KR101114677B1 - 이동식 수질오염 측정 시스템 - Google Patents

이동식 수질오염 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측정하고자 하는 인위적인 위치로 자유롭게 이동시키면서 수질을 측정하여 정보를 제공할 수 있도록 하여 유동적인 변화에 능동적으로 대처하고 관리할 수 있도록 한 이동식 수질오염 측정 시스템에 관한 것으로서,
수면에 부상할 수 있도록 구비되는 부이의 부이바디 상부에 수질을 측정하고 측정위치로 이동하는 데 필요한 동력을 얻을 수 있도록 장착하는 풍력발전모듈과 솔라셀모듈, 상기 부이바디 저면에 추진가능하게 구동수단에 의하여 회전하는 프로펠러와, 상기 부이바디 내부에 장착하여 실질적으로 수질을 측정하기 위한 수질측정기를 포함하는 것이 특징이다.
Figure R1020090084922
수질오염, 측정, 부이

Description

이동식 수질오염 측정 시스템{MOBILE WATER QUALITY MEASURING SYSTEM}
본 발명은 이동식 수질오염 측정 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 태양 또는 풍력을 통하여 전원을 공급받아 무선 제어를 통하여 자유롭게 이동하면서 수질을 측정할 수 있도록 원격제어되는 부이를 이용한 개선된 이동식 수질오염 측정 시스템의 제공에 관한 것이다.
통상적으로 부이(Buoy)는 부력을 갖고 수표면에 떠서 여러 가지 목적으로 사용되는 데, 보편적으로는 선박의 안전한 항해를 돕기 위하여 항로를 지시하거나 암초 침몰선 등 항해상의 위험물의 존재를 경고하기 위하여 설치된다.
또한, 부이는 항해 안전용뿐 아니라 과학적인 자료를 검출하기 위한 경우에도 이용되는 데, 바다, 호수 등의 수질을 측정할 수 있는 수질측정수단을 부이에 장착하여 활용하고 있는 실정이다.
상기와 같이 부이에 장착하는 종래기술의 수질오염 측정장치(1)의 구성을 도 4를 통하여 살펴보면 다음과 같다.
디스크 타입으로 구비되고 수면에 부상할 수 있도록 부력재를 가지는 부이바디(2)를 구비하고, 상기 부이바디(2) 내부에는 수질을 측정할 수 있도록 수중으로 노출되는 측정자(3)와 측정에 필요한 전원 공급을 위한 배터리 등을 가지는 측정수단(4)을 내장한다.
상기 부이바디(2)의 상부에는 태양전지판(5)을 구비하여 부이바디(2) 내부에 장차관 측정수단(4)의 배터리로 전원을 충전시키도록 하고, 부이바디(2)의 상부에는 측정정보를 인가하기 위한 통신수단(6)이 설치된다.
상기 부이바디(2)에 내장되는 측정수단(4)은 방수처리되어 물이 부이바디(2) 상단으로 튀기거나 일시적으로 부이바디(2)가 물속에 잠겨도 물이 스며들지 않는다.
상기 부이바디(2)의 저면에는 수중의 바닥면의 고정체 또는 중량체(7)와 계류로프(8)로 바람이나 파도(물경) 또는 조류의 영향에 관계없이 항상 일정한 위치를 유지할 수 있도록 구성하고 있다.
상기와 같은 종래 기술에서는 측정수단을 장착한 부이바디가 해수면 또는 내수면의 측정하고자 하는 위치 어느 한 곳에 고정되어 바람이나, 조수, 물결 등의 영향에 관계없이 안정된 상태를 유지하면서 해당 위치의 수질을 측정하여 유,무선 통신을 통하여 측정정보를 제공하는 형태를 취하고 있다.
상기와 같이 고정형태로 구비되는 종래 기술의 수질오염 측정장치는 해수면 또는 내수면의 정확한 수질정보를 얻기 위해서는 일정범위의 영역 내에 많은 수의 측정장치를 설치하여야 하기 때문에 수질측정에 많은 비용이 소요되는 단점이 발생한다.
또한, 상기와 같이 수질 측정장치를 해수면 또는 내수면의 일정 영역 내에 고정설치하기 때문에 바람이나 조류 물결(파도) 등의 영향에 의하여 물이 지속적으로 순환하기 때문에 일시적으로 오염도가 심한 지역이 발생하더라도 그 지역에 수질 측정장치가 설치되어 있지 않을 경우에는 현실적으로 수질오염 정보를 얻지 못하게 된다.
이와 같이 해수면 또는 내수면의 유동적인 상황에 대하여 적극적으로 대처하지 못하기 때문에 수질오염 측정 정보가 부정확하여 현실적으로 대처하는 것이 어렵게 되는 것은 물론, 축적되는 데이터베이스의 신뢰도가 저하되는 등의 원인이 된다.
