KR20050048118A - 수중 자동채수 컨베이어 시스템 - Google Patents

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명철수
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Abstract

본 발명은 강, 하천, 호수 또는 해양 등에서 채수를 위해 사용되는 수중 자동채수 컨베이어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채수 조건에 따라 한 장소에서 여러개의 채수를 동시에 행할 수 있는 수중 자동채수 컨베이어 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 채수 시간, 채수 깊이 및 채수기의 개수 등의 채수 조건을 사전에 설정하여 시료를 자동으로 채수하기 위한 수중 자동채수 컨베이어 시스템으로서, 시료를 채취하는 적어도 하나 이상의 채수기; 상기 채수기를 운반하는 적어도 하나 이상의 채수기 캐리어; 상기 채수 조건에 따라 채수가 이루어지도록 상기 채수기 마개의 개폐를 제어하는 제어부; 및 채수 종료후, 채수기 캐리어에 의해 운반되는 상기 각각의 채수기를 회수하고 새로운 채수기가 투입될 수 있도록 하나의 폐쇄 루프로 형성되고, 캐리어 구동부에 의해 구동되는 캐리어 운반라인을 포함한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 캐리어 운반라인이 하나의 폐쇄 루프를 형성하게 되어 한 장소에서 연속적인 채수를 할 수 있으며, 캐리어 운반라인에 다수개의 채수기를 장착할 수 있어, 수심별로 여러개의 채수가 동시에 가능하다는 효과를 가진다.

Description

수중 자동채수 컨베이어 시스템{UNDERWATER CONVEYOR SYSTEM FOR AUTOMATIC WATER SAMPLING}
본 발명은 강, 하천, 호수 또는 해양 등에서 채수를 위해 사용되는 수중 자동채수 컨베이어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채수 조건에 따라 한 장소에서 여러개의 채수를 동시에 행할 수 있는 수중 자동채수 컨베이어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 채수기는 하천이나 해양에서 물을 샘플링하여 수심에 따른 오염도, 세균, 생물 서식 현황 등을 조사하기 위하여 사용되는 것이다. 이러한 시료 채수는 각종 조사의 시초단계로, 지역, 시간, 깊이 등 실험자나 작업자가 원하는 매우 다양한 요구 조건에 적절하게 부응할 필요성이 매우 강하게 요구되는 것이다.
종래의 채수기는 관측 선박에서 메신저를 투하하여 채수기 두껑을 닫는 수동식 채수기 혹은 채수기와 연결된 선상에서 제어기를 통해 채수 신호를 보내는 반자동식 채수기를 사용하였다.
그러나, 수동식 또는 반자동식 채수기는 직접 시료를 채수하여야 하기 때문에 많은 인력과 시간이 소요된다고 하는 문제점이 있었다. 이에 근래에는 채수시간을 설정할 수 있는 타이머를 내장한 채수기를 개발하여 사용하고 있다.
