KR101284785B1 - 해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원할 수 있도록 하는 사막화 방지기술과 같이 해수를 육상으로 송수하기 위한 관개 시스템의 운영에 있어서 해수의 송수시 송수배관으로 유입되는 갑각류 및 기타 해조류와 같은 해양 생물로 인하여 송수배관이 막히는 문제점을 해소하기 위한 해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템을 제공한다. 본 발명에서 해수 송수배관 막힘 방지방법은 유휴 배관을 고려하여 송수배관을 설치하고, 다수개의 송수배관을 순차적으로 번갈아가면서 유휴 배관으로 하여 세정공정을 진행한다. 그리고, 해수 관개 시스템(10)은 전원 공급 유니트(11), 제어 유니트(12), 해수 양수시설인 펌핑 유니트(13), 막힘 방지방법이 적용되는 송수배관 유니트(14), 해수를 여과하기 위한 여과 유니트(15), 해수를 일정한 면적의 대상 지역으로 흐르도록 하기 위한 물살포 유니트(16)를 구비하여 이루어진다. 본 발명에 따르면, 송수배관의 유지보수를 최소화하여 해수 관개 시스템의 원활한 운영이 가능하고, 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원을 위한 해수 관개 시스템에서 송수배관의 유지보수로 인한 시스템의 유휴시간을 제거할 수 있어 지속적으로 안정적인 사막화방지효과를 기대할 수 있고, 장기간 사용에 따른 유지보수비용을 낮출 수 있다.

Description

해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템{PREVENTION METHOD FOR PIPE CLOGGING AND SEAWATER SUPPLY SYSTEM USING THE METHOD}

본 발명은 해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원할 수 있도록 하는 사막화 방지기술과 같이 해수를 육상으로 송수하기 위한 관개 시스템의 운영에 있어서 해수의 송수시 송수배관으로 유입되는 갑각류 및 기타 해조류와 같은 해양 생물로 인하여 송수배관이 막히는 문제점을 해소하기 위한 해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템에 관한 것이다.

사막화 현상은 산림 황폐화, 토양 침식을 포괄하는 개념으로서 아프리카를 비롯한 남미, 중동 및 러시아, 중국, 인도 등 아시아 국가들까지도 사막화의 영향을 받고 있다. 그리고, 기상이변, 산림황폐 등으로 심각한 한발 또는 사막화의 영향을 받는 국가(특히, 아프리카 국가)들에 대한 재정적, 기술적인 지원과 이를 위한 재정체계 수립 그리고 개도국의 사막화 대응능력을 향상시키기 위해 유엔사막화방지협약(UNCCD; United Nations Convention to Combat Desertification)에 160개국 이상이 가입하고 있다.

이와 같은 사막화방지와 관련하여 창의적인 기술로 해수를 이용하여 해안 인근 지역 사막의 생태를 복원하기 위한 기술이 시도되고 있다.

그러나, 해수의 송수배관은 장기간 사용하였을 때, 배관 내부에 해수 중 갑각류 및 기타 해조류가 부착되어 배관 막힘 현상이 발생되는데, 이는 해수 송수공정 및 설비의 유지관리에 나쁜 영향을 준다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 해수를 육상으로 이송시키기 위한 관개 시스템을 운영함이 있어서 해수 송수배관의 막힘 현상을 효과적으로 극복할 수 있는 새로운 형태의 해수 송수배관 막힘 방지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원할 수 있도록 하는 사막화 방지기술로서 해수의 송수시 송수배관으로 유입되는 갑각류 및 기타 해조류와 같은 해양 생물로 인하여 송수배관이 막히는 문제점을 해소하는 동시에 사막화방지를 효과적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 해양으로부터 해수를 육상으로 이송시키기 위한 송수배관이 해양 생물로 인해 막히는 것을 방지하기 위한 해수 송수배관 막힘 방지방법에 있어서, 해수의 송수시 정상운전에 필요한 송수배관 이외의 정해진 개수의 유휴 배관을 갖도록 송수배관의 개수를 늘려 설치하는 단계와; 상기 송수배관에서 선택적으로 유휴 배관을 지정하여 정해진 기간동안 폐쇄시킴으로써 관내에 부착된 해양생물을 폐사 분리시키는 단계 및; 상시 폐쇄된 유휴 배관을 역세(Back washing)시키는 공정을 진행한 후 송수배관으로 사용하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법에서 상기 폐쇄된 유휴 배관을 역세시키는 단계는 해수를 송수시키는 송수배관을 통해 공급된 해수가 상기 유휴 배관을 통해 해양으로 배수되도록 하여 이루어질 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원할 수 있도록 하기 위한 해수 관개 시스템에 있어서, 해양에 설치되어 해수를 육지로 이송시키기 위한 펌핑 유니트(13)와; 상기 펌핑 유니트(13)와 접속되어 상기 펌핑 유니트(13)에 의해 이송되는 해수가 육지로 흐르는 경로를 제공하기 위한 송수배관 유니트(14)와; 상기 송수배관 유니트(14)와 접속되어 해수를 여과하기 위한 여과 유니트(15) 및; 상기 여과 유니트(15)와 접속되어 상기 여과 유니트(15)를 통해 공급되는 물이 사막의 지정된 영역으로 분배되도록 하는 물살포 유니트(16)를 포함하되; 상기 송수배관 유니트(14)는 해수의 송수시 정상운전에 필요한 개수의 송수배관 이외의 정해진 개수의 유휴 배관을 갖는 다수개의 송수배관(31)을 구비한다.

