KR101881491B1 - 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 물탱크를 서로 연결하여 물의 저장공간을 확장 또는 축소 가능하게 구성되고, 특히 물의 유입 및 배출에 사용되는 모터펌프를 태양광에너지로부터 얻은 천연 전력으로 구동함에 따라 관수 작업에 사용되는 비용을 최소한으로 절감할 수 있음은 물론, 관수 대상지에 설치되어 토양의 수분을 감지하는 토양 수분 측정센서와 물탱크에 설치되어 저수량을 감지하는 수위감지기 및 센서가 제공하는 정보에 따라 관수 여부를 판단하는 관수 컨트롤러 등을 통해 일련의 관수 공정이 자동화로 이루어지도록 한 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빗물을 저장하는 물탱크는 상측에 원형의 격벽이 기설정된 배열로 배치되되, 각 원형의 격벽 사이마다 바둑판 배열의 격자가 더 나열되어 빗물의 유입을 유도하는 다수의 우수연결부(11)가 형성되고, 내부공간에는 각 우수연결부가 배열된 위치마다 빗물을 저장하는 분할셀(40)이 입설된 것을 포함하는 저장블록(100);과, 위 저장블록(100)은 각 육 면에 또 다른 저장블록의 결합 유무에 따라 빗물의 저장량을 확장 또는 축소하는 것을 포함하고, 위 저장블록 내의 빗물 유입, 정화, 관수를 포함한 일련의 관수 공정을 태양광 전력 생성모듈(300)이 생성한 천연 전력으로 가동하는 것에 관한 것이다.

Description

태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크{Prefabricated water tank with solar powered automatic irrigation system}

본 발명은 관정을 통해 추출한 지하수나 빗물 등을 저장하여 토지의 수분상태에 따라 관수 대상지에 수분을 공급하는 물탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 물탱크를 서로 연결하여 물의 저장공간을 확장 또는 축소 가능하게 구성되고, 특히 물의 유입 및 배출에 사용되는 모터펌프를 태양광에너지로부터 얻은 천연 전력으로 구동함에 따라 관수 작업에 사용되는 비용을 최소한으로 절감할 수 있음은 물론, 관수 대상지에 설치되어 토양의 수분을 감지하는 토양 수분 측정센서와 물탱크에 설치되어 저수량을 감지하는 수위감지기 및 센서가 제공하는 정보에 따라 관수 여부를 판단하는 관수 컨트롤러 등을 통해 일련의 관수 공정이 자동화로 이루어지도록 한 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크에 관한 것이다.

통상적으로 우기 때 내리는 빗물을 활용하지 못하고 대부분 땅에 흘려보내고 있으며, 이렇게 지면에 흘러들어간 빗물은 지하수를 형성하며, 이렇게 형성된 지하수는 시간이 지날수록 지반을 약하게 하거나 하·폐수 등이 지반의 균열 틈으로 유입되어 지하수 및 그 주변이 오염될 수 있다.

따라서, 내리는 빗물을 직접적으로 수집함에 따라 지하로 침투하는 우수의 량을 조절하거나, 수집된 빗물을 건기와 같은 시기에 배출하여 토양에 수분을 공급하는 다양한 기술이 개발되고 있다.

예컨대, 내리는 빗물을 직접적으로 수집 저장하여 필요한 시기에 활용하는 기술의 일례로 대한민국등록특허 제10-1051778호 "우수저장 블록, 집수여과장치 및 이를 구비하는 우수처리 시스템"이 게재되어 있으며, 상기 종래기술은 중공의 내부공간을 가지며 표면층에 우수가 투과되어 중공부로 수집될 수 있는 다수의 공극을 포함하고, 내부공간에는 격벽에 의해 하나 이상의 분할공간 및 분할공간에 구비된 다양한 여과부재로 이루어져 투과되는 우수를 여과하는 집수여과장치와, 집수여과장치와 연통하여 여과된 우수를 저장하는 블록형태의 저장 블록으로 구성되며, 이를 이용하여 빗물이 지중으로 침투되는 유압속도를 제어할 수 있는 기술이다.

하지만, 상기 종래기술은 단순히 여과기능과 저수공간을 제공할 뿐이며, 우기 시 내리는 빗물만을 수집 저장하기 때문에 이미 지하에 흘러들어간 지하수를 활용할 수는 없다. 또한, 지표면 바로 위에 설치된 블록에 떨어져 불순물이 다량 포함된 빗물을 공급받아 여과하기 때문에 집수여과장치를 수시로 관리하여야만 하는 불편함을 내포하고 있다.

이에 따라 내리는 빗물을 수집 저장하여 활용하는 것은 물론, 관정을 설치함으로써 이미 지하에 흘러들어간 빗물을 끌어올려 저장하는 방식의 저수장치가 개발되고 있으나, 지하에 끌어올린 물에 가치에 비해 물을 끌어올리기 위한 모터 펌프의 전력소모가 심한 탓에 실질적으로 상기 관정의 사용이 매우 미비하였다.