하지만, 상기 타이머를 내장한 채수기 또한 일정시간에 한번의 채수만이 가능할 뿐이고, 한 장소에서 여러시간대에 채수를 하기 위해서는 여러개의 자동 채수기를 병렬로 설치해야 한다는 문제점이 존재하였다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 감안한 것으로, 소망하는 시간대 및 수심에 따라 다수의 채수기를 동시에 병행 설치하여 채수할 수 있을 뿐만 아니라, 채수기 캐리어의 운반라인이 폐쇄 루프를 형성함으로써, 횟수를 설정하여 그 횟수만큼 채수 가능한 캐리어 운반라인을 구비한 수중 자동채수 컨베이어 시스템 및 자동채수 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 채수 시간, 채수 깊이 및 채수기의 개수 등의 채수 조건을 사전에 설정하여 시료를 자동으로 채수하기 위한 수중 자동채수 컨베이어 시스템으로서, 시료를 채취하는 적어도 하나 이상의 채수기; 채수기를 운반하는 적어도 하나 이상의 채수기 캐리어; 채수 조건에 따라 채수가 이루어지도록 상기 채수기 마개의 개폐를 제어하는 제어부; 및 채수 종료후, 채수기 캐리어에 의해 운반되는 상기 각각의 채수기를 회수하고 새로운 채수기가 투입될 수 있도록 하나의 폐쇄 루프로 형성되고, 캐리어 구동부에 의해 구동되는 캐리어 운반라인을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예의 구성과 동작을 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템이 거치대에 장착될 경우에 있어서의 개략적인 외관의 사시도이다. 도 1에서 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 예를 들어 해양의 해수를 채수하기 위해 거치대(100)에 본 발명에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템(1)을 장착하고 해수 아래로 투입하게 된다. 해수 아래로 투입된 거치대(100)는 하단에 형성된 삼발이 형태의 발판으로 해저 바닥을 지지함으로써 고정되어 진다. 이후 설정 조건에 따라 본 발명에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템이 가동된다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 캐리어 운반라인의 측면도이다. 본 발명에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템(1)은 채수기(10), 채수기 캐리어(20), 하나의 폐쇄 루프를 형성하는 캐리어 운반라인(30), 캐리어 운반라인(30)을 구동시키는 캐리어 구동부(40, 41, 42)와 채수기 마개의 개폐를 제어하는 제어부(50)로 이루어진다.
채수기(10)
도 3에 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 채수기(10)의 내부 단면도가 도시되어 있다. 채수기(10)는 채수기 몸체(11)와 양 단부에 외력에 의해 개폐가 되는 채수기 마개(12a, 12b)를 가지고 있다. 채수기 마개 중 하나 도면상 우측 마개(12b) 내부에는 마그네틱(13)이 설치되어 있으며, 좌측 마개(12a) 하부에는 용수철(14)이 형성되어 탄성을 가하고 있다. 만약, 우측 마개(12b)에 마그네틱의 자극과 다른 자극을 작용시킬 경우 인력에 의해 도 3b에 도시된 화살표 방향으로 우측 마개(12b)가 이동하게 되고, 좌측 마개(12a)도 동일한 방향으로 용수철(14)을 수축시키면서 이동하게 된다. 이로써 채수기의 양 마개가 열려 시료가 유입하게 된다. 마개의 닫힘 동작은 우측 마개(12b)에 대한 자력을 없애게 되면 용수철(14)의 복원력에 의해 간단하게 양 마개가 닫히게 된다. 여기서 주목할 것은 채수기(10)의 양 마개가 최초에는 닫힌 상태로 있다는 점이다. 이는 마개가 열린 상태로 해수로 투입되는 경우 뻘 등의 침전물이 채수기 내부에 퇴적된다는 문제점과 따개비 등의 부착생물이 채수기 내에서 서식함으로써 채수 샘플링의 신뢰도를 저하시키는 문제점을 해결하게 된다. 또한 채수기의 마개가 열리게 될 때 시료가 유입되는 마개(12a)가 채수기 내부 쪽으로 이동하게 함으로써 시료의 유입을 방해하지 않고 용이하게 한다는 이점이 있다.
채수기 캐리어(20)
본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 채수기 캐리어(20)의 사시도가 도 4에 도시되어 있다. 채수기 캐리어(20)는 하부에 캐리어 베이스(21)가 형성되고 그 양단에는 채수기가 끼워져 고정될 수 있는 채수기 고정판(23a, 23b)이 설치되어 있다. 채수기 고정판의 가운데는 원형으로 개방되어 있어, 그 가운데로 채수기의 마개의 개폐가 자유롭게 될 수 있도록 되어 있으며, 지름을 달리하는 원형 단차가 형성되어 있어 채수기의 양 단을 고정 유지하게 된다. 좌 우 양 채수기 고정판(23a, 23b) 사이에는 용수철로 연결되어 있어 신축이 가능하다. 캐리어 베이스(21)의 양 단부 각각에는 결착 관통 홈(23)이 설치되어 있어 캐리어 운반라인에 본 채수기 캐리어를 결착하게 된다. 결착 관통 홈(23)의 갯수는 캐리어 운반라인의 결착 상태에 따라 달리 설치될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 일실시예에 따른 채수기(10)와 채수기 캐리어(20)에 대해 설명하였지만, 반드시 상술한 채수기와 채수기 캐리어에 한정되는 것은 아니다. 즉, 종래의 채수기와 당해 채수기를 고정 유지할 수 있는 채수기 캐리어를 설치하는 것도 무방하다.
