 이루어지지 못하는 실정이다.

이로 인해 기본적인 식수는 물론 농업, 공업용수의 부족으로 인해 봄철의 영농 계획에 막대한 차질을 빚는 등 그 피해가 극심한 것이었다.

또한, 장마철 갑자기 많은 양의 비가 내려 수위가 급격하게 증가할 경우 종 래의 수중보는 방류량이 제한됨으로써 하천의 주변으로 급류가 범람하여 하천 주변의 마을 및 주택, 주민들에게 막대한 수해를 입히는 결과를 초래하는 것이었다.

따라서 흐르는 물의 유량에 따라 수중보의 높낮이가 자동으로 조절되면서 적량의 물을 저수하거나 방류할 수 있는 수중보가 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

또한, 종래의 수중보는 물고기의 통로인 어도가 마련되지 않아 상기 수중보의 내, 외부를 물고기가 자유롭게 왕래할 수 없어 자연 생태계를 유지하는 자연형 하천을 조성할 수 없는 것이었다.

본 발명은 상기한 종래의 수중보로부터 야기되는 개선점들을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 흐르는 물의 유량에 따라 선택적으로 승, 하강 작동하는 부력체의 부력을 이용하여 상기 수중보의 상단에 설치된 수위조절판의 높낮이를 자동으로 제어할 수 있도록 함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

더욱이 상기 수위조절판의 자동 높낮이 제어를 통해 최대 만수위를 조절하면서 적량의 물을 저수할 수 있도록 하고, 장마철의 급격한 수위증가시 자동으로 다량의 물을 방출하여 급류의 범람으로 인한 수해를 예방할 수 있도록 함을 발명의 또 다른 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 수중보의 내, 외부를 물고기가 자유롭게 왕래할 수 있는 어도를 수중보에 일체로 형성하여 자연형 하천을 조성할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 목적을 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은 무엇보다도 별도의 전원을 사용하지 않고 흐르는 물의 유량에 따라 수중보의 높낮이를 자동으로 조절하면서 가뭄시 적량의 물을 저수하거나 또는 우수기에 저수된 물을 다량으로 방출하여 수해를 예방함을 발명의 특징적인 요지로 한다.

상기한 특징적인 요지를 달성하기 위한 본 발명의 전체적인 구성은 도 1 내지 도 2와 같이 하천을 가로질러 시공되는 수중보(1)에 있어서,

상기 수중보(1)의 상단에 양측이 고정상태로 안착되는 수위조절판(10)과, 상기 수위조절판(10)의 하측에 일정간격으로 요입 설치되는 다수의 부력탱크(20)와, 상기 부력탱크(20)의 내부에 설치되는 부력체(30)와, 상기 부력체(30)의 부력에 의해 승, 하강 작동하면서 수중보(1)의 높낮이를 조절하는 가변제어봉(40)과, 상기 부력탱크(20)에 유체압력을 선택적으로 전달하여 부력체(30)를 상승시키는 부력체 작동수단(70)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 한 눈에 확인할 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 가능하도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 신축작용에 따라 수위를 자유자재로 조절할 수 있도록 하는 수위조절판(10)은 수중보(1)의 상단에 안착된 상태에서 양측이 고정구(11)에 의해 수중보(1)에 일체로 고정되며, 무엇보다도 부력체(30)의 승, 하강 작동에 따라 선택적으로 상, 하부로 신축될 수 있도록 신축가능한 고무재 등을 원소재로 하여 제작된 다.

따라서 양측이 수중보(1)에 고정된 상태이므로 저면에 밀착된 가변제어봉(40)이 상부로 승강함과 동시에 늘어나면서 산형을 이루어 수중보(1)의 최대높이를 높일 수 있으며, 이와 반대로 상기 가변제어봉(40)이 하강할 경우 수축됨과 동시에 자연적으로 원상태로 복원되면서 수중보(1)의 최대높이를 낮출 수 있게 된다.

이때 상기 수위조절판(10)은 과도한 신축으로 인한 파열을 방지하도록 도 1과 같이 수중보(1)의 상부면 보다 넓은 폭으로 형성함으로써 부력체(30)의 완전한 하강시엔 하부로 쳐진 상태를 유지함이 바람직하다.

이러한 수위조절판(10)의 하측에는 상기 수중보(1)의 길이방향을 따라 다수의 부력탱크(20)가 일정간격으로 요입 설치된다.

상기 부력탱크(20)는 수위조절판(10)에 승, 하강력을 제공하기 위한 동력원인 부력체(30)를 설치하기 위한 공간으로써, 상기 각각의 부력탱크(20)에는 부력체(30)가 설치된다.

