KR101998474B1 - 물 흡수 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따르면 물 흡수 장치는 물 흡수부; 상기 물 흡수부 및 외부를 연통시키는 복수 개의 홀을 구비하고, 상기 물 흡수부의 적어도 일부를 커버하는 제 1 레이어; 및 상기 물 흡수부 및 제 1 레이어 사이에 배치되고, 상기 제 1 레이어 에 부착되고, 상기 물 흡수부로부터 상기 외부로 향하는 유동을 방지하는 제 2 레이어를 포함할 수 있다.

Description

물 흡수 장치{WATER ABSORPTION DEVICE}
아래의 설명은 물 흡수 장치에 관한 것이다.
물은 인류의 생존에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 하지만, 인구 증가와 환경오염에 기인하여 지구촌의 물 부족 문제가 악화되면서 담수(fresh water)를 얻는 다양한 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 한정된 수자원을 효율적으로 활용하기 위한 지하수 개발, 해수 담수화, 하수 정화 등과 같은 여러 가지 대안들이 강구되어 왔다. 하지만, 이러한 대안들도 적지 않은 한계점을 가지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서 빗물을 비롯하여 안개처럼 자연이 공급하는 수분을 활용하여 담수를 확보하는 기술의 개발이 필요하다. 이러한 기술은 주변 환경을 오염시키지 않고, 이웃한 식수원의 고갈을 초래하지도 않기 때문에 환경 친화적인 해결 방안이 될 수 있을 것이다.
대부분의 식물은 외부 환경의 변화에 대응하여 이동할 수는 없으나, 환경 변화에 적응하면서 오랜 세월에 걸쳐 생존해오고 있다. 특히 사막 식물인 선인장의 경우, 극한 더위와 건조한 사막 기후에서 살아남기 위해 오랜 세월에 걸쳐 최적화된 물 관리 기술을 이용하여 물을 효과적으로 흡수하고 저장하고 있다. 선인장 가시를 모사한 몇 가지 공학적 응용이 제시되어 왔으나, 본 특허처럼 선인장의 줄기가 가진 물 흡수 및 저장 기작을 자연모사한 생체모방형 물 관리 기술은 아직까지 제시된 바가 없다.
일 실시 예의 목적은, 선인장의 줄기를 자연모사한 생체모방형 기술을 이용하여 이슬과 안개를 효과적으로 흡수하고, 이를 물로 장기간 저장하거나 필요시 배출하여 활용하는 것이 가능한 물 흡수 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은, 비가 오는 날에는 빗방울들을 잘 흡수하여 저장하고, 무더운 날씨에도 내부에 흡수된 물의 증발을 최소화하여 필요한 때에 흡수된 물을 활용하는 것이 가능한 물 흡수 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예의 목적은, 외부 에너지 공급 없이도 지속적으로 담수를 얻을 수 있고, 제작이 용이하고, 작은 규모의 설비로도 운용이 가능한 물 흡수 장치를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따르면 물 흡수 장치는, 물 흡수부; 상기 물 흡수부 및 외부를 연통시키는 복수 개의 홀을 구비하고, 상기 물 흡수부의 적어도 일부를 커버하는 제 1 레이어; 및 상기 물 흡수부 및 제 1 레이어 사이에 배치되고, 상기 제 1 레이어 에 부착되고, 상기 물 흡수부로부터 상기 외부로 향하는 유동을 방지하는 제 2 레이어를 포함할 수 있다.
상기 제 1 레이어는 소수성 재질을 가질 수 있다.
상기 제 2 레이어는 친수성 재질을 가질 수 있다.
상기 제 2 레이어는 섬유 재질을 가질 수 있다.
상기 복수 개의 홀은 상기 외부로부터 상기 물 흡수부를 향하여 갈수록 단면적이 일정한 기둥 형상을 가질 수 있다.
상기 제 1 레이어는 상기 외부로 돌출되는 복수 개의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 돌기는 상기 제 1 레이어에 가까워지는 방향으로 갈수록 표면 거칠기가 작아지는 부분을 포함할 수 있다.
상기 물 흡수부는, 내부에 중공 구조를 갖는 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 수용되는 아가로스 겔을 포함할 수 있다.
상기 물 흡수부는, 상기 하우징의 일측에 연결되는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은, 상기 아가로스 겔의 하측을 지지하는 지지 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 지지 플레이트는 하향 경사지는 부분을 포함할 수 있다.
