KR102459726B1 - 스피커 어레이를 포함하는 조류 응집처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스피커 어레이를 포함하는 조류 응집처리장치는, 수상에 부유하는 조류(Algae)를 응집시켜 채집하도록 수상 구조물에 구비되는 조류 응집처리장치에 있어서, 상기 수상 구조물의 저면 하부에 측 방향을 바라보는 상태로 구비되어 수중에 노출되며, 기 설정된 파장의 가청음을 평면파 형태로 방사하여, 가청음을 방사한 방향인 응집영역에 소정의 정재파 비를 가지는 절면(Nodal Plane)을 형성하여 조류를 응집시키는 하나 이상의 스피커를 포함하는 스피커 어레이 및 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류를 채집하는 조류채집유닛을 포함한다.

Description

스피커 어레이를 포함하는 조류 응집처리장치{Algae Conglomerating Apparatus Having Speaker Array}

본 발명은 조류 응집처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기 설정된 파장의 가청음을 평면파 형태로 방사하여 소정의 정재파 비를 가지는 절면(Nodal Plane)을 형성하여 조류를 응집시키는 하나 이상의 스피커를 포함하는 스피커 어레이를 포함하는 조류 응집처리장치에 관한 것이다.

녹조는 유속이 거의 없는 호수나 하천에 유입된 질소(N) 또는 인(P)은 높은 수온 조건에서 남조류(Cyanobacteria)를 대량 증식시킴으로써 발생하게 된다. 이와 같은 녹조는 1차적으로 수질을 오염시키고, 2차적으로는 생태계를 교란시키는 등 중요한 환경오염의 요인으로 인식되고 있다.

종래에는 녹조를 저감시키기 위해서 살조제, 과산화수소 등을 살포하는 화학적 방법, 물벼룩 또는 조개를 통한 생물학적 방법, 황토를 살포하여 침강시키는 물리적 방법, 초음파를 이용하여 분해시키는 음향기법 등이 제안되고 있다.

그러나, 이와 같은 방법들은 녹조뿐만 아니라 다른 주변 수중 생물에게도 영향을 미쳐 수중 생태계를 해칠 우려가 있으며, 특히 녹조를 침전하여 제거하는 방법의 경우에는, 침전물을 토양으로 덮거나 또는 주기적으로 침전물을 수중에서 제거해야 하는 등의 2차적 처리 과정이 필요한 한계점이 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국등록특허 제10-177596호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 수중에 부유하는 조류를 효과적으로 제거할 수 있으면서도 수중 생태계에 영향이 없으며, 2차적 처리 과정이 요구되지 않는 조류 응집처리장치를 제공하기 위한 목적을 가진다.

또한 본 발명은 응집 처리된 조류를 채집하여 연료 또는 친환경 소재 등의 제조를 위해 재활용할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스피커 어레이를 포함하는 조류 응집처리장치는, 수상에 부유하는 조류(Algae)를 응집시켜 채집하도록 수상 구조물에 구비되는 조류 응집처리장치에 있어서, 상기 수상 구조물의 저면 하부에 측 방향을 바라보는 상태로 구비되어 수중에 노출되며, 기 설정된 파장의 가청음을 평면파 형태로 방사하여, 가청음을 방사한 방향인 응집영역에 소정의 정재파 비를 가지는 절면(Nodal Plane)을 형성하여 조류를 응집시키는 하나 이상의 스피커를 포함하는 스피커 어레이 및 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류를 채집하는 조류채집유닛을 포함한다.

이때 상기 스피커는 상기 수상 구조물의 전후 방향을 따라 복수 개가 직렬 배치될 수 있다.

그리고 상기 스피커는 복수 개가 상기 응집영역을 중심으로 서로 대향되도록 설치될 수 있다.

또한 상기 스피커 어레이는, 상기 스피커에 대해 상기 응집영역을 중심으로 대향되도록 설치되어, 대응되는 스피커에서 방사된 가청음을 반사하여 평면파가 형성되도록 보조하는 반사구조체를 더 포함할 수 있다.

