KR101573034B1 - 수위계측 센서에 의한 보 직하수위 측정을 이용한 부력식 가동보 구조물 및 이를 이용한 하천 저류수위조절 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평수위의 경우에는, 보의 본체가 부력에 의해 상승하여 보 부분이 하상으로부터 돌출됨으로써 수류의 흐름을 막아 상류로부터 흘러오는 물의 상당량을 저류하게 되지만, 홍수위의 경우에는 보의 본체 내부로 물을 유입시켜 본체가 가라앉도록 하여 하상으로부터 보 부분이 하상으로부터 돌출되지 않도록 함으로써, 수류가 하류로 원활하게 흘러갈 수 있도록 하는 부력식 가동보 구조물에 관한 것이다.
본 발명에서는 매립함(20)과, 부력에 의해 승하강하는 가동보(10)를 포함하며; 가동보(10)는 연직체(16)와 하부체(17)로 이루어져 있으며; 가동보(10)에는 내부공간(14)이 존재하며; 매립함(20)에는 보 직하수위를 측정하는 수위계측 센서(202)와 통로제어밸브(201)가 구비되어 있고; 측정된 보 직하수위가 하한 값 미만이면 통로제어밸브(201)를 폐쇄하여 매립함(20)에 채워진 물의 부력으로 인하여 가동보(10)가 상승하여 연직체(16)가 물의 흐름을 막아 가두게 되고; 측정된 보 직하수위가 상한 값 이상이면 가동보(10)의 내부공간(14)에 물이 채워지면서 가동보(10)가 하강하고, 측정된 보 직하수위가 상한 값 미만이 되면 내부공간(14)의 물을 배수하여 가동보(10)가 다시 상승하는 구성을 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 부력식 가동보 구조물과, 이를 이용하여 하천의 저류수위를 조절하는 방법이 제공된다.

Description

수위계측 센서에 의한 보 직하수위 측정을 이용한 부력식 가동보 구조물 및 이를 이용한 하천 저류수위조절 방법{Floating Dam and Controlling Method of Water Level using such Floating Dam}

본 발명은 부력식 가동(可動)보 구조물 및 이를 이용하여 하천의 수위를 조절하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 수위계측 센서에 의해 보의 후방에서의 수위("보 직하수위")를 감지하여, 하상의 흐름 상태에 맞추어서 보의 본체가 부력에 의해 상승하여 보 부분이 하상으로부터 돌출됨으로써 수류의 흐름을 막아 상류로부터 흘러오는 물의 상당량을 저류하거나 또는 보의 본체 내부로 물을 유입시켜 본체가 가라앉도록 하여 하상으로부터 보 부분이 하상으로부터 돌출되지 않도록 함으로써, 수류가 하류로 원활하게 흘러갈 수 있도록 하는 수위계측 센서에 의한 보 직하수위 측정을 이용한 부력식 가동보 구조물 및 이를 이용한 하천 저류수위조절 방법에 관한 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-100341호에는 보가 부력에 의해 움직여서 수류를 차단하거나 또는 수류를 개방하는 형태의 종래 기술이 소개되어 있다. 그러나 종래 기술에 의한 가동보는, 회전에 의해 움직이는 것으로서, 이와 같이 회전에 의해 움직일 경우, 보의 회전범위 확보를 위하여 상당히 넓은 범위의 영역이 필요할 뿐만 아니라, 보가 세워졌을 때, 수류에 의한 힘을 지탱하기 어렵다는 한계가 있다. 즉, 많은 양의 수류가 밀려왔을 경우, 종래와 같이 회동하는 형태의 가동보는 수류에 의한 힘을 지탱하지 못하게 되어 쉽게 파손되고 그에 따라 보의 기능을 충실하게 발휘할 수 없다는 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-100341호(2005. 10. 18. 공개) 참조.

