KR102237084B1 - Eco-friendly dredger for pollutants sediment of sea bottom - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 준설장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 수집하우징을 해저면에 밀착시켜 처리영역을 밀페시킨 상태에서 워터젯과 마이크로 버블을 분사하여 오염된 표층퇴적물을 교란 및 부상시킨다. 수집하우징 내에서 부상된 표층퇴적물은 펌프에 의하여 흡인되어 준설선박으로 이송된다. 본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면 물과 모래 성분을 최소화하고, 오염된 표층퇴적물만을 선택적으로 준설할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 준설 효율이 매우 우수하며, 후처리 공정이 간단해져 경제적인 정화처리가 가능하다. 특히 본 발명에서는 수집하우징에 둘레방향을 따라 이동차단막을 승강가능하게 설치하고, 이동차단막이 수저면에 삽입시켜 수집하우징 내측의 밀폐성이 향상되도록 하였다. The present invention relates to an eco-friendly dredging device.
In the present invention, water jets and microbubbles are sprayed while the collection housing is in close contact with the sea floor to seal the treatment area to disturb and float contaminated surface sediments. The surface sediment floated in the collection housing is sucked by a pump and transferred to the dredging vessel. If the eco-friendly dredging device according to the present invention is used, water and sand components can be minimized, and only contaminated surface sediments can be dredged selectively. Accordingly, the present invention has excellent dredging efficiency, and the post-treatment process is simplified, thereby enabling economical purification treatment. In particular, in the present invention, a movement blocking film is installed in the circumferential direction in the collection housing so as to be elevating and descending, and the movement blocking film is inserted into the cutlery so as to improve the airtightness of the inside of the collection housing.
Description
본 발명은 환경 오염 저감기술에 관한 것으로서, 특히 바다, 강, 호소의 표층에 쌓인 오염퇴적물을 준설하여 처리하는 환경 준설 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for reducing environmental pollution, and in particular, to an environmental dredging technology for treating by dredging and treating contaminated deposits accumulated on the surface layers of seas, rivers and lakes.
해저 표층은 수층과 함께 수생생태계를 구성하는 기본 요소로서 저서생물의 서식지를 제공하며, 수생 환경과 밀접하게 연결되어 있다. 이에 해저 표층의 오염은 수층의 오염으로 이어지며, 환경 변화에 민감한 생물종들의 식생에 악영향을 미치게 된다. The submarine surface layer, together with the water layer, is a basic element that composes an aquatic ecosystem, providing a habitat for benthic organisms, and is closely connected with the aquatic environment. Accordingly, contamination of the seafloor surface leads to contamination of the water layer, and adversely affects the vegetation of species sensitive to environmental changes.
해저 표층의 오염에서 가중 중요한 인자는 오염퇴적물이다. 오염퇴적물은 생활하수, 농축산하수, 양식장 배설물, 오폐수가 바다로 유입되어 침전되면서 형성된다. 그리고 오염물이 유입 및 퇴적되는 양이 자연의 자정능력을 초과하면서 오염이 점차 심화된다. 특히 대한민국 남해안과 같이 반 폐쇄 또는 폐쇄성 해안선을 가진 연안의 경우 해수 교환이 원활하지 않아 오염이 급속하게 심화된다. 즉, 표층의 미생물은 산소를 소모하면서 연안 퇴적물(유기물)을 분해한다. 그러나 해수의 수층 사이의 밀도 차이로 인하여 층간의 혼합이 이루어지지 않아 산소 공급이 원활하지 않게 된다. 산소의 결핍으로 인해 퇴적물 내의 저서생물의 활동이 저하되며, 식물 플랑크톤의 먹이인 인, 질소가 생성되어 적조, 녹조, 청조, 빈산소수괴가 발생된다.Contaminated sediments are an important factor in the contamination of the seafloor. Contaminated sediments are formed when domestic sewage, agricultural and livestock sewage, farm waste, and wastewater enter the sea and settle. And as the amount of pollutants introduced and deposited exceeds the self-cleaning capacity of nature, the pollution gradually worsens. In particular, in the case of coasts with semi-closed or closed coastlines such as the south coast of Korea, seawater exchange is not smooth and pollution is rapidly intensifying. In other words, microorganisms in the surface layer decompose coastal sediments (organic matter) while consuming oxygen. However, due to the difference in density between the water layers of seawater, mixing between the layers is not performed, so that oxygen supply is not smooth. Due to the lack of oxygen, the activity of benthic organisms in the sediment decreases, and phosphorus and nitrogen, which are foods for phytoplankton, are produced, resulting in red tide, green algae, blue algae, and hypoxia.
또한 혐기적 상태에서 퇴적물 내 유기물이 분해될 경우 황화수소나 암모니아와 같은 독성이 있는 부산물들이 생성되어 퇴적물 내 서식 생물종의 수와 형태를 제한할 수도 있다. In addition, when organic matter in the sediment is decomposed in an anaerobic state, toxic by-products such as hydrogen sulfide and ammonia are produced, which may limit the number and type of inhabited species in the sediment.
