KR101263107B1 - 멤브레인을 포함하는 구형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수면 위의 기름막을 제거하기 위해 구형장치 내부에 형성되는 멤브레인을 구비하고, 멤브레인을 기름으로 오염된 수면 위로 자동으로 펼치고 일정 시간 후에 다시 멤브레인을 구형체 내부로 회수함으로써 수면 위에 오염된 기름막을 빠르고 효과적으로 제거하는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 사용한 기름막 제거용 멤브레인이 연결된 지지대를 분리하여 새로운 것으로 교체가 가능함으로써 반복적인 사용이 가능한 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공한다.

Description

멤브레인을 포함하는 구형장치{Spherical device including membrane}

본 발명은 구형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호수나 강 또는 바다 위에 기름이 유출되어 오염되었을 시에 수면 위의 기름막을 제거하기 위해 기름막을 흡수하는 멤브레인을 구비하고, 기름으로 오염된 수면 위로 멤브레인을 자동으로 펼치며 일정 시간 후에 다시 멤브레인을 구형체 내부로 회수함으로써 수면 위에 오염된 기름막을 빠르고 효과적으로 제거하는 멤브레인을 포함하는 구형장치에 관한 것이다.

원유나 등유 또는 가솔린 등과 같이 원유의 가공유가 호수나 강 또는 바다에 유출되는 사고가 발생하였을 때에 환경과 생태계에 미치는 피해를 최소로 줄이기 위해서 유출된 기름을 빠르고 효율적으로 제거해야 한다. 석유를 포함한 기름은 그 화학적 성분이 탄화수소화합물이 주성분을 이루는 것으로서 소수성의 성질을 가지며 비중이 1보다 작기 때문에 기름이 호수나 강 또는 바다에 유출되었을 시에 수면 상부에 부유한 상태로 떠서 존재하게 된다. 이와 같은 기름막이 수면 위를 덮게 되면 공기 중의 산소가 수중으로 흡수되는 작용을 방해하여 수중의 용존산소량을 저하시킬 뿐만 아니라 수중 생물이 기름과 접촉할 시에 그 생물체의 표면에 기름막이 덮임으로써 다양한 질병을 발생시키게 된다. 그리고 유출된 기름이 해안가나 강가에 쌓이면 개펄에 서식하는 조개류 등의 폐사를 비롯해 각종 동식물의 생존을 위협한다.

유조선의 사고나 송유관의 파손 등의 원인에 의해서 기름이 바다나 호수 또는 강에 유출되었을 때에 부유하고 있는 기름막이 넓게 퍼져가는 것을 막고 기름을 제거하는 작업을 수행한다. 이 과정에서 수면 위의 기름을 흡착 또는 흡수 제거하기 위하여 기름과 같이 소수성의 갖는 폴리프로필렌(polypropylene)이나 폴리에틸렌(polyethylene) 등의 폴리머 재료를 사용하여 제조한 부직포 멤브레인을 넓게 펴서 기름을 부직포 내부로 흡수하고 이후 기름을 흡수한 부직포를 모아서 제거한다. 그러나 이 과정에서 소수성의 폴리머 부직포 멤브레인을 한 장씩 작업자가 수작업으로 기름으로 오염된 수면 위에 펼쳐 두었다가 일정 시간이 지난 후에 다시 작업자가 수작업으로 상기 부직포 멤브레인을 한 장씩 회수하는 과정을 통해 기름막을 제거함으로써 작업의 효율이 떨어질 뿐만 아니라 수면 위에 부유하는 기름을 제거하는 데에 한계가 있다.

