KR101928919B1 - 실시간 조류 모니터링 시스템 - Google Patents

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KR101928919B1 KR1020180114843A KR20180114843A KR101928919B1 KR 101928919 B1 KR101928919 B1 KR 101928919B1 KR 1020180114843 A KR1020180114843 A KR 1020180114843A KR 20180114843 A KR20180114843 A KR 20180114843A KR 101928919 B1 KR101928919 B1 KR 101928919B1
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Abstract

본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템은 넓은 면적의 수층 또는 수중에 발생하는 조류에 대하여 측정, 분석할 수 있는 효과가 있고, 수질 환경이 전혀 다른 각 지역에 발생한 조류에 대해서 각 지역의 수질에 대한 영향 없이 조류의 발생 정도를 정량적으로 정밀하게 측정, 분석할 수 있는 효과가 있으며, 각 지역에 발생한 조류에 대한 정보를 바탕으로 데이터베이스화하여 통계적으로 시기, 장소, 수질에 따른 조류의 발생 정도를 정밀하게 분석, 측정할 수 있음은 물론, 이에 적합한 대규모 용수 처리 시스템의 구축을 가능하도록 하는 이점이 있다.

Description

실시간 조류 모니터링 시스템{Real-time algae monitoring system}
본 발명은 실시간 조류 모니터링 시스템에 관한 것이다.
우리나라를 비롯하여 각국의 대규모의 댐, 하천, 호소 등의 수 생태계에서는 녹조, 적조 등의 주로 발생에 의한 환경 파괴 및 이로 인한 용수 관리에 큰 어려움이 발생하고 있다. 따라서 발생한 조류를 제거하기 위한 다양한 방법에 대하여 지속적으로 연구되고 있으며, 조류 발생 자체를 원천적으로 차단하거나, 억제하기 위한 예방책 또한 강구되고 있다.
그러나 이러한 예방책 또는 조류 제거 방법에 대한 연구에 앞서 선행되어야 할 점은 조류가 발생하는 장소를 미리 파악할 수 있는 감시 시스템의 체계가 마련되어야 하는 점이다. 조류 감시 시스템이 도입되어 어떠한 장소에 어떠한 조류가 얼마나 발생하는 지에 대한 정보를 미리 파악할 수 있다면 조류의 발생을 조기에 차단하거나 억제할 수 있으며, 이미 광범위하게 발생한 조류에 대해서도 효과적으로 처리할 수 있는 방법이 효율적으로 제시될 수 있다. 나아가 이러한 정보를 누적 저장하여 통계적으로 데이터베이스화하여 이를 활용한다면 보다 효과적으로 조류에 대한 문제를 대처할 수 있다. 아울러 조류의 발생을 최소화할 수 있는 대규모 용수 처리 시스템도 구축할 수 있을 것이다.
하지만 종래까지는, 녹조 등의 조류의 감지는 RGB 센서 등을 통해 이루어지며, 이는 조류만을 선택적으로 감지할 수는 없고, 수중 내에 함유되어 있는 불순 입자 등에 영향을 크게 받음에 따라, 조류의 발생 정도(조류량)를 정량적으로 분석하기에는 정밀하지 못한 문제가 있다.
특히 지역이 다른 장소의 수질은 매우 상이하므로, RGB 센서를 통한 색 측정만으로는 각 장소의 수질에 대한 정보가 반영되지 않음에 따라, 각기 다른 장소에서 발생하는 녹조에 대한 정보가 누적 저장된 데이터베이스는 신뢰도가 현저히 저하되는 문제가 있다. 그렇다고 해서 각 장소의 수질에 대한 정보를 반영하려 해도, 그에 따른 다양한 측정 장비 및 시스템이 요구되는 것은 물론, 그 정보를 어떻게 반영할 것인지에 대한 기술조차 전무한 실정이다.
