KR101834305B1 - 유해 조류 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유해 조류(有害 藻類) 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 녹조현상(綠藻現狀) 내지 적조현상을 일으키는 대표적인 유해 미세조류(微細藻類)의 생태학적 특성을 고려하여, 호소(湖沼 ; 호수, 늪, 연못, 강), 해양(바다), 호소 및 해양 등의 양식장, 그 외 냉각탑, 관개수로, 하수처리장, 식수 저수조, 수영장 등에서 부유 또는 유영하면서 나노 버블을 발생시켜 설치 영역 전반에 대해 폭넓게 유해 조류의 세포분열을 통한 증식 억제와 유해 조류의 소멸을 유도하는 유해 조류 제거장치에 관한 것이다.

Description

유해 조류 제거장치{GREEN ALGAE ELIMINATE APPARATUS}

본 발명은 유해 조류(有害 藻類) 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 녹조현상(綠藻現狀) 내지 적조현상을 일으키는 대표적인 유해 미세조류(微細藻類)의 생태학적 특성을 고려하여, 호소(湖沼 ; 호수, 늪, 연못, 강), 해양(바다), 호소 및 해양 등의 양식장, 그 외 냉각탑, 관개수로, 하수처리장, 식수 저수조, 수영장 등에서 부유 또는 유영하면서 나노 버블을 발생시켜 설치 영역 전반에 대해 폭넓게 유해 조류의 세포분열을 통한 증식 억제와 유해 조류의 소멸을 유도하는 유해 조류 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 녹조류(綠藻類)는 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 색소체(色素體)가 다량의 엽록소(葉綠素)를 가지고 있어서 녹색을 띠는 조류(藻類)를 말한다.

이러한 녹조류는 6,000여 종으로 이루어져 있다. 녹조류 세포에는 중심 액포가 있으며, 색소체 안에 색소들이 들어 있다. 광합성으로 녹말을 만들어 색소체 안에 있는 피레노이드라고 하는 단백질체에 저장한다. 유성생식하는 종류들이 많으며, 배우자에는 2개 또는 4개의 채찍처럼 생긴 편모가 달려 있다. 무성생식은 세포분열을 하거나, 운동성과 비운동성 포자를 만들거나 분절법으로 이루어진다. 대부분 민물에서 자라는데, 보통 물속에 잠겨 있는 바위 또는 나무에 붙어 있거나 고여 있는 물에 쓰레기처럼 떠서 자라며 땅 위나 바다에 사는 종들도 있다. 자유롭게 떠다니는 아주 작은 조류들은 물속에 사는 생물들에게 양분과 산소를 제공해주는 공급원이기도 하다. 식물의 진화를 연구하는 재료로서 중요시된다.

그러나, 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류, 즉, 식물플랑크톤이 대량 증식하여 수면에 집적함으로써 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키게 되는데 이를 녹조현상이라 한다. 이러한 녹조현상은 담수에서만 발생하는데 공장폐수와 생활하수, 비료, 농약, 가축과 사람의 분뇨 등등 각종 육상 오염물질들이 강 또는 호수로 유입되고 수역의 하부에 침작되어 박테리아에 의해 분해되며 분해된 유기물들이 플랑크톤의 먹이가 되는 질소와 인을 생성시켜 해수 및 담수에서 녹조가 발생하게 된다.

