KR200451644Y1 - 오일 회수가 가능한 소방차 - Google Patents

Abstract

유조선과 크레인의 충돌로 인한 오일 유출에 따른 해상 오염은 관련지역

생태계의 파괴와 바다를 주업으로 생활해온 주민들에게 엄청난 피해를 입혔고

구제작업 또한 수십만명의 인원이 동원되어 많은 노동력의 손실을 실감했다.

이 과정에서 우리는 물 위에서는 중화제를 살포하고 흡착포를 뿌려 오일을

빨아 들이는 등의 방제작업 외에는 다른 대안이 없었고 뭍에서는 오일이

바닷가에 밀려와서 해안으로 올라 올때까지 기다렸다가 물동이를 활용하여

손으로 퍼 내거나 돌에 묻은 오일을 닦아 내는 정도로 밖에 대처하지 못해

바닷가에서 오일이 밀려 올라오는 검은 바다의 모습을 본 많은 국민들은

발을 동동 굴러야 했다. 해서 본 고안은 중화제를 살포하고 흡착포를

뿌리는 2차적인 방제작업보다는 오일이 유출되는 지역에 투입되어 물과

오일을 한꺼번에 빨아들여 물은 배출하고 오일은 회수하는 적극적인 방제작업이

가능한 배와 차량에 탑재하는 오일스키마와 유수분리장치를 갖춘 오일 회수가

가능한 소방차를 제공하는 것이다

유수분리탱크, 오일스키마, U자 배관부, 비중차

Description

오일 회수가 가능한 소방차{OIL RETRIEVABLE A FIRE ENGINE }

종래의 수질오염 방제작업 방법은 오일을 수거하는 방법으로는

오일펜스를 설치하여 확산을 방지한 상태에서 중화제를 살포하고 흡착포를 뿌려

오일을 빨아들이는 방법을 취하고 있으며 오일을 물과 분리 회수하는 방법으로는

진공을 활용하거나 각종 필터를 사용하는 방법 화학약품을 통한 중화처리나

비중차를 이용하는 방법 등의 다양한 방법이 활용되고 있다. 그러나 현재의

유수분리 기술은 파도에 의하여 지속적으로 흔들림이 발생하는 배 위에서나

도로의 충격을 그대로 받는 차량에 설치되어 작동되는 경우에는 제한을 받아

실제의 효과가 발생하지 않거나 고장의 발생 확률이 높고 또 관련 장치들로

인하여 탱크의 내부 공간이 좁아지거나 외부 공간의 잠식으로 기존 목적물의

활용도가 떨어지거나 기술적인 측면만 강조하여 고장이나 수리를 위한 공간이나

인출 방법이 없는 등의 문제점이 잠재되고 있어 실제로 배에 설치되거나 차량에

설치되어 활용되는 예는 거의 드물다

본 고안의 배경기술로는 탱크 내부에서는 물과 오일이 혼합되어 유입되어도

비중이 다른 물질은 분리가 되므로 비중이 가벼운 오일은 위로 부상하고 비중이

무거운 물은 아래로 가라앉는 비중차에 의한 유수의 자연분리를 활용하고 있으며

U자 배관부에서는 좁은 공간을 통과한 오일과 물의 혼합물이 폭이 넓은 구간을

지나면서 비중이 무거운 물이 아래로 가라앉아 먼저 하부로 떨어짐으로 인하여

관이 막힘으로 뒤따라 내려오던 오일이 유로가 막히면서 상부로 되돌아가고

또 상부에 모인 오일이 량이 증가함에 따라 관의 길이가 짧은 탱크 측으로 유입

되도록 하는 원리를 활용하고 있다 또 유수유입 장치의 경우는 본체가 이중벽으로

구성되고 그 사이에 공간이 형성되므로 물표면에 가라앉아 있어도 항상 일정한

부력을 유지할 수 있도록 하는 부력을 이용한 흡입구의 높이 조절 기능에 있다.

