KR101906909B1 - 지하수 순환식 수막 재배시스템 - Google Patents

Abstract

본 개시는 하우스로 공급되어 사용된 지하수를 다시 회수하고, 회수된 지하수가 송수라인의 외측면과 암반층의 내측면을 차례로 경유하면서 열교환하도록 하여 회수되는 지하수의 온도를 공급되는 지하수의 온도와 유사한 온도로 유지할 수 있고, 보일러나 전열히터 등의 별도 가열장치를 이용하지 않고도 열손실이 최소화되게 지하수의 온도를 일정하게 유지하면서 순환시킬 수 있으며, 낮과 밤, 계절 및 기후 변화 등에 따른 지하수의 온도변화 및 지하수의 양 또는 상태(온도, 압력, 수위, 오염에 의한 전기전도도)에 따른 문제에 적절하게 대응하여 지하수의 재순환이 가능하고, 지하수의 양, 온도, 압력, 수위, 상태에 따른 변화에 대하여 실시간으로 확인 가능하고, 이에 대한 대처가 자동적으로 이루어져 사용자의 편의가 증대되는 장점을 갖는 지하수 순환식 수막 재배시스템에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 지하수 순환식 수막 재배시스템은 지하 암반층의 내부로부터 지상으로 연장된 관정의 내부에 설치되어 지하수를 펌핑하는 모터펌프와, 상기 모터펌프와 연결되고, 상기 관정을 따라 연장되어 상기 지상에 적어도 하나 이상 설치된 복겹구조 하우스의 지붕면에 설치되어, 상기 모터펌프의 펌핑을 통해 지하수를 상기 하우스로 안내하는 송수라인과, 상기 하우스의 바닥면에 설치되어 상기 하우스의 바닥면에 낙하한 상기 지하수를 포집하며, 포집된 상기 지하수를 밸브가 구비된 필터부를 통한 필터링 후 상기 관정으로 배출되게 안내하는 회수라인과, 상기 송수라인과 상기 회수라인이 연결되는 지점에 설치되어 상기 회수라인을 통해 배출되는 지하수를 송수라인의 외면으로 유도하는 유도부재와, 상기 암반층의 상측 상기 관정의 내부에 설치되며, 상기 회수라인을 통해 회수된 상기 지하수를 상기 암반층의 내표면으로 유도하는 분산플랩과, 상기 모터펌프가 구비된 상기 관정의 내부에 설치되어 상기 분산플랩을 통해 공급된 상기 지하수의 상태를 감지하는 센서부 및 상기 센서부를 통해 측정된 상기 지하수의 상태 변화에 맞춰 상기 밸브의 동작을 제어함으로써 상기 지하수의 공급을 조절되게 하는 제어부를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

지하수 순환식 수막 재배시스템{Water Curtain Cultivation System of Underground Water Circulation}

본 명세서에 개시된 내용은 지하수 순환식 수막 재배시스템에 관한 것으로, 특히, 비닐하우스 내의 온도상승을 위하여 복겹의 비닐하우스의 지붕면에 뿌린 따뜻한 지하수를 공급배관과 암반층에서 열교환되게 회수한 후 다시 공급배관을 통해 비닐하우스에 자동으로 공급되게 하는 지하수 순환식 수막 재배시스템에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

일반적으로 비닐하우스, 유리온실 등의 시설(이하, '하우스'로 칭함) 안에서 채소, 과수, 화훼 등의 작물을 재배하는 것을 시설재배라고 하며, 시설재배는 작물 생장에 가장 적합한 환경을 인위적으로 만들어 주어 노지보다 훨씬 우수한 작물을 단시일 내에 생산 출하하여 판매하도록 함으로써, 최대한의 이익을 얻을 수 있게 하고, 연중재배를 가능하게 함으로써 농촌에서 광범위하게 실시되고 있음이 주지된 사실이다.

그러나, 겨울철 시설재배에서는 작물에 필요한 온도 유지가 가장 중요한데, 유가가 상승하면 난방비 부담이 가중되기 때문에, 시설재배 전반에 걸쳐 악영향을 주는 문제가 있다. 이러한 난방비 부담에 대한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 연중 15℃ 내외의 온도를 유지하는 지하수를 겨울철에 하우스의 외부에 뿌려 하우스 내의 온도를 상승시키는 지하수를 이용한 수막재배법이 활용되고 있다.

