KR101161480B1 - 자동 승강 어도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천의 수리시설물에 설치하는 자동 승강 어도에 관한 것으로, 서로 연결된 2개의 버킷을 각각의 승강로에 설치하고 승강로에 연결된 유수통로를 순차적으로 개폐하는 경우에 버킷들 사이에 유수의 중량과 운동에너지의 차이가 생겨 버킷이 교대로 승강하는 원리를 이용하여, 어류 등의 수중생물을 버킷을 통해 수리시설물의 상부로 쉽게 이동할 수 있도록 하는 자동 승강 어도에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동 승강 어도는, 상부면에 유수통로가 형성되고 전면측에는 상기 유수통로에 연결되는 2개의 승강로가 이격형성되며 상기 유수통로의 하부에 유수공이 관통형성되는 수리시설물과, 상기 수리시설물의 상부에 설치되고 상기 유수통로를 개폐하는 구동부와, 상기 수리시설물의 상부에 설치되고 상기 승강로를 따라 버킷을 교호적으로 승강시키는 승강부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 유수공 내에 설치되는 터빈과, 터빈축에 의해 상기 터빈과 연결되는 감속기와, 상기 감속기에 설치되어 감속회전되면서 상기 유수통로를 개폐하는 유수조정체를 포함하며, 상기 승강부는 상기 승강로에 각각 승강가능하게 설치되는 버킷과, 상기 버킷을 서로 연결하는 벨트와, 상기 벨트를 지지하는 도르래를 포함한다.

버킷, 유수통로, 유수조정체, 유수공, 가이드레일, 가이드슈, 가이드판

Description

자동 승강 어도{Auto-Elevating-Fishway}

본 발명은 자동 승강 어도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 연결된 2개의 버킷을 각각의 승강로에 설치하고 승강로에 연결된 유수통로를 순차적으로 개폐하는 경우에 버킷들 사이에 유수의 중량과 운동에너지의 차이가 생겨 버킷이 교대로 승강하는 원리를 이용하여, 어류 등의 수중생물을 버킷을 통해 수리시설물의 상부로 쉽게 이동할 수 있도록 하는 자동 승강 어도에 관한 것이다.

일반적으로 어도라 함은 인간의 편의와 효용을 위해 설치한 수리시설물로 인해 하천을 오르내리던 어류 및 수중생물들의 이동이 차단되는 문제를 해소하기 위해 어류 및 수중생물들이 수리시설물의 상부로 용이하게 이동할 수 있도록 만들어 놓은 시설물을 말하는 것으로, 이러한 어도는 풀(Pool)형식, 수로형식, 조작형식 등으로 구분된다.

풀(Pool) 형식 어도는 풀이 계단식으로 연속형성되는 계단식, 버티컬슬롯식(Vertical Slot), 아이스하버식(Ice Harbor) 등으로 구분되는데, 이 중에서 계단식 어도는 시공이 간편하여 시공된 어도의 대부분을 차지하고 있으나, 유속이 빨라 어도 내의 어종 다양성이 양호하지 못하고 낙차가 큰 곳에 설치하기 어려운 단점이 있다.

버티컬슬롯식 어도는 좁은 장소에 설치할 수 있으나 계단식에 비해 구조가 복잡하고 공사비가 많이 들며 낙차가 큰 곳에 설치하기 어려운 단점이 있다.

아이스하버식 어도는 계단식에 비해 어도 내의 어종 다양성이 양호하나 구조가 복잡하여 현장시공이 어렵고 낙차가 큰 곳에 설치하기 어려운 단점이 있다.

수로형식 어도는 낙차가 없이 연속된 유로형상을 가지는 것으로 도벽식, 인공하도식 등으로 구분되는데, 이 중에서 도벽식 어도는 수로 내에 물의 흐름을 유도하기 위한 도류벽을 설치한 것으로 유속이 빨라 어도 내의 어종 다양성이 좋지 못하고, 낙차가 큰 곳에 설치하기 어려운 단점이 있다.

인공하도식 어도는 하천변에 수리시설물을 우회하는 자연하천의 기울기의 완만한 흐름을 갖는 소하천을 인공적으로 조성하는 것으로, 막대한 조성비용이 소요되고 하천변을 친수 공간으로 활용하기 어려운 단점이 있다.