이와 같은 녹조가 심화되면 수중의 용존산소를 감소시키며, 독성 녹조 및 각종 녹조 플랑크톤을 생성시켜 어류 및 수생생물을 폐사시키고, 또한 육지로부터 대량 유입된 유기물들이 침전된 수역 저부에는 침전된 중금속들이 수중으로 용출되어 담수를 오염시키고 어류를 중독시키며, 나아가서는 환경파괴 및 자연 미관의 손상 등 많은 문제점을 불러일으키게 된다. 따라서, 종래에는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 작업자가 배를 타고 호소에 부유하는 유해 조류를 걷어내거나 황토를 공급 확산시키는 것이 고작이었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근까지 유해 조류를 제거하는 기술들이 대거 소개된 바 있는데, 이를 예로 들자면, 대한민국 등록특허공보 제 10-1340245호(유해 조류 방제용 조성물 ; 출원일 : 2010년02월04일) 및 대한민국 등록특허공보 제 10-0456467호(협죽도과 식물 추출액 및 이를 이용한 녹조 현상 원인녹조류 방제방법 ; 출원일 : 2001년12월10일)이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 선행 기술들은 유해 조류를 제거하기 위해 조성물을 제조한 후, 이를 녹조현상이 심한 호소로 운반하여 공급 확산시켜야 하므로, 조성물 제조작업은 물론 공급 확산작업이 매우 번거로운 문제점이 있었다. 또한, 강이나 호수 같이 광범위한 영역에 이러한 작업을 수행하기 위해서는 다량의 조성물이 요구되므로 유해 조류 제거에 따른 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하자 창출된 것으로, 녹조현상(綠藻現狀) 내지 적조현상을 일으키는 대표적인 유해 미세조류(微細藻類)의 생태학적 특성을 고려하여, 호소(湖沼 ; 호수, 늪, 연못, 강), 해양(바다), 호소 및 해양 등의 양식장, 그 외 냉각탑, 관개수로, 하수처리장, 식수 저수조, 수영장 등에서 부유 또는 유영하면서 나노 버블을 발생시켜 설치 영역 전반에 대해 폭넓게 유해 조류의 세포분열을 통한 증식 억제와 유해 조류의 소멸을 유도하는 유해 조류 제거장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영 가능한 유해조류제거장치(10); 유해조류제거장치의 본체(11)에 마련되어, 폭기장치를 통해 기체와 유체를 유입시켜 나노 버블을 생성시켜 반사 방출하는 한편, 물의 순환을 유도하는 나노버블발생장치(100); 상기 흡입 배출되는 물의 수질을 검출하는 수질검출부(200); 통신망(C)을 통해 원격지의 관제부(20)와 접속하여 제어신호와 동작상태신호를 송수신하는 통신부(300); 동작 관련 정보를 입력 설정하는 한편 동작 상태를 표시하는 입/출력부(400); 태양광으로부터 변환된 전원 또는 배터리 전원을 전기회로 부분에 동작 전원으로 공급하는 전원부(500); 상기 각부(200,300,400,500)의 동작을 자체적으로 제어하거나, 원격지의 관제부(20)에서 송출된 제어신호에 따라 동작을 제어하는 제어부(600);를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 추진동력을 발생시키는 추진력발생수단과 상기 추진력발생수단의 동력전달체에 결합되어, 회전하면서 추진력을 발생시키는 1개(본체 하방 중앙 부분) 또는 2개(본체 하방 양측 부분)의 추진체를 포함하여 구성된 추진부(700); 유해조류제거장치의 본체(11) 진행방향 전방과 측면 및 하부의 장애물을 감지하는 장애물감지부(800); 상기 나노버블발생장치(100)의 나노버블 토출에 의한 추진력을 고려하여 사전에 설정된 속도로 진행하도록 상기 추진부(700)의 추진 상태(가속 감속 및 역 추진)를 제어하는 한편, 상기 장애물감지부(800)에서 장애물 감지신호가 입력되면 상기 추진부(700)를 제어하여 진행 방향을 전환시키는 제어프로그램이 더 탑재된 제어부(600);를 더 포함하여서 될 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 제어부(600)는 GPS시스템을 통해 동작 영역 데이터와 위치 데이터를 입력받아, 특정된 영역(GPS 상에서 호소로 인식되는 영역)을 벗어나지 않는 범위 내에서 유영하도록 하는 프로그램이 더 탑재될 수 있다.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 호소에 부유 또는 유영하면서 나노버블을 발생시켜 물과 유해 조류 방향으로 조사하여 유해 조류의 분해가 이루어지도록 함으로써, 종래 조성물을 유해 조류 발생 지역에 유입시키는 것과 비교할 때 약성부산물 발생을 방지하고 유해한 화학성분이 호소에 유입되어 오염시키는 것을 방지함은 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있도록 하고, 유지보수 비용과 유해 조류 제거 비용을 저감시키는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 나노버블발생장치(100)에서 분사되는 나노 버블을 통해 용존산소량을 증가시킴으로써, 호소의 유해 조류 이외에 오염물들과 혐기성 세균의 증식을 억제함과 동시에 소멸시키고, 호기성 세균을 활성화함과 동시에 증가시켜 수질을 개선하는 한편, 나노 버블의 마이너스 이온이 플러스이온 상태인 오염물과 결합해 오염물과 중금속을 제거하도록 하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 나노 버블을 고압으로 원거리 분사함과 동시에 나노버블발생장치(100)의 하우징(130) 외주면에서 방사상으로 방출되도록 함으로써, 나노버블발생장치(100)가 설치되는 유해조류제거장치(10)의 본체(11) 부위가 오염되는 것을 방지하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 유해조류제거장치(10)에 설치되는 나노버블발생장치(100)의 위치를 수면에 가깝게 하여, 주로 수면에 증식하는 유해 조류에 나노 버블이 직접적으로 작용함으로써, 신속하게 유해조류를 제거하거나 증식을 억제하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 수질검출부(200)에서 검출된 수질에 따라 나노버블발생장치(100)의 나노 버블 발생 레벨을 달리하면서 유해 조류를 분해시켜 제거함으로써, 불필요하게 높은 레벨의 나노 버블을 지속적으로 출력함으로 인해 전력이 과소비되는 것을 최소화하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 전원부(500)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공하도록 함으로써, 다중적 전원공급이 이루어지도록 함과 동시에 미전원공급 상태에 놓이게 되는 것을 방지하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 한 쌍의 추진부(700)의 동작에 의해 호소를 유영하되, 유영 도중 장애물감지부(800)가 유해조류제거장치의 본체(11) 진행방향 전방과 측면 및 하부의 장애물을 감지하였을 경우, 상기 제어부(600)가 추진부(700)의 동작을 제어하여 방향 전환이 이루어지도록 함으로써, 장애물과 충돌에 의한 파손 내지는 걸려서 움직이지 못하게 되는 것을 방지하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 제어부(600)가 GPS시스템을 통해 동작 영역 데이터와 위치 데이터를 입력받아, 특정된 영역(GPS 상에서 호소로 인식되는 영역) 내에서만 유영하도록 하는 효과를 얻는다.

도 1은 유해 조류(예 ; 녹조류)의 확대도.
도 2는 종래 유해 조류 제거하는 과정을 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 외형적으로 도시한 사시도.
도 5는 본 발명 중 나노버블발생장치의 구성을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명 중 나노버블발생장치의 구성을 더욱 구체적으로 도시한 분리 사시도.
도 7은 본 발명 중 나노버블발생장치의 구성을 좀 더 구체적으로 도시한 분리 사시도.
도 8은 본 발명 중 나노버블발생장치의 세부 구성을 구체적으로 도시한 단면도.
도 9는 본 발명이 본 발명이 유해 조류가 증식된 호소에서 나노 버블의 토출에 의해 유영하면서 동작하는 상태를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 블록도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 사시도.
도 12는 본 발명이 본 발명이 유해 조류가 증식된 호소에서 나노 버블의 토출 및 추진부에 의해 유영하면서 동작하는 상태를 도시한 단면도.
도 13은 본 발명이 유해 조류에 작용하는 과정을 도시한 확대사진.