그리고, 측정수단을 가지는 부이바디가 계류로프로 고정하고 있으나 바람과 풍랑 등과 같은 외부요인에 의하여 쉽게 손상되기 쉽고, 계류로프가 손상(절단)된 경우에는 부이바디가 제 위치를 유지하지 못하고 이동하여 쉽게 파손되는 경우가 빈번하게 일어나고 이 경우에도 실질적으로 수질을 정상적으로 측정하는 것이 어렵게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 수면에 부상할 수 있도록 구비되는 부이의 부이바디 상부에 수질을 측정하고 측정위치로 이동하는 데 필요한 동력을 얻을 수 있도록 장착하는 풍력발전모듈과 솔라셀모듈, 상기 부이바디 저면에 추진가능하게 구동수단에 의하여 회전하는 프로펠러와, 상기 부이바디 내부에 장착하여 실질적으로 수질을 측정하기 위한 수질측정기를 포함하여 측정하고자 하는 인위적인 위치로 자유롭게 이동시키면서 수질을 측정하여 정보를 제공할 수 있도록 하여 유동적인 변화에 능동적으로 대처하고 관리할 수 있는 목적을 달성할 수 있다.
본 발명은 해수면 또는 내수면의 어느 위치에 고정된 상태에 있지 않고 사용자의 제어에 따라 자유롭게 위치를 이동시키면서 수질오염상태를 측정하고 측정된 정보를 통신수단을 통하여 제공하도록 함으로서 지속적인 수질감시가 가능하고 수질관리의 용이성을 제공할 수 있는 것은 물론 유동적인 수질변화에 능동적으로 대처할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템의 외관 사시도, 도 2 는 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템을 도시한 구성도, 도 3 는 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템의 네트워크 구성도로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 이동식 수질오염 측정 시스템(100)은 부력재를 가지고 수면에 부상하는 부이(101)를 측정하고자 하는 인위적인 위치로 자유롭게 이동시키면서 수질을 측정하여 정보를 제공할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 부이(101)는 디스크타입 배 타입 등 다양한 형상과 모양으로 구비될 수 있으며, 부이바디(102)의 상부에는 수질을 측정하고 측정위치로 이동하는 데 필요한 동력을 얻을 수 있도록 소형의 풍력발전모듈(103)과 솔라셀모듈(104)을 장착한다.
상기 부이바디(102)의 저면 전,후 방향에는 추진을 위한 수단으로 DC모터와 같은 구동수단(105)에 의하여 회전하는 프로펠러(106)를 장착하고, 상기 부이바디(102)의 내부에는 실질적으로 수질을 측정하기 위한 수질측정기(110)를 내장한다.
상기 부이바디(102)에 장착되는 프로펠러(106) 위치에는 초음파센서(MC)를 장착하여 이동과정에서 주변 장애물을 감지하여 회피할 수 있도록 하면서 이동경로 또는 수질측정 위치의 수심을 측정할 수 있도록 한다.
상기 풍력발전모듈(103)과 솔라셀모듈(104)에 의하여 생산된 전원은 충전회로(111)를 거처 부이바디(102) 내부에 장착되는 배터리(112)로 인가하여 수질측정기(110)가 수질측정 작동에 필요한 전원 또는 부이(101)를 이동시킬 수 있도록 움직이는 프로펠러(106)를 작동시키는 구동수단(105)의 전원으로 사용할 수 있도록 한다.
상기 수질측정기(110)는 부이바디(102)의 하방으로 노출되어 측정하고자 하는 일정량의 물을 채취하는 채취수단(113)과, 상기 채취수단(113)에 의하여 채취된 물의 온도와 농도 등을 감지하여 측정하는 측정수단(114)과, 측정된 정보를 토대로 비교 판단과 제어작동을 수행하는 콘트롤러(115)와, 상기 콘트롤러(115)를 통하여 측정정보를 관리센터(C)로 제공하고, 측정과 이동 등에 필요한 정보를 관리센터(C)로부터 제공받아 콘트롤러(115)가 관리센터(C)에 의하여 원격제어작동하기 위한 통신수단(116)으로 구성한다.
상기 통신수단(116)은 다양한 종류의 것이 있으나 저 용량 저전력으로 배터리(112) 수명을 오래 유지하면서 많은 수(약 25,000개)의 노드를 가지는 지그비통신을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 채취수단(113)에는 채취한 물에 함께 함유된 고체형태의 오물 또는 이물질을 미세한 상태로 분쇄할 수 있도록 DC모터와 같은 구동수단의 동력을 전달받아 작동하는 파쇄기(117)와 채취된 오수의 농도를 균일하게 하여 측정할 수 있도록 하는 전처리기(118)로 구성한다.