이와 같은 본 발명에 따른 해수 송배수관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 상기 송수배관 유니트(14)는 상기 펌핑 유니트(13)와 접속되는 해양측 매니폴더관(30)과, 상기 여과 유니트(15)와 접속되는 육지측 매니폴더관(40)과, 상기 해양측 매니폴더(30)으로부터 해수가 분배되어 상기 육지측 매니폴더관(40)으로 흐르도록 하기 위해 상기 해양측 매니폴더관(30)과 육지측 매니폴더관(40)과 접속되고, 상기 해양측 매니폴더관(30)과 육지측 매니폴더관(40)과 근접되는 위치에 유량 제어밸브(34, 42)가 각각 설치되는 다수개의 송수배관(31) 및, 상기 해양측 매니폴더관(30)과 근접되는 위치에 설치되는 상기 유량 제어밸브(34) 다음에 상기 다수개의 송수배관(31)에 각각 설치되고, 유량 제어밸브(38)가 설치되는 배수관(32)을 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 해수 송수배관 막힘 방지방법에 따르면, 해양으로부터 해수를 육지로 끌어 이용하는 다양한 산업에서 해수의 송수배관에 해수 중 갑각류 및 기타 해조류가 부착되어 송부배관이 막히는 문제점을 효과적으로 극복할 수 있어 송수배관의 유지보수를 최소화하여 해수 관개 시스템의 원활한 운영이 가능하다. 특히, 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원을 위한 해수 관개 시스템에서 송수배관의 유지보수로 인한 시스템의 유휴시간을 제거할 수 있어 지속적으로 안정적인 사막화방지효과를 기대할 수 있고, 장기간 사용에 따른 유지보수비용을 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 설명하기 위한 플로우챠트;
도 2는 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템을 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 평면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면;
도 4는 도 3에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 단면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 평면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면;
도 6은 도 5에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 단면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 펌핑 유니트의 일례를 설명하기 위한 도면;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 펌핑 유니트의 다른 예를 설명하기 위한 도면;
도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 송수배관 유니트를 설명하기 위한 도면들;
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 여과 유니트를 설명하기 위한 도면;
도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 물살포 유니트의 배수관을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1은 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법은 유휴 배관을 고려하여 송수배관을 설치하고, 다수개의 송수배관을 순차적으로 번갈아가면서 유휴 배관으로 하여 세정공정을 진행하는 것을 특징으로 한다. 즉, 다수개의 송수배관에서 정상운전에 필요한 송수배관(즉, 해수 관계 시스템에서 소요되는 해수의 양을 공급하는데 필요한 수의 송수배관)을 사용하고, 나머지를 유휴 배관으로 하여 밀폐시킴으로써, 배관내로 유입된 해양 생물이 폐사하도록 한 후, 역세(Back washing)를 통해 유휴 배관내를 세척하여 다시 송수배관으로 사용할 수 있도록 하는 것이다.

좀 더 구체적으로 보면, 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법은 먼저 해수 송수배관에 유휴(여분) 배관을 추가적으로 설치하여 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템을 건설한다. 그리고, 유휴 배관의 양단 밸브를 모두 닫아서 일정기간(예; 1년) 동안 폐쇄해 둔다. 그러면, 유휴 배관 내부에 해수 중 영양분과 산소의 공급이 차단되어 배관 내부에 부착된 갑각류 및 기타 해조류가 폐사된다. 이와 같이 해양 생물이 소멸되는 시점에 사용 중인 송수배관의 해수를 이용하여 유휴 배관을 역세(Back washing)하여 배관 내부의 폐사된 갑각류 및 해조류가 해양으로 배출되도록 한다. 그리고, 역세를 마친 유휴 배관을 송수배관으로 사용하고, 배관 막힘 현상이 발생된 송수배관은 전술한 과정을 반복 적용한다. 물론, 정상적인 상태에서는 순차적으로 송수배관을 유휴배관으로 설정한다.