상기와 같은 이유로 모터 펌프의 전력 소모를 절감하기 위한 다양한 방법이 개발되고 있으며, 일례로 공개특허공보 제10-2015-0153660호 "옥상녹화용 관수 시스템"이 게재되어 있다.

상기 종래기술은 지면에 우수(雨水)를 저장하는 저장탱크 및 저장된 우수를 옥상으로 흐름을 유도하는 수 개의 튜브로 구성되며, 튜브의 모세관 현상에 의해 지면에 저장된 우수를 옥상으로 이동시키는 기술이다.

하지만, 상기 종래기술은 개폐밸브가 구비되어 유량 제어는 가능하지만 토양의 수분 상태에 따라 사용자가 직접 수시로 조절해야만 하는 수동성 기능이며, 더불어 상기의 종래기술은 우기에만 사용할 수 있는 한정적인 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 빗물 또는 지하수를 수집 저장하되, 필요에 따라 저장된 지하수의 관수 여부를 제어함은 물론, 관수에 사용되는 모터 및 센서의 작동을 태양광으로 생성한 천연 전력으로 구동함에 따라 관수에 사용되는 전력 소모를 최소화하여 가성비를 적극적으로 향상시킬 수 있는 물탱크 및 자동 관수 시스템이 현재 매우 시급한 실정이다.

대한민국등록특허 제10-1051778호 "우수저장 블록, 집수여과장치 및 이를 구비하는 우수처리 시스템" 대한민국공개특허공보 제10-2015-0153660호 "옥상녹화용 관수 시스템"

본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 빗물을 저장하는 저장공간을 분할하고, 상측에는 각 분할된 공간마다 내리는 빗물을 효과적으로 투과할 수 있는 형태의 인입부를 제공함으로써 최소의 면적으로 최대의 빗물을 수집 저장하는 것은 물론, 특히 하나 이상의 저장소를 다수 연결하여 서로 내통되도록 구성함에 따라 빗물의 저장공간을 확장 또는 축소 가능하게 구성하고자 한다.

또한, 지반에 매립된 지하수를 지상으로의 추출 및 추출된 지하수를 관수 대상지에 배수하는 모터펌프와, 토양의 수분 상태를 감지하는 센서, 저수장치에 설치되어 센서의 정보를 전달받아 모터펌프의 구동 여부를 결정하는 관수 컨트롤러 등 구동에 필요한 일련의 모든 전력을 절감하여 지하수를 최대한 저비용으로 추출하고 관수하도록 구성하는 것이 다른 해결과제이다.

또한, 태양광에너지로부터 전력 생산이 가능한 주간은 물론, 태양광에너지를 제공받을 수 없어 전력 생산이 불가능한 야간에도 천연전력을 이용하여 관수용 모터 펌프를 구동시킬 수 있는 기능을 부여하고자 하는 것이 또 다른 해결과제이다.

또한, 상시 적정량의 빗물과 지하수를 저장할 수 있도록 구성하고, 토양의 수분 상태에 따라 자동으로 관수할 수 있는 시스템을 제공하고자 하는 것이 마지막 해결과제이다.

상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크는 다음과 같다.

본 발명의 빗물을 저장하는 물탱크는 상측에 원형의 격벽이 기설정된 배열로 배치되되, 각 원형의 격벽 사이마다 바둑판 배열의 격자가 더 나열되어 빗물의 유입을 유도하는 다수의 우수연결부(11)가 형성되고, 내부공간에는 각 우수연결부가 배열된 위치마다 빗물을 저장하는 분할셀(40)이 입설된 것을 포함하는 저장블록(100);과, 상기 저장블록(100)은 각 육 면에 또 다른 저장블록의 결합 유무에 따라 빗물의 저장량을 확장 또는 축소하는 것을 포함하고, 상기 저장블록 내의 빗물 유입, 정화, 관수를 포함한 일련의 관수 공정을 태양광 전력 생성모듈(300)이 생성한 천연 전력으로 가동하는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 분할셀(40)은 원기둥 형상을 가지며, 중심부 측의 지름이 상측과 하측의 지름에 비해 점차 협소해지는 모세관 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 물탱크(1)는 최상층에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 추출된 지하수를 공급받는 지하수 인입관(51)과, 빗물을 직접적으로 수령하는 우수 인입관(52)을 포함하고, 상기 지하수 인입관과 우수 인입관은 저장블록 상측에 형성된 다수의 우수연결부와 연결하여 빗물의 인입을 유도하는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 물탱크(1)는 최측부에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 저장 한계치를 벗어난 우수를 배출하는 오버플로우관(53)을 포함하는 것에 특징이 있다.

또한, 상기 물탱크(1)는 최측부에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 관수 대상지의 토양 수분 상태에 따라 저장된 우수를 관수하는 토출관(54)을 포함하는 것에 특징이 있다.

