KR102370685B1 - 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연안해역의 해저면과 인접한 수심층으로 폭기를 행하여 해당 수역의 빈산소환경을 개선시키도록 한 폭기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조류의 도입을 위한 깔때기몸통과 조류의 통과속도 증대를 위한 직관몸통이 포함된 장치본체를 앵커블록의 상부측에 수평 방향으로 배치하고, 상기 앵커블록과 직관몸통을 앵커로드로 연결시키되, 해당 연결부위가 베어링을 개재시킨 회전지지부가 되도록 하며, 상기 직관몸통의 상부측에 해수면 위의 소정 위치까지 연장되는 공기유입관을 연결시키되, 상기 공기유입관의 하단 출구가 직관몸통의 내부공간과 연통되게 하고, 공기유입관 상단의 공기유입구는 해수면측을 향하도록 함으로서, 상기 깔때기몸통으로부터 직관몸통을 거쳐 조류가 빠른 속도로 통과함에 따른 인젝터 원리를 이용하여 해수면 위의 공기가 공기유입관을 거쳐 직관몸통의 내부로 유도된 다음 조류와 함께 기포 형태로 배출되게 하며, 이를 통하여 외부로부터의 전력이나 동력의 공급없이 순수한 조류 흐름만을 이용하여 해저면과 인접한 수심층에 폭기작업을 수행할 수 있도록 하고, 공기유입관을 통한 이물질 유입을 차단시킨 상태에서 장치본체가 조류의 흐름에 맞추어 앵커로드를 중심으로 조류의 도입에 적합한 위치로 회전되도록 함에 따라 보다 더 효율적인 폭기작업이 가능토록 한 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치에 관한 것이다.

Description

연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치{Non-power aeration device for improvement of oxygen deficient environment of coastal sea area}

본 발명은 연안해역의 해저면과 인접한 수심층으로 폭기를 행하여 해당 수역의 빈산소환경을 개선시키도록 한 폭기장치에 관한 것으로서, 조류의 도입을 위한 깔때기몸통과 조류의 통과속도 증대를 위한 직관몸통이 포함된 장치본체를 앵커블록의 상부측에 수평 방향으로 연결 설치함에 따라, 깔때기몸통으로부터 직관몸통을 거쳐 조류가 빠른 속도로 통과하는 과정에서 발생하는 인젝터 원리를 이용하여 해수면 위의 공기가 공기유입관을 거쳐 직관몸통의 내부로 유도된 다음 조류와 함께 기포 형태로 배출되도록 한 무동력 폭기장치에 관한 것이다.

최근에 들어 도시나 하천의 하구 또는 공단 등과 인접한 연안해역에서 육상으로부터 유입된 다량의 오염물질로 인한 수질오염이 날로 심각해지는 실정이며, 특히 하절기의 고수온과 저염분 현상으로 인하여 해양생물의 생태활동에 필수적인 해수중의 용존산소 농도가 급격히 낮아지는 빈산소환경이 만성화됨으로서, 해저면의 저서층에서 서식하는 각종 어패류나 해조류가 생태기능의 회복이 불가능한 수준으로 폐사하는 심각한 상황이 유발되고 있다.

이와 더불어, 하절기에 표층수온이 상승하면서 표층수와 저층수 사이의 온도차이로 말미암아 수온이 급격히 변화하는 수온약층(水溫躍層: Thermocline layer)이 발달하게 되는 바, 이러한 수온약층은 해수의 자연적 순환을 차단시키는 불연속층을 형성하기 때문에 용존산소가 풍부한 표층수가 저층수와 쉽게 혼합되지 못할 뿐만 아니라, 수온약층의 하부에서는 표층으로부터 침강된 유기물의 분해(박테리아)와 해양생물의 호흡에 의한 산소의 소모가 지속적으로 발생하여 용존산소의 농도가 2.5 ㎖/L 이하인 물덩어리로서의 빈산소수괴(貧酸素水塊: Oxygen deficient water mass, ODW)가 발생한다.

상기와 같은 빈산소수괴는 조류의 소통이 원활하지 못하고, 유기물에 의한 수질오염이 심하며, 강우에 의한 담수의 대량 유입으로 수온약층이 한층 더 강화될 소지가 높은 내만 해역에서 가장 빈번히 발생하며, 우리나라의 내만 해역에는 어류를 포함한 각종 수산생물의 양식장이 밀집되어 있으므로, 육상으로부터 유입되는 각종 유기성 오염물질에 양식장으로부터 발생하는 유기물이 추가로 축적되어 다른 어느 수역(水域)보다도 빈산소수괴가 상습적으로 나타난다.

상기와 같은 빈산소수괴는 해양생물의 호흡장애를 유발함은 물론이고, 더 나아가 무산소 상태로 진행될 경우에는 혐기성 박테리아에 의한 유기물의 분해를 야기시켜 메탄이나 암모니아 또는 황화수소와 같은 독성 유해가스를 발생시키기 때문에 해당 수역은 생물이 서식할 수 없는 환경으로 변하게 되며, 이로 인하여 조류의 소통이 원활하지 못한 상황에서 패류 양식장이나 가두리 양식장이 빈산소수괴의 내부에 갇힐 경우, 매우 빠른 시간내에 양식생물의 집단 폐사가 발생할 가능성이 매우 높게 된다.

상기와 같이 연안해역에서 발생하는 빈산소환경이나 빈산소수괴로 인한 문제점을 일정 수준까지 해소할 수 있도록 해당 수역의 내부로 공기를 불어 넣는 폭기(曝氣: Aeration) 작업이 수행되고 있으며, 해당 작업을 위한 폭기장치의 대표적인 예를 들자면, 부이 또는 가두리 양식장과 같은 계류식(繫留式) 해상구조물에 에어펌프기구를 배터리나 발전기와 함께 설치한 상태에서, 상기 에어펌프기구로부터 연장되는 공기주입관을 해수중으로 드리우는 방식이 되며, 경우에 따라서는 배터리 또는 발전기가 포함된 에어펌프기구를 육상에 설치할 수도 있다.

또한, 상기 에어펌프기구로부터 연장되는 공기주입관의 출구는 해수면과 인접한 표층으로부터 해저면과 인접한 바닥층에 이르기까지의 다양한 수심층에 놓일 수 있으나, 해수면과 인접한 표층으로 폭기작업을 수행할 경우 기포의 체류시간이 극히 짧아짐에 따라 빈산소환경 등의 개선에 필요한 수준의 산소용해도를 확보할 수 없기 때문에, 통상적으로는 에어주입관의 출구를 해저면과 인접한 바닥층에 놓이도록 하며, 상기 에어주입관의 출구에 기포의 미립화를 통한 확산성 및 용해도의 증대를 위하여 임펠러식 교반날개가 설치될 수도 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 폭기장치는 에어펌프기구를 배터리 또는 발전기와 함께 부이나 가두리 양식장과 같은 계류식 해상구조물에 설치하거나, 에어펌프기구를 배터리 또는 발전기와 함께 육상에 설치한 상태에서 공기주입관을 해저면까지 연장시키도록 함에 따라, 폭기장치의 초기 설치비용이 과도하게 소요됨은 물론이고, 폭기장치의 지속적이고 안전한 가동을 위하여 관리자를 통한 점검과 보수작업 역시 수시로 진행되어야 함으로서, 그 유지관리에도 상당한 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 자연유속을 이용한 기압차에 의한 대기공기의 무동력 수중 유입 방법이 대한민국 특허공개 제 10-1998-0002835호(공개일자: 1998년 03월 30일)에 기재되어 알려져 있으나, 이는 해수면 위의 공기를 해저면으로 유도하여 해당 수심층에 대한 폭기작업을 수행하는 것이라기 보다는 선박이나 잠수함 또는 유속이 빠른 곳의 교각이나 부교 등에 설치되는 것으로서, 연안해역의 빈산소환경이나 빈산소수괴에 대한 대처방안으로 적용하기에는 턱없이 부족한 실정이었다.