그런데, 종래에 사용되는 지하수를 이용하는 수막재배법은 사용된 지하수가 수로 등을 통하여 버려짐으로써, 장시간의 사용 시 지하수의 과다양수로 인해 전반적인 지하수의 수위가 낮아지거나 고갈로 이어지면서 지반 침하등의 문제를 발생시키게 되고, 이에 따라 다른 장소에 지하수공을 형성하거나 지하수공의 깊이를 깊게 형성하여야 하는 문제점 등을 가지고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 등록특허 제10-0888039호에 하우스로부터 배수되는 지하수를 지하수공으로 다시 환원하기 위한 환원수로와, 상기 환원수로로 향하는 지하수를 정화하기 위한 정화수단 등을 구성하여 지하수를 순환시키면서 수막재배를 할 수 있는 수막 재배 시스템이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 수막 재배 시스템은 그 구성이 복잡하여 많은 설치비용과 유지 관리 비용이 요구되는 문제가 있으며, 환원되는 지하수의 온도가 낮기 때문에 차가워진 만큼 원수와 섞거나 보일러 등의 가열장치를 이용하여 가열한 다음 재활용하게 되므로 시설 유지비가 더욱 증가하게 되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로는 선행문헌 1의 등록특허 제10-1640523호 "지하수 순환식 수막 재배 시스템 및 그 작동 방법"에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 지하의 암반층(R) 내부에서부터 상측으로 연장된 관정(W)의 내부에 설치되어 지하수를 펌핑하는 모터펌프(10)와, 상기 모터펌프(10)와 연결되고, 상기 관정(W)의 내부를 통해 상측으로 연장된 후 하우스(H)의 지붕면 쪽으로 연장되게 설치되어, 상기 모터펌프(10)에 의해 펌핑된 지하수를 하우스(H)의 지붕면으로 안내하는 송수라인(21, 22)과, 일단이 상기 하우스(H)의 바닥면에 배치되고 타단이 상기 관정(W) 내에 배치되어 하우스(H)의 바닥면으로 낙하한 지하수를 회수하여 관정(W)으로 안내하여 배출하는 회수라인(30)과, 상기 관정(W) 내에서 상기 암반층(R)의 상부에 설치되며, 상기 회수라인(30)에 의해 회수된 후 관정(W) 내에서 하측으로 낙하하는 지하수를 암반층(R)의 내표면으로 유도하는 분산 플랩(50)을 포함하며, 상기 분산 플랩(50)은 상기 암반층(R)의 상단 입구부분에서 상기 송수라인(21, 22)의 외면에 끼워지게 설치되며, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 증가하는 콘(cone) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 지하수 순환식 수막 재배 시스템을 제안하고 있다.

따라서, 상기 문헌에 의하면 하우스로 공급되어 사용된 지하수를 다시 회수하고, 회수된 지하수가 송수라인의 외측면과 암반층의 내측면을 차례로 경유하면서 열교환하도록 하여 회수되는 지하수의 온도를 공급되는 지하수의 온도와 유사한 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 보일러나 전열히터 등의 별도 가열장치를 이용하지 않고도 지하수의 온도를 일정하게 유지하면서 순환시킬 수 있는 효과가 있다.

하지만, 상기된 바와 같은 종래의 기술은 계절 또는 기후변화에 따른 적극적인 대처가 어렵고 특히, 지하수의 양 또는 상태(온도, 압력, 수위, 오염에 따른 전기전도도) 등의 문제에 대응하여 지하수를 자동적으로 순환공급되게 하는 구체적인 방안이 개시되지 않은 단점이 있다.

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1. 한국 특허등록 제10-1640523호(2016.07.12) 2. 한국 특허등록 제10-0888039호(2009.03.03) 3. 한국 특허등록 제10-0597373호(2006.06.29) 4. 한국 실용등록 제20-0275414호(2002.04.30)

따라서, 하우스로 공급되어 사용된 지하수를 다시 회수하고, 회수된 지하수가 송수라인의 외측면과 암반층의 내측면을 차례로 경유하면서 열교환하도록 하여 회수되는 지하수의 온도를 공급되는 지하수의 온도와 유사한 온도로 유지할 수 있는 지하수 순환식 수막 재배시스템을 제공하고자 한다.