KR10-2017-0044980A (2017.04.26) KR10-1717602B1 (2017.03.13)
본 발명의 목적은 사람이 직접 현장에 나가 샘플링하는 등의 수동적 방법을 취하지 않고도, 넓은 면적의 수층 또는 수중에 발생하는 조류에 대하여 측정, 분석할 수 있는 실시간 조류 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 조류의 발생 정도를 정량적으로 정밀하게 측정, 분석할 수 있는 실시간 조류 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수질 환경이 전혀 다른 각 수역에 발생한 조류에 대해서, 각 지역의 수질에 대한 영향 없이 조류의 발생 정도를 정량적으로 정밀하게 측정, 분석할 수 있는 실시간 조류 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각 수역에 발생한 조류에 대한 정보를 바탕으로 데이터베이스화하여 통계적으로 시기, 장소, 수질에 따른 조류의 발생 정도를 정밀하게 분석, 측정할 수 있으며, 이에 적합한 대규모 용수 처리 시스템의 구축을 가능하도록 하는 실시간 조류 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 실시간 조류 모니터링 시스템에 따른 목적을 달성하면서 동시에, 조류 등을 포함하는 유기물을 직접적으로 분해하여 수질을 향상시키는 수질 오염 방지 시설을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 장치는 조류가 유발될 수 있는 수면 또는 수중에 위치하여 조류를 감시하는 것으로서, 색도 측정부, 수온 측정부 및 조도 측정부를 포함하는 감지부; 상기 감지부로부터 측정된 RGB 값, 온도 값 및 조도 값을 수신하는 제어부; 상기 제어부에서 처리된 정보를 외부 서버로 송신하는 무선 통신부; 및 상기 감지부가 수면 또는 수중에 위치하도록 하는 부력소재;를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치는, 상기 부력소재의 하측에 구비되되, 불순물이 배제된 상태에서 감지부가 물의 색도 및 수온을 측정하도록 상기 불순물을 여과하는 필터부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 필터부는, 복수의 여과망 및 하나 이상의 그물상 스페이서가 교번 적층되는 적층체; 상기 적층체의 테두리 외측으로부터 물이 유입되지 않도록 적층체의 테두리에 형성되는 밀봉부; 및 상기 적층체 내부에 형성되는 불순물 배제 공간;을 포함할 수 있으며, 상기 색도 측정부는 상기 불순물 배제 공간에 구비될 수 있다. 이때 상기 여과망 및 상기 그물상 스페이서의 면으로 물이 통과하여 상기 불순물 배제 공간으로 유입되되, 상기 불순물이 상기 불순물 배제 공간으로 유입되지 않는다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 실시간 조류 모니터링 장치는, 상기 적층체의 내부를 감압하여 상기 조류가 내부로 유입되도록 유도하는 감압부; 및 상기 적층체의 일면에 형성되되, 상기 적층체의 내부로 유입된 물을 배출하는 배출부;를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 물은 상기 여과망 및 상기 그물상 스페이서의 면으로 유입되어 상기 배출부를 통해 배출된다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 그물상 스페이서는 복수의 돌출부가 파형을 이루는 구조를 가지되, 상기 돌출부는 돌출 형성된 외측의 끝단이 상기 여과망의 일면과 접할 수 있으며, 상기 돌출부는 물이 면 통과하는 망상의 제1 돌출부 및 물의 면 통과가 불가한 판상의 면을 가지는 제2 돌출부를 포함할 수 있으며, 상기 그물상 스페이서는 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부가 교번하여 파형을 이루는 구조를 가질 수 있으며, 상기 그물상 스페이서는 상기 여과망을 사이에 두고 서로 이웃하는 제1 그물상 스페이서 및 제2 그물상 스페이서를 포함할 수 있으며, 상기 제1 그물상 스페이서의 제1 돌출부 및 상기 제2 그물상 스페이서의 제2 돌출부는 서로 대향할 수 있다.
본 발명에 따른 수질 오염 방지 시설은, 상기 실시간 조류 모니터링 장치를 포함하는 것으로서, 상기 필터부는 상기 불순물 배제 공간의 저면 및 천장면에 각각 구비되는 제1전극 및 제2전극을 포함하는 유기물 분해 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 제1전극 및 상기 제2전극은 각 면이 서로 이격하여 대향할 수 있다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템은 사람이 직접 현장에 나가 샘플링하는 등의 수동적 방법을 취하지 않고도, 넓은 면적의 수층 또는 수중에 발생하는 조류에 대하여 측정, 분석할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템은 조류의 발생 정도를 정량적으로 정밀하게 측정, 분석할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템은 수질 환경이 전혀 다른 각 수역에 발생한 조류에 대해서, 각 지역의 수질에 대한 영향 없이 조류의 발생 정도를 정량적으로 정밀하게 측정, 분석할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템은 각 수역에 발생한 조류에 대한 정보를 바탕으로 데이터베이스화하여 통계적으로 시기, 장소, 수질에 따른 조류의 발생 정도를 정밀하게 분석, 측정할 수 있으며, 이에 적합한 대규모 용수 처리 시스템의 구축을 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템을 포함하는 수질 오염 방지 시설은 전술한 효과를 구현하면서 동시에, 조류 등을 포함하는 유기물을 직접적으로 분해하여 수질을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 명세서에서 기재된 효과 및 그 내재적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치를 나타낸 절개 사시도로서, 우측부를 절개하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치를 나타낸 절개 사시도로서, 우측부 및 후면부를 절개하여 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치에 구비되는 그물상 스페이서의 돌출부의 다양한 일 양태를 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치에 구비되는 그물상 스페이서의 다양한 일 양태를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치에 구비되는 그물상 스페이서 및 여과망의 배열 구조를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치를 포함하는 조류수질 오염 방지 장치를 나타낸 절개 사시도로서, 우측부를 절개하여 나타낸 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 시스템을 상세히 설명한다.
본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.