종래에는 오염퇴적물의 처리를 위하여 점토, 생석회 등의 약제를 살포하는 방법을 사용했지만, 점토살포는 점토 중의 알루미나 및 실리카 성분이 수중의 유기 현탁물을 응집, 침전시키는 문제가 있다. 또한 생석회 중 칼슘성분은 수중의 황산염과 반응하여 석회석과 석고를 생성시켜 퇴적물을 피복시킴으로써 퇴적물 내부에 서식하는 생물의 산소접촉을 차단시켜 많은 피해가 발생한다.Conventionally, a method of spraying agents such as clay and quicklime has been used to treat contaminated sediments, but clay spraying has a problem in that alumina and silica components in the clay aggregate and precipitate organic suspensions in water. In addition, calcium component of quicklime reacts with sulfate in water to produce limestone and gypsum to cover the sediment, thereby blocking the contact of oxygen from living organisms inside the sediment, causing a lot of damage.
또한 종래에는 오염퇴적물을 준설하여 처리하는 방법이 개시되었다. 준설은 오염퇴적물 자체를 제거하는 것이므로 가장 효과적인 방법이지만, 효율성 및 경제성이 문제가 된다. 즉 기존에 오염퇴적물을 준설하면 준설물(고형물) 내 오염퇴적물은 1~5%에 불과하고 오염되지 않은 모래와 자갈이 95% 이상을 차지하므로, 준설 후 후처리에 많은 부담이 있었다. 더욱이 준설물(고형물)은 10~20% 정도이며 80~90%가 물이므로 후처리에 어려움이 있다. 환경 법규에 의하여, 바다물을 현장에서 일단 준설한 후에는 바로 다시 바다에 배출할 수 없고, 모든 환경기준을 만족시킨 후에 배출해야 하므로 실제 오염퇴적물에 대한 처리보다 수처리 부담이 더 커지는 문제점이 있다. In addition, conventionally, a method of dredging and treating contaminated sediments has been disclosed. Dredging is the most effective method because it removes the contaminated sediment itself, but efficiency and economics are a problem. In other words, when the existing contaminated sediment was dredged, the contaminated sediment in the dredged (solid) was only 1-5%, and uncontaminated sand and gravel accounted for more than 95%, so there was a lot of burden on post-treatment after dredging. Moreover, since the dredged material (solids) is about 10-20% and 80-90% is water, post-treatment is difficult. According to environmental regulations, the sea water cannot be discharged back to the sea immediately after dredging at the site, and must be discharged after satisfying all environmental standards, so there is a problem that the burden of water treatment is greater than the actual treatment of contaminated sediments.
또한 기존의 준설장비를 사용하면 준설과정에서 오염퇴적물이 확산되어 2차적인 오염이 발생되기도 하였다. In addition, when the existing dredging equipment was used, contaminated sediments spread during the dredging process, resulting in secondary pollution.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 수저(水底) 표층 오염퇴적물만을 선택적으로 준설할 수 있어 환경 준설의 효율성과 경제성이 향상된 준설장치를 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a dredging apparatus with improved efficiency and economic efficiency of environmental dredging since it is possible to selectively dredge only contaminated sediments on the surface of a water bottom as to solve the above problems.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.Meanwhile, other objects that are not specified of the present invention will be additionally considered within a range that can be easily deduced from the detailed description and effects thereof below.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 준설장치는 바다, 강, 호수에서 수저(水底) 표층 퇴적물을 준설하는 준설선박에 장착되는 것으로서, 준설선박의 크레인에 설치된 로프에 매다려 지지되며, 하면이 개구되어 수저면에 안착가능한 수집하우징; 상기 수집하우징 내측에 설치되어 수저면을 향해 고압으로 물을 분사하여 상기 수저면에 안정화되어 있는 표층 퇴적물을 상기 수집하우징 내에서 교란 및 부유시키는 워터젯유닛; 상기 수집하우징 내측에 설치되어 상기 수집하우징 내 표층 퇴적물을 흡인하여 상기 준설선박으로 이송하는 펌프유닛; 상기 수집하우징을 상하로 이동시키는 이동유닛; 및 상기 수집하우징의 둘레방향을 따라 환형으로 형성되어 상기 수집하우징에 대하여 승강가능하게 설치되는 이동차단막:을 구비하며, 상기 수집하우징이 수저면에 안착한 상태에서 상기 이동차단막이 하강시 수저면 하측으로 삽입되어 상기 수집하우징 내측을 밀폐시키는 것에 특징이 있다. The dredging apparatus according to an example of the present invention for achieving the above object is mounted on a dredging vessel that dredges surface sediment from the sea, river, and lake, and is supported by hanging on a rope installed on the crane of the dredging vessel. , A collection housing having an open bottom surface to be seated on the spoon surface; A water jet unit installed inside the collection housing and spraying water at a high pressure toward the water bottom to disturb and float surface sediments stabilized on the water bottom in the collection housing; A pump unit installed inside the collection housing to suck surface sediments in the collection housing and transfer them to the dredging vessel; A moving unit for moving the collection housing up and down; And a movement blocking film formed in an annular shape along the circumferential direction of the collection housing and installed to be elevating with respect to the collection housing, wherein the movement blocking film moves downward when the collection housing is seated on the spoon surface when descending. It is characterized in that it is inserted to seal the inside of the collection housing.
본 발명의 일 예에서 상기 이동차단막은 상기 수집하우징의 외측면에 설치되며, 상기 수집하우징의 내측에 고정되며 상하방향으로 이동가능한 피스톤을 구비하는 실린더와, 일단은 상기 피스톤에 고정되며 타단은 상기 수집하우징의 일측에 관통 형성된 장공을 통해 상기 이동차단막에 고정되는 지지대를 더 구비하여, 상기 실린더의 작동에 따라 상기 이동차단막이 승강된다. In an example of the present invention, the movement barrier film is installed on the outer surface of the collection housing, a cylinder fixed to the inside of the collection housing and having a piston movable in an up-down direction, one end is fixed to the piston, and the other end is the Further provided with a support fixed to the movement blocking film through a long hole formed through one side of the collection housing, the movement blocking film is raised and lowered according to the operation of the cylinder.