대한민국 특허공개 제 10-1998-0002835호 대한민국 특허등록 제 10-1710653호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조류의 도입을 위한 깔때기몸통과 조류의 통과속도 증대를 위한 직관몸통이 포함된 장치본체를 앵커블록의 상부측에 수평 방향으로 배치시키고, 상기 앵커블록과 직관몸통을 앵커로드로 연결시키되, 해당 연결부위가 베어링을 개재시킨 회전지지부가 되도록 하며, 상기 직관몸통의 상부측에 해수면 위의 소정 위치까지 연장되는 공기유입관을 연결시키되, 상기 공기유입관의 하단 출구가 직관몸통의 내부공간과 연통되게 하고, 공기유입관 상단의 공기유입구는 해수면측을 향하도록 함으로서, 상기 깔때기몸통으로부터 직관몸통을 거쳐 조류가 빠른 속도로 통과함에 따른 인젝터 원리를 이용하여 해수면 위의 공기가 공기유입관을 거쳐 직관몸통의 내부로 유도된 다음 조류와 함께 기포 형태로 배출되게 하며, 이를 통하여 외부로부터의 전력이나 동력의 공급없이 순수한 조류의 흐름만을 이용하여 해저면과 인접한 수심층에 폭기작업을 수행할 수 있도록 하고, 공기유입관을 통한 이물질의 유입을 차단시킨 상태에서 장치본체가 조류의 흐름에 맞추어 앵커로드를 중심으로 조류의 도입에 적합한 위치로 원활하게 회전되도록 함에 따라 보다 더 효율적인 폭기작업이 가능토록 하는 것을 그 주된 기술적 과제로 한다.

이와 더불어, 본 발명은 상기 공기유입관을 직관몸통측과 해수면측에 각각 분리 배치되는 경질파이프와, 상기 각각의 경질파이프를 연결하는 플렉시블호스로 구성함과 동시에, 해수면측의 경질파이프는 부이 또는 계류식 해상구조물과 연결시키고, 직관몸통측의 경질파이프는 베어링을 개재시킨 회전지지부에 의하여 앵커로드와 동일선상에 놓이도록 직관몸통과 연결시킴으로서, 장치본체의 원활한 회전작동에 지장을 초래하지 않는 조건으로 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 플렉시블호스의 길이로 보상할 수 있도록 하며, 상기 장치본체를 이루는 깔때기몸통과 직관몸통의 사이에 스로틀 형상의 노즐부가 제공된 노즐몸통을 조립 설치하고, 상기 회전지지부를 노즐몸통의 상측면과 하측면에 각각 형성시키는 한편, 상기 노즐몸통의 상측면 회전지지부를 거쳐 노즐부의 노즐통로와 연통되는 공기유입관의 하단 내측에 에어스톤을 삽입시킴으로서, 직관몸통을 통한 조류의 통과속도 및 이에 따른 기포의 생성량과 그 미립화를 한층 더 배가시켜 기포의 확산성과 산소용해도를 충분히 확보할 수 있도록 하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.