한편, 상기 저장블록(100)의 다단 결합으로 제공되는 물탱크(1)를 시공하는 방법으로는 관수 대상지 인근에 지표면을 함몰시킨 뒤, 자갈과 모래를 포설하는 터파기 단계(S10);와, 상측에 빗물의 유입을 유도하는 우수연결부(11)가 다수 형성되고, 내부에 우수연결부로부터 유입된 빗물을 분할 저장하는 분할셀(40)을 포함하는 저장블록(100)을 수 개 연결하여 지표면이 함몰된 면적만큼 조립하는 저장블록 조립단계(S20);와, 조립된 물탱크(1)에 방수부재(60)를 덧씌우는 방수부재 결합단계(S30);와, 지하수 및 내리는 빗물을 수령하는 인입관과 저수조의 저장된 지하수를 외부로 배출하는 배출관을 결합하는 입배출관 결합단계(S40);와, 물탱크(1)의 만수 범위를 감지하는 수위감지기(70)와 저장된 지하수를 외부로 배출하기 위한 동력을 제공할 모터펌프(80)를 결합하는 동력장치 결합단계(S50);와, 관수 대상지에 토양의 수분 상태를 측정하는 토양 수분 측정센서(90)를 설치하는 토양센서 설치단계(S60);와, 물탱크 인근에 태양광 전력 생성모듈(300) 및 동력장치의 구동 여부를 판단하는 관수 컨트롤러(200)를 설치한 뒤, 태양광 전력 생성모듈과 관수 컨트롤러를 상호 연동하도록 설치하는 발전모듈 설치단계(S70);로 구성된다.

또한, 상기 방수부재 결합단계(S30)는 물탱크(1)의 외면에서부터 부직포(61), 방수시트(62), 시트보호용 부직포(63)의 순서대로 겹겹이 포장하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입배출관 결합단계(S40)는 관정으로부터 추출된 지하수를 공급받는 지하수 인입관(51)과 내리는 빗물을 직접적으로 수령하는 우수인입관(52)이 저장블록(100)의 상부커버에 형성된 우수연결부(11)와 내통되게 체결하는 인입관 결합단계(S41)와, 만수 범위에 따라 외부로 폐수하는 오버플로우관(53)과, 토양 수분 측정센서(90)의 측정정보에 의해 관수 대상지로 지하수를 배출하는 토출관(54)이 어느 하나의 분할셀(40)과 체결하는 배출관 결합단계(S42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입배출관 결합단계(S40)의 토출관(54)은 저장된 지하수를 배출하는 단부가 관수 대상지의 배수로에 최하단에 매립되며, 상기 배수로는 방수시트 부직포로 지반과 경계를 구분하되, 방수시트 부직포 상측으로 자갈층과 모래층을 순차적으로 포설하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발전모듈 설치단계(S70)는 물탱크(1)의 인근에 태양광 패널(310)을 설치하는 태양광패널 설치단계(S71)와, 태양광 패널이 생성한 천연 전력을 저장하는 태양광 전력 저장용 배터리(320)를 설치하는 배터리 설치단계(S72)와, 토지 수분 측정센서(90) 및 수위감지기(70)가 전송하는 데이터에 따라 모터펌프(80)에 동력의 제공 유무를 판단하는 관수 컨트롤러(200)를 설치하고 연동하는 펌프제어부 설치단계(S73)를 포함하는 것에 특징이 있다.

상술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 상측에 원형의 격벽이 기설정된 배열로 배치되되, 각 원형의 격벽 사이마다 바둑판 배열의 격자가 더 나열되어 빗물의 유입을 유도하는 우수연결부를 통해 내리는 빗물의 불순물을 최대한 걸러내어 수집하는 것은 물론, 특히 지하에 침투된 빗물을 추출하거나 저장된 빗물을 관수 대상지로 배출하는 유공관의 주변을 방수시트와 부직포, 모래 및 자갈 등을 순차적으로 포설하여 빗물이 자연스럽게 여과되어 청결한 상태의 빗물을 저장 또는 관수할 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나 이상의 저장블록을 서로 연결하고, 연결된 저장블록 간의 저장공간이 상호 연통됨에 따라 빗물의 저장공간이 확장 또는 축소 가능한 것에 효과가 있다.

또한, 지하에 매립된 지하수를 추출하기 위해 상수도관의 연결 또는 심층수까지 관정을 개발하여 고양정 및 대용량의 수중펌프를 설치하는 등 고액의 시설비나 생산비가 부과됐던 기존의 방식과는 달리, 지하로 침투한 제1불투수층에 고인 천층수를 추출하되, 추출과 관수에 필요한 일련의 모든 전력을 자가발전 방식의 천연 전력 생성모듈로부터 생산하여 대체함에 따라 저비용 저예산으로 관수를 실시할 수 있음과 더불어, 오염의 우려가 있는 천층수를 활용함으로써 환경 보전에 이바지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 자가발전 방식의 태양광 전력 생성모듈을 물탱크 인근에 설치하여 태양광이 제공되는 주간에는 태양광 패널이 생성한 천연 전력의 일부는 모터펌프에 지속적으로 제공하고, 남은 일부는 태양광 전력 저장용 배터리에 저장하였다가 야간 또는 날씨가 흐릴 때 태양광 전력 저장용 배터리에 저장된 천연 전력으로 모터펌프를 구동시킴에 따라 태양광이 없는 야간 또는 날씨에 얽매이지 않고 상시 관수 시스템을 가동할 수 있는 효과가 있다.

