KR101226561B1

KR101226561B1 - 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도

Info

Publication number: KR101226561B1
Application number: KR1020100127542A
Authority: KR
Inventors: 오현제; 주진철; 임현만; 한형진; 김지영
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2013-01-25
Also published as: KR20120066285A

Abstract

본 발명은 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도에 관한 것으로서, 유비쿼터스 기반에서 동작 및 제어가 이루어지는 이동형 부도에 의해 호소의 수질, 수위 관리가 이루어짐과 함께 수질정화용 식물 생장이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 수면에 부유되어질 수 있는 부유체(10)에는, 상기 부유체(10) 상면에 구비되며, 수질정화를 위한 식물이 식재되어지는 수질정화용 식생부(20)와; 부유된 호소의 수질을 측정하기 위한 수질측정센서(30)와; 부유된 호소의 수위를 측정하기 위한 수위측정센서(40)와; 내부 동력 에너지를 자가 발전하기 위한 자가발전부(50)와; 상기 부유체(10)를 이동시키기 위한 프로펠러부(60)와; 상기 수질측정센서(30) 및 수위측정센서(40)에서 측정된 데이타를 무선으로 송신하는 무선 송수신부(70)와; 상기 무선 송수신부(70)를 통해 수신된 제어신호에 의해 동작 제어가 이루어지는 제어부(80)를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.

Description

유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도{UBIQUITOUS-BASED MULTIFUNCTIONAL FLOATING ISLAND}

본 발명은 호소 관리용 다기능 이동형 부도에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유비쿼터스 도시에서 호소의 수질 관리 및 수생태계 모니터링을 통해 언제 어디서나(Ubiquitous) 유량 및 수질을 측정하고 실시간 수질관리를 지원할 수 있는 호소의 첨단관리가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

친환경 생태도시를 구축 시 요구되는 가장 근간은 수공간 조성기법 즉, 호소 및 실개천 등의 도시 물순환시스템(water-circulating system or blue-network)을 구축하는 것이며, 이러한 도시 물순환시스템은 자연 생태학적으로 건전하여 다양한 생물서식처를 제공하고, 쾌적한 친수공간으로서 사람과 자연환경을 유기적으로 연결시키는 생태도시라는 목적에 부합될 수 있도록 목표수질을 유지해야 한다.

이러한 호소의 목표수질을 유지하고자 자연정화기능을 향상시키기 위해 수생식물(갈대, 부들, 달뿌리풀, 창포 등)을 활용하게 되는데, 수생식물을 통해 호소의 수질을 개선하고 생물의 서식공간을 확보하며, 심미적 기능 등 다양한 효과를 나타내게 된다.

최근에는 부유체를 건조하고 그 위에 수생식물을 식재하여 수표면에서 습지의 역할을 하는 방안이 논의되고 있으며, 인공 식물섬은 부영양화된 호수 등에 부도를 설치하고 그 위에 질소와 인을 흡수할 수 있는 수생식물을 식재하여 수질을 개선하고 생태서식 공간을 제공하는 자연정화법이다. 호수의 수표면이 넓은 곳에 몇개의 인공 식물섬을 설치하여 가시적인 수질개선 효과를 기대하기는 어려우나, 호안의 침식방지, 호수의 경관향상, 생태서식 공간제공 등의 목적으로 활용될 수 있다.

그러나, 인공식물섬은 자연재해에 약하여 부체나 수생식물이 소멸되는 경우가 빈번하게 발생하며, 이동할 수 있는 동력이 없어서 호소 내 정체유역 및 부영양화가 발생한 유역의 수질을 실시간으로 개선할 수가 없어서 효과적인 호소 관리가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 호소 관리에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 호소의 수질, 수위 및 수생태를 비롯하여 다양한 상황을 관측 및 분석하기 위한 이동형 부도를 제공함으로서 도시하천 및 생태호수의 수질을 개선하고 생물의 서식공간을 확보하여, 심미적 기능을 개선하도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 수면에 부유되어질 수 있는 부유체에는, 상기 부유체 상면에 구비되며, 수질정화를 위한 식물이 식재되어지는 수질정화용 식생부와; 부유된 호소의 수질을 측정하기 위한 수질측정센서와; 부유된 호소의 수위을 측정하기 위한 수위측정센서와; 내부 동력 에너지를 자가 발전하기 위한 자가발전부와; 상기 부유체를 이동시키기 위한 프로펠러부와; 상기 수질측정센서 및 수위측정센서에서 측정된 데이타를 무선으로 송신하는 무선 송수신부와; 상기 무선 송수신부를 통해 수신된 제어신호에 의해 동작 제어가 이루어지는 제어부를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 다기능 이동형 부도는, 질소, 인 등의 영양물질 섭취 제거와 태양광 차단에 의한 조류증식 억제, 뿌리 및 인공어초 등의 부착생물에 의한 유기물질, 중금속, 난분해성 오염물질의 제거가 가능하며, 수중생물과 조류 등에게 서식처를 제공할 수 있게 된다.