본 발명은 위와 같이 회동하는 형태의 종래 기술에 의한 가동보의 한계를 극복하여, 수류에 의한 힘을 충분히 지탱하면서도, 수류의 수위에 능동적으로 대응할 수 있도록 하는 가동보 구조물과 이를 이용하여 하천의 물 저류 수위를 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 부력에 의해 승하강하게 됨으로써, 보의 가동을 위한 인위적인 에너지 공급이 필요 없으며, 평수위 상태에서는 보가 수류를 차단하여 물을 저장하는 기능을 충실하게 수행하고, 홍수위에서는 보가 하상으로부터 돌출되지 않아서 수류가 하류로 원활하게 흘러갈 수 있도록 하는 부력식 가동보 구조물과 이를 이용하여 하천의 물 저류 수위를 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 하상에 매립되어 설치되며 상류의 물이 유입되어 통과하면서 하류로 흐르게 하는 매립함과, 상기 매립함 내에 설치되어 부력에 의해 승하강하는 가동보를 포함하며; 가동보는, 연직한 벽체 형태로 이루어진 연직체와, 상기 연직체의 아래쪽에 일체로 형성되어 있어서 매립함 내에 위치하게 되는 하부체로 이루어져 있으며; 가동보에는 내부공간이 존재하며; 연직체에서 상류쪽 측면에는 상류의 물이 유입될 수 있는 개폐가능한 전면개방구가 형성되어 있고; 하부체의 하류쪽 측면에는 가동보의 내부공간에 채워진 물을 배수할 수 있는 개폐가능한 배수구가 형성되어 있으며; 매립함의 상면에는 절취 개방부가 관통형성되어 있고; 가동보의 연직체는 절취 개방부를 관통하여 승하강하며; 매립함 내에는 물이 하류로 흘러가는 물 흐름 통로가 형성되어 있고, 물 흐름 통로에서 가동보의 설치 위치보다 하류쪽의 위치에는 물 흐름 통로를 통과하여 지나가는 물의 흐름을 개폐에 의해 제어하는 통로제어밸브가 설치되어 있으며; 매립함에서 절취 개방부의 후방 위치에는 보 직하수위를 계측할 수 있으며, 보 직하수위의 하한 값과 상한 값이 각각 사전 설정되어 있는 수위계측 센서가 설치되어 있고; 수위계측 센서에 의해 측정된 보 직하수위가 하한 값 이하이면 통로제어밸브에 의해 물 흐름 통로를 폐쇄함으로써, 물 흐름 통로에 채워지는 물의 부력으로 인하여 가동보가 상승하여 연직체가 하상 위로 돌출하여 상류로부터의 물 흐름을 막아 가두게 되고; 연직체를 월류하여 흐르는 물에 대해 수위계측 센서에 의해 측정된 보 직하수위가 하한 값을 초과하면 통로제어밸브에 의해 물 흐름 통로를 개방하여 물이 물 흐름 통로를 통해 하류로 흐르게 하며; 연직체를 월류하여 흐르는 물에 대해 수위계측 센서에 의해 측정된 보 직하수위가 상한 값 이상이 되면 전면개방구를 통해서 가동보의 내부공간에 물이 채워지면서 가동보가 하강하며; 연직체를 월류하여 흐르는 물에 대해 수위계측 센서에 의해 측정된 보 직하수위가 상한 값 미만으로 다시 낮아지게 되면 배수구를 개방하여 가동보 내부의 물을 배출하여 가동보가 다시 상승하여 연직체가 하상 위로 돌출하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 부력식 가동보 구조물이 제공된다.

상기한 본 발명의 가동보 구조물은, 매립함의 상판에서 매립함의 상판 하면과 상기 하부체 사이에는, 가동보의 상승시 접촉에 의해 충격을 흡수하는 충격흡수판이 구비되어 있는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면, 평수위 상태에서는 보가 수류를 차단하여 물을 저장하는 기능을 충실하게 수행하면서도, 홍수위 상태에서는 보가 하강하여 돌출되지 않으므로, 수류가 원활하게 흐르게 된다.

특히, 이러한 보의 승하강이 인위적인 에너지 공급 없이도 수류의 유입과 배출을 통한 부력에 의해 이루어지므로 운용비용이 절감되는 효과가 발휘된다.

무엇보다도 회전에 의해 보가 가동되는 종래기술에서는 보의 회전범위 확보를 위하여 상당히 넓은 범위의 영역이 필요하였으나, 본 발명의 가동보 구조물에서는 보가 연직하게 승하강하게 되므로 보의 가동을 위하여 필요한 영역이 종래기술보다 월등히 줄어들게 되어, 설치를 위한 부지확보가 용이하고 그에 따른 비용도 크게 절감할 수 있게 된다.

더 나아가, 본 발명의 가동보 구조물은 위와 같이 보가 연직하게 승하강하는 구조를 가지고 있으므로, 많은 양의 수류가 밀려오더라도 수류에 의한 힘을 충분히 지탱하면서도, 수류의 수위에 능동적으로 대응할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 가동보의 후방 위치에서의 물의 수위("보 직하수위")를 수위계측 센서에 의해 측정하여 그에 따라 매립함의 통로제어밸브 및 가동보의 전면 개폐밸브를 제어하게 되므로, 하상을 흐르는 물의 수위에 맞추어서 가동보의 승하강을 조절할 수 있고, 그에 따라 물의 흐름에 적합한 수위 조절이 가능하게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가동보 구조물이 하상에 설치되어 있되 가동보가 돌출되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가동보 구조물이 하상에 설치되어 있되 가동보가 매립함으로 들어가는 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 가동보를 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 선 A-A에 따른 가동보에 대한 개략적인 단면도이다.
도 6 내지 도 14는 각각 가동보의 작동 과정을 보여주는 도 1의 선 B-B에 따른 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 가동보 구조물이 하상에 설치되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 도 1은 가동보(10)가 상승되어 있는 상태이고, 도 2는 가동보(10)가 하강되어 있는 상태이다. 도 3 및 도 4에는 각각 본 발명에 따른 가동보(10)를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 도 3은 가동보(10)를 수류의 상류에서 하류방향으로 바라본 사시도이고, 도 4는 가동보(10)를 하류에서 상류방향으로 바라본 사시도이다. 도 5에는 도 4의 선 A-A에 따른 가동보(10)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 6 내지 도 14에는 각각 도 1의 선 B-B에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 가동보 구조물은, 하상에 매립되어 설치되는 매립함(20)과, 상기 매립함(20) 내에 설치되어 부력에 의해 승하강하는 가동보(10)를 포함하여 구성된다.