이를 보완하고자 최근 수면 위의 기름막 제거를 위해 사각형의 테두리의 가장자리에 물을 필터할 수 있는 장치 및 수면 위의 기름을 제거하는 방법 또는 여러 가지 크기의 오일스키모 장치 등이 개발되고 있으나 그 장치의 형태와 기능적인 부분을 볼 때에 다양한 장소에서 효율적으로 사용하기에는 한계가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 상부 반구체와 하부 반구체가 결합되는 중공의 구형체, 반구체의 내부에 위치하는 지지부, 지지부와 연결되는 멤브레인 및 지지부를 조절하여 멤브레인을 움직이는 제어부를 구비함으로써 수면 위의 기름막을 제거할 수 있는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 회전봉이 지지대의 내부에서 회전하면서 상하운동함으로써 멤브레인이 방사형으로 펼쳐질 수 있게 하는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 멤브레인의 중심으로부터 방사형 또는 나선형으로 연결되는 다수의 와이어가 멤브레인을 지지함으로써 멤브레인이 안정적이고 효율적으로 기름막을 제거할 수 있는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 다수의 와이어의 끝단에 연결되는 다수의 소형추를 통하여 멤브레인과 기름막의 접촉면적을 넓힐 수 있는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상부 반구체와 하부 반구체가 결합하는 가장자리에 위치하는 고무링을 설치함으로써 구형체 내부로 유입될 수 있는 누수를 미연에 방지하는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 지지구조물의 상단에 자석을 설치함으로써 펼쳐진 멤브레인의 회수를 용이하게 돕는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 스위치의 조작에 의해 모터가 회전함으로써 회전봉의 상하운동을 조절하는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 지지구조물 및 지지대는 나사 결합에 의해 탈부착이 가능함으로써 새로운 멤브레인으로 교체하는 작업이 용이하며 반복적으로 사용할 수 있는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 하부 반구체 내부에 위치하는 무게추에 의해 무게중심이 하부로 이동함으로써 균형을 잡을 수 있는 멤브레인을 포함하는 구형장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치는 상부 반구체 및 하부 반구체를 포함하는 중공의 구형체; 상기 중공의 구형체의 내부에 위치하는 지지부; 상기 지지부의 외측면에 연결되는 하나 이상의 탄성 와이어; 상기 하나 이상의 탄성 와이어에 부착되는 멤브레인; 및 상기 지지부를 회전 및 상하 이동시킬 수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부가 상기 지지부를 회전 및 상측으로 이동시키는 경우, 상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체는 분리되며, 상기 하나 이상의 탄성 와이어에 의해 상기 멤브레인이 상기 구형체의 외측으로 펼쳐지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부가 상기 지지부를 회전 및 하측으로 이동시키는 경우, 상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체는 결합되며, 상기 하나 이상의 탄성 와이어에 의해 상기 멤브레인이 상기 구형체의 내측으로 수용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지지부는 지지대 및 회전봉을 포함하며, 상기 회전봉은 상기 지지대의 내부에서 회전하면서 상하운동하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지지부는 상기 다수의 와이어의 끝단에 연결되는 다수의 소형추를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구형체는 고무링을 더 포함하며, 상기 고무링은 상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체가 결합하는 가장자리에 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지지부는 지지구조물 및 자석을 더 포함하며, 상기 지지구조물의 내부로 상기 지지대가 결합되고, 그리고 상기 지지구조물의 상단에 상기 자석이 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부는 회전시키는 모터 및 스위치를 