KR101618625B1 - 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법 - Google Patents

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동문이엔티(주)
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Abstract

본 발명의 일실시예는 시료가 보관되는 수용 공간부를 형성하며, 하측에는 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 배출시키는 배출부가 구비된 하우징; 상기 하우징의 상부에 결합되며, 인입 튜브에 흡입력을 제공하여 상기 수용 공간부의 내부로 시료를 공급하는 펌프부; 상기 인입 튜브로부터 흡입된 시료를 상기 펌프부로 안내하거나 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 상기 펌프부로 안내하는 경로 제어부; 상기 하우징의 상부에 결합되되, 상기 펌프부와 이웃하게 배치되며 상기 하우징의 길이방향을 따라 초음파 진동바가 구비되어 시료에 초음파 진동을 전달하는 초음파 발생부; 및 상기 하우징의 상부에 결합되되, 상기 초음파 진동바와 대향되도록 배치되며 상기 수용 공간부 내부에 수용된 시료의 수질 상태를 측정하는 측정 센서가 구비된 수질 측정부;를 포함하며, 상기 초음파 발생부는 시료에 포함된 조류 덩어리를 분해시켜 시료내 조류를 균질화시키는 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법을 제공한다.

Description

조류 균질화 장치 및 그의 작동방법{ALGAL HOMOGENIZATION APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THEREOF}
본 발명은 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정확한 수질측정이 가능하도록 이루어진 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법에 관한 것이다.
기후 변화에 의한 수온상승, 과대한 영양염류의 유입, 4대강 사업에 의한 하천환경 변화 등의 복합요인에 따라 우리나라 주요 하천 및 호소에는 남조류 등의 유해 조류의 대량 증식으로 녹조 현상이 증가하고 있다. 즉, 하천과 호소 등에서 수온이 상승하고 물의 흐름이 완만해지면서 수중의 식물성 플랑크톤(녹조 또는 남조류)이 비정상적으로 대량 증식하게 됨에 따라 수체는 녹색 또는 남색을 띄게 된다.
이러한 녹조 현상은 수질 혹은 건강 관련 각종 건강장애를 일으킬 수 있으며, 생태계 및 인간생활에 유해한 영향을 미치게 된다. 따라서, 하천과 호소 등의 수질 상태를 파악하는 것은 매우 중요하다.
이와 같이, 하천과 호소 등의 수질을 검사하기 위해서는 먼저 현장에서 시료를 채수하여야 하는데, 수질 검사의 대상이 우물, 강물, 하천, 바다 등과 같이 수심이 깊은 경우에는 수심에 따라 수질이 달라지기 때문에 수질검사의 정확도를 높이기 위해서는 수심 별로 시료를 채수하거나 기준이 되는 수심에서 평균적 수질을 갖는 시료를 채수하게 된다.
시료 채수에는 대개 시료를 간편하게 채취할 수 있는 채수기를 사용하게 된다. 이러한 채수기는 채수통을 개방한 상태로 침강시킨 후, 채수통을 밀봉하는 방식으로 시료를 채수하게 된다.
다음으로, 채수된 시료는 검사장치가 설치된 지역으로 운반한 후, 채수된 시료를 검사장치에 투입함으로써, 채수된 물에 대한 수질 오염여부를 검사하게 된다.
그러나 유해조류의 대발생(Harmful Algal Blooms)이 일어난 상태에서는 젤리와 같은 스컴(scum)이 쉽게 형성되고, 스컴이 포함된 시료를 검사할 경우, 수질 오염 여부에 대한 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다. 왜냐하면, 조류가 덩어리 상태로 있는 스컴은 시료 속에 균질하게 분포되지 않아 조류가 단세포 상태로 균질하게 분포하는 경우보다 측정장비의 측정값의 오차범위를 크게 하여 측정데이터의 신뢰도를 감소시키는 원인이 되기 때문이다.
이와 같이 종래의 수질 검사 방법은 수질 검사 시간이 오래 걸리는 문제와 수질 상태를 정확히 측정하지 못하는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-0945554호 (선행문헌 1)에는 하수처리과정에서 수질을 자동으로 측정하는 장비에 대한 내용은 개시되어 있으나, 하천과 호소 등의 현장에서 스컴이 포함된 시료의 수질 오염 상태를 정확하고 신속하게 측정하도록 이루어진 기술은 개시되어 있지 않다.
