KR101837911B1 - 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물탱크의 하부에 구비되는 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)을 통해 내진 기능을 갖고, 또한 탱크본체(1)로 유입되는 원수의 수질을 감시하고, 또한 탱크본체(1) 내부에 저장중인 원수의 수위를 관리하며, 상기 누수방지기능을 보유하여 탱크본체(1)에 저장되는 원수의 수질 향상 및 관리 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 관한 것이다.

Description

내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크 {A smart aseismatic water tank}

본 발명은 내진 기능과 누수 관리 등의 수질 관리 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물탱크의 하부에 구비되는 원형의 지지대 및 내진 보강판을 통해 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 관한 것이다. 또한 상기 물탱크의 탱크본체로 유입되는 원수의 수질을 감시하고, 또한 탱크본체 내부에 저장중인 원수의 수위를 관리하며, 상기 누수방지기능을 보유하여 탱크본체에 저장되는 원수의 수질 향상 및 관리 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 관한 것이다.

대형 빌딩이나 아파트 등과 같이 용수를 대량으로 소비하는 시설에는 많은 양의 용수를 저장할 수 있도록 물탱크가 설치되어 운용되고 있다. 상기 물탱크는 재질에 따라 FRP 물탱크와 콘크리트 물탱크 및 스테인리스 물탱크 등으로 나눌 수 있다.

이중 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 물탱크는 섬유강화 플라스틱을 이용한 물탱크로서, 비중이 철의 1/4이며, 또한 열전도율이 철의 1/180 밖에 되지 아니하여 건설기기 및 화학산업 설비 등에 광범위하게 이용되고 있다. 상기 FRP 물탱크는 단열성이 크고, 가볍고, 내식성 및 내열성이 우수하며, 성형 작업성이 양호하다는 장점을 갖는다. 단점은 기계적 강도가 낮고, 알칼리성 유기용제에 약하며, 가연성이 있으며, 특히 도료가 불완전 건조시 스틸렌 모노머의 용출 가능성이 크다는 것이다.

스테인리스(stainless) 물탱크는 기계적 강도가 크고, 표면이 평탄하고, 수질오염지수가 낮으나, 가격이 비싸고, 염소 가스에 의해 녹이 발생하며, 청소가 어렵다는 단점을 갖는다.

또한 콘크리트 물탱크는 성형이 자유롭고, 기계적 강도가 강하며, 내구성이 강한 특징을 갖으며, 또한 표면강도가 높아 부재의 접착이나 설치가 용이하다. 그러나 상기 콘크리트 물탱크는 중성화되면 알칼리의 용출 현상이 발생하며, 균열이 발생하고, 산(acid)에 약한 단점을 갖는다.

최근 환경문제가 대두되면서 녹슬지 않는 스테인리스 물탱크에 대한 선호도가 점점 높아지고 있다. 즉, 스테인리스 물탱크에 대한 인식이 제고되면서 상기 스테인리스 물탱크를 사용하는 곳이 늘어가고 있다. 그런데 종래기술에 따른 스테인리스 물탱크의 경우 스테인리스 재질로 이루어진 다수개의 패널을 용접에 의해 좌우로 연결하여 제조된다. 그러나 지진 등에 의한 부동침하가 발생되는 경우 패널 상호간의 연결부가 파손되고, 파손된 부분에서 누수가 발생됨으로써 물탱크로서의 기능을 상실하는 문제점이 있다. 또한 콘크리트 물탱크의 경우는 최근 벽체에 스테인리스 라이닝을 보강하는 공법 등이 시행되고 있으나, 상기 콘크리트 벽체 스테인리스 라이닝 보강 공법은 지진 등에 의한 부동침하가 발생되는 경우 스테인리스 라이닝 연결부가 파손되어 누수가 발생하는 문제점이 있다.

종래기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0089060호(2012. 08. 09.)에는 기초 콘크리트 위에 가로방향과 세로방향으로 교차되어 배열되는 베이스 프레임과, 물탱크의 단위패널들의 수직방향 플랜지에 결합되어 수직으로 세워져 물탱크를 외부에서 지지하는 수직프레임과, 상기 수직프레임의 바깥면에 밀착되어 세워지되 하부 내측면은 상기 기초 콘크리트의 측면에 밀착되고 중간부분의 측면은 상기 베이스 프레임의 끝단면에 고정 결합되는 보강부재를 포함하는 조립식 물탱크가 개시되어 있다.

또한 대한민국 등록특허공보 제10-0846308호(2008. 07. 09.)에는 지면으로부터 이격부재에 의해 지면의 상방으로 이격설치되는 조립식 물탱크에 있어서, 복수개의 단위패널이 상호결합되어 내부에 물수용공간이 형성되는 탱크본체와, 상기 탱크본체의 하면 일측에 설치되어, 지면으로부터 상기 탱크본체로 전달되는 진동을 완충시키는 적어도 하나의 진동완충수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동완충수단이 구비된 조립식 물탱크가 개시되어 있다.