다른 한편으로, 상기 깔때기몸통의 후단부 내주면에 격자프레임을 연결 설치하고, 상기 직관몸통의 선단측에는 방사상의 밸런스윙을 설치함으로서, 직관몸통이나 노즐몸통을 통한 일정 크기 이상의 이물질 유입을 차단시키는 한편, 장치본체가 조류의 흐름에 맞추어 조류의 도입에 적합한 위치로 보다 신속하고 정확하게 자동 세팅될 수 있도록 하며, 상기 공기유입관의 상단측과 공기유입구의 사이에 걸쳐 U밴드를 지그재그식으로 연결시킨 배관라인을 제공하고, 해당 배관라인의 하단측에 이물질의 수집과 배출을 위한 배출관과 드레인캡을 설치하는 한편, 상기 공기유입구에 입구필터를 설치함으로서, 공기유입관을 통한 이물질의 유입 역시 원천적으로 차단시킬 수 있도록 하며, 상기 직관몸통이나 노즐몸통의 하측면에 제공되는 회전지지부에 연결로드를 적용시키고, 해당 연결로드를 앵커블록의 앵커로드와 착탈 가능하게 연결시킴으로서, 상기 장치본체를 공기유입관과 함께 앵커블록으로부터 신속하고 용이하게 분리시킬 수 있도록 하는 것을 추가적인 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 무동력 폭기장치는, 해저면상에 고정 설치되는 앵커블록과, 상기 앵커블록의 상부에서 앵커블록과 연결 설치되는 장치본체와, 상기 장치본체로부터 해수면 위의 소정 위치까지 수직 방향으로 연장되는 공기유입관을 포함하여서 이루어지고, 상기 장치본체는 조류의 도입을 위한 깔때기몸통과, 상기 깔때기몸통의 선단 출구측에 연결 설치되는 소정 길이의 직관몸통을 포함한 상태로 앵커블록의 상부측에서 수평 방향으로 배치되며, 상기 직관몸통의 하측면에는 회전지지부가 제공되고, 상기 회전지지부에는 앵커블록으로부터 수직 방향으로 연장되는 앵커로드의 상단측이 베어링을 개재시킨 상태로 삽입 설치되며, 상기 직관몸통의 상측면에 공기유입관의 하단부가 연결 설치되는 한편, 상기 공기유입관의 하단 출구측이 직관몸통의 상부면을 관통하여 해당 몸통의 내부공간과 연통되도록 설치되고, 상기 공기유입관의 상단측에는 공기유입구가 해수면측을 향하도록 하는 입구조정용 U밴드가 "∩"자 형태로 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 공기유입관은 직관몸통과 연결되는 소정 길이의 경질파이프와, 해수면 표층으로부터 해수면 위의 소정 위치까지 연장되는 경질파이프와, 상기 각각의 경질파이프를 연결하는 플렉시블호스를 포함하여서 이루어지고, 상기 플렉시블호스는 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 보상하는 길이를 가지며, 상기 해수면측의 경질파이프는 부이 또는 계류식 해상구조물과 연결 설치되고, 상기 직관몸통과 연결되는 경질파이프는 앵커로드와 동일선상에 놓이는 한편, 해당 경질파이프의 하단측이 베어링을 개재시킨 상태로 삽입 설치되는 회전지지부가 직관몸통의 상측면에 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 부이는 소정의 몸통 두께를 제외한 나머지 내측 부분이 부력공간을 제공하는 경질 소재의 부이가 되고, 상기 해수면측의 경질파이프는 해당 부이의 몸통을 수직 방향으로 관통하도록 설치되며, 상기 계류식 해상구조물은 가두리 양식장이 되고, 상기 가두리 양식장의 발판구조물 또는 부이구조물상에 해수면측의 경질파이프가 매달려 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와 더불어, 상기 장치본체의 깔때기몸통과 직관몸통의 사이에는 노즐몸통이 배치되고, 상기 노즐몸통의 양측단부에 깔때기몸통의 선단부와 직관몸통의 후단부가 각각 조립 설치되며, 상기 노즐몸통의 내주연부에는 스로틀(Throttle) 방식의 노즐부가 제공되고, 상기 앵커로드와 공기유입관은 노즐몸통과 연결 설치되며, 상기 회전지지부도 노즐몸통상에 제공되고, 상기 공기유입관의 하단 출구는 노즐몸통의 노즐부를 거쳐 해당 노즐부가 제공하는 노즐통로와 연통되도록 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 공기유입관의 하단 내측에는 에어스톤이 삽입 설치되고, 상기 공기유입관의 하단 출구는 공기배출구멍이 포함된 에어스톤의 지지단부가 되는 것을 특징으로 하며, 상기 해수면 위로 연장되는 공기유입관의 상단측과 입구조정용 U밴드의 사이에는 2개의 경로조정용 U밴드가 "N"자 형태의 지그재그식 배관라인을 이루도록 연결 설치되고, 상기 경로조정용 U밴드 중에서 "∪"자 형태로 배치된 U밴드의 하단측에는 드레인캡이 구비된 배출관이 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 깔때기몸통의 후단부 내주면에는 일정한 배치간격으로 교차되는 가로프레임과 세로프레임에 의한 격자프레임이 연결 설치되고, 상기 가로프레임과 세로프레임의 배치간격은 직관몸통 또는 노즐부의 노즐통로 직경을 초과하지 않는 범위내가 되는 것을 특징으로 하며, 상기 직관몸통의 선단측 외주면에는 최소 3개 이상의 밸런스윙이 방사상으로 연결 설치되고, 상기 각각의 밸런스윙은 깔때기몸통의 최대 반지름보다 길게 연장되는 직사각판 형태가 됨을 특징으로 하며, 상기 입구조정용 U밴드에 의하여 해수면측을 향하는 공기유입구에는 입구필터가 조립 설치되고, 상기 입구필터의 선단면에는 격자살 또는 필터망이 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 직관몸통 또는 노즐몸통 하측면의 회전지지부에는 소정의 길이만큼 수직 하방으로 연장되는 연결로드가 설치되고, 상기 연결로드의 상단측이 베어링을 개재시킨 상태로 회전지지부에 삽입 설치되는 한편, 상기 연결로드의 하단부가 앵커로드의 상단부와 착탈 가능하게 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 장치본체를 이루는 깔때기몸통으로부터 직관몸통을 거쳐 조류가 빠른 속도로 통과함에 따른 인젝터 원리를 이용하여 해수면 위의 공기가 공기유입관을 거쳐 직관몸통의 내부로 유도된 다음 조류와 함께 기포 형태로 배출되게 함으로서, 외부로부터의 전력이나 동력의 공급없이 순수한 조류의 흐름만을 이용하여 해저면과 인접한 수심층에 폭기작업을 수행할 수 있는 간단하고 경제적인 방식의 폭기장치를 제공하는 효과가 있으며, 상기 공기유입관의 상단측 공기유입구가 해수면측을 향하도록 하여 공기유입관을 통한 이물질의 유입을 최대한으로 차단시키는 한편, 상기 장치본체가 조류의 흐름에 맞추어 앵커로드를 중심으로 조류의 도입에 적합한 위치로 원활하게 회전되도록 함으로서, 보다 더 지속적이고 효율적인 폭기작업이 가능한 효과를 제공한다.

이와 더불어, 상기 공기유입관을 직관몸통측과 해수면측에 각각 분리 배치되는 경질파이프와, 상기 각각의 경질파이프를 연결하는 플렉시블호스로 구성함과 동시에, 해수면측의 경질파이프는 부이 또는 계류식 해상구조물과 연결시키고, 직관몸통측의 경질파이프는 베어링을 개재시킨 회전지지부에 의하여 앵커로드와 동일선상에 놓이도록 직관몸통과 연결시킴으로서, 장치본체의 원활한 회전작동에 지장을 초래하지 않는 조건으로 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 플렉시블호스의 길이로 보상할 수 있는 효과를 제공하며, 이를 통하여 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동에 상관없이 해수면의 위로 연장되는 공기유입관의 길이를 최대한으로 축소시킴으로서, 폭기장치의 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 선박의 운항 등에도 큰 지장을 초래하지 않도록 하는 효과를 제공한다.

특히, 상기 장치본체를 이루는 깔때기몸통과 직관몸통의 사이에 스로틀 형상의 노즐부가 제공된 노즐몸통을 조립 설치하고, 상기 회전지지부를 노즐몸통의 상측면과 하측면에 각각 형성시키는 한편, 상기 노즐몸통의 상측면 회전지지부를 거쳐 노즐부의 노즐통로와 연통되는 공기유입관의 하단 내측에 에어스톤을 삽입시킴에 따라, 직관몸통을 통과하는 조류의 통과속도를 상기 노즐부에 의하여 한층 더 증대시킴으로서, 공기유입관을 거쳐 유도되는 공기량과 기포의 생성량을 배가시킬 수 있음은 물론이고, 공기유입관을 거쳐 유도된 공기가 에어스톤에 의하여 대량의 미립자 기포로 조성되게 함으로서, 기포의 확산성과 산소용해도 역시 충분히 확보할 수 있는 효과를 제공한다.

추가적인 사항으로서, 상기 깔때기몸통의 후단부 내주면에 격자프레임을 연결 설치하되, 해당 격자프레임을 이루는 가로프레임과 세로프레임의 배치간격이 직관몸통의 직경 또는 노즐부의 노즐통로 직경보다 작게 되도록 함으로서, 직관몸통이나 노즐몸통의 내부로 일정 크기 이상의 이물질이 유입되지 않도록 하여 조류의 분사통로가 이물질로 막히는 현상을 미연에 방지하는 효과를 제공하며, 상기 직관몸통의 선단측에 직사각판 형태의 밸런스윙을 최소 3개 이상의 개수로 하여 방사상으로 연결 설치함에 따라, 장치본체가 조류의 흐름에 맞추어 조류의 도입에 적합한 위치로 보다 신속하고 정확하게 자동 세팅되도록 하는 효과를 제공한다.