선행문헌 1 : 한국등록특허 제10-0945554호(2010.02.25)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 현장에서 정확하고 신속하게 수질을 측정하도록 이루어진 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 시료가 보관되는 수용 공간부를 형성하며, 하측에는 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 배출시키는 배출부가 구비된 하우징; 상기 하우징의 상부에 결합되며, 인입 튜브에 흡입력을 제공하여 상기 수용 공간부의 내부로 시료를 공급하는 펌프부; 상기 인입 튜브로부터 흡입된 시료를 상기 펌프부로 안내하거나 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 상기 펌프부로 안내하는 경로 제어부; 상기 하우징의 상부에 결합되되, 상기 펌프부와 이웃하게 배치되며 상기 하우징의 길이방향을 따라 초음파 진동바가 구비되어 시료에 초음파 진동을 전달하는 초음파 발생부; 및 상기 하우징의 상부에 결합되되, 상기 초음파 진동바와 대향되도록 배치되며 상기 수용 공간부 내부에 수용된 시료의 수질 상태를 측정하는 측정 센서가 구비된 수질 측정부;를 포함하며, 상기 초음파 발생부는 시료에 포함된 조류 덩어리를 분해시켜 시료내 조류를 균질화시키는 조류 균질화 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 하우징의 하부에는 경사판이 구비되며, 상기 경사판은 상기 수용 공간부의 바닥면을 형성하되, 상기 배출부 방향으로 경사지게 이루어지고, 상기 펌프부로부터 상기 수용 공간부의 내부로 배출되는 시료의 배출 방향은 상기 초음파 진동바의 길이 방향을 따라 배출되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부를 보호하도록 감싸며 상기 하우징의 상부에 결합되는 보호 커버;와 상기 보호커버의 상부에 구비되며, 상기 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부와 연결된 각각의 케이블을 하나의 케이블로 결합하는 정션 박스;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 경로 제어부는, 일측에 상기 인입 튜브가 결합되며, 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하는 밸브; 일단은 상기 밸브의 타측에 결합되고, 타단은 상기 펌프부에 결합되어 상기 밸브로부터 유입되는 시료를 상기 펌프부로 안내하는 제1 안내 튜브; 및 일단은 상기 수용 공간부의 내부에 배치되고, 타단은 상기 밸브의 하측에 결합되며 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 상기 밸브로 안내하는 제2 안내 튜브;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 초음파 진동바를 둘러싸며 시료 안내 공간부를 형성하는 안내관이 더 구비되고, 상기 펌프부로부터 배출되는 시료는 상기 시료 안내 공간부를 경유한 후, 상기 수용 공간부로 공급되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 안내관의 일단부는 상기 초음파 진동바의 단턱부에 결합되고, 상기 안내관의 타단부는 확관되도록 이루어지며, 상기 안내관은 상기 초음파 진동바보다 길이가 더 길게 형성되고, 상기 펌프부로부터 배출되는 시료는 제1 연결 튜브를 통해 상기 안내관과 측정 센서를 감싸는 센서 보호관의 내부로 공급되고, 상기 제1 연결 튜브의 하부에는 상기 안내관과 센서 보호관을 연통하는 제2 연결 튜브가 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 인입 튜브를 통해 하우징의 내부로 시료가 유입되는 단계; 상기 인입 튜브로 유입된 시료는 제1 안내 튜브를 경유하여 수용 공간부로 공급되는 단계; 상기 수용 공간부에 시료가 채워진 상태에서 밸브는 상기 인입 튜브를 차단하며, 제2 안내 튜브를 통해 상기 수용 공간부로부터 흡입된 시료를 상기 제1 안내 튜브로 재공급하는 단계; 상기 제1 안내 튜브를 경유하여 상기 수용 공간부의 내부로 재공급되는 시료에 초음파 진동을 제공하여 시료에 포함된 조류 덩어리를 분해시켜 시료내 조류를 균질화시키는 단계; 시료내 상기 조류가 균질화된 상태에서 수질 측정부는 시료의 수질 상태를 측정하는 단계; 및 수질 측정이 이루어진 시료는 상기 하우징의 외부로 배출시키는 단계;를 포함하는 조류 균질화 장치의 작동방법을 제공한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 조류 균질화 장치에는 초음파 발생부가 구비되어 수용 공간부의 내부로 유입되는 시료에 초음파 진동을 전달하도록 이루어진다. 즉, 스컴 형태를 이루는 조류 덩어리를 갖는 시료가 수용 공간부로 유입된 경우, 초음파 발생부는 조류 덩어리에 초음파 진동을 전달하여 조류 덩어리를 분해시킴으로써, 시료속 조류의 균질화(homogenization)를 이룰 수 있다.
이와 같이, 조류 균질화 장치는 초음파 발생부를 이용하여 시료속 조류를 균질화시킴으로써, 시료에 대한 수질 오염 여부를 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하우징의 하부에는 경사판이 구비되어, 수용 공간부에 수용된 시료를 외부로 손쉽게 배출시킬 수 있다. 즉, 경사판은 배출부가 형성된 방향으로 경사를 이루어 시료는 경사판의 안내를 받으며 배출부를 통해 외부로 손쉽게 배출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 보호 커버는 하우징과 결합된 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부를 전체적으로 감싸도록 이루어져 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부는 외부로부터 안전하게 보호될 수 있다.
또한, 정션 박스는 보호 커버의 상부에 구비되며 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부와 연결된 각각의 케이블을 하나의 케이블로 결합하도록 이루어진다. 즉, 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부의 각각의 케이블이 조류 균질화 장치의 외부로 노출되는 것이 방지될 수 있다.