그런데 상기와 같은 종래기술에 따른 물탱크는 전술한 바와 같이, 지진 등에 의한 부동침하가 발생되는 경우 누수가 발생하여 결과적으로 물탱크의 안전성을 크게 떨어트리는 요인으로 작용하고 있다. 따라서 내진 기능을 갖고, 원수의 수질을 통합적으로 관리할 수 있는 물탱크에 대한 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 내진 기능을 갖고, 물탱크에 저장되는 원수의 수질을 통합하여 관리할 수 있는 스마트형 물탱크를 제공하는 데 있다. 즉, 본 발명은 물탱크의 하부에 원형의 지지대와 상기 원형의 지지대의 외주면에 구비되는 내진 보강판을 구비하여 지진 등이 발생하여도 방수 성능을 유지할 수 있는 내진 기능을 갖는 물탱크를 제공하는 데에 있다. 또한 본 발명의 물탱크는 오염도센서 등을 구비하여 물탱크에 저장되는 원수의 수질을 통합적으로 관리가 가능한 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 관한 것이다. 또한 본 발명은 낙뢰의 발생시 뇌격전류를 신속하게 지중으로 방전시킴으로써 낙뢰로 인한 피해를 방지할 수 있는 스마트형 물탱크를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 기초 콘크리트(72)의 상부에 구비되어 원수가 내부공간에 수용되는 원형의 탱크본체(1)와, 상기 탱크본체(1)의 상부에 구비되어 원수를 유입하는 원수유입관(10)과, 상기 탱크본체(1)의 하부에 구비되어 원수를 유출하는 원수유출관(20)과, 상기 원수유입관(10)의 일측에 구비되는 오염도센서(30);와, 상기 오염도센서(30)의 전방에 구비되어 원수유입관(10)을 개폐하는 밸브(40);와, 상기 탱크본체(1)의 내부에 구비되어 수위를 감지하는 레벨센서(31)와, 상기 탱크본체(1)의 일측에 구비되어 지진 또는 진동을 감지하는 진동센서(32)와, 상기 탱크본체(1)의 하부 일측에 구비되어 누수를 감지하는 누수감지센서(33)와, 상기 오염도센서(30)와 레벨센서(31)와 진동센서(32)와 누수감지센서(33) 및 상기 밸브(40)와 각각 전기적으로 연결되어 상기 센서들에 필요한 동작전원을 제공하고, 상기 센서들의 출력신호를 모니터링하여, 밸브(40)의 개폐를 제어하고, 상기 출력신호가 설정치를 초과하면 경보출력부(60)를 통해 경보를 출력하는 제어부(50); 및 상기 제어부(50)로부터 전기적 신호를 수신하여 필요시 경보를 발생하는 경보출력부(60); 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한

상기 탱크본체(1)의 하부에 구비되는 원형의 지지대(70);와, 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에 구비되는 내진 보강판(71);을 구비하고, 상기 지지대(70) 및 내진 보강판(71)은 각각 기초 콘크리트(72)에 앵커볼트(73)와 너트(74)로 결합되며, 상기 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 접점은 용접부(75)에 의해 결합되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 기초 콘크리트(72)의 두께는 50 ~ 100 cm인 것이 바람직하며, 상기 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)의 두께는 30 ~ 150 cm 이며, 탱크본체의 반지름(R1)과, 탱크본체의 중심(P)으로부터 원형의 지지대(70)까지의 반지름(R2) 및 탱크본체의 중심(P)으로부터 내진 보강판(71)까지의 반지름(R3)의 비율은 1 : 1.2 : 1.5 인 것이ㅣ 바람직하다.

그리고 상기 제어부(50)는 상기 오염도센서(30), 진동센서(32) 또는 누수감지센서(33) 중 어느 하나의 출력신호가 기준치를 초과하면 밸브(40)를 차단하며, 상기 레벨센서(31)의 출력신호가 저수위를 나타낼 때 밸브(40)를 개방하고, 태양광 또는 보조배터리로 구동되는 것이 바람직하다.