본 명세서에서 언급되는 “조류”(藻類)는 일반적으로 수중 또는 수면에 발생되는 조류를 의미하는 것으로, 녹조, 적조 등의 다양한 종류의 조류를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 조류는 마이크로시스티스 속(Microcystis sp.), 시네더스머스 속(Scenedesmus sp.), 클로렐라 속(Chlorella sp.), 보트리오코커스 속(Botryococcus sp.), 클라미도모나스 속(Chlamydomonas sp.), 두나리엘라 속(Dunaliella sp.), 이소크리시스 속(Isochrysis sp.), 난노클로리스 속(Nannochloris sp.), 아나베나 속(Anabaena sp.) 및 시네코시스티스 속(Synechocystis sp.) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 조류는 마이크로시스티스 아에루지노사(Microcystis aeruginosa), 시네더스머스 오빌리쿼스(Scenedesmus obliquus) 및 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 장치는 다양한 종류의 조류에 대하여 측정, 감시, 제어가 가능하므로, 본 발명이 전술한 조류의 종류에 한정되어 해석되지 않음은 물론이다.
본 명세서에서 언급되는 “물” 또는 “수”는 하천, 호소, 항만, 연안해역, 그 밖에 공공용에 사용되는 수역 등의 공공수역, 개인수역, 그 밖의 정의되지 않는 수역 등을 포괄하는 개념으로서, 조류의 감시가 필요한 수역을 의미하며, 나아가 조류 등을 포함하는 유기물 분해가 요구되는 수역도 포함된다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 장치는 조류가 유발될 수 있는 수(水)의 수면 또는 수중에 위치하여 조류를 감시하는 것으로서, 색도 측정부(910), 수온 측정부(920) 및 조도 측정부(930)를 포함하는 감지부; 상기 감지부로부터 측정된 RGB 값, 온도 값 및 조도 값을 수신하는 제어부; 상기 제어부에서 처리된 정보를 외부 서버로 송신하는 무선 통신부; 및 상기 감지부가 상기 수면 또는 상기 수중에 위치하도록 하는 부력소재(2000);를 포함한다. 따라서 이러한 실시간 조류 모니터링 장치를 상기 수가 존재하는 영역에 설치함으로써, 사람이 직접 현장에 나가 샘플링하는 등의 수동적 방법을 취하지 않고도, 넓은 면적의 수층 또는 수중에 발생하는 조류에 대하여 자동적으로 실시간 측정 및 분석이 가능한 효과가 있다.
상기 색도 측정부(910)은 상기 수의 RGB(Red, Green, Blue) 값을 측정할 수 있는 컬러 센서를 의미하며, 이는 이미 널리 공지 및 상용화되어 있으므로, 이를 사용해도 무방하다. 상기 색도 측정부(910)을 통해 RGB 값을 측정하여 녹조, 적조 등의 조류 특유의 색을 감지할 수 있다.
상기 수온 측정부(920)는 상기 수의 온도 값을 측정할 수 있는 온도 센서를 의미하며, 이는 이미 널리 공지 및 상용화되어 있으므로, 이를 사용해도 무방하다.
상기 조도 측정부(930)는 수중, 수면 또는 수면 위의 조도(照度)를 측정할 수 있는 조도 센서를 의미하며, 이는 이미 널리 공지 및 상용화되어 있으므로, 이를 사용해도 무방하다. 빛의 밝기에 따라 상기 색도 측정부(910)에서 측정되는 RGB 값에 편차가 발생할 수밖에 없음에 따라, 조류의 보다 정밀한 감지를 위해서는 RGB 값의 측정에 있어 조도 값이 필수적이라 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 감지부로부터 측정된 각 정보들을 수신하고, 작동 여부, 작동 설정 값 등의 각 감지부를 제어하는 역할을 한다. 또한 상기 제어부로 수신된 각 정보들을 무선 통신부를 통해 외부 서버로 송신하거나, 상기 제어부를 제어할 수 있도록 외부 서버부와 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, 외부 서버부는 각 정보들을 수신할 수 있을 뿐만 아니라 상기 제어부를 제어할 수 있다.
상기 외부 서버는 다양한 지역에 설치된 다수의 실시간 조류 모니터링 장치들로부터 각 수의 RGB 값, 온도 값, 조도 값을 수신할 수 있다. 따라서 각 수역에서 수집한 발생한 조류에 대한 정보를 바탕으로 데이터베이스화하여 통계적으로 시기, 장소, 수질에 따른 조류의 발생 정도를 분석할 수 있다.
하지만 지역이 서로 다른 수역들은 수온, 수질 등의 환경이 상이하고, 색도 측정부(910)의 측정에 영향을 크게 줄 수 있는 불순물, 구체적으로 입자상의 불순물이 다양한 크기 및 종류로서 존재한다. 따라서 서로 다른 수역에서 측정된 RGB 값이 동일하다고 해서 조류의 발생 정도, 특히 조류의 발생량 등의 정량적 분석도 동일하게 나타날 것이라고 예측할 수 없다. 즉, 색도 측정에 영향을 줄 수 있는 변수를 최소화하는 것이 조류의 정밀한 정량적 분석을 위해서 더 요구된다.
