KR102009621B1 - 수중오염물 제거용 드론 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 단순하여 제작이 용이하고 효율적으로 수중 부유물을 수거할 수 있는 수중오염물 제거용 드론에 관한 것으로, 방수 소재로 만들어지고 본체부의 일측에 전장실을 구비하고, 내부에 쓰레기수거공간을 구비한 부력함체; 상기 부력함체의 일측에 설치되어 수면의 부유하는 쓰레기를 상기 쓰레기수거공간으로 이송하는 하나이상의 쓰레기수거컨베이어; 및 상기 쓰레기수거컨베이어의 하부에 설치되는 집수공간에 집수된 물을 배출시키는 배수장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중오염물 제거용 드론{drone for dust-removing in water}

본 발명은 수중오염물 제거용 드론에 관한 것으로, 상세하게는 구조가 단순하여 제작이 용이하고 효율적으로 수중 부유물을 수거할 수 있는 수중오염물 제거용 드론에 관한 것이다.

산업 발달과 함께 식생활은 물론 여과활동 방법이 다양해지고 있으며, 이러한 문화의 변화와 더불어 날로 증가하는 것 중 하나가 오폐수를 포함하는 쓰레기이다.

이러한 쓰레기를 포함하는 오폐수는 수질 오염은 물론 토양이나 대기를 오염시키는 오염원이 되고 있으며, 이러한 오염원을 줄이기 위해 다양한 기술이 개발되고 있다.

또한 수영장 등과 같은 물놀이 시설의 경우 수시로 깨끗한 수질을 유지하여야 하지만, 수지로 물을 교체할 수 없고, 수질은 나쁘지 않으나 수면에 이물질이 부유할 경우 사용자가 물의 오염을 염려하여 이용을 꺼리는 문제가 있다.

이에 수중에 부유하는 쓰레기를 수거하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있고 그 예로 특허문헌 1 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 쌍동선 형태의 폰톤; 또는 수평 컨베이어에 의해 쓰레기 집수지로 이동될, 스크린 바에 걸린 쓰레기를, 자동으로 건져 올리거나 처리하도록 작동할 수 있게 배치되어 있는, 자동 쓰레기 스크리닝 장비;로 이루어지고, 여기서 쌍동성 형태의 폰톤 모터보트는, 적어도 두 개의 측면부, 여기서 폰톤 모터보트에는 그 작동에 필요한 디바이스 및 설비가 구비되고, 폰톤 모터보트가 자동 쓰레기 스크리닝 장비에 스크리닝되거나 포획되는 쓰레기 탐사 로봇으로서 작동 가능하며, 스크린 바의 기저부로서, 정면부 폰톤 모터보트의 양 측면부 사이 폭에 위치한 바닥부 데크 ; 및 스크린 바에서 쓰레기 하치 장소로 자동으로 쓰레기를 취하고 운반하는 모든 장치들의 기저부로서, 정면부 폰톤 모터보트의 양 측면부 사이 상부에 위치한 연결 브릿지로 이루어진, 수역 부유 및 유출입 쓰레기 처리기이고,

특허문헌 2는 흡입된 부유물을 여과시키는 필터가 상면에 설치되는 베이스; 베이스의 후방에 설치되며, 에어 컴프레서의 에어와 오존발생기에서 발생된 오존을 동시에 공급하도록 에어호스가 설치되는 동력원공급부; 베이스의 후방 양 측면에 설치된 무한궤도가 회전되도록 동력원공급부에서 공급된 에어에 의해 회전력을 발생시키는 구동수단과 구동수단에서 발생된 회전력이 전달되도록 무한궤도 사이에 설치되는 회전력 전달수단이 구비되는 동력구동부; 동력구동부에서 발생된 회전력에 의해 발생된 마이크로 버블과 오존발생기에서 공급된 오존을 분출시켜 수질을 정화하면서 베이스의 전방에 형성된 부유물 흡입구를 통해 부유물을 흡입하도록 베이스의 전방에 설치되는 청소부;를 포함하는 수영장 청소로봇이며,