또한 상기 탱크본체(1)의 상부에 구비되는 피뢰침(80); 및 상기 피뢰침(80)의 하부에 연결되어 지면 하부까지 연결되는 접지선(81); 및 상기 접지선(81)에 연결되어 지면에 매립된 접지전극(82);을 포함하고,

상기 경보출력부(60)는 경보음; 또는 경광등; 또는 이동통신망을 통해 관리자의 모바일단말기로 경보를 통지하는 무선통신부; 중 어느 하나이며, 상기 탱크본체(1)에는 원수의 온도를 측정하는 온도센서 및 탁도를 측정하는 탁도센서를 추가로 포함하며, 상기 경보출력부(60)는 제어부(50)는 밸브(40)의 개폐 상태를 관리자의 모바일 단말기로 통보하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 의하면, 오염도센서(30)와 레벨센서(31) 및 누수감지센서(33)를 통해 물탱크를 관리함으로써 깨끗하고 안전한 수질관리가 통합적으로 가능하며, 수위의 급격한 변화 및 수질을 감시하여 밸브(40)의 개폐 상태 및 급배수량에 대한 원격 관리/제어 및 모니터링할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 지진동을 감하는 진동센서(32) 및 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)을 구비하여 지진동 발생시 물탱크로 진동이 전달되는 것을 용이하게 방지할 수 있고, 이로 인하여 물탱크의 수명연장이 가능하다. 또한 물탱크 주변에서 낙뢰의 발생시 뇌격전류를 신속하게 지중으로 방전시킴으로써 이로 인한 피해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크의 구조도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크의 구조도이며,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탱크본체(1)의 하부도이다.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크의 구조도이고, 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크의 구조도이며, 도 3은 본 발명의 상기 제 2 실시예에 따른 탱크본체(1)의 하부도이다.

( 제 1 실시예 )

도 1을 살펴보면, 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 소정의 원수를 저장할 수 있도록 내부 공간이 형성된 탱크본체(1)를 구비한다. 상기 탱크본체(1)는 콘크리트 또는 FRP 또는 스테인리스 등으로 구성될 수 있으며, 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 탱크본체(1)는 기초 콘크리트(72)의 상부에 구비되며, 상기 탱크본체(1)의 형상은 단면이 원형인 원기둥 형태인 것이 바람직하다.

상기 FRP 탱크본체(1)는 유리 섬유 또는 탄소 섬유 등으로 강화된 플라스틱계 복합재료로 제조되며, 콘크리트 물탱크와 더불어 많이 사용되는 물탱크이다. 상기 FRP 탱크본체(1)는 성형성(成形性)이 뛰어나 물탱크를 만들기 어려운 협소한 곳이나 작은 창고 등에 주로 많이 사용된다. 또한 스테인리스 탱크본체(1)는 녹이 생기지 않는 소재인 스텐레스를 재료로　 제조되며, 통상적으로 규격화된 스텐레스 판을 조립하여 제조된다. 상기 스테인리스 탱크본체(1)는 부로 대용량의 물탱크에 많이 사용된다. 또한 콘크리트 탱크본체(1)는 콘크리트로 제조되며, 균열이 많이 가고, 누수가 자주 발생한다. 따라서 상기 콘크리트 탱크본체(1)는 사용중에 보수작업이 자주 필요하다.

본 발명에서 물탱크를 지지하는 기초 콘크리트(72)의 두께는 50 ~ 100 cm가 적당하다. 즉, 상기 기초 콘크리트(72)의 두께가 50 cm 미만인 경우에는 진동에 의해 균열이 생기거나 파손되기 쉬우며, 또한 100 cm를 초과하는 경우에는 지진에 의한 응력이 용이하게 분산되지 아니하여 면진 효과가 감소된다.

본 발명의 탱크본체(1)의 상부에는 상기 탱크본체(1)로 원수를 공급하는 원수유입관(10)이 구비된다. 또한 상기 탱크본체(1)의 하부 일측에는 원수를 상기 탱크본체(1)로부터 유출하는 원수유출관(20)이 구비된다. 상기 원수유입관(10)과 원수유출관(20)에는 원수의 흐름을 제어할 수 있는 밸브(40, 41)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 원수유입관(10)에는 원수와 함께 유입되는 부유물을 1차적으로 여과하기 위한 여과필터(미도시)가 장착되는 것이 바람직하다. 상기 원수유입관(10)에는 유입되는 원수의 오염도를 측정하기 위한 오염도센서(30)를 구비한다. 상기 오염도센서(30)는 수중에 녹아 있는 오염물질의 농도를 측정하는 장치로서, 원수 중의 납, 카드뮴, 수은, 구리, 염소이온, 질산성 질소 등의 농도를 측정한다. 상기 오염도센서(30)는 원수유입관(10)을 통해 유입되는 원수의 오염도를 측정하고, 측정값을 제어부(50)로 전송하게 된다. 제어부(50)는 오염도센서(30)로부터 측정값을 수신하여 기준치와 대비하여 원수의 오염도를 판단하게 된다.