본 발명의 일 예에서, 상기 워터젯유닛의 노즐은 길이가 가변된다. 예컨대, 상기 노즐은 다단의 분절로 이루어져 길이가 신장 가능한 안테나 구조로 이루어진다. In an example of the present invention, the length of the nozzle of the water jet unit is variable. For example, the nozzle is made of an antenna structure in which the length is extendable made up of multi-stage segments.
본 발명의 일 예에서, 상기 워터젯유닛은 회전가능하다. In an example of the present invention, the water jet unit is rotatable.
또한 본 발명의 일 예에서, 상기 수집하우징에 장착되어 통신망을 통해 상기 수집하우징의 위치 정보를 파악하는 GPS 유닛을 더 구비할 수 있다. In addition, in an example of the present invention, a GPS unit may be further provided that is mounted on the collection housing to determine location information of the collection housing through a communication network.
본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면 준설물 중에서 고형물이 50~70%로 늘어나고 물은 30~50%로 줄어든다. 더욱이 본 발명에서는 워터젯, 마이크로 버블을 사용하며, 펌프의 압력을 조절함으로써 고형물 중에서 오염가능성이 적은 모래는 준설되지 되지 않고 오염가능성이 매우 높은 미세입자들만 준설된다. 결과적으로 본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면 해저에서 오염된 표층퇴적물만을 선택적으로 준설하게 되므로 준설의 효율이 획기적으로 상승된다. When the eco-friendly dredging device according to the present invention is used, the amount of solids in the dredged material increases to 50 to 70% and the water decreases to 30 to 50%. In addition, in the present invention, water jet and microbubble are used, and by controlling the pressure of the pump, sand with little contamination potential is not dredged, and only fine particles with very high contamination potential are dredged. As a result, when the eco-friendly dredging device according to the present invention is used, only the contaminated surface sediments are dredged selectively, so the efficiency of dredging is remarkably increased.
이렇게 오염된 표층퇴적물만 선택적으로 준설함으로써 후처리 공정에서 처리용량이 줄어들어 경제적인 정화처리가 가능하다. By selectively dredging only contaminated surface sediments, the treatment capacity in the post-treatment process is reduced, enabling economical purification treatment.
또한 본 발명에 따른 친환경 준설장치는 수집하우징을 이용하여 해저면을 밀폐시킨 상태에서 준설하므로, 표층퇴적물의 교란 및 확산으로 인하여 탁도가 상승되는 등의 2차적 오염을 방지할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the eco-friendly dredging apparatus according to the present invention has the advantage of preventing secondary pollution such as turbidity increase due to disturbance and diffusion of surface sediments, since it dredges in a state where the sea floor is sealed using a collection housing.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if it is an effect not explicitly mentioned herein, it is added that the effect described in the following specification and its provisional effect expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치가 준설선박에 설치된 예를 설명하기 위한 것이다(이동차단막은 미도시한 형태임).
도 2는 도 1에 도시된 친환경 준설장치의 주요부에 대한 개략적 종단면도이다.
도 3은 도 2의 개략적 횡단면도이다.
도 4는 워터젯유닛 노즐의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 예에 따른 워터젯유닛의 노즐 배치 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 친환경 준설장치의 작동을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 표층이 두꺼운 경우 친환경 준설장치에서 노즐의 길이를 늘려서 작동하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.FIG. 1 is for explaining an example in which an eco-friendly dredging device for surface sediments of a cutlery according to an example of the present invention is installed in a dredging vessel (moving barrier is not shown).
2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a main part of the eco-friendly dredging apparatus shown in FIG. 1.
3 is a schematic cross-sectional view of FIG. 2.
4 is a view for explaining the operation of the water jet unit nozzle.
5 is a view for explaining a nozzle arrangement direction of a water jet unit according to another example.
6 is a view for explaining the operation of the eco-friendly dredging device shown in Figure 2, Figure 7 is a view for explaining the operation by increasing the length of the nozzle in the eco-friendly dredging device when the surface layer is thick.
※ The accompanying drawings reveal that they are exemplified by reference for an understanding of the technical idea of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as matters obvious to those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, a detailed description will be omitted.
본 발명은 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치(이하, '친환경 준설장치'라고 함)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 친환경 준설장치는 주로 연안 해저 오염을 정화처리하는 것을 주목적으로 하지만, 바다 이외에도 강이나 호소의 표층 오염 퇴적물을 처리하는데도 사용할 수 있다. The present invention relates to an eco-friendly dredging apparatus (hereinafter referred to as'eco-friendly dredging apparatus') for surface sediment of the cutlery. The eco-friendly dredging apparatus according to the present invention mainly aims to purify coastal seabed pollution, but can also be used to treat surface contaminated sediments of rivers or lakes in addition to the sea.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 준설장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an eco-friendly dredging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치가 준설선박에 설치된 예를 설명하기 위한 것이다. FIG. 1 is for explaining an example in which an eco-friendly dredging device for surface sediments of a cutlery is installed in a dredging vessel according to an example of the present invention.
