KR101429033B1 - 이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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주식회사 봄에코텍
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Abstract

본 발명은 이동식 수질 정화 장치와 이동식 수질 정화 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이동식 수질 정화 장치는 물 위를 이동할 수 있는 이동체와, 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기와, 오존 발생기에서 제공된 오존과 물을 이용하여 오존 마이크로 버블을 발생시키기 위한 마이크로 버블 발생기와, 마이크로 버블 발생기에 제공된 오존 마이크로 버블을 오염 지역에 분사시키기 위한 분사기와, 수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛과, 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도에 근거하여 오존 발생기와 마이크로 버블 발생기를 제어하는 자동 제어 유닛을 포함함으로써, 새로운 오염을 발생하지 않고 수질을 정화할 수 있을 뿐만 아니라 수질 정화 능력을 향상시킬 수 있다.

Description

이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법{Movable water purification apparatus, system and method}
본 발명은 이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 오존 마이크로 버블를 이용하고 자동 충전이 가능한 이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
산업의 발달과 인간의 대량 소비가 가속화되어 버려지는 오염물이 많아지면서 우리가 살고 있는 주변 환경은 이에 비례하여 오염 문제를 안고 있다. 특히 하천 또는 강의 경우 버려지는 오염물들이 집중될 수밖에 없는 환경으로 말미암아 오염도가 계속 증가하고 있는 추세이다.
이러한 오염도의 증가는 하천이나 강의 자체 정화 능력을 상실하게 하기 때문에, 오염물은 더욱 축적되고 가속화되기에 이르렀다. 따라서 하천의 이 오염물을 제거할 필요가 있는데, 하천에서의 마이크로 버블를 이용한 수질 정화 시스템이 한국등록특허 제1197001호에 개시되어 있다. 여기서 마이크로 버블이란 기표의 직경이 10~50㎛ 범위를 갖는 것을 말한다.
그러나 한국등록특허 제1197001호에는 단순히 마이크로 버블를 생성하는 구성만이 기재되어 있을 뿐 하천이나 강에 적합한 형태의 수질 정화 장치를 개시하고 있지 않고 있다.
특허문헌 1 : 한국등록특허 제1197001호
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 오존 마이크로 버블를 이용하고 자동 충전이 가능한 이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 장치는 물 위를 이동할 수 있는 이동체와, 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기와, 상기 오존 발생기에서 제공된 오존과 물을 이용하여 오존 마이크로 버블을 발생시키기 위한 마이크로 버블 발생기와, 상기 마이크로 버블 발생기에 제공된 오존 마이크로 버블을 오염 지역에 분사시키기 위한 분사기와, 수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛과, 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도에 근거하여 상기 오존 발생기와 상기 마이크로 버블 발생기를 제어하는 자동 제어 유닛을 제공한다.
상기 오염 측정 센서 유닛은 부유 입자에 대한 광의 반사나 산란을 이용하여 수질의 오염도를 측정하는 탁도 센서를 포함할 수 있다.
상기 이동식 수질 정화 장치는 관제 장치와의 무선 통신을 위한 제1 무선 통신 유닛을 더 포함하고, 상기 자동 제어 유닛은 상기 관제 장치로 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도를 송신하도록 제1 무선 통신 유닛을 제어할 수 있다.
상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 이동체에 필요한 전원을 공급할 수 있는 충전기와, 상기 충전기의 충전 잔량 전압을 측정하기 위한 충전기 전압 측정 유닛을 더 포함하고, 상기 자동 제어 유닛은 상기 충전기 전압 측정 유닛에 의한 측정된 충전 잔량 전압이 소정의 임계값 이하이면 상기 이동체를 관제 장치로 이동하도록 제어할 수 있다.
상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 이동체의 위치 정보를 얻기 위한 위치 정보 센서 유닛을 더 포함하고, 상기 자동 제어 유닛은 상기 위치 정보 센서 유닛의 정보를 이용하여 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어할 수 있다.
상기 위치 정보 센서 유닛은 상기 이동체의 절대 정보를 얻기 위한 GPS와, 상기 관제 장치와의 상대적인 위치 정보를 측정하기 위한 상대 위치 측정 센서를 포함할 수 있다.