이와 같이, 정션 박스는 조류 균질화 장치의 복잡한 케이블 설비를 단순화시킴으로써, 조류 균질화 장치의 관리가 수월하다. 또한, 조류 균질화 장치를 이용한 수질 측정 작업이 용이하다. 이러한 조류 균질화 장치는 소형(compact) 제조가 가능하다.
본 발명에 따르면, 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부는 하우징과 선택적인 탈부착이 가능하도록 이루어짐에 따라, 각 구성 부품의 고장 또는 파손시 해당 부품만을 신속히 교체할 수 있다.
본 발명에 따르면, 조류 균질화 장치는 수중에서 수질 측정이 가능하도록 이루어진 것으로, 수질 측정 작업이 편리하다. 즉, 종래의 채수기를 이용하여 시료를 채수한 다음 채수된 시료를 검사장치에 투입하여 수질을 측정하는 과정이 불필요하다. 이와 같이, 조류 균질화 장치는 현장에서 신속하고 정확하게 수질 상태를 측정할 수 있으므로, 수질 상태에 따른 조류 경보 등의 대책을 신속히 수립할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조류 균질화 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조류 균질화 장치의 내부를 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 요부에 대한 조류 균질화 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인입 튜브가 개방된 상태에서의 시료의 이동 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인입 튜브가 차단된 상태에서의 시료의 이동 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조류 균질화 장치의 작동과정을 보여주는 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조류 균질화 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조류 균질화 장치의 내부를 보여주는 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 요부에 대한 조류 균질화 장치의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 조류 균질화 장치(1000)는 하우징(100), 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)를 포함할 수 있다.
하우징(100)의 내부에는 펌프부(200)로부터 유입된 시료가 보관되는 수용 공간부(110)가 형성된다. 이러한 하우징(100)는 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)를 지지 고정하도록 이루어진다.
이때, 초음파 발생부(300)와 수질 측정부(400)가 하우징(100)과 결합됨에 있어, 초음파 발생부(300)에 구비된 초음파 진동바(310)는 수용 공간부(110)에 위치되고, 수질 측정부(400)에 구비된 측정 센서(410)는 수용 공간부(110)에 위치된다.
초음파 진동바(310)는 수용 공간부(110)에 위치되어 수용 공간부(110)로 유입된 시료속에 조류 덩어리가 존재하는 경우, 초음파 진동바(310)는 초음파 진동을 통해 조류 덩어리를 분해시킴으로써 시료속 조류를 균질화시키게 된다. 그리고 측정 센서(410)도 수용 공간부(110)에 위치되어 조류가 균질화된 시료의 수질 상태를 측정하게 된다.
이러한 하우징(100)의 하측에는 배출부(120)가 구비된다. 배출부(120)는 수질 측정이 이루어진 시료를 선택적으로 배출하도록 이루어진다. 여기서 배출부(120)는 솔레노이드 밸브로 이루어져 선택적인 개폐가 이루어질 수 있다. 즉, 배출부(120)가 열림 상태인 경우, 수용 공간부(110)에 수용된 시료는 외부로 배출될 수 있다.
여기서 하우징(100)의 하부에는 경사판(130, 도 4참조)이 더 구비되어, 시료의 배출이 원활히 이루어질 수 있다. 이러한 경사판(130)은 수용 공간부(110)의 바닥면을 형성하되, 배출부(120)가 위치된 방향으로 경사를 이루어 수용 공간부(110)에 수용된 시료의 배출이 원활히 이루어진다. 즉, 경사판(130)은 일정의 경사를 이루며, 하부에 배치된 배출부(120)로 시료의 배출이 원활히 이루어지도록 구비된다.
한편, 경로 제어부(500)는 인입 튜브(540)로부터 흡입된 시료를 수용 공간부(110)로 공급하거나, 수용 공간부(110)에 수용된 시료를 펌프부(200)로 안내하도록 이루어진다. 이러한 경로 제어부(500)에 구비된 밸브(510)는 3웨이 밸브(3-way valve)로 이루어져 조류 균질화 장치(1000)의 내부로 유입된 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하도록 이루어진다.
이러한 경로 제어부(500)는 밸브(510), 제1 안내 튜브(520), 제2 안내 튜브(530) 및 인입 튜브(540)를 포함할 수 있다.
밸브(510)는 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하는 구성으로, 밸브(510)의 일측에는 인입 튜브(540)가 결합된다. 즉, 펌프부(200)의 작동에 의해 인입 튜브(540)로 유입된 시료는 밸브(510)를 경유한 후, 제1 안내 튜브(520)로 공급될 수 있다.
이러한 밸브(510)에는 인입 튜브(540), 제1 안내 튜브(520) 및 제2 안내 튜브(530)가 각각 결합되며, 밸브(510)는 각 튜브로 이동되는 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하도록 이루어진다.