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명인 유해 조류 제거장치(10)는 첨부 도면 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영 가능한 유해조류제거장치(10); 유해조류제거장치의 본체(11)에 마련되어, 폭기장치를 통해 기체와 유체를 유입시켜 나노 버블을 생성시켜 반사 방출하는 한편, 물의 순환을 유도하는 나노버블발생장치(100); 상기 흡입 배출되는 물의 수질을 검출하여 나노 버블의 생성 정도를 가변시키도록 하는 수질검출부(200); 통신망(C)을 통해 원격지의 관제부(20)와 접속하여 제어신호와 동작상태신호를 송수신하는 통신부(300); 동작 관련 정보를 입력 설정하는 한편 동작 상태를 표시하는 입/출력부(400); 태양광으로부터 변환된 전원 또는 배터리 전원을 전기회로 부분에 동작 전원으로 공급하는 전원부(500); 상기 각부(200,300,400,500)의 동작을 자체적으로 제어하거나, 원격지의 관제부(20)에서 송출된 제어신호에 따라 동작을 제어하는 제어부(600);를 포함하여서 될 수 있다.

여기서, 본 발명 중 상기 본체(11)는 내부 공간을 가진 방수처리된 부력체일 수 있으며, 내부 구성요소 또는 별도의 중량체(미도시)에 의해 중량이 조절된 정도에 따라 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영하는 것일 수 있다.

상기 본체(11)는 원형(타원 포함), 다각형(삼각, 사각 등) 또는 선박 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 본체(11) 하방에 마련된 브래킷에 축 고정되어, 각도가 사전에 선택적으로 가변될 수도 있으며, 브래킷에 고정된 각도조절수단(모터)의 회전에 의해 각도가 가변될 수도 있다.

이때, 상기 각도조절수단(M)은 일정 주기마다 설정된 각도로 전환되도록 회전하거나, 설정된 각도 내에서 일정한 속도로 반복 회전하도록, 제어부(600)의 제어신호에 의해 제어될 수 있다.

한편, 본 발명 중 상기 나노버블발생장치(100)는 구동부(M)의 회전축(L)과 동축 상에 독립적으로 존재한 상태에서 연동 회전하면서 각각 추력(推力)을 발생시키는 가운데, 기체와 유체의 흐름 경로 상에서 압력과 속도 변화를 일으켜, 유입되는 기체와 유체를 쪼개거나 폭발시키면서 혼합하여 나노 버블을 생성시키되, 생성된 나노 버블을 나노버블발생장치(100)의 본체 부분에서 직접 방사상으로 방출시키는 제1버블생성부(110) 및 방출경로 상에서 재차 압력 변화를 유도하여 제1버블생성부(110) 보다 상대적으로 강한 압력으로 원거리로 방출시키는 제2버블생성부(120)를 포함하여서 될 수 있다.

상기 나노버블발생장치(100)의 구동부(M)는 나노버블발생장치(100)의 하우징(130)에 인입된 상태에서 회전축(L)만 일측으로 노출된 모터일 수 있다.

이때, 상기 구동부(M)인 모터는 3600rpm으로 회전하는 것으로, 가속기(예 : 기어군의 배열)를 통해 1.5배 가속되는 것일 수 있다.(나노 버블의 양과 미세 정도를 일반 모터에 비해 초미세 상태로 생성)

이때, 또한 상기 나노버블발생장치(100)의 하우징(130)은 패킹과 같은 기밀유지수단을 통해 방수처리된 것일 수 있으며, 상기 제어수단 중 조작패널과 액정표시창은 방수처리(방수용 필름 또는 차단캡)된 상태로 외부로 노출된 것일 수 있다.

또한, 상기 나노버블발생장치(100)의 제1버블생성부(110)는 하우징(130)의 일측 단(회전축 방향)에 마련되는 플랜지에 고정되는 환형체로 이루어지되 외경에 장공이 형성된 보호구(111); 상기 보호구(111)에 수용된 상태에서 회전축(L)의 중간 부분에 고정되어 회전을 통해 추력을 발생시켜, 유입되는 기체와 유체를 쪼개거나 폭발시키면서 혼합하여 나노 버블을 생성시켜 방출하는 임펠러1(112);를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 보호구(111)는 하우징(130) 및 제2버블생성부(120)와의 고정부위를 제공하도록 양단에 플랜지가 형성된 것이고, 상기 장공은 사각형상의 장공이 간격을 두고 다수개(예 : 4 ~ 8)가 마련된 것일 수 있다.

상기 임펠러1(112)는 외경에 미세공(112b)이 형성된 일측 개방형 함체형상으로 이루어져 회전축(L)과 고정되는 회전체1(112a); 상기 회전축(L)이 고정되는 회전체1(112a) 중앙 부분에서부터 내경에 접하도록 연장 마련되는 다수의 초승달 형상의 블레이드(112c);를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.

상기 블레이드(112c)는 회전체1(112a) 중앙 부분에서 내경으로 가면서 높이가 높아지는 블럭체일 수 있으며, 함체의 내측 면에 용접 또는 볼트 고정을 통해 일체화된 것일 수 있다.