조작형식 어도는 방조제나 댐과 같이 상?하류의 낙차가 커서 상기 풀 형식 어도나 수로 형식 어도를 설치하기 어려운 곳에 설치되며, 시설을 인위적인 조작으로 작동하는 방식으로, 갑문식(Lock Gate), 리프트식(Lift), 엘리베이터식(Elevater) 등으로 구분되는데, 어도 내의 어종 다양성은 양호하나 막대한 건설비와 유지보수비가 소요되는 단점이 있다.

상기한 기존의 어도 설치공사방식에 있어서 상ㆍ하류의 낙차가 적을 경우에는 토목공사가 주가 되고 상ㆍ하류의 낙차가 클 경우에는 토목ㆍ건축ㆍ전기공사가 복합적으로 이루어지며, 같은 방식의 공사일지라도 수리시설물의 규모와 주변 환경에 따라 공사의 시공내용은 다양하게 변하게 되어, 기존의 어도 시설은 높은 설치공사비가 소요되고 또한 사후 관리에 있어서 저효율성을 피하기 어려웠다.

이러한 문제점들로 인해 어류 및 수중생물들의 이동을 차단하는 모든 수리시설물에 설치되어야 할 어도가 일부 수리시설물에만 설치되며, 기 설치된 어도 또한 원활한 관리가 이루어지지 못하고 있어, 하천 생태계의 실질적인 복원에는 많은 어려움이 따르고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 수리시설물에 흐르는 유수의 운동에너지와 중력차를 이용하는 자동 승강 어도를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상ㆍ하류의 낙차크기에 관계없이 설치할 수 있는 자동 승강 어도를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구성요소의 설계와 제작이 쉽도록 하여, 저렴한 비용으로 설치하고 유지 보수할 수 있는 자동 승강 어도를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한, 자동으로 승ㆍ하강하며 어류 및 수중생물을 실어나르는 버킷의 가시적인 움직임을 통해 친환경적이고 교육적인 볼거리를 제공하여 수리시설물을 친수공간으로 활용할 수 있는 자동 승강 어도를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 상부면에 유수통로가 형성되고 전면측에는 상기 유수통로에 연결되는 2개의 승강로가 이격형성되며 상기 유수통로의 하부에 유수공이 관통형성되는 수리시설물과, 상기 수리시설물의 상부에 설치되고 상기 유수통로를 개폐하는 구동부와, 상기 수리시설물의 상부에 설치되고 상기 승강로를 따라 버킷을 교호적으로 승강시키는 승강부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 유수공 내에 설치되는 터빈과, 터빈축에 의해 상기 터빈과 연결되는 감속기와, 상기 감속기에 설치되어 감속회전되면서 상기 유수통로를 개폐하는 유수조정체를 포함하며, 상기 승강부는 상기 승강로에 각각 승강가능하게 설치되는 버킷과, 상기 버킷을 서로 연결하는 벨트와, 상기 벨트를 지지하는 도르래를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도를 제공함에 의해 달성된다.

삭제

삭제

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 터빈은 수직축형으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유수공은 유수통로 아래에 일정한 높이에 위치하여 상기 유수공을 통과하는 유수가 수압으로 인해 운동에너지가 증가하도록 하고, 상기 유수공의 입구와 출구의 단면적은 터빈이 설치된 위치의 단면적 보다 크게 하여, 유수의 운동에너지를 더욱 증가시켜 상기 터빈의 회전 구동력을 안정적으로 확보하도록 하며, 상기 유수공의 입구에는 부유물차단부가 설치된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 감속기는 상기 유수통로 상에 설치되고, 상기 유수조정체는 상기 감속기 상에 설치되어 상기 감속기에 의해 감속회전된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유수통로는 감속기의 양 측면에서 분기되어 각각 상기 승강로에 연결된다.

삭제

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유수통로의 바닥은 상기 승강로에 접하는 단부보다 낮게 형성되어 풀을 형성한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 승강로의 양측에는 가이드레일과 가이드판이 설치되고, 상기 버킷의 양 측면에는 상기 가이드레일에 승강가능하게 결합되는 가이드슈가 설치된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 가이드레일은, 상기 버킷이 상기 수리시설물의 하부에 도착하는 경우 상기 수리시설물의 바닥면에 수평을 이루고 상기 버킷이 상기 수리시설물의 상부에 도착하는 경우 일정한 경사를 이루도록 설치된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 가이드판은 상기 수리시설물의 상부에 도착하여 경사를 이룬 상기 버킷과 함께 추가적인 공간을 형성하여 상기 버킷의 용량보다 많은 유수가 채워지도록 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 수리시설물에 흐르는 유수의 운동에너지와 중력차이를 이용하는 자동 승강 어도를 제공하는 효과가 있다.