구체적으로, 밸브(510)와 연결된 제2 안내 튜브(530)의 단부를 닫은 상태에서 펌프부(200)의 작동이 이루어지는 경우, 인입 튜브(540)로 유입된 시료는 제1 안내 튜브(520)를 따라 이동되며, 수용 공간부(110)로 시료의 공급이 이루어질 수 있다. 이 경우, 밸브(510)와 연결된 제1 안내 튜브(520)와 인입 튜브(540)의 단부는 열림 상태를 유지하게 된다.
이와 달리, 밸브(510)와 연결된 인입 튜브(540)를 닫은 상태에서 펌프부(200)의 작동이 이루어지는 경우, 인입 튜브(540)를 통해 외부의 시료가 조류 균질화 장치(1000)의 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다. 이 경우, 제2 안내 튜브(530)에 의해 수용 공간부(110)로부터 유입된 시료가 밸브(510)를 경유한 후, 제1 안내 튜브(520)로 재공급되도록 이루어진다. 즉, 시료는 조류 균질화 장치(1000)의 내부에서 순환하도록 이루어진다. 이때, 밸브(510)와 연결된 제1 안내 튜브(520)와 제2 안내 튜브(530)의 단부는 열림 상태를 유지하게 된다.
이와 같이, 조류 균질화 장치(1000)의 내부에서 시료가 재순환되는 과정에서 초음파 발생부(300)는 작동이 이루어져, 시료에 포함되어 있는 조류 덩어리를 분해시켜 시료내 조류를 균질화시키게 된다. 이러한 초음파 발생부(300)는 후술하여 설명하기로 한다.
그리고 밸브(510)와 결합되는 제1 안내 튜브(520)의 일단은 밸브(510)의 타측에 결합되고, 타단은 펌프부(200)에 결합되어, 밸브(510)로부터 유입된 시료를 펌프부(200)로 안내하도록 이루어진다.
제2 안내 튜브(530)의 일단은 수용 공간부(110)의 내부에 배치되고, 타단은 밸브(510)의 하측에 결합되어, 수용 공간부(110)에 수용된 시료를 밸브(510)로 안내하도록 이루어진다.
여기서 밸브(510)는 인입 튜브(540)로 유입되는 시료, 제1 안내 튜브(520)로 이동되는 시료 및 제2 안내 튜브(530)로 이동되는 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하도록 이루어진다. 즉, 밸브(510)는 3웨이 밸브(3-way valve)로 이루어져 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하게 된다.
한편, 펌프부(200)는 하우징(100)의 상부에 결합되며, 시료를 수용 공간부(110)의 내부로 공급하도록 이루어진다. 이러한 펌프부(200)의 작동을 통해 인입 튜브(540)에는 흡입력이 제공되어 외부의 시료는 수용 공간부(110)로 유입될 수 있다. 또는, 펌프부(200)의 작동을 통해 제2 안내 튜브(530)에는 흡입력이 제공되어 수용 공간부(110)에 수용된 시료는 재순환이 이루어질 수도 있다.
초음파 발생부(300)는 하우징(100)의 상부에 결합되되, 펌프부(200)와 이웃하게 배치된다. 따라서, 초음파 발생부(300)는 펌프부(200)로부터 수용 공간부(110)로 유입되는 시료에 대해 초음파 진동을 제공하게 된다.
이러한 초음파 발생부(300)는 시료가 수용 공간부(110)로 유입됨과 동시에 시료에 초음파 진동을 제공하게 된다. 따라서, 시료속에 조류 덩어리가 존재하는 경우, 조류 덩어리는 초음파 발생부(300)에 의해 쪼개며 분해된다.
초음파 발생부(300)는 초음파 진동바(310)와 안내관(800)을 포함할 수 있다. 초음파 진동바(310)는 하우징(100)의 길이 방향을 따라 구비되어 시료속에 조류 덩어리가 존재하는 경우 조류 덩어리를 쪼개며 분해시키게 된다.
다시 말해서, 펌프부(200)로부터 시료가 수용 공간부(110)의 내부로 배출됨에 있어, 시료는 초음파 진동바(310)의 길이 방향을 따라 배출되도록 이루어진다. 즉, 펌프부(200)로부터 배출되는 시료의 배출 방향은 초음파 진동바(310)의 길이 방향을 따라 배출되도록 이루어진다.
이와 같이, 안내관(800)의 내부로 유입되어 수용 공간부(110)의 내부로 배출되는 시료는 초음파 진동바(310)의 길이 방향을 따라 이동되며, 초음파 진동바(310)에 의해 초음파 진동을 전달받으며, 시료속에 조류 덩어리가 존재하는 경우, 조류 덩어리는 원활히 분해되며 수용 공간부(110)에 수용된 시료속 조류의 균질화(homogenization)를 이룰 수 있다.
