KR101840170B1 - 수위 차를 이용한 무인 이동식 녹조 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수위 차를 이용하여 녹조를 제거하는 무인 이동식 녹조 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 녹조가 부유하는 수면아래에 빈 공간을 두고 수면과 빈 공간의 수위 사이의 수위 차에 의해 빈 공간 내부에 구비된 거름망으로 물이 쏟아져 정수할 있도록 한 녹조 제거 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치는 본체; 상기 본체의 양측에 위치하여 부력을 제공하는 부력탱크; 상기 본체에 설치되어 수위를 감지하는 수위 센서; 수면에 부유하는 녹조를 걸러내는 거름망; 상기 거름망에 의해 정수된 물을 저장하는 물탱크; 상기 본체에 설치되어 상기 거름망으로 공급되는 물의 흐름을 조절하는 수구 개폐기; 상기 물탱크에 저장된 물을 배출하는 워터펌프; 및 상기 수위 센서로부터 출력되는 신호를 기반으로 상기 수구 개폐기를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

수위 차를 이용한 무인 이동식 녹조 제거 장치{APPARATUS FOR REMOVING WATER-BLOOM USING WATER LEVEL DIFFERENCE}
본 발명은 수위 차를 이용하여 녹조를 제거하는 무인 이동식 녹조 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 녹조 제거 장치에서 녹조가 부유하는 수면 아래에 빈 공간을 마련하여 수면과 빈 공간 내 수위 사이의 수위 차에 의해 빈 공간 내부에 구비된 거름망으로 물이 쏟아져 정수할 수 있도록 한 녹조 제거 장치에 관한 것이다.
기존의 녹조제거 방식으로는 약품처리, 녹조제거선 운용, 황토살포, 방류 등이 있다. 약품처리 방식은 녹조제거제를 오염된 물에 투입하여 녹조를 뭉쳐 떠오르게 하고 이를 수거하는 것이다. 하지만 이러한 약품 자체가 환경오염을 야기한다.
녹조제거선 운용은 컨베이어벨트를 이용해서 녹조를 끌어올려 수거하는 방식이다. 하지만 녹조응집제를 투입해야만 녹조를 끌어올릴 수 있기 때문에 환경오염을 야기하고 인력이 상시 투입되기 때문에 큰 인건비가 발생한다.
황토살포는 다량의 황토를 물에 희석하여 살포하는 방식이다. 이 방식은 어패류의 호흡을 어렵게 하고 황토와 녹조가 응집된 덩어리가 바닥으로 쌓여 퇴적물 문제를 야기한다. 또한 다량의 황토가 필요하고 상시 인력이 필요하기 때문에 비용이 크다.
방류는 댐이나 보의 수문을 여는 방식이다. 하지만 다량의 방류는 방류과정에서 발생한 급류와 하류의 범람으로 인해 생태계가 파괴된다. 또한 수량이 적은 갈수기에는 방류를 실시하기 어려워 시행에 한계가 있다.
본 발명의 실시예는 무인 이동식으로 녹조를 제거할 수 있는 녹조 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 약품을 사용하지 않고 생태계에 급격한 변화를 주지 않으며 녹조를 제거하여 친환경적인 녹조 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 녹조로 오염된 물을 수거하고 정수하는데 전력을 사용하는 것이 아니라 수위 차를 사용하기 때문에 경제적인 녹조 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치는 본체; 상기 본체의 양측에 위치하여 부력을 제공하는 부력탱크; 상기 본체에 구비되어 수위를 감지하는 수위 센서; 수면에 부유하는 녹조를 걸러내는 거름망; 상기 거름망에 의해 정수된 물을 저장하는 물탱크; 상기 본체에 설치되어 상기 거름망으로 공급되는 물의 흐름을 조절하는 수구 개폐기; 상기 물탱크에 저장된 물을 배출하는 워터펌프; 및 상기 수위 센서로부터 출력되는 신호를 기반으로 상기 수구 개폐기를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 수구 개폐기는, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 연직 방향으로 길이가 조절되는 벨로우즈(bellows)를 포함한다.
