KR102011372B1 - 현장 해수랩용 다채널 진공식 채수장치 - Google Patents

Abstract

본 실시예는 진공식 채수장치에 관한 것이다. 일 측면에 따른 진공식 채수장치는, 내부에 공간부가 배치되는 실린더; 상기 실린더의 상부에 결합되는 상부캡; 상기 상부캡의 상면에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 튜브피팅; 일단이 상기 튜브피팅에 결합되어, 상기 공간부와 연통되는 튜브; 상기 튜브의 타단에 결합되며, on/off 개도 조절되는 솔레노이드 니들밸브; 상기 실린더의 하부에 결합되는 하부캡; 상기 하부캡의 하부에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 시료 배출구; 및 상기 시료 배출구를 개폐시키는 니들밸브를 포함하며, 상기 솔레노이드 니들밸브는 유체가 유동하는 관과, 상기 관의 일측에 배치되는 솔레노이드를 포함하고, 상기 솔레노이드의 외면은 몰딩 처리될 수 있다.

Description

현장 해수랩용 다채널 진공식 채수장치{Multi Channel Vacuum Water Sampler for In-situ Underwater Lab}

본 실시예는 진공상태로 만든 실린더의 밸브를 수중에서 열어서 진공의 흡입력을 통해 해수랩(Underwater Lab) 내부의 해수를 실린더로 흡입할 수 있는 수중 현장 해수랩용 다채널 진공식 채수장치에 관한 것이다.

해저 생태계를 연구하기 위하여 해저퇴적물과 해수를 채취하여 육상에서 실험실을 만들어 실험을 하면 육상 실험실 환경이 실제 현장의 환경과 다르기 때문에 좋은 결과를 얻기 어렵다. 이를 해결하기 위하여 최근에는 직접 해수랩을 해저에 내려서 실제 현장 환경에서 24시간 이상 실험하는 연구가 각광을 받고 있다. 저부가 개구된 해수탱크를 해저면에 설치하면 해수탱크의 내부는 외부와 분리되므로, 하부의 해저퇴적물의 영향을 받는 실험공간, 즉 하나의 소형 실험실이 형성될 수 있다. 현장 해수랩은 이러한 해저 생태계를 연구하는 소형의 현장 해저실험실(In-situ Underwater Lab)을 말한다.

해수탱크 내부는 밀폐되므로 그 내부의 해수에는 해저퇴적물로부터 용출되어 나오는 성분들이 포함될 수 있다. 해저퇴적물이 오염되어 있을 경우에는 해저퇴적물로부터 독성물질이 용출되므로, 밀폐된 해수탱크 내부의 독성물질 농도는 시간에 따라 점점 높아질 수 있다. 또한 오염된 해저퇴적물은 산소를 더 많이 소비하므로, 산소의 농도는 시간에 따라 점점 낮아질 수 있다. 이러한 독성물질 또는 산소와 같은 용존 성분의 농도를 측정하면 해저생태계의 실태를 파악할 수 있다. 각 용존 성분의 농도는 해수탱크에 전기적인 센서들을 부착하여 연속 또는 1분 간격으로 측정될 수 있다. 하지만 이러한 전기적인 센서들은 염분에 의해 부식되거나 따개비와 같은 부착생물체의 영향을 받기 쉬우므로 오차가 발생될 수 있다.

상기 오차를 보정(Calibration)하기 위해 적당한 간격으로 해수를 채수하여 회수한 후에 실험실에서 정확하게 농도를 분석하는 것이 고려될 수 있다. 실험실에서 분석한 농도는 채수한 시점에 전기적인 센서로 측정한 농도를 보정하기 위한 기준값으로 이용할 수 있다. 해수의 채수 간격은 짧을수록 좋으나, 채수장치는 무겁고 공간을 많이 차지하며, 또한 제작비가 비싸므로 적당한 수량, 예를 들어 24시간 해수랩을 설치할 경우에는, 2시간 간격으로 12개 정도의 채수장치 채널수로 제한된 것을 사용하는 것이 보통이다.

해수를 채취하는 채수 장치에는 다양한 종류가 있으나, 해수랩을 위한 채수 장치에 국한하여, 흡입력을 거는 방법에 따라 스프링식과 진공식으로 분류할 수 있다. 스프링식은 압축해 둔 스프링이 펴지는 힘으로 주사기의 피스톤을 빼내어 실린더에 물을 흡입하는 방식이며, 진공식은 진공펌프를 이용하여 진공상태로 만든 실린더의 밸브를 열어서 물을 실린더로 흡입하는 방식이다.