상기 이동체는 스크루와 키를 갖는 배 모양의 구조로 이루어지고, 상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 스크루를 구동하기 위한 스크루 구동 유닛과, 상기 키를 이용하여 조타하기 위한 조타 구동 유닛과, 상기 이동체의 이동을 위한 장애물 감지 센서 유닛을 더 포함하고, 상기 자동 제어 유닛은 상기 장애물 감지 센서 유닛의 장애물 감지 결과에 따라 상기 스크루 구동 유닛과 상기 조타 구동 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이동식 수질 정화 장치와 상기 이동식 수질 정화 장치를 관제하는 관제 장치를 포함하는 이동식 수질 정화 시스템에 있어서, 상기 이동식 수질 정화 장치는 물 위를 이동할 수 있는 이동체와, 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기와, 상기 오존 발생기에서 제공된 오존과 물을 이용하여 오존 마이크로 버블을 발생시키기 위한 마이크로 버블 발생기와, 상기 마이크로 버블 발생기에 제공된 오존 마이크로 버블을 오염 지역에 분사시키기 위한 분사기와, 수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛과, 상기 관제 장치와의 무선 통신을 위한 제1 무선 통신 유닛과, 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도에 근거하여 상기 오존 발생기와 상기 마이크로 버블 발생기를 제어하고, 상기 관제 장치로 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도를 송신하도록 제1 무선 통신 유닛을 제어하는 자동 제어 유닛을 제공하고, 상기 관제 장치는 상기 제1 무선 통신 유닛과 무선으로 통신하기 위한 제2 무선 통신 유닛과, 상기 이동체의 이동을 위한 이동 프로그램이 저장되어 있는 관제 데이터 유닛과, 상기 관제 데이터 유닛의 이동 프로그램을 상기 제2 무선 통신 유닛을 통해 상기 제1 무선 통신 유닛으로 송신하도록 제어하는 관제 제어 유닛을 제공함으로써, 상술한 목적을 달성할 수 있다.
상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 이동체에 필요한 전원을 공급할 수 있는 충전기와, 상기 충전기의 충전 잔량 전압을 측정하기 위한 충전기 전압 측정 유닛을 더 포함하고, 상기 관제 장치는 상기 충전기에 충전 전압을 공급하기 위한 충전 유닛을 더 포함하고, 상기 자동 제어 유닛은 상기 충전기 전압 측정 유닛에 의한 측정된 충전 잔량 전압이 소정의 임계값 이하이면 상기 충전 유닛에서의 충전을 위해 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어할 수 있다.
상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 이동체의 위치 정보를 얻기 위한 위치 정보 센서 유닛을 더 포함하고, 상기 자동 제어 유닛은 상기 위치 정보 센서 유닛의 정보를 이용하여 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물 위를 이동할 수 있는 이동체가 수질을 정화하는 이동식 수질 정화 방법은, 상기 이동체가 해당 장소의 오염도를 측정하는 단계와, 상기 이동체를 이동하여 특정 시간 동안 또는 해당 장소의 오염도가 정화 목표치에 도달할 때까지 정화 작업을 진행하는 단계와, 상기 이동체의 정화 작업 동안 전원의 재충전이 필요한 경우 도크로 귀환하여 재충전하는 단계와, 상기 이동체에 재충전이 완료되면 해당 장소로 재이동하는 단계와, 상기 이동체의 잔여 시간 동안 또는 정화 목표치에 도달할 때까지 정화 작업을 다시 진행하는 단계를 제공함으로써, 상술한 목적을 달성할 수 있다.
상기 이동체가 해당 장소의 오염도를 측정하는 단계는 상기 정화 작업에 앞서 전 구간에 걸쳐 미리 오염도를 측정하고, 상기 정화 작업을 진행하는 단계는 오염도 측정 데이터를 이용하여 필요한 장소에 대해서만 정화 작업을 진행할 수 있다.
상술한 구성에 의해, 본 발명은 새로운 오염을 발생하지 않고 수질을 정화할 수 있을 뿐만 아니라 수질 정화 능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 무인으로 수질 오염의 정화가 가능하므로, 인력을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 언제든지 수질 오염의 정화 작업을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 이동식 수질 정화 장치를 더욱 상세하게 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 관제 장치를 더욱 상세하게 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 시스템의 적용의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 시스템의 적용의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이동식 수질 정화 장치, 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이동식 수질 정화 시스템은 이동식 수질 정화 장치(200) 및 관제 장치(300)를 포함한다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 도 1에 간략하게 도시된 바와 같이, 스크루(202)와 키(204)를 갖는 배 모양의 이동체로 이루어지고, 스크루(202)는 이동식 수질 정화 장치(200)의 앞쪽과 뒤쪽 모두에 배치될 수 있다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 오존 마이크로 버블를 발생시키고 분사하기 위해, 오존 발생기(224), 마이크로 버블 발생기(228), 수평 분사기(230)를 포함한다.
오존 발생기(224)는 오존을 발생시켜 마이크로 버블 발생기(228)에 제공된다. 마이크로 버블 발생기(228)는 오존 발생기(224)에서 제공된 오존에 마이크로 버블를 발생시켜 오존 마이크로 버블를 수평 분사기(230)에 제공한다. 마이크로 버블 발생기(228)는 현재 판매되고 있는 구조뿐만 아니라 배경기술에 기재된 한국등록특허 제1197001호의 구조를 이용하여 구현될 수 있다.