또한, 보일러나 전열히터 등의 별도 가열장치를 이용하지 않고도 열손실이 최소화되게 지하수의 온도를 일정하게 유지하면서 순환시킬 수 있는 지하수 순환식 수막 재배시스템을 제공하고자 한다.

또한, 낮과 밤, 계절 및 기후 변화 등에 따른 지하수의 온도변화 및 지하수의 양 또는 상태(온도, 압력, 수위, 오염에 따른 전기전도도)에 따른 문제에 적절하게 대응하여 지하수의 재순환이 가능한 지하수 순환식 수막 재배시스템을 제공하고자 한다.

또한, 지하수의 양, 온도, 압력, 수위, 오염도의 상태에 따른 변화에 대하여 실시간으로 확인 가능하고, 이에 대한 대처가 자동적으로 이루어져 사용자의 편의가 증대되는 지하수 순환식 수막 재배시스템을 제공하고자 한다.

실시예에 의한 지하수 순환식 수막 재배시스템은, 지하 암반층의 내부로부터 지상으로 연장된 관정의 내부에 설치되어 지하수를 펌핑하는 모터펌프와, 상기 모터펌프와 연결되고, 상기 관정을 따라 연장되어 상기 지상에 적어도 하나 이상 설치된 복겹구조 하우스의 지붕면에 설치되어, 상기 모터펌프의 펌핑을 통해 지하수를 상기 하우스로 안내하는 송수라인과, 상기 하우스의 바닥면에 설치되어 상기 하우스의 바닥면에 낙하한 상기 지하수를 포집하며, 포집된 상기 지하수를 밸브가 구비된 필터부를 통한 필터링 후 상기 관정으로 배출되게 안내하는 회수라인과, 상기 송수라인과 상기 회수라인이 연결되는 지점에 설치되어 상기 회수라인을 통해 배출되는 지하수를 송수라인의 외면으로 유도하는 유도부재와, 상기 암반층의 상측 상기 관정의 내부에 설치되며, 상기 회수라인을 통해 회수된 상기 지하수를 상기 암반층의 내표면으로 유도하는 분산플랩과, 상기 모터펌프가 구비된 상기 관정의 내부에 설치되어 상기 분산플랩을 통해 공급된 상기 지하수의 상태를 감지하는 센서부 및 상기 센서부를 통해 측정된 상기 지하수의 상태 변화에 맞춰 상기 밸브의 동작을 제어함으로써 상기 지하수의 공급을 조절되게 하는 제어부를 포함하는 구성으로 이루어진다.

실시예에 의하면, 상기 필터부는, 상기 회수라인의 소정 위치에 설치되며 상기 지하수가 포집되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 지하수를 상기 하우징에 선택적으로 공급하는 상기 밸브와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 밸브를 통해 공급된 상기 지하수를 필터링을 통해 정화하는 필터를 포함한다.

실시예에 의하면, 상기 밸브는 상기 회수라인으로 공급되는 상기 지하수를 상기 제어부의 제어를 통해 선택적으로 공급되게 하는 버터플라이 밸브이다.

실시예에 의하면, 상기 센서부는 온도 센서, 압력 센서, 전기전도도 센서, PH 센서 중 적어도 하나 이상을 구비하고, 역주입되는 상기 지하수에 대하여 온도, 압력, 수위, 오염 정도를 실시간 감지함으로써 상기 지하수의 상태 변화에 따라 회수 조절용 상기 밸브가 상기 제어부를 통해 제어되도록 한다.

이상에서와 같은 지하수 순환식 수막 재배시스템은, 하우스로 공급되어 사용된 지하수를 다시 회수하고, 회수된 지하수가 송수라인의 외측면과 암반층의 내측면을 차례로 경유하면서 열교환하도록 하여 회수되는 지하수의 온도를 공급되는 지하수의 온도와 유사한 온도로 유지할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 보일러나 전열히터 등의 별도 가열장치를 이용하지 않고도 열손실이 최소화되게 지하수의 온도를 일정하게 유지하면서 순환시킬 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 낮과 밤, 계절 및 기후 변화 등에 따른 지하수의 온도변화 및 지하수의 양 또는 상태(온도, 압력, 수위, 오염에 의한 전기전도도)에 따른 문제에 적절하게 대응하여 지하수의 재순환이 가능한 장점을 갖는다.