이러한 펌프부(200)로부터 배출되는 시료는 초음파 진동바(310)의 길이 방향을 따라 배출되도록 이루어짐으로써, 펌프부(200)로부터 배출되는 시료는 초음파 진동바(310)로부터 전달되는 초음파 진동을 효과적으로 전달받을 수 있다. 이에, 시료속에 조류 덩어리가 존재하는 경우, 조류 덩어리는 원활히 분해될 수 있다.
안내관(800)은 초음파 진동바(310)를 둘러싸며 시료 안내 공간부(810)를 형성하도록 이루어진다. 여기서 펌프부(200)로부터 공급되는 시료는 시료 안내 공간부(810)를 경유한 후, 수용 공간부(110)로 배출될 수 있다. 이러한 안내관(800)은 하우징(100)과 탈부착 형태로 이루어질 수도 있으나, 보다 바람직하게는 안내관(800)은 하우징(100)과 일체로 이루어짐이 바람직하다.
이때, 초음파 진동바(310)를 둘러싸는 안내관(800)의 길이(L1)는 초음파 진동바(310)의 길이(L2)보다 더 길게 형성되어, 수용 공간부(110)로 배출되는 시료에 대해 초음파 진동이 효과적으로 전달될 수 있다.
여기서 안내관(800)의 일단부는 초음파 진동바(310)의 단턱부(311)에 결합되고, 안내관(800)의 타단부는 확관되도록 이루어진다. 이때, 안내관(800)은 초음파 진동바(310)와 이격된 상태로 초음파 진동바(310)를 둘러싸며 시료 안내 공간부(810)를 형성하게 된다. 즉, 펌프부(200)로부터 배출되는 시료는 시료 안내 공간부(810)로 이동되고, 시료 안내 공간부(810)로 안내된 시료는 수용 공간부(110)로 공급될 수 있다.
이와 같은 안내관(800)은 펌프부(200)로부터 배출되는 시료의 이동경로를 초음파 진동바(310)로 안내하도록 이루어짐에 따라 시료에 대해 초음파 진동이 더욱 효과적으로 이루어지도록 한다. 따라서, 시료속에 조류 덩어리가 존재하는 경우, 시료속의 조류 균질화는 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
다시 말해서, 시료는 시료 안내 공간부(810)를 경유하는 과정에서 시료속에 존재하는 조류는 더욱더 효과적으로 분해될 수 있다. 즉, 시료 안내 공간부(810)를 경유하여 수용 공간부(110)로 배출되는 시료는 조류 균질화가 이루어진 상태로 배출될 수 있다.
그리고 안내관(800)의 타단부는 확관된 나팔모양의 관의 형태를 이룸에 따라 초음파 진동바(310)로부터 전달되는 초음파 진동의 방사각에 간섭이 발생되는 것을 방지하도록 이루어진다. 따라서, 수용 공간부(110)에 수용된 시료에 대해서도 효과적인 초음파 진동의 전달이 이루어질 수 있다.
이와 같이, 조류 균질화 장치(1000)에는 초음파 발생부(300)가 구비됨에 따라 수용 공간부(110)의 내부로 공급된 시료는 조류 균질화가 이루어질 수 있다. 이렇게 초음파 발생부(300)에 의해 조류 균질화가 이루어진 시료는 정확한 수질 측정 결과를 제공하게 된다. 예로, 스컴이 포함된 시료를 검사할 경우, 측정 센서(410)가 덩어리진 스컴의 측정값을 대표값으로 산출하는 측정오차 발생 문제를 사전에 방지할 수 있다.
한편, 수질 측정부(400)는 하우징(100)의 상부에 결합되되, 초음파 진동바(310)와 대향되도록 배치된다. 이러한 수질 측정부(400)에는 수용 공간부(110)에 수용된 시료의 수질 상태를 파악하는 측정 센서(410)가 구비된다. 여기서, 측정 센서(410)는 초음파 진동바(310)와 대향되는 위치에 구비되어 초음파 진동바(310)에 의해 시료속에 포함된 조류가 분해된 상태인 즉, 조류의 균질화가 이루어진 시료에 대한 수질 상태를 측정하게 된다. 따라서, 수질 측정부(400)는 인입 튜브(540)를 통해 유입된 시료에 대해 정확한 수질의 상태를 측정할 수 있다.
이러한 측정 센서(410)는 용존산소(Dissolved Oxygen, DO), pH, ORP(Oxidation Redution Potential), 전도도, 수온, 수심(깊이), 염분, TDS, 탁도, 클로로필, 남조류 등 다양한 수질 상태를 측정할 수 있다.
그리고 센서 보호관(420)은 측정 센서(410)와 이격되며, 측정 센서(410)를 둘러싸도록 이루어진다. 이러한 센서 보호관(420)은 하우징(100)과 탈부착 형태로 이루어질 수도 있으나, 보다 바람직하게는 센서 보호관(420)은 하우징(100)과 일체로 이루어짐이 바람직하다.
