KR101942221B1 - 물순환장치 제어 및 모니터링 시스템 및 물순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물순환장치 제어 및 모니터링시스템 및 물순환장치에 관한 것이다. 제어 및 모니터링시스템은, 수상에 배치되며 주변의 물을 순환시키는 것으로서, 물의 용존산소량, 클로로필-a, 수온, 탁도, 전기전도도를 실시간 감지하는 센서부를 가지며 퍼지제어부에 의해 제어되는 다수의 물순환장치와; 센서게이트웨이를 통해 상기 물순환장치로부터 센싱정보 및 물순환장치의 운전정보를 입력받는 미들웨어와; 상기 미들웨어로부터 정보를 전달받아 디스플레이하며, 물순환장치와 수질정보를 실시간 관리하는 모니터링부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 수질 정보 및 물순환장치의 실시간 정보를 무선통신 방식으로 수집하고 수집된 정보를 모니터링부로 무선 전송하여 원격으로 물순환장치 및 수질정보를 실시간 관리할 수 있으므로 물순환장치를 최적의 조건으로 운영할 수 있다.

Description

물순환장치 제어 및 모니터링 시스템 및 물순환장치{Control and monitoring system for Water circulation device and Water circulation device}

본 발명은 강이나 호수 등에서의 정체된 물을 내부 순환시킴으로써 녹조 등의 발생을 예방하는 물순환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모니터링 및 원격제어기술을 통해 수질정보와 에너지 효율을 고려한 물순환장치 제어 및 모니터링 시스템 및 물순환장치에 관한 것이다.

예를 들어, 늪이나 호수와 같은 소호(沼湖)나, 보 등에 의해 유속이 인위적으로 늦추어진 강의 경우, 물의 내부적 순환이 활발하게 이루어지지 못하여, 표층과 중간층과 심층에서의 수온의 차이가 발생하게 된다. 이러한 현상은 물의 밀도차에 의한 성층화 현상을 유발한다. 성층화란, 물의 층이 형성되는 것을 의미 한다. 말하자면, 상대적으로 온도가 높은 표층수, 온도가 낮은 저층수가 섞이지 않고 층을 이루는 것이다.

이와 같이, 성층화가 진행되면, 수면으로부터 대략 1미터 수심의 영역은 높은 수온과 다량의 영양염류로 인해 녹조류 등의 조류가 급성장하게 되며, 중층 이하는 햇볕이 닿지 않아 수생 식물들이 광합성을 하지 못하게 됨으로써 산소 농도가 급격히 낮아지며 혐기화 된다.

이러한 혐기화에 따라 바닥면에 쌓여 있던 각종 오염물질이 용출되어 물의 오염이 가속화 되며, 가령, 수중생물들이 집단 폐사하고 수질의 급격한 악화로 인하여 악취가 발생함은 물론 생태계가 전체적으로 파괴된다

특히 우리나라의 경우, 하천과 호수의 대부분이 중영양 또는 부영양 상태로서 녹조발생 가능성이 매우 높고, 녹조피해는 여름철 고수온기에 만성적으로 겪는 고질적인 문제이다. 이로 인해 매년 막대한 예산과 노력이 투입되고 있으며, 상수원을 중심으로 국민에게 먹는 물에 대한 불신을 초래하는 사회적 문제로 확대되고 있은 실정임

여하튼, 이미 녹조가 발생하였다면, 당연히, 녹조를 최대한 신속하게 제거하여야 한다. 녹조를 제거하기 위한 방법으로서, 응집살포제인 황토를 뿌리거나, 미생물을 살포하는 경우도 있는데, 이는 녹조를 일시적으로 가라앉히는 것일 뿐 오히려 수중 생태계를 교란시킬 수 있다.

또한, 선박에 녹조 처리장치를 설치하여, 녹조를 흡입 및 여과 처리하는 방법도 제안되어 있으나, 이는, 유지관리 비용이 높아 장기적으로 사용하기에는 비용 측면에서 큰 부담이 되고 있다.

이러한 이유로 녹조가 발생하기 전에 물을 순환시켜 물의 성층화를 방지하는 것이 매우 중요하다. 물이 활발하게 순환되면 표층에서의 녹조의 발생을 거의 방지할 수 있기 때문이다.

그런데 종래에 개발된 물순환장치는, 저층수를 기포발생장치나 프로펠러를 이용하여 상부로 끌어 올리고, 상층수를 하부로 끌어 내리는 단순한 형태를 가져 에너지 소비가 크고 충분한 물의 순환이 이루어지지 않는다는 단점을 갖는다.