캐리어 운반라인(30)
본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 캐리어 운반라인(30)은 체인 특히 어태치먼트 체인(attachment chain)을 사용하는 것이 결착성에 있어 용이하다. 본 발명에 따른 캐리어 운반라인(30)은 하나의 폐쇄루프를 형성함으로써 동력이 있는 한 무한정 순환할 수 있도록 되어 있다. 이는 채수기를 적재하고 회수하는 동작이 무한히 가능하다는 것을 의미하는 것이며, 적재 회수 동작을 자동화할 경우 상당한 인력과 시간 비용을 저감할 수 있음을 의미한다.
캐리어 구동부(40)
도 2에 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 캐리어 구동부(40, 41, 42)가 도시되어 있다. 캐리어 구동부 모두가 동력을 발생 할 수 있게 할 수도 있고, 어느 일방만 동력을 전달하고 나머지는 롤러로 하여도 무방하다.
마개 개폐 제어부(50)
본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 마개 개폐 제어부(50)가 도 3에 도시되어 있다.도 3의 좌측 맨 상단에는 거치대(100)에 연결되고 수직 하방으로 연장된 마그네틱 회전축(51)이 도시되어 있다. 마그네틱 회전축(51)의 상단에는 동력을 직각형태로 전환하여 전달하는 베벨기어(52)가, 그 하단에는 적어도 하나 이상(본 실시예에서는 3개)의 마개 개폐 조절 부재(53)가 설치되어 있으며, 마그네틱 회전축(51)은 베벨기어(52)와 마개 개폐 조절부재(53)들의 중심을 각각 관통하고 있다. 마개 개폐 조절부재(53)의 양단에는 마그네틱(53a)이 설치되어 있다. 도 3의 우측에는 3개의 채수기(10)를 각각 고정 유지하는 채수기 캐리어(20)들이 채수기 운반라인(30)과 결착되어 있는 것이 도시되어 있다.
채수기 운반라인(30)의 상부에는 소정의 전장길이를 가지며, 채수기 운반라인(30)에 부착된 랙 기어(54)가 도시되어 있다. 즉, 랙 기어(54)는 채수기 운반라인(30)과 같이 이동하게 된다. 이러한 랙 기어(54)는 일정한 위치에서 마그네틱 회전축(51)의 상단에 위치한 베벨기어(52)의 평기어(52a)와 맞물릴 수 있게 되어 있다. 양자가 맞물릴 경우, 채수기 운반라인(30)의 동력이 베벨기어(52)를 통해 마그네틱 회전축(51)에 전달하게 되어 회전축에 부착된 마개 개폐 조절부재(53)들도 같이 회전하게 된다. 이들 마개 개폐 조절부재(53)들은 채수기 운반라인(30)을 통해 채수기 캐리어(20)에 유지되어 온 채수기(10)의 마개의 개폐를 조절한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에 따른 마개 개폐 제어부의 구성을 설명하였지만 채수기 마개의 개폐를 제어하는데 있어 이에 한정될 필요는 없다. 즉 종래의 채수기를 사용할 경우 각각의 채수기에 내장된 타이머들을 하나의 제어부로 통합하여 각각의 채수기 마개의 개폐를 제어할 수 있도록 구성하여도 무방하다.
이하에서는 도면을 참조하면서, 채수의 여러 설정 조건을 고려한 수중 자동채수 컨베이어 시스템 동작에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 작업자는 오전 9시, 오후 3시, 오후 9시 세번에 걸쳐 해저 바닥으로 부터 3m, 5m, 7m 에서의 해수를 채취하고자 한다고 가정한다.