수평 분사기는 저수지나 강의 바닥 부근에 위치되어 마이크로 버블 발생기(228)로부터 제공된 오존 마이크로 버블를 수평으로 분사한다. 수평 분사기(230)에서 분사된 오존 마이크로 버블는 마이크로 버블의 래디컬 효과와 오존의 살균 효과로 인해 수중에서 다음과 같은 과정을 거치면서 수질을 정화한다.
오존 마이크로 버블는 버블 발생, 수축 및 소멸 과정을 거치면서 수중에서 용해되며, 수중에서 소멸 과정을 거칠 때 OH 래디칼이 대량으로 발생하여 독성 및 난분해 물질을 분해한다. 또한 오존 마이크로 버블는 같은 체적의 기포에 비해 표면적이 극도로 넓어 용해 효율이 높으며, 상승 속도가 느려 수중 체류 시간이 길기 때문에 용존 지속 시간도 길어진다.
또한, 이동식 수질 정화 장치(200)는 이동식 수질 정화 장치(200)의 이동을 위한 장애물 감지 센서 유닛(242)과, 수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛(244)과, 및 이동식 수질 정화 장치(200)의 위치를 감지하기 위한 위치 정보 센서 유닛(246)을 포함한다. 장애물 감지 센서 유닛(242)은 이동식 수질 정화 장치(200)의 앞쪽과 뒤쪽 모두에 배치될 수 있으며, 경우에 따라서는 배의 양쪽에도 배치될 수 있다.
또한, 이동식 수질 정화 장치(200)는 다수의 디바이스에 필요한 전원을 공급하기 위한 충전기(272)와 관제 장치(300)의 충전 유닛(320)으로부터 이 충전기(272)에 충전 전압을 공급하기 위한 충전용 어댑터(274)를 포함한다.
관제 장치(300)는 도 1에 도시된 바와 같이, 이동식 수질 정화 장치(200)를 고정시키기 위한 도크(310)와 이동식 수질 정화 장치(200)의 충전기(272)에 충전 전압을 공급하기 위한 충전 유닛(320)을 포함한다.
도 2는 도 1에 도시된 이동식 수질 정화 장치를 더욱 상세하게 도시한 블록도이다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 도 1에 간략하게 도시된 바와 같이, 스크루(202)와 키(204)를 갖는 배 모양의 이동체로 이루어진다. 따라서 이동식 수질 정화 장치(200)는 스크루(202)를 구동하기 위한 스크루 구동 유닛(212)과, 키(204)를 이용하여 조타하기 위한 조타 구동 유닛(214)과, 및 스크루 구동 유닛(212)과 조타 구동 유닛(214)을 제어하기 위한 자동 제어 유닛(280)을 포함한다.
스크루 구동 유닛(212)은 스크루(202)의 구동뿐만 아니라 이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지나 강을 이동하면서 수질을 정화하는 특성상 스크루(202)의 상하 이동도 제어 가능한 것이 바람직하다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 도 1에서도 설명한 바와 같이 이동식 수질 정화 장치(200)의 이동을 위한 장애물 감지 센서 유닛(242)과, 수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛(244)과, 및 이동식 수질 정화 장치(200)의 위치를 감지하기 위한 위치 정보 센서 유닛(246)을 포함한다.
오염 측정 센서 유닛(244)은 수질의 오염도를 측정하기 위해 탁도 센서를 포함할 수 있다. 일반적으로 액체 속의 부유입자에 광을 조사하면 광은 원래의 광축에서 벗어난 방향으로 반사 또는 산란된다. 이 광의 반사나 산란의 강도는 부유입자의 종류, 크기, 형상, 구성, 광의 파장에 따라 변하게 된다. 탁도 센서는 이러한 반사광을 고감도 포토 트랜지스터로 수광함으로써 수질의 오염도를 측정한다.
위치 정보 센서 유닛(246)은 이동식 수질 정화 장치(200)의 절대적인 위치를 감지하기 위한 GPS(250)와 관제 장치(300)와의 벡터 위치를 검출하기 위한 상대 위치 측정 센서(252)를 포함할 수 있다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 또한 저수지나 강의 정해진 길만을 운항하는 것이 아니라 전체를 이동하면서 수질을 정화하여야 하므로, 스크루(202)와 수평 분사기(230)의 높이를 제어할 필요가 있다. 이를 위해 이동식 수질 정화 장치(200)는 수심을 측정하기 위한 수심 측정 센서 유닛(254)을 포함하는 것이 바람직하다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 또한, 오존 마이크로 버블를 발생하고 분사하기 위해 에어 공급기(222), 오존 발생기(224), 오존 발생기 제어 유닛(226), 마이크로 버블 발생기(228), 수평 분사기(230) 및 수평 분사기 구동 유닛(232)을 포함한다.