매립함(20)은 하상에서 상류로부터 흘러오는 물을 받아들이고 유입된 물이 통과하여 하류로 흐르게 하는 부재로서 하상(30)에 매립되어 설치된다. 매립함(20)의 상류측에는 상류로부터 흘러온 물이 유입되는 유입구(21)가 형성되어 있는데, 유입구(21)에는 필요에 따라 이물질을 걸러내기 위한 걸림 스크린이 구비될 수 있다. 매립함(20)의 상면에는 하천 폭 방향으로 연장되어 절취되어 있는 절취 개방부(22)가 형성되어 있는데, 절취 개방부(22)를 통해서 가동보(10)의 연직체(16)가 승하강함으로써, 상기 연직체(16)가 매립함(20)의 상면을 지나 하상으로 돌출되거나 또는 매립함(20)의 상면으로 돌출되지 않게 매립함(20) 내에 담겨져 있게 된다.

절취 개방부(22)의 후방 위치 즉, 하류쪽 위치에서 매립함(20)에는 수위를 계측할 수 있는 수위계측 센서(202)가 설치되어 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 수위계측 센서(202)는 매립함(20)의 상면에 설치되어 있는데, 후술하는 것처럼 절취 개방부(22)의 후방 쪽 즉, 절취 개방부(22)에서 하류 방향으로 가동보를 지나서 하상 위를 흐르는 수위(보 직하수위)를 측정하게 된다. 특히, 후술하는 것처럼, 본 발명에서는 수위계측 센서(202)에 의해 측정되는 보 직하수위에 대해서는 하한 값과 상한 값이 미리 설정되어 있어서, 수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 하한 값 이하인지 아니면 하한 값을 초과하는지, 그리고 상한 값 미만인지 아니면 상한 값 이상인지에 따라, 후술하는 전면 개폐밸브(19)의 개폐, 배수구 개폐밸브(18)의 개폐, 및 물 흐름 통로(23)를 개폐하는 통로제어밸브(201)의 개폐를 제어하는 신호가 발생하게 된다. 상기 제어신호는 수위계측 센서(202)로부터 직접 발생될 수도 있지만, 수위게측 센서(202)로부터의 신호를 받아서 별도의 제어기(도시를 생략함)에서 제어신호가 발생될 수도 있다. 수위계측 센서(202)로는 다양한 형식의 것이 이용될 수 있는데, 특히 압력에 의해 수위를 측정하는 것을 이용하는 것도 바람직하다.

도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼, 가동보(10)는, 연직한 벽체 형태로 이루어진 연직체(16)와, 상기 연직체(16)의 아래쪽에 일체로 형성되어 있어서 매립함(20) 내에 위치하게 되는 하부체(17)로 이루어져 있으며, 연직체(16)와 하부체(17)는 그 내부에 빈 공간이 존재하고 있고 이러한 빈공간은 서로 연통되어 있다. 즉, 연직체(16)의 내부 빈공간과 하부체(17)의 내부 빈공간은 서로 연통되어 있으며, 따라서 가동보(10)에는 내부공간(14)이 존재하는 것이다. 도 3에 도시된 것처럼, 상기 연직체(16)에서 상류쪽 측면에는 상류의 물이 유입될 수 있는 전면개방구(11)가 형성되어 있는데 전면개방구(11)에는 전면 개폐밸브(19)가 구비되어 있어서 후술하는 것처럼 상황에 맞추어서 전면개방구(11)를 개방하거나 또는 완전히 차단할 수도 있다. 전면개방구(11)는 도면에 예시된 것처럼 연직체(16)의 폭방향으로 길게 형성될 수도 있지만, 복수개의 구멍이 단속적으로 배치된 형태로 이루어질 수도 있다. 도면에 도시된 실시예에서 연직체(16)는 상부로 갈수록 두께가 줄어드는 테이퍼진 형상으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 아니하며, 연직체(16)의 정면 및 배면은 수직한 면으로 이루어져 연직체(16)의 두께가 상하로 일정할 수도 있다. 도 3에서는 전면 개폐밸브(19)의 도시를 생략하였다.