더 포함하며, 상기 스위치의 조작에 의해 상기 모터가 회전하면서 상기 회전봉의 상하운동을 조절하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 지지구조물 및 상기 지지대는 탈부착할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 멤브레인을 포함하는 구형장치는 상기 하부 반구체 내부에 위치하는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구형체는 상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체가 접하는 가장자리에 위치하는 밀폐 바닥판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 상부 반구체와 하부 반구체가 결합되는 중공의 구형체, 반구체의 내부에 위치하는 지지부, 지지부와 연결되는 멤브레인 및 지지부를 조절하여 멤브레인을 움직이는 제어부를 구비함으로써 환경에 해로운 기름 유출 오염 사고가 발생하였을 시 수면 위의 기름막을 빠르고 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 회전봉이 지지대의 내부에서 회전하면서 상하운동하게 되어 멤브레인이 방사형으로 펼쳐짐으로써 기름막과의 접촉면적을 넓힐 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 멤브레인의 중심으로부터 방사형 또는 나선형으로 연결되는 다수의 와이어가 멤브레인을 지지함으로써 멤브레인이 안정적이고 효율적으로 기름막을 제거할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 다수의 와이어의 끝단에 연결되는 다수의 소형추를 통하여 멤브레인과 기름막의 접촉면적을 넓힘으로써 보다 효과적으로 기름막을 제거할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 상부 반구체와 하부 반구체가 결합하는 가장자리에 위치하는 고무링을 설치함으로써 구형체 내부로 유입될 수 있는 누수를 미연에 방지하는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 지지구조물의 상단에 자석을 설치하여 회전봉을 끌어당김으로써 펼쳐진 멤브레인의 회수를 용이하게 돕는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 스위치의 조작에 의해 모터가 회전함으로써 회전봉의 상하운동을 조절함으로써 사용자가 편리하고 간단하게 조작할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 지지구조물 및 지지대는 나사 결합에 의해 탈부착이 가능함으로써 새로운 멤브레인으로 교체하는 작업이 용이하며 반복적으로 사용할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 본 발명은 하부 반구체 내부에 위치하는 무게추에 의해 무게중심이 하부로 이동함으로써 균형을 잡을 수 있는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치의 일 방향에서의 사시도,
도 2는 도 1의 멤브레인을 포함하는 구형장치가 작동하여 구형체 내부에 있는 멤브레인이 구형체 외부 수면 위로 펼치는 과정을 (a) 내지 (d)의 단계로 나타낸 모식도,
도 3은 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치의 펼쳐진 멤브레인이 수면 위의 기름을 흡수한 후 멤브레인을 구형체 내부로 회수하는 과정을 (a) 내지 (d)의 단계로 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명의 멤브레인이 구형체 내부에서 외부로 펼쳐졌다가 다시 구형체 내부로 회수하는 과정을 (a) 내지 (e)의 단계로 나타낸 일 방향에서의 모식도,
도 5는 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치가 수면 위에서 안정적으로 작동하기 위한 하부 반구체의 내외부 구조 및 그 기능을 나타낸 모식도,
도 6은 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치가 수면의 기름막 제거 기능을 마친 후 구형체 형태로 있는 상태에서 구형체를 수거하는 과정에서 수거 작업을 용이하게 하기 위한 구형체의 상부 반구체 내외부의 구조와 그 기능을 나타낸 모식도, 및
도 7은 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치의 상부 반구체 내부의 멤브레인이 연결된 지지대를 분리하는 과정을 (a) 내지 (c), 새로운 멤브레인이 연결된 지지대를 결합하는 과정을 (d) 내지 (f)의 단계로 나타낸 모식도이다.