상기 오염도센서(30)의 내측에는 유입되는 원수의 흐름을 제어하는 밸브(40)가 구비된다. 상기 밸브(40)는 후술할 제어부(50)로부터 전기적 신호를 받아 원수유입관(10)의 개폐를 제어한다. 즉, 제어부(50)로부터 밸브(40)의 개방에 대한 전기적 신호를 수신하게 되면 상기 밸브(40)는 개방하여 상기 탱크본체(1)로 원수를 유입하고, 반대로 제어부(50)로부터 밸브(40)의 차단에 대한 전기적 신호를 수신하게 되면 상기 밸브(40)를 차단하여 상기 탱크본체(1)로의 원수의 유입을 차단하게 된다.

상기 밸브(40)는 게이트 밸브, 체크 밸브 또는 볼 밸브 등이 이용될 수 있다. 상기 게이트(gate) 밸브는 화학 플랜트에 가장 많이 사용되는 밸브로서 디스크(disk)가 상, 하로 이동하여 유로를 직각 방향으로 개폐하는 밸브이며, 체크(check) 밸브는 일반적으로 유체를 한 방향으로 흐르게 하여 펌프, 컴프레서 등의 장치가 정지한 경유에 발생하는 유체의 역류를 방지 할 목적으로 사용된다. 또한 볼(ball) 밸브는 중심축에 위치한 볼이 회전하여 밸브가 개폐되는 구조로 유체의 유입관을 급속하게 차단시키거나, 완전 밀폐가 필요할 때 주로 사용된다. 본 발명의 원수유입관(10) 및 원수유출관(20)에 사용되는 밸브(40, 41)는 상기 밸브 모두 가능하나, 특히 볼 밸브가 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이 원수는 원수유입관(10)을 통해 상기 오염도센서(30) 및 밸브(40)를 거쳐 탱크본체(1)로 유입되게 된다. 탱크본체(1)에 유입된 원수는 레벨센서(31)에 의해 수위를 감지하게 되고, 상기 레벨센서(31)는 탱크본체(1)의 내부의 상부면의 임의의 위치에 구비될 수 있다. 상기 레벨센서(31)는 물과 접촉하면 전류가 흐르는 것을 이용하는 전기 전도식이나, 수위에 따라 정전용량이 변하는 것을 이용하는 정전 용량식일 수 있다. 상기 레벨센서(31)에서 탱크본체(1) 내부에 저장된 원수의 수위를 감지하고, 이를 디지털 신호로 바꾸어 송신하게 된다. 이러한 디지털 신호를 수신한 제어부(50)는 상기 디지털 신호를 기준치와 비교하여 원수의 유입 여부에 대해 판단하게 된다. 즉, 상기 레벨센서(31)에서 측정한 수위가 기준치에 미달되는 경우에는 제어부(50)가 밸브(40)를 제어하여 원수를 유입하게 된다. 반대로 상기 레벨센서(31)에서 측정한 수위가 기준치에 도달한 경우에는 밸브(40)를 잠궈 원수의 유입을 차단하게 된다.

또한 상기 탱크본체(1)의 상부의 일측에는 진동센서(32)가 구비될 수 있다. 상기 진동센서(32)는 탱크본체(1)에 구비되어, 상기 탱크본체(1)에 전달되는 진동을 감지한다. 상기 진동센서(32)에는 크게 가속도 센서, 속도 센서 , 변위 센서 등으로 나눌 수 있다. 이중 상기 가속도 센서가 가장 많이 사용되며, 또한 상기 가속도 센서에는 압전(piezoelectric) 타입의 센서가 가장 많이 사용된다. 상기 압전(piezoelectric) 타입의 센서는 낮은 주파수 영역에서 감도가 뛰어나며, 가격이 저렴하고 크기가 작아 활용도가 매우 크다는 장점이 있다. 본 발명에서도 상기 탱크본체에 전달되는 진동을 감지하기 위한 진동센서(32)는 상기 압전 타입의 진동센서(32)가 가장 바람직하다. 상기 진동센서(32)는 진동(움직임)을 감지하게 되면 이를 디지털신호로 변환하여 제어부(50)로 전송한다. 상기 압전 타입의 진동센서(32)의 예를 들어 설명하면, 상기 압전 타입의 진동센서(32)는 매우 큰 민감도를 갖는 진동센서(32)로서, 상기 진동센서(32)의 내부에 구비되는 디스크에 가해지는 진동을 검출하여 전기적 신호를 출력하게 된다. 내부에 사용되는 상기 디스크는 압전소자라고 불리며 적절한 압력을 가해주면 해당 정도가 전기신호로 변화하여 이를 감지하게 된다.