한편, 도 4에 도시된 것처럼 가동보(10)에서 하부체(17)의 하류쪽 측면에는, 후술하는 것처럼 가동보(10)의 내부공간(14)에 물이 채워진 후, 채워진 물을 배수할 수 있는 배수구(13)가 형성되어 있다. 배수구(13)에도 배수구 개폐밸브(18)가 구비되어 있어, 필요에 따라서 배수구(13)를 개방하거나 또는 완전히 차단할 수 있다. 도 4에서는 배수구 개폐밸브(18)의 도시를 생략하였다. 가동보(10)의 연직체(16)에는 공기가 가동보(10)의 내부공간(14)으로 공급되거나 또는 가동보(10)의 내부공간(14)에 존재하던 공기가 배출되는 공기공(12)이 형성될 수 있다. 배수구(13) 역시 도면에 예시된 것처럼 하부체(17)의 폭방향으로 길게 형성될 수도 있지만, 복수개의 구멍이 단속적으로 배치된 형태로 이루어질 수도 있다.

도면에 도시된 것처럼, 가동보(10)는 연직체(16)가 매립함(20)의 절취 개방부(22)를 관통하여 매립함(20)의 상면에서 하상 위로 돌출됨으로써, 실질적으로 상류로부터의 물을 가두어 두는 "보"로서 기능하게 된다. 반면에 하부체(17)는 매립함(20) 내에 위치하게 된다. 절취 개방부(22)가 형성된 매립함(20)의 상판에서 매립함(20)의 상판 하면과 하부체(17) 사이에는, 가동보(10)의 상승시 접촉에 의해 충격이 발생하는 것을 최소화하기 위하여 충격을 흡수할 수 있도록 고무나 합성수지 등과 같은 탄성재로 이루어진 충격흡수판(24)이 구비될 수 있다.

다음에서는 도 6 내지 도 14를 참조하여 위와 같은 본 발명에 따른 가동보 구조물의 작동에 의해 하천 저류수위를 조절하는 본 발명의 방법 단계를 구체적으로 살펴본다.

도 6에는 갈수기일 때의 상태가 도시되어 있는데, 도면부호 23은 매립함(20)의 내부에서 물이 흘러가는 물 흐름 통로(23)를 나타낸다. 물 흐름 통로(23)는 가동보(10)의 하부체(17) 하면 아래쪽에 형성되는데, 상기 물 흐름 통로(23)에서 가동보(10)의 설치 위치보다 하류쪽의 위치에는 물 흐름 통로(23)를 통과하여 지나가는 물의 흐름을 개폐에 의해 제어하는 통로제어밸브(201)가 설치되어 있다.

도 6에 도시된 것처럼 갈수기의 경우, 상류의 물은 대부분 매립함(20)의 유입구(21)를 통해서 매립함(20)의 내부로 유입된다. 따라서 하상으로는 물이 흐르지 않아서 수위계측 센서(202)에 의해서는 보 직하수위가 계측되지 않거나 또는 하상으로 물이 흐르되 그 수량이 매우 적어서 수위계측 센서(202)에서 측정된 보 직하수위가 하한 값 이하가 된다. 이와 같이 측정된 보 직하수위가 사전 설정해둔 하한 값 이하일 경우에는 밸브 폐쇄신호가 발생되고, 이러한 신호에 의해 물 흐름 통로(23)에 설치된 통로제어밸브(201)는 폐쇄된다.

물 흐름 통로(23)가 폐쇄되면 유입구(21)로 흘러들어온 상류의 물은 하류로 흐르지 못하게 되어 매립함(20) 내부를 채우게 된다. 아직 매립함(20)에 물이 충분히 채워지지 아니한 상태일 경우, 가동보(10)는 매립함(20) 속에 위치하고 있다. 도 6에서 부재번호 119는 가동보(10)가 물의 흐름에 의해 하류 방향으로 움직이지 않고 그 위치를 유지할 수 있도록 매립함(20)과 가동보(10)를 결속하는 결속케이블(119)이다. 도 6을 제외한 다른 도면에서는 결속케이블(119)의 도시를 생략하였다.

상류의 물이 지속적으로 매립함(20)으로 유입되면서 매립함(20)이 물로 채워지게 되면, 매립함(20)에 채워진 물에 의해서 부력이 가동보(10)에 상향으로 작용하게 된다. 가동보(10)의 내부는 비어 있는 상태에 있으므로, 이렇게 상향의 부력이 작용하게 되면 가동보(10)의 연직체(16)는 절취 개방부(22)를 관통하여 매립함(20)의 상면 위로 돌출하게 된다. 도 7에는 부력에 의해 가동보(10)가 상승하여 연직체(16)가 하상 위로 돌출하는 과정이 도시되어 있다.