본 발명에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 구형장치에서 '멤브레인(Membrane)'라는 용어는 가로×세로 1인치 당 90억 개 이상의 미세구멍으로 이뤄진 얇고 하얀 막이다. 미세구멍의 크기가 물방울보다는 2만 배 작은 반면, 수증기 입자보다는 700배나 크기 때문에 외부에서 들어오는 비, 눈은 완벽하게 차단하는 한편 피부에서 뿜어 나오는 땀은 수증기 형태로 원활하게 배출할 수 있는 소재를 지칭한다.

또한, 멤브레인은 수처리에서의 멤브레인에서 전지에서의 세퍼레이터와 연료전지(Fuel Cell)의 멤브레인까지 그 세부 제조 공정은 달라도 선택적 분리를 수행한다는 점에서 본질은 동일하다고 말할 수 있으나, 본 발명에서의 멤브레인은 수처리에 적용할 수 있는 것으로 제한함에 유의한다.

본 발명에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)는 중공의 구형체(10), 구형체(10)와 연결되는 지지부(20), 지지부(20)와 연결되는 멤브레인(30), 지지부(20) 및 멤브레인을 조절하는 제어부(40), 구형체(10)의 하부에 형성되는 공기실(50) 및 공기실(50)의 내부에 위치하는 무게추(60)를 포함한다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 구형체(10), 지지부(20), 멤브레인(30), 제어부(40), 공기실(50) 및 무게추(60)의 순서대로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

구형체(10)는 상부 반구체(11), 하부 반구체(12), 반고리(13), 부착판(14), 밀폐 바닥판(15) 및 고무링(16)을 포함하며, 이러한 구형체(10)는 내부가 비어 있게 형성되고 상부 반구체(11) 및 하부 반구체(12)가 결합되는 구조를 지닌다. 여기서 구형체(10)는 수면 위에서 작업을 수행하기 때문에 수분이 내부로 유입되지 않도록 하며, 상부 반구체(11) 및 하부 반구체(12)가 결합되는 부위의 실링에 주의하여 제작하는 것이 바람직할 수 있다.

상부 반구체(11)는 중공의 반구형상으로 형성되며, 이러한 상부 반구체(11)는 본 발명의 도면에는 도시되지 않았으나 하부 반구체(12)와 결합할 수 있도록 상부 반구체(11)의 가장자리에 홈(미도시)이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

하부 반구체(12)는 상부 반구체(11)와 마찬가지로 중공의 반구형상으로 형성되며, 상부 반구체(11)의 가장자리와 결합할 수 있도록 대응되어 형성되는 것이 바람직하다.

반고리(13)는 상부 반구체(11)의 상부에 결합되며, 이러한 반고리(13)는 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면 위에서 기름을 제거한 후 사용자가 수거할 수 있도록 한다.

부착판(14)은 하부 반구체(12)의 하부에 다수 결합됨으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면 위에서 작업을 수행할 경우 무게 중심을 잃지 않도록 균형을 잡는 역할을 수행한다.

밀폐 바닥판(15)은 상부 반구체(11)와 하부 반구체(12)가 접하는 가장자리에 위치하는 평판으로 후술되는 제어부(40)가 누수에 의한 고장을 방지하는 역할을 한다.

고무링(16)은 상부 반구체(11)와 하부 반구체(12)가 접하는 가장자리에 위치하는 고무이며, 이러한 고무링(16)은 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 작업 수행시 구형체(10)의 내부로 누수되지 않도록 한다.

전술한 바에 의한 상부 반구체(11)와 하부 반구체(12)가 만나는 지점, 즉 하부 반구체(12) 상부의 가장자리에 고무링(16)을 설치하여 둠으로써, 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 작동하기 전에 외부로 물이나 기름이 스며들어가는 것을 방지하고, 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 작동한 후 내부에 기름막을 흡수한 멤브레인(30)이 있을 시에 멤브레인을 포함하는 구형장치(100) 내부로부터 외부로 기름이 새어나오는 것을 방지할 수 있다.

지지부(20)는 구형체(10) 내부에 위치하는 지지대(21), 멤브레인(21) 상부에 형성되는 지지대 수나사홈(21a), 지지대(21)의 내부에 형성되는 지지대 암나사홈(21b), 지지대(21)와 연결되는 와이어 지지대(22), 와이어 지지대(22)와 연결되는 다수의 와이어(23), 지지대(21)의 일측과 결합하는 지지구조물(24), 지지구조물(24)의 내부에 형성되는 지지구조물 암나사홈(24a), 지지대(21)의 내부에 위치하는 회전봉(25), 회전봉(25)의 외주면에 형성되는 회전봉 수나사홈(25a), 회전봉(25)를 지지하는 회전봉 지지구조물(25b), 하부 반구체(12)의 내부에 위치하는 소형추(26) 및 지지구조물(24)의 상단에 위치하는 자석(27)을 포함한다.

지지대(21)는 원기둥에 내부 일부분이 중공으로 형성되며, 이러한 지지대(21)는 지지대 수나사홈(21a) 및 지지대 암나사홈(21b)을 포함한다.

지지대 수나사홈(21a)은 지지대(21)의 상측 일부에 형성되며, 이러한 지지대 수나사홈(21a)은 후술되는 지지구조물 암나사홈(24a)과 체결된다.