특히, 유비쿼터스 기반에서 동작 및 제어가 이루어지는 이동형 부도에 의해 부영양화가 발생한 호소 특정 유역의 수질, 수위 관리가 이루어짐과 함께 수질정화용 식물 생장과 인공 어초로 부유물질 포집 및 제거, 수생태계의 보호 및 효율적인 관리가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 관리자의 원격 제어에 의해 상황별 위치이동이 가능하게 됨으로 호소의 특정 유역에 대한 수질관리 및 수생태 복원이 이루어짐과 동시에, 수생태 영상 모니터링을 통해 수생태계의 복원을 실시간으로 관측할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동형 부도 개략 구조도.
도 2는 본 실시 예에서의 부유체 평면 구조도.
도 3은 도 1의 A부 확대도.
도 4는 본 실시 예에서의 세라믹 여재 단면 상세도.
도 5는 본 발명에서의 구성 블럭도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동형 부도 구조도.
도 7은 본 실시 예에서의 리프트관 상세 구성도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동형 부도의 전체적인 구성을 살펴보면, 내부 공기층을 형성하는 경량형의 재생 플라스틱 재질로 이루어져 수면위에 부유되어질 수 있도록 제작된 부유체(10) 상부에는 수질정화를 위한 식물이 식재되어진 수질정화용 식생부(20)가 조성되어지고, 부유체(10) 일측에는 이동을 선택적으로 방지하기 위한 고정닻(11), 수질변화를 측정하기 위한 수질측정센서(30)와, 수위변화를 측정하기 위한 수위측정센서(40), 자체 발전을 위한 자가발전부(50), 이동을 위한 프로펠러부(60), 각종 데이터의 송수신을 위한 무선송수신부(70), 상기 각 구성부의 동작을 제어하기 위한 제어부(80), 그리고 물속 상황을 감시하기 위한 수중카메라(90)가 구성되어져 있다.

본 실시 예에서의 부유체(10)는 외곽 틀을 이루고 있으며, 수질정화용 식생부(20)가 구성되어지는 내측에는 통기성의 부직포(16)를 구성시킴으로서 뿌리가 자라서 용이하게 수면밑으로 성장되어질 수 있도록 하였다.

그리고, 고정닻(11)은 상하 이동을 위한 승강체인(12)에 연결되어져 있으며, 승강체인(12) 상단부는 권취롤(미도시)에 의해 권취 구동이 이루어지게 된다.

그리고, 수질측정센서(30)는 용수의 pH, 수온, SS(부유고형물), DO(용존산소), 조류농도 등을 측정하게 되며, 수위측정센서(40)는 호도 바닥면과의 거리를 이용하여 수위의 변화를 측정하기 위한 초음파센서를 사용하게 된다.

또한, 자가발전부(50)는 바람에 의해 발전이 이루어지는 풍차형태의 풍력 발전부(51)와, 태양광에 의해 발전이 이루어지는 솔라패널을 적용한 태양력 발전부(52)로 구성되어 각 센서를 비롯한 구성부의 구동을 위한 전원을 공급하게 된다.

또한, 프로펠러부(60)는 서브모터(미도시)로 부터 동력을 전달받게 되는데, 이러한 서브모터는 상기 자가발전부(50)로 부터 동작전원이 전달되어지게 된다.