또한, 지하수의 양, 온도, 압력, 수위, 오염도 등의 상태에 따른 변화에 대하여 실시간으로 확인 가능하고, 이에 대한 대처가 자동적으로 이루어져 사용자의 편의가 증대되는 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 지하수 순환식 수막 재배시스템을 보여주는 도면.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 지하수 순환식 수막 재배시스템.
도 3은 도 2에 도시된 A부분의 확대도.
도 4는 도 3의 부분확대도.
도 5는 도 2에 도시된 B부분의 확대도.
도 6은 도 2에 도시된 필터부의 구성의 예를 보여주는 도면.
도 7은 도 2에 도시된 본 개시의 지하수 순환식 수막 재배시스템의 작동 원리를 보여주기 위한 개념도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 개시의 설명에 앞서 지하수, 암반, 비닐 하우스, 복겹, 순환, 수막 재배, 관정, 송수라인과 회수라인에 사용된 배관 등 이 기술이 속한 분야에서 통상적으로 사용되는 일반적인 기술적 구성, 그에 따른 작용 및 효과 등에 대해서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 개시의 실시예에 따른 지하수 순환식 수막 재배시스템이다.

도 2를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 지하수 순환식 수막 재배시스템은 비닐하우스 내의 온도상승 및 유지를 위하여 복겹의 비닐하우스의 지붕면에 뿌린 따뜻한 지하수를 공급을 위한 배관과 암반층에서 열교환되게 회수한 후 다시 공급을 위한 배관을 통해 비닐하우스에 자동으로 공급되게 하는 지하수 순환식 수막 재배시스템에 관한 것으로서, 모터펌프(100), 송수라인(200), 회수라인(300), 유도부재(400), 분산플랩(500), 센서부(700) 및 제어부(800)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 이러한, 본 개시의 실시예에 따른 지하수 순환식 수막 재배시스템은 일부를 제외하고는 도 1에 도시된 종래의 지하수 순환식 수막 재배시스템과 대동소이하므로 본 개시에서 동일하다라고 인정할 만한 구성요소에 대해서는 도 1에 도시된 도면부호와 일치시켜 사용하기로 한다.

모터펌프(100)는 지하 암반층(R)의 내부로부터 지상으로 연장된 관정(W)의 내부에 설치되어 지하수를 펌핑한다. 이러한, 모터펌프(100)는 본 개시가 속한 비닐 하우스의 수막 재배시스템 관련 분야에서 일반적으로 사용되는 통상의 모터펌프가 사용될 수 있으나 이에 국한하지 않고 본 개시가 실현될 수 있는 것이라면 일반적인 산업분야에서 통상적으로 사용되는 어떠한 것을 사용해도 무방하다.

여기서, 관정(W)은 암반층(R) 내측에서부터 상측으로 수직하게 시공되며, 암반층(R)의 바로 상측에는 관정케이싱(C)이 설치된다. 또한, 관정(W)의 상단부에는 개폐가능한 덮개가 설치되는 것이 바람직하다. 이러한, 관정(W)의 암반층(R)은 상시 온도가 대략 15℃ 내지 17℃로서 암반층(R) 내부의 지하수 온도 역시 대략 16℃ 정도를 유지한다.

송수라인(200)은 모터펌프(100)와 연결되고, 관정(W)을 따라 연장되어 지상에 적어도 하나 이상 설치된 복겹구조 하우스(H)의 지붕면에 설치되어, 모터펌프(100)의 펌핑을 통해 지하수를 하우스(H)로 안내한다.

송수라인(200)은 하단부가 모터펌프(100)와 연결되며 관정(W)의 내부에서 상측으로 연장되게 설치되는 양수관(21)과, 일단이 양수관(21)의 상단부와 연결되고 타단이 하우스(H)의 지붕면과 인접하게 설치되어 양수관(21)을 통해 펌핑된 지하수를 하우스(H)의 지붕면으로 안내하는 공급관(22)으로 구성된다.