한편, 현장 해수랩에서 사용하기 위해서는 많은 수량을 함께 배열할 수 있는 형태로 채수장치가 디자인되어야 한다. 일반적으로, 현장 해수랩에서는 12채널의 채수장치를 순차적으로 작동될 수 있다. 이를 위하여 디자인된 것이 종래의 스프링식 채수장치이다. 이 방식은 주사기의 피스톤을 미리 걸어둔 스프링의 힘으로 당겨지게 하여 해수를 흡입하는 것이다. 종래의 채수장치는 한국특허 KR10-0925885에서 상세하게 기술되어 있으므로 본 발명에서는 도 1을 이용하여 간단하게 그 작동방법만 요약하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 스프링식 채수장치의 단면도이다.

도 1에 개시된 채수장치는 원형으로 배열된 12 채널의 채수장치 중 1개 채널에 해당하는 것이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 채수장치는 상부지지판(37), 실린더고정링(39), 실린더(61), 하부지지판(38), 클램프로드(64)는 피스톤클램프(63)를 포함할 수 있다. 여기서, 상부지지판(37), 실린더고정링(39), 실린더(61), 하부지지판(38)은 고정되어 있는 부품들이다. 클램프로드(64)는 피스톤클램프(63)와 일체로 움직이는 것이며, 피스톤(62)은 피스톤클램프(63)로 클램핑되어 있는데, 최초에는 피스톤클램프(63)를 손으로 스프링(66)을 밀어내려 압축시킨 후 전환레버(65)를 돌려서 클램프로드를(64)를 정지시킬 수 있다. 그리고, 실린더(61) 내부 공기는 밀려내려 온 피스톤(62)에 의하여 유입튜브(7)를 통하여 배출될 수 있다. 구동레버(미도시)가 클램프로드(64)를 누르고 있는 전환레버(65)를 돌려서 옆으로 밀면, 피스톤부(클램프로드와 피스톤클램프와 피스톤)가 압축된 스프링(66)이 펴지는 힘으로 위로 올라가면서 실린더로 해수가 흡입될 수 있다.

종래의 스프링식 채수장치의 경우에는 해수탱크에서 주사기에 연결된 튜브가 20~30cm 정도로 길기 때문에 해저에 해수랩을 설치하기 전에 주사기에 연결된 튜브를 증류수로 채워 공기를 완전히 빼내어야 한다. 튜브에 공기가 있으면 채수시 먼저 주사기 내부로 흡입되는 공기로 인하여 그 공기의 량만큼 해수시료가 유입될 수 없고, 육상으로 회수시에는 수압으로 압축된 공기가 해수시료를 도로 밀어내기 때문이다. 또한 해수시료가 튜브에 채운 증류수로 희석되므로 그 증류수의 량을 정확히 알아야 용존성분의 농도를 보정할 수 있는 단점이 있다.

현장 해수랩용 채수장치는 해수탱크 내부의 해수시료를 채취하는 것이므로 해수탱크 가까이에 배치하여야 채수가 편리하다. 종래의 스프링식 채수장치는 그 크기가 해수탱크 보다 큰 규모여서 해수탱크 가까이에 배치하기 위하여 대형의 프레임을 제작하고 그 프레임의 상단 천정에 해당하는 자리에 채수장치를 붙여서 고정하였다. 상기 대형 프레임도 해수에 잘 부식되지 않는 스테인리스스틸 재질이어야 하므로 전체 시스템이 매우 크고 무겁게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 스프링식 채수장치는 대단히 복잡하고 크고 무겁기 때문에 인력만으로는 운반하기 힘들뿐만 아니라 위험하며, 해저에 설치하기 위해서도 선박과 선박의 크레인을 사용해야 하는 제약이 있다. 때문에 수중에서 잘 설치되도록 유도하고, 이를 확인하는 잠수부도 사고를 당하지 않도록 상당한 주의를 요하게 된다. 나아가, 차량과 선박이 쉽게 갈 수 없는 조간대 갯벌에는 종래의 무거운 해수탱크 시스템을 설치하기 어려운 문제가 있어서 해저 생태계의 연구가 제한받고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 해수탱크에서 일정한 시간 간격으로 12회 이상 채수를 하기 위하여 해수탱크의 측면에 12개 이상의 진공식 채수장치들을 적절히 배열하고 부착하여, 소형화 및 경량화될 수 있는 현장 해수랩용 다채널 진공식 채수장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 전자제어장치를 통해 액체시료를 흡입하는 밸브의 개폐가 자동으로 제어될 수 있는 현장 해수랩용 다채널 진공식 채수장치를 제공하는 것에 있다.