둘째, 상ㆍ하류의 낙차크기에 관계없이 설치할 수 있는 자동 승강 어도를 제공하는 효과가 있다.

셋째, 구성요소의 설계와 제작이 쉽도록 하여, 저렴한 비용으로 설치하고 유지 보수할 수 있는 자동 승강 어도를 제공하는 효과가 있다.

넷째, 자동으로 승ㆍ하강하며 어류 및 수중생물을 실어나르는 버킷의 가시적인 움직임을 통해, 친환경적이고 교육적인 볼거리를 제공하여 수리시설물을 친수공간으로 활용할 수 있는 자동 승강 어도를 제공하는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 승강 어도를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 승강 어도는 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 상부면에 유수통로(160)가 형성되고 전면측에는 유수통로(160)에 연결되는 2개의 승강로(210)가 이격형성되며 유수통로(160)의 하부에 유수공(150)이 관통형성되는 수리시설물(300)과, 수리시설물(300)의 상부에 설치되고 유수통로(160)를 개폐하는 구동부(100)와, 수리시설물(300)의 상부에 설치되고 승강로(210)를 따라 버킷(220)을 교호적으로 승강시키는 승강부(200)를 포함한다.

상기 구동부(100)는 도 3에서 보는 바와 같이 유수공(150) 내에 설치되는 터빈(110)과, 터빈축(120)에 의해 터빈(110)과 연결되는 감속기(130)와, 감속기(130)에 연결되어 감속회전되면서 유수통로(160)를 개폐하는 유수조정체(140)로 구성된다.

상기 터빈(110)은 도 3에서 보는 바와 같이 유수공(150) 내에 설치되며, 유수공(150)을 통과하는 유수의 운동에너지에 의해 회전하게 된다. 유수공(150)은 터빈(110)이 설치되어 구동력을 얻는 중요한 구성요소이므로 터빈(110)의 설치와 분해가 쉽도록 별도로 어셈블리(assembly)로 설계하여 제작하는 것이 바람직하다.

또한 터빈(110)의 형식은 수직축형으로 구성하여 에너지의 손실을 줄여 회전동력을 곧바로 감속기(130)의 회전축으로 전달하되, 터빈(110)의 구조는 간단하여 유지보수가 쉬운 것을 설치하는 것이 바람직하다.

상기 유수공(150)은 유수통로(160) 아래에 일정한 높이에 위치하도록 하여 유수공(150)을 통과하는 유수가 수압으로 인해 운동에너지가 증가하도록 하고 또한, 유수공(150)의 입구와 출구의 단면적은 터빈(110)이 설치된 위치의 단면적 보다 크게 하여 가속된 유수의 운동에너지가 터빈(110)의 회전 구동력을 더욱 안정적으로 확보하도록 한다.

상기 부유물차단부(170)는 도 3에서 보는 바와 같이 유수공(150)의 입구에 설치되어 평상시 유수공(150)으로 부유물이 흘러들어오는 것을 차단하고, 관리를 위해 필요시에는 유수공(150)의 입구를 차단하여 터빈(110)의 고장을 예방할 수 있도록 한다.

상기 감속기(130)는 유성기어로 구성되어, 터빈(110)에서 전달된 회전력을 증가시키고 회전속도는 감속하여 유수통로(160) 상에 설치되며, 추가적인 감속 또는 회전력의 증가가 필요시에는 다단 유성기어로 구성된다.

상기 유수조정체(140)는 감속기(130) 상에 설치되어 감속기(130)에 의해 감속회전되며, 유수의 저항을 덜 받으면서 유수통로(160) 입구의 개폐를 원활히 할 수 있는 구조로 형성하는 것이 바람직하며, 도 2에 도시되어 있는 유수조정체(140)는 위에서 보았을 때 볼록렌즈 형상으로 상기의 취지에 따른 일실시 예이다.