이러한, 본 개시의 송수라인(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 3개동의 하우스(H)의 지붕면 각각으로 동시에 지하수가 공급되도록 도시되어 있으나, 3개 이하는 물론이거니와 그 이상의 하우스(H)에 대하여 지하수가 동시에 동급되게 할 수 있음은 물론이다. 또한, 본 개시에서는 각각의 하우스(H)의 상측에서 양측면으로 지하수가 공급되도록 도시되어 있으나 하우스(H)의 가장 볼록한 상측에서 하나의 배관을 통해 공급되게 하거나 하우스(H)의 외면을 따라 다수의 배관이 이격되도록 배치시켜 하우스 전체면에 걸쳐 공급되게 할 수 있는 등 설계변경을 통해 다양하게 변경할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 사항에 해당한다. 이러한, 본 개시의 송수라인(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 하우스(H)의 전방(또는 후방)에 해당하는 정면(후면)에 대하여만 설치된 것으로 도시되며 설명하고 있으나, 이는 3개동의 하우스(H)에 대하여 송수라인(200)의 설치예를 설명함에 있어 보다 명확하도록 하기 위함이며, 각각의 하우스(H)의 길이방향에 대하여 연장설치되어 있음은 일반적인 지식을 가진자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 상기된 바를 통해, 본 개시의 하우스(H)는 3개동이 하나의 모터펌프(100)를 통해 제어됨으로써 경제성과 효율성을 갖게 된다.

회수라인(300)은 하우스(H)의 바닥면에 설치되어 하우스(H)의 바닥면에 낙하한 지하수를 포집하며, 포집된 지하수를 밸브(610)가 구비된 필터부(600)를 통한 필터링 후 관정(W)으로 배출되게 안내한다.

이러한, 회수라인(300)은 일단부가 하우스(H)의 바닥면 양측부에 설치되어 하우스(H)의 외면을 타고 낙하한 지하수를 집수하는 집수통(도면부호 미기재)에 연결되고, 타단부가 관정(W)의 내부에서 양수관(21)의 상단부 외측에 연겨되어 집수통에 집수된 지하수를 양수관(21)의 외측면으로 안내하여 배출한다. 전술된 바와 같은 본 개시의 회수라인(300)에서의 집수통은 도 1에 도시된 집수통(70)과 기능과 역할이 대동소이하므로 별도의 설명은 생략하기로 한다. 상기된 바와 같은 회수라인(300)에는 회수된 지하수를 정수하기 위한 필터부(600)가 설치됨이 바람직하다.

여기서, 도 6은 도 2에 도시된 필터부의 구성의 예를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 필터부(600)는 하우징, 밸브(610), 필터(620)로 이루어진다.

하우징은 회수라인(300)의 소정 위치에 설치되며 지하수가 포집된다. 이러한, 하우징은 단면이 사각형인 육면체 형상으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고 회수라인(300)을 통해 포집될 수 있는 어떠한 형상 및 다양한 재질로 구비되어도 무방하다.

밸브(610)는 하우징의 내부에 설치되어 지하수를 하우징에 선택적으로 공급되게 한다. 이러한, 밸브(610)는 회수라인(300)으로 공급되는 지하수를 후술될 제어부(800)의 제어를 통해 선택적으로 공급되게 하는 버터플라이 밸브가 바람직하다. 이러한, 본 개시의 밸브(610)는 밸브 관내 원판 형상의 밸브 본체를 돌려 관로의 유량을 조절함으로써 개폐 작용이 간단하게 이루어지므로 작동이 빠르고, 저압뿐만 아니라 고압의 물이나 증기·공기·가스용에도 널리 이용되는 버터플라이 밸브가 사용되는 것이 바람직하다. 다만, 본 개시에서는 수동 레버나 기어로 작동하는 방식이 아닌 오토 방식 버터플라이 밸브를 사용하되 액츄에이터와 포지션센서 등을 구비함으로써 후술될 제어부(800)를 통해 자동 제어되도록 설치됨이 바람직하다. 이러한, 밸브(610)의 구성은 밸브가 속한 분야의 통상을 지식을 가진자가 설계변경을 통해 사용 목적에 맞게 다양하게 접목하여 사용할 수 있는 부분에 해당하므로 자세한 설명은 생략한다.

필터(620)는 하우징의 내부에 설치되어 밸브(610)를 통해 공급된 지하수를 필터링을 통해 정화한다. 이러한, 본 개시의 필터(620)는 3중 카본필터를 사용하는 것이 바람직하나 이에 국한되는 것은 아니며, 또한 도 6에 도시된 바와 같이 하우징의 내부에 세로방향으로 설치되도록 도시되어 있으나 상부에 밸브(610)가 위치되도록 하는 가로방향으로 설치될 수 있음은 물론이다. 이와 같이 본 개시의 필터(620)는 지하수가 부족한 경우 필터링하여 지하로 보내거나 그 양이 많아 오버되는 경우에도 필터링한 후 배출시켜 지하로 보낸다. 특히, 본 개시의 필터(620)는 지하수의 오염도를 낮춰 전기전도도(electrical conductivity)가 낮아질 수 있도록 한다.

