KR101047154B1

KR101047154B1 - 부유물 제거장치

Info

Publication number: KR101047154B1
Application number: KR1020100130669A
Authority: KR
Inventors: 김연우; 안중환
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2011-07-07

Abstract

본 발명은 하천의 유수에 부유되어 유동하는 쓰레기나 초목 등의 부유물을 걸러내어 제거하는 부유물 제거장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 부유물 제거장치는 하천의 양안(兩岸)에 일정 거리 이격되게 설치되는 구동풀리 및 종동풀리와; 상기 구동풀리 및 종동풀리에 걸쳐져 구동풀리의 회전에 의해 일방향으로 회전하면서 하천을 따라 유동하는 부유물을 걸러내는 그물망 형태의 회전스크린과; 상기 구동풀리를 일방향으로 회전시키는 구동유닛과; 상기 회전스크린에 들러붙은 부유물을 회전스크린에서 강제로 분리시키는 세퍼레이팅유닛과; 상기 구동풀리 또는 종동풀리의 일측부 외측에 설치되어 상기 세퍼레이팅유닛에 의해 분리되는 부유물을 포집하는 포집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

부유물 제거장치{Apparatus for Removing the Floating Substance in the Water}

본 발명은 강이나 하천 등의 부유물을 제거하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천을 가로지르도록 설치되어, 하천의 유수에 부유되어 유동하는 쓰레기나 초목 등의 부유물을 걸러내어 제거하는 부유물 제거장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 물관리 문제는 수질을 보호하는 문제와 함께 수량·홍수 조절문제·계절적 및 지역적 수량관리·물의 이용 문제 등 물에 관한 전반적인 관리체계를 종합적으로 검토하여 수립되어야 한다.

수질관리를 위해서는 맑은 물이 많이 흘러서 어느 정도 오염물질이 유입된다고 하더라도 자정능력에 의해서 정화가 이루어지도록 하거나, 일정 한도를 넘어서 자연의 힘만으로는 정화가 불가능할 정도로 오염도가 심할 때에는 인공적으로 정화하여 흘려보내야 한다.

특히, 하천의 유수를 따라 흐르는 플라스틱병, 알루미늄캔 등 각종 생활 쓰레기 등의 부유물은 초목 등의 각종 유기물질과 함께 상수원을 오염시키고, 어패류 폐사의 원인이 되는 하천 부영양화를 초래하며, 바다로 유입될 경우 적조현상을 유발하는 등 자연환경을 파괴하는 문제점이 있었다.

이에 관리기관에서는 많은 인력과 설비를 이용하여 하천, 댐, 저수지등으로 유입된 부유쓰레기를 제거하고는 있으나, 종래의 부유물을 제거하기 위한 설비들은 많은 부지와 동력이 필요하고, 관리가 힘든 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 부유물 제거장치로서 대한민국 등록특허공보 제0596216호(2006. 06. 26. 등록)에 하천의 양안에 회전벨트를 설치하여 하천수를 따라 떠내려오는 부유물을 제거하고, 상기 회전벨트가 하천수의 흐름에 의해 구동되게 함으로써 별도의 동력없이 부유물을 제거할 수 있도록 한 것이 개시있다.

그러나, 상기 등록특허의 부유물 제거장치는 회전벨트가 하천의 양안에 기울어지게 가로질러 설치되어 물의 흐름을 막는 구조이기 때문에 부유물이 회전벨트를 타고 넘어가는 현상이 발생하여 부유물 제거 효율이 낮으며, 하천 유수가 부유물포집박스 내부를 거쳐 유동하므로 부유물포집박스 내에 포집된 부유물이 유수와 함께 빠져나가버리는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 작은 설치면적을 가지며, 적은 동력으로 우수한 부유물 제거 성능을 발휘할 수 있는 부유물 제거장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하천의 양안(兩岸)에 일정 거리 이격되게 설치되는 구동풀리 및 종동풀리와; 상기 구동풀리 및 종동풀리에 걸쳐져 구동풀리의 회전에 의해 일방향으로 회전하면서 하천을 따라 유동하는 부유물을 걸러내는 그물망 형태의 회전스크린과; 상기 구동풀리를 일방향으로 회전시키는 구동유닛과; 상기 회전스크린에 들러붙은 부유물을 회전스크린에서 강제로 분리시키는 세퍼레이팅유닛과; 상기 구동풀리 또는 종동풀리의 일측부 외측에 설치되어 상기 세퍼레이팅유닛에 의해 분리되는 부유물을 포집하는 포집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치를 제공한다.