특허문헌 3은 흡입된 물을 여과하며 흡입된 물이 와류를 형성한 후 필터 케이스의 내부를 선회하여 필터의 이물질을 제거하도록 구성되는 여과부와, 유압모터를 이용하여 팬을 회전시킴으로써 물이 흡입된 후 여과부에 의해 여과된 후 배출되도록 하는 구동부와, 여과부와 구동부가 내부에 설치되는 본체 및 이동바퀴를 포함하는 수영장용 로봇 청소기에 있어서, 여과부는 필터 케이스의 내측 중앙에 배치되며 물이 흡입되는 흡입구와, 물을 여과하여 상측으로 배출할 수 있도록 흡입구의 양측에 각각 배치되며 틸팅 가능하게 설치되는 한 쌍의 원통형 필터를 포함하고, 필터 케이스에 인접한 흡입구의 상단 양측에서 각각 토출부가 형성되어 흡입구를 통해 유입된 물이 양쪽 토출부를 통해 토출된 후 필터 케이스의 내측면을 따라 선회하면서 필터케이스의 내측면 또는 원통형 필터에 붙어 있는 부유물이 고착되지 않도록 하며, 필터 케이스의 내벽에 부착된 이물질을 제거하도록 원통형 필터에 각각 브러시가 부착되거나, 원통형 필터에 부착된 이물질을 제거하도록 원통형 필터에 접촉되는 브러시가 필터 케이스에 설치되는 수영장용 로봇 청소기이다.

상기와 같이 다양한 수중 청소 기술이 개발되어 있으나, 이들은 구조가 복잡하여 제작에 많은 비용이 소요됨은 물론, 관리 및 유지에 소요되는 비용이 지나치게 많이 소요되는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0071117호 대한민국 공개특허 제10-2017-0112481호 대한민국 등록특허 제10-1895798호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 구조가 단순하여 제작이 용이하고 유지관리가 용이하며, 효율적으로 수중 부유물을 수거할 수 있는 수중오염물 제거용 드론을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 수중 오염물 제거용 드론은 방수 소재로 만들어지고 본체의 일측에 전장실을 구비하고, 내부에 쓰레기수거공간을 구비한 부력함체; 일측 단부가 수중에 잠긴 상태가 되도록 상기 부력함체의 일측에 설치되어 수면의 부유하는 쓰레기를 상기 쓰레기수거공간으로 이송하는 하나이상의 쓰레기수거컨베이어; 및 상기 쓰레기수거컨베이어의 하부에 설치되는 집수공간에 집수된 물을 배출시키는 배수장치를 포함하되,
상기 부력함체는 전방 단부를 향하며 폭이 좁아지는 평면 형상을 갖으며, 상기 쓰레기수거컨베이어는 상기 부력함체의 전방 벽을 따라 설치되고, 부력함체의 외부를 향한 단부는 수중에 잠기고 쓰레기수거공간 내부를 향한 단부를 향하며 점차 높아지도록 설치되며, 상대적으로 길게 설치되는 메인벨트의 적어도 일측에 하나 이상의 보조벨트를 설치하되, 보조벨트는 메인벨트부터 멀어지며 점차 길이가 짧아지게 설치하여 하광상협(下廣上狹)을 이루게 한 것을 특징으로 한다.

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상기 배수장치는 각 쓰레기수거컨베이어의 하부에 설치된 집수공간과 본체의 외부 사이에 연장 설치된 배수관과, 상기 배수관의 중간에 설치된 배수펌프로 구성된다.

본 발명에 따른 수중 오염물 제거용 드론은 수중에서 이동하면서 수면에 부유하는 쓰레기를 쓰레기수거컨베이어를 이용하여 쓰레기수거공간에 저장하고, 같이 유입된 물을 배출시킴에 의해 수면에 부유하는 쓰레기를 효과적으로 수거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배수장치에 의해 배출되는 수압을 이용하여 드론이 이동되게 함에 따라 별도의 이동수단을 구비하지 않아 동력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 오염물 제거용 드론의 일예의 전면사시도
도 2는 본 발명에 따른 수중 오염물 제거용 드론의 일예의 배면사시도
도 3은 본 발명에 따른 수중 오염물 제거용 드론의 일예로 지붕을 분리한 상태의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 수중 오염물 제거용 드론의 일예로 지붕과 쓰레기수거공간을 제거한 상태의 사시도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 수중에 부유하는 이물질을 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명에 따른 중 오염물 제거용 드론은 도 1내지 도 4에 도시한 바와 같이, 방수 소재로 만들어지고 본체부(11)의 일측에 전장실(12)을 구비하고, 내부에 쓰레기수거공간(13)을 구비한 부력함체(10); 일측 단부가 수중에 잠긴 상태가 되도록 상기 부력함체의 일측에 설치되어 수면의 부유하는 쓰레기를 상기 쓰레기수거공간으로 이송하는 하나이상의 쓰레기수거컨베이어(20); 및 상기 쓰레기수거컨베이어의 하부에 설치되는 집수공간(14)에 집수된 물을 배출시키는 배수장치(30)를 포함한다.