본 고안을 통하여 해결하고자 하는 과제는 서해안 기름 유출사고를 예로하여

그때에 우리가 좀 더 효과적인 방제작업을 할 수 있도록 개발되었으면 하는

장치를 위주로 기술코자 한다. 태안 기름유출 사고시 바다에서는 수많은 어선이

출동하여 흡유포를 뿌리고 거두어 들이는 일을 반복했고 뭍에서는 물가에 밀려

나오는 기름을 바가지로 퍼서 물과 기름을 함께 큰 통에 옮겨 담는 일과 흡유포를

뿌려서 기름을 빨아들이는 일을 하면서 투입된 인원과 노력에 비하여 너무

원시적인 방법과 장비로 효과가 없음을 절감했다. 해서 우리가 바다에서나

뭍에서 우리가 필요로 하는 장비는 기름과 물을 한꺼번에 빨아들이는 장치이다

강이나 바다에서 유출된 기름은 사람이 호스를 들고 서 있을 수 없으므로

물표면에 떠서 물에 떠있는 기름을 빠르게 흡입하는 오일스키머가 필요하며

이 빨아들인 기름과 물은 빠르게 분리하여 물은 배출하고 기름은 가두어 회수하는

유수분리장치가 필요하며 이 기름을 운반하는 장치가 필요한데 이 유수분리장치가

물은 배출하고 기름만 담을 수 있는 탱크 역할을 함과 동시에 차량에 탑재되어

있고 또 차량이 기름 회수에만 쓰이는 것이 아니고 다름 용도로도 쓰일 수 있도록

함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 진공펌프가 설치된 소방선이나 소방차에 설치된

탱크를 활용하고 이 탱크에 물을 공급하거나 살수를 위한 물 배출관

등이 설치되어 있으므로 이러한 물 유입 및 배출관을 통하여 일편으로는

본체 자체가 중간에 진공이 형성된 이중의 벽으로 구성되어 물에 잠긴

상태로 항상 일정한 부력이 유지되어 늘 일정한 높이를 유지할 수 있는

유수유입 장치를 연결하고 다른 한편으로는 유입된 물과 오일이 비중차에

의하여 분리된 후 물은 탱크내의 물이 안정된 수위를 유지하면서 탱크

밖으로 오일의 유출을 방지할 수 있는 U자 배관부를 통하여 배출하고

오일은 탱크 하부 물이 봉수의 역할을 할 수 있도록 일정한 높이에 설치

되는 오일배출구를 통하여 배출되도록 구성함으로 상기 기술된 과제를

해결함에 있다.

이와 같이 구성된 본 고안은 탱크(110)만을 활용 할 때에는 고정식으로 설치되는

유수분리 장치로 공장지역이나 기타 오일(160) 유출 가능지역에서 간단한 구조로

오일(160)의 유출을 방지할 수 있고 진공펌프 부착형 소방차에 적용시는 평소에는

소방차로 활용하다가 비상시에는 오일(160) 수거용 차량으로 활용이 가능하여

전혀 다른 성격의 차량을 유지하는 부담을 줄일 뿐만 아니고 해상 오염시

화재 진압선에 적용하면 본체 탱크에 2종류를 동시에 담을 수도 있어 선박의

부피를 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니고 선박 전체에 오일(160)을 가득 회수할

