KR102143649B1 - 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템 - Google Patents
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Abstract
오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템이 개시된다. 상기 시스템은, 해저 바닥 고정 부재(앵커)(101)와 복수의 부유체(107), 부유사 관측 부이(70), 복수의 부유체(109)로 구성되는 오탁 방지막; 해양 지역에 설치된 상기 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이(70); 상기 오탁 방지막에 설치된 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 OBS 센서에 의해 측정된 수층의 부유사의 농도, 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 실시간으로 수집하여 각 지역에 설치된 관측 부이의 작동 상태와 부유사의 측정 결과를 제공하는 서버의 데이터 수집 시스템(300); 및 상기 서버의 실시간 데이터 수집 시스템에 연동되며, 부유사 관측 client 프로그램이 설치된 사용자 단말(200)을 포함한다. 오탁 방지막의 효율을 자동으로 측정하는 시스템은, 기존에는 오탁 방지막을 설치하고 그 효과에 대한 확인은 이루어지지 않아 그 실효성에 문제가 있었으나, 본 발명의 오탁 방지막의 효율을 자동으로 관측할 수 있는 관측 부이의 파손이나 방지효과 저감 등의 상황 발생시 즉시 확인이 가능하도록 실시간으로 관측 부이에 의해 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고의 자료수집과 모니터링이 가능하다. 오탁 방지막의 효율을 파악할 수 있는 시스템은, 기존에 인력에 의존하던 오탁 방지막의 관리를 효율적으로 수행할 수 있다. 해양 및 하천의 공사현장에서 오탁 방지막의 설치는 필수적이므로, 해양환경, 건설, 퇴적물 이송 분야에서 활용 가능성이 클 것으로 예상된다.
Description
본 발명은 오탁 방지막의 부유토사(Suspended Sediment, SS)의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저 바닥에 다수의 앵커를 사용하는 오탁 방지박에 복수의 부유체, 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이, 복수의 부유체를 구비하며, 2대의 OBS센서, 해수 온도계, 유속계, 파고계를 구비하는 부유사 관측 부이가 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고를 측정하여 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템으로 전송하여 관측하는, 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템에 관한 것이다.
해안 매립이나 항만공사 시에 많은 양의 돌 및 관련 자재를 바다에 투입하게 되는데, 이 과정에서 각종 오염물과 해저의 침전물들까지 떠올라 확산되므로 주변해역을 오염시키게 된다. 해역 오염을 방지하기 위해, 공사 착수 전에, 반드시 공사해역을 감싸주게 오탁 방지막을 설치하도록 하여 주변 해역과 격리시켜 줌으로써, 여타 이물질의 공사 해역을 벗어나 멀리 확산되는 것을 차단시켜 왔다.
도 1은 오탁 방지막(silt protector)의 설치예를 보인 그림이다.
오탁 방지막은 해양 또는 하천에서 방파제 건설, 준설, 매립 등의 공사시 발생하는 부유토사 및 오염물질의 확산을 방지하고자 오염원의 주변에 수중막의 형태로 설치하는 장치로써, 환경부 및 각 환경청에서는 해양 및 하천 수중공사시 오탁수가 발생하는 모든 현장에 오탁 방지막을 설치하도록 규정하고 있다.
그러나, 오탁 방지막 설치에 막대한 예산을 투입함에도 불구하고 대부분의 경우 설치효율에 대한 사전점검을 수행하지 않아 그 효과가 의심스러운 경우가 많다. 오탁 방지막의 설치로 부유토사의 확산범위가 효과적으로 저감되는지 파악하기 위해 오탁수의 발생량과 더불어 오탁 방지막의 효율에 대한 정보가 추가적으로 필요하다. 그러나, 우리나라의 경우 오탁 방지막의 재료, 구조형식, 시공에 대한 기준은 마련되어 있으나 체계적 관리 및 설치기준이 미흡한 실정이며, 부유토사의 확산저감 효과에 대한 사전평가 및 모니터링 사례는 거의 전무한 실정이다.
오탁 방지막의 설치위치에 따라 작용하는 외력조건이 다양하기 때문에 적용되는 구조형식도 다양하나, 구조형식에 상관없이 오탁 방지막의 설치에 따른 저감효과(저감효율)을 파악이 필요함. 특히, 부유토사의 저감효과가 낮게 나타나거나 오탁 방지막의 파손 등과 같은 예외적인 상황에 대한 유지보수 또는 대책방안 마련 등을 위해서도 저감효과를 파악하는 것은 중요한 사항이다.
이에 오탁 방지막 설치에 따른 효율을 파악하기 위한 방법으로, 오탁 방지막 내외부의 부유사(부유토사)의 농도를 관측하고, 관측된 자료를 실시간으로 수집하여 효율을 자동 측정할 수 있는 시스템이 필요하다.
이와 관련된 선행기술1로써, 특허등록번호 10-07468520000에서는 "강한 조류속에 대처할 수 있도록 된 오탁 방지막"이 공개되어 있다.
현재, 통상적으로 사용되고 있는 오탁 방지막은 막체가 거의 불투수성이기 때문에 조류속이 강한 해역이나 태풍 등 기상 상태가 좋지 않은 경우 막체에 작용되는 수압이 커지게 됨으로써 막체가 심하게 파손되거나 유실되는 문제점이 있다.
기존의 오탁 방지막 기술은 어느 정도의 투수성을 갖는 원단을 막체의 재질로 사용한 것이 있으나, 이러한 원단은 해수 속에서의 사용시 금방 훼손되어 내구성이 떨어지므로 사용시 곤란한 점이 있으며, 원단의 조직 사이로 오탁물이 쉽게 끼게 됨으로써 기대 효과를 얻을 수 없으며, 아울러 오탁 방지막의 재설치로 인한 막대한 비용이 손실된다.
이러한 문제점 해결을 위하여 본 발명의 오탁 방지막은 막체 구성을 전체 면이 망으로 이루어지는 망체(網體)로 형성하고, 각각의 망은 모재(毛材)를 사용하여 망 눈이 차단되어 있도록 하여, 조류속이 강할 경우 강한 수압이 모재에 작용하여 차단되어 있던 망 눈이 개구되어 투수가 가능하도록 함으로써 상기한 종래의 문제점을 해결토록 함과 동시에 막체를 통과하면서 정정기적인 인력에 의하여 오탁물질이 모재에 흡착되거나 걸러져 확산을 방지할 수 있다.
해양공사가 이루어지는 수계의 작업 영역을 차단시켜 오탁물질의 확산을 방지할 수 있도록 한 오탁 방지막은, 특히 조류속이 강한 해역이나 태풍 등 기상 상태가 좋지 않은 상황이 발생될 경우에도 막체가 손상되거나 유실되지 않도록 함은 물론, 막체의 부하 감소로 인한 부체의 크기 및 중량체의 중량 감소를 통하여 오탁 방지막 설치 비용을 크게 절감시킬 수 있다.