또한, 토양 수분 측정센서가 실시간으로 토양의 수분 정도를 검출하여 제어부로 전송하고, 제어부는 전달된 정보를 토대로 해당 토양에 필요한 관수량을 산출하여 천연자원 전력모듈에 인계하며 천연자원 전력모듈은 산출된 관수량에 맞추어 필요한 양만큼 저수조에 저장된 천층수를 관수 대상지로 배수함에 따라 토양에 정확한 양의 수분을 지속적으로 공급할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 저장장치는 지하수의 추출, 저장장치의 빗물 수위, 토양의 수분상태, 관수의 여부 등 관수에 관련된 일련의 모든 행위가 센서에 의해 자동으로 실행되는 자동화 시스템으로 구성됨에 따라 지하에 매립된 지하수의 추출 개발 시장 뿐 아니라, 관수 제어 시장의 기술 발전에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 저장블록의 사시도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 하나 이상의 저장블록을 다단 결합하되, 이탈되지 않게 상호 간 클립으로 고정하는 것을 나타낸 사시도.
도 4는 저장블록의 상하 결합이 유도되는 것을 나타낸 측면도.
도 5는 물탱크의 평면도.
도 6은 물탱크의 정면도.
도 7은 배수로의 단면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 물탱크의 시공방법을 순차적으로 나열한 플로 차트.
도 9는 물탱크의 레이아웃.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 관정을 통해 추출한 지하수나 빗물 등을 저장하여 토지의 수분상태에 따라 관수 대상지에 수분을 공급하는 물탱크에 관한 것이다.

무엇보다, 하나 이상의 물탱크를 서로 연결하여 물의 저장공간을 확장 또는 축소 가능하게 구성되고, 특히 물의 유입 및 배출에 사용되는 모터펌프를 태양광에너지로부터 얻은 천연 전력으로 구동함에 따라 관수 작업에 사용되는 비용을 최소한으로 절감할 수 있음은 물론, 관수 대상지에 설치되어 토양의 수분을 감지하는 토양 수분 측정센서와 물탱크에 설치되어 저수량을 감지하는 수위감지기 및 센서의 정보에 따라 관수 여부를 판단하는 관수 컨트롤러 등을 통해 일련의 관수 공정이 자동화로 이루어지는 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크에 관한 것임을 주지한다.

예컨대 본 발명에서 언급하는 지하수는 천층수(淺層水)를 의미하고, 천층수란, 지하로 침투한 물이 제1불투수층 위에 고인 물로써, 자유면 지하수로 불리기도 한다. 상기 천층수는 하·폐수 등이 지반의 균열 틈으로 유입되어 오염될 가능성이 있으며 지표면에 가까이 위치함에 따라 공기의 투과가 양호하여 산화가 활발히 이루어지고, 다량 매립될 경우 지반의 손실에 의해 지반이 함몰되어 농경지에 피해를 주는 경우가 많다. 이러한 이유로 본 발명에서는 환경의 보존과 지하수의 채집을 수월하게 시도할 수 있도록 지반으로 침투한 빗물 중 제1불투수층에 매립된 천층수를 이용한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 물탱크의 사시도이고, 도 2는 물탱크의 내부를 확인할 수 있도록 도시한 도 1의 분해사시도이다.

도 1과 2에 도시된 본 발명의 물탱크는 크게 지면에 배치되는 하부 커버(20) 및 하부커버와 일정 높이만큼 이격된 위치에서 설치되어 내리는 빗물의 유입을 직접적으로 유도하거나 우수 인입관(51)을 통해 유입되는 빗물의 인입을 유도하는 상부커버(10) 그리고 하부커버와 상부커버 간에 측면을 모두 차단하는 측면커버(30)를 포함함에 따라 최종적으로 육면체의 저장블록(100)으로 구성된다. 더불어, 상기 저장블록(100)의 상부커버(10)와 하부커버(20)의 사이에는 인입된 빗물을 저장하는 다수의 분할셀(40)이 배치된 것이 특징이다.

상기 상부커버(10)는 빗물을 직접적으로 인입할 수 있도록 유도하는 한편, 우수 인입관(51)을 더욱 쉽게 연결할 수 있는 우수연결부(11)를 포함하되, 다수의 우수연결부가 기설정된 배열로 상부커버 전체에 배치된다.

상기 우수연결부(11)의 형상으로는 상측에 원형의 격벽이 기설정된 배열로 배치되되, 각 원형의 격벽 사이마다 바둑판식 배열의 격자가 더 나열됨에 따라 빗물이 유입될 수 있는 다수의 빗물 유입홈이 확보되고, 이에 따라 상부커버(10) 상에서 다양하게 흐르는 빗물을 효과적으로 수집할 수 있다.

상기 하부커버(20)도 상부커버(10)와 마찬가지로 동일한 위치 선상에 우수연결부(11)가 배치되고, 상부커버와 하부커버 사이에는 우수연결부가 형성된 위치마다 빗물을 저장하는 분할셀(40)이 입설된다.