상기 부력함체(10)는 오물 수거를 위한 제반 장치가 수면위에 떠 있는 상태에서 이동될 수 있게 하는 기능을 하는 것으로, 저면이 밀폐된 통형상을 이루는 본체부(11)의 내부의 바닥에는 부력작용을 함과 동시에 수분에 약한 전장품이 설치되는 공간의 역할을 하는 전장실(12)을 구비하고 있고, 이 전장실의 상부에 쓰레기수거공간(13)이 설치되어 있다.

상기 전장실(12)에는 상기 쓰레기수거컨베이어를 구동시키는 구동수단과, 배수장치의 배수펌프를 포함하는 전기장치들이 설치되어 있고, 격벽에 의해 밀폐되어 수분이 유입되지 않게 하였다.

상기 쓰레기수거공간(13)은 도 3에 도시한 바와 같이 본체부(10)의 중앙에 설치되어 있으며, 상기 쓰레기수거컨베이어를 통해 이송된 쓰레기들이 보다 쉽게 흘러 저장될 수 있도록 쓰레기수거컨베이어로부터 멀어지면서 바닥이 점차 낮아지게 형성되어 있다.

상기 부력함체의 상부에는 지붕(10c)이 더 설치되어 있다.

상기 지붕(10c)은 우기에 본 발명의 드론을 작동시킬 경우 비에 의해 상기 쓰레기수거공간(13)에 저장되는 쓰레기가 다시 젖는 것을 방지하기 위한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 쓰레기수거컨베이어(20)의 일단으로부터 부력함체의 후방까지 덮을 수 있게 설치되어 있다.

상기 지붕(10c)은 비가림막의 기능이외에 전력을 공급할 수 있게 할 수 있으며, 이를 위해 상기 지붕에는 다수의 솔라셀을 설치하여 전기를 얻을 수 있게 하였고, 상기 전장실 내부에는 솔라셀로부터 집전된 전기를 변환하여 배수장치의 배수펌프에 공급하기 위한 태양광발전기를 구비할 수 있다.

상기 쓰레기수거컨베이어(20)는 수면에 부유하는 쓰레기를 포함하는 이물질을 쓰레기수거공간으로 이동시키기 위한 것으로, 부력함채의 가장자리를 향한 단부가 낮고 반대쪽 단부가 높도록 경사지게 설치되어 있으며, 하향단부의 일부가 수중에 잠긴 상태에서 부력함체가 이동할 수 있다.

본 발명의 수중오염물 제거용 드론은 수면에 떠서 이동하는 것으로 도 1내지 도 4에 도시한 바와 같이, 선박과 같은 구조를 이루게 함에 따라 수면에서 이동을 용이하게 할 수 있게 하였고, 이렇게 선박과 같이 수면에서 용이하게 이동하기 위해서는 전진할 때 수면과의 마찰을 줄이는 것이 바람직하고, 이를 위해 부력함체는 중간부분으로부터 전단부분을 향하며 점차 좁아지는 형상을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 부력함체의 전단이 점차 좁아지고, 상기 쓰레기수거컨베이어(20)가 부력함체의 가장자리 단부로부터 안쪽을 향하며 상단이 높게 기울어지게 설치될 경우, 쓰레기수거컨베이어의 부력함체의 단부를 향한 단부 폭보다 부력함체의 안쪽을 향한 단부의 폭이 좁아질 수 밖에 없다.
즉, 폭이 일정한 쓰레기수거컨베이어를 설치할 경우, 상대적으로 폭이 좁은 안쪽 단부의 폭에 맞추어 쓰레기수거컨베이어를 제작하여야 하고, 이렇게 제작된 쓰레기수거컨베이어의 바깥쪽 단부들 사이에는 쓰레기수거컨베이어가 설치되지 않은 공간이 생기게 되어 쓰레기 수거 효과가 떨어지게 된다.
이에 따라 상기 쓰레기수거컨베이어(20)는 바깥쪽 단부로부터 안쪽단부를 향하며 점차 높아지는 경사를 갖도록 부유함체의 가장자리에 설치되어 있고, 이렇게 설치됨에 따라 안쪽을 향하며 점차 폭이 좁아질 수밖에 없다.

이에 따라 쓰레기수거컨베이어(20)의 양단의 폭이 같은 것을 설치할 경우 쓰레기 수거효율이 떨어질 수 있고, 이를 방지하기 위해 도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하광상협(下廣上狹)을 이루는 것이 바람직하다.