또한, 상기 나노버블발생장치(100)의 제2버블생성부(120)는 제1버블생성부(110)를 구성하는 보호구(111)의 일측 단에 고정되는 2중의 환형체로서, 일측 단에는 상기 제1버블생성부(110) 내로 기체와 유체가 유입되는 유입경로가 마련되고, 타측 단에는 임펠러2(122) 수용공간이 마련된 함체(121); 상기 함체(121)에 수용된 상태에서 함체(121)의 일측 중앙을 관통한 회전축(L) 선단에 고정되어, 회전을 통해 추력을 발생시켜, 유입되는 기체와 유체를 쪼개거나 폭발시키면서 혼합하여 나노 버블을 생성시켜 방출하는 임펠러2(122); 상기 함체(121) 중 임펠러2(122) 수용공간에 일측 단이 고정되고 타측 단은 구동부(M)가 위치한 방향으로 연장되어, 나노 버블에 대해 재차 압력 변화를 유도하면서 원거리로 방출시키는 경로를 제공하는 방출관(123);을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 함체(121)는 제1버블생성부(110)에 대해 유체와 기체를 유입시키는 다수의 유체유입공1(121a)과 적어도 1개의 기체 유입구(121b)가 마련된 외통체의 일측 단이 회전축(L)과 접하지 않도록 중앙 부분으로 절곡되어지되, 절곡된 부위의 외곽 테두리 부분이 상기 보호구(111)의 플랜지에 고정되고, 외경의 타측 단은 중앙 방향으로 절곡된 후 외경과 평행하게 재차 절곡되어 내통체를 이루고, 내통체의 단부가 회전축(L)과 접하지 않도록 중앙 부분으로 재차 절곡된 것일 수 있다.

상기 임펠러2(122)는 일측 면 중앙 부분에 회전축(L)이 고정되도록 돌출된 축고정돌기(122b)가 마련된 원판 형상의 회전체2(122a); 상기 축고정돌기(122b)가 마련된 중앙 부분에서부터 내경에 접하도록 연장되는 다수의 초승달 형상의 블레이드(122c);를 포함하여 이루어진 것일 수 있다.

상기 회전체2(122a)는 중앙 부분으로 가면서 오목하게 이루어진 것일 수 있고, 상기 블레이드(122c)는 오목한 경사면을 따라 경사지게 형성된 블록체일 수 있다.

상기 방출관(123)은 직경이 가면서 작아지는 다단의 관체가 연결된 것일 수 있으며, 다단의 관체가 연결되는 부분에서 방출되는 나노 버블에 대한 압력 변화가 이루어지는 것일 수 있다.

이때, 상기 나노버블발생장치(100)는 제2버블생성부(120)의 함체(121) 외곽 테두리 부분에 고정되는 중앙에 관통공(141a)이 형성된 격벽체(141); 볼록한 돔 형태로 이루어지고, 돔 부분에 제2버블생성부(120)에 대해 유체와 기체를 유입시키는 다수의 유체유입공(142a)과 적어도 1개의 기체유입구(142b)가 마련되어지되, 외곽 테두리 부분이 상기 격벽체(141)에 고정되는 차단체(142);를 포함하여 이루어진 선단마감부(140);를 포함하여서 된 것일 수 있다.

또한, 상기 나노버블발생장치(100)의 제1,2버블생성부(110)(120)에 대한 기체의 공급은, 외기를 강제 흡입하는 흡기수단(F)의 흡입단에 연결되는 기체유입관(151); 상기 흡기수단(F)의 배기단에 연결된 상태에서 제1버블생성부(110) 내의 임펠러1(112) 방향으로 연장되는 기체토출관1(152); 상기 흡기수단(F)의 배기단에 연결된 상태에서 제2버블생성부(120) 내의 임펠러2(122) 방향으로 연장되는 기체토출관2(153);을 포함하는 기체공급부(150)에 의한 것일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 수질검출부(200)는 본체(11)의 하부면에 마련되는 것으로, chlorophyll-a, 녹조류, 남조류, pH의 농도와 TSS값(총 부유물질의 양), 수온 중 어느 하나 또는 2개 이상을 검출하도록 마련된 센서일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 통신부(300)는 GPS(Global Positioning System ; 전지구적 무선항행 위성시스템(전세계위치확인시스템)) 기능을 갖는 위성통신모듈일 수도 있고, 소형, 저전력 디지털 라디오를 이용해 개인 통신망을 구성하여 통신하기 위한 표준 기술인 IEEE 802.15 표준을 기반으로 하는 지그비(Zigbee) 방식의 모듈일 수 있으며, 그 밖에도 무선통신 가능한 통신모듈이면 만족한다.

또 한편, 본 발명 중 상기 입/출력부(400)는 본체(11)의 상부면 일측 또는 일 측면에 마련되는 것으로, 입력부는 동작을 사전에 설정하거나 선택할 수 있도록 하는 방수처리된 키버튼(전원버튼, 모드선택버튼, 방향버튼, 선택버튼)을 포함한 입력회로일 수 있으며, 출력부는 동작 상태를 확인할 수 있도록 하는 시각적 표시수단으로서 LED(발광다이오드)모듈 또는 액정표시장치와 청각적 표시수단인 스피커 또는 부저일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 전원부(500)는 본체(11) 상부에 광을 수집하는 패널로 이루어진 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module) 및 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력변환회로로 구성된 태양광수집수단(501); 상기 태양광수집수단(501)에서 수집 변환된 전기신호를 충전하는 태양광충전수단(502); 별도의 보조 배터리(503 ; 예 : 리튬이온 배터리)와 전원공급회로;를 포함하여서 구성될 수 있다.

상기 태양광수집수단(501)의 태양전지(太陽電池 : solar cell, solar battery)는 투명캡에 의해 보호를 받는 것으로, 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것일 수 있다.