에어 공급기(222)는 오존 발생기(224)에 에어를 공급하며, 오존 발생기(224)는 오존을 발생시켜 마이크로 버블 발생기(228)에 제공된다. 한편, 오존은 살균 효과가 크지만, 매우 독성이 강하기 때문에 발생량은 엄격하게 제어될 필요가 있다. 이를 위해 이동식 수질 정화 장치(200)는 오존 발생기 제어 유닛(226)을 별도로 포함할 수 있다. 마이크로 버블 발생기(228)는 오존 발생기(224)에서 제공된 오존에 마이크로 버블를 발생시켜 수평 분사기(230)에 제공한다.
수평 분사기는 저수지나 강의 바닥 부근에 위치되어 마이크로 버블 발생기(228)로부터 제공된 오존 마이크로 버블를 수평으로 분사한다. 수평 분사기(230)는 오존 마이크로 버블을 수평으로 분사하기 위해 저수지나 강의 바닥 부근에 위치되는 것이 바람직하다. 따라서 이동식 수질 정화 장치(200)에는 수평 분사기 구동 유닛(232)이 배치되어 수평 분사기(230)를 수직으로 승강 또는 하강시킬 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 또한 관제 장치(300)와 송수신하기 위한 제1 무선 통신 유닛(262)과 및 카메라를 이용하여 영상을 측정하기 위한 영상 생성 유닛(264)을 포함할 수 있다.
제1 무선 통신 유닛(262)은 장애물 감지 센서 유닛(242), 오염 측정 센서 유닛(244), 위치 정보 센서 유닛(246) 및 수심 측정 센서 유닛(254)으로부터 감지되거나 측정된 값들을 관제 장치(300)로 송신할 수 있으며, 또한 관제 장치(300)로부터 관제 정보나 지시 정보를 수신할 수 있다. 제1 무선 통신 유닛(262)은 정보의 송수신을 위해 이동 통신 프로토콜을 구비한 통신 유닛일 수 있다.
영상 유닛은 충전용 어댑터(274) 부근에 설치되며, 이동식 수질 정화 장치(200)가 관제 장치(300)에 도킹 시 또는 도킹 후에 충전용 어댑터(274)를 관제 장치(300)의 충전 유닛(320)에 연결하는 과정에서 관련 영상을 측정하고 영상을 처리하는 유닛이다.
이동식 수질 정화 장치(200)는 또한, 다수의 디바이스에 필요한 전원을 공급하기 위한 충전기(272)와 관제 장치(300)의 충전 유닛(320)으로부터 이 충전기(272)에 충전 전압을 공급하기 위한 충전용 어댑터(274)를 포함한다. 이동식 수질 정화 장치(200)는 또한 충전용 어댑터(274)를 관제 장치(300)의 충전 유닛(320)에 연결하기 위한 연결 로봇 유닛(278)을 포함할 수 있다. 이동식 수질 정화 장치(200)는 또한 충전기(272)의 충전 잔량을 측정하기 위한 충전기(272) 전압 측정 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
자동 제어 유닛(280)은 스크루 구동 유닛(212)과 조타 구동 유닛(214)을 제어할 뿐만 아니라, 수질 오염을 정화하기 위한 모든 처리 과정을 제어한다.
자동 제어 유닛(280)은 이동식 수질 정화 장치(200)에 동력을 발생시키기 위해 스크루 구동 유닛(212)을 제어하고, 또한 이동식 수질 정화 장치(200)의 이동 방향을 결정하기 위해 조타 구동 유닛(214)을 제어한다.
이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지 또는 강에서 이동하는 동안 장애물 감지 센서는 장애물을 감지하면 자동 제어 유닛(280)으로 장애물 감지 정보를 출력한다. 자동 제어 유닛(280)은 장애물 감지 정보를 이용하여 이동식 수질 정화 장치(200)의 이동 방향을 결정한다.
자동 제어 유닛(280)의 제어에 의해 이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지 또는 강에서 이동하는 동안 위치 정보 센서 유닛(246)은 이동식 수질 정화 장치(200)의 위치 정보를 측정하여 자동 제어 유닛(280)으로 출력하고, 아울러 오염 측정 센서 유닛(244)은 정화 전 수질의 오염도를 측정하고 또한 이동식 수질 정화 장치(200)의 정화 작업으로 인해 변화되는 오염도를 측정하며 그 결과치를 자동 제어 유닛(280)으로 출력한다. 또한, 수심 측정 센서 유닛(254)은 이동식 수질 정화 장치(200)가 위치하는 장소의 수심을 측정하여 자동 제어 유닛(280)으로 출력한다.