한편, 무선송수신부(70)는 수질측정센서(30) 및 수위측정센서(40)에서 측정된 데이타를 중앙관리서버로 송신함과 함께 관리자로 부터 동작제어를 위한 제어신호를 수신할 수 있게 되며, 이와 같이 수신된 제어신호는 제어부(80)를 통해 전달되어 각 구성부의 원격제어가 가능하게 된다.

또한, 수중카메라(90)는 수중의 생물 상태의 영상을 USN(유비쿼터스 센서 네트워크)으로 전송하여 관리자가 직접 육안으로 관찰이 가능하게 된다.

한편, 수질정화용 식생부(20)에는 식물의 뿌리 안정화를 위해 다공성의 세라믹 여재(22)를 일정 두께로 채워주게 되는데, 이때 세라믹 여재(22)는 고온에서 발포 성형된 인공 세라믹 경량체이며, 식생매트의 격자 사이로 유출되지 않을 정도의 크기로 입경이 약 3~30mm 범위이다. 이러한 다공질 세라믹 여재(22)는 호기성 미생물이 부착되어 수질정화를 촉진시키고 다공질의 표면 특성을 통해 흡착제로서 성능이 우수하여 오염물질 제거가 가능하다.

또한, 응용예로서 도 3에서와 같이 자외선. 용존산소를 이용해 오염물질 산화.분해기능을 갖는 폐각/광촉매 혼합물을 코팅 형성시켜서 폐각/광촉매코팅층(22a)을 형성시키게 되는데, 이러한 폐각/광촉매코팅층(22a)에는 폐각/광촉매와 함께 이물질 흡착력 향상을 위한 규소수지 및 염화비닐수지가 혼합되어짐이 바람직하다. 그 일예로서 3가지 성분의 혼합비율은 폐각/광촉매 혼합물 50~70중량%, 규소수지 20~25중량%, 염화비닐수지 10~20중량%를 이루게 된다.

이와 같은 구조를 이루는 본 발명 유비쿼터스 기반 호소 관리용 이동형 부도의 사용에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 발명의 이동형 부도는 도시내 또는 도시 인근에 조성되어진 호수 또는 늪과 같은 호소의 수면위에 띄워지게 되는 것으로서, 수질정화용 식생부(20)에서 식물의 식생이 이루어지게 되며, 평상시에는 고정닻(50)을 내려서 호소 바닥면에 고정시킴으로서 부도의 이동이 방지되도록 하게 된다.

이러한 상태에서 주기적으로 수질측정센서(30)에서 측정되는 수질데이타와 수위측정센서(40)에서 측정되는 수위데이타 및 수중카메라(90)의 영상데이타가 송수신부(70)를 통해 관리측 서버로 무선 송신되어짐으로서, 관리자는 원거리에서 수질상태 및 수위의 변화를 실시간으로 파악 및 확인할 수 있게 된다.

한편, 본 발명 이동형 부도의 위치 이동이 필요한 경우에는 관리자서버측으로 부터 제어신호를 송수신부(70)를 통해 수신되면, 제어부(80)의 제어에 의해 이동이 이루어지게 된다.

즉, 승강체인(12)인 상부에서 감겨짐에 따라 고정닻(11)이 상승되어 위치 고정상태가 해제되어짐과 함께 프로펠러부(60)가 동작되어짐으로서 부유체(10)가 서서히 이동되어지게 되며, 원하는 위치로 이동이 완료되면 프로펠러부(60)의 동작이 정지된 후 고정닻(11)을 하강시켜 위치가 안정적으로 고정되어질 수 있게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 이동형 부도를 이용하게 되면 호소의 전체적인 수질관리 및 수생태계 모니터링이 이루어짐과 함께 수질정화용 식물 생장이 이루어지게 됨으로 수생태계의 보호 및 효율적인 관리가 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

한편, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동형 부도를 나타낸 것으로서, 호소 심층부의 수질 개선을 위한 구성 및 어류 서식 공간을 위한 구성이 추가된 것이다.

즉, 도시된 바와 같이 부유체(10) 일측에는 호소 심층부의 수질 정화를 위하여 기포를 발생시켜 발생된 기포를 수질정화용 식생부(20)측으로 공급하기 위한 리프트관(15)이 구성되고, 상기 리프트관(15) 내부에는 에어펌프(13) 구동에 의해 에어를 공급하여 기포를 발생시키는 에어공급관(14)이 구비되었다.