또한 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 탱크본체(1)의 내부의 하부면의 일측에는 누수감지센서(33)를 구비할 수 있다. 물탱크로부터의 누수는 건축물 및 각종 시설물에 심각한 피해를 발생시키는 원인이 된다. 상기 누수감지센서(33)는 탱크본체(1) 내부로부터 원수의 노출을 감지하고, 원수가 누출되는 지점을 정확하고 신속하게 알려주기 위해 구비된다. 이러한 누수감지센서(33)는 일반적으로 케이블형, 포인트형, 밴드형 및 테이프 형이 있으며, 특히 밴드형 누수감지센서(33)가 주로 사용된다. 상기 밴드형 누수감지센서(33)는 전선을 통해 전류가 흐르는 동안 물이 전선을 닿게 되면 저항 값이 변하게 되며 저항 값의 변화에 따라 누수여부를 감지하게 된다. 상기 누수감지센서(33)로부터 탱크본체(1)로부터 누수가 감지되면 상기 누수감지센서(33)는 이를 제어부(50)로 전송하게 된다. 상기 제어부(50)는 탱크본체(1)로부터 누수가 있는 것으로 판단되면 경보출력부(60)를 통해 관리자에게 누수사실 및 누수위치를 통지하게 된다.

그리고 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크의 상부 일측에는 낙뢰 등으로부터 물탱크롤 보호하는 낙뢰방지장치를 구비할 수 있다. 본 발명에서 상기 낙뢰방지장치는 피뢰침(80)과 접지선(81) 및 접지전극(82)으로 구성되는 것이 바람직하다.

주지하는 바와 같이, 낙뢰방지장치는 낙뢰가 떨어졌을 때 뇌격전류가 지면에 매설된 접지전극(82)을 통하여 대지로 방류되도록 하여, 낙뢰가 내린 지점의 전위가 위험 수준까지 상승됨을 방지하여 피해를 예방하도록 하는 장치를 가리킨다. 이러한 낙뢰방지장치는 상부 설치되어 낙뢰를 유도하는 피뢰침(80)과, 상기 피뢰침(80)에 연결되어 접지전극(82)과 연결되는 접지선(81) 및 지중에 매설되는 접지전극(82)으로 이루어지게 된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 낙뢰방지장치는 탱크본체(1)의 상부 일측에 구비되어 낙뢰를 유도하는 피뢰침(80)과, 상기 피뢰침(80)과 연결되어 낙뢰가 떨어졌을 때 뇌격전류를 지중으로 방류하기 위하여 상기 탱크본체(1)의 외부면을 따라 지중에 매설된 접지전극(82)과 연결되는 접지선(81) 및 상기 뇌격전류를 지중으로 방류하는 접지전극(82)으로 구성된다.

아울러 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 상기 탱크본체(1)의 내부 일측에는 내부에 저장된 원수의 온도을 감지하여 그 감지된 신호를 제어부(50)로 송출하는 온도센서(미도시)와, 상기 원수의 탁도를 측정할 수 있는 탁도센서(미도시)를 추가로 구비할 수 있다. 상기 온도센서는 텅크본체 내부에 저장된 원수의 온도를 측정하여 제어부(50)로 전달하고, 또한 탁도센서는 탱크본체(1)의 내부에 저장된 원수의 탁도를 측정한 탁도값을 생성하여 제어부(50)로 전달하게 된다. 이를 수신한 제어부(50)는 탁도값이 기준치를 초과할 경우 밸브(40)를 차단하여 원수의 유입을 차단하고, 탁도값이 기준치 이내인 경우에는 밸브(40)를 개방하여 원수를 유입하게 된다.

또한 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 제어부(50)를 구비한다. 상기 제어부(50)는 위에서 살핀 각각의 센서들의 측정값과 기설정된 기준값을 비교하여 원수의 상태를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 밸브(40)를 제어하며, 또한 원수의 상태를 관리자에게 전달하기 위한 프로세스를 제공하는 수단이다. 즉, 상기 제어부(50)는 오염도센서(30)와 레벨센서(31) 및 진동센서(32) 및 누수감지센서(33)와 전기적으로 연결되어 상기 센서들로부터 측정값을 제공받아 물탱크로 유입되는 원수의 오염도 및 상기 물탱크 내부에서 원수의 수위와 상기 물탱크로부터 원수의 누수 여부 및 탱크본체(1)에 전달되는 진동을 감지하게 된다.

즉, 상기 오염도센서(30)와 레벨센서(31) 및 누수감지센서(33)로부터 측정값을 제공받아 상기 물탱크로 유입되는 원수의 오염도를 판단하여 상기 원수의 오염도가 기준치보다 높은 경우에는 밸브(40)로 전기적 신호를 송출하여 상기 밸브(40)를 차단하도록 제어하게 된다. 이와 반대로 원수의 오염도가 기준치 이하인 경우에는 상기 밸브(40)를 개방하여 원수가 상기 탱크본체(1) 내부로 유입되도록 제어하게 된다.