마지막으로, 상기 공기유입관의 상단측과 공기유입구의 사이에 U밴드를 지그재그식으로 연결시킨 배관라인을 제공하고, 해당 배관라인의 하단측에 이물질의 수집과 배출을 위한 배출관과 드레인캡을 설치하는 한편, 상기 공기유입구에 입구필터를 설치함으로서, 공기유입관을 통한 이물질의 유입 및 에어스톤의 막힘 현상 역시 보다 확실하게 차단시킬 수 있는 효과를 제공하며, 상기 직관몸통이나 노즐몸통 하측면의 회전지지부에 연결로드를 적용시키고, 해당 연결로드를 앵커블록의 앵커로드와 착탈 가능하게 연결시킴으로서, 상기 장치본체를 공기유입관과 함께 앵커블록으로부터 신속하고 용이하게 분리시켜 폭기장치의 수리나 유지보수 및 교체작업 또한 매우 손쉽게 수행할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무동력 폭기장치를 나타내는 일부 절개 측면도.
도 2는 도 1의 장치본체를 나타내는 요부 확대 측단면도.
도 3은 도 2의 장치본체를 이루는 깔때기몸통의 배면도.
도 4는 도 2의 장치본체를 이루는 노즐몸통의 요부 확대 측단면도.
도 5는 도 1의 폭기장치에서 부이와 함께 해수면의 위로 노출되는 구조물의 측단면도.
도 6은 공기유입관의 연결상태를 나타내는 요부 발췌 단면도.
도 7의 (가) 및 (나)는 입구필터의 저면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무동력 폭기장치를 나타내는 일부 절개 측면도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 무동력 폭기장치는 도 1 내지 도 7에 걸쳐 도시된 바와 같이, 해저면상에 고정 설치되는 앵커블록(7)과, 상기 앵커블록(7)의 상부에서 앵커블록(7)과 연결 설치되는 장치본체(1)와, 상기 장치본체(1)로부터 해수면 위의 소정 위치까지 수직 방향으로 연장되는 공기유입관(14)을 기본적인 구성요소로 포함하여서 이루어지고, 상기 장치본체(1)는 조류의 도입을 위한 깔때기몸통(2)과, 상기 깔때기몸통(2)의 선단 출구측에 연결 설치되는 소정 길이의 직관몸통(3)을 포함한 상태로 앵커블록(7)의 상부측에서 수평 방향으로 배치되는 것이다.

상기 앵커블록(7)은 콘크리트 재질로 제작한 다음 앵커파일(Anchor pile)(8)을 이용하여 해저면상에 견고히 고정시키는 것이 바람직하며, 상기 깔때기몸통(2)은 후방측(도 1 기준 좌측) 입구로부터 전방측(도 1 기준 우측) 출구로 갈수록 그 직경이 점차 좁아지는 구조로 형성되고, 상기 직관몸통(3)은 깔때기몸통(2)의 선단 출구로부터 일정한 직경을 가지도록 연장되는 일자형 파이프 구조가 되며, 상기 공기유입관(14)의 하단부는 직관몸통(3)의 상부측에 연결 설치된 상태에서 그 하단 출구가 직관몸통(3)의 내부공간과 연통되도록 설치된다.

따라서, 상기 깔때기몸통(2)을 거쳐 도입된 조류가 직관몸통(3)을 거쳐 빠른 속도로 빠져 나가는 과정에서 공기유입관(14)의 하단 출구 부분에 부압(負壓: 대기압보다 낮은 압력)이 조성되고, 상기 부압에 의하여 해수면 위의 외부공기가 공기유입관(14)을 따라 직관몸통(3)의 내부로 유도된 다음 조류와 함께 기포 형태로 배출되는 것이며, 이러한 인젝터(Injector)의 원리를 이용하여 외부로부터의 전력이나 동력의 공급없이 순수한 조류의 흐름만으로도 해저면과 인접한 수심층에 폭기작업을 수행할 수 있는 것이다.

상기 직관몸통(3)의 길이는 1m 내외가 되도록 하는 한편, 상기 깔때기몸통(2)의 길이와 높이는 50cm 내외가 되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 직관몸통(3)의 직경은 깔때기몸통(2)의 후단면이 제공하는 최대 면적을 기준으로 해당 면적의 5~15% 범위내의 통로면적을 제공할 수 있도록 5~10cm 정도로 하는 것이 바람직하며, 장치본체(1)의 경량화를 위하여 직관몸통(3)과 깔때기몸통(2)은 플라스틱 소재로 제작하는 것이 바람직하지만, 구조적 강도의 확보를 목적으로 내부식성 금속 소재로 제작될 수도 있다.

이와 더불어, 상기 장치본체(1)는 앵커블록(7)으로부터 수직 상방으로 연장되는 앵커로드(9)에 의하여 지지되도록 설치하되, 상기 앵커로드(9)의 상단부가 베어링(13a)을 개재시킨 상태로 삽입 설치되는 회전지지부(13)를 직관몸통(3)의 하측면에 제공함에 따라, 상기 장치본체(1)가 조류의 흐름에 맞추어 앵커로드(9)를 중심으로 조류의 도입에 적합한 위치로 원활하게 회전되도록 함으로서 폭기작업의 지속성과 효율성을 높이도록 하였다.

상기 앵커로드(9)는 본 발명에 따른 무동력 폭기장치(10)의 장치본체(1)를 해저면과 인접한 수심층에서 앵커블록(7)과 함께 견고하게 지지하는 역할을 수행하므로, 내부식성 금속 소재를 이용하여 파이프 형태가 아닌 막대봉 형태로 제작 및 설치하는 것이 바람직하고, 상기 앵커로드(9)의 하단부에는 앵커블록(7)의 내부로 매입(埋入)되는 플랜지형 받침부(9a) 및 앵커블록(7)의 상단면과 밀착되는 플랜지형 받침부(9a)를 제공하여 앵커로드(9)가 앵커블록(7)상에 견고히 위치 고정되도록 하였다.

보다 더 바람직하게는, 상기 직관몸통(3) 하측면의 회전지지부(13)에 소정의 길이만큼 수직 하방으로 연장되는 연결로드(12)를 설치하고, 상기 연결로드(12)의 상단측이 베어링(13)을 개재시킨 상태로 회전지지부(13)에 삽입 설치되도록 하는 한편, 상기 연결로드(12)의 하단부와 앵커로드(9)의 상단부를 조립플랜지(11)에 의하여 착탈 가능하게 연결 설치하는 것이며, 이를 통하여 상기 장치본체(1)를 공기유입관(14)과 함께 앵커블록(7)으로부터 신속하고 용이하게 분리시킬 수 있도록 함으로서, 폭기장치(10)의 수리나 유지보수 및 교체작업에 따른 편의성을 제공할 수 있는 바, 상기 연결로드(12) 또한 앵커로드(9)와 동일한 내부식성 금속 막대로 제작하는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용될 수 있는 장치본체(1)의 최적 구조는 도 2 내지 도 4에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 상기 깔때기몸통(2)과 직관몸통(3)의 사이에 노즐몸통(4)을 배치하는 것이며, 상기 노즐몸통(4)의 내주연부에는 스로틀(Throttle) 방식의 노즐부(4a)를 형성시키고, 상기 앵커로드(9) 또는 연결로드(12)의 상단부가 베어링(13a)을 개재시킨 상태로 연결되는 회전지지부(13) 또한 노즐몸통(4)상에 제공토록 하며, 상기 공기유입관(14)의 하단 출구는 노즐몸통(4)의 노즐부(4a)를 거쳐 해당 노즐부(4a)가 제공하는 노즐통로와 연통되도록 설치하고, 상기 공기유입관(14)의 하단 내측에는 에어스톤(Air stone)(14a)을 삽입 설치하는 것이다.