참고로, 부유사(suspended sediment, SS)는 하천 또는 해안에서 물의 흐름이나 파랑에 의해 저면으로부터 부상하여 수중에서 이동되는 부유 토사이며, 수중에 부유상태로 유송되는 부유 토사로서, 하천의 일 단면을 통과하는 부유사량(suspended sediment discharge)은 하천의 특성을 결정짓는 중요한 요소 중 하나이다. 부유사의 입자 크기, 분포 또는 체적당 농도 등의 정보는 하천이나 연안지역의 침식 및 퇴적 환경의 거동에 대한 특성 연구에 기초적인 정보가 되며, 부유사의 상세한 정보가 계속적으로 누적되어 획득된 빅 데이터(big data)는 하천이나 해안 연안 지역의 지형 변화를 예측하기 위한 중요 정보로써 사용된다.
이렇게 수중에서 이동하는 부유사를 측정하기 위해 Aquadopp Profiler(Side looking), Aquadopp Profiler(500khz), Vector 3d Acoustic Velocimeter(Fixed Stem Standard), PC-ADP(Pulse-Coherent ADP), Signature, ABS(Acoustic Backscatter System), Sequoia(LISST-100X) 등과 같은 다양한 부유사 측정장치들이이미 제품화되어 제공되고 있다.
ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler, 음향 도플러 유속계)는 수중에서 음파를 발사하여 해수와 함께 유동하는 부유 입자들에 의해 반사되는 음향의 Doppler 효과를 이용하여 여러 개의 수층에서 유속과 유층을 측정하는 부유사 농도 관측 장비이다. Doppler 효과에 의한 반사음향의 주파수 천이가 부유 입자의 속도에 따라 달라지는 것을 이용하여 해수의 흐름을 관측할 수 있다. 이때, 해구중의 부유입자 농도가 진하면 수신기에 도달하는 반사음향의 세기가 강하게 되므로 반사음향의 강도로부터 부유퇴적물의 농도를 측정한다. 따라서, ADCP에 수신되는 음향의 Doppler 천이와 강도를 이용하여 유속과 유향의 연직 분포 뿐만아니라 부유퇴적물의 농도의 연직 분포가 관측된다.
이와 관련된 선행기술2로써, 특허 등록번호 10-08514670000에서는 "부유사량 측정 장치"가 개시되어 있다. 부유사량 측정 장치는, 유로를 제공하여 측정 영역을 설정하는 수중 유량 유도체; 상기 수중 유량 유도체의 일측에 설치되어 상기 측정 영역으로 방사선을 발생시키는 방사선 소스; 및 상기 수중 유량 유도체의 타측에 설치되어 상기 측정 영역을 통과한 방사선을 통하여 상기 측정 영역 내의 부유사량을 검출하는 방사선 디텍터를 포함한다.
그러나, 강이나 하천이나 연안지역의 침식 및 퇴적 환경의 거동에 대한 특성 연구에 있어 정확성을 담보하기 위해 부유사 측정장치들은 부유사의 입자크기나 분포 또는 체적당 농도 등에 대한 정보를 정확하게 제공하고 있는지, 사용 전 또는 주기적으로 검증되고 보정되는 검보정 작업이 필요하다.
검보정 작업은, 측정장치(10)들이 부유사(SS)의 입자크기나 분포 또는 체적당 농도 등과 관련한 정보(측정치: 출력전압(V), 반사음향강도(dB) 또는 측정된 부유사(S)의 입자크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L) 등의 정보)를 정확하게 제공하고 있는지를 검증하고 검증결과에 따라 부유사 측정장치(10)의 파라미터 내지 관계식을 조정하거나 수정하는 것을 말한다.
참고로, 출력전압(V)의 형태로 부유사(SS)의 농도에 대한 측정치를 제공하는 측정장치(10)로는 광후산란 탁도계(OBS)가 있으며, 반사음향강도(dB)의 형태로 부유사(S)의 농도에 대한 측정치를 제공하는 장치로는 VECTOR, AQUADOPP, PC-ADP 또는 ABS 등이 있다. 이렇게 출력전압(V)이나 반사음향강도(dB)의 형태로 제공되는 측정치는, 부유사(S) 농도로 환산하기 위한 관계식의 도출이 필요하며, 이는 검보정시스템(100)을 통해 이루어지게 된다.
또한, 부유사(S)의 입자크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L) 등의 정보를 직접 제공하는 측정장치(10)는 LISST-100X(Sequoia)가 있다. 해당 장치는 상술한 이외의 측정장치들을 검보정하는데 이용될 수 있으며, 또한, 검보정시스템(100)을 통해 정확한 측정치를 제시하는 지 여부가 검증될 수 있다.
종래에 사용되는 부유사 측정장치에 대한 검보정 방식은 크게 두 가지 방식으로 이루어진다. 먼저, 첫 번째 방식은, 관측지역의 하천수 또는 해수에서 부유사에 대한 정보(입자크기나 분포 또는 체적당 농도 등에 대한 정보)를 측정장치로 실측한 다음, 해당 지역에서 채수된 동일 조건의 샘플을 실험실에서 후처리(부유사의 추출 및 이에 기초한 입자크기나 분포 등에 관한 정보를 산출)하여 실측된 정보와 상호 비교를 통해 측정장치의 검보정(실험실에서 산출된 정보에 맞춰 측정장치의 파라미터의 조정)을 하게 된다.
두 번째 방식은, 원통형 체임버 내에 장착되어 회전하는 임펠러와 펌프순환시스템을 이용하여 용매(물)에 포함된 일정량의 부유사가 체임버 내에서 골고루 분포되도록 한 다음, 체임버 일측에 장착된 측정장치로 부유사 정보를 실측한 후 해당 실측된 정보와 체임버 내에 투입된 용매 및 일정량의 부유사에 기초한 정보를 상호 비교함으로써 측정장치의 검보정을 수행하게 된다.