이에 따라, 본 발명의 일 예에 따른 실시간 조류 모니터링 장치는, 상기 부력소재(2000)의 하측에 구비되되, 상기 색도 측정부(910)이 불순물이 배제된 상태에서 수의 색도 및 수온을 측정하도록 하는 필터부(1000);를 더 포함할 수 있다. 이를 만족할 경우, 색도 측정부(910)의 측정에 영향을 줄 수 있는 불순물의 양을 최소화할 수 있으므로, 측정된 RGB 값을 보다 신뢰할 수 있다. 특히 불순물의 종류 및 양이 상이한 서로 다른 위치의 수역에서 얻은 RGB 값에 대하여 보다 정밀하게 조류를 감지할 수 있으며, 그 발생량까지 정량적으로 보다 신뢰성 있게 분석할 수 있는 효과가 있다.
상기 불순물은 색도 측정부(910)의 측정에 영향을 줄 수 있는 물질을 의미하는 것으로 조류가 배제된, 즉, 조류 외의 물질을 의미할 수 있으며, 생활 쓰레기, 유기물 입자, 동물 사체 등의 다양한 것이 예시될 수 있으나, 이에 제한되지 않음은 물론이다.
바람직한 일 예로, 상기 필터부(1000)가 더 포함될 경우에, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 필터부(1000)는, 복수의 여과망(100) 및 하나 이상의 그물상 스페이서(200)가 교번 적층되는 적층체; 상기 적층체의 테두리 외측으로부터 상기 수가 유입되지 않도록 적층체의 테두리에 형성되는 밀봉부(300); 및 상기 적층체 내부에 형성되는 불순물 배제 공간(400);을 포함할 수 있으며, 상기 색도 측정부(910)은 상기 불순물 배제 공간(400)에 구비될 수 있다. 이때 상기 여과망(100) 및 상기 그물상 스페이서(200)의 면으로 상기 수가 통과하여 상기 불순물 배제 공간(400)으로 유입되되, 불순물이 상기 불순물 배제 공간(400)으로 유입되지 않는다.
상술한 복수의 여과망(100)과 하나 이상의 그물상 스페이서(200)를 포함하는 적층체가 필터부(1000)에 포함될 경우, 여과망(100) 및 그물상 스페이서(200)에 의해 유체의 흐름에 원활하지 않을 수 있음에 따라 적층체 내부인 불순물 배제 공간(400)으로 조류를 포함하는 수가 쉽게 유입되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
따라서 상기 문제를 해결하기 위한 측면에서, 보다 바람직하게는, 상기 실시간 조류 모니터링 장치가, 상기 적층체의 내부를 감압하여 상기 조류가 내부로 유입되도록 유도하는 감압부; 및 상기 적층체의 일면에 형성되되, 상기 적층체의 내부로 유입된 수를 배출하는 배출부(500);를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 수는 상기 여과망(100) 및 상기 그물상 스페이서(200)의 면으로 유입되어 상기 배출부(500)를 통해 배출된다.
상기 수온 측정부(920)는 상기 수와 접촉하여 수온을 측정할 수 있는 위치에 구비되면 무방하며, 일 예로 상기 불순물 배제 공간(400)에 구비될 수 있다. 또한 상기 조도 측정부(930)는 수중, 수면 또는 수면 위의 조도를 측정할 수 있는 위치에 구비되면 무방하며, 일 예로, 상기 부력부재의 상부에 구비될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 적층체의 외부에 위치하는 수를 여과망(100)의 일면을 통해 유입되도록 하고 적층체의 테두리 면에 형성된 배출부(500)를 통해 배출되게 된다. 이때 조류를 포함하는 수(유체)의 흐름은 자연적으로 발생할 수도 있고, 감압부를 통해 유도될 수도 있다. 이 경우, 배출부(500)의 후단에 감압 펌프가 구비되어 감압을 통해 상기 유체의 흐름이 수행될 수 있으며, 구체적으로, 감압 펌프를 포함하는 감압부는 배출부(500)가 형성된 적층체의 면에 결합되거나 또는 상기 면에 인접하여 형성될 수 있다.
상기 수는 여과망(100) 및 그물상 스페이서(200)의 면을 통해 적층체의 불순물 배제 공간(400)으로 유입되고, 불순물 배제 공간(400)에 체류하게 되며, 이후 적층체의 테두리의 일면, 즉, 밀봉부(300)의 일면에 형성된 배출부(500)를 통해 배출된다. 이때 상기 수는 여과망(100) 및 그물상 스페이서(200)의 면 방향으로 오염수가 유입되는데, ‘면 방향’은 면을 바라보는 방향을 의미한다.