수 있어 지금까지 유수분리 장치와는 별도로 회수된 오일(160)을 보관하는

탱크의 구성이나 추가장치 없이 단독업무 수행이 가능하다

또한 이 모든 작업이 물(150)과 오일(160)간의 비중차이를 이용하여

자연적으로 이루어짐으로써 한꺼번에 물(150)과 오일(160)의 혼합액이 대량으로

유입되어도 신속하게 배출 처리할 수 있고 별도의 설비비 및 운영비를 절감

시킬 수 있도록 개선된 효과가 얻어지게 되는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 고안을 첨부된 도면에 의하여 좀 더
자세히 설명하면 화재 진압을 위한 배나 소방차에는 물을 운반하는
탱크를 가지고 있으면 이 탱크에 물을 공급하거나 살수를 위한 물
배출관이 등이 설치되고 이러한 물 유입 및 배출관을 통하여 일편으로는
물과 오일이 유입되는 스키머 장치가 연결되고 다른 한편으로는
유입된 물과 오일이 비중차에 의하여 분리된 후 물은 하부 물 배출관과
연결된 U자 배관부를 거쳐서 배출되고 오일은 U자 배관부 보다 상부에
설치된 오일 배출구에 의하여 배출되도록 구성되는 오일 회수가 가능한
소방차를 마련함에 있다.
이하 본 고안을 도면에 따라 보다 상세히 설명하기로 한다.
도1에서와 같이 화재 진압시 사용되는 소방차(100)에는 물탱크가 탑재되어
있는 바 이 탱크(110)는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 비중이
다른 물(150)과 오일(160)을 이 서로의 비중차에 의하여 자연 분리하고
이를 각각의 물배출구(120)와 오일배출구(122)를 통하여 배출하기 위한
장치인 것으로 상기 탱크(110)의 하부에 연결되는 물배출구(120)에는 상기
물 배출구(120)를 통하여 오일(160)의 유출을 방지하는 U자 배관부(130)가
형성되어 비중이 무거운 물(150)만 배출이 이루어지도록 구성된다.
즉, 상기 탱크(110)는 상단부에 물(150)과 오일(160)의 혼합액이 유입되는
혼입구(140b)가 형성되고 탱크(110)의 상부에는 부상 분리된 오일(160)의
배출을 위한 오일배출구(122)가 형성되며 탱크(110)의 하부에는 밸브(125)를
통하여 물배출구(120)와 U자 배관부(130)가 고정식이나 탈착식으로 연결된다.
이 U자 배관부 상부(130b)는 오일 배출구(122)보다 낮아서 탱크(110)내의
수위가 상승하더라도 물(150)이 오일 배출구(122)에 도달하기 전에 물 배출구
(120)를 통하여 유출이 시작되므로 물(150)은 물 배출구(120) 만을 통하여
배출이 이루어지고 반대로 오일(160)은 탱크(110) 내의 오일(160)의 량이
증가하여도 하부의 봉수 역할을 하는 물(150)이 밀려 나기 전에 오일 배출구
(122)를 통하여 오일(160)이 먼저 배출되어 진다 또 상부 오일배출구(122)의
밸브를 잠그면 오일배출구(122)를 통한 배출이 중단되면서 늘어나는
오일(160)이 봉수를 밀어내어 탱크(110) 전체를 오일(160)로 만 채울 수
있으며 하부 물배출구(120)를 잠그면 늘어나는 물이 오일배출구(122)를 통과
하면서 탱크(110) 전체를 물로 만으로 채울 수가 있다
이와 같은 원리를 갖춘 탱크를 운전하는 순서대로 설명하면
탱크(110)내에 물(150)과 오일(160)의 혼합액이 동시에 담기는 경우,
물(150)과 오일(160)은 비중차에 의하여 물(150)은 밑으로 가라 앉고
오일(160)은 물(150) 위에 뜨게 된다 이 상태에서 혼합물 중에서 물(150)의
유입 비율이 오일(160)보다 많으면 물(150)의 높이는 점점 올라가고
이에 따라 물위에 떠 있는 오일(160)의 높이도 점점 상승하여오일배출구
(122)를 통하여 배출이 시작되는데 이때 물(150)의 수위가 오일배출구(122)
밑에 위치한 U자 배관부(130)의 상부지점(130b)에 도달하면 물은 U자
배관부(130)를 통하여 탱크(110) 밖으로 배출하기 시작하므로 추가로
유입되는 물(150)은 물 배출구(120)을 통하여 배출되고 오일(160)은 오일
배출구(122)를 통하여 배출되는 현상이 지속되며 반대로 혼합물 중에
오일(160) 의 유입량이 물(150)의 유입량보다 많으면 물(150)의 높이는
점점 내려가기 시작하면서 탱크(110)내에 오일(160)의 량이 점점 증가하기
시작하여 종국에는
물(150)은 바닥에 깔리고 오일(160)의 높이가 상승하여 어느 순간 오일배출구
(122)를 통하여 오일이 배출되기 시작하면서 탱크(110)내에 균형이 유지된다
또 상기 U자 배관부(130)는 상기 물배출구(120)의 끝단에 U자형 관으로
연결되어 지는 바 상기 U자 배관부(130)의 깊이(D)에서 상단부(130b)는
탱크(110)의 상부측에 오일(160)만의 배출을 이루도록 된 오일배출구(122)보다
낮은 위치(D2)이고 U자 배관부(130)의 하단위치(130a)는 물배출구(120)의
하단위치(120a) 보다 다소 낮게(H1) 된다. 또 물배출구(120) 상단위치의
배관(120b)경의 굵기는 물배출구(120)의 배관경보다 굵고 U자 배관부
하단(130a) 위치의 배관경의 굵기도 U자 배관경보다 굵으며 U자 배관부
상단(130b)의 높이는 물배출구 상단(120b) 보다 높게 형성된다.
상기의 구조를 통하여 오일의 회수 과정을 구체적으로 설명하면
유수가 분리되지 않은 오일(160)과 물(150)의 혼합물이 탱크(110)
밖으로 유출되면서 물배출구(120) 배관을 통과하면 먼저 물배출구(120)
상단위치(120b)에 도달하고 여기에서 비중이 무거운 물(150)이 밑으로
가라앉으면서 먼저 U자 배관부 하단(130a)으로 떨어져 하부를 채우면 따라
흐르던 오일(160)은 물을 뚫고 지나가지를 못하고 다시 역류하여 물배출구
상단(120b)에 모이게 된다 이 상태로 오일(160)의 량이 증가하게 되면 이
오일(160)은 물의 흐름을 뚫고 어느 쪽으로든지 유출되려는 힘이 작용하는데
이때 U자 배관부 하단위치(130a)의 깊이가 물배출구 하단(120a)의 깊이보다
H1 만큼 더 깊이 위치해 있으므로 물배출구 상단(120b)에 모여 있던 오일
(160)은 길이가 짧은 물배출구 하단(120a)를 통하여 탱크(110)로 회수된다.