본 실시예에 따른 진공식 채수장치는, 내부에 공간부가 배치되는 실린더; 상기 실린더의 상부에 결합되는 상부캡; 상기 상부캡의 상면에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 튜브피팅; 일단이 상기 튜브피팅에 결합되어, 상기 공간부와 연통되는 튜브; 상기 튜브의 타단에 결합되며, on/off 개도 조절되는 솔레노이드 니들밸브; 상기 실린더의 하부에 결합되는 하부캡; 상기 하부캡의 하부에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 시료 배출구; 및 상기 시료 배출구를 개폐시키는 니들밸브를 포함하며, 상기 솔레노이드 니들밸브는 유체가 유동하는 관과, 상기 관의 일측에 배치되는 솔레노이드를 포함하고, 상기 솔레노이드의 외면은 몰딩 처리될 수 있다.

본 실시예를 통해 진공식 채수장치에 설치 전에는 별도의 진공펌프가 사용되지만, 설치시에는 불필요하게 되므로 소형화 및 경량화될 수 있는 장점이 있다.

이로 인해, 진공식 채수장치에 운반과 설치가 용이해지는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스프링식 채수장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 채수장치의 단면도.
도 3은 도2의 채수장치를 다른 각도에서 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실린더의 상면 또는 하면을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 솔레노이드 니들밸브를 보인 도면.
도 6는 본 발명에 실시 예에 따른 진공식 채수장치를 진공펌프에 연결하여 실린더를 진공상태로 만드는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 해수탱크에 결합된 채수장치의 측면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 해수탱크 내 다수의 채수장치를 배치한 모습을 도시한 모식도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 채수장치의 단면도 이고, 도 3은 도2의 채수장치를 다른 각도에서 도시한 단면도 이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실린더의 상면 또는 하면을 도시한 단면도 이다.

도 2 내지 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 진공식 채수장치(100)는, 실린더(110), 상부캡(120), 하부캡(130), 니들밸브(140), 튜브(150), 솔레노이드 니들밸브(160)를 포함할 수 있다.

이 중 실린더(110), 상부캡(120) 및 하부캡(130)은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.

상부캡(120)과 하부캡(130)은, 실린더(110)의 상, 하부에 각각 결합될 수 있다. 상부캡(120)과 하부캡(130)은 각각 모서리 영역에 관통홀(미도시)이 형성될 수 있다. 관통홀(미도시)은 장방형의 단면 형상을 가지는 상부캡(120)과 하부캡(130)의 각 모서리 영역에 배치될 수 있다. 관통홀은 상부캡(120)과 하부캡(130)의 각각 상면으로부터 하면을 관통하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 관통홀은 상부캡(120)과 하부캡(130)에 각각 4개가 배치될 수 있다.

관통홀은 실린더(110)의 나사탭(112)에 상응하는 위치에 형성될 수 있다. 나사탭(112)은 실린더(110)의 네 모서리 영역에 배치될 수 있다. 나사탭(112)과 관통홀은 상, 하 방향으로 마주하게 배치될 수 있다. 나사는 관통홀을 관통하여 나사탭(112)에 나사 결합되어, 상부캡(120)과 하부캡(130)이 각각 실린더(110)에 나사 결합될 수 있다.

실린더(110)의 상면과 하면에는 오링홈(114)이 형성될 수 있다. 오링홈(114)은 나사탭(112)의 내측에 배치될 수 있다. 오링홈(114)은 실린더(110) 내부에 형성되는 공간부(114)의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 오링(미도시)은 오링홈(114)에 배치되어, 상부캡(120)과 실린더(110) 사이, 하부캡(130)과 실린더(110) 사이를 실링할 수 있다.

상부캡(120)의 상부에는 튜브피팅(124)이 배치될 수 있다. 튜브피팅(124)은 상부캡(120)의 상면으로부터 상방으로 돌출될 수 있다. 튜브피팅(124)은 공간부(118)와 연통될 수 있다. 튜브피팅(124)에는 튜브(150)의 일단이 결합될 수 있다. 이로 인해, 튜브(150)의 내부 공간은 공간부(118)와 연통될 수 있다. 또한, 솔레노이드 니들밸브(160)는 실린더(110)와 튜브(150)를 통해 연통될 수 있다.