이때, 펌프부(200)로부터 배출되는 시료는 제1 연결 튜브(910)를 통해 시료 안내 공간부(810)와 센서 보호관(420)의 내부로 공급될 수 있다.
또한, 제1 연결 튜브(910)의 하부에는 안내관(800)과 센서 보호관(420)을 연통하는 제2 연결 튜브(920)가 구비되어, 안내관(800)과 센서 보호관(420)으로 이동된 시료는 제2 연결 튜브(920)를 통해 안내관(800)으로 이동된 시료가 센서 보호관(420)으로 이동될 수도 있고, 센서 보호관(420)으로 이동된 시료가 안내관(800)으로 이동될 수도 있다.
한편, 조류 균질화 장치(1000)는 보호 커버(600)와 정션 박스(700)를 더 포함할 수 있다. 보호 커버(600)는 하우징(100)의 상부에 결합되되, 하우징(100)과 결합된 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)의 상부를 외부로부터 보호하도록 이루어진다.
이러한 보호 커버(600)는 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)를 보호하도록 감싸며 하우징(100)의 상부와 선택적으로 결합될 수 있다. 또한, 하우징(100)과 결합되는 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)도 하우징(100)과 선택적인 탈착이 가능하도록 이루어진다. 따라서, 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500) 중 어느 하나의 구성 부품이 고장 또는 파손시 작업자는 해당 부품만을 하우징(100)으로부터 손쉽게 분리한 후, 교체 사용할 수 있다.
이러한 보호 커버(600)에는 물이 이동될 수 있는 이동홀(610)이 형성되어 보호 커버(600)의 내부로는 외부의 물이 채워질 수 있다. 따라서, 조류 균질화 장치(1000)를 수중으로 투입함에 있어, 조류 균질화 장치(1000)는 원활한 하강이 이루어질 수 있다.
정션 박스(700)는 보호 커버(600)의 상부에 구비되며, 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)와 연결된 각각의 케이블을 하나의 케이블로 결합하도록 이루어짐은 물론, 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400) 및 경로 제어부(500)의 각각의 케이블이 조류 균질화 장치(1000)의 외부로 노출되는 것을 방지하게 된다.
이러한 정션 박스(700)는 조류 균질화 장치(1000)의 복잡한 케이블 설비를 단순화시킴으로써, 조류 균질화 장치(1000)의 관리가 수월하며 수질 측정 작업을 편리하게 수행할 수 있다. 여기서 정션 박스(700)의 상부에 구비된 결속부(710)는 연결라인(10)과 선택적으로 결합되도록 이루어진다. 즉, 연결라인(10)과 결합된 조류 균질화 장치(1000)는 외부로부터 전원을 공급받을 수도 있고, 측정 센서(410)로부터 측정된 데이터 값을 연결라인(10)을 통해 작업자에게 제공할 수도 있다.
이러한 하우징(100)에 선택적으로 결합되는 펌프부(200), 초음파 발생부(300), 수질 측정부(400), 경로 제어부(500), 보호 커버(600) 및 정션 박스(700)를 갖는 조류 균질화 장치(1000)는 소형 제작이 가능하며, 각 구성 부품은 탈부착이 가능하여 조류 균질화 장치(1000)의 유지 보수가 손쉽게 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인입 튜브가 개방된 상태에서의 시료의 이동 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인입 튜브가 차단된 상태에서의 시료의 이동 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조류 균질화 장치의 작동과정을 보여주는 순서도로, 도 1 내지 도 3에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4 내지 도 6은 조류 균질화 장치(1000)의 작동 상태를 보여준다.
도 4를 참고하면, 인입 튜브(540)가 개방된 상태에서 펌프부(200)의 작동을 통해 인입 튜브(540)에 흡입력이 제공되어 시료는 수용 공간부(110)로 공급될 수 있다. 이때, 밸브(510)는 인입 튜브(540)와 제1 안내 튜브(520)를 열림 상태를 유지하고, 제2 안내 튜브(530)는 닫힘 상태를 유지하게 된다. 즉, 측정하고자 하는 시료를 인입 튜브(540)를 통해 수용 공간부(110)의 내부로 유입하게 된다. (S100, S200)
구체적으로 먼저, 인입 튜브(540)로 유입된 시료는 밸브(510)를 경유한 후, 제1 안내 튜브(520)로 공급된다.
다음으로, 제1 안내 튜브(520)로 유입된 시료는 펌프부(200)를 경유한 후, 제1 연결 튜브(910)를 통해 시료 안내 공간부(810) 또는 센서 보호관(420)의 내부로 안내된다.
다음으로, 시료 안내 공간부(810) 또는 센서 보호관(420)의 내부로 안내된 시료는 수용 공간부(110)로 공급되며, 수용 공간부(110)는 시료로 채워지게 된다. 이렇게 수용 공간부(110)가 시료로 가득 채워진 상태에서 펌프부(200)는 작동을 중지하게 된다.