같은 원리로 U자 배관부 하단(130a)에 모이는 오일(160)은 량이 증가함에
따라 물배출구 상단(120b)측으로나 U자 배관부 상단(130b) 측으로 유출되려는
힘이 작용하는데 이때에도 관의 길이가 짧은 물배출구 상단(120b) 측으로
모이고 여기에 모인 오일(160)은 전술된 바와 같이 탱크(110)로 유입되어
외부 유출이 방지된다. 설명되지 않은 구동 고압수라인(140a)은 진공펌프의
구동용 순환수 배관이다
또 도 4에 도식된 바와 같이 탱크(110)에서 호스(240)로 연결되어 흔들리며
물 표면에 떠다니면서 물과 오일의 혼합물을 지속적으로 유입시켜주는 장치인
오일스키마(200)는 물 표면에 잠겨서 흡입구를 물 표면에 유지시켜 주는
하부본체(210)와 물 위에 떠서 물 흡입구를 물 표면에 유지시켜 주는 상부
본체(260)로 구분된다
하부본체(210)는 도 5에 도식된 바와 같이 하부 부력프레임(215)과 내부에서
유로를 형성하는 하부 유입구(220)와 이에 연결되는 장니플(230) 그리고
이를 펌프에 연결해 주는 호스(240)로 구성된다
하부 부력프레임(215)은 바가지 모양으로 중간에 공간이 형성된 이중벽으로
구성되어 물에 잠긴 상태로 항상 일정한 부력을 유지할 수 있고 상변은
요철모양으로 돌출되어 있어 잠겨 있는 동안 물이 쉽게 흘러 갈 수 있도록
되어 있다 또 하변보다 상변이 넓어서 물에 잠겨 있는 상태에서는 쉽게
뒤집어 지지 않는 특성을 갖추고 있다
또 하부유입구(220)는 맨 위에 하부헤드프레임(222)과 이를 지지하면서
유수가 유입되는 통로 역할을 하는 하부헤드써포트(224) 그리고 하부에
헤드부를 받쳐 주면서 유로를 형성하는 하부원통유로(226)와 이에 연결되어
장니플(230)과 결합되는 원형결합구(228)로 구성된다
하부헤드프레임(222) 몸체에는 도 5의 상세도-A 와 같이 하부헤드써포트
(224) 바로 위에 하부헤드써포트(224) 보다 넓은 폭의 볼트 구멍이 각각
2개씩 뚫려 있는데 이는 이 구멍으로 삽입되는 볼트를 이용하여 상부유입구의
상부헤드프레임(272)을 받쳐 주는 역할을 한다. 연결방법으로는 하부
부력프레임(215) 바닥 한 가운데는 장니플(230)이 관통되어 위치하면 하부
유입구의 원형결합구(228)가 본체 안쪽에서 나사 결합하여 움직이지 않게
고정을 시켜서 유로를 형성한다. 장니플(230)의 하부로는 펌프로부터의
배관(240)이 연결된다.
또 도 6에 도식된 바와 같이 상부본체(260)는 다수개의 진공 프라스틱 구로
구성되는 상부 부력프레임(265)과 여기에 연결되는 상부유입구(270)로 구성
되는데 상부 유입구(270)는 상부 부력프레임(265)에서 하부로 연결된 긴
행거볼트(267)가 상부유입구(270)의 상부에 설치된 연결프레임(278)을
관통하여 위치하면 이 관통점 상하부를 더블 너트를 채워 고정시킬 수
있고 필요에 따라 높낮이를 조정 할 수 있다.
또 상부 유입구의 헤드는 상부헤드(271)를 중심으로 위에는
연결프레임(278)이 설치되고 아래로는 지름은 상부원통유로(276) 보다
작고 길이는 상부원통유로(276) 중간 정도까지 이르면서 펌프의 흡입력을
증가시켜 주는 역할을 하는 내부원통(279)이 설치되고 이 상부헤드(271)는
상부헤드프레임(272)과 결합되고 이 헤드프레임은 유수의 유입구로 활용되는
상부헤드써포트(274)가 지지하며 그 하부에 상부원통유로(276)로 구성된다
또 상부유입구(270)는 하부유입구(220) 보다 지름이 작아 상부 유입구가
하부유입구 속에 들어가서 상하로 이동하는데 지장이 없도록 되어 있다.
이에 상,하부 유입구의 결합 방법을 보면 도4에 도식된 상세도-A와 같이
하부유입구(220)속에 상부유입구(270)를 집어 넣고 상,하부 유입구의 헤드
써포트(274,224)를 나란히 정렬한 상태로 상세도-A와 같이 하부유입구의
하부헤프레임(222)을 뚫고 나오는 볼트의 몸통위에 상부헤드프레임(272)를
올려 놓으므로 연결이 완료된다 이 상태로 상부 유입구(270)는 좌우로는
움직일 수 없고 상하로만 움직임이 가능해 진다
이에 따른 유수의 흡입 원리를 보면 평소에 상,하부 유입구(270,220)는
상,하부헤드써포트(274,224)가 일렬로 배열되어 흡입구가 항상 열려 있는
상태로 수면과 일치하도록 위치하여 유수를 유입시킬 수 있으며 파도가
치거나 외부의 영향으로 하부본체(210)에 물속에 가라앉는 힘이 작용할때는
상부본체(260)가 물위에 떠 있으므로 물속으로 내려가는데 대하여
저항하는 힘으로 작용하고 상부본체(260)가 물 위로 들여 올려 질때는
하부본체(210)가 물속에 있으므로 물위로 솟아오르는데 저항하는 힘으로
작용하게 되어 상,하부본체(260,210)가 물 표면에서 머무를 수 있으며
상,하부유입구(270,220)에서 실제로 유수가 유입되는 공간은 상,하부
헤드프레임(272,222)에서 상,하부원통유로(276,226)까지의 거리에 해당하는
상,하부헤드써포트(274,224)의 측면 공간 만큼에 해당되므로 하부본체(210)
가 내려가고 상부본체(260)가 정지되어 있다면 하부유입구의 하부헤드
써포트(224)의 부분이 내려가면서 상부원통유로(276)에 의하여 서서히
막히게 되며 하부헤드프레임(222)에 박혀있는 볼트가 상부원통유로(279)에
닿을때까지 하강하면 이때부터는 상부본체(260)가 물속으로 당겨지는 힘이
작용하므로 위에서 기술한 바와 같이 더 이상 하강하지 않도록 하는 저항력
으로 작용하게 되고 반대로 하부본체(210)가 정지한 상태에서 상부본체(260)
가 상승하면 상부본체의 상부원통유로(276)가 들여 올려지면서 하부헤드
서포트(224)를 서서히 막아서 하부헤드프레임(222)에 박혀있는 볼트가
상부원통유로(276)에 닿으면 이때부터는 하부본체(210)가 물위로 당겨지는
힘이 작용하므로 위에서 기술한 바와 같이 더 이상 상승하지 않도록 하는
저항력으로 작용하게 된다 이 과정에서 유수의 흡입면적에 해당하는
상,하부헤드써포트(274,224)의 측면 공간은 상부유입구(270)가 상승하거나
하부유입구가(220) 하강하면서 상부원통유로(276)에 의하여 상승하거나
하강하는 깊이 만큼 막히게 되어 흡입 면적을 일정하게 유지할 수 있는
특성을 가진다