따라서 본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 장치는 조류 감시가 필요한 수역에 부유시키는 간단한 수단을 통해 전술한 효과를 구현할 수 있다.
상기 여과망(100)은 그 면이 망상 구조로서 다수의 미세 기공이 형성된 것으로, 다수의 미세 기공이 면에 형성된 판상의 시트를 의미할 수 있다. 이때 판상의 시트는 굴곡진 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있으므로 평판으로 해석되어서는 안 되며, 그 형상은 다수의 시트가 서로 이격하여 배치될 수 있는 형태라면 무방하다. 구체적으로, 상기 여과망(100)은 스테인리스 재질로 제조된 미세 기공이 형성된 막을 의미할 수 있다. 미세 기공의 평균크기는 조류는 통과될 수 있으면서 불순물은 통과되지 않도록 하는 크기에 따라 적절히 조절될 수 있으면 무방하다. 구체적인 일 예로, 상기 미세 기공의 평균크기는 마이크로 단위, 5 내지 1,000 ㎛, 구체적으로 50 내지 500 ㎛를 들 수 있다. 조류 중 녹조의 경우, 세포 크기가 ㎛ 단위로 매우 작고, 수상에서 세포간의 정전기적 척력으로 분산 상태로 유지하므로, 상기 미세 기공의 평균크기는 적절히 조절될 수 있다.
상기 그물상 스페이서(200)는 망상 구조로서 다수의 관통홀이 형성된 것으로, 다수의 관통홀이 면에 형성된 판상의 시트를 의미할 수 있다. 이때 판상의 시트는 굴곡진 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있으므로 평판으로 해석되어서는 안 되며, 그 형상은 다수의 시트가 서로 이격하여 배치될 수 있는 형태라면 무방하다. 상기 그물상 스페이서(200)의 재질은 크게 제한되지 않으며, 예컨대 금속, 세라믹, 유리, 고분자 등 다양한 것들일 수 있다. 그물상 스페이서(200)는 섬유상과 같이 직조되어 제조된 것일 수도 있고, 판형 시트에 물리적으로 관통홀을 생성하여 제조된 것일 수도 있다. 상기 관통홀의 평균크기는 여과망(100)의 미세 기공의 평균크기보다 크면서 그물상 스페이서(200)가 여과망(100)간 사이에 위치하여 공간 확보 역할을 할 수 있을 정도의 내구성을 가질 정도라면 무방하다. 구체적인 일 예로, 상기 관통홀의 평균크기는 밀리미터 단위 이상, 구체적으로, 1 mm 내지 3 cm 일 수 있으나, 이는 규모 및 환경 조건에 따라 적절히 조절할 수 있는 사항이므로 제한되지 않는다.
상술한 여과망(100) 및 상기 그물상 스페이서(200)의 크기, 규격, 형태 등은 규모 및 환경에 따라 적절히 조절될 수 있으므로 제한되지 않는다.
상기 배출부(500)는 밀봉부(300)를 관통하여 형성된 홀을 의미할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 이 홀은 여과망(100) 또는 그물상 스페이서(200)들 사이에 형성된 이격 공간, 즉, 불순물 배제 공간(400)과 연결된다. 상기 홀의 규격 및 크기는 규모에 따라 적절히 조절될 수 있는 사항이므로 제한되지 않는다.
상기 밀봉부(300)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 여과망(100) 또는 그물상 스페이서(200)가 서로 이격 배치되어 적층되는 적층체의 테두리, 즉, 측면이 밀봉되어 형성된 것으로, 적층체의 테두리 외측을 통해 유체가 누수되지 않을 정도면 무방하다. 이때 밀봉부(300)는 다양한 양태로 제조될 수 있다. 구체적인 일 예로, 밀봉부(300)는 수밀성 특성을 가지는 고분자 접착제가 도포되어 형성될 수도 있고, 수밀성의 물질로서 일체형으로 제조된 케이스의 형태를 가질 수도 있으며, 수밀성 특성을 갖는 각 파트가 조립된 형태를 가질 수도 있다. 제조가 용이한 측면에서 밀봉부(300)는 고분자 접착제를 이용하여 도포 형성된 것이 바람직할 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.