상기 제 1 레이어 및 제 2 레이어는 중력 방향과 나란하게 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 물 흡수 장치는 물 흡수부; 상기 물 흡수부 및 외부를 연통시키는 복수 개의 홀을 구비하고, 상기 물 흡수부의 적어도 일부를 커버하는 소수성 재질의 메쉬 레이어; 및 상기 물 흡수부의 상측 및 상기 메쉬 레이어의 하측 사이에 배치되고, 상기 메쉬 레이어의 상측에 맺혀있는 수적을 상기 물 흡수부로 유인하기 위한 친수성 재질의 멤브레인을 포함할 수 있다.
상기 물 흡수부는, 질량 대비 90% 이상의 수분을 머금을 수 있는 아가로스 겔을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 물 흡수 장치는 중심에 물 통로를 포함하는 기둥 형상의 물 흡수부; 외부로부터 상기 물 통로를 향해 물을 안내하기 위한 복수 개의 홀을 구비한 제 1 레이어; 및 상기 제 1 레이어 및 물 흡수부 사이에 배치되는 섬유 재질의 제 2 레이어를 포함할 수 있다.
상기 물 흡수부는 원 기둥 형상일 수 있다.
일 실시 예에 따른 물 흡수 장치는 자연이 공급하는 안개나 빗물을 효과적으로 흡수할 수 있고, 높은 온도에서도 저장된 물이 증발되는 것을 최소화하여 장기간 물을 저장할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치는 외부 에너지 공급 없이도 지속적으로 담수를 얻을 수 있고, 제작이 용이하고, 작은 규모의 설비로도 운용이 가능하기 때문에 오지나 도서지역에의 적용 가능성이 높다.
도 1은 선인장 줄기를 구성하는 각 요소를 나타내는 도면이다.
도 2는 트리콤에서 발생되는 물 흡수 과정을 시간 순서대로 나타내고, 트리콤 하부 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 사시도 및 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 표면 상에 맺힌 물이 이동하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치 내부로부터 증발된 물이 이동하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 돌기에 맺힌 물방울이 멤브레인을 향해 이동하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 8은 도 7의 단면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 하방으로 갈수록 좁아지는 홀을 포함하는 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 하방으로 갈수록 넓어지는 홀을 포함하는 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 선인장 줄기를 구성하는 각 요소를 나타내는 도면이다. 도 2는 트리콤에서 발생되는 물 흡수 과정을 시간 순서대로 나타내고, 트리콤 하부 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 물을 흡수하는 선인장 줄기의 구조를 확인할 수 있다. 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(100, 도 3 참조)는 선인장 줄기의 구조를 채용한 것으로, 설명의 편의를 위해 선인장 구조를 먼저 설명하기로 한다. 도 1(A)를 참조하면, 선인장 줄기는 가시(spine), 트리콤(trichome) 및 뮤실리지(mucilage)로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 뮤실리지는 친수성이 강한 물질로서 다량의 물을 흡수하여 저장할 수 있다. 도 1(B)를 참조하면, 트리콤 및 가시의 표면이 소수성을 갖는다는 점을 확인할 수 있다. 도 1(C)를 참조하면, 트리콤의 끝(tip) 부분은 베이스(base) 부분 보다 거친 표면을 갖는다는 점을 확인할 수 있다. 이와 같은 표면 거칠기의 차이는, 트리콤의 끝 부분에 맺힌 물방울이 베이스 부분으로 이동하는데 도움을 준다.
도 2(A)는 가시를 제거한 상태에서 선인장의 트리콤 위에 물방울을 떨어뜨리고 시간 경과에 따른 물방울의 증발 및 흡수 과정을 보여준다. 트리콤의 구조적 특징과 젖음 특징으로 인해, 트리콤 위에 놓인 물방울은 캐시(cassie) 상태를 유지한다. 시간이 지남에 따라 물이 증발하면서, 물방울과 트리콤(trichome)이 만나 이루는 계면이 점점 아래 방향으로 내려가게 되면서 웬즐(wenzel) 상태로 바뀌게 된다. 그 후에, 트리콤 위에 남아있는 물방울은 선인장 줄기 내부로 흡수된다. 도 2(B)는 가시 밑에 구비된 원추 형태(conical shape)의 구조물을 나타낸다. 상기 구조물은 물관과 연결되어 있다. 도 2(C)는 선인장 줄기를 동결 건조시킨 후 줄기 내부를 촬영한 사진이며, 도 2(B)에서 나타낸 원추 형태의 구조물을 선명하게 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치를 나타내는 도면이다. 구체적으로 도 3(a)는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 사시도이고, 도 3(b)는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(100)는 대기 중의 수분을 효과적으로 흡수하고 저장할 수 있다. 물 흡수 장치(100)는 물 흡수부(110), 제 1 레이어(120) 및 제 2 레이어(130)를 포함할 수 있다.