도 3은 도 2에 도시된 A부분의 확대도, 도 4는 도 3의 부분확대도이다.

유도부재(400)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 양수관(21)의 상단부에 외측에 연결되는 회수라인(300)의 배출부 하측에 회수라인(300)을 통해 배출되는 지하수를 양수관(61)의 외면으로 유도하기 위해 설치된다. 유도부재(400)는 상단이 관정(W)의 내표면에 부착되고, 하부의 직경이 상부의 직경보다 작은 깔때기 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 유도부재(400)의 내주면을 따라 소정 간격 이격되되, 유도부재(400)의 길이방향인 세로방향으로 세워지게 형성되는 복수의 가이드리브(410)가 형성되는데, 이 가이드리브(410)는 깔때기 형상인 유도부재(400)의 상측으로 유도된 지하수의 양이 많더라도 원활히 배출될 수 있도록 하고, 관정(W)의 내표면에 부착되어진 상태가 비틀어지지않도록 지지한다. 이때, 유도부재(400)의 상측은 측방향으로 연장되어 돌출형성되는 것이 바람직한데 이는, 도 3에 도시된 바와 같이 유도부재(400)가 암반층(R)에 걸쳐 하부로 추락되는 것을 방지하기 위함이다.

도 5는 도 2에 도시된 B부분의 확대도이다.

분산플랩(500)은 암반층(R)의 상측 관정(W)의 내부에 설치되며, 회수라인(300)을 통해 회수된 지하수를 암반층(R)의 내표면으로 유도한다.

이러한, 분산플랩(500)은 도 5에 도시된 바와 같이, 관정(W) 내에서 암반층(R)의 상부에 설치되어 양수관(21)의 외면을 타고 흘러내리는 지하수를 외측으로 분산시켜 암반층(R)의 내표면으로 유도하는 작용을 한다.

여기서, 본 개시의 분산플랩(500)은 도 1에 도시된 종래의 분산플랩(50)과 기능과 역할이 대동소이하다. 즉, 분산플랩(500)은 암반층(R)의 상단 입구부분에서 양수관(21)의 외면에 끼워져 고정되게 설치되며, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 증가하는 콘(cone) 형태로 형성될 수 있다. 또한, 분산플랩(500)의 외면에는 분산을 유도하기 위한 돌기나 요철 등이 형성될 수 있으며, 하단부는 암반층(R)의 내표면에 인접하게 배치되어, 분산플랩(500)의 외면을 따라 흘러내리는 물이 분산플랩(500)의 하단부를 통해 배출되면서 암반층(R)의 내표면으로 유도되어 흘러내리게 하는 작용을 한다. 특히, 본 개시의 분산플랩(500)은 도 5에 도시된 바와 같이, 하부가 일정한 직경을 갖고 하부를 향해 연장되어 돌출형성되는데, 이는 분산플랩(500)의 외면을 따라 흘러내리던 물이 암반층(R)으로 유도되는 중에 암반층(R)에서 튕겨져 암반층(R)을 따라 흐르지않고 벗어나게 됨을 방지함으로써 암반층(R)을 따라 흐르는 물이 안정적으로 유도되어 충분한 열교환이 가능하도록 하는 작용을 한다.

한편, 도 7은 도 2에 도시된 본 개시의 지하수 순환식 수막 재배시스템의 작동 원리를 보여주기 위한 개념도이다.

센서부(700)는 모터펌프(100)가 구비된 관정(W)의 내부에 설치되어 분산플랩(500)을 통해 공급된 지하수의 상태를 감지한다.

도 2와 도 7을 참조하면, 센서부(700)는 온도 센서, 압력 센서, 전기전도도 센서, PH 센서 중 적어도 하나 이상을 구비하고, 역주입되는 지하수에 대하여 온도, 압력, 수위, 오염 정도를 실시간 감지함으로서 지하수의 상태 변화에 따라 밸브(610)가 제어부(800)를 통해 제어되도록 한다.