통로제어밸브(201)가 폐쇄되어 있고 연직체(16)가 하상 위로 돌출된 상태에서 상류로부터 계속 물이 흘러오게 되면, 흘러온 물은 연직체(16)에 의해 가두어진다. 도 8에는 이렇게 통로제어밸브(201)가 폐쇄되어 있고 상류의 물이 연직체(16)에 의해 가두어진 상태가 도시되어 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 갈수기처럼 하상을 흐르는 물의 양이 적을 때에는 가동보(10)가 자동적으로 상승하여 물을 가두게 되므로, 가동보(10)의 연직체(16)에 의해 가두어진 물을 농업용수나 공업용수 등 다양한 목적으로 요긴하게 사용할 수 있게 된다.

도 8에 도시된 상태에서, 연직체(16)에 가두어진 물을 농업용수나 공업용수 등 다양한 목적으로 사용함으로 인하여 사라지는 물의 양이, 연직체(16)에 의해 새롭게 가두어지는 물의 양보다 더 많아지게 되면 연직체(16)에 의해 가두어진 물의 수위는 점차로 감소하게 될 것이고, 이러한 연직체(16)에 의해 가두어진 물 수위의 감소가 계속되면 결국 도 6에 도시된 상태에 이르게 되면서, 앞서 설명한 도 6의 상태 이후의 작동 단계가 다시 진행하게 된다.

반면에 도 8에 도시된 상태에서 용수로서 사용하는 물의 양보다 상류로부터 유입되어 연직체(16)에 의해 새롭게 가두어지는 물의 양이 더 많아지게 되면, 연직체(16)에 의해 가두어진 물의 수위는 점차로 증가하게 되고 그에 따라 물은 연직체(16)를 월류하여 하류로 흐르게 된다. 도 9에는 도 8의 상태에 후속하여 상류의 물의 일부가 연직체(16)를 월류하여 하류로 흘러가는 상태가 도시되어 있다. 도 9에서 점선으로 표시된 화살표는 가동보(10)의 연직체(16)를 월류하여 물이 흐르는 것을 나타낸다.

수위계측 센서(202)가 측정한 보 직하수위가 하한 값을 초과하는 것으로 인지하게 되면, 밸브 개방신호가 발해지고, 이러한 신호에 의해 물 흐름 통로(23)에 설치된 통로제어밸브(201)가 개방된다. 통로제어밸브(201)가 개방되면 매립함(20)을 채우고 있던 물은 통로제어밸브(201)를 지나 물 흐름 통로(23)를 따라 하류로 흘러가게 된다. 도 10은 도 9의 후속한 상태를 보여주는 것으로서, 도 10에서는 통로제어밸브(201)의 도시를 생략함으로써 통로제어밸브(201)가 개방되었다는 것을 나타내었다. 다른 도면에서도 통로제어밸브(201)가 개방된 경우에는 통로제어밸브(201)의 도시를 생략하였으며, 기타 다른 밸브의 경우에도 이와 마찬가지로 개방되었을 때는 도시를 생략하였다. 도 10에서 화살표 K는 물 흐름 통로(23)를 통해서 물이 흘러가는 것을 나타낸다.

물 흐름 통로(23)를 통해서도 하류로 흘러갈 때, 상류로부터의 흘러오는 물이 양이, 본 발명의 가동보 구조물을 통과하여 하류로 흘러가는 물의 양보다 적은 경우, 또는 연직체(16)에 의해 가두어진 물을 용수로서 이용하는 경우처럼, 연직체(16)에 의해 가두어져 있던 물의 수위가 저하되면 그에 따라 연직체(16)를 월류하는 물의 양도 줄어들게 된다. 연직체(16)를 월류하는 물의 양이 줄어들게 되어 수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 다시 하한 값 이하로 되면, 수위계측 센서(202)는 다시 밸브 폐쇄신호를 발하게 되어 통로제어밸브(201)가 폐쇄되며, 그에 따라 앞서 설명한 도 8 내지 도 10에 도시된 상태가 반복된다.