또한, 실제로, 호수나 강에 설치되어 있는 물순환장치는, 각종 고장과 유지관리의 어려움 및 기타 여러 문제로 운영 정지 상태에 있는 등 대부분이 방치되어 있고, 물순환장치 동작에 따른 수질조사 모니터링도 이루어지지 않아 물순환장치로 인한 수질 개선 효과에 대한 보고서도 없을 정도로 운영 및 관리 상태가 부실한 상황이다.

국내 등록특허공보 제10-1440774호 (태양광 및 식물섬을 이용한 광대역 다기능 수질정화장치) 국내 등록특허공보 제10-1453730호 (저층수와 상층수의 물순환을 위한 물순환장치) 국내 등록실용신안공보 제20-0265977호 (부영양화 방지장치)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 호수나 강에 배치되어 있는 물순환장치를 체계적으로 관리함으로써 녹조문제를 선제적으로 대응 해결할 수 있는 물순환장치 제어 및 모니터링 시스템을 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기압 작용을 이용, 상층수가 자동으로 하강되도록 유도함으로써 운용비용이 크게 소요되지 않는 물순환장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 물순환장치 제어 및 모니터링시스템은, 수상에 배치되며 주변의 물을 순환시키는 것으로서, 물의 용존산소량, 클로로필-a, 수온, 탁도, 전기전도도를 실시간 감지하는 센서부를 가지며 퍼지제어부에 의해 제어되는 다수의 물순환장치와; 센서게이트웨이를 통해 상기 물순환장치로부터 센싱정보 및 물순환장치의 운전정보를 입력받는 미들웨어와; 상기 미들웨어로부터 정보를 전달받아 디스플레이하며, 물순환장치와 수질정보를 실시간 관리하는 모니터링부를 포함한다.

또한, 상기 물순환장치에는, 전력을 발생하는 태양전지판 및 풍력날개, 충전형 배터리, 배터리로부터 전력을 받아 구동하는 모터, 모터에 연결되는 임펠러, 상기 임펠러의 하부에 설치되며 물속으로 연장되고 임펠러의 회전에 따라 물을 위로 끌어 올리는 신축주름관이 설치되며, 상기 퍼지제어부는, 상기 모터 제어용 정보의 실시간 가변 신호를 상기 미들웨어로 전송한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 물순환장치는, 부력체에 의해 수면에 유지되는 부유프레임과; 상기 부유프레임에 지지되며 수직 하부로 연장되고 그 하단부가 바닥면에 근접 위치하는 신축주름관과; 상기 부유프레임에 설치된 상태로 신축주름관을 통해 물의 저층수를 펌핑해 올리는 펌핑부와; 상기 펌핑부에 전력을 공급하는 배터리과; 상기 펌핑부에 의해 펌핑된 물을 분출하는 저층수분출수단을 포함한다.

또한, 상기 신축주름관의 하단부에는 저층수의 온도를 감지하는 제1센서부가 구비되고, 상기 부유프레임에는 표층수의 온도를 감지하는 제2센서부가 장착되며, 상기 부유프레임에는; 내부공간을 제공하며 상기 펌핑부 및 배터리를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 배터리로부터 전력을 받아 작동하는 것으로서, 상기 펌핑부에 의해 펌핑된 저층수를 냉각시키는 냉동부, 펌핑된 저층수를 가열하는 가열부, 상기 제1센서부 및 제2센서부로부터 전달받은 수온정보를 기초로 냉동부와 가열부를 작동시키는 퍼지제어부가 구비되고, 상기 냉동부에는; 냉동부에 의해 냉각된 물을 유도하는 냉수유도파이프가 연결되고, 상기 냉수유도파이프에는 냉수유도파이프를 통과하는 물을 분출하는 다수의 냉수노즐이 구비되며, 상기 가열부에는; 가열부에 의해 가열된 물을 바닥면측으로 유도하여 저층수 구역내에 배출하기 위한 것으로서, 상기 바닥면을 향해 연장된 열수유도파이프가 연결되고, 상기 열수유도파이프에는 열수유도파이프를 통과하는 물을 저층수 구역내에 분출하는 다수의 열수노즐이 배치된다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 해결수단으로서의 본 발명의 물순환시스템은, 부력체에 의해 수면에 유지되는 부유프레임, 상기 부유프레임에 지지되며 수직 하부로 연장되고 그 하단부가 바닥면에 근접 위치하는 신축주름관, 상기 부유프레임에 설치된 상태로 신축주름관을 통해 물의 저층수를 펌핑해 올리는 펌핑부, 상기 펌핑부에 전력을 공급하는 배터리, 상기 펌핑부에 의해 펌핑된 물을 분출하는 저층수분출수단을 포함하며 상호 이격 배치된 다수의 물순환장치와; 상기 물순환장치를 연결하며 물순환장치 사이의 물을 혼합하기 위한 것으로서, 각 물순환장치의 신축주름관을 감싼 상태로 수평을 유지하고 회전 가능한 회전링과; 상기 신축주름관에 장착되며 회전링의 하부에서 회전링을 회전 가능하게 지지하는 받침부와; 상기 회전링을 일정 속도로 회전시키는 회전링구동부와; 일측 물순환장치의 회전링과 타측 물순환장치의 회전링을 감아돌며 순환하는 순환라인과; 상기 순환라인에 고정된 상태로 순환라인을 따라 순환운동하며 그 전방의 물을 상하로 갈라 상향류와 하향류를 만드는 커팅블록을 포함한다.