여기에서 분할셀(40)은 원기둥의 형태로 제공되며 분할셀의 상부측 외주연과 하부측 외주연에는 4개소의 리브(Rib)가 더 형성되어 상부커버(10)와 하부커버(20)와의 접촉 면적을 넓혀 밀접하게 고정함과 더불어 분할셀의 내구성을 향상시킨다.

한편, 상기에 언급한 바와 같이 상기 분할셀(40)은 원기둥의 형상을 가지며, 특히 중심부 측의 지름이 상측과 하측의 지름에 비해 점차 협소해지는 모세관 형태로 이루어져 빗물의 유입력을 적극적으로 향상시킨다.

상기 측면커버(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 사각 홈이 관통 형성된 격자무늬의 정사각형으로 이루어지며, 저장블록(100)의 전면과 배면에는 각 1개소의 측면커버와 저장블록의 좌면 우면에는 각 2개소의 측면커버가 설치되나, 측면커버의 설치갯수와 측면커버의 형태에 국한하지는 않는다.

한편, 상기 상·하부커버(10,20)와 측면커버(30)는 서로 마주하는 변에 대해 돌부(10a)와 요홈(30a)를 포함하여 서로 긴밀하게 결합하는 것이 특징이다.
더욱 상세히 설명하자면 상기 상부커버(10)와 하부커버(20)에는 각 둘레마다 하향 또는 상향으로 각각 돌출된 돌부(10a)가 일정한 간격에 따라 연속적으로 형성되고, 상·하부커버(10,20)의 측면에 조립되는 측면커버(30)의 최상단과 최하단에는 상기 돌부와 대응하는 위치마다 요홈(30a)이 형성되어 상호 간에 맞물리면서 끼움 개재되어 최종적으로 직육면체의 형태로 이루어진 저장블록의 외형으로 구성된다.

상기와 같이 상·하부커버(10,20)와 측면커버(30) 및 상·하부커버 사이에 입설된 분할셀(40)을 모두 포함하여 하나의 저장블록(100)이 형성되고, 이러한 저장블록은 각 육면에 또 다른 저장블록이 점차 배치되어 최종적으로 물탱크(1)가 된다.

한편, 상·하부커버(10,20)의 각 측면에는 하나 이상의 연결부(a)를 포함하고, 상기 연결부는 각 변을 기준에서 커버의 중심부로 갈수록 넓이가 점차 확장되는 역 삼각의 형태로 이루어진다.

다시 말해, 저장블록(100)을 좌우 배열로 배치한 뒤, 리본 형태의 클립(b)을 이용하여 연결부(a)에 결합하며, 이에 대해 정확한 형태 및 구성은 도 3을 참조하면 이해가 쉬울 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 저장블록(100)의 상부커버(10)에는 일정 거리가 이격된 상태로 하나 이상의 결합 돌기(12)가 돌출형성되고, 하부커버(20)에는 결합돌기와 대응하는 위치 선상에 결합 요부(21)를 포함함에 따라, 저장블록의 상하 결합을 유도하면서 결합이 완료된 저장블록이 원치않는 위치 가변을 차단한다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 물탱크(1)는 최상층에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 추출된 지하수를 공급받는 지하수 인입관(51)과, 내리는 빗물을 직접적으로 수령하는 우수 인입관(52)을 포함하고, 상기 지하수 인입관과 우수 인입관은 저장블록 상측에 형성된 우수연결부(11)와 연결하여 빗물의 인입을 유도한다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 물탱크(1)의 최측부에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 저장 한계치를 벗어난 우수를 배출하는 오버플로우관(53)과, 최측부에 배치된 저장블록 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 관수 대상지의 토양 수분 상태에 따라 저장된 우수를 관수하는 토출관(54)을 포함한다.

상기와 같이 구성되는 저장블록(100)을 하나 이상 연결하여 제공되는 조립식 물탱크는 다음과 같은 방법으로 시공되며, 상세한 시공방법은 도 8에 도시된 플로차트와 같은 순서대로 시공이 이루어진다.

도 8에 도시된 바와 같이 물탱크의 시공방법은 크게 터파기 단계(S10);와, 저장블록 조립단계(S20);와, 방수부재 결합단계(S30);와, 입배출관 결합단계(S40);와, 동력장치 결합단계(S50);와, 토양센서 설치단계(S60);와, 발전모듈 설치단계(S70);를 순차 거쳐 이루어진다.

상기 터파기 단계(S10)는 지하에 천층수가 다량 매립된 관수 대상지 인근에 일정 깊이만큼 지표면을 함몰시킨 뒤, 일정 두께만큼 자갈과 모래를 순차적으로 포설하는 단계를 일컫는다.

상기 저장블록 조립단계(S20)는 상측에 빗물의 유입을 유도하는 우수연결부(11)가 다수 형성되고, 내부에 우수연결부로부터 유입된 빗물을 분할 저장하는 분할셀(40)을 포함하는 저장블록(100)을 수 개 연결하여 지표면이 함몰된 면적만큼 조립하는 단계를 일컫는다.