하부캡(130)의 하면에는 시료 배출구(145)가 결합될 수 있다. 시료 배출구(145)는 공간부(118)와 연통될 수 있다.

튜브(150)는 일단이 튜브피팅(124)에 결합되고, 타단이 솔레노이드 니들밸브(160)에 결합될 수 있다. 따라서, 시료 유입구(165)를 통해 유입된 해수시료는 튜브(150)를 통해 실린더(110) 내로 유동할 수 있다.

솔레노이드 니들밸브(160)는 제1상태에서 닫혀 있을 수 있다(Normally closed), 솔레노이드 니들밸브(160)는 전류를 가하는 제2상태에서 열릴 수 있다(Open). 즉, 솔레노이드 니들밸브(160)의 구동에 따라 솔레노이드(161, 도 5참조)가 구동될 수 있다.

하부캡(130)에는 개폐레버(142)의 조작에 의해 개구되거나, 폐쇄될 수 있는 니들밸브(140)가 결합될 수 있다. 일 예로, 니들밸브(140)는 하부캡(130)의 하면에 결합될 수 있다. 니들밸브(140)는 공간부(118)와 연통될 수 있다. 또한, 니들밸브(140)의 동작에 의해 시료 배출구(145)와 공간부(118)가 연통되거나, 시료 배출구(145)와 공간부(118)가 폐쇄될 수 있다.

상부캡(120)의 측면에는 외면으로부터 내측을 향해 소정거리 함몰되는 수평 관통홀(126)이 형성될 수 있다. 수평 관통홀(126)은 2개가 구비되어, 상호 이격되게 배치될 수 있다.

하부캡(130)의 측면에도 외면으로부터 내측을 향해 소정거리 함몰되는 수평 관통홀(132)이 형성될 수 있다. 마찬가지로, 수평 관통홀(132)은 2개가 구비되어, 상호 이격되게 배치될 수 있다.

상기 상부캡(120)에 형성된 수평 관통홀(126)과, 상기 하부캡(130)에 형성된 수평 관통홀(132)에 의해 후술할 해수탱크 본체(210, 도 7참조)와 실린더(110)가 상호 결합될 수 있다. 예를 들어, 스크류가 수평 관통홀(126, 132)을 관통하여 해수탱크 본체(210)에 나사 결합되어, 실린더(110)와 해수탱크 본체(210)가 결합될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 솔레노이드 니들밸브를 보인 도면이다.

도 5를 참조하면, 솔레노이드 니들밸브(160)는 유체가 유동하는 관(162)을 포함할 수 있다. 관(162)의 내부에는 유체가 유동하도록 유로가 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 관(162)은 플라스틱 또는 수지 재질로 형성될 수 있다. 관(162)이 금속일 경우, 해수 또는 화학물질에 의하여 부식될 수 있어서 시료를 오염시키므로 바람직하지 않을 수 있다. 솔레노이드 니들밸브(160) 중 관(162)을 제외한 구성의 재질(예를 들어 솔레노이드(161) 영역)은 금속이므로, 금속 영역은 에폭시나 폴리우레탄으로 몰딩할 수 있다. 물론 솔레노이드 니들밸브(160)를 구동하기 위한 구동선은 미리 납땜한 후에 금속 영역을 몰딩할 수 있다.

도 6는 본 발명에 실시 예에 따른 진공식 채수장치를 진공펌프에 연결하여 실린더를 진공상태로 만드는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 진공펌프(180)는 고진공(High Vacuum, 10-3　Torr ∼ 10-7　Torr)이 가능한 것으로 채용될 수 있다. 진공펌프(180)를 이용하여 실린더(110)를 진공상태로 만들기 위해서는 하기 순서에 의할 수 있다.

먼저, 튜브(170)로 시료 배출구(145)측의 니들밸브(140)와 진공펌프(180)를 연결한다. 개폐레버(142)를 돌려 니들밸브(140)를 열고 진공펌프(180)를 작동시킨다. 진공계의 눈금이 거의 100% 부근 혹은 고진공(10-3　Torr 이하) 상태의 진공도를 가리키면 개폐레버(142)를 돌려 니들밸브(140)를 폐쇄시킨다. 다음으로, 진공펌프(180)의 작동을 멈추고 니들밸브(140)에 끼운 튜브(170)를 이탈시킨다.