또한, 상기 태양광충전수단(502)은 축전지일 수 있으며, 상기 태양광수집수단(502)와 직접 연결되어 충전이 이루어질 수도 있고, 제어부(600)의 제어하에 충전이 이루어질 수도 있는 것으로, 양자 모두 제어부(600)에 의해 적정용량의 충전이 이루어지면 충전이 차단되고, 완전 방전되면 제어부(600)가 배터리(503)의 전원을 사용할 수 있도록 전환시키는 것일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 제어부(600)는 상기 입/출력부(400)의 입력신호 또는 원격지의 관제부(20)에서 송출되는 제어신호에 의해 사전에 설정 고정된 레벨로 나노버블을 생성하도록 제어 또는 상기 수질검출부(200)에서 검출된 수질에 따라 가변적 레벨로 나노버블을 생성하도록 제어하고, 상기 전원부(500)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 상기 각 부(100,200,400,500)의 동작상태를 통신부(300)가 관제부(20)로 송출하도록 제어하거나, 상기 관제부(20)에서 송출된 신호를 통신부(300)가 수신하여 입력시키면 저장한 후 상기 각 제어동작을 수행하고, 동작상태를 입/출력부(400)를 통해 시각적 또는 청각적으로 표출시키는 프로그램이 탑재된 마이크로프로세서 및 제어회로일 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 일실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명인 유해 조류 제거장치(10)는 호소에 부유 또는 유영하면서 나노버블을 토출 내지 방출하여 유해 조류의 분해가 이루어지도록 함으로써, 종래 조성물의 유입시키는 것과 비교할 때 약성부산물 발생을 방지하고 유해한 화학성분이 호소에 유입되어 오염시키는 것을 방지함은 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있도록 하고, 유지보수 비용과 유해 조류 제거 비용을 저감시킨다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 본 발명은 상기 입/출력부(400)의 입력신호 또는 원격지의 관제부(20)에서 송출되는 제어신호에 의해 사전에 설정 고정된 나노버블 생성 레벨 또는 상기 수질검출부(200)에서 검출된 수질에 따라 가변적인나노버블 생성 레벨로 나노버블발생장치(100)가 나노 버블을 생성하여 토출 내지 방사하여 유해 조류를 제거한다.

본 발명은 나노 버블을 고압으로 원거리 분사함과 동시에 나노버블발생장치(100)의 하우징(130) 외주면에서 방사상으로 방출되도록 함으로써, 유해 조류가 증식된 호소에 신속하면서도 폭넓게 나노 버블이 작용하도록 하며, 나노버블발생장치(100)가 설치되는 유해 조류 제거장치(10) 부위가 오염되는 것을 방지한다.

또한, 본 발명은 유해 조류 제거장치(10)에 설치되는 나노버블발생장치(100)에서 방출되는 나노 버블이 수면에 가깝게 작용하므로, 주로 수면에 증식하는 유해 조류에 나노 버블이 직접적으로 작용하여 신속하게 유해조류를 제거하거나 증식을 억제한다.

상기와 같이 되는 본 발명은 상기 수질검출부(200)에서 검출된 수질에 따라 가변적인 나노 버블 생성 레벨로 나노버블발생장치(100)가 초음파를 출력시켜 유해 조류를 분해시켜 제거함으로써, 불필요하게 높은 레벨의 나노 버블을 지속적으로 출력함으로 인해 전력이 소비되는 것을 최소화한다.

이때, 본 발명은 상기 전원부(500)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공되고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 전원부(500)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공하도록 함으로써, 다중적 전원공급이 이루어지도록 함과 동시에 미 전원공급 상태에 놓이게 되는 것을 방지한다.

상기와 같은 본 발명은 상기 각 부의 동작상태를 통신부(300)가 관제부(20)로 송출하거나, 상기 관제부(20)에서 송출된 신호를 통신부(16)가 수신하여 입력시키면 저장한 후 상기 각 제어동작을 수행하고, 동작상태를 입/출력부(17)를 통해 시각적 또는 청각적으로 표출시킨다.

이하 나노 버블 생성과 관련하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 입/출력부(400)의 메인전원스위치를 ON시키면, 장치의 전기적 구성요소에 전원이 공급되며, 이에 따라 첨부 도면 도 9에 도시된 바와 같이, 나노버블발생장치(100)의 구동부(M)인 모터가 회전하여 회전축(L)에 고정된 제1,2버블생성부(110)(120)의 임펠러1,2(112)(122)가 회전하게 되고, 흡기수단(F)에도 전원이 인가되어 외기를 흡입하게 된다.

이와 같이 되면, 상기 흡기수단(F)에 의해 강제흡입된 외기가 상기 기체토출관1(152)을 통해 제1버블생성부(110)의 임펠러1(112) 측으로 유입되고, 상기 기체토출관2(153)을 통해 제2버블생성부(120)의 임펠러2(122) 측으로 유입된다.

이때, 상기 기체토출관1(152)은 함체(121)의 외통체 일측이 절곡되어 회전축(L)과 접하지 않도록 연장되어서 이루어진 통공을 관통(회전축(L)과 인접하여 평행하게 관통)하여, 임펠러1(112)을 회전축(L)에 고정시킨 너트 부분 전방에 근접되게 위치하므로, 기체가 토출되는 과정에서 기체토출관1(152)의 선단부와 너트 사이의 좁은 틈에서 가속되면서 토출되는 과정에서 압력과 속도 변화를 일으킴과 동시에 쪼개지거나 폭발하면서 유체와 혼합되어 미세한 버블을 생성한다.