이와 같이 수위계측 센서(202)에 의해 계측되는 보 직하수위에 따라 통로제어밸브(201)의 개폐를 제어함에 있어서, 수위계측 센서(202)의 보 직하수위 하한 값을 0(제로)으로 설정함으로써, 연직체(16)를 월류하는 물이 전혀 없을 때 통로제어밸브(201)를 폐쇄하는 신호를 발하도록 구성할 수도 있지만, 수위계측 센서(202)의 보 직하수위 하한 값을 0을 초과하는 값으로 설정함으로써, 연직체(16)를 월류하는 물이 일정 정도의 사전 설정된 수위보다 낮아지게 되었을 때만 통로제어밸브(201)를 폐쇄하는 신호를 발하도록 구성할 수도 있다. 또한 수위계측 센서(202)에서 측정되는 보 직하수위에 비례하여 통로제어밸브(201)의 개방정도를 증가시키는 형태로 구성할 수도 있다(측정된 보 직하수위가 클수록 통로개방밸브(201)를 많이 개방).

한편, 여름철처럼 상류로부터 많은 물이 유입되는 홍수기의 경우, 통로제어밸브(201)를 완전히 개방하여 물 흐름 통로(23)를 따라 하류로 흘러가게 만들더라도 하상 위로 돌출된 연직체(16)를 월류하여 하류로 흐르는 물의 양도 많아지게 된다. 이 때, 수위계측 센서(202)에 대해 보 직하수위 상한 값을 설정해두어서, 보 직하수위가 상한 값 이상이 되면, 도 11에 도시된 것처럼 가동보(10)의 전면개방구(11)에 구비된 전면 개폐밸브(19)를 개방하여 전면개방구(11)를 통해 물이 유입되도록 한다. 그에 따라 상류의 물은 전면개방구(11)를 통해서 유입되어 가동보(10)의 비어 있던 내부공간(14)을 채우게 된다. 이 때, 통로제어밸브(201)는 개방된 상태에 있다.

전면개방구(11)로 물이 유입될 때, 공기공(12)을 개방하게 되면 가동보(10)의 내부공간(14)에 존재하던 공기가 공기공(12)을 통해서 배출되므로 용이하게 물이 가동보(10)의 내부공간(14)에 채워진다. 가동보(10)의 내부공간(14)이 물로 채워짐에 따라 가동보(10)의 무게가 증가하게 되고, 그에 따라 가동보(10)는 매립함(20) 내에서 가라앉게 된다. 가동보(10)가 가라앉게 되면 매립함(20)의 상면으로 돌출 되어 있던 연직체(16)도 하강하게 되어 연직체(16)에 의해 흐름이 저지되어 저류되어 있던 물은 더 용이하게 연직체(16)를 월류하여 하류로 흐르게 된다.

가동보(10)의 내부공간(14)이 물로 채워져서 가동보(10)가 더 가라앉게 되면, 도 12에 도시된 것처럼 연직체(16)는 하강하여 매립함(20)의 내부로 들어가게 되고, 지표를 흐르는 물은 쉽게 하류로 흘러가게 되어 수위가 낮아지게 된다. 이 때, 가동보(10)가 가라앉으면서 매립함(20)의 내부에 형성되어 있던 물 흐름 통로(23)를 막게 될 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 여름철처럼 상류로부터 많은 물이 유입되는 홍수기의 경우에는 가동보가 자동적으로 하강하여 물을 가두지 않게 되므로, 수류가 원활하게 하류로 흘러갈 수 있게 되며, 따라서 홍수기에 보의 물 가둠에 의해 상류 지역에 수해가 발생하는 것을 예방할 수 있게 된다.

하류로의 원활한 물 흐름에 의해 수위가 다시 낮아지게 되어 수위계측 센서(202)에 의해 계측되는 보 직하수위가 상한 값 미만에 이르게 되는데, 도 13에는 이와 같이 도 12에 도시된 상태에 후속하여 보 직하수위가 저하되어 상한 값 미만이 된 상태가 도시되어 있다.

보 직하수위가 상한 값 미만이 되면, 도 14에 도시된 것처럼, 전면 개폐밸브(19)를 폐쇄하여 전면개방구(11)를 통한 물 유입을 차단하고, 가동보(10)에 구비된 배수구 개폐밸브(18)를 개방함으로써 배수구(13)를 개방하여 가동보(10) 내에 담겨 있던 물을 배수한다. 이때 공기공(12)을 통해서 공기를 주입하게 되면 공기가 유입되면서 배수구(13)를 통한 물 배수가 더욱 원활하게 이루어질 수 있다. 이와 같이 가동보(10) 내에 채워져 있던 물이 배수되면 그만큼 가동보(10)가 가벼워지게 되고, 그에 따라 부력의 작용에 의해 가동보(10)가 점차로 다시 떠오르게 된다. 가동보(10)의 부상이 이루어지면 연직체(16)는 절취 개방부(22)를 관통하여 매립함(20)의 상면 위로 돌출되면서 결국 수위계측 센서(202)에 의해 측정되는 보 직하수위는 감소하게 되어 보 직하수위가 하한 값에 이르게 되며, 그에 따라 앞서 설명한 도 8의 상태 즉, 통로제어밸브(201)가 폐쇄되어 있고 상류의 물이 연직체(16)에 의해 가두어진 상태가 된다. 도 8의 상태가 된 후에는 앞서 설명하였던 각각의 작동 단계가 진행된다.