이러한, 센서부(700)에서 온도 센서는 송수되는 지하수의 수온을 측정하고, 압력 센서는 지하수 공급량의 순간적 대소를 판별되도록 하기 위하여 송수라인(200)의 압력을 측정하며, 전기전도도 센서는 지하수의 오염이 많이된 경우 전기전도도가 커지므로 전기전도도에 의해 오염의 정도를 측정함으로써 지하수의 상태를 제어부(800)에 실시간 전달되도록 한다. 물론, 본 개시의 지하수 순환식 수막 재배시스템의 효율적인 운용과 관리를 위해 수위를 측정하거나 PH를 측정하는 등 상기된 센서이외에 PH 센서 등의 다양한 센서를 적재적소에 배치되게 접목하여 사용할 수 있음은 물론이다.

제어부(800)는 센서부(700)를 통해 측정된 지하수의 상태 변화에 맞춰 밸브(610)의 동작을 제어함으로써 지하수 공급을 조절되게 한다. 이때, 제어부(800)는 사용자의 편의를 위해 지하수의 상태, 설비의 정상적인 작동 및 이상유무를 시각적으로 표출하는 디스플레이부 및 제어를 위한 제어판넬이 구비되는 것이 바람직하다. 상기의 디스플레이부와 제어판넬은 사용자의 편의를 위해 다양하게 구현될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이러한, 제어부(800)는 압력 센서와 온도 센서 및 전기전도도 센서, PH 센서로 구성되는 센서부(700)로부터 감지된 데이터 신호를 전달받아 밸브(610)의 작동을 제어하는데, 이와 같은 예를 센서부(700)가 온도 센서인 경우와 전기전도도 센서인 경우로 설명하면 다음과 같다.

만약, 센서부(700)를 통해 역주입수의 온도가 10℃보다 낮은 경우 밸브를 오프시키고, 온도가 10℃보다 높은 경우 밸브를 온 시킨다. 또한, 전기전도도가 미리 설정된 설정값 이상인 경우 밸브를 오프시키고, 상기 설정값 이하인 경우 온 시킨다.

물론, 전술된 방법과 같이 밸브(610)의 작동을 동작시키거나 멈추도록 하는 것도 가능하나 경우에 따라 출력 등을 조절하여 지하수의 공급량 등이 조절되도록 할 수 있음은 물론이다. 전술된 바와 같은 본 개시의 제어부(800)는 도 7에 도시된 바와 같이 모터펌프(100)뿐 아니라 필터부(600)의 밸브(610) 등에 연동됨으로써 지하수의 순환을 보다 원활히 하는 것도 가능하다. 특히, 본 개시의 제어부(800)는 회수라인(300)의 설치된 필터부(600)의 밸브(610)를 개폐시키는 자동제어를 함으로써, 회수되는 물의 온도가 적정온도를 유지하지 못하는 등의 상태 변화가 발생되면 이를 송수라인(200)으로 공급하지 않고 회수라인(300)에 별도 설치된 방출라인(도시하지 않음)으로 배출시키도록 하는 방법 등을 사용하고, 이를 통해 모터펌프(100)를 통해 유입되는 적정 온도의 지하수만을 공급시켜 유도되는 물의 온도가 보다 빠르게 적정온도로 회복되도록 할 수 있다. 상기된 예는 온도에 국한되어 설명하고 있으나 압력 센서, 전기전도도 센서, PH 센서 등으로부터 감지된 역주입되는 지하수에 대하여 온도, 압력, 수위, 오염 정도 등의 상태변화에 모두 접목되며, 이는 통상의 지식을 가진자라면 상기된 바를 통해 모두 이해할 수 있는 정도이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 본 개시의 제어부(800)는 도면에 도시된 바와 같이 고정식으로 설치되어 있으나 이동형으로 제작될 수 있음은 물론이며, 유선 또는 무선 결합방식이 모두 사용될 수 있다. 물론, 도 8에 도시된 바와 같이 블루투스, 와이이파이 등과 같은 무선기술을 접목하고 사용자의 휴대장치에 앱으로 센서부(700)와 제어부(800)가 연동되도록 함으로써 사용의 편의를 더욱 극대화할 수 있음은 물론이며, 이는 통상의 지식을 가진자가 용이하게 접목하여 구현할 수 있는 정도에 해당하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서와 같은 지하수 순환식 수막 재배시스템은, 하우스로 공급되어 사용된 지하수를 다시 회수하고, 회수된 지하수가 송수라인의 외측면과 암반층의 내측면을 차례로 경유하면서 열교환하도록 하여 회수되는 지하수의 온도를 공급되는 지하수의 온도와 유사한 온도로 유지할 수 있고, 보일러나 전열히터 등의 별도 가열장치를 이용하지 않고도 열손실이 최소화되게 지하수의 온도를 일정하게 유지하면서 순환시킬 수 있으며, 낮과 밤, 계절 및 기후 변화 등에 따른 지하수의 온도변화 및 지하수의 양 또는 상태(온도, 압력, 수위, 오염에 의한 전기전도도)에 따른 문제에 적절하게 대응하여 지하수의 재순환이 가능하고, 지하수의 양, 온도, 압력, 수위, 오염도 등의 상태에 따른 변화에 대하여 실시간으로 확인 가능하고, 이에 대한 대처가 자동적으로 이루어져 사용자의 편의가 증대되는 장점을 갖는다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