아울러, 상기 신축주름관의 하단부에는 저층수의 온도를 감지하는 제1센서부가 구비되고, 상기 부유프레임에는 표층수의 온도를 감지하는 제2센서부가 장착되며, 상기 부유프레임에는; 내부공간을 제공하며 상기 펌핑부 및 배터리를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 배터리로부터 전력을 받아 작동하는 것으로서, 상기 펌핑부에 의해 펌핑된 저층수를 냉각시키는 냉동부, 펌핑된 저층수를 가열하는 가열부, 상기 제1센서부 및 제2센서부로부터 전달받은 수온정보를 기초로 냉동부와 가열부를 작동시키는 퍼지제어부가 구비되고, 상기 냉동부에는; 냉동부에 의해 냉각된 물을 유도하는 냉수유도파이프가 연결되고, 상기 냉수유도파이프에는 냉수유도파이프를 통과하는 물을 분출하는 다수의 냉수노즐이 구비되며, 상기 가열부에는; 가열부에 의해 가열된 물을 바닥면측으로 유도하여 저층수 구역내에 배출하기 위한 것으로서, 상기 바닥면을 향해 연장된 열수유도파이프가 연결되고, 상기 열수유도파이프에는 열수유도파이프를 통과하는 물을 저층수 구역내에 분출하는 다수의 열수노즐이 배치된다.

또한, 상기 회전링은, 일정직경을 갖는 풀리형 부재로서 그 내향면에 내향기어를 가지고, 상기 회전링구동부는, 상기 신축주름관에 고정되는 수중모터와, 상기 수중모터의 구동축에 고정되며 상기 내향기어에 치합하는 구동기어를 포함하며, 상기 받침부는, 상기 회전링의 하부에 고정되는 높이유지홀더와, 상기 높이유지홀더에 고정되며 상기 회전링의 저면으로 연장되고 연장단부에 롤러베어링이 구비되어 있는 다수의 받침아암과, 상기 받침아암의 롤러베어링에 장착되며 회전링의 저면에 접하며 회전링의 회전시 구름운동하는 받침롤러를 구비하며, 상기 순환라인에는, 순환라인의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장되며 결합홈이 형성되어 있는 수평로드가 일정 간격으로 고정되고, 상기 커팅블록은, 커팅블록의 진행방향 전방의 물을 상부 및 하부로 가르는 상부경사면 및 하부경사면을 갖는 블록형 부재로서, 그 선단부에는 상기 수평로드의 결합홈에 착탈 가능하도록 끼워지는 끼움선단부를 가진다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 물순환장치 제어 및 모니터링 시스템은, 수질 정보 및 물순환장치의 실시간 정보를 무선통신 방식으로 수집하고 수집된 정보를 모니터링부로 무선 전송하여 원격으로 물순환장치 및 수질정보를 실시간 관리할 수 있으므로 물순환장치를 최적의 조건으로 운영할 수 있다.

또한 본 발명의 물순환장치는, 바닥면측으로 수직 연장된 신축주름관을 통해 저층수를 끌어 올려, 기압 작용을 이용, 상층수가 자동으로 하강되도록 유도함으로써 운용비용이 크게 소요되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물순환장치 제어 및 모니터링시스템의 기본 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 물순환장치의 일 예를 나타내 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물순환장치의 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 물순환장치의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시한 물순환장치의 자체 제어 방식을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 3에 도시한 물순환장치의 응용예를 도시한 구성도이다.
도 7은 도 6의 Z부분을 확대한 도면이다.
도 8 도 7의 평면도이다.
도 9는 도 6에 도시한 물순환장치의 변형 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물순환장치 제어 및 모니터링시스템(10)의 기본 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시한 물순환장치의 일예를 나타내 보인 도면이다.