도1은 본 고안에 따른 소방차의 사시도
도2는 본 고안에 따른 유수분리기의 사시도
도3은 도2에 따른 유수분리기의 단면도
도4는 오일스키마의 사시도
도5는 도4에 따른 하부본체 사시도
도6은 도4에 따른 상부본체 사시도
< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >
100 ----- 소방차 110 ------ 탱크
120 ------ 물 배출구 120a ------ 물배출구 하단
120b ------ 물배출구 상단 122 ----- 오일 배출구
130 ----- U자 배관부 130a ----- U자 배관부 하단
130b ----- U자 배관부 상단 140a ---- 구동 고압수라인
140b----- 혼입구 150 ----- 물
160 ----- 오일 200 ----- 오일스키마
210 ----- 하부본체 215 ----- 하부 부력프레임
220 ----- 하부유입구 222 ----- 하부 헤드프레임
224 ----- 하부헤드 써포트 226 ----- 하부 원통유로
228 ----- 원형 결합구 230 ----- 장니플
240 ----- 배관 260 ----- 상부본체
265 ----- 상부 부력프레임 267 ----- 행거볼트
270 ----- 상부유입구 271 ----- 상부헤드
272 ----- 상부 헤드프레임 274 ----- 상부 헤드써포트
276 ----- 상부 원통유로 278 ----- 연결프레임
279 ----- 내부원통