이와 같은 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법은 송수배관을 설치한 후, 막힘으로 인한 유지보수를 위해 송수배관을 해체하여 수리하거나 교체하는 문제점을 해소할 수 있도록 하여 해수 관로 시스템의 원활한 운영을 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)은 전원 공급 유니트(11), 제어 유니트(12), 해수 양수시설인 펌핑 유니트(13), 막힘 방지방법이 적용되는 송수배관 유니트(14), 해수를 여과하기 위한 여과 유니트(15), 해수를 일정한 면적의 대상 지역으로 흐르도록 하기 위한 물살포 유니트(16)를 구비하여 이루어진다.

이때, 전원 공급 유니트(11)는 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 해양 인근 사막에서 얻기에 용이한 태양광발전, 풍력발전, 조력발전 등의 신재생에너지를 적용하여 운영될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 물론, 전력의 안정적인 공급을 위해 일반 발전 전원을 예비 전력으로 사용할 수 있도록 구성한다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)에서 필요한 양수 동력은 240kW(15kW × 16대)인데, 해수 펌프의 기동 전력 및 기타 여유분을 고려한다면 약 500kW급의 신재생에너지원이 필요한데, 신재생에너지 가운데 발전용량이 500kW인 태양광발전을 선정한 경우, 태양광발전의 일일 유효 시간은 09:00 ~ 15:00까지 6시간이므로, 태양광발전이 원활치 못할 경우를 대비하여 500kW 디젤 발전기로 백업시스템을 구축한다. 그리고, 해수 펌프에 전력을 보내기 위한 전선은 갯벌 아래에 송수배관과 함께 매설한다. 펌핑 유니트(13)의 각 펌프에는 각각의 전선이 연결되도록 하여 각 펌프의 기동과 정지를 개별적으로 선택할 수 있게 한다. 그리고 전류감지를 통하여 펌프의 정상, 비정상 운전 상태를 확인하고 대처할 수 있게 한다.

그리고, 제어 유니트(12)는 일사량을 계측하여 태양광 발전량을 자동예측하고, 그 결과 충분한 전력 생산이 가능하다고 인지되었을 때, 점진적으로 펌프 운전대수를 증대시키며, 발전량과 소모량의 균형을 맞출 수 있도록 구축한다. 반대로 태양광 발전량이 일정량 이하로 낮아질 때, 점진적으로 펌프 운전대수를 감소시키며, 발전량과 소모량 균형을 맞출 수 있도록 한다. 그리고, 태양광발전과 디젤 발전의 제어에 있어서 낮 시간 동안 태양광발전이 원활한 발전량을 생산하지 못할 때(일정 발전량 이하 일 때), 디젤 발전을 통해 보충하기 위하여 자동 운전되도록 전력 자동제어 시스템을 구축한다.

한편, 본 발명에 따른 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원할 수 있도록 하기 위한 해수 관개 시스템에서 펌핑 유니트(13)는 해양에 설치되어 해수를 육지로 이송시킨다. 그리고, 송수배관 유니트(14)는 펌핑 유니트(13)와 접속되어 펌핑 유니트(13)에 의해 이송되는 해수가 육지로 흐르는 경로를 제공한다. 이때, 송수배관 유니트(14)는 해수의 송수시 정상운전에 필요한 개수의 송수배관 이외의 정해진 개수의 유휴 배관을 갖는 다수개의 송수배관(31)을 구비한다. 여과 유니트(15)는 송수배관 유니트(14)와 접속되어 해수를 여과한다. 그리고, 물살포 유니트(16)는 여과 유니트(15)와 접속되어 여과 유니트(15)를 통해 공급되는 물이 사막의 지정된 영역으로 분배되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)을 적용한 사막화방지의 과정을 보면, 먼저 상술한 바와 같이, 해수 송수배관 막힘 방지방법이 적용된 해수 관개 시스템을 해상에 설치하고 신재생에너지(태양광발전, 풍력, 조력 등)로 해수를 사막지역을 송수한다. 그리고, 여과 유니트(15)를 통해 여과된 해수를 본 발명의 바람직한 실시예의 도 3 및 도 4의 예와 같이 그물망과 같이 배치된 관개용 관로{물살포 유니트(16)}를 거쳐 펌프 직송형으로 사막 표면을 적시게 하거나, 도 5 및 도 6의 예와 같이 여과 유니트(15)를 거쳐 나온 해수를 고지대에 위치한 저수조에 저장하고 트렌치형 분배관을 통해 사막 표면을 적시게 한다.