이와 같이, 밸브(510)는 인입 튜브(540)와 제1 안내 튜브(520)를 열림 상태를 유지한 상태에서 측정 시료를 수용 공간부(110)로 공급하게 된다.
도 5를 참조하면, 수용 공간부(110)가 시료로 가득 채워진 상태에서 밸브(510)는 제1 안내 튜브(520)와 제2 안내 튜브(530)를 열림 상태를 유지하고, 인입 튜브(540)는 닫힘 상태를 유지하게 된다. 즉, 외부로부터 조류 균질화 장치(1000)의 내부로 시료가 유입되는 것을 차단하게 된다.
다음으로, 초음파 발생부(300)는 초음파 진동을 발생시키게 된다.
다음으로, 펌프부(200)는 작동되며, 제2 안내 튜브(530)로부터 유입되는 시료를 제1 안내 튜브(520)로 공급하게 된다. 즉, 제2 안내 튜브(530)는 수용 공간부(110)에 수용된 시료를 유입하여 제1 안내 튜브(520)로 재공급하게 된다. (S300)
다음으로, 제1 안내 튜브(520)로 유입된 시료는 펌프부(200)를 경유한 후, 제1 연결 튜브(910)를 통해 시료 안내 공간부(810) 또는 센서 보호관(420)의 내부로 안내된다. 이때, 시료 안내 공간부(810)로 유입되는 시료는 초음파 진동바(310)에 의해 시료속에 존재하는 조류 덩어리는 분해가 이루어질 수 있다. 따라서, 시료내 조류는 균질화가 이루어질 수 있다. (S400)
여기서, 초음파 진동바(310)로부터 발생되는 초음파 진동은 제2 연결 튜브(920)를 통해 센서 보호관(420)의 내부로도 전달될 수 있고, 안내관(800)의 확관된 부분을 통해 수용 공간부(110)로 전달될 수도 있음은 물론이다. 이에 따라, 하우징(100)의 내부에 수용된 시료는 균질화가 이루어질 수 있다.
이와 같이, 조류 균질화 장치(1000)의 내부에 수용된 시료는 일정 시간 동안 재순환이 이루어짐과 동시에 초음파 발생부(300)에 의해 시료내 조류의 균질화가 이루어지게 된다.
다음으로, 펌프부(200)의 작동을 일정 시간동안 중지하여 시료의 재순환을 멈추게 된다. 따라서, 시료는 안정화될 수 있다.
다음으로, 시료가 안정화된 상태에서 수질 측정부(400)는 시료의 수질 상태를 측정하게 된다. 즉, 수질 측정부(400)는 시료내 조류가 균질화된 상태에서 시료의 수질 상태를 측정하게 되어 정확한 수질 측정이 이루어질 수 있다. (S500)
다음으로, 수질 측정이 이루어진 시료는 하우징(100)의 외부로 배출시키게 된다. 즉, 측정 센서(410)에 의해 시료에 대한 수질 측정이 이루어진 후, 배출부(120)는 수질 측정이 이루어진 시료를 조류 균질화 장치(1000)의 외부로 배출하도록 이루어진다. (S600)
여기서 닫힘 상태를 유지하는 배출부(120)는 열림 상태로 전환되고, 펌프부(200)는 작동되며 수용 공간부(110)에 수용된 시료를 조류 균질화 장치(1000)의 외부로 배출시키게 된다.
이때, 밸브(510)는 도 4에서와 같이, 인입 튜브(540)와 제1 안내 튜브(520)는 열림 상태를 유지하고, 제2 안내 튜브(530)는 닫힘 상태를 유지한 상태에서 수용 공간부(110)에 수용된 시료를 조류 균질화 장치(1000)의 외부로 배출시키게 된다.
여기서, 열림 상태를 이루는 배출부(120)는 일정 시간이 지난 후, 닫힘 상태로 전환한 후, 펌프부(200)가 정지된 상태로 일정 시간을 유지하게 된다. 다음으로, 다시 배출부(120)가 열림 상태로 전환되고, 펌프부(200)는 작동되며 조류 균질화 장치(1000)의 세척 과정이 이루어지게 된다.
이와 같이, 측정 시료의 오염상태에 따라 조류 균질화 장치(1000)는 배출 및 세척 과정을 반복한 후, 또 다른 시료에 대한 수질 상태를 측정하게 된다.
