KR100914634B1 - 복합 해양온실목장 - Google Patents
복합 해양온실목장Info
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Abstract
본 발명은 복합 해양온실목장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상에 설치하고 태양에너지를 이용하여 농산물을 재배하는 해상 온실과, 자연의 에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 전력을 생산하는 발전장치부와, 태양에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 담수를 생산하는 담수장치와, 상기 해상 온실 하부에 인공 어초를 설치하여 목장으로 활용하는 해양목장으로 구성하는 복합 해양온실목장에 관한 것이다.
Description
본 발명은 복합 해양온실목장에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상에 설치하고 태양에너지를 이용하여 농산물을 재배하는 해상 온실과, 자연의 에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 전력을 생산하는 발전장치부와, 태양에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 담수를 생산하는 담수장치와, 상기 해상 온실 하부에 인공 어초를 설치하여 목장으로 활용하는 해양목장으로 구성하는 복합 해양온실목장에 관한 것이다.
증가 일로에 있는 세계인구와 온난화 등에 기인한 급변하는 기후 문제로 인해 전 세계적인 식량 확보 문제가 점점 커다란 논란이 되고 있다. 선진국 과학자들은 이 문제를 해결하기 위해 제시한 여러 가지 해결책으로 도시에 마천루 빌딩을 건설하고, 마천루 빌딩 안에서 수경재배를 이용하여 많은 에너지와 토지 점유 없이 농사를 지으며, 이로 인해 확보되는 농지에 숲을 조성하여 기후 변화를 초래하고 있는 이산화탄소를 제거하는 방안을 제시했다. 또한, 영국은 해수를 이용한 담수 생산 및 농작물 재배를 위한 온실 시스템을 개발한 바가 있다.
하지만, 이러한 방법이 식량 생산 문제를 해결하는 좋은 대답이 될 수 있지만 구체적인 문제로 들어가면 충분한 식량 확보를 위해 도시에 대형의 고층 빌딩을 지어야 하는 문제가 발생한다. 충분한 공간과 기술이 확보될 수도 있지만 우리나라와 같이 국토가 협소한 나라에서는 다른 대안을 모색할 필요가 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 바다에서 발생하는 바람, 파도 및 태양의 자연 에너지를 흡수하여 전력으로 변환하고 이를 이용하여 식량 생산, 담수 생산, 전력 생산 및 산업단지에서 발생하는 이산화탄소 소비를 동시에 수행할 수 있는 복합 해양온실목장을 설치하여 식량 문제, 에너지 문제 및 환경문제를 해결하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복합 해양온실목장에 있어서, 해상에 설치하고 태양에너지를 이용하여 농산물을 재배하는 해상 온실과, 자연의 에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 전력을 생산하는 발전장치부와, 태양에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 담수를 생산하는 담수장치와, 상기 해상 온실 하부에 인공 어초를 설치하여 목장으로 활용하는 해양목장으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 해상 온실은, 해상 온실을 지지하기 위한 기둥부와, 상기 기둥부 사이에 설치되어 농산물을 수경 재배하는 온실과, 상기 온실 상부에 설치되며 태양에너지를 선택적으로 여과하는 차단막이 형성된 온실지붕으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 해상 온실은 산업단지에서 발생한 이산화탄소를 상기 해상 온실 내에 주입하여 공기 중 이산화탄소의 농도를 3배 이상으로 만들어 광합성 속도를 증가시켜 농산물을 재배할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 기둥부는 해저면에 상기 기둥부를 결속하기 위한 결속부재를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 결속부재는 상기 기둥부 저면과 일체형 또는 분리형으로 연장되며 기둥 형상으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 기둥부는 깊은 바다에서 상기 기둥부를 결속하기 위하여 해저면에 고정장치를 설치하고, 상기 기둥부 저면과 상기 고정장치를 결속시키는 앵커링 라인으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 온실지붕은, 태양광에 노출되어 상기 태양에너지가 상기 온실 내부로 유입될 때 상기 태양광 중 가시광선만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 내부 막과, 상기 태양광 중 적외선을 외부 표면에 집적시켜 해수 파이프를 통해 상기 온실 내부로 유입되는 해수의 증류작용이 활발히 발생하도록 할 수 있는 재질의 외부 막으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 내부 막은 폴리카보네이트 재질로 구성하여 5mm 내지 50mm 두께로 형성하며, 상기 외부 막은 폴리카보네이트 재질로 구성하여 5mm 내지 