물 흡수부(110)는 내부에 중공 구조를 갖는 하우징(112)과, 하우징(112)의 내부에 수용되는 아가로스 겔(111, agarose gel)을 포함할 수 있다.
아가로스 겔(111)은 초친수성 재질을 가질 수 있다. 아가로스 겔(111)은 질량 대비 90% 이상의 수분을 머금을 수 있다. 제 1 레이어(120) 및 제 2 레이어(130)를 통과하여 아가로스 겔(111)에 도달한 물은, 아가로스 겔(111)에 포집될 수 있다. 친수성이 매우 높은 아가로스 겔(111)과, 소수성을 갖는 제 1 레이어(120)에 의하면, 하우징(112)의 내부로 도달한 물이 물 흡수 장치(100)로부터 외부로 증발되는 정도를 줄여줌으로써 증발량을 줄여줄 수 있다.
하우징(112)은 아가로스 겔(111)을 수용할 수 있다. 하우징(112)은 아가로스 겔(111)을 안정적으로 지지할 수 있다. 예를 들어, 하우징(112)은 아가로스 겔(111)의 형상에 대응되는 내부 중공 구조를 가질 수 있다. 다른 예로, 하우징(112)은 아가로스 겔(111) 보다 큰 크기의 내부 중공 구조를 가질 수 있다. 하우징(112)이 아가로스 겔(111) 보다 큰 크기의 내부 중공 구조를 갖는 실시 예에 대해서는 이하 도 9에서 설명하기로 한다.
제 1 레이어(120)는 외부로부터 물 흡수부(110)로 전달되는 유로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이어(120)는 물 흡수부(110) 및 외부를 연통시키는 다공 구조를 갖는 소수성 재질의 메쉬 레이어(120)일 수 있다. 제 1 레이어(120)는 물 흡수부(110)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에서와 같이, 제 1 레이어(120)는 물 흡수부(110)의 상면을 커버할 수 있다. 제 1 레이어(120)는 물 흡수부(110)의 상면뿐만 아니라 측면 또는 하면을 커버할 수도 있음을 밝혀 둔다.
제 2 레이어(130)는 물 흡수부(110) 및 제 1 레이어(120) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 레이어(130)는 패브릭 재질의 멤브레인(130)일 수 있다. 제 2 레이어(130)는 아가로스 겔(111)이 제 1 레이어(120)에 형성된 구멍을 통하여 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제 1 레이어(120)는 소수성 재질을 갖고, 제 2 레이어(130)는 친수성 재질을 가질 수 있다. 소수성 재질인 제 1 레이어(120) 상에 놓인 물방울은 친수성 재질인 제 2 레이어(130) 쪽으로 인력을 받을 수 있다. 한편, 친수성 재질인 제 2 레이어(130) 및 아가로스 겔(111)로 유인된 물방울은 소수성인 제 1 레이어(120) 쪽으로 이동하지 못하고, 제 2 레이어(130) 내부에 스며들 수 있다. 다시 말하면, 실시 예에 따른 구조에 의하면, 외부 수분 또는 제 1 레이어(120) 상에 맺힌 수적이 물 흡수부(110) 쪽으로 흡수되도록 촉진시키면서도, 물 흡수부(110)로부터 외부로 수분이 증발되는 현상을 억제시킬 수 있다.
제 1 레이어(120) 및 제 2 레이어(130)는 중력 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 레이어(120)의 상면은 중력에 대해 반대 방향을 지향하고, 하면은 제 2 레이어(130)에 접할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 레이어(130)의 상면은 제 1 레이어(120)에 접하고, 하면은 아가로스 겔(111)과 접할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 물 흡수 장치(100)는 효과적으로 빗물을 흡수 및 저장할 수 있다. 빗물은 빠른 속도로 소수성 메쉬 레이어(120)에 충돌하여, 메쉬 레이어(120)를 통과한 뒤 물 흡수부(110)에 도달할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 표면 상에 맺힌 물이 이동하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 구체적으로 도 4(a)는 메쉬 레이어(120) 상에 응결된 물방울(W)을 도시하는 단면도이고, 도 4(b)는 멤브레인(130)으로 이동한 물방울(W)을 도시하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(100)는 메쉬 레이어(120, 제 1 레이어) 및 멤브레인(130, 제 2 레이어)를 포함할 수 있다.