R : 암반층 W : 관정
C : 관정케이싱 H : 하우스
21 : 양수관 22 : 공급관
100 : 모터펌프 200 : 송수라인
300 : 회수라인 400 : 유도부재
410 : 가이드리브 500 : 분산플랩
600 : 필터부 610 : 밸브
620 : 필터 700 : 센서부
800 : 제어부

Claims (4)

1. 지하 암반층의 내부로부터 지상으로 연장된 관정의 내부에 설치되어 지하수를 펌핑하는 모터펌프;
   상기 모터펌프와 연결되고, 상기 관정을 따라 연장되어 상기 지상에 적어도 하나 이상 설치된 복겹구조 하우스의 지붕면에 설치되어, 상기 모터펌프의 펌핑을 통해 지하수를 상기 하우스로 안내하는 송수라인;
   상기 하우스의 바닥면에 설치되어 상기 하우스의 바닥면에 낙하한 상기 지하수를 포집하며, 포집된 상기 지하수를 밸브가 구비된 필터부를 통한 필터링 후 상기 관정으로 배출되게 안내하는 회수라인;
   상기 송수라인과 상기 회수라인이 연결되는 지점에 설치되어 상기 회수라인을 통해 배출되는 지하수를 송수라인의 외면으로 유도하는 유도부재;
   상기 암반층의 상측 상기 관정의 내부에 설치되며, 상기 회수라인을 통해 회수된 상기 지하수를 상기 암반층의 내표면으로 유도하는 분산플랩;
   상기 모터펌프가 구비된 상기 관정의 내부에 설치되어 상기 분산플랩을 통해 공급된 상기 지하수의 상태를 감지하는 센서부; 및
   상기 센서부를 통해 측정된 상기 지하수의 상태 변화에 맞춰 상기 밸브의 동작을 제어함으로써 상기 지하수의 공급을 조절되게 하는 제어부;를 포함하여 이루어지되,
   상기 센서부는 온도 센서, 압력 센서, 전기전도도 센서, PH 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 구비하고, 역주입되는 상기 지하수에 대하여 온도가 10℃보다 낮은 경우 또는 전기전도도가 미리 설정된 설정값 이상인 경우 상기 밸브를 오프 시키고,
   온도가 10℃보다 높은 경우 또는 미리 설정된 설정값 이하인 경우 상기 밸브를 온 시키도록 실시간 감지함으로써 상기 지하수의 상태 변화에 따라 회수 조절용 상기 밸브가 상기 제어부를 통해 제어되도록 하며,
   상기 제어부는 사용자의 편의를 위해 지하수의 상태, 설비의 정상적인 작동 및 이상유무를 시각적으로 표출하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 순환식 수막 재배시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 필터부는,
   상기 회수라인의 소정 위치에 설치되며 상기 지하수가 포집되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 지하수를 상기 하우징에 선택적으로 공급하는 상기 밸브와, 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 밸브를 통해 공급된 상기 지하수를 필터링을 통해 정화하는 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 순환식 수막 재배시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 밸브는 상기 회수라인으로 공급되는 상기 지하수를 상기 제어부의 제어를 통해 선택적으로 공급되게 하는 버터플라이 밸브인 것을 특징으로 하는 지하수 순환식 수막 재배시스템.
   
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