도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 해수탱크에 결합된 채수장치의 측면도 이다.

현장 해수랩용 채수장치(100)는 해수탱크(200) 내부의 해수시료를 채취하는 것이므로 해수탱크(200)와 인접하게 배치될 수록 채수가 용이할 수 있다.

종래의 스프링식 채수장치는 크기가 해수탱크 보다 큰 규모여서 해수탱크 가까이에 채수장치를 배치하기 위하여 별도의 대형의 프레임이 필요하였다.

이와 반면에 본 실시 예에 따른 진공식 채수장치(100)의 실린더(110)는 해수탱크(200)의 측면에 바로 배치하기 쉬운 형태인 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 실린더(110)를 직육면체 형상으로 형성함으로써, 해수탱크(200)에 가장 가까이 영역, 즉 해수탱크 본체(210)의 측면에 면접촉시킬 수 있다. 직육면체 형상의 경우 원기둥 형태보다 평면에 부착이 용이한 점은 자명하다.

도 7에서처럼, 본 발명에서는 해수탱크(200)의 본체(210)에 직육면체의 실린더(110)를 부착시킬 수 있다. 실린더(110)의 부착한 다양한 방법에 의해 구현될 수 있다.

일 예로, 상하부캡(120, 130)의 수평 관통홀(126, 도3참조)을 관통하는 스크류를 통해 실린더(110)가 본체(210)에 고정될 수 있다. 해수탱크(200)의 본체(210) 중 상하부캡(120, 130)의 수평 관통홀(126)과 마주하는 영역에는 내면에 나사산이 형성된 홀이 형성될 수 있다.

이외에, 별도의 얇은 직사각형 플라스틱판에 스크류로 실린더(110)를 고정한 후, 그 플라스틱판의 각 모서리에 구멍을 뚫고 이 4개의 구멍으로 스크류를 끼워 해수탱크(200)의 본체(210)에 상기 플라스칙판을 결합하는 방법도 있다.

솔레노이드 니들밸브(160)는 몰딩한 크기에 맞추어 해수탱크(200)의 본체(110)에 홀을 형성하여 결합될 수 있다. 이 때, 솔레노이드 니들밸브(160)와 홀의 내주면 사이에는 부착제로서, 솔레노이드 니들밸브(160)와 동일한 몰딩 재료가 도포될 수 있다.

솔레노이드 구동선(167)은 해수탱크(200)의 상판(230) 또는 해수탱크(200)의 본체(210) 일측에 배치되는 전자제어장치(미도시)에 수중커넥터(미도시)를 사용하여 연결될 수 있다. 전자제어장치는 종래의 것을 사용하거나 다른 형태로 만들어 사용할 수 있다.

도 7에서와 보는 바와 같이 저부가 개구된 해수탱크(200)를 해저면에 설치하면 해수탱크(200)의 본체(210) 하단이 해저퇴적물에 박혀서 해수탱크(200) 내부는 외부와 분리가 되어, 현장에서 해저 생태계를 측정하는 실험실, 즉 해수랩(Underwater Lab)의 기능을 제공할 수 있다. 진공식 채수장치(100)의 솔레노이드 니들밸브(160) 조작에 의해, 해수랩 내부의 해수시료가 시료유입구(165, 도 2참조)를 통하여 튜브(150)와 실린더(110) 내부로 흡입될 수 있다. 솔레노이드를 구동하는 시간은 실린더(110) 내부가 충분히 해수시료로 채워질 때까지 걸리는 시간일 수 있다. 채수시간은 실린더(110) 내부 용적과 시료유입구(165)와 튜브(150)와 실린더(110)의 튜브 피팅의 내경들과 관련이 있는데, 시판되는 소형 부품들로 구성하면 10초 ~ 60초 사이로 그 범위가 넓으므로, 실제로 시험해보고 나서 솔레노이드의 구동시간을 정하는 것이 바람직하다.