바람직한 일 예에 있어서, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 그물상 스페이서(200)는 복수의 돌출부(210)가 파형(波形)을 이루는 구조를 가질 수 있으며, 이때 돌출부(210)는 돌출 형성된 외측(211)의 끝단이 여과망(100)의 일면과 접하게 된다. 이를 만족할 경우, 여과망(100)들 사이에 형성되는 이격 공간 중, 그물상 스페이서(200)간의 이격 공간이 더 크게 형성됨에 따라 보다 효율적인 공간 확보가 가능하다. 즉, 그물상 스페이서(200)의 관통홀에 의한 제1 이격 공간; 및 그물상 스페이서(200)를 포함하지 않는 제2 이격 공간이 형성됨으로 인하여, 수의 흐름을 보다 원활히 하고 그물상 스페이서(200)에 의한 저항에 따른 유량 감소를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 실시간 조류 모니터링 장치를 수역에 설치하여 장기간 운용할 경우, 여과망(100) 및 그물상 스페이서(200)에 불순물이 부착됨에 따라 유체의 흐름을 방해하고, 따라서 적층체의 불순물 배제 공간(400)으로 조류를 포함하는 유체의 유입이 어려워질 수 있다. 나아가 최악의 경우, 여과망(100) 및 그물상 스페이서(200)의 면이 막혀버림에 따라 조류의 감지 자체가 불가한 작동 불능 상태를 유발할 수도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 측면에서, 바람직하게는, 도 3, 도 5의 우측 도면 및 도 6의 우측 도면에서와 같이, 상기 돌출부(210)는 수가 면 통과하는 망상의 제1 돌출부(213) 및 오염수가 면 통과할 수 없는 판상의 면을 가지는 제2 돌출부(214)를 포함할 수 있다. 또한 도 3 및 도 7에서와 같이, 상기 그물상 스페이서(200)는 상기 제1 돌출부(213) 및 상기 제2 돌출부(214)가 교번하여 파형을 이루는 구조를 가질 수 있다. 이를 만족할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 적층체 내에서 흐르는 오염수의 경로를 역전시킴에 따라 와류가 형성되고, 이러한 난류에 의해 불순물이 여과망(100)에 부착, 응집, 고화되는 문제를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 오염수가 여과망(100)의 일면 방향으로 면 통과하는 제1경로(C1); 및 오염수가 여과망(100)의 타면 방향으로 면 통과하는 제2경로(C2);를 포함하는 경로가 적층체 내에서 형성될 수 있다. 그물상 스페이서(200)는 측단이 사선으로 지그재그 상으로 형성된 골판 구조를 가짐에 따라, 제1경로(C1)는 여과망(100)의 일면 방향을 기준으로 사선으로 면 통과하는 경로일 수 있으며, 제2경로(C2)는 상기 여과망(100)의 타면 방향을 기준으로 사선으로 면 통과하는 경로일 수 있다. 따라서 유체 흐름에 대한 면저항을 최소로 하면서 와류를 포함하는 난류의 형성이 원활하여, 장기간의 운용에서도 불순물의 부착을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
유체 흐름에 대한 면저항을 최소로 하면서 와류를 포함하는 난류의 형성이 원활한 효과를 보다 향상시키기 위한 측면에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 그물상 스페이서(200)는 상기 여과망(100)을 사이에 두고 서로 이웃하는 제1 그물상 스페이서(200) 및 제2 그물상 스페이서(200)를 포함할 때, 상기 제1 그물상 스페이서(200)의 제1 돌출부(213) 및 상기 제2 그물상 스페이서(200)의 제2 돌출부(214)는 서로 대향하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 또한 상기 여과망(100)의 일면 및 타면에 각각 이웃하는 그물상 스페이서(200)들의 각 돌출부(210)의 끝단은 서로 대향하지 않고 엇갈려 위치할 경우, 유체 흐름에 대한 면저항을 최소로 하면서 와류를 포함하는 난류의 형성이 보다 원활한 효과가 있다. 따라서 장기간의 운용에서도 불순물의 부착을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
바람직한 일 예에 있어서, 도 4의 중앙 및 우측 도면과 같이, 상기 돌출부(210)의 외측(211) 끝단은 그 단면이 평면 형태일 수 있으며, 상기 돌출부(210)의 끝단이 상기 여과망(100)의 일면과 면 접촉할 수 있다. 이를 만족할 경우, 보다 강한 감압에 의해 적층체가 외측에서 내측으로 힘이 크게 작용하더라도 그물상 스페이서(200)의 돌출부(210)에 의한 여과망(100)의 파손을 최소화할 수 있다. 상세하게, 도 4의 좌측 도면에서와 같이 그물상 스페이서(200)의 돌출부(210)의 끝단이 뾰족할 경우 여과망(100)의 파손을 유발할 수 있으나, 도 4의 중앙 및 우측 도면에서와 같이 그 끝단이 평면 형태일 경우 여과망(100)의 파손을 최소화할 수 있다.
바람직한 일 예에 있어서, 도 4의 우측 도면에서와 같이, 상기 돌출부(210)는, 상기 제2 돌출부(214)의 내측(212)으로 돌출되어 형성되되, 돌출부(210)의 내면과 대향하는 여과망(100)의 일면과 이격하여 형성되는 와류형성돌기(215);를 더 포함할 수 있다. 이를 만족할 경우, 와류를 부여하거나 와류를 보다 크게 형성할 수 있으며, 이러한 난류에 의해 불순물이 여과망(100)에 부착, 응집, 고화되는 문제를 보다 더 최소화할 수 있다.