도 1을 참고하면 본 발명의 일 예에 따른 친환경 준설장치(100)는 준설선박(200)에 설치된다. 즉 준설선박(200)에는 크레인(210)이 마련되며, 두 갈래 로프(211)는 수평리프트(212)에 연결된다. 수평리프트(212)의 양단에는 견인줄(213)이 연결되고, 본 발명에 따른 친환경 준설장치(100)는 이 견인줄(213)에 매달려 지지된다. Referring to FIG. 1, an
준설선박(200)에는 오염된 표층 퇴적물을 원위치에서 정화처리하기 위한 처리시스템(220)이 설치되어 있다. 예컨대, 본 발명자가 개발한 선행특허 제10-1399284호, 제10-1647676호에 개시된 바와 같은 오염토 현장 처리용 정화선에 설치된 시스템이 설치될 수 있다. The dredging
친환경 준설장치(100)는 수층(w)을 통과하여 수저면에 안착된다. 오염영역에는 표층 퇴적물(s)이 해저 지반(G) 위에 일정 두께로 쌓여 있다. 오염표층이 얇은 경우에는 20~40cm 정도이지만, 양식장 주변 등 오염물이 많은 경우 오염표층은 1m 이상이 될 수도 있다. The
표층 퇴적물(s)의 오염 양태는 매우 다양하다. 예컨대 양식장 저질 오니, 슬러지, 유기물, 중금속 등 다양한 오염원이 존재할 수 있다. 항만의 경우에는 중금속이나 생활 폐기물에 의한 오염이 많고, 양식장 주변에는 유기물로 오염되어 있다. The contamination patterns of surface sediment (s) vary widely. For example, there may be various pollutants such as sludge, sludge, organic matter, and heavy metals in aquaculture farms. In the case of ports, there is a lot of pollution by heavy metals or household waste, and the vicinity of the farm is contaminated with organic matter.
본 발명에서는 친환경 준설장치에 의하여 수저 표층 퇴적물(s)만을 선택적으로 준설하기 위한 것으로서, 도 2 및 도 3을 참고하여 설명한다. In the present invention, as for selectively dredging only the surface layer sediment (s) by an eco-friendly dredging device, it will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 도 1에 도시된 친환경 준설장치의 주요부에 대한 개략적 종단면도이며, 도 3은 도 2의 개략적 횡단면도이다. 2 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a main part of the eco-friendly dredging apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of FIG. 2.
도 2 및 도 3 참고하면, 친환경 준설장치(100)는 수집하우징(10), 워터젯유닛(20), 버블발생유닛(30), 펌프유닛(40), 이동유닛(50) 및 이동차단막(60)을 구비한다. 2 and 3, the eco-friendly
수집하우징(10)은 전체적으로 연기를 빨아들이는 후드와 유사한 형상으로 이루어진다. 즉 하부는 횡단면이 원형이나 사각형 등으로 형성되며, 하면이 개구되어 있다. 그리고 상측으로 갈수록 면적이 점차 줄어드는 형상으로 이루어진다. 수집하우징(10)이 수저면에 안착되면 그 내부는 밀폐되도록 설계된다. 물론 해저 지형에 따라 틈이 발생할 수 있는데 이에 대한 보완은 뒤쪽에서 다시 설명하기로 한다. The
워터젯유닛(20)은 수집하우징(10)에 의하여 밀폐된 수저면에 안착되어 있는 표층 퇴적물을 교란 및 부상시키기 위한 것이다. 워터젯유닛(20)은 수집하우징(10)의 내측면에 그 둘레방향을 따라 설치되는 물공급관(21)을 구비한다. 이 물공급관(21)은 준설선박(200)에 마련된 수조(미도시)와 케이블(22)을 통해 연결된다. 수조에서는 워터젯 발생장치를 통해 물을 고압으로 가압하여 물공급관(21)에 공급한다. 물공급관(21)에는 일정 거리 간격으로 복수의 노즐(23)이 구비된다. 노즐(23)은 수저면을 향해 하방으로 배치되어 고압의 물은 수저면에 분사되어 표층 퇴적물을 교란하고 상부로 부상시키는 기능을 수행한다. 한편 평면에서는 도 3에 도시된 바와 같이 중심점을 향하여 배치될 수도 있으며, 다른 예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 어느 일방으로 기울게 배치될 수 있다. 노즐(23)을 도 5와 같이 배치하는 경우, 고압의 물은 비스듬하게 분사함으로써 전체적으로 보면 수집하우징(10) 내에서 일방향으로 회전류를 발생시킬 수 있다. 이렇게 회전류를 발생시키면 상승 기류가 형성되어 표층퇴적물(s)의 교란 및 부상이 용이해진다. The
한편, 본 발명에서 노즐(23)은 도 4에 도시된 바와 같이 길이가 가변되는 형태를 채용한다. 표층(s)이 두껍게 형성된 경우 노즐(23)의 길이를 연장시켜 표층에 고압의 물이 표층의 하부까지 다다를 수 있도록 하기 위함이다. 본 발명에서 노즐의 길이 연장은 다양한 방식을 취할 수 있는데, 본 예에서는 다단 분절식 안테나 구조를 사용하였다. 즉 노즐(23)은 복수의 분절(23a, 23b, 23c)로 이루어지며, 가장 큰 분절(23a) 내부로 중간 분절(23b)가 인입 및 돌출가능하며, 마찬가지로 중간 분절(23b) 내부로 말단분절(23c)이 인입 및 돌출가능하다. 적어도 2단의 다단 구조로 노즐의 길이를 가변시킬 수 있다. 노즐의 길이 연장을 위하여 모터 등의 구동원(미도시)가 동력전달구조(미도시)가 채용되는데, 이는 공지의 구성인 바 자세한 설명은 생략하기로 한다. Meanwhile, in the present invention, the