이와 관련된 선행기술3로써, 특허 등록번호 10-17613430000에서는 "부유사 측정장치의 검보정시스템"이 개시되어 있다. 부유사 측정장치의 검보정시스템은, 용매와 부유사가 투입되는 수용공간이 내부에 형성되고, 바닥판을 갖는 원통형의 체임버; 적어도 하나 이상의 부유사 측정장치가 장착된 상태에서 윈치에 의해 상기 수용공간에서 상하로 승강하는 측정장치케리어; 용매와 부유사가 서로 섞여 기포가 없는 균일한 현탁액이 되도록, 상기 수용공간의 하단부에 설치되어 회전작동을 하는 교반날개; 상기 체임버의 상단부 및 상기 바닥판 쪽에서 상기 수용공간과 각각 연통되어 용매와 부유사를 순환시키는 순환작동부; 및 상기 측정장치와 연결되어 측정치을 수신 및 저장하고, 상기 윈치와 연결되어 상기 측정장치케리어의 상하 위치를 제어하며, 상기 교반날개의 회전과 상기 순환작동부를 각각 제어하여 상기 수용공간 내의 상기 현탁액의 균일도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 부유사 측정장치의 검보정시스템을 실내에 설치하여 운용할 수 있게 됨에 따라 관측 지역의 실측 작업 및 샘플의 채수 등의 과정이 없어도 부유사 측정장치의 신속한 검보정 작업이 이루어질 수 있고, 샘플의 유실에 따른 문제가 발생되지 않아 작업자의 편의를 증진할 수 있는 부유사 측정장치의 검보정시스템을 제공할 수 있게 된다.
하천이나 해양에서의 개발 사업은 다양화 및 대형화되고 있으며, 공사시 해양환경의 변화, 부유물이나 부유사(suspended sediment, SS)의 발생 및 확산에 의해 주변 지역의 해양 생태계가 변화하는 등의 경제적 손실이 급격히 증가하고 있다.
약한 흐름에서 퇴적된 퇴적물이 개방이나 수문 개방 등에 따른 유속 증가에 의해 수중으로 부유되어 수중의 탁도는 증가하게 되며, 이로 인한 광투과량 감소, 식물성 플랑크톤의 응집, 침강에 의한 먹이사슬의 파괴, 퇴적상 변화에 의한 해양생물 서식지 훼손 등 부유사의 증가에 의한 직간접적인 피해가 발생하고 있다.
부유사 확산에 의한 피해를 최소화하기 위한 적절한 저감 방안을 수립하는 것은 필수적이며, 이를 위해 부유사의 정도 및 공간적 범위를 정확하게 파악하는 것은 매우 중요한 사항이다.
현재 실시간 부유사 확산의 관측 방법은 i) 일회성 현장조사와 ⅱ) 항공사진 및 인공위성을 이용한 부유사의 관측이 수행되고 있다.
i) 현장 조사는 주로 선박을 이용하여 수행되며, 대상 지역을 일정 간격으로 구분하여 직접 채수를 하거나 탁도계를 이용하여 부유사의 관측이 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 방법은 현장 상황(선박운용 제한 등)에 의해 관측에 제약이 발생하는 경우가 많으며, 최강 유속 또는 공사시 발생하는 부유사 농도의 측정이 중요함에도 불구하고, 실제 관측 수행이 어려운 경우가 많다. 또한, 선박을 이용한 방법은 정점 관측만이 가능하기 때문에 공간상의 동시 관측은 사실상 불가능하다.
ⅱ) 항공사진 및 인공위성을 이용한 방법은 부유사의 공간적 분포를 파악하기에는 용이하나 자료 취득에 고비용이 필요하며, 자료의 처리를 위한 별도의 영상처리 기법의 적용되어야 한다. 이마저도 기상 상태에 따라 원하는 일자 및 시간의 자료 취득이 불가능할 수 있다.
그러므로, 바다, 하천, 호수, 강, 연안 지역의 등의 수환경에서 부유사 농도를 관측하기 위한 방법으로, 원하는 시간에 대상지역의 공간 부유사를 효율적으로 관측하고, 관측된 자료를 실시간으로 수집할 수 있는 관측장비(시스템)이 필요하다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 해저 바닥에 다수의 앵커를 사용하는 오탁 방지박에 복수의 부유체, 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이, 복수의 부유체를 구비하며, 2대의 OBS센서, 해수 온도계, 유속계, 파고계를 구비하는 부유사 관측 부이가 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고를 측정하여 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템으로 전송하여 관측하는, 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템을 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템은, 해저 바닥 고정 부재(앵커)(101)와 부유사 관측 부이(70)의 좌우측에 복수의 부유체(107, 109)로 구성되는 오탁 방지막; 해양 지역에 설치된 상기 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이(70); 상기 오탁 방지막에 설치된 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 OBS 센서에 의해 측정된 수층의 부유사의 농도, 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 실시간으로 수집하여 각 지역에 설치된 관측 부이의 작동 상태와 부유사의 측정 결과를 제공하는 서버의 데이터 수집 시스템(300); 및 상기 서버의 실시간 데이터 수집 시스템에 연동되며, 부유사 관측 client 프로그램이 설치된 사용자 단말(200)을 포함하며,
적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 공간 부유사 관측 부이는
물에 뜨게 하도록 PVC로 제작되며, 구(sphere) 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판을 구비하고, 중심부에 원통형 챔버가 삽착되는 원통형 통공이 구비되며, 내구성 및 수밀성을 갖춘 구(sphere)의 형태의 관측 부이의 구형 프레임(70);
원통형 챔버 내에, 부유사의 농도를 측정하는 OBS 센서를 사용한 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드가 내재되며, 상단에 원 둘레 직경이 원통형 챔버 직경 보다 넓은 제1 원형 상판(21)을 구비하며, 제1 원형 상판(21)에 원주 관통공(23a, 23b)이 구비되며, 그 위에 구비되는 제1 원형 상판(21)의 직경 보다 작은 제2 원형 상판과, 그 하부에 원통형 챔버를 구비하는 원통형 챔버(20)를 포함하고,
상기 원통형 챔버(20)는 구(sphere) 형태의 원통형 통공(73)에 삽착되며, 관측 부이의 구형 프레임(70)에 구 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판의 원통형 통공(71a, 71b)을 통해 상기 부유사 관측 부이의 구형 프레임(70)의 하부로부터 결착 부재(10a, 10b, 11, 12)가 삽입되어 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 나사로 결착되며,
상기 원통형 챔버(20)의 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 아래에서 삽착되는 하우징 결착 부재(10a, 10b)와, 중심부 일정 직경이 비어 있는 원둘레 바닥 부재(11)와, 해안 또는 하천 바닥에 고정시키도록 무거운 돌에 의해 줄로 연결되는 하단 고리 부재(12)를 구비하는 결착 부재를 포함한다.