상기 수구 개폐기는, 상기 수위 센서가 수면 아래로 잠기면 상기 벨로우즈가 수면 위로 연장되어 상기 거름망으로 공급되는 물의 흐름을 차단하고, 상기 수위 센서가 수면 위로 떠오르면 상기 벨로우즈가 수면 아래로 수축되어 상기 거름망으로 물을 공급한다.
상기 수구 개폐기는, 상기 벨로우즈에 연결된 로프; 상기 로프를 감거나 푸는 서보모터; 및 상기 벨로우즈에 하중을 제공하는 중량물을 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 수위 센서가 수면 아래로 잠기면 상기 서보모터가 로프를 감아서 상기 벨로우즈가 연장하는 방향으로 회전하도록 상기 서보모터를 제어하고, 상기 수위 센서가 수면 위로 떠오르면 상기 서보모터가 로프를 풀어서 상기 벨로우즈가 수축하는 방향으로 회전하도록 상기 서보모터를 제어한다.
상기 녹조 제거 장치는 상기 본체에 구비되어 장애물을 감지하는 거리센서; 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 프로펠러가 회전하여 추진력을 제공하는 추진기를 더 포함한다.
상기 거리센서는: 상기 본체의 좌측 전방에 설치되는 제 1 거리센서; 상기 본체의 좌측 후방에 설치되는 제 2 거리센서; 상기 본체의 우측 전방에 설치되는 제 3 거리센서; 및 상기 본체의 우측 후방에 설치되는 제 4 거리센서를 포함하고, 상기 추진기는: 상기 본체의 좌측에 설치되는 제 1 추진기; 및 상기 본체의 우측에 설치되는 제 2 추진기를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제 1 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 1 추진기가 상기 본체의 후방을 항해 추진력을 제공하도록 상기 제 1 추진기의 프로펠러를 회전시키고, 상기 제 2 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 1 추진기가 상기 본체의 전방을 향해 추진력을 제공하도록 상기 제 1 추진기의 프로펠러를 회전시키고, 상기 제 3 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 2 추진기가 상기 본체의 후방을 향해 추진력을 제공하도록 상기 제 2 추진기의 프로펠러를 회전시키고, 상기 제 4 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 2 추진기가 상기 본체의 전방을 향해 추진력을 제공하도록 상기 제 2 추진기의 프로펠러를 회전시킨다.
상기 제어부는, 상기 수위 센서가 사전에 설정된 임계 시간을 초과하여 수면 아래로 잠겨 있으면 상기 거름망을 유지보수하기 위해 미리 설정된 동작을 실행한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 약품을 사용하지 않으며 생태계에 급격한 변화를 주지 않고 녹조를 제거하기 때문에 친환경적이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 녹조로 오염된 물을 수거하고 정수하는데 전력을 쓰는 것이 아니라 수위 차를 사용하기 때문에 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수구 개폐기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치의 오르내림 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치의 동작 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치의 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치(10)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 녹조 제거 장치(10)는 녹조가 부유하는 수면 아래에 빈 공간을 갖는 벨로우즈(213)를 두고 수면과 벨로우즈(213) 내 수위 사이의 수위 차에 의해 벨로우즈(213) 내부에 구비된 거름망으로 물이 쏟아져 정수하고 정수된 물은 배출하도록 동작한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치(10)의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 녹조 제거 장치(10)는 본체(100), 부력탱크(101), 수위 센서(200), 수구 개폐기(210), 거름망(211), 물탱크(102) 및 워터펌프(230)를 포함한다.