상기 쓰레기수거컨베이어(20)을 하광상협으로 만들기 위하여 상대적으로 길게 설치되는 메인벨트(21)의 적어도 일측에 하나 이상의 보조벨트(22)를 설치하되, 보조벨트는 메인벨트부터 멀어지며 점차 길이가 짧아지게 설치하였다.

상기 메인벨트와 보조벨트는 구동수단(미도시)의 구동에 의해 회전하는 다수의 풀리에 의해 작동된다.

상기 배수장치(30)는 각 쓰레기수거컨베이어(20)의 하부에 설치된 집수공간(14)과 본체의 외부 사이에 연장 설치된 배수관(31)과, 상기 배수관의 중간에 설치된 배수펌프(32)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 배수장치(30)는 각 쓰레기수거컨베이어(20)가 구동되는 동안 지속적으로 물을 흡입하여 배출하는 것으로, 드론의 내부로 유입되는 물을 배출함과 동시에 수면에 물을 흡입함에 의해 쓰리기를 포함한 물을 흡입하는 기능도 한다.

즉, 배수펌프가 구동되면 집수공간의 압력이 낮아짐에 따라 개방된 부분 즉, 쓰레기수거컨베이어(20)가 설치된 부분을 통해 공기와 물이 흡입되고, 이러한 흡입작용에 의해 쓰레기수거컨베이어(20) 주변의 쓰레기를 포함하는 물이 흡입되어 쓰레기수거컨베이어(20)측으로 이동하여 쓰레기 수거 효율이 높아질 수 있는 것이다.

또한, 상기 배수장치(30)를 구성하는 배수관(31)들 중 배수펌프의 출구측에 연결된 배수관은 2개로 분기하여 도 2에 도시한 바와 같이 부유함체의 후방 양측에 각각 배출구(31o)를 설치하고, 각 배수관에 전자밸브를 설치하여 전자밸브의 개폐량을 제어함에 따라 부유함체가 전진 또는 선회하여 방향을 바꿀 수 있게 할 수 있다.

즉, 드론의 이동을 위해 별도의 동력을 사용하지 않고 배수장치를 통해 배출되는 물의 양을 조절함에 의해 드론의 속도나 방향을 변경할 수 있다.

물론, 배수장치의 구동은 원격으로 제어될 수 있고, 이를 위해 통신모듈을 포함하는 제어기를 구비할 수 있고 이러한 통신모듈을 포함하는 제어기는 통상의 기술을 변형하여 개발할 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

10: 부력함체 10c: 지붕
11: 본체부 12: 전장실 13: 쓰레기수거공간
14: 집수공간
20: 쓰레기수거컨베이어
21: 메인벨트 22: 보조벨트
30: 배수장치
31: 배수관 32: 배수펌프
40: 솔라셀

Claims (4)

1. 방수 소재로 만들어지고 본체부(11)의 일측에 전장실(12)을 구비하고, 내부에 쓰레기수거공간(13)을 구비한 부력함체(10);
   일측 단부가 수중에 잠긴 상태가 되도록 상기 부력함체의 일측에 설치되어 수면의 부유하는 쓰레기를 상기 쓰레기수거공간으로 이송하는 하나이상의 쓰레기수거컨베이어(20); 및
   상기 쓰레기수거컨베이어의 하부에 설치되는 집수공간(14)에 집수된 물을 배출시키는 배수장치(30)를 포함하되,
   상기 부력함체(10)는 전방 단부를 향하며 폭이 좁아지는 평면 형상을 갖으며,
   상기 쓰레기수거컨베이어(20)는 상기 부력함체의 전방 벽을 따라 설치되고, 부력함체의 외부를 향한 단부는 수중에 잠기고 쓰레기수거공간(13) 내부를 향한 단부를 향하며 점차 높아지도록 설치되며,
   상대적으로 길게 설치되는 메인벨트(21)의 적어도 일측에 하나 이상의 보조벨트(22)를 설치하되, 보조벨트는 메인벨트부터 멀어지며 점차 길이가 짧아지게 설치하여 하광상협(下廣上狹)을 이루게 한 것을 특징으로 하는 수중 오염물 제거용 드론.
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3. 제1항에 있어서,
   상기 배수장치(30)는 각 쓰레기수거컨베이어(20)의 하부에 설치된 집수공간(14)과 본체의 외부 사이에 연장 설치된 배수관(31)과, 상기 배수관의 중간에 설치된 배수펌프(32)로 구성된 것을 특징으로 하는 수중 오염물 제거용 드론.
4. 제1항에 있어서,
   상기 부력함체(10)의 상부에는 지붕(10c)이 더 설치되고, 상기 지붕에는 솔라셀(40)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 수중 오염물 제거용 드론.

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