이와 같은 과정을 통해 사막 토양이 습윤됨에 따라 물의 증발에 의하여 사막 지표면 온도가 저하되고, 주위 공기가 습윤 상태로 변하여 자연적으로 해안 생육 식물이 자생하게 된다. 그리고, 주야간 기온차가 큰 사막의 특성상 주간에 증발된 수증기는 야간에 응축되어 관개시설 주위 지표면에 이슬이 맺히게 되고, 이로써 담수 의존 식물 및 해수적응식물이 자라는 환경이 조성된다. 그리고, 사막 지역에서 모래바람 발생이 억제되므로 사막화 확대가 방지되고, 자생 식물군이 점진적으로 증가하게 되면 곤충, 조류, 기타 동물이 순차적으로 모여들어 자연생태계가 복원될 수 있다.

또한 부가적으로는 증발된 수증기에 의한 구름의 생성과 강우에 의해서 사막지역의 건조한 기후가 다소 완화될 수 있는 효과도 기대할 수 있다.

이와 같은 구성을 통해 본 발명에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)은 송수배관의 막힘 문제를 효과적으로 해결할 수 있어 송수배관의 문제로 인해 관개 시스템의 운영이 저하되는 문제점을 최소화할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 14에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 일반적으로 해양으로부터 육지로 해수를 끌어오기 위한 기술, 해수를 여과처리하기 위한 기술, 사막화방지와 관련된 기술 등 통상 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 평면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 단면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 평면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에서 보인 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템의 단면적 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)은 해수 양수시설인 펌핑 유니트(13)가 해양에 설치되고, 막힘 방지방법이 적용되는 송수배관 유니트(14)가 펌핑 유니트(13)로부터 육지로 해수가 흐르도록 배치된다. 그리고, 송수배관 유니트(14)를 통해 공급된 해수는 여과 유니트(15)를 통해 여과되어 사막화 방지영역(이점쇄선내 영역)으로 설치되는 물살포 유니트(16)를 거쳐 물이 흐르게 된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)은 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 사막화 방지영역내에 물살포 유니트(16)가 그물망의 형태로 배치되도록 하여 펌프직송 방식으로 물이 배분되도록 하는 형태가 적용될 수 있는데, 이 경우 물살포 유니트(16)는 여과 유니트(15)로부터 몇 라인으로 분배되는 메인 분배 라인(60)을 중심으로 사막화 방지영역내에 고루 분포되도록 서브 분배 라인(62)을 메인 분배 라인(60)에 결합시켜 구성된다. 그리고, 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이, 사막화 방지영역의 경사도가 있는 경우 경사지의 상측에 여과 유니트(15)로부터 공급되는 해수가 저장되도록 하는 저수조(64)를 두고, 이 저수조(64)로부터 연장되어 경사지의 상측변으로 배치되는 분배관(66)을 두어 해수가 사막화 방지영역으로 자연스럽게 흘러 흡수되도록 하는 트렌치 방식이 적용될 수 있다.

좀 더 구체적으로 보면, 도 3 및 4에서 보인 물살포 유니트(16)의 메인 분배 라인(60)은 고밀도폴리에틸렌 재질의 D350A 파이프로 구성되었으며, 이 관 한 개는 1.5km²(1.5km × 1.0km)의 면적을 담당한다. 대상 사막 전체 면적 9.0km²에는 이러한 메인 분배라인(60)이 총 6개가 배치되어 있다. 그리고 메인 분배라인(60)에는 피치 100m의 간격으로 같은 재질의 D100A 파이프 100m짜리의 서브 분배라인(62)가 연결되어 있다. 이 서브 분배라인(62)에는 피치 100m 간격으로 메인 분배라인(60)과 같은 재질의 D32A 파이프 100m짜리의 공급배관이 연결되어 있고, 이 각각의 공급배관에는 플라스틱 계열의 볼밸브가 연결되어있다. 이 밸브는 각 공급배관의 유량을 제어하여 균등하게 해수를 공급하도록 한다. D32A 공급배관에는 피치 2.5m 간격의 D5mm의 구멍이 나 있고, 이 홀을 통하여 해수가 지속적으로 공급된다. 이러한 해수 관개 배관망은 지표면 아래 약 10~30㎝에 묻히게 된다.