본 예에서 워터젯유닛은 선박 엔진 구동에서 사용하는 워터젯 추진 방식을 사용하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 고압으로 물을 분사하여 표층퇴적물을 교란할 수 있는 구성이면 모두 적용할 수 있다. 즉 워터젯의 의미를 고압 살수 개념으로 사용한다는 점을 첨언한다. 그리고 '고압'이란 모래(예컨대 0.1mm 입도)보다 작은 미세입자들, 즉 표층 퇴적물을 교란 및 부상시킬 수 있는 수준의 압력을 의미한다. 또는 0.1mm 이상의 모래 입자들을 교란시킬 수 있는 정도의 압력 범위도 가능하다. 고압이라고 표현하였지만 압력 범위는 표층 퇴적물 또는 모래층을 교란시키고 표층 퇴적물을 부상시킬 수 있는 정도이면 되는 것이지, 특정한 압력범위로 특정되는 것은 아니다. In this example, the water jet unit uses a water jet propulsion method used in driving a ship engine, but is not limited thereto, and any configuration capable of disturbing surface sediments by spraying water at high pressure may be applied. In other words, it is added that the meaning of water jet is used as the concept of high-pressure spraying. And'high pressure' refers to a pressure at a level that can disturb and float fine particles, that is, surface sediments smaller than sand (for example, 0.1mm particle size). Alternatively, a pressure range capable of disturbing the sand particles of 0.1 mm or more is possible. Although expressed as high pressure, the pressure range should be such that it can disturb the surface sediment or sand layer and float the surface sediment, but is not specified as a specific pressure range.
버블발생유닛(30)은 마이크로 버블을 수집하우징(10) 내측에 공급함으로써 워터젯유닛(20)에 의하여 교란된 표층퇴적물의 부상을 보조하는 기능을 수행한다. 버블발생유닛(30)은 에어공급관(31)과 노즐(33)을 구비한다. 에어공급관(31)은 수집하우징(10)의 내측면에 둘레방향을 따라 설치된다. 에어공급관(31)은 준설선박(200)에 마련된 압축공기발생기(미도시)와 케이블(32)을 통해 연결된다. 압축공기발생기는 공기를 고압으로 가압하여 에어공급관(31)에 공급한다. 노즐(33)은 일정 거리 간격으로 에어공급관(31)에 설치된다. 노즐(33)에서는 수십~수백 마이크로미터 크기의 미세기포를 분사한다. 마이크로 버블은 워터젯유닛과 마찬가지로 하향 또는 수평방향으로 분사된다. 마이크로 버블은 표층 퇴적물 입자에 부착되어 상측으로 부상되는 것을 보조한다. 따라서 마이크로 버블은 히방향이나 수평향으로 분사하는 것이 효과를 증대시킬 수 있다. 에어공급관(31)은 물공급관(21) 보다 상측에 배치되어 워터젯유닛에서 분사되는 물과 마이크로 버블이 함께 표층에 작용한다. The
한편, 본 발명의 다른 예에서는 물공급관(21) 및 에어공급관(31)이 평면방향에서 회전할 수 있도록 구성한다. 모터와 기어 등의 구동원(미도시)을 설치하여 물공급관(21) 및 에어공급관(31)을 회전시킴으로써 고압의 물과 마이크로 버블이 회전류를 형성할 수 있다. 회전류가 형성되면 앞에서 설명한 것처럼 상향 흐름이 발생하여 표층 퇴적물의 부상을 촉진할 수 있다. Meanwhile, in another example of the present invention, the
펌프유닛(40)은 수집하우징(10) 내에서 표층 퇴적물(s)을 흡인하여 준설하기 위한 것이다. 즉 워터젯유닛(20)과 버블발생유닛(30)에 의하여 표층 퇴적물(s)이 부상하면 펌프유닛(40)은 이를 흡인하여 준설선박(200)으로 이송한다. 펌프유닛(40)은 수집하우징(10)의 상부 일측에 결합되며, 이송관(41)이 펌프유닛(40)과 준설선박(200)을 상호 연결한다. 본 실시예에서 펌프유닛(40)은 상하방향으로 위치이동 가능하다. 본 예에서 펌프유닛(40)의 흡인 압력은 대략 입도 0.1mm 까지의 모래 입자를 흡인할 수 있는 수준이다. 표층 퇴적물 중 유기물이나 유류 등은 0.1mm 크기의 모래보다 가벼우며, 중금속도 미세입자 형태가 많기 때문에 0.1mm 수준의 모래보다 가볍다. 이렇게 펌핑 압력을 조절하여, 0.1mm 크기의 모래보다 더 무거운 입자들은 펌핑되지 않는다. 일반적으로 0.1mm 이상의 입자들은 오염원이 아니라 모래 성분이 대부분이며, 이러한 입자들에는 오염물질이 결합되어 있지 않다. 대부분의 오염원들은 미세입자로 형성되어 있다. 따라서 오염물인 표층 퇴적물만을 선택적으로 준설하기 위해서는 펌프의 압력을 위와 같이 조절하는 것이 바람직하다. 모래 등 비오염 입자들이 준설되면 처리용량만 늘릴뿐 정화처리의 효율은 저하되기 때문이다. The
본 발명에서 이동유닛(50)은 수집하우징(10)을 상하방향으로 이동시키기 위한 것인데, 크레인의 동력을 이용할 수 있다. 그러나 크레인의 동력을 최소화하고 부력을 통해 수집하우징(10)을 승강시킬 수 있다. 즉 본 실시예에서는 수집하우징(10) 상측에 부력탱크(51)를 장착한다. 본 예에서 부력탱크(51)는 준설선박(200)과 케이블(52)을 통해 연결된다. 준설선박(200)에는 부력탱크에 물이나 공기를 주입, 배출할 수 있는 펌프(미도시)가 마련된다. 수집하우징(10)과 워터젯유닛(20), 버블발생유닛(30) 및 펌프유닛(40)은 스틸 소재로 이루어지므로 자중에 의하여 하강하게 된다. 다만 하강 속도가 너무 빠르면 문제가 되므로 부력탱크(51)에 물을 채워 넣어 하강 속도를 조절할 수 있다. 거꾸로 수집하우징(10)을 상승시킬 경우에는 부력탱크(51)에 공기를 충진하면 된다. 케이블(52)을 통해 물이나 공기 등 부력을 조절할 수 있는 조절유체를 부력탱크(51)에 주입 및 배출시킴으로써 수집하우징(10)을 승강시킬 수 있다. 부력을 통해서 수집하우징(10)을 승강시키는 경우 크레인(210)은 지지수단으로만 기능하지만, 크레인(21)의 동력을 이용하여 수집하우징(10)을 상승시킬 수도 있다. 본 예에서 이동유닛으로 부력탱크를 사용하였지만 이외에도 다양한 이동수단을 채용할 수 있을 것이다. In the present invention, the moving