이러한 부력체(30)는 유체압력에 의해 상부로 원활하게 뜰 수 있는 충분한 부력을 구비하며, 상단에는 가변제어봉(40)이 안착상태로 결합되는 수직이송봉(31)이 입설된다.

여기에서 상기 부력탱크(20)의 상부에는 수중보(1)의 길이방향을 따라 제어봉 삽입부(41)가 설치되고, 상기 제어봉 삽입부(41)의 양측 모서리부는 상기 수위조절판(10)의 하강시 복원력에 의해 하부로 과도하게 하강하면서 상기 수위조절판(10)이 제어봉 삽입부(41)의 양측 모서리부에 부딪치면서 찢기거나 파손됨을 방지 하기 위한 방안으로 라운드(42)로 형성됨이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 각각의 수직이송봉(31)은 상단에 가변제어봉(40)을 안착상태로 받쳐주는 반원형의 받침홀더(32)가 일체로 부착되고, 상기 받침홀더(32)에는 가변제어봉(40)이 안착되며, 상기 가변제어봉(40)은 선택적으로 분리 가능하도록 체결부재(33)에 의해 받침홀더(32)와 함께 관통상태로 결합된다.

이때 상기 가변제어봉(40)을 분리 가능한 형태로 형성시킨 이유는 조립구조에 의한 간단한 시공이 가능함은 물론 유지, 보수작업시 작업의 편의성을 제공할 수 있도록 하기 위함이다.

이러한 가변제어봉(40)은 받침홀더(32)에 안착된 상태에서 부력체(30)가 완전하게 하강할 경우 제어봉 삽입부(41)에 수납상태를 이루게 된다.

따라서 상기 부력체(30)의 부력에 의해 선택적으로 가변제어봉(40)은 상, 하부로 이동하면서 승, 하강력을 부여받게 되며, 상기 가변제어봉(40)의 승, 하강력에 의해 수위조절판(10)은 동시에 상, 하부로 신축되면서 수중보(1)의 전체적인 높낮이를 가변시킬 수 있게 된다.

상기 부력탱크(20)에 설치되는 부력체(30)를 선택적으로 상승시키는 부력체 작동수단(70)은 별도의 압력탱크(71)에 채워진 유체압력을 상기 부력탱크(20)로 전달하는 것으로, 상기 압력탱크(71)는 하천을 벗어난 외부지역에 배치되며 상기 부력탱크(20)와는 연결관(72)을 매개로 일체로 연통하게 설치된다.

그리고 상기 압력탱크(71)의 내부에는 가이드봉(73)이 축설되고, 상기 가이드봉(73)을 따라 피스톤(74)이 승, 하강 가능하도록 외삽 설치되며, 상기 피스톤 (74)의 상부면과 압력탱크(71)의 내면 사이에는 탄성부재(75)가 탄력 설치된다.

또한 상기 압력탱크(71)의 저부 일측에는 압력탱크(71)에 흐르는 물(유체)을 공급하여 유체압력을 생성하는 유체공급관(76)이 연결 설치되며, 상기 압력탱크(71)와 연결된 부력탱크(20)의 저부 일측에는 유체를 외부로 완전하게 배수하기 위한 배수관(77)이 설치되고, 상기 유체공급관(76) 및 배수관(77)에는 각각 관로를 개폐하기 위한 밸브(78)가 설치되는 구성으로 이루어진다.

따라서 평상시 유체공급관(76)을 통해 피스톤(74)의 하측 압력탱크(71)의 내부공간 및 연결관(72), 부력체(30)의 하측 부력탱크(20)의 내부공간에는 유체가 완전하게 채워진 상태를 유지하게 된다.
또한, 수위조절판(10)이 최대로 상승될 때의 위치보다 흐르는 물의 수위가 도 1과 같이 높을 경우의 부력탱크(20) 압력은 압력탱크(71)의 압력과 동등하도록 상기 탄성부재(75)의 설정압력이 설정됨을 초기상태로 한다.
이는 상기 수위조절판(10)이 최대로 상승할 때의 부력탱크(20) 압력과 탄성부재(75)에 의한 압력탱크(70)의 압력이 동등한 상태를 의미한다.

이러한 상태에서 도 3과 같이 흐르는 물의 유량이 적어지면서 수위조절판(10)을 가압하는 압력이 탄성부재(75)의 설정 압력보다 작아지면 상기 탄성부재(75)의 탄성력에 의해 피스톤(74)은 자연적으로 하강함과 동시에 상기 압력탱크(71)의 유체압력은 부력탱크(20)로 전달됨으로써 상기 부력체(30)가 자동으로 승강하여 수위조절판(10)의 높이가 높아지면서 더욱 많은 양의 물을 저수할 수 있게 된다.