자동 제어 유닛(280)은 위치 정보와 관련된 장애물 감지 정보, 오염 측정 정보, 수심 측정 정보를 함께 링크하여 향후 이용 가능하도록 저장할 수 있다. 또한 자동 제어 유닛(280)은 무선 통신 유닛을 구동하여 이들 정보를 관제 장치(300)로 송신할 수 있다.
자동 제어 유닛(280)은 수심 측정 센서 유닛(254)에 제공된 수심 측정 정보를 이용하여 스크루 구동 유닛(212)을 제어하며, 또한 수평 분사기(230)가 구동 중인 동안에는 수심 측정 정보에 근거하여 수평 분사기 구동 유닛(232)을 구동시킨다.
자동 제어 유닛(280)은 수질 오염을 정화하기 위해 에어 공급기(222), 오존 발생기 제어 유닛(226), 마이크로 버블 발생기(228) 및 수평 분사기(230)를 제어하거나 구동시킨다. 또한, 자동 제어 유닛(280)은 오염 측정 센서 유닛(244)에서 제공된 오염 측정 정보에 따라 오존 발생기(224)의 오존량이 다르게 하도록 오존 발생기 제어 유닛(226)을 제어할 수 있다.
자동 제어 유닛(280)은 이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지 또는 강에서 이동하면서 수질 오염을 정화하는 동안 항상 충전기(272) 전압 측정 유닛을 충전기(272)의 전원 잔량을 확인한다. 이에 의해, 충전기(272) 전압 측정 유닛으로부터 측정된 잔량 값이 소정의 임계값 이하가 되면, 자동 제어 유닛(280)은 수질 오염 작업을 종료한다. 그리고 자동 제어 유닛(280)은 충전을 위해 이동식 수질 정화 장치(200)를 관제 장치(300)로 복귀시킨다. 이외에도, 이동식 수질 정화 장치(200)의 정화 작업으로 인해 수질의 오염도가 개선되어 오염 측정 센서 유닛(244)의 측정 결과 오염도 개선 목표치에 도달하게 되면, 이동식 수질 정화 장치(200)는 관제 장치(300)로 복귀한다.
자동 제어 유닛(280)은 절대 좌표 정보로서 GPS 데이터를 수신하고, 관제 장치(300)와의 거리와 각도를 측정하기 위해 상대 위치 측정 센서(252)를 동작시켜 관제 장치(300)에 대한 상대 위치 정보를 수신한다. 자동 제어 유닛(280)은 계속 측정된 GPS 데이터와 상대 위치 정보를 이용하여 이동식 수질 정화 장치(200)를 관제 장치(300)의 도크(310)에 도킹한다. 도킹 시에는 이들 위치 정보뿐만 아니라 영상 생성 유닛(264)을 구동하여 도킹에 필요한 정보를 더 얻을 수 있다. 여기서 상대 위치 측정 센서는 제1 무선 통신 유닛(262)을 포함하거나 또는 제1 무선 통신 유닛(262)의 도움으로 상대 위치를 측정하는 것을 포함한다.
도킹 후, 자동 제어 유닛(280)은 충전용 어댑터(274)를 탑재한 연결 로봇 유닛(278)을 구동시켜 관제 장치(300)의 충전 유닛(320)에 자동으로 연결한다. 이에 의해 충전기(272)는 다시 충전될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 관제 장치를 더욱 상세하게 도시한 블록도이다.
관제 장치(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이동식 수질 정화 장치(200)를 충전하고 고정시키기 위한 도크(310)와 이동식 수질 정화 장치(200)의 충전기(272)에 충전 전압을 공급하기 위한 충전 유닛(320)과, 저수지 또는 강에 대한 데이터 등이 저장되어 있거나 수질 정화를 위한 이동 프로그램이 저장되어 있는 관제 데이터 유닛(330) 및 이동식 수질 정화 장치(200)의 제1 무선 통신 유닛(262)과 무선으로 통신하기 위한 제2 무선 통신 유닛(340)과, 이동식 수질 정화 장치(200)의 상대 위치 측정 센서(252)를 위해 상대 위치에 대한 기준이 되는 상대 위치 기준 유닛(350)과, 관제 장치(300)의 유닛들을 제어하기 위한 관제 제어 유닛(360)을 포함한다.
관제 제어 유닛(360)은 충전 유닛(320)에 이동식 수질 정화 장치(200)의 충전기(272)가 연결되면 그 연결을 자동으로 검출하여 충전 유닛(320)을 동작시킬 수 있다. 관제 제어 유닛(360)는 또한, 이동식 수질 정화 장치(200)의 충전기(272)가 만 충전임을 검출하여 만 충전이면 만 충전 정보를 제2 무선 통신 유닛(340)을 통해 이동식 수질 정화 장치(200)로 송신할 수 있다. 이동식 수질 정화 장치(200)는 만 충전 정보를 수신하면 연결 로봇 유닛(278)을 구동시켜 충전용 어댑터(274)를 충전 유닛(320)으로부터 분리시킨다.