본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 본 발명의 부유물 제거장치는 상기 회전스크린이 하천의 수면에 일치되는 위치를 유지하도록 상기 구동풀리 및 종동풀리와, 회전스크린, 구동유닛, 세페레이팅유닛을 부력에 의해 수중에서 부양시킨 상태로 지지하는 서포트유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 서포트유닛은 상기 구동유닛과 구동풀리가 수용되는 공간이 형성되며 내부로 물이 유입되는 개방부가 형성되어 있는 제1가이드박스와, 상기 세퍼레이팅유닛 및 종동풀리가 수용되는 공간이 형성되며 내부로 물이 유입되는 개방부가 형성되어 있는 제2가이드박스와, 양단이 상기 제1가이드박스 및 제2가이드박스와 연결되어 제1가이드박스와 제2가이드박스를 상호 연결하는 연결부를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 본 발명에 따르면, 그물망 구조로 이루어진 회전스크린이 하천의 수면과 대응하는 위치를 유지하면서 하천을 떠다니는 부유물을 제거하므로, 부유물이 회전스크린을 타고 넘어가는 등의 현상이 거의 없이 매우 우수한 부유물 제거 성능을 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유물 제거장치를 개략적으로 나타내 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 부유물 제거장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 1의 부유물 제거장치가 수위 변화에 대응하여 높이가 가변된 상태를 보여주는 종단면도이다.
도 4는 도 1의 부유물 제거장치가 하천에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 부유물 제거장치의 다른 실시예를 나타낸 종단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부유물 제거장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 부유물 제거장치는 하천(R)의 양안(兩岸)에 일정 거리 이격되게 설치되는 구동풀리(10) 및 종동풀리(20)와, 상기 구동풀리(10) 및 종동풀리(20)에 걸쳐져 회전하면서 하천(R)을 따라 유동하는 부유물을 걸러내는 그물망 형태의 회전스크린(30)과, 상기 구동풀리(10)를 일방향으로 회전시키는 구동유닛(40)과, 상기 회전스크린(30)에 들러붙은 부유물을 회전스크린(30)에서 강제로 분리시키는 세퍼레이팅유닛(50)과, 상기 종동풀리(20)의 일측부 외측에 설치되어 상기 세퍼레이팅유닛(50)에 의해 분리되는 부유물을 포집하는 포집부(70)와, 상기 회전스크린(30)이 수위 변화에 상관없이 항상 수면에 일치하는 위치를 유지하면서 부유물을 채집할 수 있도록 상기 구동풀리(10) 및 구동유닛(40), 종동풀리(20)와 세퍼레이팅유닛(50)을 부력에 의해 수중에서 부양시킨 상태로 지지하는 서포트유닛(60)을 포함하여 구성된다.

상기 구동유닛(40)은 상기 구동풀리(10)의 회전축과 연결되어 회전력을 전달하는 구동모터(41)와, 상기 구동모터(41)를 수밀을 유지하면서 수용하는 모터케이스(42)로 구성된다. 상기 서포트유닛을 구성하는 제1가이드박스(61) 내로 유입되는 물에 의해 상기 모터케이스(42)가 과도한 하중을 받지 않도록 하기 위하여 상기 모터케이스(42)에는 물이 통과하는 복수개의 관통홀(43)이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있다.

상기 세퍼레이팅유닛(50)은 상기 종동풀리(20)의 중심부에 설치되어 반경방향 외측으로 압축공기를 분사함으로써 회전스크린(30)에 달라붙은 부유물을 분리시키는 에어분사부재(55)와, 상기 에어분사부재(55)로 압축공기를 공급하는 에어컴프레서(51)와, 상기 에어컴프레서(51)를 수밀을 유지하면서 수용하는 컴프레서케이스(52)를 포함하여 구성된다. 상기 컴프레서케이스(52)에도 모터케이스(42)와 마찬가지로 물이 통과하는 복수개의 관통홀(53)이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있다.