이와 같이, 본 발명의 가동보 구조물에 의하면, 수위계측 센서(202)에 의해 측정되는 보 직하수위가 하한 값 이하인 경우에는 부력에 의해 가동보(10)가 상승하여 보 부분이 매립함(20)의 상면으로 돌출되어 상류의 물을 가두고 있지만, 수위 상승에 의해 수위계측 센서(202)에 의해 측정되는 보 직하수위가 상한 값에 이르게 되면, 가동보(10)의 내부공간에 물을 담아서 가동보(10)의 중량을 키워서 가라앉혀서 연직체(16)가 매립함(20) 속으로 들어가게 하여 돌출되지 않도록 함으로써, 상류의 물이 가두어지지 않고 원활하게 하류로 흐를 수 있게 만든다. 월류되어 흐르는 물의 수위가 낮아지게 되면 다시 가동보(10)의 내부공간에 채워져 있던 물을 배출시켜 가동보(10)의 중량을 가볍게 하고, 그에 따라 부력에 의해 가동보(10)가 상승하여 다시 연직체(16)가 매립함(20)의 상면 위로 돌출되어 물을 가두게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 가동보(10)가 연직하게 승하강하게 되므로, 회전에 의해 가동되기 때문에 보의 회전범위 확보를 위하여 상당히 넓은 범위의 영역이 필요하였던 종래기술에 비하여, 가동보의 원활한 작동을 위하여 필요한 영역이 종래기술보다 월등히 줄어들게 되며, 그에 따라 설치를 위한 부지확보가 용이하고 그에 따른 비용도 크게 절감할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 이러한 가동보(10)의 연직 승하강이 부력에 의해 이루어지므로, 인위적인 에너지 공급 없이도 가동보(10)가 원활하게 작동하게 되고, 따라서 가동보의 운용비용이 절감되는 효과가 발휘된다.

또한, 본 발명의 가동보 구조물은 가동보(10)가 연직하게 승하강하는 구조를 가지고 있고, 하부체(17)가 매립함(20)에 내장된 상태에서 상기 하부체(17)와 일체를 이루어서 연직하게 존재하는 연직체(16)가 수류로부터의 힘을 지탱하고 있으므로, 많은 양의 수류가 밀려오더라도 충분한 저항력을 가질 수 있게 된다.

더 나아가 본 발명에서는 결국 수류로 인한 부력이 가동보(10)의 승하강 동력이 되므로, 수류의 수위에 따라 가동보(10)의 승하강 정도가 결정되며, 따라서 수류의 수위에 능동적으로 대응할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

무엇보다도 본 발명에 따른 가동보 구조물과 이러한 가동보의 작동에 의해 하천 저류수위를 조절하는 본 발명의 방법에서는, 수위계측 센서(202)에 의해 가동보(10)를 지나서 흐르는 물의 수위를 측정하여 그에 따라 매립함(20)의 통로제어밸브(201) 및 가동보(10)의 전면 개폐밸브(19)를 제어하게 되므로, 하상을 흐르는 물의 수위에 맞추어서 가동보(10)의 승하강을 조절할 수 있고, 그에 따라 보에 의해서 가두어지는 하천의 저류수위 및 보를 지나서 흐르는 물의 수위를 갈수기, 홍수기 등 기상 상태 및 용수의 사용상태에 맞추어서 적절하게 조절할 수 있게 되는 장점이 있다.

10: 가동보
20: 매립함

Claims (3)