상기 저장블록 조립단계(S20)는 하부커버 배치단계(S21)와, 분할셀 입설단계(S22)와, 측면커버 조립단계(S23)와, 상부커버 조립단계(S24)와, 각 커버 및 분할셀이 결합된 하나 이상의 저장블록을 지표면에 함몰된 면적만큼 연결하는 저장블록 결합단계(S25)와 같이 세세한 단계를 포함하여 구성된다.

상기 방수부재 결합단계(S30)는 조립된 물탱크(1)에 방수부재(60)를 덧씌우는 단계로 상기 방수부재는 저수조의 외면에서부터 부직포(61), 방수시트(62), 시트보호용 부직포(63)의 순서대로 겹겹이 포장한다.

상기 입배출관 결합단계(S40)는 지하수 및 내리는 빗물을 수령할 인입관과 물탱크(1)에 저장된 지하수를 외부로 배출할 배출관을 결합하는 단계를 일컫는다.

특히, 상기 입배출관 결합단계(S40)는 관정으로부터 추출된 지하수를 공급받는 지하수 인입관(51)과 내리는 빗물을 직접적으로 수령하는 우수인입관(52)이 저장블록(100)의 상부커버(10)에 형성된 우수연결부(11)와 내통되게 체결하는 인입관 결합단계(S41)와, 만수 범위에 따라 외부로 폐수하는 오버플로우관(53)과, 토양 수분 측정센서의 측정정보에 의해 관수 대상지로 저장된 지하수를 배출하는 토출관(54)이 어느 하나의 분할셀(40)과 체결하는 배출관 결합단계(S42)를 포함한다.

상기 오버플로우관(53)은 물탱크(1)의 최측부에 구비된 어느 하나의 저장블록(100)에 체결되며, 특히 수위감지기(70)가 설정한 만수 범위에 해당하는 위치나 만수 범위보다 다소 높은 위치에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서 저장된 지하수가 만수 범위를 벗어난 것을 수위감지기(70)가 감지하여 정보를 관수 컨트롤러(200)로 전달하면 오버플로우관(53)이 개방되어 만수 범위를 벗어난 만큼의 지하수가 외부로 배출된다.

상기 동력장치 결합단계(S50)는 물탱크(1)의 만수 범위를 감지하는 수위감지기(70)와 저장된 지하수를 외부로 배출할 동력을 제공하는 모터 펌프(80)를 결합하는 단계이다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 수위감지기(70)는 물탱크(1)를 이루는 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록의 상단부에 설치되며, 빗물의 저장량이 수위 범위를 벗어나게 되면 수위감지기가 해당 정보를 관수 컨트롤러(200)로 전달하여 모터펌프(80)를 중지시킴에 따라 더는 빗물이 유입하지 못하도록 정보 제공하는 것은 물론, 수위를 벗어난 지하수가 오버플로우관(53)을 통해 외부로 배출하게 한다.

그리고 모터펌프(80)는 물탱크(1)의 내부 공간 하단에 설치되며 토출관(54)과 직접적으로 연결되며, 상기 모터펌프는 BLDC 수중 모터펌프를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 BLDC 수중 모터펌프는 모터 내부의 마모되기 쉬운 부분을 줄여 내구성이 향상되고 저소음으로 구성되되 일반 모터에 비해 장시간 사용하여도 소음이 증가하거나 성능의 저하가 저조하기 때문에 소규모 경작지에 사용될 관수 시스템에 가장 탁월한 구성품이다. 그러나 상기 모터는 일 실시 예에 관한 것일 뿐 모터의 종류에 한정하지는 않는다.

상기 토양센서 설치단계(S60)는 관수 대상지에 토양의 수분 상태를 측정하는 토양 수분 측정센서(90)를 설치하는 단계를 말하며, 관수 대상지의 곳곳에 설치되어 토양의 수분 상태를 실시간으로 측정하고, 상기 토양 수분 측정센서는 관수 컨트롤러(200)와 연동되어 측정된 토양 수분 정보를 전달함에 따라 물탱크(1)에서 배수되는 지하수의 관수량을 제어하도록 유도한다.

상기 발전모듈 설치단계(S70)는 물탱크(1) 인근에 태양광 전력 생성모듈 (300) 및 동력장치의 구동 여부를 판단하는 관수 컨트롤러(200)를 설치한 뒤, 태양광 전력 생성모듈과 관수 컨트롤러를 상호 연동하도록 설치하는 단계를 말한다.

상기 발전모듈 설치단계(S70)는 물탱크 인근에 태양광 패널(310)을 설치하는 태양광패널 설치단계(S71)와, 태양광 패널이 생성한 천연 전력을 저장하는 태양광 전력 저장용 배터리(320)를 설치하는 배터리 설치단계(S72)와, 토지 수분 측정센서(90) 및 수위감지기(70)가 전송하는 데이터에 따라 모터펌프(80)에 동력의 제공 유무를 판단하는 관수 컨트롤러(200)를 설치하고 연동하는 펌프제어부 설치단계(S73)를 포함한다.