이때 상기 반사구조체는, 강체벽체 또는 음향메타물질을 포함하는 벽체 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.

더불어 상기 스피커는, 소정 면적을 가지는 평판 및 상기 평판의 중앙부에 구비되어 제1파장의 가청음을 방사하는 주 가진기를 포함할 수 있다.

여기서 상기 스피커는, 상기 평판의 둘레부에 구비되어 상기 주 가진기의 음향장을 보완하는 복수 개의 보조 가진기를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 보조 가진기는 상기 주 가진기를 중심으로 하여 선대칭되는 형태로 배치될 수 있다.

더불어 상기 스피커는, 상기 평판의 전면에 구비되어 상기 평판과 수중의 임피던스 차이를 감소시키는 음향창을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 스피커는, 상기 음향창의 표면을 세척하도록 구비되는 와이퍼모듈을 더 포함할 수 있다.

한편 상기 조류채집유닛은, 상기 응집영역의 후방 측에 구비되어 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류를 채집하는 조류이송관을 포함할 수 있다.

그리고 상기 조류이송관은, 상기 스피커 어레이에 의해 형성되는 절면(Nodal Plane)의 개수에 대응되는 개수로 구비될 수 있다.

또한 상기 조류이송관은 복수 개가 구비되며, 이와 같은 경우 상기 조류채집유닛은, 상기 복수 개의 조류이송관 간의 이격 거리를 조절하는 거리조절모듈을 더 포함할 수 있다.

이때 상기 조류이송관은, 수중에 노출되고, 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류가 유입되는 조류유입부, 상기 수상 구조물의 내측에 노출되어, 상기 조류유입부에 의해 유입된 조류를 배출시키는 조류배출부 및 상기 조류유입부와 상기 조류배출부 사이를 연결하도록 구비되어 조류를 유동시키는 연장부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 조류이송관은, 상기 조류유입부와 상기 조류배출부의 압력 차이에 따라 조류가 상기 조류유입부로부터 상기 조류배출부 측으로 유동되도록 형성될 수 있다.

또한 상기 조류채집유닛은, 상기 조류이송관에 의해 채집된 조류를 여과시키는 조류여과모듈을 더 포함할 수 있다.

한편 본 발명은 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 센서부와, 상기 스피커 어레이를 제어하는 스피커 어레이 제어모듈과, 상기 조류채집유닛을 제어하는 조류채집유닛 제어모듈을 포함하는 중앙제어유닛을 더 포함할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스피커 어레이를 포함하는 조류 응집처리장치는, 기 설정된 파장의 가청음을 평면파 형태로 방사하여 소정의 정재파 비를 가지는 절면(Nodal Plane)을 형성하여 조류를 응집시키는 하나 이상의 스피커를 포함하는 스피커 어레이를 통해, 수중에 부유하는 조류를 효과적으로 제거가 가능하다는 장점이 있다.

또한 본 발명은 조류 제거를 위한 목적을 달성하는 과정에서 수중 생태계에 영향을 끼치지 않아 친환경적이며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 조류를 효과적으로 채집할 수 있는 부가적인 장치를 포함하기 때문에, 조류를 단순히 침강하여 제거시키는 방법과 비교하여 조류를 수중에서 제거하는 별도의 과정이 필요 없어 효율적이라는 장점이 있다.

더불어 이에 따라 채집된 조류는 바이오 연료 또는 바이오 재료의 원료로 활용할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치에 있어서, 스피커의 구조를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치의 각 구성을 개념적으로 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치를 통해 길이 방향으로 절면을 형상시키기 위한 제어 시뮬레이션을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치에 있어서, 조류이송관의 구조를 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 조류 응집처리장치의 모습을 나타낸 도면; 및
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 조류 응집처리장치에 있어서, 조류채집유닛의 모습을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 수상에 부유하는 조류(Algae)를 응집시켜 채집하도록 수상 구조물에 구비되 조류 응집처리장치로서, 하나 이상의 스피커(100)를 포함하는 스피커 어레이와, 조류채집유닛(200)과, 중앙제어유닛(도 4 참조)을 포함한다.