한편, 본 발명의 다른 예에서는 표층 또는 모래층에 삽입되어 공기 및/또는 물을 고압으로 분사할 수 있는 고압분사관(70)을 구비할 수 있다. 고압분사관(70)은 상하방향으로 이동가능하며, 표층 또는 모래층에 삽입이 용이하도록 하단부는 첨예한 형상으로 형성된다. 고압분사관(70)의 하부에는 복수의 배출공(71)이 형성되어 고압의 물 또는 공기를 배출시킨다. 물과 공기를 함께 배출할 수도 있다. 여기서 '고압'이란 모래(예컨대 0.1mm 입도)보다 작은 미세입자들, 즉 표층 퇴적물을 교란 및 부상시킬 수 있는 수준의 압력을 의미한다. 또는 0.1mm 이상의 모래 입자들을 교란시킬 수 있는 정도의 압력 범위도 가능하다. 고압이라고 표현하였지만 압력 범위는 표층 퇴적물 또는 모래층을 교란시키고 표층 퇴적물을 부상시킬 수 있는 정도이면 되는 것이지, 특정한 압력범위로 특정되는 것은 아니다. Meanwhile, in another example of the present invention, a high-
고압분사관의 상하이동은 모터나 실린더 등의 구동원(미도시)과 동력전달구조(미도시)에 의하여 이루어진다. 구동원과 동력전달구조는 매우 다양하며 이러한 구조는 공지의 요소이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The vertical movement of the high-pressure injection pipe is achieved by a drive source (not shown) such as a motor or cylinder and a power transmission structure (not shown). The driving source and the power transmission structure are very diverse, and since such a structure is a well-known element, a detailed description will be omitted.
표층이 매우 두꺼운 경우 노즐(23)을 신장시켜 사용하여 대응하지만, 고압분사관(70)을 표층(s)에 삽입시켜 물(워터젯 방식) 또는 공기(에어젯 방식)를 고압으로 분사하는 경우 표층을 교란 및 부상시키기 용이하다. 또한 표층은 얇지만, 하부의 모래층 사이(공극)에 오염물이 밀도있게 개재되어 있는 경우 고압분사관(70)을 표층 하부의 모래층에 삽입시켜 물 및/또는 공기를 분사하여 오염물이 모래층 상부로 배출될 수 있다. If the surface layer is very thick, the
한편, 본 발명에서는 수집하우징(10)의 밀폐기능을 강화하기 위하여 이동차단막을 설치한다. 이동차단막(60)은 수집하우징(10)의 외측면 또는 내측면에 접하게 설치될 수 있다. 또한 다른 예에서는 수집하우징(10)을 이중벽으로 만들고 이중벽 사이에 이동차단막을 설치할 수도 있다. 본 예에서는 이동차단막(60)이 수집하우징(10)의 외측면에 설치된 예이다. On the other hand, in the present invention, in order to strengthen the sealing function of the
도 2를 참고하면, 이동차단막(60)은 수집하우징(10)의 외측면에 대응되게 형성되며, 상하방향으로 이동가능하다. 즉 수집하우징(10)의 내측에는 실린더(61)가 고정되며, 실린더의 피스톤(62)은 지지대(63)에 결합된다. 수집하우징(10)의 외측면 일측에는 상하방향으로 길게 장공(15)이 형성되어 지지대(63)는 장공(15)을 통해 이동차단막(60)에 결합된다. 즉 지지대(63)의 일측은 피스톤(62)에 타측은 이동차단막(60)과 결합된다. 실린더(61)의 작동에 따라 이동차단막(60)은 상하방향으로 이동할 수 있다. 수집하우징(10)이 수저면에 안착한 상태에서는 이동차단막(60)이 수집하우징(10)의 하단부보다 높게 위치된 상태이며, 실린더(62)가 작동하면 이동차단막(60)이 하강하여 도 6에 확대된 도면처럼 수저면 밑으로 삽입된다. 수저면에는 굴곡이 있기 때문에 수집하우징(10)과 수저면 사이에 틈새가 생길 수 있으며, 이 경우 펌프의 흡인 기능이 약화될 수 있으므로, 이동차단막(60)을 통해 밀폐성을 보완한 것이다. Referring to FIG. 2, the
본 예에서 이동차단막(60)의 하부는 첨예한 쐐기 형상으로 이루어지거나, 또는 톱니바퀴와 같은 형상으로 이루어져 해저 지반에 용이하게 삽입되도록 한다. 해저 지반은 모래로 이루어져 있고, 삽입 깊이 역시 수십 Cm 수준이므로 이동차단막(60)의 해저면 삽입에 큰 힘이 필요하지는 않다. In this example, the lower portion of the
한편, 이동차단막(60)이 수집하우징(10)의 외측에 설치되는 경우 이동차단막(60)과 수집하우징(10) 사이도 밀폐가 필요하다. 본 예에서는 이동차단막(60)의 상부(65)를 절곡시켜 수집하우징(10)의 외측면에 밀착시켰으며, 고무 등의 실링부재(67)를 개재시켜 밀폐성을 강화한다. 이동차단막(60)이 최대로 하강하는 경우에도 절곡된 상부(65)가 수집하우징(10)의 장공(15)까지는 하강하지 않기 때문에 밀폐가 유지될 수 있다. Meanwhile, when the
한편, 상기한 구성으로 이루어진 친환경 준설장치(100)에는 GPS 장치와 수심계(수압계)를 구비할 수 있다. 해상에서는 육상과 달리 위치 감별이 용이하지 않기 때문에 처리대상 영역 중 빠진 곳이 없이 정밀하게 준설을 수행하기 위해서는 위치정보가 필요하다. On the other hand, the