관제 제어 유닛(360)은 이동식 수질 정화 장치(200)의 최초 작업시 관제 데이터 유닛(330)에 저장된 저수지 또는 강에 대한 데이터 및 수질 정화를 위한 이동 프로그램을 제2 무선 통신 유닛(340)을 통해 이동식 수질 정화 장치(200)로 송신할 수 있다.
특히 이동식 수질 정화 장치(200)의 정화 작업 기간은 오염 측정 센서 유닛(244)에서 수질 오염도를 측정하면서 목표치에 도달할 때까지 작업하는 방법과 그동안 다수 행해졌던 여러 장소의 정화 작업에 의한 학습 결과의 평균 시간을 이용하여 작업하는 방법이 있을 수 있다.
도 3에서는 충전 유닛(320)에 전력을 공급하기 위해 전력선이 도시되어 있으나, 태양광 또는 풍력을 이용한 에너지 발생 장치가 관제 장치(300)에 제공될 수 있다.
이하에서는 위의 도 1 내지 도 3에 따른 이동식 수질 정화 시스템의 동작을 설명한다.
이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지나 강에 배치되면, 관제 제어 유닛(360)은 이동식 수질 정화 장치(200)의 최초 작업시 관제 데이터 유닛(330)에 저장된 저수지 또는 강에 대한 데이터 및 수질 정화를 위한 이동 프로그램을 제2 무선 통신 유닛(340)을 통해 이동식 수질 정화 장치(200)로 송신한다.
이동식 수질 정화 장치(200)의 자동 제어 유닛(280)은 제1 무선 통신 유닛(262)을 통해 수신된 저수지 또는 강에 대한 데이터 및 수질 정화를 위한 이동 프로그램을 메모리에 저장하고, 저장된 이동 프로그램에 따라 이동식 수질 정화 장치(200)를 이동시킨다.
한편, 강이나 저수지 또는 이와 상응하는 수질 오염 지역에서 이동식 수질 정화 장치(200)를 작동시킬 경우 먼저 여러 특정 지점을 포함한 전 구간에 대해 오염도를 측정하고 그 중 특히 정화가 필요한 장소만을 먼저 확인하는 과정을 거칠 수 있다.
자동 제어 유닛(280)은 이동식 수질 정화 장치(200)에 동력을 발생시키기 위해 스크루 구동 유닛(212)을 제어하고, 또한 이동식 수질 정화 장치(200)의 이동 방향을 결정하기 위해 조타 구동 유닛(214)을 제어한다.
이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지 또는 강에서 이동하는 동안 장애물 감지 센서는 장애물을 감지하면 자동 제어 유닛(280)으로 장애물 감지 정보를 출력한다. 자동 제어 유닛(280)은 장애물 감지 정보를 이용하여 이동식 수질 정화 장치(200)의 이동 방향을 결정한다.
자동 제어 유닛(280)의 제어에 의해 이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지 또는 강에서 이동하는 동안, 위치 정보 센서 유닛(246)은 이동식 수질 정화 장치(200)의 위치 정보를 측정하여 자동 제어 유닛(280)으로 출력하고, 아울러 오염 측정 센서 유닛(244)은 수질의 오염도를 측정한다. 또한, 수심 측정 센서 유닛(254)은 이동식 수질 정화 장치(200)가 위치하는 장소의 수심을 측정하여 자동 제어 유닛(280)으로 출력한다.
자동 제어 유닛(280)은 위치 정보와 관련된 장애물 감지 정보, 오염 측정 정보, 수심 측정 정보를 함께 링크하여 향후 이용 가능하도록 메모리에 저장할 수 있다. 또한 자동 제어 유닛(280)은 무선 통신 유닛을 구동하여 이들 정보를 관제 장치(300)로 송신할 수 있다.
자동 제어 유닛(280)은 수심 측정 센서 유닛(254)에 제공된 수심 측정 정보를 이용하여 스크루 구동 유닛(212)을 제어하며, 또한 수평 분사기(230)가 구동 중인 동안에는 수심 측정 정보와 수질 오염도 정보에 근거하여 수평 분사기 구동 유닛(232)을 구동시킨다.
자동 제어 유닛(280)은 수질 오염을 정화하기 위해 에어 공급기(222), 오존 발생기 제어 유닛(226), 마이크로 버블 발생기(228) 및 수평 분사기(230)를 제어하거나 구동시킨다. 또한, 자동 제어 유닛(280)은 오염 측정 센서 유닛(244)에서 제공된 오염 측정 정보에 따라 오존 발생기(224)의 오존량이 다르게 하도록 오존 발생기 제어 유닛(226)을 제어할 수 있다.