상기 스피커 어레이의 스피커(100)는 상기 수상 구조물의 저면 하부에 측 방향을 바라보는 상태로 구비되어 수중에 노출되며, 기 설정된 파장의 가청음을 평면파 형태로 방사하여, 가청음을 방사한 방향인 응집영역에 소정의 정재파 비를 가지는 절면(Nodal Plane)을 형성하여 조류를 응집시키는 역할을 수행한다.

특히 본 실시예의 경우 상기 스피커(100)는 상기 수상 구조물의 전후 방향을 따라 복수 개가 직렬 배치되며, 또한 복수 개가 상기 응집영역을 중심으로 서로 대향되도록 설치된 형태를 가진다.

따라서 상기 스피커(100)는 수중에서 순음(Pure Tone) 또는 협소 주파수 대역음(Narrow Frequency Band)을 발생시키고, 대상 음장 내부에 정상파(Standing Wave)를 형성하게 된다.

그리고 상기 조류채집유닛(200)은 상기 응집영역의 후방 측에 구비되어 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류를 채집하는 조류이송관(210)과, 상기 조류이송관(210)에 의해 채집된 조류를 여과시키는 조류여과모듈(220)을 포함한다.

본 실시예에서 상기 스피커 어레이 및 상기 조류채집유닛(200)은 수상 구조물의 저면 측에 구비되는 베이스(10)에 고정된 상태를 가지며, 특히 상기 스피커 어레이를 형성하는 각 스피커(100)는 상기 베이스(10)의 하부에 양측 방향으로 이격된 상태로 구비되는 베이스연결부(20)의 길이 방향을 따라 복수 개가 서로 마주보는 형태로 배열된다. 그리고 이와 같이 서로 마주보는 스피커(100) 간의 사이는 상기 응집영역이 위치된다.

또한 상기 조류이송관(210)은 세부적으로, 수중에 노출되고 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류가 유입되는 조류유입부(212)와, 상기 수상 구조물의 내측에 노출되어, 상기 조류유입부(212)에 의해 유입된 조류를 배출시키는 조류배출부(216)와, 상기 조류유입부(212) 및 와 상기 조류배출부(216) 사이를 연결하도록 구비되어 조류를 수상 구조물의 내측으로 유동시키는 연장부(214)를 포함한다.

그리고 상기 조류여과모듈(220)은 응집된 조류를 걸러낼 수 있도록 상기 조류이송관(210)의 조류배출부(216) 측에 거름망 형태로 구비될 수 있다.

일반적으로 제거하고자 하는 조류, 특히 유해한 남조류의 크기는 4-15㎛로 매우 작으나, 유해한 성분들은 주로 면적 단위의 군체를 이루게 되므로 채집하고자 하는 대상에 따라 거름망의 메쉬 사이즈를 결정할 수 있다. 상기 조류여과모듈(220)로는 공지된 플랑크톤네트(메쉬 사이즈=20㎛~)를 활용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치에 있어서, 스피커(100)의 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치의 각 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 스피커 어레이는 복수 개의 스피커(100)와, 이들 각각의 스피커(100)를 제어하기 위한 복수 개의 스피커 제어기를 포함한다.

그리고 상기 스피커(100)는 평판(110)과, 음향창(120)과, 앰프(130)를 포함한다.

상기 평판(110)은 소정 면적을 가지도록 형성되며, 상기 평판(110)의 중앙부에 구비되어 제1파장의 가청음을 방사하는 주 가진기(112)와, 상기 평판(110)의 둘레부에 구비되어 상기 주 가진기(112)의 음향장을 보완하는 복수 개의 보조 가진기(114)를 포함한다.