예컨대 친환경 준설장치를 이용하여 처리대상 영역에 대하여 준설을 수행한다면 다음과 같은 절차를 따르게 된다. 도 6 및 도 7을 참고한다. 도 6 및 도 7에는 이해의 편의를 위하여 이동차단막에 대한 구성을 제거한 상태로 도시하였다. For example, if dredging is performed on an area to be treated using an eco-friendly dredging device, the following procedure is followed. See FIGS. 6 and 7. 6 and 7 are illustrated in a state in which the configuration of the movement barrier is removed for convenience of understanding.
먼저 처리대상 영역을 복수의 단위영역으로 구획하고, 각 단위영역에 위치정보를 획득한다. 친환경 준설장치(100)에 부착된 GPS 장치를 통해 준설장치를 각 단위영역에 위치시키고 준설을 수행한다. 상기한 방법을 통해 처리대상 영역을 빠짐없이 준설할 수 있다. 또한 각 단위영역에 대한 수심정보를 알고 있으면, 준설장치의 하강시 수심계에서 수심을 실시간으로 획득하여 준설장치를 안전하게 하강시킬 수 있다.First, the processing target area is divided into a plurality of unit areas, and location information is obtained in each unit area. The dredging device is positioned in each unit area through the GPS device attached to the
준설장치가 수저면에 안착하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 워터젯유닛과 버블발생유닛을 작동시켜 표층퇴적물을 교란 및 부상시키고 펌프유닛에서는 부상된 표층퇴적물을 흡인하여 준설을 수행한다. 수집하우징 내측에는 초기에 물이 수용되어 있지만 일단 물이 펌핑되면, 고형물만을 선택적으로 펌핑할 수 있는 바, 준설물에서 수량을 획기적으로 줄일 수 있고 고형물의 양을 늘릴 수 있다. 기존에는 준설물에서 물이 80~90%였던 반면, 본 장치를 사용하면 물이 30~50%로 줄어들고 고형물이 50~70%로 늘어날 수 있다. When the dredging device is seated on the water bottom, as shown in FIG. 6, the water jet unit and the bubble generating unit are operated to disturb and float the surface sediment, and the pump unit sucks the surface sediment to perform dredging. Water is initially accommodated inside the collection housing, but once the water is pumped, only solids can be selectively pumped, so the quantity of the dredged material can be drastically reduced and the amount of solids can be increased. In the past, the amount of water in dredging was 80-90%, but with this device, water can be reduced to 30-50% and solids can increase to 50-70%.
더욱이 본 발명에서는 펌프 압력을 조절하여 고형물 중에서도 오염 가능성이 적은 모래 성분은 최소화시키고 유기물, 중금속 등이 포함된 미세입자만을 선택적으로 흡인할 수 있다. Moreover, in the present invention, by controlling the pump pressure, sand components with little contamination possibility among solids can be minimized, and only fine particles containing organic matters, heavy metals, and the like can be selectively sucked.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 표층이 두꺼운 경우라면 노즐의 길이를 연장시킨 상태(도면상에서 노즐은 파란색으로 표시-길이가변)에서 워터젯을 가동시켜 표층 퇴적물의 교란 및 부상을 촉진할 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 7, if the surface layer is thick, the water jet can be operated in a state in which the length of the nozzle is extended (nozzles are shown in blue on the drawing-length is variable) to promote disturbance and floatation of the surface sediments. .
결과적으로 본 발명에 따른 친환경 준설장치는 오염된 표층퇴적물만 선택적으로 준설할 수 있다는 이점이 있다. 오염 퇴적물만을 선택적으로 준설함으로써 후처리 공정에서 처리용량이 줄어들어 효울적이고 경제적인 정화처리가 가능하다.As a result, the eco-friendly dredging apparatus according to the present invention has the advantage that only contaminated surface sediments can be selectively dredged. By selectively dredging only contaminated sediments, effective and economical purification treatment is possible because treatment capacity is reduced in the post-treatment process.