도시한 바와 같이, 물순환장치 제어 및 모니터링시스템(10)은, 물을 순환시킬 대상지, 가령 호수나 강 등에 배치되는 다수의 물순환장치(20), 센서부(33,35), 센서게이트웨이(61), 미들웨어(63), 모니터링부(65), 수동퍼지제어부(67)를 갖는다.

물순환장치(20)는 다양한 방식으로 구성할 수 있으며, 가령 도 2 내지 도 9에 나타낸 구조를 취할 수도 있다. 물순환장치(20)는 수상에 배치되며 주변의 물을 순환시키는 것으로서, 센서부(33,35)를 통해, 물의 용존산소량, 클로로필-a, 수온, 탁도, 전기전도도 등을 실시간 감지한다.

예를 들어, 클로로필-a는 수중에 존재하는 조류에 함유된 물질로서, 조류의 증식으로 인한 수질 오염상태를 간접적으로 측정할 수 있는 기준을 제공한다. 클로로필-a의 양을 측정하여 식물플랑크톤의 현존량을 알 수 있다.

전기전도도는, 수중에 존재하는 총 용존 염소량 또는 총 용존 이온량을 측정하는 것으로 무기성 이온 물질들의 지표이고, 용존산소량(DO)은, 물속에서 생활하는 어패류 및 호기성 미생물의 양을 가늠할 수 있는 기준이며, 탁도는 투명도를 부영양화지표로 사용하는 근거이다. 또한, 온도는 표층수의 온도와 심층수의 온도차를 의미한다. 온도차가 수온성층 현상이 있는 것이다.

상기 센서게이트웨이(61)는 센서부(33,35)에 의해 감지된 수질정보를 LTE통신방식을 통해 미들웨어(63)로 전달한다. 미들웨어(63)는 센서게이트웨이(61)를 통해 전달받은 정보를 모니터링부(65)로 전달한다. 모니터링부(65)는 미들웨어(63)를 통해 전달받은 정보를 디스플레이하며, 관리자가 적절한 조치를 취할 수 있게 한다.

아울러, 상기 미들웨어(63)에는 수동퍼지제어부(63)가 연결된다. 수동퍼지제어부(63)는 각각의 물순환장치(20)를 수동으로 제어하는 제어신호를 발생한다.

상기 물순환장치 제어 및 모니터링시스템(10)에 포함되는 물순환장치(20)는 다양하게 구현될 수 있다. 도 2를 참조하면, 물순환장치(20)는, 수면에 부양하는 다수의 부력체(23), 부력체(23)에 지지되는 부유프레임(21), 부유프레임(21) 상에 설치되는 하우징(25), 하우징의 내부에 설치되는 풍력날개(22), 기어장치(26), 모터(28), 임펠러(30), 하우징의 상부에 배치되는 태양전지판(24), 배터리(49)를 구비한다. 또한 부유프레임(21)의 하부에는 수직 하부로 연장된 신축주름관(31)이 설치된다. 신축주름관(31)은 임펠러(30)의 회전시 물을 상부로 유도하는 통로이다.

또한 상기 하우징(25)의 내부에는 퍼지제어부(47)와 RF통신부(미도시)가 더 설치되고, 물의 수온, 전기전도도, 탁도, 클로로필-a, 용존산소량을 센싱하기 위한 센서(미도시)가 적절한 위치에 배치된다.

상기 풍력날개(22)는 바람의 풍압을 받아 회전하며 전력을 생산하는 풍력발전기로서 생산한 전력을 배터리(49)로 전달하여 충전시킨다. 태양전지판(24)은 태양광을 받아 전력을 생산하고 생산된 전력을 배터리(49)로 보낸다.

모터(28)는 배터리(49)로부터 공급받은 전력에 의해 동작하여 임펠러(30)를 작동시킨다. 모터(28)의 회전토오크는 기어장치(26)를 통해 임펠러로 전달된다. 임펠러(30)가 회전함에 따라 물이 신축주름관(31)을 통해 위로 뽑아 올려진다.

상기 퍼지제어부(47)는, 센서부로부터 전달받은 정보, 가령, 물의 클로로필-a, 탁도, 전기전도도, 온도차, 배터리충전량을 전달받아, 물의 순환량을 제어한다. 예를 들어, 온도차가 커질 경우 모터(28)의 회전속도를 올려 물의 순환을 보다 강력하게 수행하는 것이다. 아울러, 퍼지제어부는, 모터(28) 제어용 정보의 실시간 가변 신호를, 센서게이트웨이(61)를 통해 미들웨어(63)로 전송한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 물순환장치(20)의 구조를 나타내 보인 도면이고, 도 4는 도 3에 도시한 물순환장치의 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 도 3에 도시한 물순환장치의 자체 제어 방식을 설명하기 위한 블록도이다. 후술되는 물순환장치(20)는, 위에 언급한 센서게이트웨이(61), 미들웨어(63), 모니터링부(65), 수동퍼지제어부(67)와 접속된다.

이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 물순환장치(20)는, 부유프레임(21), 신축주름관(31), 펌핑부, 배터리(49), 저층수분출수단을 구비한다.

먼저, 상기 부유프레임(21)은, 금속이나 합성수지로 제작된 구조물로서 다수의 부력체(23)에 연결되어 수면(B) 위에 떠 있다. 부력체(23)의 개수나 사이즈는 부유프레임(21)의 무게에 따라 다르게 설계된다.

아울러 부유프레임(21)은 다수의 고정와이어(37)를 통해 고정된다. 고정와이어(37)는 그 상단부가 부유프레임(21)에 연결되며 하단부가 앵커(37a)를 통해 바닥면(A)에 박혀 고정된 강철 와이어로서 부유프레임(21)이 움직이지 않도록 지지한다.

본 명세서에서의 바닥면이라 함은, 물의 순환이 필요한 하천이나 호수 또는 늪 등의 바닥을 의미한다. 또한, 상기 물은, 호수나 강 늪을 포함한다. 부력체(23)는 일반적인 것으로서, 가령 플라스틱으로 제작된 원통이나 구의 형태를 취할 수 있다.

신축주름관(31)은 상기 부유프레임(21)에 그 상단부가 고정되며 수직 하부로 연장된 파이프이다. 신축주름관(31)의 하단부는 바닥면(A)에 근접 위치한다. 신축주름관(31)의 하단부와 바닥면(A)의 간격은 수심에 따라 다르며 수심깊이의 30% 이내 이다. 가령 수심이 10미터일 경우, 신축주름관(31)의 하단부와 바닥면의 간격은 3미터 보다 작다.

신축주름관(31)은 저층수 구역에 포함되는 물을 상부로 뽑아 올리는 통로이다. 상기 펌핑부를 가동할 때 저층수를 상부로 유도하는 것이다. 저층수를 뽑아 올리는 이유는 물을 순환시키기 위함이다. 가령, 저층수가 위로 펌핑되면 저층수가 있던 자리는 중층수가, 중층수가 있던 자리는 표층수가 채우므로, 이러한 연쇄작용에 의해 표층수가 저층수 구역으로 내려갈 수 있게 된다. 물의 수직방향 순환이 이루어지는 것이다.

한편, 상기 부유프레임(21)에는 하우징(25)이 설치된다. 하우징(25)은 내부공간(25a)을 제공하며 펌핑부 및 배터리(49)과, 냉동부(43), 가열부(45), 퍼지제어부(47)를 수용한다.

상기 펌핑부는 배터리(49)으로부터 전력을 받아 작동하는 펌프(41)이다. 펌프(41)의 작용에 의해 저층수가 상부로 뽑아 올려 진다. 배터리(49)은 충전형 배터리이다. 상기 배터리(49)는 태양전지판(24)이나 풍력날개(22)에 의해 생산된 전력에 의해 충전된다.

또한 상기 냉동부(43)는, 펌프(41)에 의해 상부로 끌어올려진 저층수를 통과시키며 냉각하는 역할을 한다. 표층수의 온도가 높을 경우 저층수를 더욱 차갑게 냉각하여 표층수에 분사할 수 있는 것이다.

냉동부(43)는 배터리(49)으로부터 전력을 공급받으며 퍼지제어부(47)에 의해 컨트롤된다. 냉동부(43)는 냉매를 사용하는 일반적인 냉각일 수 있다. 끌어올려진 저층수가 충분히 차갑다면 냉동부(43)를 작동시키지 않고, 저층수를 바로 분사할 수도 있다.

또한, 냉동부(43)에는 냉수분출부(27)가 설치된다. 냉수순출부(27)는 저층수분출수단으로서, 냉동부(43)에 연결되며 수평으로 연장된 냉수유도파이프(27a)와, 다수의 냉수노즐(27b)을 포함한다.