도 5 및 도 6에서 보인 물살포 유니트(16)는 대상 사막지역의 높은 곳에(일반적으로 해안으로부터 멀리 있는 곳)에 24,000톤의 저수조(64)를 설치하고, 이 저수조(64)로부터 분배관(66)을 연결하여 자연수압으로 해수를 사막에 공급하는 시스템이다. 이 시스템은 일반적인 농업 관개 방식과 유사한 개념으로 볼 수 있다.

본 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)은 해안 인근의 가로, 세로 각 3.0km 사막(면적; 9km²)의 사막화 방지를 대상으로 제안된 것이다. 따라서, 본 실시예에서 보인 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)의 규모는 적용하고자 하는 사막화 방지영역의 면적 및 형태에 따라 선택적으로 적용할 수 있는 것이다.

이때, 사막에서 식물이 자라는데 필요한 최소의 수량은 0.03(Gallon/ft²day)이다. 이를 미터법으로 환산해보면 1.222(ℓ/㎡day)가 된다. 이 면적단위 공급수량을 대상 지역 9km² 즉, 9×10⁶(㎡)에 적용하면 10,998(ton/day)이 되는데, 이에 여유를 고려하면 12,000(ton/day)의 해수가 필요하게 된다. 즉, 이 경우 사막의 생태계 복원을 위해서는 하루 동안 12,000ton 해수를 사막 지표면 바로 아래에 골고루 적셔주어야 한다. 따라서, 본 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)의 전원 공급 유니트(11), 해수 양수시설인 펌핑 유니트(13), 막힘 방지방법이 적용되는 송수배관 유니트(14), 해수를 여과하기 위한 여과 유니트(15), 해수를 일정한 면적의 대상 지역으로 흐르도록 하기 위한 물살포 유니트(16)는 등은 이 수량을 기준으로 설계되어야 할 것이다. 그리고 지표면을 적신 후 잉여의 해수는 바다로 되돌려 보내져야 하는데, 이를 위한 배수(排水)관(70)이 도 4 및 도 6에서 보는 바와 같이 구축되어야 한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 펌핑 유니트의 일례를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 펌핑 유니트의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)에서 해수 양수설비인 펌핑 유니트(13)는 조수간만의 차, 갯벌의 슬러지 유입방지 등을 고려하여 해안선에서 0.3~1.0Km 떨어진 지점에 설치되어야 한다. 펌핑 유니트(13)는 파도, 펌프(20)의 동하중, 연결 배관의 고정하중을 고려하여 프레임(22)이 고정되어야 하는데, 이의 방안으로 도 7에서 보는 바와 같이, 프레임(22) 사방으로 앵커(Anchor)로서 고정하는 형태 또는 도 8에서 보는 바와 같이, 파일(21; Pile)로서 고정하는 형태를 적용할 수 있다. 그리고 프레임(22) 내부에 데크 플레이트(24)를 설치하여 펌프(20)의 유지관리를 위한 요소들을 위한 충분한 공간이 확보되도록 한다. 이와 같은 펌핑 유니트(13)에는 유지관리용 보트의 접안이 용이한 구조가 되어야 하고, 인근 어선들의 통행에 지장이 없도록 주야간 안전표식도 구비되도록 한다. 그리고, 펌프(20)의 충분한 양수를 위하여 펌프(20)의 흡입구 측은 최저 간조 수준이하에 설치되어야 하고, 갯벌 슬러지 유입방지를 위한 여유 높이도 고려되어야 한다.