메쉬 레이어(120)는 복수 개의 홀(121, 설명의 편의를 위해 1개만 도시)을 포함할 수 있다. 멤브레인(130)은 수분이 스며들 수 있는 섬유 재질을 가질 수 있다. 메쉬 레이어(120)는 소수성 재질을 갖고, 멤브레인(130)은 친수성 재질을 가질 수 있다.
복수 개의 홀(121)은 외부와 물 흡수부(110)를 연통시킬 수 있다. 복수 개의 홀(121)은 외부로부터 물 흡수부(110)를 향하여 갈수록 단면적이 일정한 기둥 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 홀(121)은 원기둥 형상일 수 있다.
대기의 온도 차가 발생할 경우, 메쉬 레이어(120) 상에는 물방울(W) 맺힐 수 있다. 메쉬 레이어(120)가 소수성 재질을 가질 경우, 물방울(W)은 상대적으로 둥근 형상을 가질 수 있다. 물방울(W)은 메쉬 레이어(120)의 구멍을 통과하여 친수성인 멤브레인(130) 쪽으로 흡수될 수 있다. 멤브레인(130) 쪽으로 흡수된 물방울(W)은 섬유 재질의 멤브레인(130) 내부로 스며들 수 있다. 섬유 재질의 멤브레인(130)에 스며든 물방울(W)은 물 흡수부(110)로 이동할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치 내부로부터 증발된 물이 이동하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 구체적으로 도 5(a)는 멤브레인(130) 상에 응결된 물방울(W)을 도시하는 단면도이고, 도 5(b)는 메쉬 레이어(120)를 통과하지 못한 채 멤브레인(130) 내부에 스며드는 물방울(W)을 도시하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 물 흡수부(110)로부터 증발된 물방울(W)은 멤브레인(130)에 맺힐 수 있다. 멤브레인(130)은 친수성 재질을 가질 경우, 물방울(W)은 상대적으로 넓적한 형상을 가질 수 있다. 또한, 멤브레인(130)은 섬유 재질을 가질 경우, 물방울(W)은 멤브레인(130) 내부에 스며들 수 있다. 또한, 메쉬 레이어(120)가 소수성 재질을 가질 경우, 복수 개의 홀(121)을 통과하여 외부로 노출되는 물방울(W)의 양은 감소할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치의 돌기에 맺힌 물방울이 물 흡수 장치의 표면으로 이동하는 모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 구체적으로 도 6(a)는 메쉬 레이어(120)에 응결된 초기 상태의 물방울(W)을 도시하는 단면도이고, 도 6(b)는 멤브레인(130)을 향해 이동한 물방울(W)을 도시하는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 메쉬 레이어(120)는 복수 개의 홀(121) 및 복수 개의 돌기(122)를 포함할 수 있다.
복수 개의 돌기(122)는 메쉬 레이어(120)의 일면으로부터 외부로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 복수 개의 돌기(122)는 메쉬 레이어(120)의 표면적을 증가시켜 보다 많은 양의 수증기가 응결되도록 보조할 수 있다. 복수 개의 돌기(122)는 소수성 재질일 수 있다. 복수 개의 돌기(122) 상에 응결된 물방울(W)은 복수 개의 돌기(122)의 구조적 특징과 재질적 특징에 의해 캐시(cassie) 상태를 가질 수 있다. 시간이 지남에 따라 물이 증발하면서 물방울(W)과 복수 개의 돌기(122)가 만나 이루는 계면이 점점 아래 방향으로 내려가면 웬즐(wenzel) 상태로 전환될 수 있다.
복수 개의 돌기(122)는 제 1 레이어(120)에 가까워지는 방향으로 갈수록 표면 거칠기가 작아지는 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 돌기(122)는 팁(tip) 부분에 표면 거칠기가 큰 부분을 포함할 수 있고, 베이스(base) 부분에 표면 거칠기가 작은 부분을 포함할 수 있다. 팁 부분은 베이스 부분 보다 멤브레인(130)으로부터 멀리 이격된 부분일 수 있다. 이와 같은 표면 거칠기의 차이는 복수 개의 돌기(122) 팁 부분에 응결된 물방울(W)이 멤브레인(130)을 향해 이동하게 보조할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 7의 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(200)는 물 흡수부(210), 제 1 레이어(220) 및 제 2 레이어(230)를 포함할 수 있다.