본체(100)는 가볍고 잘 부식되지 않는 플라스틱로 만들어질 수 있다. 부력탱크(101)는 부력을 제공한다. 수위 센서(200)는 본체(100)의 수위를 감지하여 수면 아래로 잠기면 신호를 출력한다. 수구 개폐기(210)는 수위 센서(200)의 신호에 따라 오르내리며 거름망(211)으로 들어오는 물의 흐름을 조절한다. 거름망(211)은 안으로 들어오는 물을 정수한다. 물탱크(102)는 정수된 물을 저장한다. 워터펌프(230)는 정수된 물을 물탱크(102) 밖으로 배출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 녹조 제거 장치(10)는 사전에 설정된 임계 시간을 초과하여 수위 센서(200)가 수면 아래에 잠겨 있을 경우 거름망(211)을 유지보수하기 위해 미리 설정된 동작을 실행할 수 있다. 미리 설정된 동작은 수거한 녹조를 처리하는 동작이다. 수거한 녹조를 처리하는 방식으로는 사전에 설정된 임계 시간을 초과하여 수위 센서(200)가 수면 아래에 잠겨 있으면 제어부가 관리자에게 거름망(211) 교체 알림 신호를 보내거나 GPS를 이용하여 녹조 투하 장소로 이동한 후 자동으로 녹조를 투하하는 등 여러 방식이 있을 수 있다.
수구 개폐기(210)는 수위 센서(200)의 신호에 따라 오르내리며 거름망(211)으로 들어오는 물의 흐름을 조절한다. 거름망(211)은 안으로 들어오는 물을 정수한다. 물탱크(102)는 정수된 물을 저장한다. 워터펌프(230)는 정수된 물을 물탱크(102) 밖으로 배출한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치(10)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상기 녹조 제거 장치(10)의 구성요소에 대한 블록도이다. 상기 녹조 제거 장치(10)는 센서부(300), 제어부(600), 구동부(410) 및 전원부(500)를 포함한다.
센서부(300)는 수위 센서(200) 및 거리센서(400)를 포함한다. 수위 센서(200)는 본체(100)가 물에 잠긴 정도를 감지하고 거리센서(400)는 녹조 제거 장치(10)의 진행방향에 있는 장애물과의 거리를 감지한다. 이 두 가지 센서의 신호는 제어부(600)로 전송된다.
제어부(600)는 각 센서에서 출력된 신호를 입력받고 미리 설정된 동작을 수행하도록 구동부(410)에 명령한다. 구동부(410)는 추진기(510), 서보모터(221), 워터펌프(230)로 구성되어 있고 제어부(600)가 내린 명령에 따라 동작을 한다.
추진기(510)는 거리센서(400)의 신호에 따라 동작할 수 있다. 서보모터(221)는 벨로우즈(213)가 오르내리도록 동작시킨다. 워터펌프(230)는 정수된 물을 배출한다.
전원부(500)는 태양전지(501), 배터리(502), 솔라 컨트롤러(503) 및 레귤레이터(504)를 포함한다. 배터리(502)는 태양전지(501)가 발전한 전력을 저장한다. 솔라 컨트롤러(503)는 태양전지(501)에서 발전된 전력의 과충전을 방지하며 배터리(502)에 저장하고, 배터리(502)의 전력을 안정하게 부하로 공급하는 역할을 한다. 레귤레이터(504)는 솔라 컨트롤러(503)에서 공급하는 전력을 강압한다. 솔라 컨트롤러(503)가 공급하는 전력과 레귤레이터(504)가 강압한 전력은 부하의 종류에 따라 달라질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수구 개폐기(210)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 수구 개폐기(210)는 서보모터(221), 원판(214), 벨로우즈(213), 로프(220) 및 중량물(212)을 포함한다.