지지대 암나사홈(21b)은 지지대(21)의 내부에 형성되며, 이러한 지지대 암나사홈(21b)은 회전봉 수나사홈(25a)과 체결된다.

와이어 지지대(22)는 그 일측이 지지대(21)의 외주면과 연결되고 타측은 와이어(23)와 연결되어 와이어(23)를 지지하는 역할을 한다.

와이어(23)는 지지대(21)의 외주면 및 와이어 지지대(22)에 연결되며, 특히 지지대(21)의 중심축을 중심으로 방사방향으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

지지구조물(24)은 각형이고 그 내부는 중공의 원형으로 형성되며, 이러한 지지구조물 암나사홈(24a)을 포함한다.

지지구조물 암나사홈(24a)은 지지구조물(24)의 내부에 형성되며, 이러한 지지구조물 암나사홈(24a)은 지지대 수나사홈(21a)과 체결된다.

회전봉(25)은 지지대(21)의 내부에 위치하며, 이러한 회전봉(25)은 회전봉 수나사홈(25a) 및 회전봉 지지구조물(25b)을 포함한다.

회전봉 수나사홈(25a)은 회전봉(25)의 외주면에 형성되며, 이러한 회전봉 수나사홈(25a)은 지지대 암나사홈(21b)과 체결된다.

회전봉 지지구조물(25b)은 평판에 중심부가 관통되어 형성되며, 밀폐 바닥판(15)의 하부와 연결됨으로써 회전봉(25)의 이탈을 방지하는 역할을 수행한다.

소형추(26)는 하부 반구체(12)의 내부에 위치하며, 도 1에 도시된 바와 같이 와이어(23)의 일측과 연결됨으로써 멤브레인(30)이 구형체(10) 외부로 펼쳐질 경우 수면(200)과의 접촉면적을 넓혀주어 효과적으로 기름막을 제거할 수 있도록 한다.

자석(27)은 상부 반구체(100) 위쪽 내부, 즉 지지구조물(24)의 상단에 설치함으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 사용한 후에 회수하는 과정에서 회수를 위한 막대고리(310)가 자석(27)을 끌리도록 하고 상부 반구체(11) 외부 위쪽에 설치된 반고리(13)를 걸어서 회수함으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 회수를 용이하게 할 수 있다.

멤브레인(30)은 특정성분을 선택적으로 통과시킴으로써 혼합물을 분리할 수 있는 액체 혹은 고체의 막으로 분리 성능에 따라 정밀여과막(MF : Micro- filtration), 한외여과막(UF : Ultrafiltration), 역삼투막(RO : Reverse Osmosis) 등으로 분류되며, 소재에 따라 고분자, 세라믹, 금속으로 나눠지기도 한다. 이러한 멤브레인(30)은 수면 위에서 기름막을 제거하는 역할을 한다.

제어부(40)는 모터(41), 배터리(42), 컨트롤 박스(43), 전선(44) 및 스위치(45)를 포함한다.

모터(41)는 그 일측이 회전봉(25)의 일측과 연결되고, 이러한 모터(41)는 하부 반구체(12)의 내부에서 회전력을 회전봉(25)에 전달하여 회전봉(25)이 지지대(21) 내부에서 상하운동할 수 있도록 한다.

배터리(42)는 하부 반구체(12) 내부에 위치하며, 이러한 배터리(42)는 모터(41)가 회전할 수 있도록 전력을 공급하는 역할을 한다.

컨트롤 박스(43)는 하부 반구체(12) 내부에 위치하고 전선(44)과 전선(44)으로 연결되어 있으며, 이러한 컨트롤 박스(43)는 모터(41)를 조절하는 역할을 한다.

전선(44)은 컨트롤 박스(43)와 스위치(45), 컨트롤 박스(43)와 배터리(42), 컨트롤 박스(43)와 모터(41) 사이에 연결되어 전력을 전달하는 역할을 수행한다.