다만, 이는 본 발명의 바람직한 일실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 권리 범위가 이러한 실시예의 기재 범위에 의하여 제한되는 것은 아니다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 하우징 110: 수용 공간부
120: 배출부 130: 경사판
200: 펌프부 300: 초음파 발생부
310: 초음파 진동바 311: 단턱부
400: 수질 측정부 410: 측정 센서
420: 센서 보호관 500: 경로 제어부
510: 밸브 520: 제1 안내 튜브
530: 제2 안내 튜브 540: 인입 튜브
600: 보호 커버 610: 이동홀
700: 정션 박스 710: 결속부
800: 안내관 810: 시료 안내 공간부
910: 제1 연결 튜브 920: 제2 연결 튜브
1000: 조류 균질화 장치

Claims (7)

  1. 시료가 보관되는 수용 공간부를 형성하며, 하측에는 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 배출시키는 배출부가 구비된 하우징;
    상기 하우징의 상부에 결합되며, 인입 튜브에 흡입력을 제공하여 상기 수용 공간부의 내부로 시료를 공급하는 펌프부;
    상기 인입 튜브로부터 흡입된 시료를 상기 펌프부로 안내하거나 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 상기 펌프부로 안내하는 경로 제어부;
    상기 하우징의 상부에 결합되되, 상기 펌프부와 이웃하게 배치되며 상기 하우징의 길이방향을 따라 초음파 진동바가 구비되어 시료에 초음파 진동을 전달하는 초음파 발생부; 및
    상기 하우징의 상부에 결합되되, 상기 초음파 진동바와 대향되도록 배치되며 상기 수용 공간부 내부에 수용된 시료의 수질 상태를 측정하는 측정 센서가 구비된 수질 측정부;를 포함하며,
    상기 초음파 발생부는 시료에 포함된 조류 덩어리를 분해시켜 시료내 조류를 균질화시키고, 상기 하우징의 하부에는 경사판이 구비되며, 상기 경사판은 상기 수용 공간부의 바닥면을 형성하되, 상기 배출부 방향으로 경사지게 이루어지고, 상기 펌프부로부터 상기 수용 공간부의 내부로 배출되는 시료의 배출 방향은 상기 초음파 진동바의 길이 방향을 따라 배출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 조류 균질화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부를 보호하도록 감싸며 상기 하우징의 상부에 결합되는 보호 커버;와
    상기 보호커버의 상부에 구비되며, 상기 펌프부, 초음파 발생부, 수질 측정부 및 경로 제어부와 연결된 각각의 케이블을 하나의 케이블로 결합하는 정션 박스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 균질화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경로 제어부는,
    일측에 상기 인입 튜브가 결합되며, 시료의 이동 경로를 선택적으로 제어하는 밸브;
    일단은 상기 밸브의 타측에 결합되고, 타단은 상기 펌프부에 결합되어 상기 밸브로부터 유입되는 시료를 상기 펌프부로 안내하는 제1 안내 튜브; 및
    일단은 상기 수용 공간부의 내부에 배치되고, 타단은 상기 밸브의 하측에 결합되며 상기 수용 공간부에 수용된 시료를 상기 밸브로 안내하는 제2 안내 튜브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 균질화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 진동바를 둘러싸며 시료 안내 공간부를 형성하는 안내관이 더 구비되고, 상기 펌프부로부터 배출되는 시료는 상기 시료 안내 공간부를 경유한 후, 상기 수용 공간부로 공급되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 조류 균질화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안내관의 일단부는 상기 초음파 진동바의 단턱부에 결합되고, 상기 안내관의 타단부는 확관되도록 이루어지며,
    상기 안내관은 상기 초음파 진동바보다 길이가 더 길게 형성되고,
    상기 펌프부로부터 배출되는 시료는 제1 연결 튜브를 통해 상기 안내관과 측정 센서를 감싸는 센서 보호관의 내부로 공급되고, 상기 제1 연결 튜브의 하부에는 상기 안내관과 센서 보호관을 연통하는 제2 연결 튜브가 구비된 것을 특징으로 하는 조류 균질화 장치.
  7. 인입 튜브를 통해 하우징의 내부로 시료가 유입되는 단계;
    상기 인입 튜브로 유입된 시료는 제1 안내 튜브를 경유하여 수용 공간부로 공급되는 단계;
    상기 수용 공간부에 시료가 채워진 상태에서 밸브는 상기 인입 튜브를 차단하며, 제2 안내 튜브를 통해 상기 수용 공간부로부터 흡입된 시료를 상기 제1 안내 튜브로 재공급하는 단계;
    상기 제1 안내 튜브를 경유하여 상기 수용 공간부의 내부로 재공급되는 시료의 배출 방향은 초음파 진동바의 길이 방향을 따라 배출되도록 이루어지고, 상기 초음파 진동바는 시료에 초음파 진동을 제공하여 시료에 포함된 조류 덩어리를 분해시켜 시료내 조류를 균질화시키는 단계;
    시료내 상기 조류가 균질화된 상태에서 수질 측정부는 시료의 수질 상태를 측정하는 단계; 및
    수질 측정이 이루어진 시료는 배출부 방향으로 경사지게 형성된 경사판의 안내를 받으며, 상기 하우징의 외부로 배출시키는 단계;를 포함하는 조류 균질화 장치의 작동방법.
KR1020150165337A 2015-11-25 2015-11-25 조류 균질화 장치 및 그의 작동방법 KR101618625B1 (ko)

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CN107036851A (zh) * 2017-04-26 2017-08-11 湖北工业大学 沉降藻类收集装置及测定藻类沉降速率的方法
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