적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 공간 부유사 관측 부이는
물에 뜨게 하도록 PVC로 제작되며, 구(sphere) 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판을 구비하고, 중심부에 원통형 챔버가 삽착되는 원통형 통공이 구비되며, 내구성 및 수밀성을 갖춘 구(sphere)의 형태의 관측 부이의 구형 프레임(70);
원통형 챔버 내에, 부유사의 농도를 측정하는 OBS 센서를 사용한 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드가 내재되며, 상단에 원 둘레 직경이 원통형 챔버 직경 보다 넓은 제1 원형 상판(21)을 구비하며, 제1 원형 상판(21)에 원주 관통공(23a, 23b)이 구비되며, 그 위에 구비되는 제1 원형 상판(21)의 직경 보다 작은 제2 원형 상판과, 그 하부에 원통형 챔버를 구비하는 원통형 챔버(20)를 포함하고,
상기 원통형 챔버(20)는 구(sphere) 형태의 원통형 통공(73)에 삽착되며, 관측 부이의 구형 프레임(70)에 구 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판의 원통형 통공(71a, 71b)을 통해 상기 부유사 관측 부이의 구형 프레임(70)의 하부로부터 결착 부재(10a, 10b, 11, 12)가 삽입되어 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 나사로 결착되며,
상기 원통형 챔버(20)의 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 아래에서 삽착되는 하우징 결착 부재(10a, 10b)와, 중심부 일정 직경이 비어 있는 원둘레 바닥 부재(11)와, 해안 또는 하천 바닥에 고정시키도록 무거운 돌에 의해 줄로 연결되는 하단 고리 부재(12)를 구비하는 결착 부재를 포함한다.
본 발명에 따른 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템은 해양 연구 분야, 퇴적물 이송 분야, 해양 환경 분야에서, 오탁 방지막의 실시간 효율 산정 시스템을 이용하여, 오탁 방지막 설치에 따른 저감효과(저감효율)을 즉시 부유사의 농도 관측이 가능하며, 부유사 관측 부이의 파손, 작동 이상 등과 같은 예외적인 상황 발생시 즉시 유지보수 또는 그 대책으로 2중 오탁 방지막 설치가 가능하게 되었다.
본 발명의 특징은 오탁 방지막의 효율을 자동으로 측정하는 장비이며, 오탁 방지막에 설치된 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이에 의해 실시간으로 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고 측정이 가능하다. 기존에는 오탁 방지막을 설치하고 그 효과에 대한 확인은 이루어지지 않아 그 실효성에 문제가 있었으나, 본 발명의 오탁 방지막의 효율을 자동으로 관측할 수 있는 장치는 관측 부이의 파손이나 방지효과 저감 등의 상황 발생시 즉시 확인이 가능하도록 실시간으로 관측 부이의 오탁 방지막 내외부의 수층의 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고의 자료수집이 서버에서 이루어지며, 사용자 단말에서 모니터링이 가능하다.
본 발명의 실시간으로 오탁 방지막의 효율을 파악할 수 있는 시스템은, 기존에 인력에 의존하던 오탁 방지막의 관리를 효율적으로 수행할 수 있다. 해양 및 하천의 공사현장에서 오탁 방지막의 설치는 필수적이므로, 해양 환경, 건설, 퇴적물 이송 분야 등에서 활용 가능성이 클 것으로 예상된다.
오탁 방지막의 부유체와 연결되는 구 형상의 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드에 GPS 수신기와 제어부(MCU), OBS 센서와 통신부를 구비하며, 각 지역에 설치된 관측 부이의 GPS 위치 정보와 적어도 하나 이상의 OBS 센서에 의해 측정된 오탁 방지막 내외부의 수층의 부유사의 농도(입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L)), 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템으로 전송하여 여러 지역에 설치된 부유사 관측 부이의 OBS 센서들이 측정한 부유사의 농도를 실시간으로 수집하여 오탁 방지막의 각 지역의 관측 부이의 동작 상태와 공간적ㆍ수직적 부유사 농도의 분포를 관측하게 되었다.
도 1은 오탁 방지막(silt protector)의 설치예를 보인 그림이다.
도 2는 종래의 부유사 측정장치의 검보정시스템의 사시도이다.
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 오탁 방지막 내/외부의 부유 토사의 농도를 측정하는 2대 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 분해 사시도이다.
도 3c와 3d는 다수의 해저 바닥 고정 부재와 복수의 부유체, 관측 부이, 복수의 부유체의 설치 예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명이 실시예에 따른 2대 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 내부 구성도이다.
도 2는 종래의 부유사 측정장치의 검보정시스템의 사시도이다.
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 오탁 방지막 내/외부의 부유 토사의 농도를 측정하는 2대 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 분해 사시도이다.
도 3c와 3d는 다수의 해저 바닥 고정 부재와 복수의 부유체, 관측 부이, 복수의 부유체의 설치 예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명이 실시예에 따른 2대 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 내부 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
본 발명은 해양 연구 분야, 퇴적물 이송 분야, 해양 환경 분야에서, 하천이나 호수, 오탁 방지막 내외부의 수층의 부유사(suspended sediment, SS)의 농도를 측정하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템에 관한 것으로, 오탁 방지막의 효율을 측정할 수 있는 부유사 관측 부이와 자료수신 및 분석을 위한 서버의 데이터 수집 시스템을 구비한다.
부유사 관측 부이는 오탁 방지막의 부력체에 설치하는 장비로써, 내구성 및 수밀성을 갖춘 부유체이며 기본적으로 구(sphere)의 형태이나 필요에 따라 부유사 관측 부이의 외형은 다양하게 변화시킬 수 있다. 부유사 관측 부이의 내부 하우징은 자료수집을 위한 데이터 수집 보드, 실시간 데이터 송수신을 위한 LTE 통신부 모듈, 내부 시스템에 전원 공급을 위한 태양열 판이 장착된다. 또한, 오탁 방지막의 내외부에서 부유사(부유토사)의 농도 측정이 가능한 2대의 OBS 센서(오탁 방지막 내부와 외부에 하나씩)가 장착된다. 설치기준에 의해 오탁 방지막이 설치된 후, 오탁 방지막 설계조건(유속, 파고 등)의 초과에 의한 예외적 상황의 발생 여부를 확인하기 위하여 해수 온도계, 유속계, 파고계 등의 추가장비를 설치할 수 있다.
부유사 관측 부이에서 관측된 데이터(부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고 등)는 부이 내 저장시스템에 저장됨과 동시에 통신부 모듈을 통해 실시간으로 또는 일정 시간 주기로 서버의 데이터 수집 시스템에 전송되며, 사용자 단말(PC, 스마트폰, 태블릿 PC)에서 관측 결과를 실시간으로 확인이 가능하다.
오탁 방지막의 다수의 부유체와 같이 설치된 관측 부이의 작동상태와 부유사의 측정결과를 실시간으로 확인할 수 있으며, 오탁 방지막 내외부의 부유토사의 농도값 차이를 통해 오탁 방지막의 효율을 자동 산정할 수 있다. 오탁 방지막의 설치 길이가 긴 경우, 여러 개의 부유사 관측 부이를 동시에 설치할 수 있다.
오탁 방지막의 실시간 효율 산정 시스템은 기존 인력에 의존하던 오탁 방지막의 관리와는 달리 실시간으로 오탁 방지막 내외부의 수층의 부유사(부유토사)의 농도를 관측하여 오탁 방지막의 효율을 자동으로 산정하여 제시한다. 오탁 방지막의 파손이나 효율 저하 등의 문제 발생 시, 즉시 대책안 수립 및 적용이 가능하며 해양 환경 분야에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.