물 흡수부(210)는 아가로스 겔(211) 및 물 통로(213)를 포함할 수 있다. 제 1 레이어(220) 및 제 2 레이어(230)를 통과하여 아가로스 겔(211)로 스며드는 물은 포텐셜(potential) 차이에 기인하여 A 방향으로 이동할 수 있다. 물 흡수부(210)의 중심에 구비된 물 통로(213)에 도달한 물은 중력에 의해 중력 방향(도 8에서 아래 방향)인 B 방향으로 이동할 수 있다. 물 흡수부(210)는 원 기둥 형상일 있고, 제 1 레이어(220) 및 제 2 레이어(230) 중 어느 하나의 레이어의 표면의 일 지점으로부터 물 통로(213)까지의 거리는 상기 어느 하나의 레이어의 둘레를 따라 일정할 수 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 제 1 레이어(220) 표면에 응결된 물은 응결된 지점에 관계없이 동일한 포텐셜 차이에 기인하여 물 통로(213)를 향해 이동할 수 있다.
물 통로(213)는 물 흡수부(210)의 중심 부분에 구비될 수 있다. 물 통로(213)의 제 1 단부(2131)은 별도의 물 저장 장치(미도시)에 연결될 수 있다. 물 흡수 장치(200)를 통해 흡수된 물은 물 저장 장치로 이동되어 저장될 수 있다. 물 통로(213)의 제 2 단부(2132)는 물 흡수부(210)에서 물의 증발을 방지하기 위해 차단 부재(미도시)로 커버될 수 있다.
제 1 레이어(220)는 외부로부터 물 통로(213)를 향해 물을 안내하기 위한 복수 개의 홀(221)을 구비할 수 있다. 제 2 레이어(230)는 제 1 레이어(220) 및 물 흡수부(210) 사이에 배치되는 섬유 재질일 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(300)는 물 흡수부(310), 제 1 레이어(320) 및 제 2 레이어(330)를 포함할 수 있다.
물 흡수부(310)는 내부에 중공 구조를 갖는 하우징(312)과, 하우징(312) 내부에 수용되는 아가로스 겔(311)과, 아가로스 겔(311)의 하측을 지지하는 지지 플레이트(314)와, 아가로스 겔(311)에 함유된 물을 선택적으로 배출시키기 위한 밸브(315)를 포함할 수 있다.
하우징(312)은 지지 플레이트(314)를 기준으로 상부 부분 및 하부 부분으로 나뉠 수 있다. 하우징(312)의 상부 부분에는 아가로스 겔(311)이 채워질 수 있고, 하우징(312)의 하부 부분은 중공 구조일 수 있다. 아가로스 겔(311)이 머금은 물의 양이 일정량을 초과할 경우, 초과된 물은 중력에 의해 하우징(312)의 하부 부분으로 떨어져 저장될 수 있다. 하우징(312)은 투명할 수 있다. 사용자는 하우징(312)을 통해 내부에 저장된 물의 양을 관찰할 수 있다. 예를 들어, 하우징(312)의 일면에는 중력 방향과 나란하게 물의 양을 나타내는 눈금이 마련될 수 있다.
지지 플레이트(314)는 아가로스 겔(311)로부터 방출되는 물을 하우징(312)의 하부 부분으로 안내하기 위해, 하향 경사지는 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지 플레이트(314)는 아가로스 겔(311)의 좌측 부분을 지지하는 제 1 플레이트와, 아가로스 겔(311)의 우측 부분을 지지하는 제 2 플레이트를 포함할 수 있고, 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 서로 가까워지는 방향을 기준으로 하향 경사지게 설치될 수 있다. 지지 플레이트(314)는 하우징(312)의 상부 부분 및 하부 부분을 연통시키는 홀을 포함할 수 있다.
밸브(315)는 하우징(312)의 일측에 연결될 수 있다. 사용자는 밸브(315)를 작동하여 하우징(312) 내부의 물을 외부로 선택적으로 배출시킬 수 있다.