1. 하상에 매립되어 설치되며 상류의 물이 유입되어 통과하면서 하류로 흐르게 하는 매립함(20)과, 상기 매립함(20) 내에 설치되어 부력에 의해 승하강하는 가동보(10)를 포함하며;
   가동보(10)는, 연직한 벽체로 이루어진 연직체(16)와, 상기 연직체(16)의 아래쪽에 일체로 형성되어 매립함(20) 내에 위치하게 되는 하부체(17)로 이루어지며;
   가동보(10)에는 내부공간(14)이 존재하며;
   연직체(16)에서 상류쪽 측면에는 상류의 물이 유입될 수 있는 개폐가능한 전면개방구(11)가 형성되어 있고;
   하부체(17)의 하류쪽 측면에는 가동보(10)의 내부공간(14)에 채워진 물을 배수할 수 있는 개폐가능한 배수구(13)가 형성되어 있으며;
   매립함(20)의 상면에는 절취 개방부(22)가 관통형성되어 있고;
   가동보(10)의 연직체(16)는 절취 개방부(22)를 관통하여 승하강하며;
   매립함(20) 내에는 물이 하류로 흘러가는 물 흐름 통로(23)가 형성되어 있고, 물 흐름 통로(23)에서 가동보(10)의 설치 위치보다 하류쪽의 위치에는 물 흐름 통로(23)를 통과하는 물의 흐름을 제어하는 통로제어밸브(201)가 설치되어 있으며;
   매립함(20)에서 절취 개방부(22)의 후방 위치에는, 보 직하수위를 계측하며 보 직하수위의 하한 값과 상한 값이 각각 사전 설정되어 있는 수위계측 센서(202)가 설치되어 있고;
   수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 하한 값 이하이면 물 흐름 통로(23)를 폐쇄함으로써, 물 흐름 통로(23)에 채워지는 물의 부력으로 인하여 가동보(10)가 상승하여 연직체(16)가 하상 위로 돌출하여 상류로부터의 물 흐름을 막아 가두게 되고;
   수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 하한 값을 초과하면 물 흐름 통로(23)를 개방하여 물이 하류로 흐르게 하며;
   수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 상한 값 이상이 되면 전면개방구(11)를 통해서 가동보(10)의 내부공간(14)에 물이 채워지면서 가동보(10)가 하강하며;
   연직체(16)를 월류하여 흐르는 물에 대해 수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 상한 값 미만으로 다시 낮아지게 되면, 배수구(13)를 개방하여 가동보(10) 내부의 물을 배출하여 가동보(10)가 다시 상승하여 연직체(16)가 하상 위로 돌출하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 부력식 가동보 구조물.
   
2. 제1항에 있어서,
   매립함(20)의 상판 하면과 상기 하부체(17) 사이에는, 가동보(10)의 상승시 접촉에 의해 충격을 흡수하는 충격흡수판(24)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 부력식 가동보 구조물.
   
3. 하상에 매립되며 상류의 물이 유입되어 통과하면서 하류로 흐르게 하는 매립함(20)과, 상기 매립함(20) 내에 설치되어 부력에 의해 승하강하는 가동보(10)를 포함하는 부력식 가동보 구조물을 이용하여 하천의 저류수위를 조절하는 방법으로서,
   가동보(10)는 연직한 벽체로 이루어진 연직체(16)와, 상기 연직체(16)의 아래쪽에 일체로 형성되어 매립함(20) 내에 위치하게 되는 하부체(17)로 이루어져 있으며; 가동보(10)에는 내부공간(14)이 존재하며; 연직체(16)에서 상류쪽 측면에는 상류의 물이 유입될 수 있는 개폐가능한 전면개방구(11)가 형성되어 있고; 하부체(17)의 하류쪽 측면에는 가동보(10)의 내부공간(14)에 채워진 물을 배수할 수 있는 개폐가능한 배수구(13)가 형성되어 있으며; 매립함(20)의 상면에는 절취 개방부(22)가 관통형성되어 있고; 가동보(10)의 연직체(16)는 절취 개방부(22)를 관통하여 승하강하며; 매립함(20) 내에는 물이 하류로 흘러가는 물 흐름 통로(23)가 형성되어 있고; 물 흐름 통로(23)에서 가동보(10)의 설치위치보다 하류쪽의 위치에는 물의 흐름을 제어하는 통로제어밸브(201)가 설치되어 있으며; 매립함(20)에서 절취 개방부(22)의 후방 위치에는 보 직하수위를 계측할 수 있고 보 직하수위의 하한 값과 상한 값이 각각 사전 설정되어 있는 수위계측 센서(202)가 설치되어 있고;
   수위계측 센서(202)에 의해 보 직하수위를 측정하여, 측정된 보 직하수위가 하한 값 이하이면 물 흐름 통로(23)를 폐쇄함으로써, 물 흐름 통로(23)에 채워지는 물의 부력에 의해 가동보(10)를 상승시켜서, 연직체(16)가 하상 위로 돌출되도록 함으로써, 상류로부터의 물 흐름을 연직체(16)에 막아 가두며;
   수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 하한 값을 초과하면 물 흐름 통로(23)를 개방하여 물이 하류로 흐르게 하며;
   수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 상한 값 이상이 되면, 전면개방구(11)를 개방하여 가동보(10)의 내부공간(14)에 물이 채워지게 함으로써, 가동보(10)를 하강시키며;
   수위계측 센서(202)에 의해 측정된 보 직하수위가 상한 값 미만으로 다시 낮아지게 되면, 배수구(13)를 개방하여 가동보(10) 내부의 물을 배출하여 가동보(10)를 다시 상승시켜 연직체(16)가 하상 위로 돌출되도록 하여 상류로부터의 물 흐름을 연직체(16)에 막음으로써, 가동보에 의해 가두어지는 하천의 저류수위를 조절하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 하천 저류수위조절 방법.

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