오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이 및 실시간 효율 산정 시스템은 해양 연구 분야, 퇴적물 이송 분야, 해양 환경 분야에서, 양측 손잡이를 구비하는 구 형상의 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드에 GPS 수신기와 제어부(MCU), 적어도 하나 이상의 OBS 센서와 통신부를 구비하며, 측정 날짜와 시간, 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 적어도 하나 이상의 OBS 센서에 의해 측정된 수층의 부유사의 농도(입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L))를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템으로 전송하여 여러 지역에 설치된 부유사 관측 부이의 OBS 센서가 측정한 부유사의 농도를 실시간으로 수집하여 관측하기 위해 사용된다. 서버의 데이터 수집 시스템은 오탁 방지막에 설치된 관측 부이의 작동 상태와 부유사의 측정 결과를 사용자 단말에서 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 오탁 방지막의 실시간 효율 산정 시스템을 이용하여, 오탁 방지막 설치에 따른 저감 효과(저감 효율)을 즉시 관측이 가능하며, 부유사 관측 부이의 파손, 작동 이상 등과 같은 예외적인 상황 발생시 즉시 유지보수가 가능하며, 그 대책으로 2중 오탁 방지막 설치가 가능하다.
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 오탁 방지막 내/외부의 부유 토사의 농도를 측정하는 2대 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 분해 사시도이다.
도 3c와 3d는 다수의 해저 바닥 고정 부재와 복수의 부유체, 관측 부이, 복수의 부유체의 설치 예를 보인 도면이다.
참고로, 앵커를 이용한 오탁 방지막의 설치방법은, 먼저 수직으로 설치할 방지막의 위치를 중심으로 그 양쪽의 동일간격으로 떨어진 해저에 해저 바닥 고정 부재로 사용되는 오탁 방지막용 지지용 앵커들을 방지막의 설치방향을 따라 일정간격으로 배열되게 닻가지를 박아 고정하고, 이들 앵커의 닻고리에 방지막의 상단과 하단 양쪽을 와이어로 연결하여 설치한다. 오탁 방지막은 다수의 앵커에 상,하단이 와이어로 동시에 고정되므로 그 앵커들의 설치위치가 고정되어 오탁 방지막이 임의로 변동되거나 파도에 유실되지 않도록 튼튼하게 설치된다.
본 발명의 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템은
해저 바닥 고정 부재(앵커)(101)와 복수의 부유체(107), 부유사 관측 부이(70), 복수의 부유체(109)로 구성되며, 부유사 관측 부이(70)의 좌우측에 복수의 부유체(107, 109)를 구비하는 오탁 방지막;
원통형 챔버의 데이터 수집 보드에 GPS 수신기와 제어부(MCU), 적어도 하나 이상의 OBS 센서와 해수 온도계, 유속계, 파고계, 통신부를 구비하며, 해양 지역에 설치된 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이(70);
바다, 하천, 호수, 강 등의 해양 지역의 오탁 방지막에 설치된 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 OBS 센서에 의해 측정된 수층의 부유사의 농도, 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 실시간으로 수집하여 각 지역에 설치된 부유사 관측 부이의 작동 상태와 부유사의 측정 결과를 제공하는 서버의 데이터 수집 시스템(300); 및
상기 서버의 실시간 데이터 수집 시스템(300)에 연동되며, 부유사 관측 client 프로그램이 설치된 사용자 단말(200);을 포함하며,
오탁 방지막은 복수의 부유체(107), 상기 부유사 관측 부이(70), 복수의 부유체(109)로 구성되며, 복수의 해저 바닥 고정 부재(101)로 사용되는 앵커들과 각각 다수의 와이어로 오탁 방지막의 부유체들에 연결되어 고정되고, 상기 부유사 관측 부이가 오탁 방지막의 내외부의 부유사의 농도와 그 이외에 해수 온도, 유속, 파고가 측정되어, 일정 시간 주기로 서버의 데이터 수집 시스템(300)으로 전송된다.
사용자 단말(200)로 사용되는 PC 또는 스마트폰은 부유사 관측 client 프로그램에 의해 client/server 방식으로 서버의 데이터 수집 시스템(300)에 연동되어 사용되며,
서버의 데이터 수집 시스템(300)은 날짜와 시간 별로 각 지역에 설치된 부유사 관측 부이의 작동 상태와 오탁 방지막의 내외부의 부유사의 농도와 그 이외에 해수 온도, 유속, 파고를 제공하여, 사용자 단말은 실시간으로 오탁 방지막의 내외부의 부유사의 농도와 그 이외에 해수 온도, 유속, 파고를 관측할 수 있다.
[실시예]
현장 관측용 부이는 수층별 부유사의 농도를 관측하는 장비이며,
본 발명에 따른 적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 공간 부유사 관측 부이는
물에 뜨게 하도록 PVC로 제작되며, 구(sphere) 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판을 구비하고, 중심부에 원통형 챔버가 삽착되는 원통형 통공이 구비되며, 내구성 및 수밀성을 갖춘 구(sphere)의 형태의 관측 부이의 구형 프레임(70);
원통형 챔버 내에, 부유사의 농도를 측정하는 OBS 센서를 사용한 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드가 내재되며, 상단에 원 둘레 직경이 원통형 챔버 직경 보다 넓은 제1 원형 상판(21)을 구비하며, 제1 원형 상판(21)에 원주 관통공(23a, 23b)이 구비되며, 그 위에 구비되는 제1 원형 상판(21)의 직경 보다 작은 제2 원형 상판과, 그 하부에 원통형 챔버를 구비하는 원통형 챔버(20)를 포함하고,
원통형 챔버(20)는 구(sphere) 형태의 원통형 통공(73)에 삽착되며, 관측 부이의 구형 프레임(70)에 구 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판의 원통형 통공(71a, 71b)을 통해 상기 부유사 관측 부이의 구형 프레임(70)의 하부로부터 결착 부재(10a, 10b, 11, 12)가 삽입되어 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 나사로 결착되며,
원통형 챔버(20)의 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 아래에서 삽착되는 하우징 결착 부재(10a, 10b)와, 중심부 일정 직경이 비어 있는 원둘레 바닥 부재(11)와, 해안 또는 하천 바닥에 고정시키도록 무거운 돌에 의해 줄로 연결되는 하단 고리 부재(12)를 구비하는 결착 부재를 포함한다.