본 실시예와 같이 스피커(100)가 서로 마주보고 있는 형태에 있어서 방사된 음파가 반대 측으로 전파되어 반사될 때, 파형이 변화 없이 큰 진폭을 가진 정상파를 형성하기 위해서는 스피커(100)의 출력이 그에 상응하여야 할 필요가 있다.

다만, 일반적으로 고출력을 만드는 가진기는 부피가 크고 단가가 높으므로, 모든 가진기들을 고출력 유닛으로 구성하는 것은 비효율적이다. 따라서, 본 실시예의 경우 이를 보완하기 위해 평판(110)의 기하 중심에 큰 진폭을 가진하는 주 가진기(112)를 위치시키고, 평판(110)의 둘레부에는 주 가진기(112)가 발생시키는 음향장을 보완하는 보조 가진기(114)를 배치하였다.

상기 주 가진기(112)는 평판(110)을 가진하여 수중에서 정상파를 실제로 형성하는데 사용되며, 보조 가진기(114)는 주 가진기(112)로부터 발생되는 음파가 평면파에 가깝게 방사할 수 있도록 보조하게 된다.

본 실시예의 경우 상기 보조 가진기(114)는 상기 주 가진기(112)를 중심으로 하여 선대칭되는 형태로 배치되는 것으로 하였으나, 상기 보조 가진기(114)의 배치 형태는 본 실시예만으로 제한되지는 않는다.

또한 이와 같은 주 가진기(112) 및 보조 가진기(114)를 제어하기 위해, 상기 스피커 제어기는 주 가진기 제어기 및 보조 가진기 제어기를 포함할 수 있다.

상기 음향창(120)은 상기 평판(110)의 전면에 구비되어 상기 평판(110)과 수중의 임피던스 차이를 감소시키는 역할을 수행하며, 이를 통해 음향 투과 손실을 최소화하여 음향 방사 효율을 높일 수 있다.

그리고 상기 앰프(130)는 상기 주 가진기(112) 및 상기 보조 가진기(114)에 인가되는 신호를 증폭시키도록 구비되며, 상기 와이퍼모듈(140)은 상기 음향창(120)의 표면을 세척하도록 구비된다.

본 실시예에서 상기 와이퍼모듈(140)은 수온 변화, 진동에 의해 표면에서 발생하는 높은 압력에 의한 공동현상(Cavitation) 따라 음향창(120)에 발생할 수 있는 기포를 제거하거나, 오랜 침지에 따른 녹조류 또는 기타 오염물을 제거하는데 사용된다.

구체적으로 상기 와이퍼모듈(140)은 스피커 위 아래 모서리에 구비되는 회전축을 기준으로 소정 각도 회전 가능하게 구비되는 한 쌍의 와이퍼부재(144)와, 상기 한 쌍의 와이퍼부재(144)를 각각 회전시키기 위한 한 쌍의 서보모터(142)를 포함할 수 있다.

또한 상기 중앙제어유닛은, 유속, 수온, 용존산소량 등과 같은 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 센서부와, 상기 스피커 어레이를 제어하는 스피커 어레이 제어모듈과, 상기 조류채집유닛(200)을 제어하는 조류채집유닛 제어모듈을 포함할 수 있다.

이에 따라 상기 중앙제어유닛은 상기 센서부로부터 얻은 수상 구조물 주변의 수중 환경 또는 유속에 대한 정보를 사용자에게 제공하며, 수온에 대한 정보를 실시간으로 스피커 어레이 제어모듈 및 조류채집유닛 제어모듈에 전달하여 절면 형성이 정상적으로 이루어질 수 있도록 하고, 절면의 위치에 따라 조류를 적절히 채집할 수 있도록 한다.

한편 스피커 어레이를 제어하기 위한 제어 알고리즘은 상기 스피커 어레이 제어모듈을 통해 구현될 수 있으며, 이하에서는 이와 같은 알고리즘에 대해 자세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 스피커 어레이 제어모듈은 평면파 빔(beam)으로 음향을 방사하기 위한 제어를 수행할 수 있다.