상기 측정수단(114)은 수소이온농도를 측정하기 위한 PH센서(120)와, 화학적 산소요구량을 측정하기 위한 COD센서(121)와 총질소(N)량을 측정하기 위한 T-N센서(122)와 총인(P)량을 측정하기 위한 T-P센서(123) 및 수온을 측정하기 위한 온도센서(124) 등으로 구성한다.
상기 콘트롤러(115)는 측정하고자 하는 수질의 기준 또는 설정치와 측정시간 또는 측정주기에 대한 정보를 미리 저장하고 있는 저장부(125)와, 측정수단(114)이 측정한 정보를 인가받기 위한 수신부(126)와, 수신부(126)가 인가받은 측정정보를 저장부(125)에 저장된 정보와 비교하여 판단하는 비교판단부(127)와 비교판단된 측정정보를 지리정보와 함께 저장하기 위한 데이터베이스(128)를 구비한다.
또한, 측정위치정보를 확인하는 것은 물론 측정위치 이동시 정확한 이동경로와 측정위치를 결정하기 위한 GPS모듈(129)을 구비하고, 구동수단(105)과 채취수단(113) 및 측정수단(114)을 제어하기 위한 작동부(130)를 포함하여 구성한다.
상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템(100)의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.
수질측정기(100)를 가지는 부이(101)를 수질을 측정하고자 하는 해수면 또는 내수면에 부상시킨 후 관리센터(C)에서 부이(101)에 장착된 수질측정기(110)의 GPS모듈(129)에 수질을 측정하고자 하는 위치정보(위도,경도) 좌표값을 통신수단(116)을 통하여 제공한다.
그러면, 관리센터(C)에서 지정한 위치정보(위도,경도) 값에 의해 부이(101)는 작동부(130)에 의하여 플력발전모듈(103)과 솔레셀모듈(104)을 통하여 얻어진 전원이 축적된 배터리(112)에 의하여 구동수단(105)이 부이바디(102)에 장착된 프로펠러(106)를 작동시켜 제어입력된 측정위치로 이동할 수 있게 된다.
물론, 부이(101)의 이동과정 또는 이동한 상태에서는 작동부(130)는 프로펠러(106)를 지속적으로 작동시켜 바람이나 파도 등과 같은 외압에 의하여 설정 위치를 벗어나지 않도록 유기적으로 제어하도록 함은 당연할 것이다.
그리고, 이동과정에서는 부이바디(102)에 더 구비되는 초음파센서(MC)에 의하여 주변 장애물을 감지하여 회피할 수 있게 되며, 수질 측정 위치의 수심은 물론 이동경로의 수심을 측정할 수 있게 된다.
이와 같이 이동한 상태에서는 실시간(설정된 시간이나 설정된 주기 또는 정보에 의하여 수질 오염의 수치가 심하거나 크게 변동 폭을 보이는 경우)으로 수질 오염 상태를 측정하고, 그 정보를 통신수단(116)으로 하여금 관리센터(C)로 제공하게 되고, 관리센터(C)에서는 이를 자료로 활용하여 대처할 수 있도록 하는 것은 물론 관계자(M)에게 통지하여 인지할 수 있도록 한다.
이러한 일련의 과정을 구체적으로 살펴보면,
관리센터(C)의 원격제어에 의하여 부이(101)가 구동수단(105)과 프로펠러(106)에 의하여 측정위치로 이동하면, 수질측정기(110)를 구성하는 채취수단(113)이 측정하고자 하는 위치의 물을 채취하고, 채취된 물은 측정수단(114)에 의하여 수질상태가 측정된 정보는 콘트롤러(115)에 의하여 설정된 값과 비교하여 이상 유무를 판단하여 관리센터(C)로 제공하게 된다.
채취수단(113)에 의하여 측정할 물을 채취하면 채취과정에서 물과 함께 유입 되는 이물질과 같은 고형물은 파쇄기(117)에 의하여 작은 크기로 파쇄하여 측정에 지장을 초래하지 않도록 하며, 파쇄처리된 후에는 전처리기(118)에 의하여 채취된 물(오수)의 농도를 균일한 상태로 유지하게 된다.
이와 같이 채취된 물의 농도가 균일하게 유지된 상태에서는 측정수단(114)을 구성하는 PH센서(120)와, COD센서(121), T-N센서(122), T-P센서(123) 및 온도센서(124)가 수소이온농도, 화학적산소요구량, 총질소량, 총인량 및 수온을 측정하여 콘트롤러(115)로 인가하게 된다.
상기 측정수단(114)의 측정정보는 콘트롤러(1150의 수신부(126)가 인가받고, 인가받은 정보는 저장부(125)에 저장된 설정 값과 비교판단부(127)가 비교하여 오염상태 여부를 판단하게 된다.