자동 제어 유닛(280)은 이동식 수질 정화 장치(200)가 저수지 또는 강에서 이동하면서 수질 오염을 정화하는 동안 항상 충전기(272) 전압 측정 유닛을 충전기(272)의 충전 전원 잔량을 확인한다. 이에 의해, 충전기(272) 전압 측정 유닛으로부터 측정된 잔량 값이 소정의 임계값 이하가 되면, 자동 제어 유닛(280)은 수질 오염 작업을 종료한다. 그리고 자동 제어 유닛(280)은 충전을 위해 이동식 수질 정화 장치(200)를 관제 장치(300)로 복귀시킨다.
이를 위해, 자동 제어 유닛(280)은 GPS(250)로부터 절대 좌표 정보로서 GPS 데이터를 수신하고, 관제 장치(300)와의 거리와 각도를 측정하기 위해 상대 위치 측정 센서(252)를 동작시켜 관제 장치(300)에 대한 상대 위치 정보를 수신한다. 자동 제어 유닛(280)은 계속 측정된 GPS 데이터와 상대 위치 정보를 이용하여 이동식 수질 정화 장치(200)를 관제 장치(300)의 도크(310)에 도킹한다. 도킹 시에는 이들 위치 정보뿐만 아니라 영상 생성 유닛(264)을 구동하여 도킹에 필요한 정보를 더 얻을 수 있다.
도킹 후, 자동 제어 유닛(280)은 충전용 어댑터(274)를 탑재한 연결 로봇 유닛(278)을 구동시켜 관제 장치(300)의 충전 유닛(320)에 자동으로 연결한다. 이에 의해 충전기(272)는 다시 충전될 수 있다.
관제 제어 유닛(360)은 충전 유닛(320)에 이동식 수질 정화 장치(200)의 충전기(272)가 연결되면 그 연결을 자동으로 검출하여 충전 유닛(320)을 동작시킬 수 있다. 관제 제어 유닛(360)는 또한, 이동식 수질 정화 장치(200)의 충전기(272)가 만 충전임을 검출하여 만 충전이면 만 충전 정보를 제2 무선 통신 유닛(340)을 통해 이동식 수질 정화 장치(200)로 송신할 수 있다. 이동식 수질 정화 장치(200)는 만 충전 정보를 수신하면 연결 로봇 유닛(278)을 구동시켜 충전용 어댑터(274)를 충전 유닛(320)으로부터 분리시킨다.
이후 이동식 수질 정화 장치(200)는 재충전을 위해 수질 오염 작업 중 중단된 시점부터 수질 정화 작업을 계속하며 오염 목표치나 정해진 시간에 따라 작업이 완료되면 이동식 수질 정화 장치(200)를 관제 장치(300)로 복귀시킨다.
한편, 본 발명은 학습 기능을 구비하여 위의 동작에 따른 정보 값들을 이용하여 수질을 정화 과정을 더욱 개선할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 시스템의 적용의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이동식 수질 정화 시스템은 저수지에서 이용될 수 있다. 관제 장치(300)는 제1 스테이션(410)에서 제2 스테이션(420)으로 그리고 제2 스테이션(420)에서 제3 스테이션(430)으로 이동 가능하고, 아울러 이동식 수질 정화 장치(200) 역시 관제 장치(300)의 이동에 따라 각각 위치 이동을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 수질 정화 시스템의 적용의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이동식 수질 정화 시스템은 강에서 이용될 수 있다. 관제 장치(300)는 도 4에 도시된 바와 다르게, 제1 스테이션(510), 제2 스테이션(520) 및 제3 스테이션(530)에 고정되어 있을 수 있다 따라서 이동식 수질 정화 장치(200)는 각각의 스테이션에서 전원을 충전한 후에 강을 따라 수질을 정화할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 이동식 수질 정화 장치 202: 스크류
204: 키 212: 스크류 구동 유닛
214: 조타 구동 유닛 222: 에어 공급기
224: 오존 발생기 226: 오존 발생기 제어 유닛
228: 마이크로 버블 발생기 230: 수평 분사기
232: 수평 분사기 구동 유닛 242: 장애물 감지 센서 유닛
244: 오염 측정 센서 유닛 246: 위치 측정 센서 유닛
254: 수심 측정 센서 유닛 262: 제1 무선 통신 유닛
264: 영상 생성 유닛 272: 충전기
274: 충전용 어댑터 276: 충전기 전압 측정 유닛
278: 연결 로봇 유닛 280: 자동 제어 유닛
300: 관제 장치 310: 도크
320: 충전 유닛 330: 관제 데이터 유닛
340: 제2 무선 통신 유닛 350: 상대 위치 기준 유닛
360: 관제 제어 유닛

Claims (12)

  1. 물 위를 이동할 수 있는 이동체와,
    오존을 발생시키기 위한 오존 발생기와,
    상기 오존 발생기에서 제공된 오존과 물을 이용하여 오존 마이크로 버블을 발생시키기 위한 마이크로 버블 발생기와,
    상기 마이크로 버블 발생기에 제공된 오존 마이크로 버블을 오염 지역에 분사시키기 위한 분사기와,