조류 응집 성능의 향상을 위해서는 음원으로부터 짧은 방사 거리 내에 평면파가 형성되어야 하므로, 스피커(100) 자체에서 방사되는 음향 또한 평면파의 형태를 가지는 것이 유리하며, 이를 위한 가상스피커의 제어가 매우 중요하다.

그리고 이와 같이 특정한 목표 방사 음향장 구현을 위한 각 가진기의 입력신호는 가진기-음향장 간 전달 함수로 구성되는 역문제(Inverse Problem)의 해로서 얻을 수 있다. 해당 전달 함수는 가진기-진동장, 진동장-음향장 간의 두 전달 함수의 곱으로 정의되며, 이로부터 구성되는 역문제 행렬식은 이하의 식 1에 Pseudo-Inverse를 적용하여 구한

값을 통해, 식 2와 같이 가진기의 입력신호를 구할 수 있다.

따라서, 본 제어 기법의 목표 음향장을 평면파 음향장으로 설정하면, 적절한 가진기들의 출력을 통해 평판(110)으로부터 평면파를 방사할 수 있다.

또한 전체 가진기에 필요한 입력 파워 효율을 향상시키기 위해, 역 문제의 해를 안정적으로 얻을 수 있는 정규화 기법(Regularization)을 적용하여 입력되는 전체 파워를 제어 성능의 변화 없이 감소시킬 수 있다

다음으로, 상기 스피커 어레이 제어모듈은 스피커 어레이의 길이 방향으로 안정적인 음향모드를 형성시키기 위한 제어를 수행할 수 있다.

수중에서 정상 파장이 형성되는 주파수는 서로 마주보고 있는 스피커(100), 또는 스피커(100)와 다른 실시예에서 후술할 반사구조체(150, 도 7 참조) 간의 거리에 의해 결정되므로, 가진 주파수는 해당 거리와 형성하고자 하는 절면의 개수에 의해 결정된다.

그리고 수상 구조물의 진행 방향으로 평행한 긴 절면을 유효하게 형성시키려면, 선체 길이 방향으로 직렬 배치된 다중의 가상스피커를 사용하여야 한다.

이러한 음원 어레이는 다중 음원이 존재하는 상황으로 생각할 수 있으며, 인접 음원에서 방사된 음파는 호이겐스 원리(Huygens’ Principle)에 의해 서로 간섭되어 일정 거리 이상 진행하면 평면파를 형성하게 된다.

이와 같이 직렬 배치된 스피커 어레이는 음장합성법(Wave Field Synthesis)을 이용하여 길이 방향으로 긴 정상파를 안정적으로 구현할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치를 통해 길이 방향으로 절면을 형상시키기 위한 제어 시뮬레이션을 나타낸 도면으로서, 1초동안 선체, 즉 수중 구조물의 이동 방향으로 2개의 절면이 형성되는 것을 관찰할 수 있다.

그리고 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치에 있어서, 조류이송관(210)의 구조를 나타낸 도면으로서, 이를 통해 상기 조류이송관(210)에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.

본 실시예에서 상기 조류이송관(210)은 상기 스피커 어레이에 의해 형성되는 절면(Nodal Plane)의 개수에 대응되는 개수로 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우 총 3개가 구비되는 것으로 예시하였다.

또한 상기 조류이송관(210)은 상기 조류유입부(212)와 상기 조류배출부(216)의 압력 차이에 따라 조류가 상기 조류유입부(212)로부터 상기 조류배출부(216) 측으로 유동되도록 할 수 있다.

구체적으로 상기 조류이송관(210)은 베르누이 정리를 따라 상기 조류유입부(212)와 상기 조류배출부(216)의 압력 차에 의해서 응집된 조류가 조류여과모듈(220)로 이송될 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라 별도로 펌프가 사용되지 않기 때문에 응집된 조류가 분해되지 않게 된다.

도 6에 나타난 조류이송관(210)의 측면도를 기준으로 하여, V_s는 수상 구조물의 이동 속도, V_f는 유체 자체의 이동 속도, H는 상기 조류유입부(212)와 상기 조류배출부(216) 간의 높이 차, A_o는 상기 조류유입부(212)의 개구 면적, A_i는 상기 조류배출부(216)의 개구 면적을 나타내며, A_i>A_o이다.

조류는 주로 유동이 없는 호수에서 발생하기 때문에 V_f

0로 고려할 수 있으며, 상기 조류유입부(212)와 상기 조류배출부(216) 간의 압력 차이는 이하의 식 3과 같이 정리될 수 있기 때문에, 수상 구조물의 출력 및 이동 속도를 고려하여 상기 조류이송관(210)의 크기를 결정할 수 있다.

이상으로 본 발명의 제1실시예에 따른 조류 응집처리장치에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 조류 응집처리장치의 모습을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 스피커 어레이의 일측에 스피커(100) 복수 개가 배치되고, 반대 측에 상기 스피커(100)에 대해 상기 응집영역을 중심으로 대향되도록 설치되어, 대응되는 스피커(100)에서 방사된 가청음을 반사하여 평면파가 형성되도록 보조하는 반사구조체(150)를 더 포함한다.

그리고 상기 반사구조체(150)는 강체벽체 또는 음향메타물질을 포함하는 벽체 중 어느 하나의 형태일 수 있으며, 상기 반사구조체(150)가 모듈 형태일 경우에는 위상기하최적화로 만든 구조물 형태일 수 있다.

이와 같이, 상기 스피커 어레이는 제1실시예와 같이 복수 개의 스피커(100)가 서로 마주보는 형태 외에도, 서로 마주보는 한 쌍의 스피커(100) 중 어느 하나를 상기 반사구조체(150)로 대체한 형태일 수도 있다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 조류 응집처리장치에 있어서, 조류채집유닛(200)의 모습을 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 상기 조류채집유닛(200)은 복수 개의 조류이송관(210) 간의 이격 거리를 조절하는 거리조절모듈(230)을 더 포함하는 형태를 가진다.

전술한 바와 같이 조류이송관(210)은 파장 길이에 따라 형성되는 절면의 개수에 따라 한 개 혹은 다중으로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 절면의 위치에 따라 상기 조류이송관(210)의 위치를 조정할 수 있도록 상기 거리조절모듈(230)을 사용한다.

본 실시예에서 상기 거리조절모듈(230)은 일측의 조류이송관(210)에 연결되는 실린더부(234)와 타측의 조류이송관(210)에 연결되는 행정부(236)를 포함하여, 상기 행정부(236)의 행정 거리에 따라 서로 인접한 조류이송관(210) 간의 거리를 조절할 수 있다.

이때 파장의 길이는

, 즉 스피커(100)로부터 발생하는 주파수(f) 와 음속(c)으로 결정된다.

음속은 수온에 따라 달라질 수 있으며, 발생하는 주파수 역시 방사 조건에 따라 유동적일 수 있으므로, 허용 가능한 수온범위 및 주파수 범위를 고려하여 상기 거리조절모듈(230)의 동작 범위

를 결정할 수 있다.

여기서

는 가장 짧은 파장, 그리고

는 가장 긴 파장을 의미한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 베이스
20: 베이스연결부
100: 스피커
110: 평판
112: 주 가진기
114: 보조 가진기
120: 음향창
130: 앰프
140: 와이퍼모듈
150: 반사구조체
200: 조류채집유닛
210: 조류이송관
220: 조류여과모듈
230: 거리조절모듈

Claims (17)