50mm 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 발전장치부는, 상기 기둥부 상부에 설치하며 해상풍을 이용하여 상기 해상 온실에서 사용하는 전력의 일부를 생산하는 풍력발전설비와, 상기 해상 온실 근해에 설치하며 파도의 에너지를 흡수하여 상기 해상 온실에서 사용하는 전력의 일부를 생산하는 파력발전설비로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 파력발전설비는, 해상 온실 근해 수면으로부터 일정 높이를 갖도록 구성하여 방파제 역할을 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 담수 장치는, 해수를 상기 온실 지붕으로 끌어 올리는 펌프장치와, 해수를 상기 온실 지붕으로 이동시키는 파이프와, 상기 온실 지붕 외부 막 표면 해수를 증류시켜 담수를 생성하여 저장하는 담수 저장 탱크와, 상기 저장된 담수를 해상 온실에 공급하는 배수관으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 해양목장은 상기 기둥부 사이로 상기 온실 장치 하부의 해수면으로부터 5m 내지 100m 깊이로 설치되고, 상기 해상 온실에서 발생하는 부산물을 공급받아 어류의 식용원으로 사용하며, 해조류 목장, 어류 산란장, 치어 서식처 및 어장으로 활용하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 해양온실목장을 적용 시에는 바다에서 발생하는 바람, 파도 및 태양의 자연 에너지를 흡수하여 전력으로 변환하고 이를 이용하여 식량 생산, 담수 생산, 전력 생산 및 산업단지에서 발생하는 이산화탄소 소비를 동시에 수행할 수 있는 복합 해양온실목장을 설치하여 식량 문제, 에너지 문제 및 환경문제를 해결 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 해양온실목장을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 해상 온실 및 담수장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 파력발전설비를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 기둥부의 설치방법을 나타낸 도면이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 설명 ***
10 : 파도 20 : 해수
21 : 해수면 22 : 해저면
30 : 적외선 40 : 가시광선
50 : 이산화탄소(CO₂) 100 : 복합 해양온실목장
200 : 해상 온실 210 : 기둥부
211 : 고정장치 220 : 온실
230 : 온실지붕 231 : 내부 막
232 : 외부 막 300 : 발전장치부
310 : 풍력발전설비 320 : 파력발전설비
321 : 몸체 322 : 연결부
323 : 상하좌우운동 400 : 담수장치
410 : 파이프 420 : 담수저장탱크
430 : 배수관 500 : 해양목장
510 : 인공 어초
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 해양온실목장을 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 해상 온실 및 담수장치를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 파력발전설비를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명에 따른 기둥부의 설치방법을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 복합 해양온실목장(100)은 해상에 설치하는데, 그 구성을 보면, 해상에 설치하고 태양에너지를 이용하여 농산물을 재배하는 해상 온실(200)과, 자연의 다수 에너지원을 이용하여 상기 해상 온실(200)에서 사용되는 전력을 생산하는 발전장치부(300)와, 태양에너지를 이용하여 상기 해상 온실(200)에서 사용되는 담수를 생산하는 담수장치(400) 및 상기 해상 온실(200) 하부에 인공 어초(510)를 설치하여 목장으로 활용하는 해양목장(500)으로 구성한다.
이하, 해양온실목장(100)을 형성하는 각 구성에 대하여 개별적으로 설명한다. 먼저 도 2를 참조하여, 해상 온실(200)에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해상 온실(200)은 태양에너지를 이용하여 농산물을 재배하기 위한 구조물로 수면 상에 띄워 구성한다.
그리고, 상기 해상 온실(200)에 사용되는 에너지원은 설치된 해수(20) 주위의 다수 에너지원을 이용하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 해상 온실(200)에서 사용되는 전력을 생산하는 발전장치부(300)를 구성하는데, 이는 다시 상기 기둥부(210) 상부에 설치하며 해상풍을 이용하여 상기 해상 온실(200)에서 사용하는 전력의 일부를 생산하는 풍력발전설비(310)와, 상기 해상 온실(200) 근해에 설치하며 파도(10)의 에너지를 흡수하여 상기 해상 온실(200)에서 사용하는 전력의 일부를 생산 및 방파제 역할을 동시에 수행하는 파력발전설비(320)로 구성된다.
여기서, 해상 온실은 산업단지에서 발생한 이산화탄소(CO2, 50)를 상기 해상 온실(200) 내에 주입하여 공기 중 이산화 탄소(50)의 농도를 3배 이상으로 만들며 농산물의 광합성 속도를 증가시켜 재배하기 위한 시설이다.