또한 수집하우징(10)이 수저를 밀폐시킨 상태에서 준설이 이루어지므로 기존과 달리 오염물질이 해역으로 확대 분산되어 탁도를 높이는 등의 2차적 오염도 방지할 수 있다. In addition, since the dredging is performed in the state where the spoon is sealed by the
본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면, 연안, 항만, 양식장 등오염지역을 매우 효과적이고 경제적으로 정화처리할 수 있을 것으로 기대된다. If the eco-friendly dredging device according to the present invention is used, it is expected to be able to effectively and economically purify contaminated areas such as coasts, ports, and farms.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the scope of protection of the present invention may not be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.
100 ... 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치, 200 ... 준설선박
10 ... 수집 하우징, 20 ... 워터젯유닛, 30 ... 에어젯유닛
40 ... 펌프유닛, 50 ... 이동유닛 60 ... 이동차단막
70 ... 고압분사관 s ... 표층퇴적물 w ... 수층 100 ... eco-friendly dredging device for surface sediment on the bottom of the water, 200 ... dredging vessel
10 ... collection housing, 20 ... water jet unit, 30 ... air jet unit
40 ... pump unit, 50 ...
70 ... high pressure spray pipe s ... surface sediment w ... water layer
Claims (6)
준설선박의 크레인에 설치된 로프에 매달려 지지되며, 하면이 개구되어 수저면에 안착가능한 수집하우징;
상기 수집하우징 내측에 설치되어 수저면을 향해 고압으로 물을 분사하여 상기 수저면에 안정화되어 있는 표층 퇴적물을 상기 수집하우징 내에서 교란 및 부유시키는 워터젯유닛;
상기 수집하우징 내측에 설치되어 상기 수집하우징 내 표층 퇴적물을 흡인하여 상기 준설선박으로 이송하는 펌프유닛;
상기 수집하우징을 상하로 이동시키는 이동유닛; 및
상기 수집하우징의 둘레방향을 따라 환형으로 형성되어 상기 수집하우징에 대하여 승강가능하게 설치되는 이동차단막:을 구비하며,
상기 수집하우징이 수저면에 안착한 상태에서 상기 이동차단막이 하강시 수저면 하측으로 삽입되어 상기 수집하우징 내측을 밀폐시키며,
상기 이동차단막은 상기 수집하우징의 외측면에 설치되며,
상기 수집하우징의 내측에 고정되며 상하방향으로 이동가능한 피스톤을 구비하는 실린더와, 일단은 상기 피스톤에 고정되며 타단은 상기 수집하우징의 일측에 관통 형성된 장공을 통해 상기 이동차단막에 고정되는 지지대를 더 구비하여,
상기 실린더의 작동에 따라 상기 이동차단막이 승강되는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치. It is installed on a dredging vessel that dredges the surface sediment of the waterbed from the sea, river, and lake.
A collection housing that is supported by hanging on a rope installed on a crane of a dredging vessel, and has an open lower surface to be seated on the water bottom;
A water jet unit installed inside the collection housing and spraying water at a high pressure toward the water bottom to disturb and float surface sediments stabilized on the water bottom in the collection housing;
A pump unit installed inside the collection housing to suck surface sediments in the collection housing and transfer them to the dredging vessel;
A moving unit for moving the collection housing up and down; And
And a movement blocking membrane formed in an annular shape along the circumferential direction of the collection housing and installed to be elevating and descending with respect to the collection housing, and
In a state in which the collection housing is seated on the cutlery surface, the movement blocking film is inserted under the cutlery surface when descending to seal the inside of the collecting housing,
The movement blocking film is installed on the outer surface of the collection housing,
Further provided with a cylinder fixed to the inside of the collection housing and having a piston movable in an up-down direction, and one end fixed to the piston and the other end fixed to the movement barrier membrane through a long hole formed through one side of the collection housing. So,
Eco-friendly dredging apparatus for surface sediments of cutlery, characterized in that the movement barrier is raised and lowered according to the operation of the cylinder.
상기 이동차단막이 승강시 상기 이동차단막과 수집하우징 사이로 물이 유입되는 것을 방지하도록, 상기 이동차단막과 수집하우징 사이에는 실링부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치. The method of claim 1,
An eco-friendly dredging apparatus for cutlery surface sediment, characterized in that a sealing member is interposed between the movement blocking film and the collection housing so as to prevent water from flowing between the movement blocking film and the collection housing when the movement blocking film is raised or lowered.
상기 워터젯유닛의 노즐은 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치. The method of claim 1,
An eco-friendly dredging apparatus for cutlery surface sediment, characterized in that the nozzle of the water jet unit has a variable length.
상기 노즐은 다단의 분절로 이루어져 길이가 신장 가능한 안테나 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.The method of claim 4,
The nozzle is an eco-friendly dredging apparatus for surface sediment of cutlery, characterized in that the nozzle is made of a multi-stage segmented antenna structure with an extendable length.
상기 수집하우징에 장착되어 통신망을 통해 상기 수집하우징의 위치 정보를 파악하는 GPS 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치. The method of claim 1,
An eco-friendly dredging apparatus for surface sediment on the surface of the spoon, characterized in that it further comprises a GPS unit mounted on the collection housing to determine location information of the collection housing through a communication network.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |