KR101956697B1 - 플로팅 레이크 및 플로팅 레이크 내 수처리 방법 - Google Patents

플로팅 레이크 및 플로팅 레이크 내 수처리 방법 Download PDF

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페르난도 벤자민 피쉬만
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크리스탈 라군스 (큐라소) 비.브이.
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Abstract

본 발명은 플로팅 레이크 및 그러한 레이크에서의 수처리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 레크리에이션용으로 적합하지 않은 물 상태를 향상시키기 위하여 천연 또는 인공 수역 내에 설치될 수 있는 대형 플로팅 레이크에 관한 것이다. 플로팅 레이크는 화학물질 적용 시스템; 모바일 흡입 장치 및 필터를 포함하는 여과 시스템; 스키머 시스템, 및 선택적으로 코디네이션 시스템을 구비할 수 있다.

Description

플로팅 레이크 및 플로팅 레이크 내 수처리 방법{FLOATING LAKE AND METHODS OF TREATING WATER WITHIN THE FLOATING LAKE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 PCT 국제출원으로서 2014년 11월 4일에 출원되었으며, 2013년 11월 5일에 출원된 미국 가출원 제61/900,308호, 및 2014년 11월 3일에 출원된 미국 실용신안출원 제14/531,395호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 플로팅 레이크 내의 수질 및/또는 심미성이 상이한 레크리에이션용 기준 또는 더욱 엄격한 기준에 부합하는, 대형 수역 내에 설치되는 플로팅 레이크(floating lakes)의 처리 및 설치를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전 세계적으로, 수역의 미생물학적, 물리화학적, 및/또는 심미적 조건이 수영 및 물과 직접 접촉하는 수상 스포츠의 실행과 같은 레크리에이션 목적에 대하여 허용될 수 없는 수역이 다수 존재한다. 이러한 수역에 있어서 수질은 물과 직접 접촉하게 되는 사람들에 대한 위생상 및 안전상의 잠재적인 위험을 갖는다. 또한, 이러한 수역의 심미적 조건은 매력적이거나, 즐겁거나 및/또는 이상적일 수 없으며, 이는 레크리에이션으로 이용되는 것을 더욱 막을 수 있다. 골프 코스 연못, 저류 연못, 공원 연못, 댐, 강, 호수, 대양, 오션 베이, 리버 베이 등은 수역을 레크리에이션 용도에 부적합하게 만드는 미생물학적, 물리화학적, 및/또는 심미적 조건을 갖는 수역의 예이다. 이러한 수역은 복잡한 도시의 중심에서, 시골에서 또는 인구가 적은 지역에서 찾아볼 수 있다.
세계 인구가 계속 증가함에 따라, 많은 육지 영역이 높은 속도로 사용되며 땅은 희소한 자원이 되고 있다. 해안 지역은 바다 또는 강과의 인접성 때문에 많은 사람들의 관심을 끌고 있다. 그러나, 이러한 지역의 급속한 개발은 일반적으로 주거 또는 산업에 이용될 수 있는 땅에 이르게 되고, 이는 이러한 지역을 레크리에이션 목적에 이용할 기회를 제한한다. 비-해안 지역에서, 많은 사람들은 레크리에이션용으로 적합한 수질 및/또는 심미적 조건을 갖는 수역 근처에 접근하거나 살지 않는다. 천연 또는 인공 수역을 갖는 복잡한 도시에서, 이용가능한 땅은 거주 또는 산업용으로 전형적으로 이용되므로, 수상 스포츠의 실행을 위한 기회 또는 수역과 관련된 다른 레크리에이션 용도를 제공함으로써 이러한 도시의 사람들의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 수역을 생성하기 위한 내륙 공간이 없게 된다. 또한, 인구가 밀집된 지역에 위치한 수역은 잔해, 오염물 및/또는 수역의 안전하지 않은 조건들(예를 들면, 경사진 바닥, 나쁜 선명도, 알려지지 않은 수중 지형) 때문에 레크리에이션 용도에 적합할 수 없다.
세계의 많은 사람들은 수정같이 맑은 물 효과를 생성하는 낮은 혼탁도, 높은 투명도와 선명도, 및 매력적이고 바람직한 심미성을 생성하는 흰 모래 바닥을 갖는, 열대 바다와 유사한 수역을 갖는 장소에 접근하고자 하는 열망이 있다. 열대 바다의 물의 선명도는 전 세계로부터 관광객을 유인한다. 예를 들면, 2012년에, 캐리비안 지역 및 주위 지역은 2011년에 비해 5.4%가 넘는 거의 이천오백만명의 관광객을 맞이하였으며, 이러한 숫자는 매년 계속 증가할 것으로 예측된다. 전 세계에 걸친 다수의 수역을 고려하면, 현재의 심미적이지 않고 나쁜 수질을 갖는 수역을 안전한 방식으로 레크리에이션 목적에 효과적으로 이용될 수 있도록 하기 위하여, 이러한 수역을 변환시키고자 하는 요구가 존재한다. 따라서, 열대 바다에 의해 제공되는 수질 및 심미성을 갖는 수역을 제공하기 위하여 수역 또는 그의 일부를 변환시키는 것이 바람직하다. 그러한 수역을 변환시키는 능력은 매력적인 열대 바다 환경을 레크리에이션 목적에 적합하지 않은 현존하는 수역에 제공함으로써, 지역 사회의 경제 발전 및 전 세계 사람들의 다수의 삶의 향상을 이룰 것이다.
몇몇 연구가 미국의 호수, 저수지 및 연못에서 수행되었다. 예를 들면, 평가된 천칠백만 에이커가 넘는 호수, 저수지 및 연못 중에서, 하나 이상의 용도를 위하여 손상된 것이 44%가 넘는 것으로 밝혀졌다. 이러한 수역은 다른 효과 중에서 영양분, 금속, 매몰, 총용존고형물, 및 과도한 조류 성장에 의해 영향 받는 것으로 알려졌다. 미국내 호수의 41%가 넘는 호수가 조류 독성에 대한 잠재적 노출에 있어서 고도 또는 중등도의 위험성을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 이는 인간 건강에 대하여 광범위한 영향을 잠재적으로 가질 수 있다. 이러한 연구에 의해, 수질 및/또는 심미적 조건이 더욱 적합하다면 수영 또는 물과 직접 접촉하는 수상 스포츠의 실행과 같은 레크리에이션 목적을 위하여 잠재적으로 이용될 수 있는 140,000개가 넘는 수역이 있음이 밝혀졌다. 일반적으로, 이러한 수역은 레크리에이션 또는 심미적 수질 기준에 부합하지 않는 나쁜 수질 및/또는 심미적 조건 때문에 레크리에이션 목적에는 적합하지 않다.
또한, 천연 및 인공의 많은 현존하는 수역은 강한 흐름, 위험한 해안선 및/또는 불확실한 또는 위험한 바닥 특징과 같은 물리적 위험과 관련된 안전성의 이유 때문에 레크리에이션 목적 및 수상 스포츠에 적합하지 않으며, 그들 중 어느 것도 실제로 열대 바다의 심미성을 갖지 않는다. 이러한 수역에서, 수영자들 또는 수상 스포츠에 참여하는 사람들은 하나 이상의 위험에 노출될 수 있다. 예를 들면, 수영자 또는 수상 스포츠 참여자가 조류 또는 다른 형태의 흐름에 붙잡히거나 물에 잠긴 장애물에 붙잡히면, 익사가 발생할 수 있다. 수영자 또는 수상 스포츠 참여자는 바위 또는 일반적인 형태의 잔해에 미끄러지거나 떨어짐으로써, 및/또는 잘못 판단되어 안전 위험성을 가질 수 있는 경사를 갖는 해변 또는 다른 해안가 지역에 의해 부상을 입을 수도 있다.
레크리에이션 목적을 가능케 하기 위하여, 수역은 레크리에이션 이용자들에게 부정적인 건강상의 효과를 미칠 수 있는 미생물학적 및/또는 물리화학적 오염을 피하기 위하여 특정의 엄격한 규제에 부합하여야 하는 것이 일반적이다. 이는 어린이 및 노인과 같이 더 높은 질병 위험성을 갖는 특정 인구 집단에서 특히 중요하다. 또한, 일부 인간 질병이 수역에서 발견될 수 있는 독성 조류와 관련되어 있는 것으로 보고되었기 때문에, 조류의 효과도 고려되어야 한다. 그러한 규제는 물과의 직접 접촉을 포함하는 레크리에이션 용도에 있어서 안전한 물을 제공하기 위하여 물의 미세 세균학적 및/또는 물리화학적 품질을 제어하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 레크리에이션 목적에 적합한 수질을 갖고 있으나 어둡고 불쾌한 색을 수역에 제공하는 응집체, 잔해, 및/또는 슬러지로 덮힌 바닥 때문에 심미적으로 매력적이지 않은 많은 수역이 존재한다. 따라서, 레크리에이션 목적을 위한 수질 규제는 종종 물의 심미적 조건에 관한 조건을 포함한다. 이러한 조건은 수역이 부유 잔해, 부유 조류, 오일, 거품, 및 정착하여 퇴적물을 형성할 수 있는 다른 물질을 함유하지 않고, 불쾌한 색, 냄새, 맛 또는 혼탁도를 생성할 수 있는 물질을 함유하지 않으며, 바람직하지 않은 수중 생물을 생성하는 물질을 함유하지 않아야 함을 규정하는 것이 일반적이다. 규제는 레크리에이션 구역의 물이 사용자로 하여금 깊이를 추정할 수 있도록 하고, 물 속에 잠겨 있는 위험을 쉽게 볼 수 있도록 하고, 물 속에 잠긴 잔해 또는 바위 및 경사진 바닥과 같은 물리적 위험을 감지할 수 있도록 하기에 충분히 투명할 것을 요구한다. 일반적으로, 수역의 바닥에 닿을 수 있는 빛의 양은 물의 선명도에 의해 결정된다. 그러나, 천연 또는 인공 수역에서 빛 침투의 깊이는 현탁 미세 동식물, 현탁 미네랄 입자, 색, 오일 및 거품을 부여하는 얼룩, 및 나뭇잎, 쓰레기 등과 같은 부유 및 현탁 잔해에 의해 영향받을 수 있다.
전 세계적으로, 레크리에이션 목적 및 해상 스포츠의 실행을 위하여 적합한 수질 및/또는 심미적 조건을 갖는 대형 수역으로부터 이점을 얻을 수 있는 많은 장소가 있다. 그러나, 그러한 대형 수역은 그 큰 크기에 기초하는 명백한 이유로 인하여, 현재의 기술에 의해, 또는 종래의 수영장 여과 기술에 의해 처리될 수 없으며, 새로운 구조, 및 상당히 많은 양의 화학물질 및 에너지를 필요로 한다. 많은 경우, 다른 조건 중에서, 응집체, 잔해 및/또는 슬러지로 덮힌 바닥을 바꾸는 것과 같은 심미적 조건, 및 해변에 안전한 경사를 제공하는 것과 같은 위험성 조건을 처리하기 위하여 천연 또는 인공 수역의 구조적 변형도 이루어져야 한다. 대형 호수 또는 다른 천연 또는 인공 수역의 수질을 모두 완전히 바꾸고, 및/또는 우수한 수질을 갖지만 레크리에이션 이용을 막는 비심미성을 갖는 수역에 매력적인 색을 제공하는 경제적으로 실현가능한 기술은 현재 없다. 따라서, 레크리에이션 및 해상 스포츠의 실행에 적합한 수질 및/또는 심미성을 갖는 수역 내에 영역을 제공하기 위하여 천연 또는 인공 수역을 변환시킬 수 있는 시스템 및 방법에 대한 요구가 있다.
미국특허 제4,087,870호는 플렉서블 시트로 만들어진 벽, 부유 림 및 부분 필터 어셈블리를 포함하는 플로팅 스위밍 풀 어셈블리를 개시한다. 플로팅 스위밍 풀은 통상적인 스위밍 풀 처리를 위하여 설계되며, 하루에 1 내지 6회 플로팅 풀의 전체 수량을 여과하는 통상적인 집중형 여과 시스템 및 영구적인 화학 농도와 같은, 영구 풀 설비와 유사한 동작 특성을 제공한다. 그러한 시스템은 대형 플로팅 레이크에 적용되기에는 기술적으로 및 경제적으로 실현가능하지 않은 통상적인 스위밍 풀 수처리 및 여과 기술을 이용하기 때문에, 대형 플로팅 레이크에 이용되기에는 적합하지 않다. 미국특허출원 제2005/0198730호는 플로팅 스위밍 풀 장치를 개시한다. 장치의 주요 구성요소는 리지드(rigid)한 방수 유리섬유 강화 플라스틱으로 구성되며, 이는 재료비가 상당히 높고, 물의 움직임에 대응하는 유연성 및 대형 플로팅 레이크에 관련되는 구조적 부하를 제공하지 못한다. 또한, 이와 같은 장치는 구조적 한계 때문에 대형 플로팅 레이크로 조정되기가 매우 어렵다.
본 발명은 플로팅 레이크(floating lakes) 및 이 레이크에서의 수처리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 천연 또는 인공 수역에 설치된 대형 플로팅 레이크에 관한 것이다.
플로팅 레이크의 깊이 및 표면적을 포함하는 플로팅 레이크의 치수는 필요성, 현존 자원, 및 수역의 표면적 및 다른 물리적 특성에 기초하여 달라질 수 있다. 플로팅 레이크는 화학물질 적용 시스템; 모바일 흡입 장치 및 필터를 포함하는 여과 시스템; 스키머 시스템을 구비할 수 있으며, 코디네이션 시스템을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법은 종래 시스템에 비하여 자본 비용, 에너지 소비 및 화학물질 이용량이 낮기 때문에 상당한 비용 절약을 이루도록 구성될 수 있다. 이는 특정 변수의 평가를 통하여, 수역의 실제 필요사항에 기초하는 본 출원 방법의 활성화 때문이며, 또한 종래 수영장 처리에 비하여 요구되는 ORP 기준이 낮고, 플로팅 레이크의 바닥 컬러에 기초하는 효율적인 여과 시스템을 이용하기 때문이다.
본 발명은 수역에 설치된 플로팅 레이크에서의 수처리 방법에 관한 것으로, 플로팅 레이크는 벽 및 바닥을 가지며, 여기에서, 플로팅 레이크의 바닥은 20 ㎬ 이하의 영 계수를 갖는 플렉서블 재료로 구성된다. 방법은 일반적으로, 52시간 사이클 내에 최소 약 10 내지 약 20 시간 동안 적어도 550 ㎷의 ORP 수준을 유지하기 위하여 산화제를 플로팅 레이크의 물에 적용하는 단계; 수역의 혼탁도가 5 NTU를 초과하기 전에 플로팅 레이크의 물에 응집제를 적용하는 단계; 플로팅 레이크 바닥의 블랙 컬러 성분이 CMYK 스케일로 30%를 초과할 때 모바일 흡입 장치로 흡입하는 단계 - 여기에서, 모바일 흡입 장치는 가라앉은 고체를 함유하는 플로팅 레이크 바닥으로부터 물의 일부를 흡입함 -; 모바일 흡입 장치에 의해 흡입된 물을 여과하고 여과된 물을 플로팅 레이크로 되돌리는 단계; 및 플로팅 레이크의 표면적 제곱 미터당 적어도 20 뉴튼의 정압(positive pressure)을 유지하기 위하여 플로팅 레이크에 물을 공급하는 단계 - 여기에서, 정압은 7일 간격 내의 시간의 적어도 50% 동안 유지되며, 물은 하기 식에 따른 저장율(reposition rate)로 플로팅 레레이크에 공급됨 - 를 포함한다.
저장율 ≥ 증발율 + 세정율 + 누출율.
또한, 본 발명은 플로팅 레이크의 구조에 관한 것이다. 본 발명의 플로팅 레이크는 일반적으로, 약 20 ㎬ 미만의 영 계수를 갖는 플렉서블 바닥; 림을 갖는 벽 - 여기에서, 림은 부유 시스템을 포함함 -; 플로팅 레이크의 표면적 제곱 미터당 적어도 20 뉴튼의 정압을 유지하기 위한 펌핑 시스템 - 여기에서, 정압은 7일 간격 내의 시간의 적어도 50% 동안 유지됨 -; 산화제 또는 응집제와 같은 화학물질을 플로팅 레이크의 물에 적용하기 위한 화학물질 적용 시스템; 플로팅 레이크의 플렉서블 바닥을 따라 움직일 수 있고 가라앉은 고체를 함유하는 바닥으로부터 물의 일부를 흡입할 수 있는 모바일 흡입 장치; 모바일 흡입 시스템과 유체 연락하는 여과 시스템 - 여기에서, 여과 시스템은 모바일 흡입 시스템에 의해 흡입된 물의 일부를 수용함 -; 여과된 물을 여과 시스템으로부터 플로팅 레이크로 되돌리기 위한 리턴 라인을 포함한다. 시스템은 또한 코디네이션 시스템을 포함할 수 있으며, 여기에서 코디네이션 시스템은 화학물질 적용 시스템의 작동을 활성화시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 플로팅 레이크의 실시예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 플로팅 레이크의 실시예의 근접촬영도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플로팅 레이크의 횡단면의 개략도이다.
도 4(a) 내지 4(c)는 본 발명의 플로팅 레이크에 이용된 층상 구조의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플로팅 레이크의 실시예의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 플로팅 레이크의 실시예의 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 플로팅 레이크의 실시예의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 흡입 장치의 실시예의 개략도이다.
도 9(a) 및 9(b)는 도 1의 플로팅 레이크의 실시예를 나타낸다.
도 10(a) 및 10(b)는 도 1의 플로팅 레이크에 있어서 구조적 프레임 시스템의 개략도이다.
도 11(a) 및 11(b)는 도 1의 플로팅 레이크에 있어서 팽창가능부(inflatable section)의 개략도이다.
도 12(a)는 도 1의 플로팅 레이크의 바닥 내 팽창가능부의 상이한 배치의 개략도이다.
도 12(b) 및 12(c)는 도 12(a)의 팽창가능부의 부분 횡단면의 개략도이다.
하기 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조한다. 본 발명의 실시예가 기재될 수 있으나, 변형, 조절 및 다른 실시가 가능하다. 예를 들면, 치환, 부가, 또는 변형이 도면에 도시된 구성요소에 대하여 이루어질 수 있으며, 본 명세서에 기재된 방법은 개시된 방법에 대하여 단계를 치환, 재배열 또는 부가함으로써 변형될 수 있다. 따라서, 하기 상세한 설명은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 시스템 및 방법이 다양한 장치 또는 단계를 "포함하는"에 관하여 기재되지만, 다르게 언급되지 않으면, 시스템 및 방법은 다양한 단계 또는 단계로 "본질적으로 이루어지는" 또는 "이루어지는"일 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법
본 발명은 플로팅 레이크 시스템 및 플로팅 레이크의 수질을 처리 및 유지하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 열대 바다와 유사한 수정같이 맑은 물을 갖는 대형 플로팅 레이크에 관한 것이며, 대형 플로팅 레이크는 대양, 강, 호수, 저수지, 라군, 댐, 연못, 운하, 항구, 강 어귀, 개울, 오션 베이, 리버 베이, 또는 다른 수역과 같은 천연 또는 인공 수역 내에 일반적으로 설치된다. 본 발명이 다양한 수역 "내(within)"로서 실시예를 제시하지만, 당해 분야의 통상의 기술자는 본 실시예가 물가 또는 해변에 인접한 가장자리를 포함할 수 있음을 알아볼 것이다.
또한, 본 출원은 나쁜 수질 및/또는 나쁜 심미성을 갖는 전 세계의 수역을 이용하고, 전 세계 사람들의 삶의 질을 향상시키는데 도움을 줄 수 있도록 하기 위하여, 대형 플로팅 레이크를 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 출원의 플로팅 레이크는 안전한 상태에서 수상 스포츠를 실행하는 것과 함께 레크리에이션 용도를 가능하게 하며, 전 세계 도시의 편의 시설에 전례 없는 지리학적 영향을 미칠 수 있다. 본 출원으로부터의 플로팅 레이크는 현재 기술에 의해서는 경제적으로 생성될 수 없는 심미적 특성을 생성하여, 이전에는 이용가능한 것으로 생각되지 않았던 천연 또는 인공 수역의 이용에 주된 영향을 미치게 된다.
플로팅 레이크의 깊이 및 표면적을 포함하는 플로팅 레이크의 치수는 필요성 및 현존 자원, 및 플로팅 레이크가 건설되는 수역의 표면적, 및 수중 장애물, 깊이 등과 같은 다른 물리적 특성에 기초하여 달라질 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 플로팅 레이크는 적어도 5,000 ㎡, 또는 적어도 10,000 ㎡, 또는 적어도 20,000 ㎡의 표면적을 가질 수 있다.
처리 방법의 일 실시예는 천연 또는 인공 수역 내에 설치된 대형 플로팅 레이크의 처리를 제공하는 것에 관한다. 그러한 천연 또는 인공 수역은 레크리에이션 목적을 위한 위생 및/또는 심미적 요구조건에, 또는 더욱 엄격한 요구조건에 부합하지 않는 수질을 가질 수 있다. 본 발명으로부터의 방법을 적용할 수 있는 특별하게 설계된 플로팅 레이크 시스템이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 플로팅 레이크는 천연 또는 인공 수역에 설치될 수 있다. 도 1 및 2는 천연 수로에 설치된 플로팅 레이크의 예시적인 실시예를 나타낸다. 플로팅 레이크는, 예를 들면, 도시, 또는 그렇지 않았다면 레크리에이션용으로 적합한 수질 및/또는 심미적 조건을 제공하지 못하는 지역의 다른 지방에 레크리에이션 물 특성을 제공한다. 플로팅 레이크는 화학적 또는 생물학적 오염, 안전성 염려 또는 심미적 이유 때문에 레크리에이션용으로 적합하지 않은 물의 상태를 향상시키기 위하여 설치될 수 있다.
플로팅 레이크는 부력을 제공하고, 주위 수역의 수위 변화를 수용하기 위하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 플로팅 레이크 시스템은 주위 수역의 수위 변화에 따라 부유할 수 있도록 설계될 수 있다. 그러한 경우, 주위 수역의 수위가 낮아질 때(예를 들면, 간조시에), 완전한 플로팅 레이크 시스템은 천연 수역의 표면에 따라 낮아질 수 있다. 한편, 주위 수역의 수위가 올라갈 때, 플로팅 레이크는 그에 따라 올라갈 수 있다. 이는, 플로팅 레이크 시스템의 부유 시스템이 플로팅 레이크에 부력을 제공하고, 플로팅 레이크의 표면을 주위 수역의 표면 레벨로, 또는 그에 근접한 레벨로 유지시킬 수 있기 때문이다. 대안적인 실시예에서, 플로팅 레이크 바닥의 적어도 일부가 낮은 수위에서 주위 수역의 바닥과 접촉할 수 있으며, 또는 항상 바닥과 접촉할 수 있다.
바람 및 다른 현상에 의해 야기되는 조류, 흐름 및 천연 물결에 의한 플로팅 레이크 및 주위 수역의 수위 변화 및 물의 움직임은 플로팅 레이크 바닥에 대한 압력 및 하중 변화를 야기할 수 있다. 플로팅 레이크의 구조적 안정성이 예를 들면, 구조가 주위 수역의 바닥에 대한 위치에서 수직으로 고정될 때 생성되는 하중에 대처하기 위하여, 구조 설계시에 고려될 수 있다. 구조는 주위 수역의 움직임에 따라 진동하거나 움직일 수 있는 플렉서블하지만 안정한 바닥을 제공하는 것에 의해 그러한 하중에 대처하기 위하여 설계될 수 있다. 또한, 구조는 수중의 힘(underwater forces)에 대처하기 위하여 플로팅 시스템에 수직 및/또는 수평 지지체를 제공하는 앵커링(anchoring) 시스템을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1)는 플렉서블 바닥(2) 및 벽(3)을 포함할 수 있다. 바닥(2) 및 벽(3)은 플로팅 레이크 내 수역을 유지하고, 주위의 인공 또는 천연 수역으로부터 플로팅 레이크 내의 물을 본질적으로 분리할 수 있는 비투과성 재료(non-permeable materials)로 구성된 라이너(200)를 포함할 수 있다. 적합한 재료의 예는, 그 중에서도, 고무, 플라스틱, 테플론(Teflon), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 섬유, 섬유판, 목재, 폴리아미드, PVC 멤브레인, 직물, 복합 직물, 지오멤브레인(geomembranes), 아크릴릭스(acrylics), 및 그 조합을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바닥(2)의 라이너(202)는 벽(3)의 라이너(203)와 연속적일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 바닥(2)의 라이너(202)는 벽(3)의 라이너(203)와 상이한 재료로 구성된다.
실시예에 따르면, 바닥(2) 및/또는 벽(3)은 복수의 층을 포함하며, 그러한 층은 동일하거나 상이한 재료일 수 있으며, 그 투과성이 다를 수 있다. 플로팅 레이크로부터 주위 수역으로의 누수 방지를 돕기 위하여 추가적인 층이 구비될 수 있다. 플로팅 레이크로부터 주위 수역으로의 물 손실을 감소시키기 위하여, 수집 또는 배수 시스템이 바닥의 상이한 층 사이에 구비될 수 있다. 또한, 플로팅 레이크의 바닥 및/또는 벽에 일정한 레벨 또는 강성(rigidity)을 제공하기 위하여 다양한 구조가 구비될 수 있다. 일정량의 유연성을 갖는 바닥(2)은 구멍, 파손, 및 플로팅 레이크(1)에 대한 다른 손상을 더 잘 견딜 수 있다.
재료의 영 계수 또는 탄성률은 재료의 탄성을 나타내는 척도이다. 이 수치가 높을수록 더 딱딱한 재료를 나타내고, 이 수치가 낮을수록 더 탄력적인 재료를 나타낸다. 플렉서블 바닥을 제공하기 위하여, 바닥(2)에 사용되는 재료 또는 요소의 영 계수는 전형적으로 약 100 ㎬ 이하, 약 50 ㎬, 약 20 ㎬ 또는 약 15 ㎬ 또는 10 ㎬이므로, 이에 의해 바닥 구성성분이 유연성을 갖고, 주위 물, 플로팅 레이크 내의 물, 또는 예를 들면, 모바일 흡입 장치의 작용으로부터 야기되는 압력에 의해 재료에 가해지는 하중에 기인하는 상당한 변형 또는 파손 대신에 그 자연적인 상태로 돌아갈 수 있도록 한다.
실시예에 따르면, 라이너(200)는 약 20 ㎬ 이하의 영 계수를 갖는 플렉서블 성분으로 만들어진다. 일 실시예에서, 라이너(200)는 약 10 ㎬의 영 계수를 갖는 플렉서블 성분으로 만들어진다. 다른 실시예에서, 라이너(200)는 약 0.01 내지 약 20 ㎬의 영 계수를 갖는 플렉서블 성분으로 만들어진다. 다른 실시예에서, 라이너(200)는 약 0.01 내지 약 15 ㎬의 영 계수를 갖는 플렉서블 성분으로 만들어진다. 또 다른 실시예에서, 라이너(200)는 약 0.01 내지 약 10 ㎬의 영 계수를 갖는 플렉서블 성분으로 만들어진다. 라이너(200)의 상이한 부분(예를 들면, 바닥 라이너(202) 또는 벽 라이너(203))은 상이한 성분으로 구성될 수 있다.
플렉서블 바닥(2)은 플로팅 레이크(1)에 많은 이점을 제공한다. 예를 들면, 플렉서블 바닥(2)은 플로팅 레이크 구조에 대하여 저비용의 옵션을 제공하며, 구멍나거나 손상되지 않고 압력을 견딜 수 있으며, 설치가 쉽고, 플로팅 레이크 내부 및 외부의 물의 움직임을 수용할 수 있다. 한편, 완전하게 리지드한 바닥은 매우 비싸고, 설치가 어려우며, 주위 수역에 의해 생성되는 큰 하중에 의해 쉽게 손상된다. 완전하게 리지드한 바닥을 이용함으로써, 주위의 물에 의해 생성된 하중은 재료를 헐거워지게 만들며, 구조가 파괴되도록 하고, 플로팅 레이크 내에 함유된 물이 오염되고 주위의 물과 혼합되도록 하여, 레크리에이션 목적을 위하여 요구되는 수질 및/또는 심미적 조건을 이룰 수 없게 된다.
플로팅 레이크(1)의 바닥(2)은 일 이상의 재료 및 구성을 포함할 수 있다. 실시예에서, 플로팅 레이크(1)는 일 이상의 층으로 구성된 바닥(2)을 가질 수 있다. 도 4(a) 내지 4(c)에 도시된 바와 같이, 바닥(2)은 층상 구조를 가질 수 있다. 도 4(a)에 도시된 일 실시예에서, 바닥(2)의 층상 구조는 단일 층을 포함할 수 있다. 도 4(b)에 도시된 다른 실시예에서, 바닥(2)의 층상 구조는 2개의 층을 포함할 수 있다. 도 4(c)에 도시된 또 다른 실시예에서, 바닥(2)의 층상 구조는 다층을 포함할 수 있다.
내구성, 비투과성, 안정성, 및 강성(stiffness) 및/또는 유연성과 같이 상이한 특성을 바닥(2)에 제공하기 위하여 상이한 층이 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 바닥(2) 및 벽(3)은 동일하거나 유사한 재료로 구성된다. 대안적으로, 바닥(2)은 벽(3)과 상이한 재료로 구성될 수 있으며, 또는 상이한 층상 구조를 가질 수 있다. 바닥 재료의 영 계수는 전체 바닥을 나타내기 위하여 이용되며, 이는 상이한 구성으로 일 이상의 상이한 재료를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 바닥(2)은 그 중에서도, 20 ㎬ 이하의 전체 영 계수를 갖는 플렉서블 바닥을 제공할 수 있는, 고무, 플라스틱, 테플론, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 섬유, 섬유판, 목재, 폴리아미드, PVC 멤브레인, 직물, 아크릴릭스와 같은 성분 또는 재료, 및 그 조합을 포함한다. 많은 실시예에서, 바닥(2)의 각각의 층은 20 ㎬ 이하의 영 계수를 독립적으로 갖는다.
예시적인 실시예에서, 바닥(2) 및 벽(3)은 비투과성 특징을 갖는, 폴리우레탄이 충진된 나일론 직물로 이루어진 Hipora® 방수 직물과 같은 복합 직물을 포함한다. 직물은 플로팅 레이크(1)의 바닥(2) 및 벽(3)을 형성하기 위하여 바느질되어 밀봉될 수 있으며, 이에 의해 플로팅 레이크(1)의 물을 주위 물로부터 실질적으로 분리하여 수용할 수 잇고, 주위 물의 침투로부터 플로팅 레이크의 물을 보호할 수 있는 구조를 생성할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 바닥(2) 및 벽(3)은 선형 저밀도 폴리에틸렌("LLDPE")의 층을 포함한다. 예를 들면, 바닥(2) 및 벽(3)은 물과의 장기적인 접촉에 적합한 밀폐제와 함께 열융합되거나, 용접되거나, 접착될 수 있는 LLDPE 지오멤브레인을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 바닥(2) 및 벽(3)은 고강도 PVC 재료의 층을 포함한다. 다른 적합한 재료는, 지오텍스타일, PVC 재료, 엘라스토머 재료 또는 폴리머 스프레이(polymer sprays), 또는 다층 비투멘 지오컴포지트(multilayered bitumen geocomposites)를 포함한다. 라이너의 두께는 목적을 위하여 적합한 두께일 수 있으며, 플로팅 레이크(1)의 요구조건, 예를 들면, 내구성, 구멍 뚫림 저항성 및 강성/유연성을 맞추기 위하여 조절될 수 있다. 라이너의 두께는 예를 들면, 약 0.4 ㎜, 0.5 ㎜, 0.75 ㎜, 1 ㎜, 또는 더 두꺼울 수 있다. 라이너는 도 4(c)의 다층 구조와 같은 층상 구조의 층으로서 포함될 수 있다. 바닥(2)의 부분을 서로, 또는 벽(2)에 결합시키는데 적합한 밀폐제는 플라스틱에 접착될 수 있는 방수, 자가-융착이며, 잘 휘어지는 플렉서블 접착 실링 테이프인, 부틸 테이프이다. 또한, 방수 재료, 및 열융합, 용접 또는 접착과 같은 밀폐 기술에 의해, 주위 물로부터 플로팅 레이크(1)의 물을 실질적으로 분리할 수 있는 구조를 생성할 수 있게 된다.
또한, 바닥은 일 이상의 구조적 프레임을 포함할 수 있다. 구조적 프레임은 플로팅 레이크 시스템의 모듈 구성(module configuration)을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 플로팅 레이크(1)는 플로팅 레이크(1)의 바닥에 위치한 일 이상의 구조적 프레임(15)을 포함할 수 있다. 구조적 프레임은 바닥(2)의 층상 구조의 하부에, 또는 상부에, 또는 층 사이에 위치하도록 구성될 수 있다. 그러나, 구조적 프레임은 구조를 제공하지만 플로팅 레이크의 비투과성에는 영향을 미치지 않도록 하기 위하여 바닥의 하부에 위치하는 것이 바람직하다. 구조적 프레임(15)은 바닥에 부가적인 안정성을 제공하기 위하여 플로팅 레이크(1)의 바닥 형태에 기초하는 구성으로 함께 결합될 수 있다. 도 10(b)에서, 바닥(2)이 구조적 프레임(15), 벽(3) 및 부유 시스템(5)을 갖는 플로팅 레이크(1)의 실시예가 도시된다. 적어도 일부 실시예에서, 구조적 프레임(15)은 한층더의 안정성을 제공하고 플로팅 레이크(1)의 형태를 유지하기 위하여 벽(3)에 제공될 수 있다. 구조적 프레임(15)은 림(4) 및/또는 부유 시스템(5)에 연결될 수 있다.
구조적 프레임(15)은 리지드 재료 또는 플렉서블 재료로 구성될 수 있다. 구조적 프레임이 일반적으로 수중에 위치하므로, 재료는 수중 환경에 적합하도록 선택될 수 있다. 리지드한 구조적 프레임을 생성하기 위한 리지드 프레임, 파이프, 또는 프로파일은 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 리지드한 재료의 예는 그 중에서도, 스틸 또는 알루미늄과 같은 금속, 플라스틱, 목재, 및 콘크리트를 포함한다. 플렉서블 구조적 프레임을 생성하기 위한 플렉서블 프레임, 파이프, 호스, 또는 프로파일은 플렉서블 프레임을 구성하기 위하여 적합한 임의의 재료로 구성될 수 있다. 플렉서블 재료의 예는 다른 재료 중에서도, 플라스틱, 고무, 직물, 및 나일론을 포함한다.
구조적 프레임(15)은 커넥터(151)를 이용하여 함께 연결될 수 있는 프레임 요소(150)로 구성될 수 있다. 커넥터(151) 및 커넥터 재료는 프레임 요소(150)의 설계 구성 및 재료에 기초하여 선택될 수 있다. 프레임 커넥터(151)는 플렉서블 재료 또는 리지드 재료를 포함한다. 적합한 프레임 커넥터(151)는 그 중에서도, 링, 용접, 플레이트, 스크류, 코드와 같은 기계적 접합 시스템을 포함한다. 커넥터(151)는 프레임 요소(150)를 플로팅 레이크(1) 구조의 나머지 부분과 연결하는데 더 이용될 수 있다.
실시예에 따르면, 벽(3)은 도 3, 5 내지 7에 도시된 바와 같이 림(4)을 추가적으로 포함할 수 있다. 림(4)은 구조적 프레임 요소(150)를 포함할 수 있으며, 라이너(200)에 의해 적어도 부분적으로 덮여질 수 있다. 플로팅 레이크(1)의 림(4)은 부유 시스템(5)을 포함할 수 있다(도 3, 5 내지 7에 도시됨). 부유 시스템(5)은 부력을 제공하며, 플로팅 레이크(1)에서 정압을 생성하는 플로팅 레이크(1)의 수위를 유지할 수 있도록 한다. 또한, 부유 시스템(5)은 플로팅 레이크(1)의 주변에 대하여 안정성을 제공하고, 플로팅 레이크(1)가 그의 표면 형태를 유지하는 것을 도울 수 있다. 부유 시스템(5)은 플로팅 레이크(1)의 주변을 따라 분포된 복수의 부유 요소, 또는 플로팅 레이크(1)의 주변을 둘러싸는 연속적인 부유 요소를 포함할 수 있다. 부유 시스템(5)은 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이, 라이너(200)에 부착될 수 있으며, 및/또는 라이너(200)에 의해 적어도 부분적으로 덮여질 수 있다. 부유 시스템(5)은 구조적 프레임(15)에 더 부착될 수 있다.
플로팅 레이크(1)의 림(4) 또는 벽(3)을 따라 있는 부유 시스템(5)은 폴리우레탄 시스템; 압출 폴리스티렌 및 발포 폴리스티렌 비드와 같은 폴리스티렌 시스템; 폴리에틸렌 시스템; 에어 챔버, 고무 에어 백, 또는 비닐 에어 백과 같은 공기 충전 시스템; 및 플라스틱, 폼(foams), 고무, 비닐, 수지, 콘크리트, 알루미늄, 및 목재로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료로 구성된 시스템 및 그 조합과 같은, 상이한 부유 재료 및 장비를 포함할 수 있다. 상업적으로 이용가능한 부유 재료의 예는 Royalex®(비닐 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 플라스틱(ABS)의 외부층 및 ABS 폼, 스티로폼 및 고성능, 압출, 닫힌 셀의 폴리에틸렌 폼, 예를 들면, Ethafoam™의 내부층을 포함하는 복합 재료)이다.
부유 요소의 크기 및 형태는 플로팅 레이크(1)의 부피, 플로팅 레이크(1)에 배치된 물의 양, 및 부유 요소에 의해 제공되도록 요망되는 부력에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 부유 시스템(5)은 높은 내부 압력에 의해서도, 플로팅 레이크(1)가 부유하기에(즉, 주위 수역의 바닥과 접촉하지 않는) 충분한 부력을 플로팅 레이크(1)에 제공하는 크기로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 부유 시스템(5) 및 플로팅 레이크(1)의 깊이는 플로팅 레이크(1)의 바닥의 적어도 일부가 주위 수역의 바닥과 접촉하도록 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 부가적인 특징이 플로팅 레이크(1)에 부가될 수 있다. 예를 들면, 플로팅 레이크(1)의 림(4)은 해변, 통로, 보행자 산책로, 폰툰(pontoons), 난간, 경사진 출입 시스템, 및/또는 몇몇 다른 편의시설을 포함하도록 구성될 수 있다. 부가적인 특징은 또한, 모듈 배열 또는 고정된 배열일 수 있는 부유 부두, 부유 플랫폼, 폰툰 등과 같은, 플로팅 레이크(1)의 외부 주변 또는 내부 주변의 어느 하나에 선택적으로 부착될 수 있다.
플로팅 레이크(1)는 주위 수역 내의 위치에 정박하거나(anchored), 또는 고정될 수 있다. 예를 들면, 플로팅 레이크(1)는 주위 수역의 바닥에 정박될 수 있으며, 및/또는 주위 수역의 해안에 고정 또는 부착될 수 있다. 플로팅 레이크(1)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 플로팅 레이크가 테더(220)에 의해 주위 물의 바닥에 또는 해안을 따라 있는, 상응하는 앵커 포인트, 또는 앵커에 묶여질 수 있는 다중 앵커 포인트(210)를 포함할 수 있다. 앵커 포인트(210)의 수 및 위치는 플로팅 레이크(1)의 크기, 주위 물의 크기 및 상태(예를 들면, 전형적인 날씨 조건, 조류 및 흐름)에 기초하여 구성될 수 있다. 앵커 포인트(210)는 강화될 수 있으며, 임의의 적합한 재료, 예를 들면, 플라스틱, 금속, 콘크리트, 및 그 조합을 포함할 수 있다. 실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1)를 앵커에 연결하는 테더(220)는 조절가능하고, 및/또는 연장가능하다. 이에 의해, 요구에 따라 유연성이 증가될 수 있다. 예를 들면, 주위 수역에서 증가된 흐름 또는 물결이 관찰되는 경우, 발생된 힘이 플로팅 레이크의 재료에 스트레스를 가하는 것을 방지하기 위하여, 테더의 길이는 수동 또는 자동으로 증가(또는 감소)될 수 있다.
일 실시예에서, 플로팅 레이크(1)는 플로팅 레이크(1)의 림(4) 부분을 따라 메인랜드(mainland)에 부착되도록 설계 및 구성된다. 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 플로팅 레이크(1)는 메인랜드로부터 플로팅 레이크 시스템으로 사람들의 적절하고 안전한 출입을 제공하는 데크 시스템(10)에 의해, 또는 직접적으로 메인랜드에 정박될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 플로팅 레이크(1)는 메인랜드로부터 분리되어, 주위 수역의 해안으로부터 떨어져 위치한다. 플로팅 레이크(1)는 메인랜드로부터 플로팅 레이크 시스템으로 사람들의 안전하고 적합한 출입을 가능하게 하는 데크/브리지 시스템(11)에 의해 메인랜드에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 플로팅 레이크 시스템은 메인랜드에 연결되지 않고, 천연 또는 인공의 주위 수역을 통하여 접근될 수 있다.
실시예에 따르면, 정압이 플로팅 레이크(1)에 제공된다. 플로팅 레이크 내의 정압은 플로팅 레이크(1)에 함유된 물이 바닥(2) 또는 벽(3)에 대한 구멍, 또는 손상이 있는 경우 주위 물에 의해 오염되지 않는 것을 확실하게 하기 위하여, 및 플로팅 레이크(1)의 형태를 유지하는데 도움을 주기 위하여 이용될 수 있다. 레이크 내의 정압은 물이 플로팅 레이크(1) 내로부터 주위 수역으로 배출될 수 있도록 하고, 따라서 플로팅 레이크(1) 내의 물이 오염되지 않도록 한다. 플로팅 레이크(1)의 바닥(2) 또는 벽(3)에 손상이 있는 경우에 정압을 유지하기 위하여, 플로팅 레이크(1) 내의 정압을 유지하는 속도로 물이 플로팅 레이크(1)로 추가될 수 있다.
실시예에 따르면, 주위 수역의 수위(100)보다 높은 플로팅 레이크(1)의 물의 표면(6)을 유지함으로써, 즉 플로팅 레이크(1)를 약간 과도 충전(overfilling)시킴으로써, 정압이 플로팅 레이크(1) 내에서 유지될 수 있다. 이러한 과도 충전 없이, 플로팅 레이크(1)는 그의 정상적인 형태 및 부피를 취할 것이다. 그러나, 플로팅 레이크(1)의 벽(3) 및 바닥(2)은 플렉서블 재료로 구성되므로, 플로팅 레이크(1)가 과도 충전되는 경우, 물의 중량에 기인하여 재료가 구부러질 것이다. 재료의 구부러짐은 바람직한 정압을 여전히 유지하면서, 플로팅 레이크(1)의 실제 수위가 주위 물의 수위와 유사하거나 동등하게 되도록 할 것이다.
실제로, 수위가 주위 물의 수위와 거의 동등하게 되더라도, 이론적인 수위 증가는 바람직한 정압을 생성하기 위하여 요구되는 추가적인 물의 부피를 계산하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 플로팅 레이크의 수위가 주위 물의 수위보다 2 ㎜ 높도록 설계되는 경우, 상기 수위 초과 부피(above-water-level volume)는 수표면에 수위 초과의 높이를 곱함으로써 계산될 수 있다. 그러나, 실제적으로, 수위 초과 부피가 가해질 때, 플로팅 레이크(1)의 벽(3)의 유연성, 즉 주위 물로부터 플로팅 레이크의 부피를 분리하는 구조 때문에, 플로팅 레이크(1)의 벽(3)이 팽창하며, 플로팅 레이크의 실제 수위는 주위 물의 수위와 유사해지거나 또는 동등해진다.
바람직한 실시예에서, 구멍 또는 다른 손상의 경우 주위 물이 플로팅 레이크(1)로 들어가는 것을 방지하기 위하여, 정압은 플로팅 레이크의 내부 표면 제곱 미터당 적어도 약 20 뉴튼(N/㎡)이어야 한다. 다른 실시예에서, 정압은 적어도 약 10 N/㎡, 약 15 N/㎡, 약 18 N/㎡, 약 25 N/㎡, 또는 약 30 N/㎡이다. 적어도 20 N/㎡의 정압은 주위 수위보다 높은 물 부피를 생성하는, 주위 물의 표면(100)보다 적어도 약 2 ㎜ 높은 플로팅 레이크(1)의 물의 표면(6)을 유지하는 것에 상당하는 것이다. 논의된 바와 같이, 수위의 증가는 이론적이며, 실제로는 플로팅 레이크(1)의 벽(3) 및 바닥(2)이 추가적인 수량을 수용하도록 구부러지며, 플로팅 레이크(1) 및 주위 수역의 수위가 대략 동등해진다. 그러므로, 그러한 정압도 그의 자연적인(구부러지지 않은) 상태의 플로팅 레이크(1)의 초기 수량을 초과하는 추가적인 수량에 근거할 수 있다.
펌핑 시스템에 의해 바람직한 압력을 유지하기 위하여 요구되는 바에 따라 레이크에 물을 펌핑함으로써, 정압이 플로팅 레이크(1)에서 유지될 수 있다. 예를 들면, 정압은 7일 기간 내에 50% 이상인 시간 동안 물을 펌핑함으로써 유지될 수 있다. 바람직하게, 정압은 플로팅 레이크 내에서 연속적으로 유지된다. 프로팅 레이크(1)에서의 더 높은 내부 압력은 부유 시스템(5)에 의해 제공되는 부력에 의해 균형 잡히게 된다. 실시예에 따르면, 부유 시스템(5)의 크기 및 부유 재료에 의해 제공되는 부력은 추가적인 수량에 의해 야기되는 정압에 의해, 및 플로팅 레이크(1) 상에, 또는 그 주변에 있는 사용자 및 장비에 의해 가해지는 하중에 대응하도록 구성된다. 부유 시스템(5)의 크기 및 형태는 발생되는 하중을 책임지도록 그 부력을 변화시키기 위하여 조절될 수 있다(부유 재료를 추가 또는 제거함으로써).
실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1)는 코디네이션 시스템을 포함할 수 있으며, 코디네이션 시스템은 수질 및 물리화학적 파라미터에 관한 정보를 수용하고, 그 정보를 처리하고, 수질 파라미터 및 다른 물리화학적 파라미터를 존재하는 한계 내에 유지하기 위한 프로세스를 활성화할 수 있다. 플로팅 레이크는 플로팅 레이크의 수질 및 다른 물리화학적 파라미터를 소정 범위 내로 유지하기 위한 코디네이션 시스템을 포함할 수 있다. 코디네이션 시스템은 상이한 프로세스의 작동을 활성화시킬 수 있으며, 이는 코디네이션 어셈블리 및 정보를 수용하는 컨트롤 유닛에 의해 자동적으로 이루어지거나, 또는 수동으로 정보를 입력하거나, 및/또는 처리함으로써 수동으로 이루어질 수 있다.
선택적인 실시예에서, 코디네이션 시스템은 플로팅 레이크 내에, 및 주위에 배치된 다수의 센서를 포함한다. 센서로부터의 정보는 수동 또는 자동으로 정보를 처리하는 컴퓨터로 입력될 수 있다. 코디네이션 수단은 사람에 의해 행해지는 지시를 단순히 제공할 수 있으며, 또는 자동적으로 올바른 동작을 지시할 수 있다.
도 5에 도시된 예시적 실시예에 따르면, 코디네이션 시스템은 정보를 수득 및/또는 수용하고(예를 들면, 플로팅 레이크(1) 및 주위 물에, 및 그 주위에 배치된 센서로부터), 그 정보를 처리하고, 수용된 정보에 기초하여 프로세스를 활성화시킬 수 있는(지시를 제공함으로써, 또는 그러한 프로세스를 자동적으로 활성화시킴으로써) 코디네이션 어셈블리(20)를 포함한다. 코디네이션 어셈블리(20)는 컴퓨터와 같은 컨트롤 유닛(22), 및 센서와 같은 적어도 하나의 모니터링 장치(24)를 포함할 수 있다. 센서는 산화환원 전위("ORP") 미터, 혼탁도 미터, 또는 수질 파라미터를 측정하기 위한 다른 장치일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 코디네이션 어셈블리(20)는 2 이상의 모니터링 장치(24)를 포함할 수 있다. 코디네이션 어셈블리(20)는 그 중에서도, pH, 알칼리도, 경도(칼슘), 염소, 및 미생물 성장과 같은 다른 수질 파라미터에 대한 추가적인 모니터링 장치(24)를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예에 따르면, 코디네이션 시스템은 정보를 수동으로 수득 및/또는 입력 및/또는 처리하거나, 또는 수질 파라미터 및/또는 다른 물리화학적 파라미터를 유지하기 위한 프로세스를 활성화 및/또는 수행하기 위하여, 일 이상의 사람에 의해 대체될 수 있다. 프로세스는 그 중에서도, 수처리 화학물질의 첨가 및/또는 모바일 흡입 장치의 작동을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 코디네이션 시스템은 자동화 시스템을 포함할 수 있다. 자동화 시스템은 연속적으로 또는 미리 설정된 시간 간격으로 수질 파라미터 및/또는 물리화학적 파라미터를 모니터링하고, 일 이상의 시스템을 활성화시키도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들면, 자동화 시스템은 소정 값의 교차(crossing)를 감지하는 경우 물을 처리하기 위하여 화학물질의 첨가를 활성화시킬 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 코디네이션 시스템은 수질 파라미터의 경험적 또는 육안적 판정에 기초하여 처리 화학물질의 추가를 수동으로 제어하는 것을 포함할 수 있다.
플로팅 레이크(1)는 물에 처리 화학물질을 첨가하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에 따르면, 화학물질을 첨가하기 위한 시스템은 화학물질 적용 시스템(30)을 포함한다. 화학물질 적용 시스템(30)은 자동화될 수 있으며, 코디네이션 어셈블리(20)의 컨트롤 유닛(22)에 의해 제어될 수 있다.
도 6에 도시된 대안적인 실시예에 따르면, 화학물질 적용 시스템(30)은 수질 파라미터에 기초하여 수동으로 작동되거나 활성화된다. 예를 들면, 수질 파라미터는 경험에 기초하는 알고리즘, 육안 검사와 같은 경험적 또는 분석적 방법에 의해, 또는 센서를 이용하는 것에 의해 수동으로 수득될 수 있으며, 수질 파라미터에 대한 정보는 수동으로 또는 프로세싱 장치(예를 들면, 컴퓨터)로 입력됨으로써 처리될 수 있다. 수질 파라미터에 대한 정보에 기초하여, 화학물질 적용 시스템(30)의 작동은 수동으로, 예를 들면, 스위치를 활성화시킴으로써 활성될 수 있다.
화학물질 적용 시스템(30)은 현장에서 또는 리모트 커넥션을 통하여(예를 들면, 인터넷을 통하여) 작동될 수 있으며, 정보는 중앙 프로세싱 유닛으로 보내지고, 리모트 커넥션을 통하여 접근될 수 있으며, 화학물질 적용 시스템(30)의 작동을 활성화시킬 수 있게 된다.
화학물질 적용 시스템(30)은 적어도 하나의 화학물질 저장소, 화학물질을 투여하기 위한 펌프, 및 디스펜싱 장치를 포함할 수 있다. 화학물질 적용 시스템(30)은 산화제, 응집제 등과 같은 별개의 처리 화학물질을 수용하기 위하여 다수의 화학물질 저장소를 포함할 수 있다. 펌프는 컨트롤 유닛(22)으로부터의 시그널에 의해, 또는 현장에서 또는 원격으로 스위치를 활성화시킴으로써 수동으로 가동될 수 있다. 디스펜싱 장치는 인젝터, 스프링클러, 디스펜서, 파이핑 또는 그 조합과 같은 임의의 적합한 디스펜싱 메커니즘을 포함할 수 있다.
도 7은 화학물질이 수동으로, 또는 별개의 화학물질 적용 메커니즘을 이용하여 물에 투여되는 대안적인 실시예를 나타낸다. 예를 들면, 수질 파라미터는 수동으로, 육안으로, 또는 센서를 이용하여 수득될 수 있으며, 수질 파라미터에 관한 정보는 수동으로, 또는 프로세싱 장치(예를 들면, 컴퓨터)에 입력됨으로써 처리될 수 있다. 수질 파라미터에 관한 정보에 기초하여, 화학물질은 수동으로 물에 첨가될 수 있다.
플로팅 레이크(1)의 바닥(2)은 가라앉은 입자를 바닥(2)으로부터 제거하기 위하여 프로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 따라 움직일 수 있는 모바일 흡입 장치(42)를 이용하여 세정될 수 있다. 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)은 수역에 매력적인 색을 제공하고, 바닥(2)에서 발견되는 가라앉은 재료 및 잔해의 축적을 방지하기 위하여 간헐적으로 세정될 수 있다. 전형적으로, 모바일 흡입 장치(42)는 20 ㎬ 이하의 영 계수를 갖는 플렉서블 바닥(2)을 세정할 수 있다.
플로팅 레이크(1)는 또한 전형적으로 여과 시스템(40)을 포함한다. 실시예에 따르면, 플로팅 레이크의 물의 단지 일부의 여과가 수질을 바람직한 수질 및 물리화학적 파라미터 내로 유지하는데 충분하다. 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이, 여과 시스템(40)은 적어도 하나의 모바일 흡입 장치(42) 및 관련 여과 시스템(44)을 포함한다. 모바일 흡입 장치(42)는 잔해, 미립자, 고체, 응집체, 응집된 재료, 및/또는 바닥(2)에 가라앉은 다른 불순물을 함유하는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)으로부터 물의 일부분을 흡입하도록 구성된다. 플로팅 레이크에서 수량의 이 부분의 흡입 및 여과는 플로팅 레이크의 전체 수량을 여과하는 여과 시스템 없이 바람직한 수질을 제공하며, 이는 하루에 1 내지 6회 전체 수량을 여과하는 것을 필요로 하는 종래의 수영장 여과 기술과 대조된다.
실시예에 따르면, 모바일 흡입 장치(42)는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 따라 움직일 수 있다. 그러나, 잔해, 미립자, 고체, 응집체, 응집된 재료, 및/또는 바닥(2)에 가라앉은 다른 불순물의 제거 효율성을 최대화하기 위하여, 모바일 흡입 장치(42)는 그 움직임이 가라앉은 재료의 분산을 최소화시키도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 모바일 흡입 장치(42)는 흡입 장치의 작동 중에 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)으로부터 가라앉은 재료의 상당 부분을 재분산시키도록 기능할 수 있는 로테이팅 브러쉬와 같은 부품을 포함하지 않도록 구성된다.
모바일 흡입 장치(42) 작동의 활성화는 컨트롤 유닛(22)을 포함하는 코디네이션 시스템에 의해, 또는 작동자에 의해 수동으로 제어될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에 따르면, 모바일 흡입 장치(42) 작동의 활성화는 컨트롤 유닛(22)에 의해 제어된다. 도 6 및 7은 모바일 흡입 장치(42)가 수동으로, 예를 들면, 스위치를 활성화시키거나 활성화 메시지를 보냄으로써 활성화되는 대안적인 실시예를 나타낸다.
모바일 흡입 장치(42)는 펌프를 포함할 수 있으며, 또는 별개의 펌프 또는 펌핑 스테이션이 물을 흡입하고 흡입된 물을 여과 시스템(44)으로 퍼내기 위하여 구비될 수 있다. 별개의 펌프 또는 펌핑 스테이션은 플로팅 레이크(1) 내에, 플로팅 레이크(1)의 주변을 따라, 또는 플로팅 레이크(1)의 외부에, 예를 들면, 주위 수역의 해변에 위치할 수 있다.
모바일 흡입 장치(42)은 여과 시스템(44)과 유체연락(fluid communication)한다. 여과 시스템(44)은 카트리지 필터, 샌드 필터, 마이크로필터, 울트라필터, 나노필터 또는 그 조합과 같은 일 이상의 필터를 일반적으로 포함한다. 모바일 흡입 장치(42)는 그 중에서도, 플렉서블 호스, 리지드 호스, 파이프를 포함하는 콜렉팅 라인(43)에 의해 여과 시스템(44)에 전형적으로 연결된다. 여과 시스템(44)은 플로팅 레이크(1)의 주변을 따라, 부유 설비 내에, 또는 주위 수역의 해안선을 따라 위치할 수 있다. 여과 시스템(44)의 용량은 모바일 흡입 장치(42)의 용량에 따라 일반적으로 조정된다. 여과 시스템(44)은 플로팅 레이크의 수량의 작은 부분에 해당하는, 모바일 흡입 장치로부터의 유량을 여과한다. 여과 시스템(44)으로부터 여과된 물은 그 중에서도, 플렉서블 호스, 리지드 호스, 파이프, 오픈 채널을 포함하는 리턴 라인(60)에 의해 플로팅 레이크로 되돌려진다. 환수(returning water)의 위치는 물을 펌핑하는 비용을 최소화하도록 최적화될 수 있다.
하루에 1 내지 6회 수영장 내 전체 수역을 여과하는 용량을 갖는 종래의 여과 시스템에 비하여, 본 출원의 여과 시스템(44)은 종래 시스템의 약 1/10, 또는 종래 시스템의 약 1/30, 또는 종래 시스템의 약 1/60, 또는 종래 시스템의 약 1/100, 또는 종래 시스템의 약 1/300인 여과 용량을 갖도록 구성된다. 이는 다르게 말하면, 플로팅 레이크 부피의 약 1:10, 또는 약 1:25, 약 1:50, 약 1:75, 약 1:100, 약 1:200, 또는 약 1:300의 범위인 일간 여과 용량이다. 여과 시스템의 에너지 소비는 크기에 대략 비례하므로, 낮은 에너지 소비에 의해 현저한 비용 절감이 예상될 수 있으며 여과 프로세스에 있어서 요구되는 장비도 더 작다.
일 실시예에서, 모바일 흡입 장치(42)는 물 밑의 플렉서블 바닥을 세정하도록 맞추어진 마그네틱 시스템을 포함할 수 있다. 플렉서블 바닥을 갖는 플로팅 레이크의 향상된 세정은 대향하는 마그네틱 요소에 의해 바닥 재료에 부착할 수 있는 모바일 흡입 장치에 의해 이루어질 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 마그네틱 시스템을 갖는 모바일 마그네틱 흡입 장치(420)는 내부 요소(430) 및 외부 요소(435)를 포함한다. 내부 요소(430)는 플로팅 레이크(1)의 물과 접촉하며, 플로팅 레이크(1) 내부에서 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)에 위치한다. 내부 요소(430)는 적어도 흡입 장치(431)를 포함할 수 있다. 외부 요소(435)는 주위 물과 접촉하며 플로팅 레이크(1)의 외부에 위치한다.
마그네틱 시스템은 서로 끌어당길 수 있는 2 이상의 마그네틱 요소(432, 436)를 포함할 수 있다. 마그네틱 요소(432, 436)는 반대되는 자기장을 가질 수 있거나, 또는 마그네틱 요소의 적어도 하나가 자기장을 갖고 일 이상의 마그네틱 요소가 강자성(즉, 상기 자기장에 의해 끌어당겨짐)이다. 흡입 장치(431)를 포함하는 모바일 흡입 장치(420)의 내부 요소(430)는 제1 마그네틱 요소(432)를 포함한다. 제1 마그네틱 요소(432)를 갖는 내부 요소(430)는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)의 내부 표면을 따라 배치된다. 외부 요소(435)는 바닥(2)의 외부 표면에 배치되고 주위 물과 접촉하는 제2 마그네틱 요소(436)를 포함한다. 제1 및 제2 마그네틱 요소(432, 436)는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 따라 상응하는 위치에 정렬되어, 자기 흡인이 제1 및 제2 마그네틱 요소(432, 436)의 얼라인먼트를 유지한다. 따라서, 마그네틱 시스템은 플로팅 레이크(1)의 플렉서블 바닥(2)을 따라 모바일 흡입 장치(420)를 유지할 수 있다. 모바일 흡입 장치(420)의 내부 및 외부 요소(430, 435)는 바닥(2)을 따라 모바일 마그네틱 흡입 장치(420)를 추진시키기 위한, 브러쉬, 롤러, 트랙, 트레드 또는 다른 메커니즘을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 내부 요소(430)는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 따라 추진되며, 제1 및 제2 마그네틱 요소(432, 436) 사이의 상호작용 때문에, 외부 요소(435)가 앞으로 당겨져 내부 요소(430)와 인접하게 된다. 다른 실시예에서, 내부 요소(430)가 외부 요소(435)를 당기는 대신에, 외부 요소(435)가 바닥(2)의 외부 표면을 따라 추진되고, 내부 요소(430) 및 그와 함께 흡입 장치(431)를 당긴다. 이는, 예를 들면, 트랙, 트레드, 또는 다른 구성을 포함할 수 있는 추진 시스템을 바닥(2)의 외부 표면에 제공하여, 외부 요소(435)가 바닥(2)의 외부 표면을 따라 느리게 가도록 함으로써 이루어질 수 있다. 바닥(2)의 외부 표면을 따라 추진 시스템을 제공함으로써 더욱 값싸고 가벼운 내부 요소(430)를 가능케 한다.
다른 실시예에서, 모바일 흡입 장치(42)는 플로팅 레이크의 바닥을 통하여 움직이는 플렉서블 모바일 흡입 수단을 포함하며, 플로팅 레이크(1)는 관통하여 움직이기 위하여 모바일 흡입 장치에 안정한 바닥을 제공한다. 플렉서블 모바일 흡입 수단은 그를 완전히 세정하기 위하여 플렉서블한 안정한 바닥에 맞춰질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)은 층상 구조를 포함한다. 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 층상 구조는 공기, 물 또는 층 사이에 포획된 다른 액체가 충진된 쿠션 형태(cushion-type)의 재료와 같은 층상 재료를 포함하며, 이는 플로팅 레이크 내부의 물과 주위 물 사이의 물 또는 공기와 함께 추가적인 쿠션(16)으로 기능한다. 이 쿠션(16)은 바닥(2)에 안정성을 제공할 수 있으며, 예를 들면, 흡입 장치의 더욱 효율적인 작동을 가능케 한다. 이 쿠션은 또한 발포성 폼 재료(expandable foam materials)로 충진될 수 있다.
다른 실시예에서, 라이너는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 따라 분포된, 라이너의 일련의 팽창가능부(inflatable section)(17)을 포함한다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 팽창가능부(17)는 바닥에 부착되며, 부풀려질 수 있어 팽창가능부(17)의 구성 및 제조에 따라, 팽창가능부(17)가 바닥(2)으로부터 윗쪽으로(도 12(b)) 또는 아랫쪽으로(도 12(c)) 팽창된다. 플로팅 레이크의 평평한 바닥에 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여, 팽창가능부(17)는 바닥의 외부 표면에, 주위 수역 측에, 구성되는 것이 추천된다.
팽창가능부(17)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서, 이 부는 실질적으로 직사각형이며, 라이너(200)의 전체 표면적을 덮고, 이를 별개의 부분으로 분리한다. 그러나, 다른 실시예에서, 팽창가능부(17)는 흡입 장치(42)의 작동을 효과적으로 지지하고, 외부력에 대응하기 위하여 필요에 따라, 다른 형태, 예를 들면, 삼각형 또는 오각형을 갖는다. 또한, 팽창가능부(17)는 다양한 형태의 주위를 형성하는 튜브 형태를 취할 수 있으며, 이에 의해 부풀려질 필요가 있는 표면적을 감소시킨다. 팽창가능부의 팽창은 임의의 일상적인 방식으로, 예를 들면, 영구적으로 또는 필요에 따라 일 이상의 펌프와 연결된, 통합 팽창 도관(integrated inflation conduits)을 라이너(200)에 제공함으로써 이루어질 수 있다. 대부분의 실시예에서, 팽창가능부(17)는 공기에 의해 팽창되지만, 더 정제된 기체, 또는 물 또는 주위 물보다 낮은 밀도를 갖는 유체와 같은 다른 유체가 이용될 수 있다. 또한, 복수의 팽창가능부(17)의 일부 팽창가능부(17)는 하나의 액체 또는 기체로 충진되는 반면 다른 부는 다른 액체 또는 기체와 충진되며, 또는 부분 내에서 상이한 부력을 이루기 위하여 팽창가능부(17)가 액체 및 기체(예를 들면, 물 및 공기)의 혼합물로 충진될 수 있다.
이러한 팽창가능부(17)는 설치 중 영구적으로 팽창될 수 있거나, 또는 필요한 경우 선택적으로 팽창될 수 있다. 예를 들면, 팽창가능부(17)는 바닥이 흡입 장치(42)의 중량 및 움직임을 지탱하기에 충분히 안정하게 되도록 영구적으로 또는 선택적으로 팽창될 수 있다. 선택적인 팽창가능부의 다른 용도는 일정한 힘이 예측되는 경우, 예를 들면, 폭풍 또는 큰 선박에 의해 야기되는 증가된 바람 또는 물결의 경우일 수 있다.
팽창가능부(17)를 갖는 라이너는 또한 대형 구조에 포함될 수 있다. 대형 구조는 두꺼운 라이너(200)일 수 있으며, 팽창가능부(17)는 라이너(200)의 추가적인 층을 포함한다. 다른 층은 그 자신의 팽창가능부(17)를 가질 수 있거나, 또는 가질 수 없다. 다른 층(들)이 팽창가능부(17)를 갖는 경우, 그러한 팽창가능부는 각각의 추가적인 팽창가능부(17)와 정렬될 수 있다. 또한, 바닥 라이너(202)는 리지드한 구조(예를 들면, 구조적 프레임(15))에 부착될 수 있으며, 이에 의해 바닥 재료에 긴장을 제공하고, 앵커링 시스템을 부착할 수 있게 된다.
또한, 플로팅 레이크(1)는 스키밍 시스템(50)을 포함할 수 있다. 스키밍 시스템(50)은 물로부터 부유하는 잔해, 오일 및 그리스를 분리하는데 이용될 수 있다. 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이, 스키밍 시스템(50)은 분리 시스템(54)과 유체 연락하며, 플로팅 레이크(1)의 표면수를 걷어내는 스키머(52)를 포함할 수 있다. 스키머(52)는 그 중에서도, 플렉서블 호스, 리지드 호스, 파이프, 오픈 채널을 포함하는 커넥팅 라인(53)에 의해 분리 시스템(54)에 일반적으로 연결된다. 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)에서의 불순물과 비교하여 걷어내어진 물에서의 불순물(예를 들면, 오일, 그리스 및 부유 잔해)의 상이한 본성 및 질 때문에, 걷어내어진 물은 일반적으로 여과할 필요가 없다. 그러므로, 실시예에 따르면, 분리 시스템(54)은 물로부터 오일 및 그리스를 분리하기 위한 디그리서(degreaser)(예를 들면, 오버 플로우 장치) 및 잔해를 분리하기 위한 스크린 또는 조대 필터(coarse filter)를 포함할 수 있다. 분리 시스템(54)으로부터의 물은 리턴 라인(60)을 통하여 플로팅 레이크(1)로 되돌려진다. 리턴 라인(60)은 여과 시스템(40)으로부터 리턴 라인과 동일할 수 있거나, 또는 상이할 수 있다. 실시예에 따르면, 스키밍 시스템(50)은 플로팅 레이크(1)의 주변을 따라 뻗어질 수 있는 다중 스키머(52)를 포함한다. 도 5는 복수의 스키머를 나타내기 위한 국부 투시도에 도시된 하나의 스키머(52) 및 제2 스키머(52)를 나타낸다. 스키밍 시스템(50)의 작동은 바람직하게는 연속적이며, 또는 대안적으로 간헐적일 수 있다. 스키밍 시스템(50)의 작동은 컨트롤 유닛(22)(도 5)에 의해 또는 수동으로(도 6) 제어될 수 있다.
플로팅 레이크의 작동
현재, 플로팅 스위밍 풀은 매우 드물며, 시장에서 발견되는 부유 풀은 크기가 작고, 종래 스위밍 풀과 같이 작동된다. 종래 플로팅 스위밍 풀은 수영장 기준에 따라 전형적으로 설치 및 작동되며, 이는 높고 영구적인 수준의 화학물질, 및 하루에 1 내지 6회 전체 수역에 대한 여과를 필요로 한다. 본 발명의 플로팅 레이크에 종래 수영장 기술을 적용하는 것은 2개의 주요 문제점을 일으킨다: (1) 높은 비율의 화학물질 이용, 및 종래 집중식 여과 시스템에 의해 하루에 1 내지 6회 전체 수량을 여과하는 것에 기인하여, 수영장 기술을 대형 수역에 적용하는 것에 있어서 높은 비용; 및 (2) 플로팅 레이크의 바닥 또는 벽에 손상이 있는 경우 발생할 수 있는 가능한 위험. 종래 수영장 기술을 사용하는 경우, 화학물질 함량이 높은 물이 잠재적으로 주위 수역으로 배출될 수 있어 수중 생물, 및 해수 또는 담수 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에, 상이한 유지 기술 및 방법이 대형 플로팅 레이크의 위생 기준을 유지하는데 이용되어야만 한다. 그러므로, 에너지를 보존하고 주위 수역의 생태계를 보호하기 위하여, 종래 수영장 기술의 이용을 피하여야 한다.
실시예에 따르면, 수질 및 물리화학적 조건은 수질 파라미터 및/또는 물리화학적 조건에 따라, 처리 화학물질을 첨가하는 단계, 및 플로팅 레이크의 바닥으로부터 잔해, 미립자, 고체, 응집체, 응집된 재료, 및/또는 다른 불순물을 제거하는 단계를 포함하는 프로세스에 의해 플로팅 레이크(1)에서 유지된다. 플로팅 레이크(1)의 수질은 그 중에서도, 예를 들면, 산화환원 전위("ORP"), 혼탁도, pH, 알칼리도, 경도(칼슘), 염소, 미생물 성장과 같은 특정 파라미터에 대하여 얻어질 수 있다. 화학물질 적용 시스템은 설정된 한계 내에서 수질 파라미터를 유지하기 위하여, 코디네이션 시스템에 의해 적시에 활성화될 수 있다. 시스템은 실제 필요에 기초하여 활성화될 수 있으며, 이에 의해 종래 수영장 수처리 방법에 비해 더 적은 양의 화학물질 적용 및 더 적은 에너지 이용이 가능하게 된다.
실시예에서, 수질 파라미터는 수동으로, 예를 들면 육안 검사에 의하여, 수질 미터(예를 들면, pH 프로브와 같은 프로브, 혼탁도 미터, 색채계, 또는 ORP 미터)를 이용함으로써, 또는 샘플을 수득하고 분석 방법을 이용하여 수질을 측정함으로써, 얻어질 수 있다. 수질 파라미터에 관한 정보는 코디네이션 시스템에 의해 얻어질 수 있거나, 또는 코디네이션 시스템으로 입력될 수 있다. 일 실시예에서, 자동화 코디네이션 시스템은 수질 파라미터를 연속적으로 또는 미리 설정된 시간 간격으로 모니터링하고, 결과를 소정 파라미터와 비교하고, 파라미터가 교차된 경우 일 이상의 시스템을 활성화하기 위하여 프로그래밍될 수 있다. 예를 들면, 자동화 시스템은 소정 파라미터의 교차를 감지하는 경우, 처리 화학물질의 첨가 또는 여과 시스템의 작동을 활성화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 수질 파라미터는 수동으로 수득되어 정보가 코디네이션 시스템으로 입력될 수 있으며, 또는 결과가 소정 값과 비교되어 처리 화학물질의 첨가가 수동으로 활성화될 수 있다. 플로팅 레이크의 수질을 유지하기 위하여 이용되는 처리 화학물질은 임의의 적합한 처리 화학물질일 수 있다. 예를 들면, 처리 화학물질은 산화제, 응집제, 응고제, 살조제, 살균제, 또는 pH 조절제를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 처리 화학물질은 산화제 및 응집제를 포함한다.
수질 파라미터는 연속적으로 또는 일정 시간 간격으로, 플로팅 레이크의 요구조건에 따라 수득될 수 있다. 일 실시예에서, 물의 ORP(또는 다른 수질 파라미터)는 센서와 같은 모니터링 장치(24)(도 5의 시스템)에 의해, 또는 경험에 기초하는 알고리즘 또는 육안 검사와 같은 실험적 또는 분석적 방법에 의해(도 6 및 7의 시스템) 결정된다.
바람직한 수질을 갖는 물을 제공하기 위하여, 플로팅 레이크에서 물의 ORP는 52 시간 사이클 내 최소 시간 동안 최소 ORP로 유지된다. 52 시간 사이클(예를 들면, 처리 사이클) 내 최소 시간 동안 최소 값을 넘는 ORP를 유지하기 위하여 산화제가 플로팅 레이크의 물에 적용된다. 실시예에서, ORP 레벨은 약 550 mV 이상으로 유지된다. 그러한 최소 ORP 레벨은 충분한 소독을 이루기 위하여 수영장에서 전형적으로 유지되어야 하는 ORP 레벨보다 훨씬 낮다. 52 시간 사이클 내 ORP 처리 시간은 연속적이거나, 주기적이거나, 간헐적이나, 불연속적일 수 있다. 실시예에서, 최소 시간은 52 시간 사이클 내 약 10 내지 약 20 시간이다. 최소 ORP 레레벨을 연속적으로, 즉 24시간/일, 유지시키는 것이 가능하지만, ORP 레벨은 또한 특정 주기 동안에만, 예를 들면, 최소 기간, 최소 기간의 2배 또는 OPR 레벨이 유지되지 않는 4, 6, 8, 10 또는 12 시간 간격으로 떨어져 유지될 수 있다. 산화제는 할로겐계 화합물, 과망간산 염, 퍼옥사이드, 오존, 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설페이트, 전기분해법에 의해 제조된 산화제, 또는 그 조합으로부터 선택될 수 있다. 물에 첨가되는 산화제의 양("유효량")은 미리 정해질 수 있으며, 또는 측정된 ORP 및 물의 ORP의 바람직한 증가에 기초하여 결정될 수 있다(예를 들면, 도 5의 컨트롤 장치(22)에 의해 또는 수동으로).
물의 혼탁도도 플로팅 레이크(1)의 수질을 유지하기 위하여 모니터링될 수 있다. 응집제 및/또는 응고제는 현탁된 고체, 유기 물질, 무기 물질, 박테리아, 조류 등을 모으고, 덩어리고 만들고, 하나로 합체하고, 및/또는 응고시켜 플로팅 레이크의 바닥에 가라앉는 입자로 만들기 위하여 첨가될 수 있다. 예를 들면, 응집제는 유기 및 무기 물질과 같은, 혼탁도를 야기하는 현탁된 고체의 응집을 유발하여 그러한 입자의 침전 과정을 돕기 위하여 물에 첨가되며, 이들은 모바일 흡입 장치에 의해 제거될 수 있다. 일반적으로, 응집제 또는 응고제는 화학물질 적용 시스템에 의해 물에 적용되거나 분산된다. 적합한 응집제 또는 응고제는 4급 암모늄 함유 폴리머 및 다가 양이온 폴리머(예를 들면, 폴리쿼터늄)과 같은 합성 폴리머, 양이온성 및 음이온성 폴리머, 알루미늄염, 알루미늄 클로하이드레이트, 명반, 알루미늄 설페이트, 칼슘 옥사이드, 칼슘 하이드록사이드, 황산제일철, 염화제이철, 폴리아크릴아미드, 소듐 알루미네이트, 소듐 실리케이트, 키토산, 젤라틴, 구아 검, 알기네이트, 모링가 씨드(moringa seeds), 전분 유도체, 또는 응집체 특성을 갖는 다른 성분, 및 그 조합을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 응집제의 첨가는 물의 혼탁도가 2 NTU(Nephelometric Turbidity Units), 3 NTU, 4 NTU, 또는 5 NTU와 같은, 소정 값을 초과하기 전에 활성화된다. 코디네이션 시스템은 유기 및 무기 물질의 응집 및 침전을 일으키기 위하여 물의 혼탁도가 소정 값을 초과하기 전에 응집제 및/또는 응고제의 첨가를 활성화하는데 이용될 수 있다. 응집체가 모이거나 침전되는 물의 분획은 일반적으로 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 따라 있는 물의 층이다. 응집체는 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)에 가라앉고, 이어서 플로팅 레이크(1)의 물 전체가 여과될 필요 없이, 예를 들면, 단지 작은 분획만이 여과됨으로써 모바일 흡입 장치(42)에 의해 제거될 수 있다. 여과되는 물의 "작은 분획"은 1일에, 플로팅 레이크의 총 수량의, 약 30% 미만, 약 25% 미만, 약 20% 미만, 약 15% 미만, 약 10% 미만, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 약 0.9% 미만, 약 0.8% 미만, 약 0.7% 미만, 약 0.6% 미만, 또는 약 0.5% 미만일 수 있다. 물에 첨가되는 응집제의 양은 미리 결정될 수 있거나, 또는 물의 혼탁도 및 혼탁도의 바람직한 감소에 기초하여 결정될 수 있다(예를 들면, 도 5의 컨트롤 장치(22)에 의해, 또는 수동으로). 또한, 수처리 화학물질은 바람직하게 살조 특성을 가질 수 있다.
산화제 및 응집제와 같은 수처리 화학물질의 투여는 부유 구조의 바닥 또는 벽이 손상된 경우, 또는 플로팅 레이크 내에 함유된 물이 어떠한 다른 이유에서 주위 수역으로 이동되는 경우, 주위 수역에 대한 가능한 오염 및 위험을 고려하여 이루어질 수 있다.
미립자, 고체, 응집체, 응집된 재료, 및/또는 다른 불순물의 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)으로의 침전은 플로팅 레이크(1)의 바닥(2) 컬러의 외관에 변화를 초래할 수 있다. 예를 들면, 침전된 불순물은 바닥(2)의 컬러를 본래 컬러보다 어둡게 보이도록 만들 수 있다. 본 방법에 따르면, 플로팅 레이크(1)의 바닥(2) 컬러가 모니터링되며, 컬러가 소정 양으로 변화하는 경우, 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)으로부터 물 및 불순물의 흡입이 활성화된다. 경험에 기초한 알고리즘, 육안 검사, 자동화 장비 등과 같은 경험적 또는 분석적 방법에 의해 얻어질 수 있는 측정된 또는 인지된 컬러는 소정 값, 예를 들면 바닥(2)의 실제 컬러로부터 컬러 성분(예를 들면, 블랙)의 증가와 비교될 수 있다.
바닥(2)의 컬러 맥락에서, 용어 "바닥"은 바닥(2)의 위로부터 보이는 바닥(2)의 최상층의 표면을 나타낸다.
예시적인 실시예에서, 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)의 컬러는 CMYK 또는 다른 적합한 컬러 스케일에서 블랙 성분의 변화에 대하여 모니터링될 수 있다. CMYK 컬러 스케일은 퍼센티지로 표현되는 4개의 컬러, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙을 이용한다. CMYK 스케일의 K 성분은 컬러의 블랙 성분이다. 예를 들면, CMYK 15%, 0%, 25%, 및 36%를 갖는 컬러는 15% 시안, 0% 마젠타, 25% 옐로우, 및 36% 블랙 성분을 갖는 컬러를 나타낸다. 레이크 바닥의 블랙 성분은 레이크의 바닥 컬러를 표준 CMYK 차트 또는 컬러 팔레트와 육안으로 비교하고, CMYK 차트에서 나타내어지는 퍼센티지에 따라 블랙 성분을 결정함으로써 평가될 수 있다. 대안적으로, 다른 컬러 성분도 이용될 수 있다.
L*a*b*(Lab 또는 CIELAB로도 알려짐), X-Y-Z, RGB, 또는 HEX와 같은 대안적인 컬러 스케일도 또한 이용될 수 있다. L*a*b* 스케일에서, 컬러는 3개의 축; L, a, 및 b에서 측정되며, L-축은 명도를 나타낸다. L-값이 100인 것은 화이트를 나타내고, L=0인 것은 블랙을 나타낸다. 불순물이 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)에 가라앉고, 인지된 바닥(2)의 컬러가 L=30에 도달하는 경우, 모바일 흡입 장치(42)의 동작이 활성화된다.
실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러는 색채계(colorimeter)와 같은 모니터링 장치(24)를 이용하여 모니터링된다. 대안적인 실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러는 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러를 컬러 팔레트와 비교함으로써 육안 검사에 의해 결정될 수 있다. 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러는 물 표면으로부터, 또는 특히 혼탁도가 높은 경우(예를 들면, 약 7 NTU 초과), 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)의 가시화를 가능하게 하는 튜브에 부착된 투명 피프홀(peephole)을 이용함으로써 가시화될 수 있다.
플로팅 레이크(1)의 바닥(2)은 보통 플로팅 레이크(1)의 물에 유쾌한 컬러 및 외관을 부여하는 컬러를 가질 수 있다. 예를 들면, 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)은 착색 재료를 가질 수 있으며, 또는 화이트, 옐로우 또는 블루와 같은 컬러로 칠해질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러는 코디네이션 어셈블리(20)의 모니터링 장치(24)(예를 들면, 색채계)에 의해 모니터링된다. 인지된 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)의 컬러는 경험에 기초한 알고리즘, 육안 검사, 컬러 가이드와의 비교, 색채계, 분광광도계와 같은 경험적 또는 분석적 방법에 의해 그 실제 또는 본래 컬러와 비교될 수 있다.
모바일 흡입 장치(42)의 작동은 코디네이션 시스템을 통하여 활성화될 수 있다. 도 5에 도시된 일 실시예에서, 모바일 흡입 장치(42)의 작동은 컨트롤 유닛(22)에 의해 활성화될 수 있다. 도 6 및 7에 도시된 다른 실시예에서, 모바일 흡입 장치(42)의 작동은 수동으로 활성화될 수 있다.
실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러가 소정 값을 초과하기 전에(예를 들면, 바닥의 블랙 컬러 성분이 CMYK 스케일(또는 다른 적합한 컬러 스케일)에서 30%를 초과하기 전에), 모바일 흡입 장치(42)의 작동이 활성화된다. 일 실시예에서, 모바일 흡입 장치(42)의 작동은 코디네이션 어셈블리(20)의 컨트롤 유닛(22)에 의해 활성돠된다.
모바일 흡입 장치(42)의 작동의 종료점을 결정하기 위하여 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러가 더 모니터링될 수 있다. 예를 들면, 플로팅 레이크(1) 바닥(2)의 컬러의 블랙 성분이 소정 값 미만으로 낮아지는 경우, 모바일 흡입 장치(42)의 작동이 중단될 수 있다. 그와 같은 값은 예를 들면, 블랙 성분이 바닥(2)의 실제 컬러의 블랙 성분의 값보다 10%-유닛 높은, 또는 5 유닛 높은, 또는 3 유닛 높은 경우일 수 있다. 예를 들면, CMYK 스케일에서 바닥(2)의 본래 컬러가 15%, 0%, 25%, 10%(블랙 성분이 10%)인 경우, 그 값은 20% 블랙, 15% 블랙, 또는 13% 블랙으로 설정될 수 있다. 값은 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)의 실제 컬러 및 플로팅 레이크(1)의 바람직한 청정도 수준에 기초하여 미리 결정될 수 있다.
대형 플로팅 레이크의 컬러는 레이크 전체에 걸쳐 다수의 위치에서 모니터링될 수 있다. 플로팅 레이크가 또한 다중 흡입 장치(42)를 포함하는 경우, 바닥(2)은 바닥(2)의 컬러가 소정 값을 초과하는 것을 방지하기 위한 영역에서 선택적으로 세정될 수 있다.
흡입 장치(42)는 20 ㎬ 이하의 영 계수를 갖는 플렉서블 바닥(2)을 세정할 수 있는 모바일 흡입 장치인 것이 바람직하다. 모바일 흡입 장치(42)는 플렉서블 플로팅 레이크(1)의 바닥(2)을 통하여 움직이고, 물과 함께 임의의 침전된 재료를 흡입한다. 이어서, 흡입된 물 및 불순물은 물로부터 불순물을 분리하는 여과 시스템(44)으로 보내진다. 흡입 장치(42)에 의해 흡입된 물은 펌프 또는 펌핑 스테이션을 이용하여 시스템(44)으로 보내질 수 있다.
표면 잔해 및 오일은 스키밍 시스템(50)을 이용하여 플로팅 레이크로부터 제거될 수 있다. 스키밍 시스템(50)은 부유 스키머를 포함할 수 있으며, 또는 플로팅 레이크(1)의 주변을 따라 설치될 수 있다.
증발을 보상하기 위하여, 세정 목적으로 플로팅 레이크로부터 손실되는 물에 대하여, 및 결과적인 누출율에 대하여, 물이 플로팅 레이크(1)에 공급되어야 한다. 증발율은 플로팅 레이크의 위치의 기상 조건에 따라 달라진다.
실시예에 따르면, 물은, 하기 식에 따라, 정압을 유지하고, 세정, 누출 및 증발로 인한 물 손실을 보상하기에 충분한 속도로 플로팅 레이크(1)에 공급된다.
교체율(Replacement rate) ≥ 증발율 + 세정율 + 누출율
교체율은 플로팅 레이크(1)의 벽(3) 또는 바닥(2)의 손상에 의해 야기되는 손실을 포함하는, 누출에 의한 물을 포함한다. 세정율은 흡입된 물의 여과 프로세스 내에서 손실되는 물의 비율에 해당한다. 여과 시스템이 닫힌 시스템이지만, 플렉서블 바닥(2)을 세정하는 모바일 흡입 장치(42)에 의해 흡입된 물이 여과 시스템(44)으로 보내진 후 플로팅 레이크(1)로 되돌려지므로, 그러한 사이클은 여과 시스템의 역세정 프로세스에 기인하는 물 손실, 또는 일부 물이 불순물과 함께 여과 매체에 남아 있는 경우의 물 손실을 포함할 수 있음을 주목하여야 한다. 그러므로, 세정율은 여과 시스템의 역세정 프로세스에 기인하는 유효 물 손실, 또는 파이핑 네트워크 및 다른 시스템 및 장비 내에서의 작은 손실과 같은 다른 손실에 해당한다.
이와 같은 비율은 단위 시간당 플로팅 레이크에 공급되는 수량으로 측정되는 것이 일반적이다.
플로팅 레이크(1)에는 주위 수역으로부터 교체수(replacement water)가 공급될 수 있다. 주위 수역으로부터의 교체수는 플로팅 레이크(1)로 직접 공급되는지, 또는 플로팅 레이크(1)로 공급되기 전에 처리될 필요가 있는지를 결정하기 위하여, 분석될 수 있다. 예를 들면, 교체수는, 물이 플로팅 레이크(1)로 직접 공급될 수 있는지를 평가하기 위하여, 플래티넘-코발트 컬러 표준을 이용하여 분석될 수 있다. 플래티넘-코발트 스케일은 1 내지 500+의 범위인 표준수(standard number)를 컬러에 배정한다. 플래티넘-코발트 테스트는 100 mL 표본(임의의 가시적인 혼탁도가 있는 경우 미리 여과됨)을 ASTM 조건에 따라 제조된 표준 컬러와 비교하는 것으로 이루어진다. 실시예에 따르면, 플로팅 레이크(1)에 대한 교체수는 30 Pt-Co보다 낮은 트루 컬러를 갖는다. 또한, 플로팅 레이크(1)로 공급되기 전에, 교체수의 미생물학적 품질이 테스트될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 교체수는 이를 플로팅 레이크(1)로 직접적으로 공급하기 위하여 2,000 CFU/ml(밀리리터당 콜로니 형성 단위)보다 낮은 박테리아를 함유한다. 교체수가 30 Pt-Co보다 높은 트루 컬러를 갖는 경우, 또는 주위 수역으로부터의 교체수가 2,000 CFU/ml이 넘는 박테리아를 갖는 경우, 물은 플로팅 레이크(1)로 공급되기 전에 전처리되는 것이 전형적이다. 주위 수역의 물이 30 Pt-Co보다 낮은 트루 컬러를 갖고, 2,000 CFU/ml보다 적은 박테리아를 갖는 경우, 물은 직접적으로 이용될 수 있거나, 또는 플로팅 레이크로 공급되기 전에 전처리될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 근원으로부터의 물도 또한 플로팅 레이크에 대한 교체수로 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 플로팅 레이크는 투과성 벽을 포함한다. 주위 물이 레크리에이션 목적에 적합한 수질을 갖지만, 수역에 어둡고 불쾌한 색상 또는 느낌을 주는 응집체, 잔해, 또는 슬러지로 덮인 바닥 때문에 심미적으로 매력적이지 않을 수 있다. 그러한 경우, 벽이 투과성이어서, 우수한 품질의 물이 통과할 수 있도록 하지만 바닥은 여전히 고체의 플렉서블한 재료를 포함하는 플로팅 레이크가 제공될 수 있다. 플로팅 레이크가 고체 바닥, 즉 안정하고 연속적이며, 모바일 흡입 장치에 의해 야기되는 압력을 견딜 수 있는 바닥을 구비함으로써, 바닥 및 이에 따라 물에 유쾌한 컬러를 제공하는 것이 가능해지며, 흡입 장치가 바닥을 통하여 움직여 침전된 유기 및 무기 물질을 흡입할 수 있게 된다. 그러므로, 천연 또는 인공 수역의 상태가 레크리에이션 목적에 적합한 경우, 벽은 주위 수역으로부터 직접적으로 물을 받아 들이도록 할 수 있는 투과성 재료로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 벽을 형성하는 재료의 투과성은 특정 투과율을 제공하도록 선택될 수 있다.
플로팅 레이크의 다른 실시예는 물의 온도를 제어하기 위한 시스템을 포함한다. 예를 들면, 플로팅 레이크는 주위 물의 온도보다 높은 수온을 유지하도록 구성될 수 있다. 서늘한 기후에서, 천연수는 그렇지 않으면 레크리에이션 용도에 적합한 품질을 가질 수 있지만, 수영 또는 수상 스포츠에 있어서는 일년의 대부분 또는 일년 내내 너무 서늘할 수 있다. 플로팅 레이크(1)에 더 따뜻한 수온을 제공하기 위하여, 레이크의 바닥은 다크 블루, 그린, 브라운 또는 블랙과 같이 어두운 컬러일 수 있다. 어두운 색의 바닥은 플로팅 레이크(1)의 물을 주위 물보다 높은 온도로 데울 수 있는 태양 복사를 가능하게 한다. 예를 들면, 플로팅 레이크(1)의 온도는 주위 물에서보다 4~10℃ 더 따뜻할 수 있다. 플로팅 레이크(1)의 바닥 및 벽은 또한 플로팅 레이크(1)의 열 유지를 더 용이하게 하는 절연 재료로 구성될 수 있다.
본 발명의 플로팅 레이크 시스템은 산업적 냉각 목적을 위하여, 예를 들면, 다른 주거 또는 산업용 냉각 프로세스 중에서, 화력 발전소, 데이터센터, 주조공장, 주거용 및 산업용 HVAC 시스템, 화력-태양광 발전소, 제지산업, 정제공장, 핵발전소와 같은 다른 목적을 위하여 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 플로팅 레이크 시스템은 산업적 냉각 시스템에 저비용으로 고품질의 냉각수를 공급하고, 플로팅 레이크가 설치된 대형 천연 또는 인공 수역의 특성에 심각한 영향을 미치지 않고 가열된 냉각수로부터 열을 소멸시키기 위하여 대형 수역 내에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 플로팅 레이크는 산업적 프로세스에 의해 요구되는 냉각 MW당 약 50 내지 약 30,000 ㎡의 표면적을 포함한다. 플로팅 레이크로부터의 물은 그것이 설치된 대형 천연 또는 인공 수역과 비교하여 상당히 감소된 양의 유기 물질을 함유하므로, 이에 의해, 생물오염을 최소화하고, 열전달용량을 감소시킬 수 있는 열교환기 파이프 내의 바람직하지 않은 빌드업을 방지하는 고품질의 냉각수를 산업적 프로세스의 열교환기에 제공하게 된다. 일 실시예에서, 플로팅 레이크는 열교환기에 플로팅 레이크로부터의 냉각수를 공급하기 위하여 플로팅 레이크를 산업적 프로세스의 열교환기에 작동적으로 연결하는(operatively connecting) 공급 라인, 및 열교환기로부터 가열된 냉각수를 플로팅 레이크로 되돌리기 위한, 산업적 프로세스를 플로팅 레이크에 작동적으로 연결하는 환수 라인을 포함하도록 구성될 수 있다. 냉각수는 본 발명의 방법에 따라 처리되고, 플로팅 레이크에서 재생되어, 시간 경과에 따라 지속가능한 냉각 시스템을 이룬다.
실시예
하기 실시예는 실제적인 예이며, 다른 실시형태가 존재하고 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
실시예 1
본 출원으로부터 기술을 테스트하기 위하여, 평균 깊이 2.5 m, 표면적 8m × 8m을 갖는 플로팅 레이크를 건설하였다. 플로팅 레이크는 1 ㎜ PVC 재료의 단일 층으로 만들어진, 비투과성 벽 및 바닥을 가졌으며, 바닥은 3 ㎬의 영 계수를 나타내었다. PVC 재료는 열융합되어 플로팅 레이크 구조를 수득하며, 부유 재료는 표면 주변에 부착되어 구조적 안정성을 제공하고, 플로팅 레이크의 형태를 유지하였다.
플로팅 레이크는 레크리에이션 목적을 위하여 심미적으로 적합하지 않은 나쁜 품질의 물을 함유하는 6,000 ㎡이 넘는 표면적을 갖는 관개용 연못에 설치되었다. 관개 연못은 높은 혼탁도를 갖는 물, 물에 어두운 색을 제공하는 응집체로 덮인 바닥, 및 높은 유기물 농도를 포함하였다. 주위 레이크의 수질의 핵심 파라미터를 측정하였다. 총 세균수는 300 CFU/ml로 확인되었고, 플래티넘-코발트 스케일에서 측정된 트루 컬러는 35이었다. 그러므로, 주위 수역으로부터의 물은 플로팅 레이크로 공급되기 전에 전처리되었다. 물이 세균학적 조건에 부합하더라도, 트루 컬러 조건에 부합하지 않으므로, 플로팅 레이크로 공급되기 전에 처리되었다.
플로팅 레이크는 플로팅 레이크에 공급하기 위하여 요구되는 추가적인 수량을 계산함으로써, 연못의 수위보다 높은 수위를 갖는 것과 동등한, 정압을 갖도록 설계되었다. 정압은 적어도 20 N/㎡로 선택되었다. 플로팅 레이크 표면이 64 ㎡이므로, 이론적인 최소 수위-초과 수량(above-level volume)은 하기 식에 따라 0.128 ㎥로 계산되었다.
수위-초과 수량(㎥) ≥ 0.002 m × 64 ㎡
수위-초과 수량(㎥) ≥ 0.128 ㎥
따라서, 플로팅 레이크 내의 수위가 주위 물의 수위보다 2 ㎜ 높도록 요망되므로, 이 수위-초과 수량을 이루기 위하여 요구되는 총 수량은 0.128 ㎥로 계산되었다. 그러나, 실제, 플로팅 레이크의 벽의 유연성, 즉 주위 물로부터 플로팅 레이크의 수량을 분리시키는 구조 때문에, 수위-초과 수량이 첨가된 경우, 플로팅 레이크의 벽이 팽창되었다. 이 팽창은 플로팅 레이크의 실제 수위가 주위 물의 수위 및 바람직한 정압과 동등하게 되도록 하였다.
설계된 수위-초과 수량은 0.5 ㎥이었으며, 이는 주위 수위보다 7.8 ㎜ 높은 플로팅 레이크 내부의 물 높이, 또는 약 76 N/㎡의 정압에 해당하였다. 그러한 정압은 물 중량을 보상한 부유 장치를 플로팅 레이크에 제공함으로써 유지되었다.
코디네이션 시스템이 52 시간 사이클 내 18시간 동안 570 mV의 ORP 레벨을 유지하기 위하여 산화제 적용을 활성화하였으며, 또한 물의 혼탁도가 5 NTU를 넘는 것을 방지하기 위하여 응집제 적용을 활성화하였다. 적용된 산화제는 소듐 하이포클로라이트였으며, 적용 중에 1 ppm 농도로 첨가되었다. 응집제의 첨가에 의해 불순물이 응집되었으며, 이는 플로팅 레이크의 바닥에 가라앉았다.
코디네이션 시스템은 또한, 장치의 적절한 작동자에게 신호를 전함으로써 모바일 흡입 장치의 작동을 활성화하였으며, 모바일 흡입 장치는 약 3 ㎬의 영 계수를 갖는 PVC로 만들어진 플렉서블 바닥의 세정을 가능하게 하였다. 모바일 흡입 장치는 특별하게 설계되며, 플렉서블 바닥의 세정을 가능하게 하는 마그네틱 시스템을 포함하였다. 흡입 장치는 플로팅 레이크의 내부 바닥 표면에 배치된 내부 요소, 및 플로팅 레이크의 외부 바닥 표면에 배치된 외부 요소를 포함하였다. 내부 및 외부 요소는 자기적으로 끌어당기며, 침전된 재료를 흡입함으로써 플로팅 레이크의 플렉서블 바닥의 세정을 가능하게 하였다.
흡입 장치는 본래 컬러와 비교하여 바닥의 블랙 컬러 성분의 증가가 CMYK 스케일에서 30%를 초과하기 전에 활성화되었다. 바닥의 블랙 컬러 성분은 CMYK 스케일과의 육안 비교를 통하여 평가되었다. 흡입 장치가 작동되고, 플로팅 레이크의 바닥을 통하여 움직여, 가라앉은 불순물을 흡입하였다.
흡입 장치에 의해 흡입된 물은 플렉서블 호스를 통하여 관개용 연못의 물가에 위치한 여과 시스템으로 퍼내어졌다.
플로팅 레이크 내의 정압을 유지하기 위하여 물이 플로팅 레이크로 공급되었다. 교체수는 1일에 2 ㎜로 추정된 증발율, 및 세정율에 해당하는 매우 작은 유량을 보상하였다. 그러므로, 교체율은 세정율 및 증발율에 따라 포지티브 수위-초과 수량을 유지하기 위하여 계산되었다. 교체 수량은 간헐적이었으며, 7일 기간 내 시간의 50%를 넘는 시간 동안 주위 물보다 5 ㎜ 내지 1 ㎝ 높은 플로팅 레이크의 수위를 유지하는 것과 동등한 정압을 유지할 수 있도록 하였다.
비교로써, 하기 수질 파라미터가 플로팅 레이크 및 주위 수역으로부터 얻어졌다.
주위 수역과 플로팅 레이크의 수질 비교
파라미터 단위 플로팅 레이크 주위 관개용 연못
트루 컬러 Pt-Co 10 35
총 세균수 CFU/ml <5 300
혼탁도 NTU 2 10
선명도(Secchi Disc Visualization에 의한 수평 투명도) Secchi Disc Measure 20 미터 초과의 수평 투명도 1 미터 미만의 수평 투명도
실시예에 의한 플로팅 레이크 및 방법은 주위 연못보다 더 우수한 색상 및 수질을 나타내는 안전하고 심미적으로 매력적인 수역을 제공하였다.
본 발명의 일정 실시예가 기술되었으나, 다른 실시예가 존재할 수 있다. 본 명세서는 상세한 설명을 포함하고 있으나, 본 발명의 범위는 하기 청구범위에 의해 나타내어진다. 또한, 본 명세서가 구조적 특징 및/또는 방법적 작용에 특유한 언어로 기술되었으나, 청구범위는 상기 기술된 특징 및 작용에 제한되지 않는다. 오히려, 상기 기술된 특정한 특징 및 작용은 본 발명의 실례가 되는 측면 및 실시예로서 개시된 것이다. 본 명세서의 기재내용을 읽은 후, 그의 다양한 다른 측면, 실시예, 변형 및 균등물이 본 발명의 정신 또는 청구하고 있는 요지의 범위로부터 벗어나지 않고 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 제시될 수 있다.

Claims (31)

  1. 레크리에이션 목적을 위한 인공 플로팅 레이크 시스템으로서,
    상기 플로팅 레이크(1)는 적어도 5,000 ㎡의 표면적을 갖고, 상기 플로팅 레이크를 둘러싸는 대형 수역에서 부유하기에 적합하며, 대양, 강, 호수, 저수지, 라군, 연못, 운하, 강 어귀(estuary), 개울(stream), 오션 베이(ocean bay), 리버 베이(river bay), 댐, 연못, 항구, 또는 베이와 같은 대형 수역 내에 설치되며,
    상기 시스템은,
    a. 20 ㎬ 미만의 영 계수를 갖는 플렉서블 바닥 및 림(rim)을 갖는 벽을 포함하는 플로팅 레이크;
    b. 산화제 또는 응집제를 상기 플로팅 레이크의 물에 적용하도록 구성된 화학물질 적용 시스템;
    c. 상기 플로팅 레이크에 물을 공급하고, 상기 플로팅 레이크의 표면적 제곱 미터당 적어도 20 뉴튼의 정압을 유지하도록 구성된 펌핑 시스템;
    d. 상기 플로팅 레이크의 플렉서블 바닥을 따라 움직이고 가라앉은 고체를 함유하는 바닥으로부터 물의 일부를 흡입하도록 구성된 모바일 흡입 장치;
    e. 상기 모바일 흡입 장치와 유체 연락하는 여과 시스템; 및
    f. 여과된 물을 상기 여과 시스템으로부터 상기 플로팅 레이크로 되돌리도록 구성된 리턴 라인을 포함하며,
    상기 림은 부유 시스템을 포함하며,
    상기 화학물질 적용 시스템은 52시간 사이클 내에 10 내지 20 시간 동안 적어도 550 ㎷의 산화환원 전위(ORP)를 수립하기 위하여, 산화제를 상기 플로팅 레이크의 물에 적용하도록 활성화되며,
    상기 플로팅 레이크에 공급된 물은 35 Pt-Co 이하의 트루 컬러(true color) 및 2,000 CFU/ml 미만의 세균수를 가지며, 상기 정압은 7일 간격 내의 시간의 적어도 50% 동안 유지되며,
    상기 모바일 흡입 장치는 상기 플로팅 레이크의 바닥의 블랙 컬러 성분이 CMYK 스케일에서 30%를 초과하기 전에 활성화되도록 구성되며,
    상기 여과 시스템은 모바일 흡입 시스템에 의해 흡입된 물의 일부를 수용하도록 구성되는
    플로팅 레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크의 바닥 및 벽은 플로팅 레이크 내부의 수역을 유지하고, 플로팅 레이크 내부의 물을 주위의 인공 또는 천연 수역으로부터 분리시킬 수 있는 비투과성 재료로 구성되는
    플로팅 레이크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바닥은 상기 플로팅 레이크 내부의 물을 주위 수역으로부터 분리하기 위하여 단일의 비투과성 층을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바닥은 상기 플로팅 레이크 내부의 물을 주위 수역으로부터 분리하기 위하여 복수의 층을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 층은 동일하거나 상이한 재료일 수 있으며, 상이한 투과성을 가질 수 있는
    플로팅 레이크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바닥은 바닥에 더 우수한 안정성 및/또는 모듈 구성을 제공할 수 있는 일 이상의 프레임 요소를 포함하는 구조적 프레임을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 바닥은 상기 프레임 요소 사이에 프레임 커넥터를 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크는 상기 플렉서블 바닥과 일 이상의 프레임 요소 사이에 연결을 제공하기 위하여 일 이상의 레일을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프레임 요소는 리지드(rigid) 재료로 구성되는
    플로팅 레이크 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프레임 요소의 리지드 재료는 금속, 금속 합금, 플라스틱, 목재, 콘크리트, 또는 그 조합을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 프레임 요소는 플렉서블 재료로 구성되는
    플로팅 레이크 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프레임 요소의 플렉서블 재료는 고무, 플라스틱, 직물, 나일론, 또는 그 조합을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 프레임 커넥터는 플렉서블 재료로 만들어지는
    플로팅 레이크 시스템.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 프레임 커넥터는 리지드 재료로 만들어지는
    플로팅 레이크 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 바닥은 안정한 바닥을 제공할 수 있는 일 이상의 쿠션형 셀(cushion-type cells)을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 쿠션형 셀은 기체 또는 액체를 포함하는 유체, 또는 발포성 폼 재료, 또는 그 조합으로 충전되는
    플로팅 레이크 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 부유 시스템은 폴리우레탄 시스템; 압출 폴리스티렌 및 발포 폴리스티렌 비드와 같은 폴리스티렌 시스템; 폴리에틸렌 시스템; 에어 챔버, 고무 에어 백, 또는 비닐 에어 백과 같은 공기 충전 시스템; 및 플라스틱, 폼, 고무, 비닐, 수지, 콘크리트, 알루미늄, 및 목재로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료로 구성된 시스템, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 부유 요소를 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크는 해변, 통로, 보행자 산책로, 폰툰(pontoons), 난간, 또는 경사진 출입 시스템으로부터 선택되는 일 이상의 추가적인 특징을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크의 바닥 및/또는 벽은 해류, 바람, 조류 및 주위 수역 및 환경의 특정한 날씨 조건에 대처하기 위하여 주위 수역의 바닥에 정박되는
    플로팅 레이크 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크 시스템은 주위 수역의 바닥의 상응하는 앵커 포인트에 연결된 일 이상의 앵커 포인트를 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크는 플로팅 레이크 시스템에 출입구를 제공하기 위하여 메인랜드에 정박되는
    플로팅 레이크 시스템.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크는 거리에 의해 메인랜드로부터 분리되며, 메인랜드로부터 플로팅 레이크로의 출입구는 상기 메인랜드와 상기 플로팅 레이크를 연결하는 일 이상의 부두 및 다리에 의해 제공되는
    플로팅 레이크 시스템.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크 시스템은 코디네이션 시스템을 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 코디네이션 시스템은 수질 파라미터에 관한 정보를 수용하고, 정보를 처리하고, 상기 화학물질 적용 시스템을 활성화시키고, 및/또는 상기 모바일 흡입 장치 및/또는 상기 여과 시스템의 작동을 활성화시키도록 배열 및 구성되는
    플로팅 레이크 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 코디네이션 시스템은 바닥의 블랙 컬러 성분이 CMYK 스케일에서 30%를 초과하기 전에 상기 모바일 흡입 장치의 작동을 활성화시키도록 배열 및 구성되는
    플로팅 레이크 시스템.
  26. 제1항에 있어서,
    바닥 재료는 고무, 플라스틱, 테플론, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 섬유, 섬유판, 목재, 폴리아미드, PVC 멤브레인, 직물, 복합 섬유, 지오멤브레인, 아크릴릭스, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 플렉서블 재료인
    플로팅 레이크 시스템.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 벽은 상기 플로팅 레이크가 설치된 수역으로부터의 물이 미리 정해진 투과율로 벽을 통과할 수 있도록 하는 투과성 재료를 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 복수의 모바일 흡입 장치를 포함하며, 상기 여과 시스템은 복수의 필터를 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 바닥은 상기 플로팅 레이크의 물에 특정한 색상을 제공하는 컬러를 갖는
    플로팅 레이크 시스템.
  30. 제1항에 있어서,
    상기 바닥은 화이트, 옐로우, 또는 라이트 블루 컬러, 또는 그 조합을 갖는
    플로팅 레이크 시스템.
  31. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅 레이크로부터의 물을 열 교환기에 공급하기 위한, 상기 플로팅 레이크로부터 산업적 프로세스의 열 교환기 시스템으로의 공급 라인, 및 산업적 프로세스의 열 교환기로부터 상기 플로팅 레이크로의 환수 라인을 더 포함하는
    플로팅 레이크 시스템.
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