또한 상기 제어부(50)는 탱크본체(1)의 일측에 구비되는 레벨센서(31)로부터 측정값을 수신하여 상기 탱크본체(1) 내부에 구비되는 원수의 레벨이 기준치 이하인 경우에는 밸브(40)에 전기적 신호를 송출하여 밸브(40)를 개방하여 원수를 유입하게 된다. 이와 반대로 레벨센서(31)로부터 탱크본체(1) 내부의 원수의 레벨이 기준치를 초과하는 경우에는 밸브(40)를 차단하여 원수의 유입을 차단하게 된다.

그리고 상기 제어부(50)는 탱크본체(1)의 하부 일측에 구비되는 누수감지센서(33)로부터 탱크본체(1)로부터의 누수에 대한 정보를 수신하여, 누수가 있는 경우에는 제어부(50)에서 원수의 유입을 차단하도록 밸브(40)를 차단하는 명령을 송출하게 된다.

또한 상기 제어부(50)는 진동센서(32)로부터 물탱크 주변의 진동에 대한 측정값을 수신하여 있는 기준치 이상의 진동이 감지된 경우에는 원수유출라인의 밸브(41)를 개방하도록 명령을 송출하게 된다. 즉, 상기 제어부(50)는 상기 진동센서(32)에 의해 측정되는 진동이 기설정된 기준치를 초과하는 경우 물탱크에 구성되는 원수유출라인의 밸브(41)를 열어 물탱크 내부에 저장된 원수를 외부로 유출시키도록 하는 것이다.

이와 같이, 진동이 탱크본체에 전달되면, 상기 진동은 탱크본체(1) 뿐만 아니라 상기 탱크본체(1)의 내부에 저장된 원수에도 전달되게 되어 진동에너지를 전달하게 된다. 이때 기설정된 기준치 이상의 진동이 탱크본체(1)에 전달되는 경우에 상기 탱크본체(1)는 파손되고, 이러한 탱크본체(1)의 파손에 의해 저장딘 원수가 유출되어 2차 피해가 발생될 수 있다.

따라서 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 기설정된 기준치 이상의 진동이 감지되면 자동적으로 물탱크에 저장된 원수를 외부로 유출시키도록 하는 것이다. 또한 이렇게 물탱크에 저장된 원수를 외부로 유출시킴으로써 물탱크에 전달된 지진하중은 일정 한도까지 물탱크의 탄성에 의해 흡수될 수 있는 것이다. 상기와 같이 지진에 의한 진동을 흡수하게 되면 물탱크의 파손 또는 손상을 방지할 수 있고, 이에 따라 물탱크의 수명을 연장할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명의 제어부(50)는 태양광 또는 보조배터리(미도시)로 구동되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에는 제어부를 구동하기 위한 전원을 공급하는 보조배터리 또는 태양광을 통해 전기를 생성하도록 쏠라셀을 포함하는 태양광 발전모듈을 구비할 수 있다.

한편, 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에는 상기 오염도센서(30)와 레벨센서(31) 및 진동센서(32) 및 누수감지센서(33)로부터 수신한 측정값을 바탕으로 제어부(50)의 판단시 기준치 이상인 경우에는 경보를 발생하는 경보출력부(60)를 구비하는 것이 바람직하다, 즉, 제어부(50)에서 각각의 센서들로부터 수신한 측정값과 기설정된 기준값을 비교판단하여 물탱크에 이상 사태가 발생된 것으로 판단되는 경우에 상기 경보출력부(60)를 제어하여 경보음을 발생시키거나 또는 경광등의 온/오프를 반복하여 관리자가 상황을 인식할 수 있도록 주의를 환기시킬수 있다.

또한 상기 경보출력부(60)는 이동통신망을 통해 관리자의 모바일 단말기로 경보를 통지할 수도 있다. 즉, 모바일 단말기는 PDA, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 뿐만 아니라, 음성 및 문자 기반 휴대폰 등을 포함할 수 있으며, 경보출력부(60)로부터 경보신호를 수신하여 상기 모바일 단말기의 소지자에게 음성, 소리, 문자, 진동, 발광, 영상 중 한 가지 이상의 방법으로 경보를 표시할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.

즉, 상기 제어부(50)에서 상기 탱크본체(1)에 구비되는 센서들로부터 감시정보를 수신하고, 이를 판단하여 원수에 이싱이 있는 것으로 판단되는 경우에는 경보출력부(60)를 통해 경보음을 울리거나 또는 경광등을 깜박거리거나 또는 관리자의 모바일 단말기로 경보를 통지할 수 있다.