원통형 챔버(20)의 내부 하우징에는 부유사 측정 데이터의 자료수집을 위한 데이터 수집 보드는 데이터 수집 보드의 제어부와; 상기 제어부에 연결되며 날짜와 시간 별로 GPS 위치와 부유사의 농도 정보, 측정 날짜와 시간 정보를 저장하는 저장부와; 상기 데이터 수집 보드의 제어부에 연결되며 부유사의 농도를 측정하는 OBS 센서와; 상기 데이터 수집 보드의 제어부에 연결되며, 부유사 관측 부이의 위치 확인을 위한 GPS 수신기와 상기 데이터 수집 보드의 제어부에 연결되며, 실시간으로 부유사 측정 데이터, 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템으로 전송하기 위한 통신부가 장착된다.
투명 필름으로 방수 처리된 태양열 판이 장착되어 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드의 내부 시스템에 전원공급이 가능하며, OBS 센서가 장착되어 부유사 농도의 관측이 수행된다. 현장에서 관측된 GPS 위치 정보와 부유사 농도 데이터, 측정 날짜와 시간 정보는 부유사 관측 부이 내 저장부에 저장됨과 동시에 이동통신을 통해 실시간으로 사용자의 서버의 데이터 수집 시스템(300)으로 전송된다.
PC 또는 스마트폰(200)의 부유사 관측 client 프로그램은 client/server 방식으로 서버의 실시간 데이터 수집 시스템(300)에 연동되어 사용되며,
서버의 데이터 수집 시스템(300)은 측정 날짜와 시간 별로 각 지역에 설치된 관측 부이의 작동 상태와 부유사의 측정 결과를 제공하여 사용자 단말이 실시간으로 부유사 농도를 관측할 수 있다.
오탁 방지막의 설치 길이가 긴 경우, 복수의 부유체와 좌우로 연결되는 상기 여러 개의 부유사 관측 부이를 동시에 설치될 수 있다.
오탁 방지막의 복수의 부유체와 일렬로 연결되며, 1대, 2대, 3대, 4대의 부유사 관측 부이가 구비될 수 있으며, 각 부유사 관측 부이는 오탁 방지막의 내외부의 부유통사의 농도를 측정하기 위해 적어도 2대 이상의 OBS 센서가 구비될 수 있다.
오탁 방지막의 내외부의 수층 부유사 농도의 관측 부이는 날짜와 시간에 따라 부유사 농도의 관측이 필요한 시간에 즉시 관측이 가능하며, 공간적ㆍ수직적 부유사 농도의 분포, 해수 온도, 유속, 파고를 효과적으로 관측할 수 있다.
부유사의 공간적 분포는 여러 개의 관측 부이를 동시에 설치함으로써 파악할 수 있으며, 각각의 관측 부이는 OBS 센서의 장착 깊이(여러 개의 OBS 센서 동시 장착 가능)에 따라 연직 방향 부유사 농도의 파악이 가능하다.
부유사 관측 부이는 데이터 수집 보드에 적어도 하나 이상의 OBS 센서가 연결되며, 장착 깊이에 따라 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드에 여러 개 OBS 센서가 동시 장착이 가능하며, 부유사 관측 부이에 외부로 노출되는 OBS 센서들은 장착 깊이에 따라 물의 표면, 물속, 수중에 설치된다.
도 4는 본 발명이 실시예에 따른 2대 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 내부 구성도이다.
OBS 센서를 사용하는 공간 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드는
부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드의 각 기능을 제어하는 제어부(23);
상기 제어부(23)에 연결되며, 상기 부유사 관측 부이의 GPS 위치를 수신하는 GPS 수신기(27);
상기 제어부(23)에 연결되며, 탁도계로서 수중에 있는 현탁 물질로부터 산란된 적외선을 검출하여 탁도 및 부유 고형물 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서(29a, 29b);
상기 제어부(23)에 연결되며, 날짜와 시간, 상기 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 적어도 하나 이상의 OBS 센서에 의해 측정된 오탁 방지막의 내외부의 수층의 부유사의 농도(입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L)), 측정 날짜와 시간 정보를 저장하는 저장부(24);
상기 제어부(23)에 연결되며, 상기 제어부(23)의 제어에 따라 날짜와 시간, 관측 부이의 GPS 위치 정보와 적어도 하나 이상의 OBS 센서(29a, 29b)에 의해 측정된 오탁 방지막의 내외부의 수층의 부유사의 농도(입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L)), 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템(300)으로 전송하는 통신부(28); 및
상기 제어부(23)에 연결되며, 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함한다.
상기 제어부(23)에 연결되며, 시간을 계수하는 타이머를 더 포함할 수 있다.
OBS(Optical Backscatter point Sensor) 센서(29)는 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드로부터 연결선을 통해 연결되어 수중이나 물에 잠겨 사용되는 정점 탁도계로써, 수중에 있는 현탁 물질로부터 산란된 적외선을 검출하여 탁도 및 부유 고형물 농도를 측정하기 위한 광학 센서이다. 또한, 적어도 하나 이상의 OBS 센서(29a, 29b)는 부유입자의 크기, 조성 및 모양 등 각 특성에 따라 크게 반응한다.
상기 전원 공급부는 투명 필름으로 방수 처리된 태양전지를 통해 충전하여 상기 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드에 전원을 공급하는 태양전지 전원 공급부(22)를 사용한다.
태양전지 전원 공급부(22)는 투명 필름으로 방수 처리된 태양전지 어레이(PV array), 충전 콘트롤러, 축전지, DC-DC컨버터를 구비하며, DC-DC 컨버터에 연결되는 DC 부하(DC load)는 데이터 수집 보드에 전원을 공급한다.
태양전지 어레이는 투명 필름으로 표면에 방수 처리되며, 태양전지 어레이(PV array)로 태양광이 비추이면 광기전력 효과(photo-voltaic effect)에 의해 태양 에너지가 전기에너지로 변환하여 DC 전류와 DC 전압을 생성한다.
DC-DC컨버터는 태양전지 어레이로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하여 해당 기기에서 필요로 하는 변환된 DC 전류와 DC 전압을 DC 부하(DC load)에 공급한다.
또한, 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 해수 온도를 측정하는 해수 온도계를 더 포함한다. 해수의 표면 온도는 주로 태양 복사 에너지에 따라 달라지므로 고위도로 갈수록 낮아지고, 저위도로 갈수록 높아지는 경향이 있다.
또한, 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 유속을 측정하는 유속계를 더 포함할 수 있다. 유속은 단위 시간당 유체가 이동한 거리이며, m/s 단위를 사용한다.
유속계(current meter)는 유체역학적으로 유체의 흐름을 측정하는 계기이며, 회전식 컵형 유속계의 경우, 회전축에 원뿔형 컵이 회전에 따라 날개차, 프로펠러의 회전수가 유속에 비례하는 것을 이용한 회전식 유속계, 유체의 동압에서 유속을 구하는 비토관식 유속계, 유속에 의한 전열선의 온도 변화를 전기 저항의 변화로 바꾸어 계측하는 전기 저항식 유속계, 초음파 유속계, 레이저 도플러 유속계, 초음파 센서 도플러 유속계, 원추형 술잔 모양의 플라이스전기식 유속계 등이 있다.