상기와 같이 측정된 수질정보와 설정 값을 비교하여 데이터베이스(128)에 저장함과 아울러 측정값은 통신수단(116)을 통하여 관리센터(C)로 인가되어 측정된 수질정보를 토대로 대책을 강구하는 등의 용도로 활용하게 된다.
상기 수질 측정정보를 데이터베이스(128)에 저장하거나 통신수단(116)을 통하여 관리센터(C)로 인가할 때에는 측정값에 측정지역의 위치정보를 함께 제공함으로써 어느 위치에서 어느 시간에 측정한 것인지 쉽게 파악할 수 있도록 한다.
이는 측정값에 GPS모듈(129)의 좌표값과 타이머에 의한 시간 값을 함께 입력하여 저장하고 제공하게 됨으로써 가능하게 된다.
물론, 상기 측정수단(114)이 측정한 값은 비교판단부(127)에 의하여 저장부(125)의 설정 값과 비교하여 PH센서(120)와, COD센서(121), T-N센서(122), T-P센서(123), 온도센서(124)가 요구하는 각각의 임계값 모두를 만족할 경우에만 데이터베이스(128)에 저장 또는 관리센터(C)로 제공하도록 하거나, PH센서(120)와, COD센서(121), T-N센서(122), T-P센서(123), 온도센서(124)가 요구하는 각각의 임계값 중 2개 이상을 만족하게 또는 특정 임계값을 만족할 경우 등 다양한 형태로 설정 가능할 것이다.
상기와 같이 특정 위치의 수질을 측정할 때에는 1회 또는 그 이상의 횟수로 측정한 후 관리센터(C)에서 만족할 만한 정보를 득한 경우에는 다른 지역으로 부이(101)를 이동시켜 앞서 언급한 바와 같은 동작으로 수질을 측정하는 것을 반복하여 정보를 얻으면 된다.
이러한 본 발명은 해수면 또는 내수면의 어느 한 위치에 고정되어 있지 않고 관리센터에 의하여 원격제어되어 자유롭게 이동하면서 위치에 관계없이 수질을 측정할 수 있기 때문에 유동적이면서 급작스런 변화에 능동적으로 대처할 수 있고 용이하게 관리할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템의 외관 사시도.
도 2 는 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템을 도시한 구성도.
도 3 는 본 발명의 기술이 적용된 이동식 수질오염 측정 시스템의 네트워크 구성도.
도 4 는 종래 기술이 적용된 수질오염 측정장치를 도시한 간략적인 구성도.
*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*
100; 수질오염 측정 시스템
101; 부이
110; 수질측정기
113; 채취수단
114; 측정수단
115; 콘트롤러
116; 통신수단

Claims (6)

  1. 수면에 부상할 수 있도록 구비되는 부이(101)의 부이바디(102)와;
    상기 부이바디(102) 내부에 장착하여 실질적으로 수질을 측정하기 위한 수질측정기(110)로 구성하고;
    상기 수질측정기(110)는 부이바디(102)의 하방으로 노출되어 측정하고자 하는 일정량의 물을 채취하는 채취수단(113)과;
    상기 채취수단(113)에 의하여 채취된 물의 온도와 농도 등을 감지하여 측정하는 측정수단(114)과;
    측정된 정보를 토대로 비교 판단과 제어작동을 수행하는 콘트롤러(115)와;
    상기 콘트롤러(115)를 통하여 측정정보를 관리센터(C)로 제공하고, 측정과 이동 등에 필요한 정보를 관리센터(C)로부터 제공받아 콘트롤러(115)가 관리센터(C)에 의하여 원격제어작동하기 위한 통신수단(116)을 포함하는 수질오염 측정 시스템에 있어서;
    상기 부이바디(102) 상부에 수질을 측정하고 측정위치로 이동하는 데 필요한 동력을 얻을 수 있도록 장착하는 풍력발전모듈(103)과 솔라셀모듈(104)과;
    상기 부이바디(102) 저면에 추진가능하게 구동수단(105)에 의하여 회전하는 프로펠러(106)와;
    상기 부이바디(102)에 구비하여 이동경로와 수질측정 위치의 수심측정은 물론 장애물 회피를 위한 초음파센서(MC)와;
    상기 수질측정기(110)에 구비하여 측정위치정보를 확인과 측정위치로 이동시 정확한 이동경로와 측정위치를 결정하기 위한 GPS모듈(129)을 포함하여 측정하고자 하는 인위적인 위치로 자유롭게 이동시키면서 수질을 측정하여 정보를 제공할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질오염 측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서;
    상기 채취수단(113)은 채취한 물에 함께 함유된 고체형태의 오물 또는 이물질을 미세한 상태로 분쇄하는 파쇄기(117)와;
    채취된 물의 농도를 균일하게 유지하는 전처리기(118)로 구성하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질오염 측정 시스템.
  6. 삭제
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