또한, 상기 기체토출관2(153)은 선단마감부(140)를 구성하는 차단체(142)의 통공에 고정된 기체유입구(142b ; 예 : 고정니플)과 격벽체(141)의 관통공(141a ; 회전축(L)과 접하지 않는 통공)을 관통하여, 임펠러2(122)의 축고정돌기(122b) 선단 부분에 근접되게 위치하므로, 기체가 토출되는 과정에서 기체토출관2(153)의 선단부와 축고정돌기(122b) 사이의 좁은 틈에서 가속되면서 토출되는 과정에서 압력과 속도 변화를 일으킴과 동시에 쪼개지거나 폭발하면서 유체와 혼합되어 미세한 버블을 생성한다.

상기와 같이 물과 공기가 이동하는 과정에서 물이 충돌하면서 미립자로 분쇄되고, 이러한 분쇄과정에서 압력강하(부압) 영역이 발생하여 이러한 영역으로 공기가 유입되면서 충돌하여 미립화 되고 미립화 된 물과 공기가 혼입되도록 하여 용존율이 극대화된 나노 버블이 생성된다.

상기 미세한 버블은 마이크로 버블로서 100분의 1㎜~1000분의 1㎜, 즉 50μm이하의 기포이다.

한편, 이와 동시에 제1버블생성부(110)의 임펠러1(112)가 회전함으로 인해 유체 즉, 호수의 물이 상기 함체(121)의 유체유입공(121a)으로 흡입되어 외통체와 내통체 사이 공간을 거쳐, 외통체 일측이 절곡되어 회전축(L)과 접하지 않도록 연장되어서 이루어진 좁은 구경의 통공을 지나는 과정에서 가속되면서 유입되어 기체와 혼합된다.

또한, 이와 동시에 제2버블생성부(120)의 임펠러2(122)가 회전함으로 인해 유체 즉, 호수의 물이 상기 차단체(142)의 유체유입공(142a)으로 흡입되어 격벽체(141)의 구경이 좁은 관통공(141a)을 지나는 과정에서 가속되면서 유입되어 기체와 혼합된다.

상기와 같이, 제1버블생성부(110)에서 생성된 미세 버블은 임펠러1(112)의 추력에 의해 유체와 혼합되는 과정에서, 또한 회전체1(112a)의 미세공(112b)을 빠져나가는 과정에서 반복적으로 압력 및 속도 변화를 일으킴과 동시에 쪼개지거나 폭발하면서 나노 버블화되어 나노버블발생장치(100)의 본체 주변으로 방출된다.

또한, 상기와 같이, 제2버블생성부(120)에서 생성된 미세 버블은 임펠러2(122)의 추력에 의해 유체와 혼합되는 과정에서, 또한 다단의 턱을 가진 방출관(123)을 빠져나가는 과정에서 반복적으로 압력 및 속도 변화를 일으킴과 동시에 쪼개지거나 폭발하면서 나노 버블화되어 나노버블발생장치(100)의 후방으로 강하게 토출된다.

상기 나노 버블은 5㎛(마이크로미터,혹은 미크론, 1㎛=0.001㎜) 이하의 눈으로 확인할 수 없는 초미세 기포이며, 이러한 나노 버블은 용존산소량을 증가시킴으로써, 호소에 증식된 유해 조류를 포함한 오염물들과 혐기성 세균의 증식을 억제함과 동시에 소멸시키고, 호기성 세균을 활성화함과 동시에 증가시켜 수질을 개선하는 한편, 나노 버블의 마이너스 이온이 플러스이온 상태인 오염물과 결합해 오염물과 중금속의 제거가 이루어지도록 하거나 중화가 이루어지도록 한다.

나노버블은 입경이 작은 토사에 부착된 오염물질을 흡착하여 토사로부터 오염물질을 분리토록 하여 약품처리에 의해 오염물질을 더욱 용이하게 제거할 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이 나노 버블 자체의 성질에 의해 중금속을 포함한 유기물질을 중화 내지 산화시켜 오염물질 제거가 가능하다.

또한, 본 발명의 나노버블생성장치(100)의 제1,2버블생성부(110)(120)에서는 앰펠러의 회전과 배출경로의 압력 변화 등에 의해 유입되는 공기와 물이 흐름 과정에서 용존이 이루어지는데, 공기가 혼입된 물에 와류를 형성하게 함으로써, 유동과정에서 비중이 큰물은 원심력에 의해 외측으로 밀려서 유동하고, 비중이 작은 공기는 내측으로 밀려서 이동하게 된다. 이와 같이 물과 공기가 이동하는 과정에서 물이 충돌하면서 미립자로 분쇄되고, 이러한 분쇄과정에서 압력강하(부압) 영역이 발생하여 이러한 영역으로 공기가 유입되면서 충돌하여 미립화 되고 미립화 된 물과 공기가 혼입되도록 하여 용존율을 극대화시킨다.

또한, 본 발명은 상기 나노버블발생기(100)의 제1,2버블생성부(110)(120)의 내부(임펠러가 위치한 공간 부분)에 전기적으로 전원이 인가되는 코일을 마련하여, 상기 코일에 전원을 인가함에 따라 상기 나노버블발생기(100)를 통과하는 물이 자기장을 통과하도록 함으로써 활성을 가지도록 한다.

이와 같이 고용존율의 나노 버블에 활성을 부가함으로써, 유해 조류를 포함한 중금속 내지 유기물의 제거효율을 배가시킬 수 있다. 상기에서, 활성을 가진다고 함은 물에 하이드록실이온(OH-)을 발생시켜 음이온 계면활성의 성질을 갖게 됨으로써 계면활성제와 전계작용으로 인해 살균, 유해 금속이온과의 결합을 촉진시켜 수저오염퇴적물의 정화 효율을 향상시키게 되는 것이다.

이하, 나노 버블이 유해 조류를 증식을 억제 퇴치하고 중금속을 제거하는 효과는 이미 많은 논문과 연구 결과를 통해 소개된 바 있어 더 구체적인 원리의 설명은 생략한다.