한편, 이와 반대로 흐르는 물의 유량이 급격하게 증가하면서 도 5와 같이 수위조절판(10)을 가압하는 압력이 탄성부재(75)의 설정 압력보다 커지면 자연적으로 부력체(30)가 하강함과 동시에 부력탱크(20)에 채워진 유체압력은 연결관(72)을 통해 압력탱크(71)로 피드백 됨으로써 수위조절판(10)의 높이가 자동으로 낮아지면서 한꺼번에 다량의 물이 방류되어 수해를 예방할 수 있게 된다.

한편, 상기한 수위조절판(10) 및 부력체(30) 및 가변제어봉(40), 부력체 작 동수단(70)의 유기적인 결합 구성에 의해 수중보(1)의 높낮이가 자동으로 제어됨에 있어서, 신축성을 갖는 수위조절판(10)이 외부로 그대로 노출됨에 따라 날카로운 물체 등에 의해 손상됨을 방지하기 위한 방안으로 상기 수위조절판(10)의 상부에는 보호막(50)이 추가로 설치될 수 있게 된다.

즉 상기 보호막(50)은 수위조절판(10)을 보호하기 위한 것으로, 상기 수위조절판(10)을 덮어주되 수중보(1)의 상부면 일측에 수위조절판(10)과 함께 고정구(11)에 의해 관통된 상태로 고정되는 반면, 타측은 수위조절판(10)을 경유하여 고정상태가 아닌 유동 자유로운 상태로 놓인다.

다시 언급하면, 상기 보호막(50)은 수위조절판(10)과 같이 신축성을 갖는 소재가 아니며, 다만 상기 수위조절판(10)을 외력으로부터 보호할 수 있는 충분한 강성 및 내구성을 지니도록 금속재 등을 이용하여 셔터와 같은 형태로 구성되며, 자유로운 굴곡성을 갖도록 제작된다.

따라서 상기 보호막(50)은 수위조절판(10)의 신축으로 인한 형태 변화에 알맞도록 수위조절판(10)을 밀착된 상태로 보호하기 위해서는 일측이 고정되는 반면 타측은 자유로운 상태가 되어야만 하며, 특히 굴곡성을 구비하여 항상 수위조절판(10)에 밀착된 상태를 유지하여야만 한다.

이를 위한 보호막(50)은 셔터 등과 같은 구성으로 실시될 수 있는 것으로, 도 10과 같이 다수의 보호판(51)이 힌지축(52)을 매개로 일체로 연설됨으로써 상기 힌지축(52)을 기점으로 보호판(51)이 자유롭게 유동됨에 따라 보다 원활한 굴곡성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 보호막(50)은 수위조절판(10)을 보호하는 역할을 수행함에 국한되지 않고, 수중보(1)의 내, 외부를 물고기가 자연스럽게 왕래할 수 있는 어도(60)를 제공하여 자연 생태계를 보호하는 역할을 겸하게 된다.

이를 위한 구성으로 상기 보호막(50)의 상단에는 도 6과 같이 일정간격으로 다수의 어도형성판(61)이 입설된다. 따라서 수위가 어도형성판(61)에 도달하면 상기 어도형성판(61)의 사이사이에 자연적으로 형성되는 어도(60)를 통해 물이 유동됨으로써 상기 어도(60)를 따라 물고기가 수중보(1)의 내, 외부로 왕래할 수 있게 된다.

이때 상기 어도(60)는 개폐도를 자유자재로 조절할 수 있도록 어도형성판(61)의 외측에는 어도조절구(62)가 어도형성판(61)을 감싸게 설치되고, 상기 어도조절구(62)의 하단 양측에 형성된 가이드돌기(63)는 어도형성판(61)의 하부 양측에 형성된 이송홈(64)에 안내 결합된다.

따라서 상기 어도조절구(62)는 이송홈(64)을 따라 슬라이딩 이송하면서 인접된 어도형성판(61)에 근접되거나 멀어지면서 개폐도를 자유자재로 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 어도(60)를 통과하는 물고기를 하류 쪽으로 안전하게 안내하도록 도 7과 같이 어도(60)의 후방 양측에는 어도가이드(65)가 설치되고, 상기 어도가이드(65)는 보호막(50)과 같이 자유로운 굴곡성을 갖는 형태로 구성됨은 물론 어도(60)에 인접된 부위는 보호막(50)에 고정상태로 설치되어 상기 어도가이드(65)는 항상 보호막(50)의 표면에 밀착된 상태를 유지하여 물고기의 이동을 원활하게 안내 한다.