또한, 부유체(10) 저면에는 어류의 서식처 제공을 위한 다공성 폴리머 소재의 인공어초(23)가 구비되었다.

이와 같은 구성을 이루게 되면 에어공급관(14)을 통해 공급되는 고압 공기를 이용하여 심층부의 물을 양수시켜 식생대에 공급하여 심층부의 산소공급 및 수질정화를 이룰 수 있게 되며, 기포와 함께 양수된 물이 수질정화용 식생부(20)측으로 공급되어짐으로서 식물 생장에도 기여할 수 있게 되는 것이다.

또한, 폴리머 소재의 인공어초(23)는 끈상의 고분자 물질로 수생 생물의 은신처 제공, 부유물질의 침전성 향상과 부착 미생물에 의한 오염물 제거, 분해 기능을 수행하게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 이동형 부도 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 부유체 11 : 고정닻
12 : 승강체인 13 : 에어펌프
14 : 에어공급관 15 : 리프트관
20 : 식생부 22 : 세라믹 여재
23 : 인공어초 30 : 수질측정센서
40 : 수위측정센서 50 : 자가발전부
51 : 풍력 발전부 52 : 태양력 발전부
60 : 프로펠러부 70 : 무선송수신부
80 : 제어부 90 : 수중카메라

Claims

수면에 부유되어질 수 있도록 내부에 공기가 주입된 합성수지 재질의 부유체(10)와;
상기 부유체(10) 상면에 구비되며, 수질정화를 위한 식물이 식재되어지는 수질정화용 식생부(20)와;
부유된 호소의 수질을 측정하기 위한 수질측정센서(30)와;
부유된 호소의 수위를 측정하기 위한 수위측정센서(40)와;
내부 동력 에너지를 자가 발전하기 위한 자가발전부(50)와;
상기 부유체(10)를 이동시키기 위한 프로펠러부(60)와;
상기 수질측정센서(30) 및 수위측정센서(40)에서 측정된 데이타를 무선으로 송신하는 무선 송수신부(70)와;
상기 무선 송수신부(70)를 통해 수신된 제어신호에 의해 동작 제어가 이루어지는 제어부(80);
를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1에 있어서,
상기 이동형 부도에는 물속 상황을 감시하기 위한 수중카메라(90)가 더 구성된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1에 있어서,
상기 자가발전부(50)는 바람에 의해 발전이 이루어지는 풍력 발전부(51)와, 태양광에 의해 발전이 이루어지는 태양력 발전부(52)로 구성된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1에 있어서,
상기 부유체(10)에는 이동을 선택적으로 제한하기 위한 고정닻(11)이 연결 구비된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 부유체(10)는 수질정화용 식생부(20)가 구성되는 부위에 통기성의 부직포(16)가 구비되어져 있으며, 수질정화용 식생부(20)에는 식물의 뿌리 안정화를 위해 다공성의 세라믹 여재(22)가 일정 두께로 구비됨을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 5에 있어서,
상기 세라믹 여재(22)에는 폐각/광촉매 코팅층(22a)이 외표면에 코팅 형성된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 6에 있어서,
상기 폐각/광촉매 코팅층(22a)에는 이물질 흡착력 향상을 위한 규소수지 및 염화비닐수지가 혼합된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1에 있어서,
상기 수위측정센서(40)는 호소 바닥면과의 거리를 이용하여 수위를 측정하기 위한 초음파센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1에 있어서,
상기 부유체(10) 일측에는 호소 심층부의 수질 정화를 위하여 기포를 발생시켜 발생된 기포를 수질정화용 식생부(20)측으로 공급하기 위한 리프트관(15)이 구성되고, 상기 리프트관(15) 내부에는 에어펌프(13) 구동에 의해 에어를 공급하여 기포를 발생시키는 에어공급관(14)이 구비된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.
청구항 1에 있어서,
상기 부유체(10) 저면에는 어류의 서식처 제공을 위한 다공성 폴리머 소재의 인공어초(23)가 구비된 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 기반 호소 관리용 다기능 이동형 부도.