상기 에어분사부재(55)는 도 2에 도시한 것과 같이 종동풀리(20)의 내측에 설치되어 에어컴프레서(51)로부터 압축공기를 공급받는 중공의 원통체로 이루어지며, 측면부에는 복수개의 분사공(55a)이 내외측으로 관통되게 형성된 구조로 이루어질 수 있다. 상기 에어분사부재(55)의 분사공(55a)을 통해 분사된 압축공기가 외부로 원활하게 분사되도록 상기 종동풀리(20)에도 상기 분사공(55a)들과 연통되는 복수개의 에어배출공(20a)들이 형성된다. 물론, 이 실시예에서 상기 에어분사부재(55)와 종동풀리(20)는 개별체로 이루어지지만, 이와 다르게 에어분사부재(55)와 종동풀리(20)가 일체로 형성될 수도 있다.

전술한 것과 같이 상기 서포트유닛(60)은 상기 회전스크린(30)이 하천(R)의 수위 변동에 상관없이 항상 수면과 대응하는 위치를 유지하도록 회전스크린(30)을 수중에서 부유시킨 상태로 지지하는 기능을 한다. 이 실시예에서 상기 서포트유닛(60)은 상기 구동유닛의 모터케이스(42)와 구동풀리(10)가 수용되는 공간이 형성되어 있는 제1가이드박스(61)와, 상기 세퍼레이팅유닛의 컴프레서케이스(52) 및 종동풀리(20)가 수용되는 공간이 형성되어 있는 제2가이드박스(62)와, 양단이 상기 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62)와 연결되어 제1가이드박스(61)와 제2가이드박스(62)를 서로 연결시키는 연결부(63)로 구성된다. 여기서, 상기 연결부(63)는 제1,2가이드박스(61, 62)의 하단부에 연통되며, 속이 빈 중공으로 이루어져 제1,2가이드박스(61, 62)를 통해 내부로 물이 유입되는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 연결부(63)는 하천의 바닥면이 편평하지 않을 경우 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62)가 동일한 수위에 위치될 수 있도록 하는 작용을 한다.

상기 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62)의 하측 지주부에는 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62) 및 연결부(63) 내측으로 물이 원활하게 유입될 수 있도록 다수의 물유입공(64)이 형성됨이 바람직하다.

상기 제1가이드박스(61)와 제2가이드박스(62)는 상기 모터케이스(42) 및 컴프레서케이스(52)보다 약간 큰 크기를 가지며 상부면이 개방된 직육면체 박스 형태로 이루어지며, 내부 공간으로 자연스럽게 물이 유입됨과 더불어 상기 회전스크린(30)이 부력에 의해 상하로 이동할 수 있도록 내측면부에 상하 방향으로 수직하게 개방부(61a, 62a)가 형성되어 있는 구조로 이루어진다.

상기 서포트유닛(60)은 별도의 고정수단, 예컨대 와이어나 빔(beam) 등 공지의 다양한 고정수단에 의해 하천(R)에 고정된다.

상기 포집부(70)는 상기 서포트유닛(60)과 개별체로 구성될 수도 있지만, 이와 다르게 서포트유닛(60)의 제2가이드박스(62)의 외측부에 일체로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 포집부(70)는 단순히 속이 빈 박스 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 종동풀리(20)와 마주보는 면이 개방되게 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 부유물 제거장치는 다음과 같이 작동한다.

본 발명의 부유물 제거장치는 도 2 및 도 4에 도시한 것과 같이 상기 회전스크린(30)이 하천(R)을 가로지르도록 설치된다. 상기 서포트유닛(60)은 하천(R)의 양안에 별도의 고정수단(미도시)에 의해 고정된다. 상기 모터케이스(42)는 상기 서포트유닛(60)의 제1가이드박스(61) 내부 공간에 수용되며, 상기 컴프레서케이스(52)는 상기 제2가이드박스(62) 내부 공간에 수용된다. 이 때, 상기 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62)는 개방된 상부면 및/또는 내측면에 형성되어 있는 개방부(61a, 62a) 및 물유입공(64)을 통해 내부로 물이 유입되고, 제1,2가이드박스(61, 62) 및 연결부(63) 내측으로 유입된 물의 부력에 의해 모터케이스(42) 및 컴프레서케이스(52)가 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62) 내에 부양된 상태가 되고, 회전스크린(30)은 하천(R)의 수면에 일치하는 위치를 유지한다. 상기 회전스크린(30)이 물의 부력에 의해 하천(R)의 수면과 일치하는 위치를 유지하기 위한 회전스크린(30)과 구동유닛 및 세퍼레이팅유닛들의 부피와 하중 등은 부유물 제거장치를 하천에 설치하기 이전에 설계 단계에서 적절히 결정될 것이다.