본 발명은 흐르는 물의 유량에 따라 선택적으로 승, 하강 작동하는 부력체에 의해 수위조절판이 신축되면서 수중보의 전체적인 높낮이가 자동으로 제어될 수 있게 된다.

따라서 가뭄에 대비한 충분한 적량의 물을 저수하여 물부족으로 인한 극심한 피해를 예방하는 동시에 급격하게 수위가 증가하는 우수기(장마철 등)에는 자동으로 다량의 물을 방류함으로써 하천의 주변으로 급류가 범람함으로 인한 수해를 예방하는 효과를 제공한다.

더욱이 상기 수중보의 높낮이 제어를 별도의 전원 및 인력을 사용하지 않고 무전원으로 실시함으로써 수중보의 유지, 관리비용과 인력을 절감할 수 있게 된다.

또한, 상기 수위조절판을 보호하는 보호막의 상단에 형성된 어도를 통해 물고기가 수중보의 내, 외부를 자유롭게 왕래하면서 자연 생태계를 유지하는 자연형 하천을 조성하는 효과를 제공한다.

Claims

하천을 가로질러 시공되는 수중보(1)에 있어서,

상기 수중보(1)의 상단에 안착된 상태로 양측이 일체로 고정되는 수위조절판(10)과;

상기 수위조절판(10)의 하측에 길이방향을 따라 일정간격으로 요설되는 다수의 부력탱크(20)와;

상기 부력탱크(20)의 내부에 설치되는 부력체(30)와;

상기 부력체(30)에 입설된 수직이송봉(31) 상단에 결합되고 부력에 의해 승, 하강 작동하면서 수중보(1)의 전체적인 높낮이를 조절하는 가변제어봉(40)과;

상기 부력탱크(20)에 선택적으로 압력탱크(71) 내부의 유체압력을 전달하여 부력체(30)를 상승시키는 부력체 작동수단(70)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 1항에 있어서,

부력체 작동수단(70)은 하천을 벗어난 외부지역에 연결관(72)을 매개로 부력탱크(20)와 연결되는 압력탱크(71)가 설치되고, 상기 압력탱크(71)의 내부에는 가이드봉(73)을 따라 승, 하강 가능하게 피스톤(74)이 설치되며, 상기 피스톤(74)은 탄성부재(75)의 탄성력에 의해 하강하면서 유체압력을 부력탱크(20)로 전달하여 부 력체(30)를 상승시키는 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 2항에 있어서,

압력탱크(71)의 일측에는 압력탱크(71)의 내부에 유체를 공급하는 유체공급관(76)이 설치되고, 상기 압력탱크(71)와 연결된 부력탱크(20)의 일측에는 유체를 외부로 배수하기 위한 배수관(77)이 설치되며, 상기 유체공급관(76) 및 배수관(77)에는 개폐조작을 위한 밸브(78)가 설치된 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 1항에 있어서,

수위조절판(10)의 상부에는 날카로운 물체에 의해 수위조절판(10)이 손상됨을 방지하는 보호막(50)이 안착되고, 상기 보호막(50)은 일측이 수중보(1)의 상부면에 고정되는 반면 타측은 수위조절판(10)을 경유하여 자유로운 상태로 놓이며, 상기 수위조절판(10)의 신축에 따른 형태 변화에 맞추어 수위조절판(10)을 밀착된 상태로 보호하도록 자유로운 굴곡성을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

수위조절판(10)의 외부를 감싸게 설치된 보호막(50)의 상단에는 일정간격으로 다수의 어도형성판(61)이 입설되고, 상기 어도형성판(61)의 사이사이에는 물고기의 통로인 어도(60)가 형성된 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 5항에 있어서,

어도형성판(61)의 하부 양측에는 이송홈(64)이 형성되고, 상기 이송홈(64)에는 어도형성판(61)의 외측을 감싸게 설치된 어도조절구(62)의 가이드돌기(63)가 안내 결합되며, 상기 어도조절구(62)는 이송홈(64)을 따라 슬라이딩 이송하면서 어도(60)의 개폐도를 조절하는 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 5항에 있어서,

어도(60)의 후방 양측에는 물고기의 이동을 안내하는 어도가이드(65)가 설치되고, 상기 어도가이드(65)는 보호막(50)에 밀착되도록 자유로운 굴곡성을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.
제 1항에 있어서,

수직이송봉(31)의 상단에는 받침홀더(32)가 형성되고, 상기 받침홀더(32)에 안착되는 가변제어봉(40)은 선택적으로 분리 가능하도록 체결부재(33)로 관통하여 결합되는 것을 특징으로 하는 어도의 기능을 갖는 부력식 자동보.