    수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛과,
    상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도에 근거하여 상기 오존 발생기와 상기 마이크로 버블 발생기를 제어하는 자동 제어 유닛과,
    관제 장치와의 무선 통신을 위한 제1 무선 통신 유닛과, 및
    상기 이동체의 위치 정보를 얻기 위한 위치 정보 센서 유닛을 포함하고,
    상기 자동 제어 유닛은 상기 관제 장치로 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도를 송신하도록 제1 무선 통신 유닛을 제어하고,
    상기 자동 제어 유닛은 상기 위치 정보 센서 유닛의 정보를 이용하여 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오염 측정 센서 유닛은 부유 입자에 대한 광의 반사나 산란을 이용하여 수질의 오염도를 측정하는 탁도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동체에 필요한 전원을 공급할 수 있는 충전기와,
    상기 충전기의 충전 잔량 전압을 측정하기 위한 충전기 전압 측정 유닛을 더 포함하고,
    상기 자동 제어 유닛은 상기 충전기 전압 측정 유닛에 의한 측정된 충전 잔량 전압이 소정의 임계값 이하이면 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 위치 정보 센서 유닛은 상기 이동체의 절대 정보를 얻기 위한 GPS와, 상기 관제 장치와의 상대적인 위치 정보를 측정하기 위한 상대 위치 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동체는 스크루와 키를 갖는 배 모양의 구조로 이루어지고,
    상기 스크루를 구동하기 위한 스크루 구동 유닛과,
    상기 키를 이용하여 조타하기 위한 조타 구동 유닛과,
    상기 이동체의 이동을 위한 장애물 감지 센서 유닛을 더 포함하고,
    상기 자동 제어 유닛은 상기 장애물 감지 센서 유닛의 장애물 감지 결과에 따라 상기 스크루 구동 유닛과 상기 조타 구동 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 장치.
  8. 이동식 수질 정화 장치와 상기 이동식 수질 정화 장치를 관제하는 관제 장치를 포함하는 이동식 수질 정화 시스템으로서,
    상기 이동식 수질 정화 장치는 물 위를 이동할 수 있는 이동체와, 오존을 발생시키기 위한 오존 발생기와, 상기 오존 발생기에서 제공된 오존과 물을 이용하여 오존 마이크로 버블을 발생시키기 위한 마이크로 버블 발생기와, 상기 마이크로 버블 발생기에 제공된 오존 마이크로 버블을 오염 지역에 분사시키기 위한 분사기와, 수질의 오염도를 측정하기 위한 오염 측정 센서 유닛과, 상기 관제 장치와의 무선 통신을 위한 제1 무선 통신 유닛과, 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도에 근거하여 상기 오존 발생기와 상기 마이크로 버블 발생기를 제어하고, 상기 관제 장치로 상기 오염 측정 센서 유닛에서 측정된 수질 오염도를 송신하도록 제1 무선 통신 유닛을 제어하는 자동 제어 유닛을 포함하고,
    상기 관제 장치는 상기 제1 무선 통신 유닛과 무선으로 통신하기 위한 제2 무선 통신 유닛과, 상기 이동체의 이동을 위한 이동 프로그램이 저장되어 있는 관제 데이터 유닛과, 상기 관제 데이터 유닛의 이동 프로그램을 상기 제2 무선 통신 유닛을 통해 상기 제1 무선 통신 유닛으로 송신하도록 제어하는 관제 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 이동체에 필요한 전원을 공급할 수 있는 충전기와, 상기 충전기의 충전 잔량 전압을 측정하기 위한 충전기 전압 측정 유닛을 더 포함하고,
    상기 관제 장치는 상기 충전기에 충전 전압을 공급하기 위한 충전 유닛을 더 포함하고,
    상기 자동 제어 유닛은 상기 충전기 전압 측정 유닛에 의한 측정된 충전 잔량 전압이 소정의 임계값 이하이면 상기 충전 유닛에서의 충전을 위해 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이동식 수질 정화 장치는 상기 이동체의 위치 정보를 얻기 위한 위치 정보 센서 유닛을 더 포함하고,
    상기 자동 제어 유닛은 상기 위치 정보 센서 유닛의 정보를 이용하여 상기 이동체를 상기 관제 장치로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동식 수질 정화 시스템.
  11. 삭제
  12. 삭제
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