He-Ne 레이저 광원을 사용하는 레이저 도플러 유속계(laser-doppler velocimeter, LDA)는 He-Ne 레이저 광의 도플러 효과에 의한 속도계이며, 레이저 도플러 효과는 레이저 광의 발생 위치와 이를 측정하는 위치 중 한 점 또는 양쪽 지점이 이동함에 따라 측정되는 주파수가 변화하는 현상을 이용하여 집광렌즈, 미러, 광전자 증배관, 주파수 분석기를 사용하여 이동하는 유체에 레이저 광을 조사하면 광은 산란하고 산란광은 유체의 속도에 비례하는 주파수 변화를 일으키게 되며, 이 변화된 주파수를 광 비트 신호로 측정하면 유체의 이동 속도를 측정한다.
초음파 센서 도플러 유속계는 초음파에 의한 도플러 효과를 사용하여 유속을 측정화는 센서이다.
또한, 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 바다의 파고를 측정하는 파고계를 더 포함할 수 있다. 파고계(wave height gauge)는 바다의 파고를 재는 계측기이며, 레벨계와 같은 동작원리로 된 것이 많으며, 해저에 설치된 압력 센서를 사용하여 수압의 변동으로부터 측정하는 것과, 2개의 평행인 전극판을 수중에 세워 수위의 변화에 의한 전기용량의 변화로부터 측정하는 것, 그리고 해면의 윗부분에서 초음파를 보내 수면에서의 반사파가 돌아오는 시간으로부터 측정하는 것 등이 있다.
또한, 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 염도를 측정하는 염도계를 더 포함할 수 있다. 염도계는 액체용 비중계의 하나로, 수분에 염분이 함유된 정도를 측정하는 기기로써 소금물의 짠 정도를 측정하는데 사용된다.
해수의 염분이 높은 지역은 증발량이 많고, 강수량이 적은 지역, 즉 증발량-강수량 값이 큰 지역, 하천수 유입이 적은 지역, 해수의 결빙이 많이 일어나고 해빙이 적게 일어나는 지역이다.
바닷물은 빨간색을 잘 흡수하며 파란색이나 녹색을 거의 흡수되지 않아 푸르게 보인다. 부유물이 많을 경우 황색을 띠고, 플랑크톤이 많을 경우 녹색, 규조류가 많으면 갈색을 띤다. 적색의 플라크톤이 크게 번식하면 해수가 붉은 색을 띠는데 적조 현상이 발생한다.
[기술의 특징]
본 발명의 특징은 오탁 방지막의 효율을 자동으로 측정하는 장비이며, 실시간으로 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고 측정이 가능하다. 기존에는 오탁 방지막을 설치하고 그 효과에 대한 확인은 이루어지지 않아 그 실효성에 문제가 있었으나, 본 발명의 오탁 방지막의 효율을 자동으로 관측할 수 있는 관측 부이의 파손이나 방지효과 저감 등의 상황 발생시 즉시 확인이 가능하도록 실시간으로 관측 부이에 의해 부유사의 농도, 해수 온도, 유속, 파고의 자료수집이 서버에서 이루어지며 사용자 단말에서 모니터링이 가능하다.
[시장성 및 기업화 전망]
본 발명의 실시간으로 오탁 방지막의 효율을 파악할 수 있는 시스템은, 기존에 인력에 의존하던 오탁 방지막의 관리를 효율적으로 수행할 수 있다. 해양 및 하천의 공사현장에서 오탁 방지막의 설치는 필수적이므로, 해양 환경, 건설, 퇴적물 이송 분야 등에서 활용 가능성이 클 것으로 예상된다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10a, 10b: 하우징 결착 부재
11: 원둘레 바닥 부재
12: 하단 고리 부재
20: 원통형 챔버
21: 제1 원형 상판
23a, 23b: 제1 원형 상판의 원주 관통공
70: 구형 프레임의 관측 부이
71a, 71b: 원통형 통공
73: 원통형 통공
200: 사용자 단말(PC, 스마트폰)
300: 서버의 데이터 수집 시스템
101: 해저 바닥 고정 부재(앵커 부재)
107, 109 : 부유체
11: 원둘레 바닥 부재
12: 하단 고리 부재
20: 원통형 챔버
21: 제1 원형 상판
23a, 23b: 제1 원형 상판의 원주 관통공
70: 구형 프레임의 관측 부이
71a, 71b: 원통형 통공
73: 원통형 통공
200: 사용자 단말(PC, 스마트폰)
300: 서버의 데이터 수집 시스템
101: 해저 바닥 고정 부재(앵커 부재)
107, 109 : 부유체
Claims (12)
- 해저 바닥 고정 부재(앵커)(101)와, 부유사 관측 부이(70)의 좌우측에 복수의 부유체(107, 109)로 구성되는 오탁 방지막;
해양 지역에 설치된 상기 오탁 방지막 내외부의 부유사의 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이(70);
상기 오탁 방지막에 설치된 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 OBS 센서에 의해 측정된 수층의 부유사의 농도, 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 실시간으로 수집하여 각 지역에 설치된 관측 부이의 작동 상태와 부유사의 측정 결과를 제공하는 서버의 데이터 수집 시스템(300); 및
상기 서버의 실시간 데이터 수집 시스템에 연동되며, 부유사 관측 client 프로그램이 설치된 사용자 단말(200)을 포함하며,
상기 오탁 방지막은 복수의 부유체(107), 적어도 하나 이상의 부유사 관측 부이(70), 복수의 부유체(109)로 구성되며, 복수의 해저 바닥 고정 부재(101)로 사용되는 앵커들과 각각 다수의 와이어로 오탁 방지막의 부유체들에 연결되어 고정되고, 상기 부유사 관측 부이가 오탁 방지막의 내외부의 부유사의 농도가 측정되어 일정 시간 주기로 서버의 데이터 수집 시스템으로 전송되며,
적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용하는 공간 부유사 관측 부이는
물에 뜨게 하도록 PVC로 제작되며, 구(sphere) 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판을 구비하고, 중심부에 원통형 챔버가 삽착되는 원통형 통공이 구비되며, 내구성 및 수밀성을 갖춘 구(sphere)의 형태의 관측 부이의 구형 프레임(70);
원통형 챔버 내에, 부유사의 농도를 측정하는 OBS 센서를 사용한 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드가 내재되며, 상단에 원 둘레 직경이 원통형 챔버 직경 보다 넓은 제1 원형 상판(21)을 구비하며, 제1 원형 상판(21)에 원주 관통공(23a, 23b)이 구비되며, 그 위에 구비되는 제1 원형 상판(21)의 직경 보다 작은 제2 원형 상판과, 그 하부에 원통형 챔버를 구비하는 원통형 챔버(20)를 포함하고,
상기 원통형 챔버(20)는 구(sphere) 형태의 원통형 통공(73)에 삽착되며, 관측 부이의 구형 프레임(70)에 구 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판의 원통형 통공(71a, 71b)을 통해 상기 부유사 관측 부이의 구형 프레임(70)의 하부로부터 결착 부재(10a, 10b, 11, 12)가 삽입되어 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 나사로 결착되며,