Claims (3)

1. 물 표면에 위치한 물(150)과 오일(160)을 빨아들이기 위한 오일

   회수가 가능한 소방차에 연결되어 흡입구 역할을 하는 오일

   스키마(200)에 있어서 이 스키마는 물속에 잠겨서 유수유입구를 수평선에

   위치시키는 하부본체(210)와 물위에 떠서 유수유입구를 수평선에

   위치시키는 상부본체(260)로 구성되고 하부본체에 부력을 제공하는

   하부 부력프레임(215)은 바가지 모양으로 중간에 공간이 형성된 이중벽으로

   구성되어 물에 잠긴 상태로 항상 일정한 부력을 유지할 수 있고 상변은

   요철모양으로 돌출되어 있어 잠겨 있는 동안 물이 쉽게 흘러 갈 수 있도록

   되어 있으며 또 하변보다 상변이 넓어서 물에 잠겨 있는 상태에서는 쉽게

   뒤집어 지지 않는 특성을 갖추고 있고 상부본체(260)에 부력을 제공하는 상부

   부력프레임(265)은 다수개의 진공 프라스틱 구로 구성되어 항상 물위에 떠

   있으며 하부에 행거볼트(267)가 설치되어 상부유입구(270)를 행거볼트에

   연결할때 적절한 위치 조절이 가능하도록 구성되어지며 두 본체에 의해 물

   표면에서 유수유입구로 활용되는 상,하부유입구(270,220)는 상부유입구(270)

   가 하부유입구(220)속에 삽입되어 흡입공간을 형성하도록 구성된 구조에서

   상,하부헤드써포트(274,224)를 나란히 배열한 상태에서 하부헤드프레임(222)을

   뚫고 나오는 볼트의 몸통위에 상부헤드프레임(272)를 올려 놓으므로 연결이 완료되어 상부 유입구(270)는 좌우로는 움직일 수 없고 상하로만 움직임이

   가능하고 상하로 이동시 상부유입구의 상부원통유로(276)가 하부유입구의

   하부헤드써포트(224) 측면 공간을 이동되는 높이만큼 막아서 항상 흡입면적이

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