상기와 같은 방식을 적용하게 되면, 깔때기몸통(2)으로부터 직관몸통(3)을 거쳐 통과하는 조류의 통과속도를 상기 노즐부(4a)에 의하여 고속 분사식으로 한층 더 증대시킬 수 있으며, 이를 통하여 공기유입관(14)의 출구측에 보다 높은 수준의 부압(진공도)을 조성시킴으로서, 공기유입관(14)을 거쳐 유도되는 공기량과 기포의 생성량을 배가시킬 수 있음은 물론이고, 공기유입관(14)을 거쳐 유도된 공기가 에어스톤(14a)에 의하여 대량의 미립자 기포로 조성되게 함으로서, 기포의 확산성과 산소용해도를 충분히 확보할 수 있는 것이며, 상기 공기유입관(14)의 하단 출구는 공기배출구멍(15a)이 포함된 에어스톤(14a)의 지지단부가 된다.

이러한 관점에서, 상기 노즐부(4a)가 제공하는 노즐통로의 직경은 앞서 설명되어진 직관몸통(3)의 직경을 기준으로 하여 해당 직경의 1/2 내지 1/3 수준으로 좁게 형성시키는 것이 바람직하고, 앞서 설명되어진 직관몸통(3)의 길이는 노즐몸통(4)을 포함한 길이로 해석하면 무방하며, 상기 깔때기몸통(2)과 노즐몸통(4) 및 직관몸통(3)으로 이루어지는 장치본체(1)를 일체형으로 제작하는 방식보다는, 각각의 몸통(2)(3)(4)을 개별적으로 분리 제작한 다음 이를 순차적으로 연결 및 조립시켜 장치본체(1)를 구성하는 방식이 보다 더 바람직하다고 볼 수 있다.

도면상 상기 노즐몸통(4)의 양측단에 너트식 조립소켓(5)을 일체로 형성시키고, 상기 깔때기몸통(2)의 선단 출구 외주면과 직관몸통(3)의 후단 입구 외주면에 노즐몸통(4)의 조립소켓(5)을 따라 나사식으로 조립되는 체결부(5a)를 형성시킨 것을 각 몸통(2)(3)(4)간의 대표적인 연결 및 조립구조로 하였으나, 이외에도 끼움식이나 접착식과 같은 다양한 연결방식이 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이며, 상기 에어스톤(14a)은 다공성 세라믹 재질을 대표적인 예로 들 수 있으나, 이외에도 금속망 또는 플라스틱망 재질의 기포분산기 등이 사용될 수 있다.

추가적인 사항으로서, 상기 깔때기몸통(2)의 후단부 내주면에는 격자프레임(2a)이 연결 설치되어 있고, 상기 직관몸통(3)의 선단측 외주면에는 다수 개의 밸런스윙(Balance wing: 균형날개)(6)이 방사상으로 연결 설치되어 있는 바, 상기 격자프레임(2a)을 이루는 가로프레임과 세로프레임의 배치간격은 노즐부(4a)의 노즐통로 직경을 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하고, 상기 각각의 밸런스윙(6)은 깔때기몸통(2)의 최대 반지름보다 길게 연장되는 직사각판 형태가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 방식을 적용시키게 되면, 노즐몸통(4)을 통하여 일정 크기 이상의 이물질이 유입되는 상황을 격자프레임(2a)이 적절하게 차단시킴으로서, 조류의 분사통로가 이물질에 의하여 막히는 현상을 미연에 방지할 수 있음은 물론이고, 상기 각각의 밸런스윙(6)이 자연적인 조타기능을 제공함으로서 장치본체(1)가 조류의 흐름에 맞추어 조류의 도입에 적합한 위치로 보다 신속하고 정확하게 자동 세팅되도록 할 수 있으며, 이를 통하여 폭기장치(10)의 지속적이고 안정적인 작동을 보다 더 확실하게 보장할 수 있는 것이다.

상기 격자프레임(2a)을 이루는 가로프레임과 세로프레임의 배치간격은 노즐부(4a)의 노즐통로 직경을 초과하지 않는 범위내에서 최대한 크게 형성시킴에 따라 조류의 원활한 소통이 가능토록 하고, 노즐몸통(4)이 설치되지 아니한 경우의 가로프레임과 세로프레임 배치간격은 직관몸통(3)의 직경을 초과하지 않는 범위내에서 최대한 크게 형성될 것이며, 상기 각각의 밸런스윙(6)은 깔때기몸통(2)의 후단측 외주면으로부터 5cm 내외로 돌출되는 길이를 가지도록 하는 한편, 직관몸통(3)의 선단측 외주연부를 따라 최소 3개에서 최대 8개 정도로 설치하면 무방하다고 볼 수 있다.

이와 더불어, 본 발명에 적용될 수 있는 공기유입관(14)의 최적 구조는 도 1 및 도 6에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 장치본체(1)의 직관몸통(3) 또는 노즐몸통(4)과 연결되는 소정 길이의 경질파이프(15)와, 해수면 표층으로부터 해수면 위의 소정 위치까지 연장되는 경질파이프(15)와, 상기 각각의 경질파이프(15)를 연결하는 플렉시블호스(Flexible hose)(16)로 구성하되, 상기 플렉시블호스(16)가 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 보상하는 길이, 다시 말해서, 연중 최고 수위에 해당하는 해수면 높이를 기준으로 해수면측의 경질파이프(15)가 해수면 위의 안정된 위치를 유지할 수 있는 길이를 가지도록 하는 것이다.

이를 위하여, 상기 해수면측의 경질파이프(15)는 부이(Buoy)(20)와 연결 설치함으로서, 해수면의 높이 변동에 따른 플렉시블호스(16)의 구부러짐이나 펼쳐짐에 상관없이 해수면상에서 일정한 높이만큼 돌출된 상태를 유지토록 하였고, 상기 직관몸통(3) 또는 노즐몸통(4)과 연결되는 경질파이프(15)는 도 2 및 도 4에서와 같이 앵커로드(9) 또는 연결로드(12)와 동일선상에 놓이도록 하는 한편, 해당 경질파이프(15)의 하단측이 베어링(13a)을 개재시킨 상태로 삽입 설치되는 회전지지부(13)를 직관몸통(3) 또는 노즐몸통(4)의 상측면에 제공하였으며, 해당 경질파이프(15)의 하단 출구측이 직관몸통(3)의 통로공간 또는 노즐몸통(4)의 노즐부(4a)가 제공하는 노즐통로와 연통되도록 하였다.

상기와 같은 방식을 적용하게 되면, 조류의 흐름에 맞추어 유도되는 장치본체(1)의 원활한 회전작동에 지장을 초래하지 않는 조건으로 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 플렉시블호스(16)의 길이로 보상할 수 있으며, 이를 통하여 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동에 상관없이 해수면의 위로 연장되는 공기유입관(경질파이프)(14)의 길이를 최대한으로 축소시킴으로서, 폭기장치(10)의 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 선박의 운항 등에도 큰 지장을 초래하지 않도록 할 수 있다.

다시 말해서, 상기 공기유입관(14)을 경질파이프(15)로만 제작할 경우, 연중 최고 수위에 해당하는 해수면의 높이를 기준으로 공기유입관(14)의 상단측 부분이 해수면으로부터 일정한 높이만큼 돌출되도록 하는 것이 요구되며, 이에 따라 해수면의 수위가 낮아지는 간조시에는 공기유입관(14)이 상당한 길이만큼 해수면으로부터 불필요하게 노출되기 때문에, 폭기장치(10)의 구조적인 안정성과 선박의 운항 측면에 좋지 못한 영향을 미친다는 것이며, 이러한 단점을 플렉시블호스(16)의 적용을 통하여 모두 해소토록 하였다는 것이다.

상기와 같이 공기유입관(14)을 이루는 경질파이프(15)는 내부식성의 금속파이프를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 플렉시블호스(16)는 매우 질기면서도 유연한 고무나 합성수지 재질의 튜브를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 경질파이프(15)와 플렉시블호스(16)간의 연결구조는 도 6에서와 같이, 각각의 배관라인 단부측에 조립플랜지(11)를 일체로 용접 또는 접착시킨 다음, 각각의 조립플랜지(11)를 맞대어 조립볼트(11a)와 핏팅너트(Fitting nut)(11b)로 연결 고정시키되, 해당 연결부위에 방수팩킹(11c)을 개재시키는 방식을 대표적인 예로 들 수 있다.

그러나, 상기와 같은 연결방식 이외에도 경질파이프(15)의 단부측과 플렉시블호스(16)의 단부측에 공압커플러로 사용되는 플러그와 소켓을 각각 연결 설치할 수도 있고, 경질파이프(15)의 단부 외측면에 나사체결부를 형성시키는 한편, 플렉시블호스(16)의 단부측에는 경질파이프(15)의 나사체결부와 조립되는 수밀식 너트캡을 설치할 수도 있으며, 경질파이프(15)의 단부측을 플렉시블호스(16)의 단부 내측으로 일차 끼움 결합시킨 다음, 해당 결합부위를 볼트 또는 리벳으로 최종 연결시키거나, 해당 결합부위에 강력접착제를 도포하는 등의 다양한 연결방식이 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

또한, 본 발명에 사용되는 부이(20)의 대표적인 일례로서는 도 5에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 소정의 몸통 두께를 제외한 나머지 내측 부분이 빈 공간으로서의 부력공간(21)을 제공하는 경질 소재의 부이를 들 수 있으며, 해수면측에 위치하는 상기 경질파이프(15)는 해당 부이(20)의 몸통 중앙부를 수직 방향으로 관통하도록 형성된 관통구멍(22)을 따라 삽입 설치되어 있고, 상기 관통구멍(22)의 상부측에는 경질파이프(15)를 부이(20) 몸통과 견고하게 연결 고정시키기 위한 플랜지 형태의 장착판(23)이 조립볼트(23a)에 의하여 부이(20)와 연결 설치되어 있으며, 상기 관통구멍(22)의 하부측에 경질파이프(15)와 플렉시블호스(16)간의 조립플랜지(11)가 위치함으로서, 해당 조립플랜지(11)가 장착판(23)과 함께 부이(20)를 지지하도록 이루어져 있다.

도 5에 도시된 부이(20)의 구조 및 해당 부이(20)와 경질파이프(15)간의 연결구조 역시 본 발명에 적용될 수 있는 하나의 대표적인 일례에 불과하며, 해수면 위로 연장되는 경질파이프(15)를 바른 자세로 안정되게 지지할 수 있는 것이라면 어떠한 종류의 부이(20)가 사용되더라도 무방하며, 상기 공기유입관(14)을 이루는 경질파이프(15)의 상단측 부분에는 입구조정용 U밴드(17)를 "∩"자 형태로 연결 설치하여 공기유입구가 해수면측을 향하도록 함으로서, 빗물이나 먼지 또는 해수면을 부유하는 작은 이물질 등이 공기유입관(14)으로 유입되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

보다 더 바람직하게는, 도 5에서와 같이 해수면 위로 연장되는 공기유입관(14)의 경질파이프(15) 상단측과 도면상 우측단에 배치된 입구조정용 U밴드(17)의 사이에 2개의 경로조정용 U밴드(17)를 추가로 연결 설치하되, 각각의 경로조정용 U밴드(17)가 "N"자 형태의 지그재그식 배관라인을 이루도록 하고, 상기 경로조정용 U밴드(17) 중에서 "∪"자 형태로 배치된 U밴드(17)의 하단측에는 드레인캡(Drain cap)(19)이 구비된 배출관(19a)을 연결 설치하며, 상기 입구조정용 U밴드(17)에 의하여 해수면측을 향하는 공기유입구에는 입구필터(18)를 조립 설치하는 것이다.

상기와 같은 방식을 적용시키게 되면, 공기유입관(14)을 통한 이물질의 유입을 입구필터(18)에서 1차로 차단시키고, 총 3개의 U밴드(17)에 의하여 제공되는 "Ｍ"자 형태의 지그재그식 통로구조를 이용하여 공기는 원활하게 통과되도록 하는 한편, 공기중에 포함된 이물질은 중앙측 U밴드(17) 하단부의 선회식(旋回式) 경로를 거쳐 배출관(19a)의 내부로 낙하되게 하는 방식으로 이물질의 유입을 2차로 차단시킴에 따라, 공기유입관(14)으로 이물질이 유입되는 현상과 해당 이물질에 의하여 에어스톤(14a)이 막히는 현상을 보다 확실하게 방지할 수 있으며, 배출관(19a)에 저장된 이물질은 폭기장치(10)의 정기점검시 드레인캡(19)을 개방시켜 외부로 빼낼 수 있는 것이다.

도면상 각각의 U밴드(17) 역시 조립플랜지(11)와 조립볼트(11a) 및 핏팅너트(11b)로 연결 설치되어 있으나, 이외에도 각각의 U밴드(17) 단부측에 볼트부와 너트부를 대응 형성시킨 체결방식이나, 각각의 U밴드(17) 단부측을 일체로 연결시키는 용접방식이나, 각각의 U밴드(17) 단부측을 끼움 조립시키는 방식과 같은 다양한 연결방식이 적용될 수 있고, 상기 입구필터(18)에 적용되는 필터링(Filtering) 구조 역시 도 7의 (가) 및 (나)에 도시된 격자살(18a)이나 필터망(18b) 이외의 다른 구조가 적용될 수 있으며, 상기 입구필터(18)와 드레인캡(19)은 너트캡 방식으로 하여 U밴드(17)의 끝단부 및 배출관(19a)의 하단부와 나사체결식으로 착탈 가능하게 조립 설치하는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 공기유입관(14)의 상단측에 총 3개의 U밴드(17)를 측방향으로 연결시킬 경우, 공기유입관(14) 전체가 경질파이프(15)로 제작된 경우는 크게 상관이 없으나, 공기유입관(14)을 경질파이프(15)와 플렉시블호스(16)로 구분하여 설치한 경우에는, 부이(20)와 함께 해수면상에 떠있는 경질파이프(15) 부분이 부이(20)와 함께 U밴드(17)가 설치된 방향으로 기울어질 우려가 있으므로, 해당 경질파이프(15)가 부이(20)를 관통하는 위치를 도 5에서와 같이 편심(偏心)되게 조정함으로서 해당 경질파이프(15)의 기울어짐 현상을 부력으로 상쇄시키는 것이 바람직하다.

경우에 따라서는 해수면측의 경질파이프(15) 자체에 기울어짐이 발생하지 않는 수준으로 부이(20)를 크게 제작할 수도 있고, 해수면측의 경질파이프(15)가 관통되는 부이(20)의 옆에 또 다른 부이를 추가로 배치시킨 다음, 해당 부이의 상측면에 3개의 U밴드(17)에 의한 지그재그식 배관라인을 지지하는 브라켓이나 프레임 등을 설치한 상태에서 각각의 부이를 로프 등으로 연결시키는 방식도 가능하며, 3개의 U밴드(17)에 의한 지그재그식 배관라인을 지지하는 부이의 외측면에 경질파이프(15)를 결속시키는 방식도 가능하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무동력 폭기장치(10)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 공기유입관(14) 중에서 해수면의 위로 연장되는 경질파이프(15) 부분을 일실시예에서와 같은 부이(20)를 대신하여 계류식 해상구조물(24)상에 연결시킨 것이며, 그 이외의 나머지 구성은 앞서 설명되어진 일실시예와 동일하게 이루어지는 바, 본 발명에 따른 무동력 폭기장치(10)가 가장 적합하게 활용될 수 있는 계류식 해상구조물(24)은 가두리 양식장이 된다.

다시 말해서, 상기 가두리 양식장이 설치된 연안해역의 해저면상에 앵커블록(7)을 설치한 상태에서 상기 앵커블록(7)을 장치본체(1)와 연결시키는 한편, 상기 장치본체(1)로부터 연장되는 공기유입관(14) 중 해수면의 상부로 노출되는 경질파이프(15)를 가두리 양식장의 발판구조물이나 부이구조물상에 제공된 파이프홀더(Pipe holder)(25)와 연결시킨다는 것이며, 상기 파이프홀더(25)는 별도의 홀더브라켓(26)을 이용하여 해당 구조물상에 견고히 고정 설치하는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 도 8에서는 앵커블록(7)을 해저면에 고정시키는 데 사용되는 앵커파일(8)을 도시하지 아니하였는 바, 그 이유는 가두리 양식장과 같은 계류식 해상구조물(24)의 경우 미도시된 대형 앵커와 계류로프에 의하여 해당 위치에서 이탈되지 않도록 견고하게 기설치된 구조물이므로, 해수면측의 경질파이프(15)를 이러한 계류식 해상구조물(24)과 연결시키게 되면, 앵커블록(7)의 무게만으로도 폭기장치(10)를 해당 위치에서 안정적으로 지지할 수 있기 때문이며, 필요에 따라서는 다른 실시예의 경우에도 앵커블록(7)을 앵커파일(8)로 해저면상에 고정시켜 놓을 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따르면, 장치본체(1)를 이루는 깔때기몸통(2)으로부터 직관몸통(3)을 거쳐 조류가 빠른 속도로 통과함에 따른 인젝터 원리를 이용하여 해수면 위의 공기가 공기유입관(14)을 거쳐 직관몸통(3)의 내부로 유도된 다음 조류와 함께 기포 형태로 배출되게 함으로서, 외부로부터의 전력이나 동력의 공급없이 순수한 조류의 흐름만을 이용하여 해저면과 인접한 수심층에 폭기작업을 수행할 수 있는 간단하고 경제적인 방식의 폭기장치(10)를 제공할 수 있으며, 상기 공기유입관(14)의 상단측 공기유입구가 해수면측을 향하도록 하여 공기유입관(14)을 통한 이물질의 유입을 최대한으로 차단시키는 한편, 상기 장치본체(1)가 조류의 흐름에 맞추어 앵커로드(9)를 중심으로 조류의 도입에 적합한 위치로 원활하게 회전되도록 함으로서, 보다 더 지속적이고 효율적인 폭기작업이 가능하게 된다.

이와 더불어, 상기 공기유입관(14)을 직관몸통(3)측과 해수면측에 각각 분리 배치되는 경질파이프(15)와, 상기 각각의 경질파이프(15)를 연결하는 플렉시블호스(16)로 구성함과 동시에, 해수면측의 경질파이프(15)는 부이(20) 또는 계류식 해상구조물(24)과 연결시키고, 직관몸통(3)측의 경질파이프(15)는 베어링(13a)을 개재시킨 회전지지부(13)에 의하여 앵커로드(9)와 동일선상에 놓이도록 직관몸통(3)과 연결시킴으로서, 장치본체(1)의 원활한 회전작동에 지장을 초래하지 않는 조건으로 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 플렉시블호스(16)의 길이로 보상할 수 있으며, 이를 통하여 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동에 상관없이 해수면의 위로 연장되는 공기유입관(14)의 길이를 최대한으로 축소시킴으로서, 폭기장치(10)의 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 선박의 운항 등에도 큰 지장을 초래하지 않도록 할 수 있다.

특히, 상기 장치본체(1)를 이루는 깔때기몸통(2)과 직관몸통(3)의 사이에 스로틀 형상의 노즐부(4a)가 제공된 노즐몸통(4)을 조립 설치하고, 상기 회전지지부(13)를 노즐몸통(4)의 상측면과 하측면에 각각 형성시키는 한편, 상기 노즐몸통(4)의 상측면 회전지지부(13)를 거쳐 노즐부(4a)의 노즐통로와 연통되는 공기유입관(14)의 하단 내측에 에어스톤(14a)을 삽입시킴에 따라, 직관몸통(3)을 통과하는 조류의 통과속도를 상기 노즐부(4a)에 의하여 한층 더 증대시킴으로서, 공기유입관(14)을 거쳐 유도되는 공기량과 기포의 생성량을 배가시킬 수 있음은 물론이고, 공기유입관(14)을 거쳐 유도된 공기가 에어스톤(14a)에 의하여 대량의 미립자 기포로 조성되게 함으로서, 기포의 확산성과 산소용해도 역시 충분히 확보할 수 있는 것이다.

추가적인 사항으로서, 상기 깔때기몸통(2)의 후단부 내주면에 격자프레임(2a)을 연결 설치하되, 해당 격자프레임(2a)을 이루는 가로프레임과 세로프레임의 배치간격이 직관몸통(3)의 직경 또는 노즐부(4a)의 노즐통로 직경보다 작게 되도록 함으로서, 직관몸통(3)이나 노즐몸통(4)의 내부로 일정 크기 이상의 이물질이 유입되지 않도록 하여 조류의 분사통로가 이물질로 막히는 현상을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 직관몸통(3)의 선단측에 직사각판 형태의 밸런스윙(6)을 최소 3개 이상의 개수로 하여 방사상으로 연결 설치함에 따라, 장치본체(1)가 조류의 흐름에 맞추어 조류의 도입에 적합한 위치로 보다 신속하고 정확하게 자동 세팅되도록 할 수 있다.

마지막으로, 상기 공기유입관(14)의 상단측과 공기유입구의 사이에 U밴드(17)를 지그재그식으로 연결시킨 배관라인을 제공하고, 해당 배관라인의 하단측에 이물질의 수집과 배출을 위한 배출관(19a)과 드레인캡(19)을 설치하는 한편, 상기 공기유입구에 입구필터(18)를 설치함으로서, 공기유입관(14)을 통한 이물질의 유입 및 에어스톤(14a)의 막힘 현상 역시 보다 확실하게 차단시킬 수 있으며, 상기 직관몸통(3)이나 노즐몸통(4) 하측면의 회전지지부(13)에 연결로드(12)를 적용시키고, 해당 연결로드(12)를 앵커블록(7)의 앵커로드(9)와 착탈 가능하게 연결시킴으로서, 상기 장치본체(1)를 공기유입관(14)과 함께 앵커블록(7)으로부터 신속하고 용이하게 분리시켜 폭기장치(10)의 수리나 유지보수 및 교체작업 또한 매우 손쉽게 수행할 수 있는 것이다.

1 : 장치본체 2 : 깔때기몸통 2a : 격자프레임
3 : 직관몸통 4 : 노즐몸통 4a : 노즐부
5 : 조립소켓 5a : 체결부 6 : 밸런스윙
7 : 앵커블록 8 : 앵커파일 9 : 앵커로드
9a : 받침부 10 : 폭기장치 11 : 조립플랜지
11a,23a : 조립볼트 11b : 핏팅너트 11c : 방수팩킹
12 : 연결로드 13 : 회전지지부 13a : 베어링
14 : 공기유입관 14a : 에어스톤 15 : 경질파이프
15a : 공기배출구멍 16 : 플렉시블호스 17 : U밴드
18 : 입구필터 18a : 격자살 18b : 필터망
19 : 드레인캡 19a : 연결관 20 : 부이
21 : 부력공간 22 : 관통구멍 23 : 장착판
24 : 해상구조물 25 : 파이프홀더 26 : 홀더브라켓

Claims (11)

1. 연안해역의 해저면과 인접한 수심층으로 폭기를 행하여 해당 수역의 빈산소환경을 개선시키도록 한 폭기장치에 있어서,
   상기 폭기장치는 해저면상에 고정 설치되는 앵커블록과, 상기 앵커블록의 상부에서 앵커블록과 연결 설치되는 장치본체와, 상기 장치본체로부터 해수면 위의 소정 위치까지 수직 방향으로 연장되는 공기유입관을 포함하여서 이루어지고,
   상기 장치본체는 조류의 도입을 위한 깔때기몸통과, 상기 깔때기몸통의 선단 출구측에 연결 설치되는 노즐몸통과, 상기 노즐몸통의 선단 출구측에 연결 설치되는 소정 길이의 직관몸통을 포함한 상태로 앵커블록의 상부측에서 수평 방향으로 배치되며,
   상기 노즐몸통의 내주연부에는 스로틀(Throttle) 방식의 노즐부가 제공되고, 상기 노즐몸통의 하측면에는 회전지지부가 제공되는 한편, 상기 노즐몸통의 상측면에 공기유입관의 하단부가 연결 설치되며,
   상기 회전지지부에는 앵커블록으로부터 수직 방향으로 연장되는 앵커로드의 상단측이 베어링을 개재시킨 상태로 삽입 설치되고, 상기 공기유입관의 하단 출구측이 노즐몸통의 노즐부를 거쳐 해당 노즐부가 제공하는 노즐통로와 연통되도록 설치되며,
   상기 공기유입관의 상단측에는 공기유입구가 해수면측을 향하도록 하는 입구조정용 U밴드가 "∩"자 형태로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 공기유입관은 노즐몸통과 연결되는 소정 길이의 경질파이프와, 해수면 표층으로부터 해수면 위의 소정 위치까지 연장되는 경질파이프와, 상기 각각의 경질파이프를 연결하는 플렉시블호스를 포함하여서 이루어지고, 상기 플렉시블호스는 조수 간만의 차이에 따른 해수면의 높이 변동을 보상하는 길이를 가지며,
   상기 해수면측의 경질파이프는 부이 또는 계류식 해상구조물과 연결 설치되고, 상기 노즐몸통과 연결되는 경질파이프는 앵커로드와 동일선상에 놓이는 한편, 해당 경질파이프의 하단측이 베어링을 개재시킨 상태로 삽입 설치되는 회전지지부가 노즐몸통의 상측면에 제공되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 부이는 소정의 몸통 두께를 제외한 나머지 내측 부분이 부력공간을 제공하는 경질 소재의 부이가 되고, 상기 해수면측의 경질파이프는 해당 부이의 몸통을 수직 방향으로 관통하도록 설치되며,
   상기 계류식 해상구조물은 가두리 양식장이 되고, 상기 가두리 양식장의 발판구조물 또는 부이구조물상에 해수면측의 경질파이프가 매달려 설치되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
4. 삭제
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기유입관의 하단 내측에는 에어스톤이 삽입 설치되고, 상기 공기유입관의 하단 출구는 공기배출구멍이 포함된 에어스톤의 지지단부가 되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 해수면 위로 연장되는 공기유입관의 상단측과 입구조정용 U밴드의 사이에는 2개의 경로조정용 U밴드가 "N"자 형태의 지그재그식 배관라인을 이루도록 연결 설치되고,
   상기 경로조정용 U밴드 중에서 "∪"자 형태로 배치된 U밴드의 하단측에는 드레인캡이 구비된 배출관이 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깔때기몸통의 후단부 내주면에는 일정한 배치간격으로 교차되는 가로프레임과 세로프레임에 의한 격자프레임이 연결 설치되고, 상기 가로프레임과 세로프레임의 배치간격은 노즐부의 노즐통로 직경을 초과하지 않는 범위내가 되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
8. 삭제
9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 직관몸통의 선단측 외주면에는 최소 3개 이상의 밸런스윙이 방사상으로 연결 설치되고, 상기 각각의 밸런스윙은 깔때기몸통의 최대 반지름보다 길게 연장되는 직사각판 형태가 됨을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입구조정용 U밴드에 의하여 해수면측을 향하는 공기유입구에는 입구필터가 조립 설치되고, 상기 입구필터의 선단면에는 격자살 또는 필터망이 제공되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.
11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐몸통 하측면의 회전지지부에는 소정의 길이만큼 수직 하방으로 연장되는 연결로드가 설치되고, 상기 연결로드의 상단측이 베어링을 개재시킨 상태로 회전지지부에 삽입 설치되는 한편, 상기 연결로드의 하단부가 앵커로드의 상단부와 착탈 가능하게 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 연안해역의 빈산소환경 개선을 위한 무동력 폭기장치.

Images