상기 원통형 챔버(20)의 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 아래에서 삽착되는 하우징 결착 부재(10a, 10b)와, 중심부 일정 직경이 비어 있는 원둘레 바닥 부재(11)와, 해안 또는 하천 바닥에 고정시키도록 무거운 돌에 의해 줄로 연결되는 하단 고리 부재(12)를 구비하는 결착 부재를 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 오탁 방지막의 설치 길이가 긴 경우, 복수의 부유체와 좌우로 연결되는 상기 여러 개의 부유사 관측 부이가 동시에 설치되는, 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이는
물에 뜨게 하도록 PVC로 제작되며, 좌우 손잡이 구비되며 구(sphere) 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판을 구비하고, 중심부에 원통형 챔버가 삽착되는 원통형 통공이 구비되며, 내구성 및 수밀성을 갖춘 구(sphere)의 형태의 부유사 관측 부이(70);
부유사의 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서를 사용한 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드가 내재되며, 상단에 원 둘레 직경이 원통형 챔버 직경 보다 넓은 제1 원형 상판(21)을 구비하며, 제1 원형 상판(21)는 원주 관통공(23a, 23b)이 구비되며, 그 위에 구비되는 제1 원형 상판(21)의 직경 보다 작은 제2 원형 상판과, 그 하부에 원통형 챔버를 구비하는 원통형 챔버(20)를 포함하며,
원통형 챔버(20)는 구(sphere) 형태의 원통형 통공(73)에 삽착되며, 상기 부유사 관측 부이의 구형 프레임(70)에 구 형태의 상단에 평평한 원 둘레 판의 원통형 통공(71a, 71b)을 통해 상기 부유사 관측 부이의 구형 프레임(70)의 하부로부터 결착 부재(10a, 10b, 11, 12)가 삽착되어 나사로 결착되며,
상기 원통형 챔버(20)의 제1 원형 상판(21)의 원주 관통공(23a, 23b)에 아래에서 삽착되는 하우징 결착 부재(10a, 10b)와, 중심부 일정 직경이 비어 있는 원둘레 바닥 부재(11)와, 해안 또는 하천 바닥에 고정시키도록 무거운 돌에 의해 줄로 연결되는 하단 고리 부재(12)를 구비하는 결착 부재를 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 OBS 센서를 사용하는 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드가 내재되며,
상기 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드의 각 기능을 제어하는 제어부(23);
상기 제어부(23)에 연결되며, 상기 부유사 관측 부이의 GPS 위치를 수신하는 GPS 수신기(27);
상기 제어부(23)에 연결되며, 탁도계로서 수중에 있는 현탁 물질로부터 산란된 적외선을 검출하여 탁도 및 부유 고형물 농도를 측정하는 적어도 하나 이상의 OBS 센서(29a, 29b);
상기 제어부(23)에 연결되며, 날짜와 시간, 상기 부유사 관측 부이의 GPS 위치 정보와 적어도 하나 이상의 OBS 센서에 의해 측정된 오탁 방지막의 내외부의 수층의 부유사의 농도(입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L)), 측정 날짜와 시간 정보를 저장하는 저장부(24); 및
상기 제어부(23)에 연결되며, 상기 제어부(23)의 제어에 따라 날짜와 시간, 관측 부이의 GPS 위치 정보와 적어도 하나 이상의 OBS 센서(29a, 29b)에 의해 측정된 오탁 방지막의 내외부의 수층의 부유사의 농도(입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L)), 측정 날짜와 시간 정보를 이동통신망(LTE 4G/5G)을 통해 서버의 데이터 수집 시스템(300)으로 전송하는 통신부(28); 및
상기 제어부(23)에 연결되며, 전원을 공급하는 전원 공급부;
를 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 OBS 센서(29a, 29b)는 상기 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드로부터 연결선을 통해 연결되어 수중이나 물에 잠겨 사용되는 정점 탁도계로써, 수중에 있는 현탁 물질로부터 산란된 적외선을 검출하여 탁도 및 부유 고형물 농도를 측정하는 광학 센서를 사용하며,
상기 OBS 센서에 의해 측정되는 상기 부유사의 농도는 입자 크기나 분포 또는 체적당 농도(mg/L)를 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 부유사 관측 부이는 상기 데이터 수집 보드에 적어도 하나 이상의 OBS 센서가 연결되며, 장착 깊이에 따라 상기 부유사 관측 부이의 상기 데이터 수집 보드에 여러 개 OBS 센서가 동시 장착이 가능하며, 부유사 관측 부이에 외부로 노출되는 OBS 센서들은 장착 깊이에 따라 물의 표면, 물속, 수중에 설치되는, 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 전원 공급부는
상기 제어부(23)에 연결되며, 투명 필름으로 방수 처리된 태양전지를 통해 충전하여 관측 부이의 데이터 수집 보드에 전원을 공급하는 태양전지 전원 공급부(22)를 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 태양전지 전원 공급부(22)는 투명 필름으로 방수 처리된 태양전지 어레이(PV array), 충전 콘트롤러, 축전지, DC-DC 컨버터를 구비하며, 상기 DC-DC 컨버터에 연결되는 DC 부하(DC load)는 공간 부유사 관측 부이의 데이터 수집 보드에 전원을 공급하며,
상기 DC-DC컨버터는 태양전지 어레이로부터 발생된 DC 전류와 DC 전압을 변환하여 해당 기기에서 필요로 하는 변환된 DC 전류와 DC 전압을 DC 부하(DC load)에 공급하는, 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 해수 온도를 측정하는 해수 온도계를 더 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 유속을 측정하는 유속계를 더 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 부유사 관측 부이는 상기 제어부(23)에 연결되며, 바다의 파고를 측정하는 파고계를 더 포함하는 오탁 방지막의 부유토사의 농도 관측 부이를 구비하는 실시간 효율 산정 시스템.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112161652A (zh) * | 2020-08-27 | 2021-01-01 | 唐山哈船科技有限公司 | 一种智能港口海洋环境实时监测装置 |
| CN115598372A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-13 | 烟台科勘海洋科技有限公司（Cn） | 一种海洋泥沙流速观测设备 |
| CN117274819A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-22 | 山东省国土空间数据和遥感技术研究院(山东省海域动态监视监测中心) | 用于多类型海域智能化监测的遥感信息提取系统 |
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