서보모터(221)의 축에 원판(214)이 설치되어 있다. 벨로우즈(213)는 로프(220)와 연결되어 있다. 로프(220)는 원판(214)에 연결되어 서보모터(221)가 회전하는 방향에 따라 감기거나 풀린다. 중량물(212)은 로프(220)가 풀릴 때 벨로우즈(213)에 하중을 제공하여 벨로우즈(213)가 수면 아래로 내려가도록 벨로우즈에 중력을 가한다. 로프(220)가 감기거나 풀리면서 벨로우즈(213)가 오르내릴 수 있다. 서보모터(221)가 벨로우즈(213)를 수면 아래로 내리면 거름망(211) 안으로 물이 유입되어 정수되고 정수된 물만 외부로 배출한다. 서보모터(221)가 벨로우즈(213)를 수면 위로 올리면 거름망(211)으로 유입되던 물을 차단한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치(10)의 오르내림 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 녹조 제거 장치(10)는 물탱크(102)에 물이 채워져 무거울 때 도 5의 (a)와 같이 가라앉고, 물이 배출되어 가벼울 때에는 도 5의 (b)와 같이 떠오를 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치(10)의 동작 과정을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 동작순서 1은 거름망(211)으로 들어오는 물을 정수하는 상태이다. 수위 센서(200)가 수면 위로 떠올라 신호를 출력하지 않으면 벨로우즈(213)가 수면 아래로 내려가 거름망(211)으로 물이 유입되고 정수된다. 정수된 물은 물탱크(102) 밖으로 배출된다.
배출되는 물의 양보다 거름망(211)으로 유입되는 물의 양이 많아질 경우 본체(100)는 무거워진다. 본체(100)가 무거워지면 동작순서 2와 같이 정해진 만큼 가라앉게 되고 수위 센서가 수면 아래로 잠겨 반응하면 동작순서 3과 같이 벨로우즈(213)가 수면 위로 올라와 거름망(211)으로 유입되던 물이 차단된다.
따라서, 이미 벨로우즈(213)로 유입된 물만 정수되어 계속해서 배출되기 때문에 본체(100)는 가벼워진다. 본체(100)가 가벼워지면 동작순서 4와 같이 본체(100)는 정해진 만큼 떠오르게 되다. 떠오르게 되면 다시 동작순서 1과 같이 수위 센서(200)가 수면 위로 떠올라 신호를 출력하지 않게 되어 벨로우즈(213)가 수면 아래로 내려가 거름망(211)으로 물이 유입되고 정수되는 동작을 반복한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹조 제거 장치(10)의 평면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 녹조 제거 장치(10)는 거리센서(400) 및 추진기(510)를 더 포함한다.
예를 들어, 도 2 및 도 7을 참조하면, 녹조 제거 장치(10)는 거리센서(400)로 제 1 거리센서(401), 제 2 거리센서(402), 제 3 거리센서(403) 및 제 4 거리센서(404)를 포함하고, 추진기(510)로 제 1 추진기(511) 및 제 2 추진기(512)를 포함할 수 있다.
거리센서(400)는 장애물을 감지한다. 예를 들어, 거리센서(400)는 장애물과의 거리를 감지할 수 있으며, 일 예로 초음파센서, 적외선센서 등 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있다. 추진기(412)는 프로펠러를 회전시켜 추진력을 발생시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 거리센서(401)가 장애물을 감지하면 제 1 추진기(410)가 본체(100)의 후방을 항해 추진력을 제공하도록 제 1 추진기(511)의 프로펠러를 회전시키고 제 2 거리센서(402)가 장애물을 감지하면 제 1 추진기(511)가 본체(100)의 전방을 향해 추진력을 제공하도록 제 1 추진기(511)의 프로펠러를 회전시킨다.