냉수유도파이프(27a)는 냉동부(43)를 통과한 저층수를 수평으로 유도하는 중공파이프이다. 도 3에는 냉수유도파이프(27a)가 수면(B)의 상부에 배치되어 있지만, 표층수구역 내에 배치할 수도 있다. 또한 수면의 상부와 표층수구역에 동시에 설치할 수도 있다. 냉수노즐(27b)은 냉수유도파이프(27a)의 길이방향으로 배치되며 냉수유도파이프를 통과하는 저층수를 분사한다.

상기 가열부(45)는 펌프(41)에 의해 펌핑된 저층수를 가열하는 히터이다. 가열부(45)도 배터리(49)으로부터 전력을 받아 작동한다. 가열부(45)의 온오프나 가열온도 등은 퍼지제어부(47)에 의해 컨트롤 된다. 저층수는 가열부를 통과하며 가열된 상태로 (자신이 위치하던) 저층수구역으로 되돌아간다. 저층수를 가열하여 다시 저층수구역으로 돌려보내는 이유는, 물의 순환을 위한 것이다. 가열된 물이 저층수로 분출되면 전체적인 상승작용을 일으켜 저층수를 상승시킨다.

가열부(45)에는 열수분출부(29)가 연결된다. 열수분출부(29)는, 가열부에 의해 가열된 물을 저층수 구역내에 배출하기 위한 것으로서, 열수유도파이프(29a)와 열수노즐(29b)을 포함한다. 열수유도파이프(29a)는 바닥면(A)을 향해 연장된 후 수평방향으로 연장된 중공파이프이다. 또한 열수노즐(29b)은 열수유도파이프(29a)를 통과하는 물을 상부로 분출하는 역할을 한다.

한편, 상기 신축주름관(31)의 하단부에는 제1센서부(33)가, 부유프레임(21)에는 제2센서부(35)가 설치된다. 제1센서부(33)는 저층수의 수온을 감지하여 퍼지제어부(47)로 전달하고, 제2센서부(35)는 표층수의 온도를 감치하여 퍼지제어부(47)로 실시간 전달한다.

퍼지제어부(47)는 제1센서부(33)와 제2센서부(35)를 통해 전달받은 온도정보를 기초로, 냉동부(43)와 가열부(45)를 작동할지 말지, 작동할 경우 냉각온도나 가열온도를 몇 도 씨로 맞출지를 결정한다. 가령, 저층수의 수온과 표층수의 수온이 설정치 보다 크게 벌어질 경우, 냉동부(43)나 가열부(45)를 작동시키는 것이다. 이를테면, 한 여름 표층수의 수온이 높게 올라갈 경우 저층수를 끌어올려 냉각한 후 표층수에 뿌려 표층수의 온도를 낮추는 것이다.

아울러, 상기 퍼지제어부(47)를 하우징(25) 내부에 설치하여 자제적으로 작동시킬 수도 있지만, 퍼지제어부를 외부에 설치하여 원격에서 제어신호를 출력할 수도 있다. 이를테면 관제센터에서 미들웨어(63)와 센서게이트웨이(61)를 통해 원격 제어신호를 보내어 펌프(41)와 냉동부(43)와 가열부(45) 등을 제어하는 것이다.

도 6은 도 3에 도시한 물순환장치의 응용예를 도시한 구성도이고, 도 7은 도 6의 Z부분을 확대한 도면이다. 또한 도 8 도 7의 평면도이다.

도면을 참조하면, 다수의 물순환장치(20)가 순환라인(51)을 통해 연결되어 있음을 알 수 있다. 순환라인(51)은 물순환장치(20) 사이의 물을 혼합하여 성층화된 물의 층을 없애는 것이다.

도시한 바와 같이, 각 물순환장치(20)의 신축주름관(31)에, 회전링(55), 회전링(55)을 받치는 받침부(59), 회전링(55)을 일방향으로 회전시키는 회전링구동부가 설치되고, 상호 이격되어 있는 신축주름관(31)의 사이에는, 회전링(55)을 감아돌며 순환하는 순환라인(51), 순환라인(51)에 설치되며 물속을 주행하며 물을 상하로 가르는 다수의 커팅블록(53)이 설치된다.

상기 회전링(55)은 일정직경을 가지며 받침부(59)에 의해 수평을 유지하는 풀리(pully)형 부재로서, 그 중앙으로 신축주름관(31)을 통과시켜 신축주름관(31)을 감싼다. 또한 회전링(55)의 내향면에는 내향기어(55a)가 형성되어있다. 내향기어(55a)는 수중모터(57)로부터 회전토오크를 전달받는 부분이다.