이와 같은 본 발명은 상기 기체공급부(150) 예컨대, 기체유입관(151) 상에 열교환을 통해 기체를 저온화시키는 냉각부를 더 마련하여서 될 수도 있다. 이때, 상기 냉각부는 이중관으로 이루어져 외관에 냉매가 순환하도록 된 컴프레셔를 포함한 냉매 순환식 냉각수단일 수도 있고, 상기 기체유입관(151)이 지그재그로 마련되고 그 양측에 펠티어소자가 적층된 반도체방식의 냉각수단일 수도 있다.

이와 같이 되면, 흡입되는 기체를 저온화시키고 이를 제1,2버블생성부(110)(120)로 유입시켜, 유체와 혼합되는 과정에서 산소포화도를 증대시키는 한편, 방출 내지 토출되는 나노 버블의 온도를 낮춤으로써, 주변의 수온이 낮아지도록 하고 이를 통해, 유해 조류의 확산을 억제(낮은 온도에서 증식하지 못함)시킬 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 방출관(123)은 직경이 다른 다수의 관체를 슬라이드 가능한 상태로 다단 결합시키되, 결합단부 사이에 탄성체를 인서트시켜서 될 수도 있다.

이와 같이 되면, 상기 구동부(M)의 동력을 증대시켜 나노 버블의 방출 내지 토출 세기가 증대됨으로 인해, 직경이 큰 관체의 일측 단에 인서트된 작은 관체의 선단부에 압력이 가해지면 직경이 큰 관체의 일측 단과의 사이에 위치한 탄성체(S)가 수축하여 직경이 작은 관체가 인출되어 길이가 신장됨으로써, 보다 멀리 나노 버블을 토출시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 제2버블생성부(120)가 배제된 상태로 보호구(111)의 선단부에 선단마감부(140)인 격벽체(141)와 차단체(142)와 기체토출관2(153)이 결합되어서 이루어질 수도 있다.

이와 같이 되면, 나노버블발생장치(100)의 사이즈 감축과 효율이 낮은 저가의 장치를 제공할 수 있도록 하여, 소비자가 필요에 따라 제품을 선택할 수 있도록 한다.

그 밖에도, 본 발명은 첨부 도면 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 유해 조류제거장치(10)의 본체(11) 하부면에 마련되어 추진동력을 발생시키는 추진력발생수단과 상기 추진력발생수단의 동력전달체에 결합되어, 회전하면서 추진력을 발생시키는 추진체로 이루어진 추진부(700); 유해조류제거장치의 본체(11) 진행방향 전방과 측면 및 하부의 장애물을 감지하는 장애물감지부(800); 상기 나노버블발생장치(100)의 나노버블 토출에 의한 추진력을 고려하여 사전에 설정된 속도로 진행하도록 상기 추진부(700)의 추진 상태(가속 감속 및 역 추진)를 제어하는 한편, 상기 장애물감지부(800)에서 장애물 감지신호가 입력되면 상기 추진부(700)를 제어하여 진행 방향을 전환시키는 제어프로그램이 더 탑재된 제어부(600);를 더 포함하여서 될 수도 있다.

상기 추진부(700)는 유해 조류 제거장치(10)의 본체(11) 하부면 중앙에 1개 또는 본체 하부면 양측 부분에 2개가 마련될 수 있으며, 추진력발생수단은 모터이고 추진체는 프로펠러일 수 있다.

이때, 상기 추진부(700)는 본체(11)와 동일체 또는 고정 결합에 의해 일체로 마련되는 블레이드(고정날개) 선단부에 위치하는 원통체 내측 중앙에 설치되는 것일 수 있다.

이와 같이 되면, 첨부 도면 도 12에 도시된 바와 같이, 사전에 설정된 프로그램상의 경로(동선)에 따라 제어부(600)의 제어 동작하에 유영하면서 나노 버블을 토출 내지 방출하여 유해 조류를 제거할 수도 있고, 원격지의 관제부(20)에서 송출하는 제어신호에 의해 제어부(600)의 제어 동작하에 유영하면서 초음파를 조사하여 유해 조류를 제거할 수 있다.

이때, 상기 장애물감지부(800)가 호소 바닥에 박힌 돌이나 나뭇가지와 같은 장애물을 감지하거나 호소의 가장자리에 근접하여 수위가 낮아져 동작이 불가능한 상태가 되는 것을 감지하면, 상기 제어부(600)는 좌우 한 쌍의 추진부(700) 중 어느 한 추진부(700)의 동작을 정지 내지 감속시켜 방향 전환이 이루어지도록 하거나, 한 쌍의 추진부(700) 모두를 역회전시켜 후진하도록 함으로써, 장애물을 우회하여 벗어날 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 상기 제어부(600)는 GPS시스템을 통해 동작 영역 데이터와 위치 데이터를 입력받아, 특정된 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 유영하도록 하는 프로그램이 더 탑재될 수 있다.

이와 같이 되면, 상기 제어부(600) 또는 관제부(20)에서 사전에 경로를 설정하지 않고, GPS 상에서 호소로 인식되는 영역 내에서 설정 동선에 구애받지 않고 자유롭게 유영하면서 나노 버블을 토출 내지 방출시킬 수 있도록 하는 것이 가능하다.