1. 수상에 부유하는 조류(Algae)를 응집시켜 채집하도록 수상 구조물에 구비되는 조류 응집처리장치에 있어서,
   상기 수상 구조물의 저면 하부에 측 방향을 바라보는 상태로 구비되어 수중에 노출되며, 기 설정된 파장의 순음(Pure Tone) 또는 협소 주파수 대역음(Narrow Frequency Band)을 가지는 가청음을 평면파 형태로 방사하여, 가청음을 방사한 방향인 응집영역에 소정의 정재파 비를 가지는 절면(Nodal Plane)을 형성하여 조류를 응집시키는 하나 이상의 스피커를 포함하는 스피커 어레이; 및
   상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류를 채집하는 조류채집유닛;
   을 포함하는,
   조류 응집처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스피커는 상기 수상 구조물의 전후 방향을 따라 복수 개가 직렬 배치되는,
   조류 응집처리장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스피커는 복수 개가 상기 응집영역을 중심으로 서로 대향되도록 설치되는,
   조류 응집처리장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스피커 어레이는,
   상기 스피커에 대해 상기 응집영역을 중심으로 대향되도록 설치되어, 대응되는 스피커에서 방사된 가청음을 반사하여 평면파가 형성되도록 보조하는 반사구조체를 더 포함하는,
   조류 응집처리장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 반사구조체는,
   강체벽체 또는 음향메타물질을 포함하는 벽체 중 어느 하나의 형태로 형성되는,
   조류 응집처리장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 스피커는,
   소정 면적을 가지는 평판; 및
   상기 평판의 중앙부에 구비되어 제1파장의 가청음을 방사하는 주 가진기;
   를 포함하는,
   조류 응집처리장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 스피커는,
   상기 평판의 둘레부에 구비되어 상기 주 가진기의 음향장을 보완하는 복수 개의 보조 가진기를 더 포함하는,
   조류 응집처리장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 보조 가진기는 상기 주 가진기를 중심으로 하여 선대칭되는 형태로 배치되는,
   조류 응집처리장치.
9. 제6항에 있어서,
   상기 스피커는,
   상기 평판의 전면에 구비되어 상기 평판과 수중의 임피던스 차이를 감소시키는 음향창을 더 포함하는,
   조류 응집처리장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 스피커는,
    상기 음향창의 표면을 세척하도록 구비되는 와이퍼모듈을 더 포함하는,
    조류 응집처리장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 조류채집유닛은,
    상기 응집영역의 후방 측에 구비되어 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류를 채집하는 조류이송관을 포함하는,
    조류 응집처리장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 조류이송관은,
    상기 스피커 어레이에 의해 형성되는 절면(Nodal Plane)의 개수에 대응되는 개수로 구비되는,
    조류 응집처리장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 조류이송관은 복수 개가 구비되며,
    상기 조류채집유닛은,
    상기 복수 개의 조류이송관 간의 이격 거리를 조절하는 거리조절모듈을 더 포함하는,
    조류 응집처리장치.
14. 제11항에 있어서,
    상기 조류이송관은,
    수중에 노출되고, 상기 스피커 어레이에 의해 응집된 조류가 유입되는 조류유입부;
    상기 수상 구조물의 내측에 노출되어, 상기 조류유입부에 의해 유입된 조류를 배출시키는 조류배출부; 및
    상기 조류유입부와 상기 조류배출부 사이를 연결하도록 구비되어 조류를 유동시키는 연장부;
    를 포함하는,
    조류 응집처리장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 조류이송관은,
    상기 조류유입부와 상기 조류배출부의 압력 차이에 따라 조류가 상기 조류유입부로부터 상기 조류배출부 측으로 유동되도록 형성되는,
    조류 응집처리장치.
16. 제11항에 있어서,
    상기 조류채집유닛은,
    상기 조류이송관에 의해 채집된 조류를 여과시키는 조류여과모듈을 더 포함하는,
    조류 응집처리장치.
17. 제1항에 있어서,
    주변 환경에 대한 정보를 수집하는 센서부와, 상기 스피커 어레이를 제어하는 스피커 어레이 제어모듈과, 상기 조류채집유닛을 제어하는 조류채집유닛 제어모듈을 포함하는 중앙제어유닛을 더 포함하는,
    조류 응집처리장치.

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