유수통로(160)는 도 2에 도시되는 바와 같이 유수조정체(140)가 회전함에 따라 2개의 승강로(210)로 흐르는 유수를 적정한 시간 간격으로 개폐할 수 있도록 감속기(130)의 양 측면에서 분리되어 승강로(210)로 연결되며, 유수통로(160)의 바닥은 승강로(210)와 연결되는 끝단을 높여 유수통로(160) 전체가 풀(pool)을 형성하도록 하여 버킷(220)을 통해 올라온 어류 및 수중생물이 원활히 상류로 이동할 수 있도록 한다.

승강부(200)는 도 1에 도시되는 바와 같이 상기 승강로(210)에 각각 승강가능하게 설치되는 버킷(220)과, 상기 버킷(220)을 서로 연결하는 벨트(230)와, 상기 벨트(230)를 지지하는 도르래(240)를 포함하며, 승강로(210)에는 가이드레일(250)과 가이드판(270)이 구성되고, 버킷(220)의 양 측면에는 가이드레일(250)에 승강가능하게 결합되는 가이드슈(260)가 설치된다.

승강로(210)는 가이드레일(250)과 가이드판(270)으로 구성되어 버킷(220)이 승ㆍ하강하는 통로로서, 수리시설물(300)의 상황에 따라 지표면에 경사지게 또는 수직으로 구성할 수 있으나, 버킷(220)이 수리시설물(300)의 하부에 도착했을 시에는 지표면에 수평을 이루고 버킷(220)이 수리시설물(300)의 상부에 도착했을 시에는 지표면에 일정한 경사를 이루도록 가이드레일(250)을 설치하여, 도 3에 도시되는 바와 같이 상부에 도착하여 경사진 버킷(220)과 가이드판(270)으로 이루어진 공간으로 인해 버킷(220) 자체의 용량보다 많은 유수가 채워지도록 형성되는 것이 바람직하다.

가이드판(270)은 상부에 도착한 버킷(220)에 유수가 더 채워지도록 하는 역할 외에, 버킷(220)을 타고 승강하는 어류 등의 수중생물이 밖으로 떨어지는 것을 막아주며, 유수가 효과적으로 버킷(220)으로 흐르도록 유도하는 역할을 한다.

벨트(230)는 도 1에서 보는 바와 같이 2개의 버킷(220)을 도르래(240)를 통해 연결하여, 버킷(220) 간의 힘의 균형이 변화함에 따라 교호적으로 상승 또는 하강을 하도록 해주며, 벨트(230)의 길이는 수리시설물(300)의 상ㆍ하류 낙차에 따라 조정될 수 있다.

가이드슈(260)는 버킷(220)의 양 측면에 설치되어 가이드레일(250)에 승강가능하게 끼워져 결합되고, 버킷(220)이 승강로(210)에서 이탈하지 않고 가이드레일(250)을 따라 안전하게 승ㆍ하강을 하도록 해주며, 관리상 필요시에는 가이드레일(250)과 분리할 수 있도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 승강 어도의 동작 및 작용을 첨부도면 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이 구동부(100)의 터빈(110)은 유수공(150)을 통해 흐르는 유수의 운동에너지로 인해 회전하여 구동력을 발생시키며, 터빈축(120)을 통해 전달된 구동력은 감속기(130)를 통해 회전속도는 감속되고 회전력은 커진다.

감속기(130) 상에 설치된 유수조정체(140)는 이와 같이 감속된 회전속도와 증가된 회전력에 의해 감속기(130)에 의해 서서히 감속회전되면서 감속기(130)의 양 측면에서 나누어진 유수통로(160)의 입구를 순서대로 개폐하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 유수조정체(140)가 서서히 회전을 하여 한쪽 유수통로(160)를 막을 경우에는, 유수가 반대쪽 유수통로(160)을 통해 버킷(220)으로 흘러가고, 버킷(220)에는 가이드판(270)의 부가로 인해 형성된 추가공간으로 인해 버킷(220)의 용량보다 많은 유수가 채워지면서 중량이 늘어나고, 유수의 운동에너지가 가세하여 하부에 위치한 버킷(220)보다 힘이 커지면서 상부에 위치하였던 버킷(220)은 하강하고 막힌 쪽 버킷(220)은 상승하게 된다.