상기 받침부(59)는, 회전링(55)을 회전 가능하도록 수평으로 받치는 것으로서, 높이유지홀더(59a), 받침아암(59b), 받침롤러(59d)를 구비한다. 높이유지홀더(59a)는 회전링(55) 하부의 신축주름관(31)에 고정되는 링형 부속이다. 신축주름관(31)에 대한 높이유지홀더(59a)의 고정은 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

받침아암(59b)은 높이유지홀더(59a)에 그 하단부가 고정되며 회전링(55)의 저면으로 연장되고 연장단부에 롤러베어링(59c)을 갖는 내력 부재이다. 받침아암(59b)은 세 개 이상이 적용된다.

받침롤러(59d)는 받침아암(59b)의 롤러베어링(59c)에 장착되며 회전링(55)의 저면에 접한다. 받침롤러(59d)는 회전링의 회전시 구름 운동한다. 특히 회전링(55)의 저면에는 받침롤러(59d)를 수용하며 받침롤러(59d)의 주행경로를 제공하는 주행홈(55b)이 형성되어 있다. 받침롤러(59d)가 주행홈(55b) 내에 삽입되므로, 받침롤러(59d)의 구름운동시 탈선의 염려가 없다.

상기 회전링구동부는, 회전링(55)을 일방향으로 회전시키는 것으로서, 상기 신축주름관(31)에 고정되는 수중모터(57)와, 수중모터(57)의 구동축(57b)에 고정되며 내향기어(55a)에 치합하는 구동기어(57c)를 포함한다.

상기 수중모터(57)는 배터리(49)으로부터 전력을 공급받아 회전력을 출력한다. 수중모터(57)로부터 출력되는 회전토오크는 구동기어(57c)를 통해 회전링(55)으로 전달된다.

상기 순환라인(51)은 이웃하는 물순환장치(20)의 회전링(55)을 연결하며, 회전링(55)의 회전에 종동하여 순환운동하는 선형 부재이다. 순환라인(51)은 체인이나 금속와이어 또는 고장력 합성수지밴드 일 수 있다. 순환라인으로서 체인을 적용할 경우, 각 회전링(55)은 스프로킷의 형태를 취한다.

여하튼, 상기 순환라인(51)은 상호 이격되어 있는 회전링(55)에 걸린 상태로 회전링(55)의 회전에 따라 화살표 s방향으로 순환 운동한다.

상기 순환라인(51)에는 블록홀더(52)가 고정된다. 블록홀더(52)는 순환라인(51)에 대해 볼팅 결합하는 고정부(52a)와, 고정부(52a)에 일체를 이루며 수평 연장된 수평로드(52b)로 이루어진다. 수평로드(52b)는 순환라인(51)에 대해 직각을 이룬다. 수평로드(52b)는 사각봉의 형태를 취하며 내측에 결합홈(52c)을 갖는다. 블록홀더(52)는 커팅블록(53)을 순환라인(51)에 연결시키는 커넥터의 역할을 한다.

상기 커팅블록(53)은, 커팅블록의 진행방향 전방의 물을 상부 및 하부(즉, 화살표 m방향 및 n방향)로 가르는 상부경사면(53a) 및 하부경사면(53b)을 갖는 블록형 부재로서 그 선단부에 끼움선단부(53c)를 갖는다. 끼움선단부(53c)는 수평로드(52b)의 결합홈(52c)에 착탈 가능하도록 삽입되는 부분이다. 필요시 블록홀더(52)로부터 커팅블록(53)을 분해할 수 있음은 물론이다.

상기 구성을 갖는 물순환 시스템(10)에 있어서, 각각의 물순환장치(20)가 물을 수직방향으로 혼합하는 동안, 상기 수중모터(57)를 동작시키면, 커팅블록(53)이 도 4의 화살표 s방향으로 이동하면서 물을 가른다. 커팅블록(53)에 의해 물이 화살표 m방향 및 n방향으로 갈라지며 더욱 원활하게 혼합 및 순환하는 것이다.