한편, 전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)이 대상으로 하는 사막화 방지영역에서 필요한 해수는 12,000(Ton/day)이다. 일조시간, 강도 등을 고려할 때, 태양광 발전설비로서 이 해수를 양수하기 위해서는 일일 6시간 정도의 운전가능시간을 설정해야 한다. 이에 따라 해수 공급량을 분단위로 환산하면 약 33.4(Ton/min)가 되고, 유지관리 편리성 관점에서 한 대의 수량 2.1(Ton/min)인 펌프 선정을 고려한다면 16대의 펌프가 산출된다. 이 펌프의 양정은 위치수두 10m, 관로손실 7m, 여과기 손실 5m, 토출손실 3m을 더하여 25m로 추정된다. 그리고 해수의 부식성을 고려할 때, 본 실시예에서 펌프(20)의 재질은 내식성인 STS 316 재질로 제작한다. 즉 해수 양수설비에 설치될 펌프(20)의 사양은 STS 316재질의 수량 2.1(Ton/min), 양정 25m, 동력 15kW로 결정하고, 이것의 대수는 16대이다. 펌프 내에 물이 없어서 양수가 중단되는 것을 방지하기 위하여 이 펌프는 잠수형 슬러지 펌프로 한다. 그리고 이들 펌프 중 한 대가 고장 날 경우 이의 수리 및 교체를 위하여 모든 펌프의 토출배관은 한 개의 매니폴더{Manifolder; 본 실시예에서는 도 9에서 보는 바와 같이, 해양측 매니폴더관(30)}에 연결한다. 또한 양수의 역류를 방지하기 위하여 모든 펌프의 토출배관에는 역류방지밸브(Check valve)를 각각 부착한다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 송수배관 유니트를 설명하기 위한 도면들로서, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 송수배관 유니트(14)의 초기 정상운전상태를 보여주는 도면이고, 도 10은 역세 운전상태를 보여주는 도면이며, 도 11은 두 번째 정상운전상태를 보여주는 도면이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 송수배관 유니트(14)는 펌핑 유니트(13)와 접속되는 해양측 매니폴더관(30), 여과 유니트(15)와 접속되는 육지측 매니폴더관(40), 다수개의 송수배관(31) 및 배수관(32)을 구비하여 이루어진다. 이때, 다수개의 송수배관(31)은 해양측 매니폴더(30)으로부터 해수가 분배되어 육지측 매니폴더관(40)으로 흐르도록 하기 위해 해양측 매니폴더관(30)과 육지측 매니폴더관(40)과 접속되고, 해양측 매니폴더관(30)과 육지측 매니폴더관(40)과 근접되는 위치에 유량 제어밸브(34, 42)가 각각 설치된다. 그리고, 배수관(32)은 해양측 매니폴더관(30)과 근접되는 위치에 설치되는 유량 제어밸브(34) 다음에 다수개의 송수배관(31)에 각각 설치되고, 유량 제어밸브(38)가 설치된다.

본 실시예에서 해수 송수배관(31)의 관로 막힘을 방지하기 위하여 해수 송수 정상운전에 필요한 개수의 배관 이외의 유휴 배관을 설치하고 매년 이 유휴 배관을 역세(Back washing) 하면서 사용토록 하는데, 정상적인 해수공급에 6개의 송수배관(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)이 필요하면 2개의 유휴 배관(31g, 31h)을 더 설치하였다. 유휴 배관(31g, 31h) 양단의 유량 제어밸브(34, 42) 및 배수관(32)의 유량 제어밸브(38)를 일정기간(1년간) 닫아 둠으로써 유휴 배관(31g, 31h) 내부에 해수 중 영양분과 용존산소가 공급되지 않게 한다. 이로써 유휴 배관(31g, 31h) 내부에 부착된 갑각류, 해조류 등의 해양생물이 폐사(괴사)하게 되고 저절로 부착력을 상실하게 된다. 이 유휴 배관(31g, 31h)을 사용하려 할 때에는, 도 10에서 보는 바와 같이, 먼저 배수관(32)의 유량 제어밸브(38)를 열고 다른 송수배관(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)으로부터 과속의 해수를 충분히 역류시키면서 배수시키는 역세공정을 진행한다. 그리고, 도 11에서 보는 바와 같이, 세척이 필요한 다른 송수배관(31a, 31b)을 유휴 배관으로 설정하여 동일한 과정을 반복하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법에서 역세공정을 구체적으로 보면, 먼저 도 10에서 보는 바와 같이, 송수배관 사용이 일정기간(1년)이 지난 다음 육상측 매니폴더관(40)과 여과 유니트(50)를 접속시키는 배관의 유량 제어밸브(44)를 닫고, 육상측 매니폴더관(40)측의 유휴 배관(31g, 31h)의 유량 제어밸브(42) 및 유휴 배관(31g, 31h)의 각 배수관(32)의 유량 제어밸브(38)를 연다. 그리고, 다른 송수배관(31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f)을 통하여 많은 양의 해수가 유휴 배관(31g, 31h)으로 한꺼번에 공급되도록 한다. 이때 3 ~ 4m/s의 높은 속도로 해수가 역류하면서 유휴 배관(31g, 31h) 내부를 세척한다. 그리고, 일정 시간 동안 역세가 끝나면 유휴 배관(31g, 31h)의 각 배수관(32)의 유량 제어밸브(38)를 닫은 후, 육상측 매니폴더관(40)과 여과 유니트(50)를 접속시키는 배관의 유량 제어밸브(44)를 모두열고, 세척된 유휴 배관(31g, 31h)을 해수 송수배관으로 사용한다. 그리고, 도 11에서 보는 바와 같이, 세척하고자 하는 송수배관(31a, 31b)의 모든 유량 제어밸브(34, 38, 42)를 닫은 후 일정기간(1년간) 지난 후 상술한 바와 같은 역세과정을 진행하는 방식으로 매년 번갈아 가면서 순차적으로 되풀이 한다.