스위치(45)는 하부 반구체(12) 내부에 위치하여 전선(44)과 연결되며, 이러한 스위치(45)는 수면 위에 놓기 전에 조작하여 본 발명에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 자동으로 수면 위로 펼쳐지고 일정 시간이 지난 후에 기름막을 흡수한 멤브레인을 구형체 내부로 다시 회수하여 원래의 구형체 형태로 복귀하여 유지하는 기능을 수행한다.

공기실(50)은 하부 반구체(12)의 가장자리에 체결되는 밀폐 바닥판(15) 사이에 형성되는 공간으로 외부로부터 유입될 수 있는 누수를 방지함으로써 전술하였던 모터(41), 배터리(42), 컨트롤 박스(43), 전선(44) 및 스위치(45)를 보호하는 역할을 한다.

무게추(60)는 하부 반구체(12)의 내부에 위치함으로써 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 무게중심을 밑으로 두게 된다. 본 발명의 도면에서는 2개의 무게추(60)가 도시되어 있으나 사용자의 의도나 용도에 따라 변경할 수 있으며, 이러한 무게추(60)는 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 균형을 잡아 주어 보다 안정한 구조를 갖게 됨으로써 효과적으로 기름막을 제거할 수 있다.

이하에서는 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 수거, 지지대를 분리 및 새로운 멤브레인이 연결된 지지대를 결합하는 과정의 이해를 돕기 위한 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

수면(200)은 일반적으로 바다 또는 강의 표면을 의미하며, 보다 상세하게는 기름 유출로 인해 오염된 수면(200) 위의 기름막이 형성되어 있는 표면을 칭한다.

막대(300)는 반고리(13)에 걸어 수면(200) 위에서 작업이 끝난 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 수거하는 역할을 하며, 이러한 막대(300)는 막대 고리(310) 및 막대 손잡이(320)를 포함한다.

막대 고리(310)는 상부 반구체(11)의 상부에 형성되는 반고리(13)에 걸어서 수거할 수 있도록 일정한 각도로 구부러진 봉으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

막대 손잡이(320)는 막대 고리(310)의 일측에서 연장되어 형성되며, 사용자는 손으로 막대 손잡이(320)를 잡고 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 수거할 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 수거, 지지대를 분리 및 새로운 멤브레인(30)이 연결된 지지대(21)를 결합하는 과정의 이해를 돕기 위한 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 작동하여 구형체 내부에 있는 멤브레인(26)을 구형체 외부 수면 위로 펼치는 과정을 순차적으로 나타낸다. 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)는 도 2의 (a)에 나타낸 것처럼 초기에 상부 반구체(11)와 상기 하부 반구체(12)가 결합된 구형체 형태를 가지고 있으며, 도 2의 (b), (c) 및 (d)의 순서대로 기름으로 오염된 수면 위에서 상부 반구체 (11)를 위로 이동시키면서 내부에 멤브레인(30)을 수면 위로 펼친다.

전술한 과정에서 상기 하부 반구체(12) 내부에 있는 모터(41)의 작동에 의해서 회전하는 회전봉(25)의 회전력을 전달받은 지지대(21)가 상승하는 과정을 통해서 상부 반구체(11)가 위로 올라간다.
보다 구체적으로, 지지대(21)가 회전봉(25)의 회전구동에 따라 상승하는 동안 모터(41)는 상부 반구체(11)가 관성에 의해 회전하지 않도록 고속으로 회전하고, 그에 따라 회전봉(25)은 지지대(21)의 내부에서 회전하면서 상기 지지대(21)를 상승시킨다(도 2의 (b)). 여기서, 모터(41)는 점진적으로 속도가 증가하는 가속도운동하는 것이 바람직하며, 지지대(21)와 회전봉(25) 사이에는 마찰력을 최소화하기 위한 윤활유가 적용될 수 있다.
이후, 지지대(21)가 회전봉(25)의 상단 근처까지 상승하여 도 2의 (c)에 도시된 바와 같은 상태가 되면, 지지대(21)와 회전봉(25)은 서로 결속되어 일체로 고정된다. 이때, 모터(41)의 회전수를 조절하여 소형추(26)에 원심력을 생성시키고, 그에 따라 멤브레인(30)은 소형추(26)에 의해 방사상으로 펼쳐진 상태에서 하강하면서 멤브레인을 포함하는 구형장치(100) 주변의 수면 위로 넓게 펼쳐질 수 있다.
즉, 멤브레인(30)의 끝에 달려있는 소형추(26)는 생성된 원심력에 의해 멤브레인(30)이 수면 위에 보다 안정적으로 펼쳐지도록 할 수 있도록 한다.