종래의 스프링식 채수장치의 경우에는 해수탱크에서 주사기로 연결된 튜브가 20~30cm 정도로 길기 때문에 해저에 해수랩을 설치하기 전에 튜브를 증류수로 채워 공기를 완전히 빼내어야만 했다. 튜브에 공기가 있으면 채수시 그 공기가 먼저 주사기 내부로 흡입됨으로 말미암아 해수시료가 완전히 유입되지 못하고, 육상으로 회수시에는 수압으로 압축된 공기가 해수시료를 도로 밀어내기 때문이다. 또한 해수시료가 튜브에 채운 증류수로 희석되므로 그 증류수의 량을 정확히 알아야 용존성분의 농도를 보정할 수 있는 단점이 있었다.

본 발명의 진공식 채수장치(100)는 실린더(110) 내부와 연결된 튜브(150)까지 진공상태를 형성하게 되므로, 채수시 진공의 흡입력과 수중의 해수압력에 의하여 실린더(110) 내부뿐만 아니라 튜브(150)에도 해수시료로 채워져서 채수에 문제가 발생하지 않는다.

또한, 설치 시 솔레노이드 니들밸브(160)의 시료유입구 속의 공기방울이 빠져나가지 않을 수 있는데, 그 량은 무시할 수 있는 몇 방울에 해당하는 것이며, 돌출해 있는 시료유입구(165)를 잘라내지 않아도 문제되지 않는 양이다. 그러나 시료유입구(165)를 잘라내어도 좋은 것은 물론이다.

본 발명의 진공식 채수장치(100)를 육상으로 회수한 후에 채수한 해수시료를 비커나 병에 받아내는 것은 매우 간단하다. 니들밸브(140)를 열고 솔레노이드를 구동하면 시료유입구(165)를 통하여 공기가 유입되면서 실린더(110)와 튜브(150)에 채수된 해수시료가 밖으로 배출될 수 있다. 그 전에 시료배출구(145) 밑에 비커 또는 빈병을 놓아두어야 한다. 이 때 솔레노이드를 구동하지 않고 솔레노이드 니들밸브(160)측의 튜브(150)를 뽑아서 공기가 유입되도록 하여도 무방하다.

도 7의 도면은 측면도여서 채수장치가 1개 채널밖에 도시되지 않았으나, 현장 해수랩의 채수를 위해서는 다수의 채수장치 채널이 필요하다. 다수의 채수장치 채널을 형성하는 방법은 해수탱크(200)의 본체(210)가 수용할 수 있는 수량의 진공식 채수장치(100)를 배열하여 고정할 수 있다. 해수탱크(200) 본체(210)의 일반적인 너비는 약 360mm이므로, 직사각형 실린더(110)의 가로 세로를 각각 36mm 크기로 제작하면 한 측판에 최대 10 채널의 채수장치(100)를 수용할 수 있다. 하지만 양쪽으로 여백을 두어 한 측판에 6개 또는 8개의 채수장치(100)를 수용하는 것이 바람직하다. 이와 동일한 수량의 채수장치(100)를 다른 한 본체(210)에 수용하면 채수장치(100)의 총 채널 수를 12개 또는 16개로 확장할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 해수탱크 내 다수의 채수장치를 배치한 모습을 도시한 모식도 이다.

도 8을 참조하면, 2개의 해수탱크 본체(210)에 각각 8개의 진공식 채수장치(100)를 배열함으로써, 16 채널의 진공식 채수장치(100)를 가지는 해수랩을 제작할 수 있다. 해수탱크 본체(210)의 측면은 총 4면이 되므로, 필요 시 진공식 채수장치(100)는 최대 32 채널까지 확장될 수 있다. 즉 진공식 채수장치(100)는 해수탱크 본체(210)의 측면 마다 그룹을 형성하여 배치될 수 있다.

종래의 스프링식 채수장치는 흡입력을 제공하는 스프링 관련 일체의 부품들을 제거하면 안 되는 반면에, 본 발명에 따른 진공식 채수장치(100)는 흡입력을 제공하는 진공펌프를 제거하여 사용한다는 점에서 근본적인 차이가 있다. 진공을 거는 진공펌프는 부피가 크고 아무리 무거워도 설치 전에 잠시 이용하는 도구에 불과하므로 채수장치의 부피와 무게와는 상관이 없다.

종래의 스프링식 채수장치는 그 크기가 해수탱크 보다 큰 규모여서 별도의 대형 프레임을 사용하여 그 장치를 고정하여야 하였지만, 본 발명에 따른 진공식 채수장치(100)는 해수탱크에 직접 부착되므로 별도의 프레임이 불필요한 장점이 있다.