이를 위한 해상 온실(200) 구조는, 상기 해상 온실(200)을 지지하는 기둥부(210)와, 상기 기둥부(210)의 사이에 설치되어 농산물을 수경 재배하는 온실(220)과, 상기 온실(220) 상부에 설치되며 태양에너지를 선택적으로 여과하는 차단막이 형성된 온실지붕(230)으로 구성한다.
이때, 상기 온실지붕(230)은, 태양광에 노출되어 상기 태양에너지가 상기 온실(220) 내부로 유입될 때 상기 태양광 중 가시광선(40)만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 내부 막(231)과, 상기 태양광 중 적외선(30)을 외부 표면에 집적시켜 해수(20) 파이프(410)를 통해 상기 온실지붕(230) 내부로 유입되는 해수(20)의 증류작용이 활발히 발생하도록 할 수 있는 재질의 외부 막(232)으로 구성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 내·외부 막(231, 232) 재료의 일례로 폴리카보네이트가 있으며, 상기 폴리카보네이트는 외부 충격 및 변형에 강하고, 선택적으로 빛을 투과하며, 복사에너지에 대한 반사율의 조절이 가능한 물성을 가지는 재질로, 상기 내·외부 막(231, 232)은 폴리카보네이트 재질로 구성하여 5mm 내지 50mm 두께로 형성함이 더욱 바람직하다.
한편, 태양에너지를 이용하여 상기 해상 온실(200)에서 사용되는 담수를 생산하는 담수장치(400)를 상기 온실(220) 장치에 근접한 일측으로 더 구성한다.
여기서, 담수 장치(400)는, 상기 온실지붕(230)에서 태양에너지를 이용하여 해수(20)를 증류시켜 담수를 생산하고, 상기 담수를 상기 해상 온실(220)에 공급하며, 이를 위하여, 해수(20)를 상기 온실 지붕(230)으로 이동시키는 파이프(410)와, 해수(20)에서 증류되어 발생된 담수를 저장하는 담수 저장 탱크(420)와, 상기 담수를 해상 온실에 공급하는 배수관(430)으로 구성한다.
이 경우, 상기 담수 장치(400)는 해수(20)에서 담수를 분리하는 방법으로써 태양에너지에서 발생하는 열을 이용한 증발법을 사용하고 있지만 이에 국한되지 않고 다른 담수 분리 방법을 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 해상 온실(200) 하부에는 인공 어초(510)를 설치하여 목장으로 활용하는 해양목장(500)으로 구성한다.
여기서, 해양목장(500)은 바다에서 어류를 일정한 구역에서 그물을 쳐서 가두어 기르는 것이 아니고, 물고기가 스스로 잘 자랄 수 있도록 환경을 조성해 주는 방식이며, 대상 생물의 생태와 주어진 어장의 조건을 생물이 잘 살아 갈 수 있도록 알맞은 어장환경을 조성하는 것이 무엇보다도 중요하다.
즉, 상기 해상 온실(200)에서 발생하는 부산물을 공급받아 어류의 식용원으로 사용하도록 하는 것이 바람직하며, 해조류 목장, 어류 산란장, 치어 서식처 및 어장으로 활용하기 위한 적절한 생태 환경을 유지시켜 주어야만 한다.
이때, 해양목장(500)은 상기 기둥부(210) 사이로 상기 온실(220) 장치 하부 해수면에 설치하는데, 해수면에 너무 근접하여도 안되며, 너무 수심이 깊은 심해에 설치하여도 안 되는데, 해수면으로부터 5m 내지 100m 깊이로 설치하는 것이 바람직하다.
도 3a는 본 발명에 따른 파력발전설비를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 파력발전설비의 연결부를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 파력발전설비(320)는 몸체(321)와 연결부(322)로 구성되고, 파도(10)의 웨이브를 흡수하여 발전하게 된다.
여기서, 연결부(322)는 발전장치를 포함하며, 파도(10)에 의해 몸체(321)와 연결부(322)가 상하좌우(323)로 운동하면서 이러한 주기적인 움직임에 따른 파도(10) 압력을 이용하여 발전을 하는 것이다.
즉, 발전장치는 유압기(324) 및 발전펌프(325)로 구성하며, 상기 유압기(324)에서 발생하는 압력으로 발전펌프(325)를 가동하여 전기를 생산하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 파력발전설비(320)는 해수면(21)으로부터 일정 길이, 폭, 높이를 갖는데, 이에 따른 구조적 특징을 이용하여 파도(10)로부터 상기 해상 온실(200)을 보호하는 방파제 역할을 수행하기도 한다.