아울러, 회전봉(25) 외부에 수나사산(25a)을 만들고 지지대(21) 내부에 암나사홈(21b)을 만들어서 결합하며 사용함으로써, 모터(41)가 작동할 시에 회전봉(25)의 회전에 의해서 지지대(21)가 위로 또는 아래로 움직이는 것이 가능하다. 예를 들어, 시계방향으로의 회전을 정방향이라 하고, 반시계방향으로의 회전을 역방향이라고 한다면, 정방향일 경우 지지대(21)가 상승, 역방향일 경우 지지대(21)가 하강된다.

도 3의 (a), (b), (c) 및 (d)는 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 펼쳐진 멤브레인(30)이 내부로 회수하는 과정을 단계적으로 나타낸다. 이 과정에서 지지대(21)와 회전봉(25)은 일체로 고정된 상태에서 저속으로 회전하는 모터(41)에 의해 회전하면서 멤브레인(30)은 지지대(21)에 감기어 하부 반구체(12) 내부로 회수된다.
이후, 모터(41)는 고속으로 회전하면서 지지대(21)와 회전봉(25)의 고정된 결합을 해제시킨다. 그에 따라 지지대(21)는 하강하고, 상부 반구체(11)와 하부 반구체(12)는 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 결합된 상태가 된다.

도 4의 (a), (b), (c), (d) 및 (e)는 멤브레인(30)이 멤브레인을 포함하는 구형장치(100) 내부에서 외부 수면 위로 펼쳐졌다가 다시 멤브레인을 포함하는 구형장치(100) 내부로 회수되는 과정을 위에서 바라본 모양의 변화를 단계적으로 나타낸다.

도 5는 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면 위에서 안정적으로 작동하게 하기 위해서 고안된 하부 반구체(12)의 내부, 외부 구조 및 그 기능을 나타낸다. 하부 반구체(12)의 내부는 밀폐 바닥판(15)에 의해서 내부가 밀폐되어 공기실(50)을 가짐으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면 위에서 안정적으로 떠 있을 수 있도록 한다. 또한, 하부 반구체(12) 내부의 공기실(50)을 가짐으로써 내부의 배터리(42), 컨트롤 박스(43) 및 모터(41) 등의 누수에 의한 고장을 미연에 방지할 수 있다.

하부 반구체(12)의 공기실(50) 내부에 있는 일정한 무게추(60)를 바닥에 둠으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면(200) 위로 떠 있을 때에 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 전체 무게중심이 밑에 있게 하여서 보다 안정적으로 수면(200) 위에 떠서 작동하도록 하는 것이 가능하다.

하부 반구체(12)의 외부 표면에 부착판(14)을 다수로 부착함으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면(200) 위에 떠 있는 상태에서 모터(41)가 작동하여 상부 반구체(11)가 위로 움직이는 작동 과정에서 안정적으로 작동할 수 있도록 한다.

도 6의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면(90)의 기름막 제거 기능을 마친 후 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면에 떠 있는 상태에서 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 제거하는 과정에 있어서 수거 작업을 용이하게 하기 위한 상기 구형장치(100)의 상부 반구체(100) 내부 및 외부의 구조와 그 기능을 나타낸다.

상부 반구체(11) 위쪽 내부에 자석(27)을 설치함으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)가 수면(200) 위에서 사용한 후에 회수하는 과정에서 회수를 위한 막대고리(310)가 자석(27)을 끌리도록 하고 상부 반구체(11) 외부 위쪽에 설치된 반고리(13)를 걸어서 회수함으로써 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 회수를 용이하게 할 수 있다.