한편, 송수배관(31)은 내식성이 가장 중요하다고 할 수 있으므로, 재질을 고밀도폴리에틸렌(High density poly ethylene)으로 적용하였다. 그리고 수압을 고려하여 5(kg/㎠) 내압으로 선정하고, 관경은 범용 최대 제작관경인 D350A(14inch)배관을 적용하였다. 관내 유속은 관마찰 저항을 고려하여 1.2(m/sec)로 하였는데, 이 때 배관의 유량은 6(Ton/min)이 된다. 시스템 전체의 유량이 33.4(Ton/min)이므로 6개의 라인이 필요하다. 조류, 이끼 등에 의한 송수배관 내부의 관폐색 방지를 고려하여 2개의 유휴 라인을 추가함으로써 총 8개 라인을 설치하였다.

그리고, 펌프(20)의 개수는 16개, 송수배관(31)은 8개인데, 펌프 수리, 유휴배관 청소를 고려하여 운영 유연성을 확보할 필요가 있다. 이에 따라 본 실시예는 펌프 16대와 송수배관 8개 사이에 1개의 해양측 매니폴더관(30)을 배치하고, 이 매니폴더관(30)에 모든 펌프에서 토출된 해수가 집합되도록 한 후 다음 8개의 송수배관(31)으로 송출되도록 하였다. 육상에 도착된 송수배관(31)의 끝단에도 마찬가지 개념에 의하여 송수배관 8개와 여과 유니트(15) 사이에 1개의 육지측 매니폴더관(40)을 설치하였다. 그리고, 송부배관(31)과 펌프(20) 토출에는 역류방지 밸브를 부착하여 해수 역류를 차단하였다.

한편, 고밀도 폴리에틸렌 재질의 송수배관(31)은 비중이 0.98 정도로 해수보다 가볍다. 따라서 갯벌 표면 이하에 이 배관을 매설하기 위해서는 바닷물보다 무겁게 중량을 유지할 필요가 있다. 이에 따라 본 실시예는 D20~50mm의 봉강을 양수 배관에 부착하여 부력에 의한 관의 부상을 억제하였다. 송수배관(31)의 매설은 바지선에 실린 굴삭기를 이용하는 공법 또는 제트수압에 의한 갯벌파기 공법을 이용한다. 갯벌파기의 깊이는 1~2m 내외로 한다. 갯벌 파기를 끝낸 후 중량 보강을 시킨 배관을 침강시키고 먼저 파 두었던 갯벌을 되 덮는다. 이때 관 부상 방지용으로 부석을 덮을 수도 있지만, 채석 및 운반의 비용을 고려하여 굳이 부석을 덮을 필요는 없다. 왜냐하면 관은 이미 중량 보강이 되어있기 때문에 관이 해수면 위로 부상하지 않게 된다.