특히, 상기 태양광패널 설치단계(S71)는 물탱크(1)에 인접한 지상에 하나 이상의 태양광 패널을 설치하여 태양광을 지속적인 저장 및 저장된 태양광을 천연 전력으로 변환하고, 변환된 천연 전력을 모터펌프(80)와 수위감지기(70)에 제공한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 물탱크의 시공방법을 간단하게 요약하자면 다음과 같다.

먼저, 지표면에 일정 깊이의 땅을 함몰한 뒤 방수시트와 부직포를 포설하고, 그 위에 다수의 저장블록(100)을 결합한 물탱크(1)를 배치한 뒤, 자갈과 모래를 포설한다.

그리고 관수 대상지에 배수로를 형성한 뒤, 물탱크를 시공할 때와 마찬가지로 배수로에 방수 시트 부직포로 외부와의 경계를 구분하고 배수로의 최하단에 토출관(54)의 일 측을 배치한 후 자갈과 모래로 포설한다.

한편, 토출관(54)의 타 측은 물탱크(1)의 우수 연결부(11)와 내통되게 체결하고, BLDC 수중 모터펌프(80)를 장착하여 모터 펌프의 가동에 따라 물탱크에 저장된 지하수를 토출관을 통해 지상으로 끌어올려 관수 대상지로 배출한다.

그리고 상기 물탱크(1)의 인근에 관수 컨트롤러(200)를 설치하고, 관수 컨트롤러와 BLDC 수중 모터펌프(80)를 연동한다. 상기 관수 대상지의 곳곳에 토양 수분 측정센서(90)를 설치한 뒤, 관수 컨트롤러(200)와 연동함과 아울러 관수 대상지의 토양에 수분이 필요하다고 판단되면 토양 수분 측정센서(90)가 데이터를 관수 컨트롤러(200)로 전달하고, 관수 컨트롤러가 BLDC 수중 모터펌프에 이를 전달함에 따라 BLDC 수중 모터펌프가 가동하여 관수 대상지로 저장된 지하수를 배출한다.

또한, 물탱크(1)의 인근에 태양광 패널(310)과 태양광 전력 저장용 배터리(320)를 설치하여 천연 전력을 생산하고, 태양광 패널과 태양광 전력 저장용 배터리와 연동하여 천연 전력을 제어하는 전력 컨트롤러(330)를 더 설치한다.

상기 전력 컨트롤러(330)는 관수 컨트롤러(200)와 연동됨은 물론, BLDC 수중 모터펌프와 연결되어 관수 컨트롤러의 가동 여부에 따라 전력 컨트롤러가 BLDC 수중 모터펌프에 전력을 인가하는 구조이다.

한편, 물탱크(1)는 적정량의 지하수를 공급받기 위해 수위감지기(70)로 만수 범위를 설정하고, 관정에서 추출된 지하수가 만수 범위를 벗어나게 되면, 수위감지기가 관수 컨트롤러에 정보를 전달함에 따라 관정펌프의 작동을 중지시켜 지하수의 입수를 차단하고, 물탱크의 만수 범위를 초과한 지하수는 오버플로우관(53)을 통해 초과한 양만큼 외부로 배출하여 상시 수위감지기에 설정된 만수 범위 만큼 지하수를 보관하도록 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 조립식 물탱크에 따라 상측에 원형의 격벽이 기설정된 배열로 배치되되, 각 원형의 격벽 사이마다 바둑판 배열의 격자가 더 나열되어 빗물의 유입을 유도하는 우수연결부를 통해 내리는 빗물의 불순물을 최대한 걸러내어 수집하는 것은 물론, 특히 지하에 침투된 빗물을 추출하거나 저장된 빗물을 관수 대상지로 배출하는 유공관의 주변을 방수시트와 부직포, 모래 및 자갈 등을 순차적으로 포설하여 빗물이 자연스럽게 여과되어 청결한 상태의 빗물을 저장 또는 관수할 수 있으며, 또한 하나 이상의 저장블록을 서로 연결하고, 연결된 저장블록 간의 저장공간이 상호 연통됨에 따라 빗물의 저장공간이 확장 또는 축소가 가능하다.

그리고 지하에 매립된 지하수를 추출하기 위해 상수도관의 연결 또는 심층수까지 관정을 개발하여 고양정 및 대용량의 수중펌프를 설치하는 등 고액의 시설비나 생산비가 부과됐던 기존의 방식과는 달리, 지하로 침투한 제1불투수층에 고인 천층수를 추출하되, 추출과 관수에 필요한 일련의 모든 전력을 자가발전 방식의 천연 전력 생성모듈로부터 생산하여 대체함에 따라 저비용 저예산으로 관수를 실시할 수 있음과 더불어, 오염의 우려가 있는 천층수를 활용함으로써 환경 보전에 이바지할 수 있으며, 또한 자가발전 방식의 태양광 전력 생성모듈을 물탱크 인근에 설치하여 태양광이 제공되는 주간에는 태양광 패널이 생성한 천연 전력의 일부는 모터펌프에 지속적으로 제공하고, 남은 일부는 태양광 전력 저장용 배터리에 저장하였다가 야간 또는 날씨가 흐릴 때 태양광 전력 저장용 배터리에 저장된 천연 전력으로 모터펌프를 구동시킴에 따라 태양광이 없는 야간 또는 날씨에 얽매이지 않고 상시 관수 시스템을 가동할 수 있다.