도 7의 (a), (b), (c), (d), (e) 및 (f)는 본 발명의 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)의 상부 반구체(11) 내부의 멤브레인(30)이 연결된 지지대(21)를 분리하는 과정과 새로운 멤브레인(30)이 연결된 지지대(21)를 결합하는 과정을 단계적으로 나타낸다. 지지대(21)의 상부에 지지대 수나사홈(21a)을 갖게 하여 멤브레인(30)을 교체할 필요가 있을 때에 지지대(21)를 잡고 돌려서 상부 반구체(11) 내부의 위쪽에 있는 지지구조물(24)로부터 쉽게 분리 및 재결합할 수 있도록 지지구조물(24)에 지지구조물 암나사홈(24a)을 가지게 할 수 있다.

전술한 바와 같이 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 사용하여 수면(200) 위의 기름을 제거한 후 내부의 기름을 흡수한 멤브레인(30)과 지지대(21)를 새로운 것으로 교체하여 멤브레인을 포함하는 구형장치(100)를 재사용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 반구체
11 : 상부 반구체
12 : 하부 반구체
13 : 반고리
14 : 부착판
15 : 밀폐 바닥판
16 : 고무링
20 : 지지부
21 : 지지대
21a : 지지대 수나사홈
21b : 지지대 암나사홈
22 : 와이어 지지대
23 : 와이어
24 : 지지구조물
24a : 지지구조물 암나사홈
25 : 회전봉
25a : 회전봉 수나사홈
25b : 회전봉 지지구조물
26 : 소형추
27 : 자석
30 : 멤브레인
40 : 제어부
41 : 모터
42 : 배터리
43 : 컨트롤 박스
44 : 전선
45 : 스위치
50 : 공기실
60 : 무게추
100 : 멤브레인을 포함하는 구형장치
200 : 수면
300 : 막대
310 : 막대 고리
320 : 막대 손잡이

Claims (11)

1. 상부 반구체 및 하부 반구체를 포함하는 중공의 구형체;
   상기 중공의 구형체의 내부에 위치하는 지지부;
   상기 지지부의 외측면에 연결되는 하나 이상의 탄성 와이어;
   상기 하나 이상의 탄성 와이어에 부착되는 멤브레인; 및
   상기 지지부에 연결되는 제어부를 포함하고,
   상기 지지부는,
   상기 상부 반구체에 고정되는 지지대; 및
   상기 지지대에 회전 가능하게 결합되는 회전봉;을 포함하고,
   상기 지지대는 상기 회전봉의 회전에 따라 상하운동하는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부가 상기 지지대를 회전 및 상측으로 이동시키는 경우,
   상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체는 분리되며, 상기 하나 이상의 탄성 와이어에 의해 상기 멤브레인이 상기 구형체의 외측으로 펼쳐지는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부가 상기 지지대를 회전 및 하측으로 이동시키는 경우,
   상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체는 결합되며, 상기 하나 이상의 탄성 와이어에 의해 상기 멤브레인이 상기 구형체의 내측으로 수용되는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 상기 다수의 와이어의 끝단에 연결되는 다수의 소형추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 구형체는 고무링을 더 포함하며, 상기 고무링은 상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체가 결합하는 가장자리에 위치하는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 지지구조물 및 자석을 더 포함하며, 상기 지지구조물의 내부로 상기 지지대가 결합되고, 그리고
   상기 지지구조물의 상단에 상기 자석이 위치하는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는 회전시키는 모터 및 스위치를 더 포함하며, 상기 스위치의 조작에 의해 상기 모터가 회전하면서 상기 회전봉의 상하운동을 조절하는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 지지구조물 및 상기 지지대는 탈부착할 수 있는 것을 특징으로 하는,
   멤브레인을 포함하는 구형장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인을 포함하는 구형장치는 상기 하부 반구체 내부에 위치하는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 포함하는 구형장치.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 구형체는 상기 상부 반구체와 상기 하부 반구체가 접하는 가장자리에 위치하는 밀폐 바닥판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    멤브레인을 포함하는 구형장치.
    

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