작업자는 타이머(미도시)에 각각의 시간을 입력하여 놓고 채수기 캐리어(20)에 채수기(10)를 장착한 후 각 소정의 거리, 즉 각 채수기 간의 간격 2m를 띄우고(도 5 참조) 채수기 캐리어(20)를 캐리어 운반라인(20)에 결착시킨다. 마그네틱 회전축(51)에 부착되어 있는 마개 개폐 조절 부재(53)들도 소정의 간격에 맞게 즉, 최하부의 마개 개폐 조절 부재는 해저면으로부터 3m 간격을 띄우고 각 마개 개폐 조절 부재의 간격도 2m를 띄우게 된다. 이제 작업자는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템을 장착한 거치대를 해면 아래로 투입하고 그 결과를 기다리게 된다.
해저 바닥에 도착한 수중 자동채수 컨베이어 시스템은 설정된 시간에 동작을 개시한다. 즉, 오전 9시가 되면 캐리어 운반라인(30)이 구동하게 되고, 채수기를 실은 캐리어는 하방으로 이동하게 된다. 계속해서 캐리어 운반라인(30)이 구동하다 보면 캐리어 운반라인(30)에 부착된 랙 기어(54)와 베벨기어의 평기어(52a)와 맞물리게 된다. 이 때부터 캐리어 운반라인(30)의 동력이 마그네틱 회전축(51)에 전달되게 되고, 마개 개폐 조절 부재(53)들도 서서히 회전하게 된다. 베벨기어의 평기어(52a)가 랙 기어(54)의 소정의 위치에 도달했을 때, 바람직하게는 랙 기어(54)의 정 가운데, 마개 개폐 조절 부재(53)도 최초 위치로부터 소정의 각도, 바람직하게는 90°, 회전하게 되고 마개 개폐 조절부재(53)들과 각 채수기(10)들은 동일한 수심에서 가로선상으로 나란하게 배열된다. 이 때, 마개 개폐 조절 부재의 마그네틱(53a)의 N극과 채수기 마개의 마그네틱의 S극간에 인력이 발생하게 되고, 채수기의 마개를 끌어당김으로써 열리게 된다. 물론, 각각의 마그네틱의 자극을 동일하게 하여 척력이 작동하도록 하여 채수기의 마개를 밀어버림으로써 마개가 열리게 할 수도 있다.
일정 시간의 채수가 끝난 후, 캐리어 운반라인(30)이 계속 구동하게 되고, 베벨 기어의 평기어(52a)는 랙 기어(54)의 상단 방향으로 이동하게 됨으로써 마개 개폐 조절부재(53)와 채수기 마개간에 작용하였던 자력은 서서히 사라지게 되고, 마침내 더 이상 자력은 작동하지 않게 되어 채수기의 마개는 용수철(14)의 탄성에 의해 닫히게 된다. 각 채수기의 마개가 열린 채로 어느 정도 유지될지 여부는 마그네틱 회전축에 스위치 또는 모터를 부가함으로써 조절할 수 있다. 마개가 닫혀진 채수기(10)는 채수기 캐리어(20)에 유지된 채 계속 캐리어 운반라인(30)을 따라 구동하게 되고, 하나의 폐쇄루프를 형성하고 있는 캐리어 운반라인(30)을 통해 채수기(10)는 원래의 지점 쪽으로 돌아와 채수기(10)는 채수기 적재/회수 시스템(60)으로 회수되어진다. 다시 시간이 경과되어, 오후 3시가 되면, 채수기 적재/회수 시스템(60)에서 채수기가 나와 채수기 캐리어에 장착되어지고 상술한 채수 패턴을 동일하게 반복 동작하게 된다. 또한 오후 9시가 되면 상술한 채수 패턴을 한번 더 반복 동작함으로써 총 9개의 채수기를 회수하게 된다.