상기와 같이 회전스크린(30)이 하천(R)의 수면과 대략 일치하는 위치를 유지하도록 설치한 다음, 구동유닛의 구동모터(41)에 전원을 인가하여 구동풀리(10)를 회전시키면, 회전스크린(30)이 하천(R) 폭을 따라 천천히 회전하게 된다.

이 때, 하천(R)을 따라 떠내려오던 부유물은 회전스크린(30)에 걸려지게 된다. 상기 회전스크린(30)은 그물망 구조로 되어 있기 때문에 하천(R)의 유수가 회전스크린(30)을 그대로 통과하게 되므로 부유물이 유수와 함께 회전스크린(30)을 타고 넘어 가버리거나 하는 현상은 발생하지 않는다.

상기 회전스크린(30)에 걸린 부유물이 종동풀리(20) 쪽으로 오게 되면, 에어컴프레서(51)로부터 공급된 압축공기가 에어분사부재(55)의 분사공(55a) 및 종동풀리(20)의 에어배출공(20a)을 통해 외측으로 분사된다. 상기 에어분사부재(55) 및 종동풀리(20)를 통해 분사된 압축공기는 회전스크린(30)에 걸려진 부유물을 회전스크린(30)에서 분리시키게 된다.

상기 회전스크린(30)에서 분리된 부유물은 제2가이드박스(62)의 외측면에 배치된 포집부(70)의 개방면을 통해 포집부 내부에 수용된 후 적절히 폐기 처리된다.

한편, 전술한 것처럼 상기 모터케이스(42)와 컴프레서케이스(52)는 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62) 내에서 부유된 상태로 지지되어 있으므로, 많은 양의 비가 와서 하천(R)의 수위가 높아지거나 갈수기에 하천(R) 수위가 낮아지는 등 하천의 수위 변화가 발생하더라도 모터케이스(42)와 컴프레서케이스(52)는 제1가이드박스(61) 및 제2가이드박스(62) 내에서 수위 변동과 대응하여 물의 부력에 의해 상하로 이동하여 회전스크린(30)이 항상 수면과 대응하는 위치를 유지할 수 있게 된다(도 3참조).

또한, 집중호우 등으로 제1,2가이드박스(61, 62) 내부로 많은 양의 물이 한번에 유입되더라도 상기 모터케이스(42) 및 컴프레서케이스(52)에 복수개의 관통홀(43, 53)이 형성되어 물이 자유롭게 유동할 수 있으므로 모터케이스(42) 및 컴프레서케이스(52)가 물에 의해 강한 하중을 받는 것이 방지될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 회전스크린(30)이 항상 하천(R)의 수면과 대응하는 위치를 유지하면서 하천을 떠다니는 부유물을 거의 완전히 제거할 수 있다.

한편, 상기 구동유닛(40)의 구동모터(41) 및/또는 세퍼레이팅유닛(50)의 에어컴프레서(51)를 구동시키기 위한 전기적 에너지를 공급하기 위한 전력공급장치로서 하천 주변에 태양광 발전장치를 설치하게 되면, 전력 사용량도 대폭 줄일 수 있으며, 더욱 친환경적인 부유물 제거장치를 구현할 수 있다.

전술한 실시예의 부유물 제거장치는 서포트유닛(60)을 구성하는 제1가이드박스(61)와 제2가이드박스(62)가 연결부(63)에 의해 서로 연결된 구조로 되어 있으나, 도 5에 다른 실시예로 나타낸 것과 같이 제1가이드박스(61)와 제2가이드박스(62)의 하부에 지주부(65)를 형성하고, 이 지주부(65)를 하천의 바닥면에 고정시켜 사용할 수도 있다. 상기 지주부(65)에는 물이 유입될 수 있도록 물유입공(64)이 형성됨이 바람직하다.