상기와 같이 되는 본 발명에서 생성된 나노 버블은 물과 공기가 이동하는 과정에서 물이 충돌하면서 미립자로 분쇄되고, 이러한 분쇄과정에서 압력강하(부압) 영역이 발생하여 이러한 영역으로 공기가 유입되면서 충돌하여 미립화 되고 미립화 된 물과 공기가 혼입되면서 이루어진 것으로 용존율이 극대화된 것이다. 이러한 나노 버블은 호소 자체의 용존산소량을 증대시키고, 이를 통해 호기성 세균(자정작용을 일으키는 세균)을 증식(활성화)시는 것은 물론이고, 공기주머니가 있는 청록조에 대해 나노 버블이 작용하여 청록조류 세포벽을 손상시키고 공기주머니 파괴를 유발하여 첨부 도면 도 13에 도시된 바와 같이, 세포파괴 세포벽에서 세포막 분리로 녹조류가 사멸되고 이로 인해 호소의 수질 개선이 가능하다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 예를 들자면, 본 발명에서는 녹조류의 제거에 대해 중점적으로 설명하였으나, 해양의 적저 제거에도 적용될 수 있다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10 : 유해 조류 제거장치 11 : 본체
100 : 나노버블발생장치 200 : 수질검출부
300 : 통신부 400 : 입/출력부
500 : 전원부 600 : 제어부
700 : 추진부 800 : 장애물감지부
20 : 관제부

Claims (5)

1. 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영 가능한 유해조류제거장치(10)의 본체(11); 상기 본체(11)에 마련되는 구동부(M)의 회전축(L)과 연결되는 동축 상에 독립적으로 존재한 상태에서 연동 회전하면서 각각 추력 발생시키는 가운데, 기체와 유체의 흐름 경로 상에서 압력과 속도 변화를 일으켜, 유입되는 기체와 유체를 쪼개거나 폭발시키면서 혼합하여 나노 버블을 생성시키되, 생성된 나노 버블을 나노버블발생장치(100)의 본체 부분에서 직접 방사상으로 방출시키는 제1버블생성부(110) 및 방출경로 상에서 재차 압력 변화를 유도하여 제1버블생성부(110) 보다 상대적으로 강한 압력으로 원거리로 방출시키는 제2버블생성부(120)가 마련된 나노버블발생장치(100); 상기 본체(11) 또는 나노버블발생장치(100)의 외부에 마련되어, 수질을 검출하는 수질검출부(200); 상기 본체(11)에 마련되어, 외부 통신망(C)을 통해 원격지의 관제부(20)와 통신 접속하여 제어신호와 동작상태신호를 송수신하는 통신부(300); 상기 본체(11)에 마련되어, 동작 관련 정보를 입력 설정하는 한편 동작 상태를 표시하는 입/출력부(400); 상기 본체(11)에 마련되어, 태양광으로부터 변환된 전원 또는 배터리 전원을 전기회로 부분에 동작 전원으로 공급하는 전원부(500); 상기 본체(11)에 마련되어, 각부(200,300,400,500)의 동작을 사전에 설정된 제어동작 프로그램에 따라 자체적으로 제어하거나, 원격지의 관제부(20)에서 송출된 제어신호에 따라 동작을 제어하는 제어부(600); 를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 유해 조류 제거장치.
   
2. 삭제
3. 청구항1에 있어서,
   상기 제1버블생성부(110)는 하우징(130)의 일측 단(회전축 방향)에 마련되는 플랜지에 고정되는 환형체로 이루어지되 외경에 장공이 형성된 보호구(111); 상기 보호구(111)에 수용된 상태에서 회전축(L)의 중간 부분에 고정되어 회전을 통해 추력을 발생시켜, 유입되는 기체와 유체를 쪼개거나 폭발시키면서 혼합하여 나노 버블을 생성시켜 방출하는 임펠러1(112);를 포함하고, 상기 제2버블생성부(120)는 제1버블생성부(110)를 구성하는 보호구(111)의 일측 단에 고정되는 2중의 환형체로서, 일측 단에는 상기 제1버블생성부(110) 내로 기체와 유체가 유입되는 유입경로가 마련되고, 타측 단에는 임펠러2(122) 수용공간이 마련된 함체(121); 상기 함체(121)에 수용된 상태에서 함체(121)의 일측 중앙을 관통한 회전축(L) 선단에 고정되어, 회전을 통해 추력을 발생시켜, 유입되는 기체와 유체를 쪼개거나 폭발시키면서 혼합하여 나노 버블을 생성시켜 방출하는 임펠러2(122); 상기 함체(121) 중 임펠러2(122) 수용공간에 일측 단이 고정되고 타측 단은 구동부(M)가 위치한 방향으로 연장되어, 나노 버블에 대해 재차 압력 변화를 유도하면서 원거리로 방출시키는 경로를 제공하는 방출관(123);을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 유해 조류 제거장치.
4. 청구항1에 있어서,
   추진동력을 발생시키는 추진력발생수단과 상기 추진력발생수단의 동력전달체에 결합되어, 회전하면서 추진력을 발생시키는 1개 또는 2개의 추진체를 포함하여 구성된 추진부(700) 및 유해조류제거장치의 본체(11) 진행방향 전방과 측면 및 하부의 장애물을 감지하는 장애물감지부(800)를 더 포함하되,
   상기 제어부(600)에는 나노버블발생장치(100)의 나노버블 토출에 의한 추진력을 고려하여 사전에 설정된 속도로 진행하도록 상기 추진부(700)의 추진 상태를 제어하는 한편, 상기 장애물감지부(800)에서 장애물 감지신호가 입력되면 상기 추진부(700)를 제어하여 진행 방향을 전환시키는 제어프로그램이 더 탑재된 유해 조류 제거장치.
5. 청구항1 또는 청구항4에 있어서,
   상기 제어부(600)는 GPS시스템을 통해 동작 영역 데이터와 위치 데이터를 입력받아, 호소로 인식되는 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 유영하도록 하는 프로그램이 더 탑재된 유해 조류 제거장치.

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