도 9는 도 6에 도시한 물순환장치의 변형 예를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 9에 도시한 물순환시스템(10)은 세 개의 물순환장치(20)를 연결한 예이다. 도시된 바와 같이, 순환라인(51)이 각각의 물순환장치(20)의 회전링(55)을 감아 돌면서 전체적으로 화살표 s방향으로 순환운동한다. 순환라인(51)의 순환운동에 따라 커팅블록(53)이 따라 돌면서 물을 혼합시킴은 물론이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:물순환시스템 20:물순환장치 21:부유프레임
22:풍력날개 23:부력체 24:태양전지판
25:하우징 25a:내부공간 26:기어장치
27:냉수분출부 27a:냉수유도파이프 27b:냉수노즐
28:모터 29:열수분출부 29a:열수유도파이프
29b:열수노즐 30:임펠러 31:신축주름관
33:제1센서부 35:제2센서부 37:고정와이어
37a:앵커 41:펌프 43:냉동부
45:가열부 47:퍼지제어부 49:배터리
51:순환라인 52:블록홀더 52a:고정부
52b:수평로드 53:커팅블록 53a:상부경사면
53b:하부경사면 53c:끼움선단부 55:회전링
55a:내향기어 55b:주행홈 57:수중모터
57b:구동축 57c:구동기어 59:받침부
59a:높이유지홀더 59b:받침아암 59c:롤러베어링
59d:받침롤러 61:센서게이트웨이 63:미들웨이
65:모니터링부 67:수동제어부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 부력체에 의해 수면에 유지되는 부유프레임과; 상기 부유프레임에 지지되며 수직 하부로 연장되고 그 하단부가 바닥면에 근접 위치하는 신축주름관과; 상기 부유프레임에 설치된 상태로 신축주름관을 통해 물의 저층수를 펌핑해 올리는 펌핑부와; 상기 펌핑부에 전력을 공급하는 배터리과; 상기 펌핑부에 의해 펌핑된 물을 분출하는 저층수분출수단을 포함하며,
   상기 신축주름관의 하단부에는 저층수의 온도를 감지하는 제1센서부가 구비되고, 상기 부유프레임에는 표층수의 온도를 감지하는 제2센서부가 장착되며,
   상기 부유프레임에는; 내부공간을 제공하며 상기 펌핑부 및 배터리를 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 상기 배터리로부터 전력을 받아 작동하는 것으로서, 상기 펌핑부에 의해 펌핑된 저층수를 냉각시키는 냉동부, 펌핑된 저층수를 가열하는 가열부, 상기 제1센서부 및 제2센서부로부터 전달받은 수온정보를 기초로 냉동부와 가열부를 작동시키는 퍼지제어부가 구비되고,
   상기 냉동부에는; 냉동부에 의해 냉각된 물을 유도하는 냉수유도파이프가 연결되고, 상기 냉수유도파이프에는 냉수유도파이프를 통과하는 물을 분출하는 다수의 냉수노즐이 구비되며,
   상기 가열부에는; 가열부에 의해 가열된 물을 바닥면측으로 유도하여 저층수 구역내에 배출하기 위한 것으로서, 상기 바닥면을 향해 연장된 열수유도파이프가 연결되고, 상기 열수유도파이프에는 열수유도파이프를 통과하는 물을 저층수 구역내에 분출하는 다수의 열수노즐이 배치되는 물순환장치에 있어서,
   상기 물순환장치를 연결하며 물순환장치 사이의 물을 혼합하기 위한 것으로서, 각 물순환장치의 신축주름관을 감싼 상태로 수평을 유지하고 회전 가능한 회전링과; 상기 신축주름관에 장착되며 회전링의 하부에서 회전링을 회전 가능하게 지지하는 받침부와; 상기 회전링을 일정 속도로 회전시키는 회전링구동부와; 일측 물순환장치의 회전링과 타측 물순환장치의 회전링을 감아돌며 순환하는 순환라인과; 상기 순환라인에 고정된 상태로 순환라인을 따라 순환운동하며 그 전방의 물을 상하로 갈라 상향류와 하향류를 만드는 커팅블록을 포함하여 이루어지고,
   상기 회전링은, 일정직경을 갖는 풀리형 부재로서 그 내향면에 내향기어를 가지고,
   상기 회전링구동부는, 상기 신축주름관에 고정되는 수중모터와, 상기 수중모터의 구동축에 고정되며 상기 내향기어에 치합하는 구동기어를 포함하며,
   상기 받침부는, 상기 회전링의 하부에 고정되는 높이유지홀더와, 상기 높이유지홀더에 고정되며 상기 회전링의 저면으로 연장되고 연장단부에 롤러베어링이 구비되어 있는 다수의 받침아암과, 상기 받침아암의 롤러베어링에 장착되며 회전링의 저면에 접하며 회전링의 회전시 구름운동하는 받침롤러를 구비하며,
   상기 순환라인에는, 순환라인의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장되며 결합홈이 형성되어 있는 수평로드가 일정 간격으로 고정되고,
   상기 커팅블록은, 커팅블록의 진행방향 전방의 물을 상부 및 하부로 가르는 상부경사면 및 하부경사면을 갖는 블록형 부재로서, 그 선단부에는 상기 수평로드의 결합홈에 착탈 가능하도록 끼워지는 끼움선단부를 가지는 물순환장치.

Images