제 3 거리센서(403)가 장애물을 감지하면 제 2 추진기(512)가 본체(100)의 후방을 향해 추진력을 제공하도록 제 2 추진기(512)의 프로펠러를 회전시키고 제 4 거리센서(404)가 장애물을 감지하면 제 2 추진기(512)가 본체(100)의 전방을 향해 추진력을 제공하도록 제 2 추진기(512)의 프로펠러를 회전시킨다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
10: 녹조 제거 장치
100: 본체
101: 부력탱크
102: 물탱크
200: 수위 센서
210: 수구 개폐기
211: 거름망
230: 워터펌프
300: 센서부
400: 거리센서
500: 전원부
510: 추진기
600: 제어부

Claims (9)

  1. 본체;
    상기 본체의 양측에 위치하여 부력을 제공하는 부력탱크;
    상기 본체에 구비되어 수위를 감지하는 수위 센서;
    수면에 부유하는 녹조를 걸러내는 거름망;
    상기 거름망에 의해 정수된 물을 저장하는 물탱크;
    상기 본체에 설치되어 상기 거름망으로 공급되는 물의 흐름을 조절하는 수구 개폐기;
    상기 물탱크에 저장된 물을 배출하는 워터펌프; 및
    상기 수위 센서로부터 출력되는 신호를 기반으로 상기 수구 개폐기를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 수구 개폐기는,
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 연직 방향으로 길이가 조절되는 벨로우즈(bellows)를 포함하며,
    상기 거름망은,
    상기 벨로우즈의 상단 둘레에 수용되고,
    상기 수위 센서가 수면 아래로 잠기면 상기 벨로우즈가 수면 위로 연장되어 수위차에 의해 상기 거름망으로 공급되는 물의 흐름을 차단하고, 상기 수위 센서가 수면 위로 떠오르면 상기 벨로우즈가 수면 아래로 수축되어 수위차에 의해 상기 거름망으로 물을 공급하는 녹조 제거 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수구 개폐기는,
    상기 벨로우즈에 연결된 로프;
    상기 로프를 감거나 푸는 서보모터; 및
    상기 벨로우즈에 하중을 제공하는 중량물을 더 포함하는 녹조 제거 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수위 센서가 수면 아래로 잠기면 상기 서보모터가 로프를 감아서 상기 벨로우즈가 연장하는 방향으로 회전하도록 상기 서보모터를 제어하고,
    상기 수위 센서가 수면 위로 떠오르면 상기 서보모터가 로프를 풀어서 상기 벨로우즈가 수축하는 방향으로 회전하도록 상기 서보모터를 제어하는 녹조 제거 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체에 구비되어 장애물을 감지하는 거리센서; 및
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 프로펠러가 회전하여 추진력을 제공하는 추진기를 더 포함하는 녹조 제거 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 거리센서는:
    상기 본체의 좌측 전방에 설치되는 제 1 거리센서;
    상기 본체의 좌측 후방에 설치되는 제 2 거리센서;
    상기 본체의 우측 전방에 설치되는 제 3 거리센서; 및
    상기 본체의 우측 후방에 설치되는 제 4 거리센서를 포함하고,
    상기 추진기는:
    상기 본체의 좌측에 설치되는 제 1 추진기; 및
    상기 본체의 우측에 설치되는 제 2 추진기를 포함하는 녹조 제거 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 1 추진기가 상기 본체의 후방을 항해 추진력을 제공하도록 상기 제 1 추진기의 프로펠러를 회전시키고,
    상기 제 2 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 1 추진기가 상기 본체의 전방을 향해 추진력을 제공하도록 상기 제 1 추진기의 프로펠러를 회전시키고,
    상기 제 3 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 2 추진기가 상기 본체의 후방을 향해 추진력을 제공하도록 상기 제 2 추진기의 프로펠러를 회전시키고,
    상기 제 4 거리센서가 장애물을 감지하면 상기 제 2 추진기가 상기 본체의 전방을 향해 추진력을 제공하도록 상기 제 2 추진기의 프로펠러를 회전시키는 녹조 제거 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수위 센서가 사전에 설정된 임계 시간을 초과하여 수면 아래로 잠겨 있으면 상기 거름망을 유지보수하기 위해 미리 설정된 동작을 실행하는 녹조 제거 장치.
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