또한 본 발명에서는 실시간 조류 모니터링 장치를 포함하는 수질 오염 방지 시설을 제공한다.
본 발명에 따른 수질 오염 방지 시설은, 상기 실시간 조류 모니터링 장치를 포함하는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 필터부(1000)는 상기 불순물 배제 공간(400)의 저면 및 천장면에 각각 구비되는 제1전극(610) 및 제2전극(620)을 포함하는 유기물 분해 모듈(600)을 포함할 수 있으며, 상기 제1전극(610) 및 상기 제2전극(620)은 각 면이 서로 이격하여 대향할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 수질 오염 방지 시설은 전술한 바와 같은 조류의 모니터링을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 경우에 따라 조류 등을 포함하는 유기물을 분해하여 수질을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 수질 오염 방지 시설은, 부력소재(2000)가 수면에 위치하고 필터부(1000)가 수면 바로 아래의 수중에 위치할 수 있음에 따라, 필터부(1000)는 필터부(1000) 내부로 조류가 유입될 수 있는 위치에 자동적으로 위치하게 된다. 따라서 높은 효율로 조류를 포함하는 수를 필터부(1000) 내부로 유입시킬 수 있다.
상기 제1전극(610) 및 상기 제2전극(620)은 전도성의 각각 양전극 및 음전극일 수 있으며, 서로 독립적으로 백금, 금, 구리, 니켈, 철, 코발트, 알루미늄, 티타늄, 주석, 텅스텐, 아연, 망간, 크롬, 루테늄, 로듐, 파라듐, 오스뮴, 이리듐, 은, 납, 몰리브덴, 스테인레스, 규소, 탄소, 흑연, 그래핀, 이들의 합금, 이들의 산화물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 반드시 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 전극의 규격은 제한되지 않으며, 형태로 판상 또는 섬유상을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 반드시 제한되어 해석되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1전극(610) 및 상기 제2전극(620)은 서로 독립적으로 전극 상에 적층되는 탄소층을 더 포함할 수 있다. 예컨대 활성탄소, 도전성 탄소, 에폭시 바인더를 10:0.5~4:0.5~4의 중량비로 혼합한 혼합물을 N-메틸피롤리돈(N-Methylpyrrolidone; NMP) 등의 용매에 3 내지 30 중량%의 농도로 분산시켜 전극 상에 0.01 내지 100 ㎛의 두께로 코팅할 수 있다. 상기 활성탄소는 0.1 내지 100 ㎛ 입자 크기의 것 등이 예시될 수 있으며, 상기 활성탄은 200 내지 2,000 m2/g의 비표면적을 가지는 것 등이 예시될 수 있다. 도전성 탄소로는 높은 전기전도도를 갖는 아세틸렌 블랙(Acetylene black) 등을 예시할 수 있다. 이러한 방법으로 코팅된 전극은 유기물과의 접촉 표면적 및 접촉 확률을 증가시켜 유기물의 산화 및 분해의 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1전극(610) 및 상기 제2전극(620)은 서로 독립적으로 금속 촉매를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 유기물의 산화, 분해 효율이 더욱 향상될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 금속 촉매는 구리, 니켈, 코발트, 철, 백금, 금, 은, 알루미늄, 루데늄, 크롬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 로듐, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 우라늄, 바나듐, 팔라듐, 이트리움, 지르코늄, 게르마늄, 이리듐, 로듐, 및 이들의 합금 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 전극이 탄소층을 포함할 경우, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 및 루테늄 등의 금속 촉매가 사용되는 것이 더 좋을 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 반드시 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 부력소재(2000)는 상기 감지부, 구체적으로 감지부가 구비된 필터부(1000)가 수면 또는 수면과 근접한 수중에 위치하도록 할 수 있는 것으로서, 통상적으로 수 표면에 부유할 수 있는 것이라면 무방하다. 구체적인 일 예로, 상기 부력소재(2000)는 발포 구조체를 포함할 수 있으며, 이는 비중이 매우 낮아 상대적으로 밀도가 높은 금속 소재가 많이 구비된 필터부(1000)를 수면 또는 수면과 근접한 수중에 쉽게 부유하도록 할 수 있다.이러한 발포 구조체는 대량생산, 제조 공정에서의 구조적 성형의 편리성 등의 이점으로 적은 비용으로 높은 효과를 낼 수 있다. 보다 구체적인 일 예로, 상기 발포 구조체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐렌, 폴리비닐클로라이드 및 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리페놀, 폴리우레아, 폴리아크릴 및 폴리이미드 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 블랜드물, 목재, 실리콘 등을 들 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 반드시 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 부력소재(2000)는 비중이 1 미만이며, 그 형태는 상기 감지부, 구체적으로 감지부가 구비된 필터부(1000)가 수면 또는 수면과 근접한 수중에 위치하도록 할 수 있는 것이라면 크게 제한되지 않으며, 일 예로 판형의 다면체일 수 있다. 상기 다면체는 n각형(n은 3 이상의 자연수)일 수 있다.