또한, 진공 흡입력을 이용한 진공식 채수장치로 다채널 해수랩용 채수장치 시스템을 만들면 종래의 무겁고 큰 채수장치를 소형화 경량화할 수 있는 장점이 있다. 해저생태계 연구를 위한 현장 해수랩이 소형화 경량화되면 많은 장점이 있다. 특히, 운반과 설치가 인력만으로도 가능하게 되므로 크레인이 불필요한 장점이 있다. 또한, 연안의 해저에 설치가 용이해지는 장점이 있다.

종래의 해수시료 채취용 샘플링장치는 무거워서 조간대 갯벌에 들고나가서 설치하기 어려웠지만, 본 발명에 따른 진공식 채수장치를 구비한 현장랩은 조간대 갯벌에도 설치하기 쉽다. 그리고, 설치뿐만 아니라 회수시에도 마찬가지로 보다 더 손쉽고 안전하게 운반할 수 있는 등의 매우 유용한 효과를 가진다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 내부에 공간부가 배치되는 실린더;
   상기 실린더의 상부에 결합되는 상부캡;
   상기 상부캡의 상면에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 튜브피팅;
   일단이 상기 튜브피팅에 결합되어, 상기 공간부와 연통되는 튜브;
   상기 튜브의 타단에 결합되며, on/off 개도 조절되는 솔레노이드 니들밸브;
   상기 실린더의 하부에 결합되는 하부캡;
   상기 하부캡의 하부에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 시료 배출구; 및
   상기 시료 배출구를 개폐시키는 니들밸브를 포함하며,
   상기 솔레노이드 니들밸브는 유체가 유동하는 관과, 상기 관의 일측에 배치되는 솔레노이드를 포함하고,
   상기 솔레노이드의 외면은 몰딩 처리되며,
   상기 실린더, 상기 상부캡, 상기 튜브피팅, 상기 튜브, 상기 솔레노이드 니들밸브, 상기 하부캡, 상기 시료 배출구 및 상기 니들밸브는 수중에 설치되고,
   상기 실린더의 단면은 장방형으로 형성되어,
   상기 실린더는 측면이 해수탱크의 외면에 면접촉되며,
   상기 실린더, 상기 튜브는 진공 상태인 진공식 채수장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 튜브를 통해 시료를 상기 실린더로 유입시키는 시료 유입구를 더 포함하며,
   상기 솔레노이드 니들밸브는 상기 시료 유입구와 상기 튜브 사이에 배치되는 진공식 채수장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 관은 수지 또는 플라스틱 재질인 진공식 채수장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 실린더의 상, 하면에는 오링홈이 형성되고,
   상기 오링홈에는 오링이 결합되는 진공식 채수장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 실린더, 상기 상부캡 및 상기 하부캡은 플라스틱 재질인 진공식 채수장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부캡의 측면과 상기 하부캡의 측면에는 스크류가 관통하도록 수평 관통홀이 형성되고,
   상기 스크류를 통해 상기 해수탱크에 나사 결합되는 진공식 채수장치.
   
7. 해수탱크에 결합되는 진공식 채수장치를 포함하며,
   상기 진공식 채수장치는,
   내부에 공간부가 배치되는 실린더;
   상기 실린더의 상부에 결합되는 상부캡;
   상기 상부캡의 상면에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 튜브피팅;
   일단이 상기 튜브피팅에 결합되어, 상기 공간부와 연통되는 튜브;
   상기 튜브의 타단에 결합되며, on/off 개도 조절되는 솔레노이드 니들밸브;
   상기 실린더의 하부에 결합되는 하부캡;
   상기 하부캡의 하부에 배치되며, 상기 공간부와 연통되는 시료 배출구; 및
   상기 시료 배출구를 개폐시키는 니들밸브를 포함하며,
   상기 솔레노이드 니들밸브는 유체가 유동하는 관과, 상기 관의 일측에 배치되는 솔레노이드를 포함하고,
   상기 실린더는 단면이 장방형으로 형성되며,
   상기 실린더는 상기 해수탱크의 측면에 면접촉되고
   상기 진공식 채수장치는 수중에 설치되며,
   상기 실린더, 상기 튜브는 진공 상태인 다채널 진공식 채수장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 진공식 채수장치는 복수로 구비되어, 상기 해수탱크의 측면 마다 그룹을 형성하여 배치되는 다채널 진공식 채수장치.
   

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