도 4a는 얕은 바다에서의 기둥부 설치방법을 나타낸 도면이고, 도 4b는 깊은 바다에서의 기둥부 설치방법을 나타낸 도면이다.
도 4a 또는 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 기둥부(210)는 상기 해상 온실(220)을 지지하는 역할을 하고, 얕은 바다에서는 상기 기둥부(210)를 해저면(22)에 결속, 즉, 해저면(22)으로부터 일정 깊이만큼 박아서 고정 설치하는 것이 바람직하고, 수심이 깊은 바다에서는 상기 해상 온실(200)을 바다에 띄우고 해저면(22)에 고정장치(211)를 설치한 후 상기 고정장치(211)와 기둥부(210)를 연결하여 결속하는 앵커링 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
이를 위하여 기둥부(210)는 해저면(22)에 상기 기둥부(210)를 결속하기 위한 결속부재를 더 구성하는데, 이때, 결속부재는 상기 기둥부(210) 저면과 일체형으로 연장시키거나 분리형으로 연장 가능하게 체결하는 체결부를 이용하게 되는데 일체형인 경우에는 기둥부(210)와 동일한 기둥 형상으로 구성하며, 분리형인 경우에는 깊은 바다에서 상기 기둥부(210)를 결속하기 위하여 해저면(22)에 고정장치(211)를 설치하고, 상기 기둥부(210) 저면과 상기 고정장치를 설치하고, 상기 기둥부(210) 저면과 상기 고정장치(211)를 결속시키는 앵커링 라인(212)으로 구성한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (12)
- 해상에 설치하고 태양에너지를 이용하여 농산물을 재배하는 해상 온실과;자연의 다수 에너지원를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 전력을 생산하는 발전장치부와;태양에너지를 이용하여 상기 해상 온실에서 사용되는 담수를 생산하는 담수장치; 및상기 해상 온실 하부에 인공 어초를 설치하여 목장으로 활용하는 해양목장;으로 구성하되,상기 해상 온실은,해상 온실을 지지하기 위한 수직 방향의 기둥부와;상기 기둥부 사이에 설치되어 농산물을 수경 재배하는 온실; 및상기 온실 상부에 설치되며 태양에너지를 선택적으로 여과하는 차단막이 형성된 온실지붕;으로 구성하는 것을 특징으로 하는 복합 해양온실목장.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 온실지붕은, 태양광에 노출되어 상기 태양에너지가 상기 온실 내부로 유입될 때 상기 태양광 중 가시광선만을 선택적으로 통과시킬 수 있는 내부 막과, 상기 태양광 중 적외선을 외부 표면에 집적시켜 해수 파이프를 통해 상기 온실 내부로 유입되는 해수의 증류작용이 활발히 발생하도록 할 수 있는 재질의 외부 막으로 구성하며,상기 내부 막 및 외부 막은 폴리카보네이트 재질로 구성하여 5mm 내지 50mm 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 해양온실목장.
- 제 1항에 있어서,상기 발전장치부는, 상기 기둥부 상부에 설치하며 해상풍을 이용하여 상기 해상 온실에서 사용하는 전력의 일부를 생산하는 풍력발전설비와, 상기 해상 온실 근해에 설치하며 파도의 에너지를 흡수하여 상기 해상 온실에서 사용하는 전력의 일부를 생산하는 파력발전설비로 구성하는 것을 특징으로 하는 복합 해양온실목장.
- 제 8항에 있어서,상기 파력발전설비는, 해상 온실 근해 수면으로부터 일정 높이를 갖도록 구성하여 방파제 역할을 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 복합 해양온실목장.
- 제 1항, 7항, 8항 및 9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 담수 장치는,해수를 상기 온실 지붕으로 끌어 올리는 펌프장치;와,해수를 상기 온실 지붕으로 이동시키는 파이프;와,상기 온실 지붕 외부 막 표면 해수를 증류시켜 담수를 생성하여 저장하는 담수 저장 탱크; 및상기 저장된 담수를 해상 온실에 공급하는 배수관;으로 구성하는 것을 특징으로 하는 복합 해양온실목장.
- 제 10항에 있어서,상기 해양목장은 상기 기둥부 사이로 상기 온실 장치 하부의 해수면으로부터 5m 내지 100m 깊이로 설치되고, 상기 해상 온실에서 발생하는 부산물을 공급받아 어류의 식용원으로 사용하며, 해조류 목장, 어류 산란장, 치어 서식처 및 어장으로 활용하는 것을 특징으로 하는 복합 해양온실목장.
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