도 10은 하방으로 갈수록 좁아지는 홀을 포함하는 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(400)는 물 흡수부(410), 제 1 레이어(420) 및 제 2 레이어(430)를 포함할 수 있다. 제 1 레이어(420)는 하방으로 갈수록 넓어지는 홀(421)을 포함할 수 있다. 하방으로 갈수록 좁아지는 홀(421)을 포함할 수 있다. 제 1 레이어(420) 중 홀(421)을 구성하는 내부 벽면은 친수성이고, 나머지 부분은 소수성일 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 제 1 레이어(420) 상에 맺힌 물방울은 압력 구배에 의해 제 2 레이어(530) 쪽으로 원활하게 이동할 수 있다.
도 11은 하방으로 갈수록 넓어지는 홀을 포함하는 물 흡수 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 물 흡수 장치(500)는 물 흡수부(510), 제 1 레이어(520) 및 제 2 레이어(530)를 포함할 수 있다. 제 1 레이어(520)는 하방으로 갈수록 넓어지는 홀(521)을 포함할 수 있다. 제 1 레이어(520)는 소수성 재질을 가질 수 있고, 그에 따라 물방울은 구조적으로 홀의 넓은 부분을 향하는 방향으로 힘을 받게 되어, 제 2 레이어(530) 쪽으로 원활하게 이동할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 아가로스 겔을 포함하는 물 흡수부;
    상기 물 흡수부 및 외부를 연통시키는 복수 개의 홀을 구비하고, 상기 물 흡수부의 적어도 일부를 커버하고, 소수성 재질을 갖는 제 1 레이어; 및
    상기 물 흡수부 및 제 1 레이어 사이에 배치되고, 일면이 상기 제 1 레이어에 접하고, 타면이 상기 아가로스 겔에 접하고, 상기 물 흡수부로부터 상기 외부로 향하는 유동을 방지하고, 친수성 재질을 갖는 제 2 레이어를 포함하는 물 흡수 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 레이어는 섬유 재질을 갖는 물 흡수 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 홀은 상기 외부로부터 상기 물 흡수부를 향하여 갈수록 단면적이 일정한 기둥 형상을 갖는 물 흡수 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레이어는 상기 외부로 돌출되는 복수 개의 돌기를 포함하는 물 흡수 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌기는 상기 제 1 레이어에 가까워지는 방향으로 갈수록 표면 거칠기가 작아지는 부분을 포함하는 물 흡수 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 물 흡수부는,
    내부에 상기 아가로스 겔을 수용하기 위한 중공 구조를 갖는 하우징을 더 포함하는 물 흡수 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 물 흡수부는,
    상기 하우징의 일측에 연결되는 밸브를 더 포함하는 물 흡수 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 물 흡수부는,
    상기 아가로스 겔의 하측을 지지하는 지지 플레이트를 더 포함하는 물 흡수 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 하향 경사지는 부분을 포함하는 물 흡수 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레이어 및 제 2 레이어는 중력 방향과 나란하게 배치되는 물 흡수 장치.
  13. 아가로스 겔을 포함하는 물 흡수부;
    상기 물 흡수부 및 외부를 연통시키는 복수 개의 홀을 구비하고, 상기 물 흡수부의 적어도 일부를 커버하는 소수성 재질의 메쉬 레이어; 및
    상기 물 흡수부의 상측 및 상기 메쉬 레이어의 하측 사이에 배치되고, 상기 메쉬 레이어의 상측에 맺혀있는 수적을 상기 물 흡수부로 유인하기 위한 친수성 재질의 멤브레인을 포함하고,
    상기 멤브레인의 일면은 상기 메쉬 레이어에 접하고, 상기 멤브레인의 타면은 상기 물 흡수부에 접하는 물 흡수 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 물 흡수부는, 질량 대비 90% 이상의 수분을 머금을 수 있는 아가로스 겔을 포함하는 물 흡수 장치.
  15. 아가로스 겔 및 물 통로를 포함하는 기둥 형상의 물 흡수부;
    외부로부터 상기 물 통로를 향해 물을 안내하기 위한 복수 개의 홀을 구비하고, 소수성 재질을 갖는 제 1 레이어; 및
    상기 제 1 레이어 및 물 흡수부 사이에 배치되고, 일면이 상기 제 1 레이어에 접하고, 타면이 상기 아가로스 겔에 접하고, 친수성 재질을 갖는 2 레이어를 포함하는 물 흡수 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 물 흡수부는 원 기둥 형상인 물 흡수 장치.
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