상기 유기물은 상기 유기물 분해 모듈(600)로 산화 반응을 통해 분해 및 제거될 수 있는 수질 오염원이라면 무방하며, 구체적으로, 지방족화합물 또는 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 상기 지방족 화합물은 할로겐 치환 화합물, 알코올, 에테르, 아민, 나이트릴, 황 화합물, 티올, 알데하이드, 케톤, 카르복실산, 에스터, 아마이드 및 이들의 유도체 등이 예시될 수 있다. 상기 방향족 화합물은 벤젠 고리를 하나 이상 함유한 화합물 및 이들의 유도체를 의미할 수 있다. 하지만 본 발명에 따른 수질 오염 방지 시설은 이 외에도 수질을 악화시키는 다양한 유기물들을 분해 및 제거할 수 있으므로, 이에 본 발명이 제한되지 않음은 물론이다.
1000 : 필터부, 100 : 여과망, 100S : 여과망 측부 절단면
200 : 그물상 스페이서, 210 : 돌출부,
211 : 돌출부 외측, 212 : 돌출부 내측,
213 :제1 돌출부, 214 : 제2 돌출부,
215 : 와류형성돌기, 300 : 밀봉부,
300S : 밀봉부 측부 절단면, 400 : 불순물 배제 공간,
500 : 배출부, 600 : 유기물 분해 모듈,
610 : 제1전극, 620 : 제2전극,
910 : 색도 측정부, 920 : 수온 측정부,
930 : 조도 측정부, 2000 : 부력소재,
C : 수의 흐름 방향, C1 : 제1경로, C2 : 제2경로

Claims (5)

  1. 조류가 유발될 수 있는 수면 또는 수중에 위치하여 조류를 감시하는 실시간 조류 모니터링 장치로서,
    색도(色度) 측정부, 수온 측정부 및 조도 측정부를 포함하는 감지부;
    상기 감지부로부터 측정된 RGB 값, 온도 값 및 조도 값을 수신하는 제어부;
    상기 제어부에서 처리된 정보를 외부 서버로 송신하는 무선 통신부;
    상기 감지부가 수면 또는 수중에 위치하도록 하는 부력소재;
    상기 부력소재의 하측에 구비되되, 불순물이 배제된 상태에서 감지부가 물의 색도 및 수온을 측정하도록 상기 불순물을 여과하되, 복수의 여과망 및 하나 이상의 그물상 스페이서가 교번 적층되는 적층체를 포함하는 필터부;
    상기 적층체의 내부를 감압하여 상기 조류가 내부로 유입되도록 유도하는 감압부; 및
    상기 적층체의 일면에 형성되되, 상기 적층체의 내부로 유입된 물을 배출하는 배출부;
    를 포함하며,
    상기 필터부는,
    상기 적층체의 테두리 외측으로부터 물이 유입되지 않도록 적층체의 테두리에 형성되는 밀봉부; 및
    상기 적층체 내부에 형성되는 불순물 배제 공간;
    을 더 포함하며,
    상기 색도 측정부는 상기 불순물 배제 공간에 구비되며,
    상기 여과망 및 상기 그물상 스페이서의 면으로 물이 통과하여 상기 불순물 배제 공간으로 유입되되, 불순물이 상기 불순물 배제 공간으로 유입되지 않으며, 물이 상기 여과망 및 상기 그물상 스페이서의 면으로 유입되어 상기 불순물 배제 공간을 체류한 후 상기 배출부를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 실시간 조류 모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그물상 스페이서는 복수의 돌출부가 파형을 이루는 구조를 가지되, 상기 돌출부는 돌출 형성된 외측의 끝단이 상기 여과망의 일면과 접하며,
    상기 돌출부는 물이 면 통과하는 망상의 제1 돌출부 및 물의 면 통과가 불가한 판상의 면을 가지는 제2 돌출부를 포함하며,
    상기 그물상 스페이서는 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부가 교번하여 파형을 이루는 구조를 가지며,
    상기 그물상 스페이서는 상기 여과망을 사이에 두고 서로 이웃하는 제1 그물상 스페이서 및 제2 그물상 스페이서를 포함하며,
    상기 제1 그물상 스페이서의 제1 돌출부 및 상기 제2 그물상 스페이서의 제2 돌출부는 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 실시간 조류 모니터링 장치.
  5. 제1항 또는 제4항의 실시간 조류 모니터링 장치를 포함하는 수질 오염 방지 시설로서,
    상기 필터부는 상기 불순물 배제 공간의 저면 및 천장면에 각각 구비되는 제1전극 및 제2전극을 포함하는 유기물 분해 모듈을 포함하며,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극은 각 면이 서로 이격하여 대향하는 것을 특징으로 하는 수질 오염 방지 시설.
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