또한 본 발명에서는 물탱크 내부의 상부에는 가스감지센서(미도시)와 상기 가스감지센서와 연동하여 작동하는 팬(fan, 미도시)이 추가로 구비할 수 있다. 상기 가스감지센서는 물탱크 내부의 가스 특히 연소가스 등을 감지하고, 감지 결과를 제어부(50)로 송신하게 된다. 상기 가스감지센서로부터 물탱크 내부에 가스에 대한 신호를 수신한 제어부(50)는 상기 팬을 구동하는 신호를 송신하게 된다. 따라서 상기 제어부(50)로부터 구동신호를 수신한 팬은 구동되어 상기 물탱크 내부의 공기를 외부로 송풍하게 된다.

그리고 본 발명의 물탱크의 하부에는 히터(미도시)를 구비하여 기온이 영하로 떨어지는 경우에 상기 히터를 가열하여 상기 물탱크 내부에 저장된 원수가 결빙되는 것을 방지할 수 있다.

( 제 2 실시예 )

이하에서는 본 발명의 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크의 제 2 실시예로서, 특히 내진 기능을 강화하기 위한 추가의 구성을 구비하는 물탱크에 대하여 설명하기로 한다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예는 탱크본체(1)의 하부에 기초 콘크리트에 볼트결합되는 원형의 지지대(70)와 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에 구비되는 내진 보강판(71)을 추가로 구비하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크에 관한 것이다.

본 발명의 제 2 실시예는 상기 원형의 지지대(70)와 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에 구비되는 내진 보강판(71)을 포함하는 것을 제외하고는 위에서 설명한 제 1 실시예와 구성 및 작동 관계는 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 이하 생략하기로 한다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크는 지면에 구비되는 기초 콘크리트(72)의 상부에 볼트로 고정된 원형의 지지대(70)와 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에 구비되는 내진 보강판(71)을 구비한다. 즉, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물탱크는 지면에 구비되는 기초 콘크리트(72)의 상부에 원형의 지지대(70)와 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에 구비되는 내진 보강판(71)을 구비한다.

상기 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 소재는 용접가능한 금속소재는 적용이 가능하며, 특히 본 발명에 따른 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 금속 소재는 철, 알루미늄, 마그네슘 및 티타늄 등이 바람직하다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 탱크본체(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 지지대(70)의 상부에 구비된다. 상기 원형의 지지대(70)은 기초 콘크리트의 상부에 앵커볼트(73)와 너트(74)에 의해 고정된다.

상기 앵커볼트(anchor bolt, 73)는 구조물과 기초 부분을 연결하기 위해 이용하는 볼트로서, 철골구조 또는 목조 기둥의 밀부분이나, 교량의 철제 구조물과 콘크리트 또는 철근콘크리트의 기초를 연결하는 볼트를 가리킨다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에는 내진 보강판(71)이 구비되고, 상기 내진 보강판(71) 또한 기초 콘크리트(72)에 앵커볼트(73)와 너트(74)에 의해 고정된다. 즉, 도 2를 살펴보면, 상기 앵커볼트(73)는 기초 콘크리트(72)의 상부에 구비되는 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)에 형성된 구멍의 내부로 삽입된다. 상기와 같이 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)에 형성된 구멍의 내부로 삽입된 앵커볼트(73)는 기초 콘크리트(72)를 관통하여 상기 기초 콘크리트(72)에 체결결합된다. 상기와 같이 기초 콘크리트(72)에 체결결합된 앵커볼트는 상부에 너트(74)를 회전시켜 결합시키게 된다. 즉, 상기 앵커볼트(73)의 상부는 상기 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)의 상부로 돌출되도록 삽입하게 된다. 그리고 상기 돌출된 앵커볼트(73)의 상부에 너트(74)를 회전하여 체결함으로써, 상기 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)은 상기 기초 콘크리트(72)에 고정되게 된다.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이 내진 보강판(71)을 원형의 지지대(70)의 외주면에 설치하고, 또한 상기 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)에 앵커볼트(73)를 원형으로 배열함으로써, 상기 앵커볼트(73)에 의해 수평 방향 지진력에 의한 인장 응력 및 전단 응력을 저감할 수 있다. 또한 본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 물탱크에 수평 방향 지진력이 작용한 경우 하부에 구비된 앵커볼트(73)의 변형율이 증가됨에 따라 전단탄성계수 및 응력감소계수가 감소됨으로써, 물탱크의 내진성의 향상을 도모할 수 있다.

또한 상기 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 접점은 용접되어 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 상기와 같이 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)이 용접에 의해 일체로 결합하게 되면 지진동의 발생시 집중되는 지진 하중에도 불구하고 상기 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)이 일체거동을 할 수 있다. 즉, 용접에 의해 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)이 일체로 결합된 구조가 됨으로써, 이들이 일체거동을 하면서 지진 에너지를 효율적으로 흡수하게 된다.