채수기 적재/회수 시스템(60)의 구성은 당업자가 다양한 형태와 방식으로 구성할 수 있다. 예를 들어 감지 센서 등을 활용한 마이콤등으로 구성할 수도 있고, 기계적 내지 구조적으로 채수기를 착탈 가능하도록 구성할 수도 있다. 바람직하게는 회수되는 채수기가 보관된 채수기들의 위로 적재되고 비어 있는 새로운 채수기는 아래 쪽에서 토출되도록 하는 것이 무방하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템은 하나의 수중 자동채수 컨베이어 시스템으로 일정시간에 다수개의 채수가 가능하다는 효과를 가지고 있다. 또한, 캐리어 운반라인이 하나의 폐루프를 형성하고 있으므로, 채수기의 회수와 적재를 자동적으로 진행할 수 있으며, 시간대 별로 여러 번의 채수도 할 수 있다는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템이 거치대에 장착될 경우에 있어서의 개략적인 외관의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 캐리어 운반라인의 측면도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 채수기 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 채수기 마개가 열린 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 채수기 캐리어에 대한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수중 자동채수 컨베이어 시스템의 제어부에 관한 정면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 수중 자동채수 컨베이어 시스템
10 채수기
11 채수기 몸체 12a, 12b 채수기 마개
13 채수기 마그네틱 20 채수기 캐리어
21 캐리어 베이스 22a 채수기 고정판
23 결착 관통 홈 30 캐리어 운반라인
40 캐리어 구동부 50 제어부
51 마그네틱 회전축 52 베벨 기어
52a 베벨 기어의 평기어 53 마개 개폐 조절부재
53a 마개 개폐 조절부재 마그네틱 54 랙 기어

Claims (6)

  1. 채수 시간, 채수 깊이 및 채수기의 개수 등의 채수 조건을 사전에 설정하여 시료를 자동으로 채수하기 위한 수중 자동채수 컨베이어 시스템으로서,
    시료를 채취하는 적어도 하나 이상의 채수기(10);
    상기 채수기(10)를 운반하는 적어도 하나 이상의 채수기 캐리어(20);
    상기 채수 조건에 따라 채수가 이루어지도록 상기 채수기 마개의 개폐를 제어하는 제어부(50); 및
    채수 종료후, 채수기 캐리어(20)에 의해 운반되는 상기 각각의 채수기(10)를 회수하고 새로운 채수기가 투입될 수 있도록 하나의 폐쇄 루프로 형성되고, 캐리어 구동부(40)에 의해 구동되는 캐리어 운반라인(30)을 포함하는 수중 자동채수 컨베이어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(50)가,
    마개 개폐 조절부재(53)를 포함하는 회전 축(51) 및
    상기 캐리어 운반라인(30)의 운동을 상기 회전 축(51)의 회전으로 바꾸는 변환수단을 포함하는 수중 자동채수 컨베이어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 변환수단이,
    상기 캐리어 운반라인(30)에 설치되어 캐리어 운반라인(30)의 이동력을 수용하는 랙 기어(54);
    상기 회전 축(51)에 부착되어 상기 랙 기어(54)와 맞물리는 평기어를 구비한 베벨기어(52)인 수중 자동채수 컨베이어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 채수기의 마개(12b)에 마그네틱(13)이 부착되고,
    상기 마개 개폐 조절부재(53)가, 상기 회전 축(51)의 회전에 따라 상기 채수기 마개(12b)의 마그네틱(13)을 밀고 당길 수 있는 마그네틱(53a)을 그 양단에 구비하는 수중 자동채수 컨베이어 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 운반라인(30)이 체인인 수중 자동채수 컨베이어 시스템.
  6. 채수 시간, 채수 깊이 및 채수기의 개수 등의 채수 조건을 사전에 설정하여 시료를 자동으로 채수하기 위한 수중 자동채수 방법으로서,
    시료를 채취하는 적어도 하나 이상의 채수기(10)를 준비하는 단계;
    상기 채수기(10)를 각각 채수기 캐리어(20)에 고정 유지시키는 단계;
    상기 채수기 마개의 개폐를 제어하여 상기 채수 조건에 따라 채수를 행하는 단계; 및
    캐리어 구동부(40)에 의해 구동되는 캐리어 운반라인(30)이 하나의 폐쇄 루프를 형성하도록 하여 채수가 종료된 채수기(10)는 회수되고, 새롭게 채수될 채수기는 투입되도록 하는 단계를 포함하는 수중 자동 채수 방법.
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