유수조정체(140)가 회전을 계속하여 막고 있던 유수통로(160)를 지나 또 다른 유수통로(160)를 막기 전까지는 양쪽의 유수통로(160)로 유수가 흐르게 되고, 하부에 위치한 버킷(220)에는 유수의 낙차로 인한 위치에너지가 가세하여 버킷(220)의 이동은 없게 된다.

유수조정체(140)가 회전을 계속하여 열려 있던 다른 유수통로(160)를 막을 경우에는 상기와 같이 하부에 위치한 버킷(220)은 상승하고 상부에 위치한 버킷(220)은 하강하게 된다.

이하 이러한 동작을 반복함으로써 자동 승강 어도의 역할을 수행하게 된다. 이때, 어류 등의 수중생물들이 실려 올라가는 버킷(220)의 중량은 아르키메데스의 부력의 법칙에 따라 유수만 담겨있는 버킷(220)의 중량과 같으므로, 2개의 버킷(220)이 서로 오르고 내리기 위한 에너지는 약간의 마찰력에 의한 오차를 감안하고라도, 상기한 버킷(220)의 중량 차이와 유수의 운동에너지 차이만으로도 충분한 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 승강 어도의 정면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 승강 어도의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 승강 어도의 구조를 설명하기 위한 개략적인 측단면도이다.

Claims (12)

1. 상부면에 유수통로(160)가 형성되고 전면측에는 상기 유수통로(160)에 연결되는 2개의 승강로(210)가 이격형성되며 상기 유수통로(160)의 하부에 유수공(150)이 관통형성되는 수리시설물(300);

   상기 수리시설물(300)의 상부에 설치되고 상기 유수통로(160)를 개폐하는 구동부(100); 및

   상기 수리시설물(300)의 상부에 설치되고 상기 승강로(210)를 따라 버킷(220)을 교호적으로 승강시키는 승강부(200)를 포함하고,

   상기 구동부(100)는 상기 유수공(150) 내에 설치되는 터빈(110)과, 터빈축(120)에 의해 상기 터빈(110)과 연결되는 감속기(130)와, 상기 감속기(130)에 연결되어 감속회전되면서 상기 유수통로(160)를 개폐하는 유수조정체(140)를 포함하며,

   상기 승강부(200)는 상기 승강로(210)에 각각 승강가능하게 설치되는 버킷(220)과, 상기 버킷(220)을 서로 연결하는 벨트(230)와, 상기 벨트(230)를 지지하는 도르래(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 터빈(110)은 수직축형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 유수공(150)은 상기 유수통로(160)의 아래에 일정한 높이에 위치하여 상기 유수공(150)을 통과하는 유수가 수압으로 인해 운동에너지가 증가하고, 상기 유수공(150)의 입구와 출구의 단면적을 상기 터빈(110)이 설치된 위치의 단면적 보다 크게 하여, 유수의 운동에너지를 더욱 증가시켜, 상기 터빈(110)의 회전 구동력을 안정적으로 확보하도록 하며, 상기 유수공(150)의 입구에는 부유물차단부(170)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 감속기(130)는 상기 유수통로(160) 상에 설치되고, 상기 유수조정체(140)는 상기 감속기(130) 상에 설치되어 상기 감속기(130)에 의해 감속회전되는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 유수통로(160)는 상기 감속기(130)의 양 측면에서 분기되어 각각 상기 승강로(210)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 유수통로(160)의 바닥은 상기 승강로(210)에 접하는 단부보다 낮게 형성되어 풀(pool)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 승강로(210)의 양측에는 가이드레일(250)과 가이드판(270)이 설치되고, 상기 버킷(220)의 양 측면에는 상기 가이드레일(250)에 승강가능하게 결합되는 가이드슈(260)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 가이드레일(250)은, 상기 버킷(220)이 상기 수리시설물(300)의 하부에 도착하는 경우 상기 수리시설물(300)의 바닥면에 수평을 이루고 상기 버킷(220)이 상기 수리시설물(300)의 상부에 도착하는 경우 일정한 경사를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 가이드판(270)은 상기 수리시설물(300)의 상부에 도착하여 경사를 이룬 상기 버킷(220)과 함께 추가적인 공간을 형성하여 상기 버킷(220)의 용량보다 많은 유수가 채워지도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 승강 어도.
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