이 때, 상기 기초 콘크리트(72)에 고정결합되는 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 두께는 10 ~ 45 cm 인 것이 바람직하다. 상기와 같은 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 두께 범위에서 지진동이 탱크본체(1)로 전달되는 경로를 차단시키는 면진의 효과가 가장 큰 것으로 나타났다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 지진동을 흡수하기 위한 탱크본체(1)와 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)의 크기는 각각의 반지름의 크기로 나타낼 수 있다. 즉, 탱크본체(1)의 반지름(R1)과, 상기 탱크본체(1)의 중심(P)으로부터 원형의 지지대(70)까지의 반지름(R2) 및 상기 탱크본체(1)의 중심(P)으로부터 내진 보강판(71)의 반지름(R3)의 비율은 1 : 1.2 : 1.5 인 것이 가장 바람직하다. 상기와 같은 탱크본체(1)와 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)의 반지름의 범위에서 탱크본체(1)와 하부의 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)의 강성 차이에 의한 응력의 분산 현상으로 지진동을 흡수효과가 가장 우수하다.

이상으로 본 발명의 실시예를 바탕으로 상세하게 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

1 : 탱크본체, 10 : 원수유입관, 20 : 원수유출관, 30 : 오염도센서, 31 : 레벨센서, 32 : 진동센서, 33 : 누수감지센서, 40 : 밸브, 50 : 제어부, 60 ; 경보출력부

Claims (11)

1. 두께가 50 ~ 100 cm인 기초 콘크리트(72)의 상부에 구비되어 원수가 내부공간에 수용되는 원형의 탱크본체(1)와,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 하부에 구비되는 원형의 지지대(70);와, 상기 원형의 지지대(70)의 외주면에 구비되는 내진 보강판(71);을 구비하고, 상기 원형의 지지대(70) 및 내진 보강판(71)은 그 두께가 10 ~45 cm 로서, 각각 기초 콘크리트(72)에 앵커볼트(73)와 너트(74)로 결합되며,
   탱크본체의 반지름(R1)과 탱크본체의 중심(P)으로부터 원형의 지지대(70)까지의 반지름(R2) 및 탱크본체의 중심(P)으로부터 내진 보강판(71)까지의 반지름(R3)의 비율은 1 : 1.2 : 1.5 이며,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 상부에 구비되어 원수를 유입하는 원수유입관(10)과,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 하부에 구비되어 원수를 유출하는 원수유출관(20)과,
   상기 원수유입관(10)의 일측에 구비되는 오염도센서(30);와,
   상기 오염도센서(30)의 전방에 구비되어 원수유입관(10)을 개폐하는 밸브(40)와,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 내부에 구비되어 수위를 감지하는 레벨센서(31)와,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 일측에 구비되어 지진 또는 진동을 감지하는 진동센서(32)와,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 하부 일측에 구비되어 누수를 감지하는 누수감지센서(33)와,
   상기 오염도센서(30)와 레벨센서(31)와 진동센서(32)와 누수감지센서(33) 및 상기 밸브(40)와 각각 전기적으로 연결되어 상기 센서들에 필요한 동작전원을 제공하고, 상기 센서들의 출력신호를 모니터링하여, 밸브(40)의 개폐를 제어하고, 상기 출력신호가 설정치를 초과하면 경보출력부(60)를 통해 경보를 출력하는 제어부(50); 및
   상기 제어부(50)로부터 전기적 신호를 수신하여 필요시 경보를 발생하는 경보출력부(60); 를 포함하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 원형의 지지대(70)와 내진 보강판(71)의 접점은 용접부(75)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(50)는 상기 오염도센서(30), 진동센서(32) 또는 누수감지센서(33) 중 어느 하나의 출력신호가 기준치를 초과하면 밸브(40)를 차단하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(50)는 상기 레벨센서(31)의 출력신호가 저수위를 나타낼 때 밸브(40)를 개방하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부(50)는 태양광 또는 보조배터리로 구동되는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 원형의 탱크본체(1)의 상부에 구비되는 피뢰침(80); 및 상기 피뢰침(80)의 하부에 연결되어 지면 하부까지 연결되는 접지선(81); 및 상기 접지선(81)에 연결되어 지면에 매립된 접지전극(82);을 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 경보출력부(60)는 경보음; 또는 경광등; 또는 이동통신망을 통해 관리자의 모바일 단말기로 경보를 통지하는 무선통신부; 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 원형의 탱크본체(1)에는 원수의 온도를 측정하는 온도센서 및 탁도를 측정하는 탁도센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보출력부(60)는 제어부(50)는 밸브(40)의 개폐 상태를 관리자의 모바일 단말기로 통보하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 스마트형 물탱크
    

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