도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 여과 유니트를 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템(10)에서 여과 유니트(15)는 1차 및 2차 여과기(50, 52)를 구비하여 이루어진다. 양수된 해수에는 각종 이물질이 포함될 수 있는데, 이는 관개배관 및 송출구멍을 막히게 하는 원인이 될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 양수된 해수를 여과할 필요가 있다. 1차 여과기(50)로는 사이클론형을 설치하여 굵거나 무거운 입자를 원심력에 의하여 제거하게 된다. 이 사이클론은 D1000mm, 높이 4m 정도로 6개를 설치한다{각 송수배관(31)에 1개씩 설치}. 사이클론 상부로 토출되는 여과액은 2차 여과기(52)인 모래여과기(Sand filter)로 들어가게 된다. 사이클론 하부로 토출되는 갯벌 등의 슬러지는 배수관(56)을 통하여 바다로 되돌아가게 된다. 사이클론을 통과한 해수 여과액은 2차 여과기(52)인 모래여과기로 들어가서 본격적인 여과가 이루어진다. 여과기의 처리용량은 33.4(Ton/min)의 수준으로 결정한다. 모래여과기의 백워싱(Back washing)은 1일 1회 등 적정 주기를 설정하여 시행한다. 사방전동변 등과 같은 자동밸브 장치와 타이머 등을 조합하여 자동적으로 주기적 백워싱을 할 수 있다. 모래여과기를 거친 해수는 물살포 배관(16)으로 공급된다. 모래여과기 백워싱에 사용된 해수는 백워싱 라인(54)을 통해 바다로 되돌아간다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템에서 물살포 유니트의 배수관을 설명하기 위한 도면들이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 대상 사막에서 공급 배관망{물살포 유니트(16)}으로부터 공급된 해수가 지표면을 적신 후 남은 해수를 배수하기 위한 배관망이 필요하다. 본 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템은 1.0km 간격의 세 개 배수관(70)을 설치한다. 이 배수관(70)의 재질은 콘크리트 관으로서 주관은 D1000, 브렌치 관은 D500으로 계획한다. 그리고 각 결점부에는 1500×1500×2000h의 맨홀을 배치한다. 배수 배관의 양 옆에는 피치 1m 간격으로 D100의 배수공을 낸다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해수 송수배관 막힘 방지방법 및 이를 사용한 해수 관개 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : (해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한) 해수 관개 시스템
13 : 펌핑 유니트 14 : 송수배관 유니트
15 : 여과 유니트 16 : 물살포 유니트
30 : 해양측 매니폴드관 31 : 송수배관
32 : 배수관 34, 42, 44 : 유량 제어밸브
40 : 육지측 매니폴드관

Claims (4)

1. 해양으로부터 해수를 육상으로 이송시키기 위한 송수배관이 해양 생물로 인해 막히는 것을 방지하기 위한 해수 송수배관 막힘 방지방법에 있어서,
   해수의 송수시 정상운전에 필요한 송수배관 이외의 정해진 개수의 유휴 배관을 갖도록 송수배관의 개수를 늘려 설치하는 단계와;
   상기 송수배관에서 선택적으로 유휴 배관을 지정하여 정해진 기간동안 폐쇄시키는 단계 및;
   상시 폐쇄된 유휴 배관을 역세(Back washing)시키는 공정을 진행한 후 송수배관으로 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 송수배관 막힘 방지방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 폐쇄된 유휴 배관을 역세시키는 단계는 해수를 송수시키는 송수배관을 통해 공급된 해수가 상기 유휴 배관을 통해 해양으로 배수되도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 송수배관 막힘 방지방법.
   
3. 해수를 이용하여 해안 인근 사막의 생태를 복원할 수 있도록 하기 위한 해수 관개 시스템에 있어서,
   해양에 설치되어 해수를 육지로 이송시키기 위한 펌핑 유니트(13)와;
   상기 펌핑 유니트(13)와 접속되어 상기 펌핑 유니트(13)에 의해 이송되는 해수가 육지로 흐르는 경로를 제공하기 위한 송수배관 유니트(14)와;
   상기 송수배관 유니트(14)와 접속되어 해수를 여과하기 위한 여과 유니트(15) 및;
   상기 여과 유니트(15)와 접속되어 상기 여과 유니트(15)를 통해 공급되는 물이 사막의 지정된 영역으로 분배되도록 하는 물살포 유니트(16)를 포함하되;
   상기 송수배관 유니트(14)는 해수의 송수시 정상운전에 필요한 개수의 송수배관 이외의 정해진 개수의 유휴 배관을 갖는 다수개의 송수배관(31)을 구비하는 것을 특징으로 하는 해수 송배수관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 송수배관 유니트(14)는 상기 펌핑 유니트(13)와 접속되는 해양측 매니폴더관(30)과,
   상기 여과 유니트(15)와 접속되는 육지측 매니폴더관(40)과,
   상기 해양측 매니폴더(30)으로부터 해수가 분배되어 상기 육지측 매니폴더관(40)으로 흐르도록 하기 위해 상기 해양측 매니폴더관(30)과 육지측 매니폴더관(40)과 접속되고, 상기 해양측 매니폴더관(30)과 육지측 매니폴더관(40)과 근접되는 위치에 유량 제어밸브(34, 42)가 각각 설치되는 다수개의 송수배관(31) 및,
   상기 해양측 매니폴더관(30)과 근접되는 위치에 설치되는 상기 유량 제어밸브(34) 다음에 상기 다수개의 송수배관(31)에 각각 설치되고, 유량 제어밸브(38)가 설치되는 배수관(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 해수 송수배관 막힘 방지방법을 사용한 해수 관개 시스템.
   

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