더불어 토양 수분 측정센서가 실시간으로 토양의 수분 정도를 검출하여 제어부로 전송하고, 제어부는 전달된 정보를 토대로 해당 토양에 필요한 관수량을 산출하여 천연자원 전력모듈에 인계하며 천연자원 전력모듈은 산출된 관수량에 맞추어 필요한 양만큼 저수조에 저장된 천층수를 관수 대상지로 배수함에 따라 토양에 정확한 양의 수분을 지속적으로 공급할 수 있으며, 특히, 본 발명의 저장장치는 지하수의 추출, 저장장치의 빗물 수위, 토양의 수분상태, 관수의 여부 등 관수에 관련된 일련의 모든 행위가 센서에 의해 자동으로 실행되는 자동화 시스템으로 구성됨에 따라 지하에 매립된 지하수의 추출 개발 시장 뿐 아니라, 관수 제어 시장의 기술 발전에 크게 기여할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1. 물탱크 10. 상측커버
20. 하측커버 30. 측면커버
40. 분할셀 51. 지하수 인입관
52. 우수 인입관 53. 오버플로우관
54. 토출관 60. 방수부재
61. 부직포 62. 방수시트
63. 시트보호용 부직포 70. 수위감지기
80. 모터펌프 90. 토양 수분 측정센서
100. 저장블록 200. 관수 컨트롤러
300. 태양광 전력 생성모듈 310. 태양광 패널
320. 태양광 전력 저장용 배터리 330. 전력 컨트롤러

Claims (9)

1. 상측에 원형의 격벽이 기설정된 배열로 배치되되, 원형의 격벽 사이마다 바둑판 배열의 격벽이 더 나열되어 복수 개의 빗물 유입구멍을 갖는 상부커버(10) 및 하부커버(20)와, 바둑판 배열의 격자로 이루어지며 상부커버와 하부커버의 각 측면과 결합하는 측면커버(30)로부터 직육면체의 형상으로 구성되고, 직육면체의 내부공간에 상부커버를 통해 유입된 빗물을 저장하는 복수 개의 분할셀(40)을 포함하여 구성되며, 빗물 유입, 정화, 관수를 포함한 일련의 관수 공정을 태양광 전력 생성모듈(300)이 생성한 천연 전력으로 가동되는 저장블록(100)에 있어서,
   상기 저장블록(100)은 상부커버와 하부커버의 각 둘레에 하향으로 돌출형성된 돌부(10a)가 구비되되, 측면커버는 최상단과 최하단에 위 돌부와 대응하는 요홈(30a)이 각각 구비되어 상호 간에 끼움 개재되어 직육면체를 형성하고,
   상기 상부커버에는 세로방향의 중심선상을 기준으로 좌측 및 우측영역 각 중심부에 형성된 원형 격벽 주변으로 각각 4개소의 돌기(12)가 삽입되고, 상기 하부커버에는 돌기와 대응하는 위치에 요부(21)가 더 형성되어 복수의 저장블록을 돌기와 요부에 의해 삽입 개재하여 적층 결합이 이루어지고, 상기 상부커버 및 하부커버에는 각 변(邊)마다 중심부 방향으로 넓이가 점차 확장되는 역삼각형의 연결부(a)가 일정한 간격으로 형성되되, 복수의 저장블록 간 측면 연결 시 각 저장블록에 형성된 연결부가 서로 마주하여 리본 형상을 하게 되며, 상기 리본 형상과 대응하는 형태의 클립(b)을 삽입 개재함으로써, 각 저장블록 간 측면 결합이 유도됨에 따라 빗물의 저장량을 확장 또는 축소하는 것을 포함하고,
   상기 분할셀(40)은 중심부 지름이 상측과 하측에 비해 점차 협소해지는 모세관 형태를 가지며, 상·하측의 각 외주연에 하나 이상의 보강살(41)이 구비되어 상부커버와 하부커버와의 접촉면적이 확대됨에 따라 고정과 밀폐의 성능이 향상된 것을 특징으로 하는 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크.
   
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3. 제1항에 있어서,
   상기 물탱크(1)는 최상층에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 추출된 지하수를 공급받는 지하수 인입관(51)과, 내리는 빗물을 직접적으로 수령하는 우수 인입관(52)을 포함하고,
   상기 지하수 인입관과 우수 인입관은 저장블록 상측에 형성된 우수연결부와 연결하여 빗물의 인입을 유도하는 것에 특징이 있는 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 물탱크(1)는 최측부에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 저장 한계치를 벗어난 우수를 배출하는 오버플로우관(53)을 포함하고,
   최측부에 배치된 저장블록(100) 중 어느 하나의 저장블록에 설치되어 관수 대상지의 토양 수분 상태에 따라 저장된 우수를 관수하는 토출관(54)을 포함하는 것에 특징이 있는 태양광 자동 관개 시스템을 갖춘 조립식 물탱크.
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