전술한 본 발명에 따른 부유물 제거장치의 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제안된 것으로 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.

R : 하천 10 : 구동풀리
20 : 종동풀리 20a : 에어배출공
30 : 회전스크린 40 : 구동유닛
41 : 구동모터 42 : 모터케이스
50 : 세퍼레이팅유닛 51 : 에어컴프레서
52 : 컴프레서케이스 55 : 에어분사부재
55a : 분사공 60 : 서포트유닛
61 : 제1가이드박스 61a : 개방부
62 : 제2가이드박스 62a : 개방부
63 : 연결부 70 : 포집부

Claims

하천(R)의 양안(兩岸)에 일정 거리 이격되게 설치되는 구동풀리(10) 및 종동풀리(20)와;
상기 구동풀리 및 종동풀리에 걸쳐져 구동풀리의 회전에 의해 일방향으로 회전하면서 하천을 따라 유동하는 부유물을 걸러내는 그물망 형태의 회전스크린(30)과;
상기 구동풀리를 일방향으로 회전시키는 구동유닛(40)과;
상기 회전스크린에 들러붙은 부유물을 회전스크린에서 강제로 분리시키는 세퍼레이팅유닛(50)과;
상기 구동풀리 또는 종동풀리의 일측부 외측에 설치되어 상기 세퍼레이팅유닛에 의해 분리되는 부유물을 포집하는 포집부(70) 및;
상기 회전스크린(30)이 하천의 수면에 일치되는 위치를 유지하도록 상기 구동풀리(10) 및 종동풀리(20)와, 회전스크린(30), 구동유닛(40), 세퍼레이팅유닛(50)을 물의 부력에 의해 부양시킨 상태로 지지하는 서포트유닛(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제1항에 있어서, 상기 세퍼레이팅유닛(50)은 상기 종동풀리(20)의 중심부에 설치되어 반경방향 외측으로 압축공기를 분사하는 에어분사부재(55)와, 상기 에어분사부재로 압축공기를 공급하는 에어컴프레서(51)와, 상기 에어컴프레서를 수밀을 유지하면서 수용하는 컴프레서케이스(52)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제2항에 있어서, 상기 에어분사부재(55)는 상기 종동풀리(20)와 일체로 된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제2항에 있어서, 상기 컴프레서케이스(52)에는 물이 통과하는 복수개의 관통공(53)이 상하방향으로 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제1항에 있어서, 상기 구동유닛(40)은 상기 구동풀리(10)의 회전축과 연결되어 회전력을 전달하는 구동모터(41)와, 상기 구동모터를 수밀을 유지하면서 수용하는 모터케이스(42)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제5항에 있어서, 상기 모터케이스(42)에는 물이 통과하는 복수개의 관통공(43)이 상하방향으로 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 서포트유닛(60)은, 상기 구동유닛(40)과 구동풀리(10)가 수용되는 공간이 형성되며, 일측면부에 상기 회전스크린(30)의 일단부가 상하방향으로 이동 가능하게 수용되는 개방부(61a)가 형성되어 있는 제1가이드박스(61)와;
상기 세퍼레이팅유닛(50) 및 종동풀리(20)가 수용되는 공간이 형성되며, 상기 제1가이드박스(61)와 마주보는 면에 상기 회전스크린(30)의 다른 일단부가 상하방향으로 이동 가능하게 수용되는 개방부(62a)가 형성되어 있는 제2가이드박스(62)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제8항에 있어서, 상기 제1가이드박스(61)와 제2가이드박스(62)의 하부에는 하측으로 연장되게 형성되어 하천의 바닥면에 고정되는 지주부(65)가 형성된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제9항에 있어서, 상기 제1가이드박스(61)와 제2가이드박스(62)의 지주부(65)는 하천의 바닥면에 안치되는 연결부(63)에 의해 상호 연결된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.
제8항에 있어서, 상기 제2가이드박스(62)의 일측에 상기 세퍼레이팅유닛(50)에 의해 분리되는 부유물을 포집하는 포집부(70)가 설치된 것을 특징으로 하는 부유물 제거장치.