KR20110106480A - 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치 - Google Patents

하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치 Download PDF

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KR20110106480A
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Abstract

하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치가 개시된다. 본 발명은 본체와 부유물을 수거하여 상기 본체의 투입구로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트와 상기 본체의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정시스템과 상기 본체 하부를 지지하는 지지부재와 모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트를 작동하도록 하는 구동시스템과 상기 본체 외부에 일정거리 이격 형성되어 장치의 전방감시를 통하여 실시간으로 리모콘 시스템에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치와 상기 구동시스템과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템과 상기 구동 시스템과 임베디드 시스템의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 태양광 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전기에너지와 풍력에너지와 태양 광을 결합하여 본 장치를 구동시키고 사람이 직접 작업하기 어려운 부유물 처리의 어려움을 리모트 콘트롤 시스템으로 해소한 무인화 원격시스템을 구현한 장점이 있는 것이다.

Description

하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치{Euphotic floating treatment equipment by Hybrid type driving system}
본 발명은 전기에너지와 태양 광 및 풍력에너지를 결합한 하이브리드형 구동시스템을 기반으로 하는 리모트 컨트롤(Remote Control)시스템으로 구성된 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치에 관한 것이다.
환경유지 부분에서 물은 대부분을 차지하고 있다. 이처럼 중요한 물은 수질개선이 되지 않고 날로 오염되고 있다. 특히, 생활용수로 쓰이는 담수와 같은 호수와 저수지등 수질관리가 필요한 것으로 자명한 것으로 인식이 되어 왔다.
특히, 저수지와 같이 접근성이 낮고 위험도가 높은 곳이므로 사람이 직접 작업하는 것은 어려워서 접근성이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
그리고, 댐이나 호수등에서 수질오염을 유발하는 원인 중의 하나인 연안에 떠있는 각종 쓰레기를 제거하는 기존의 방법으로는 모터보트로 쓰레기 적재용 푼툰을 예인하면서 수동적인 방식을 이용하여 왔었다.
그러나, 접근성이 낮고 위험도가 높아 사람이 직접 작업하는 것이 어려운 단점이 상존하였다.
본 발명은 수표면에 떠다니는 부유물의 제거가 가능하도록 하는 컨베이어 벨트식 부유물 제거장치가 있고, 태양열, 풍력등의 신재생 에너지를 이용하여 동력원으로 사용하고 리모트 콘트롤 시스템을 도입한 원격조정이 가능한 수표면 부유물 처리장치를 제공하는 데 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치는 본체와 부유물을 수거하여 상기 본체의 투입구로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트와 상기 본체의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정시스템과 상기 본체 하부를 지지하는 지지부재와 모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트를 작동하도록 하는 구동시스템과 상기 본체 외부에 일정거리 이격 형성되어 장치의 전방감시를 통하여 실시간으로 리모콘 시스템에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치와
상기 구동시스템과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템과 상기 구동 시스템과 임베디드 시스템의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 태양 광 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본체와 부유물을 수거하여 상기 본체의 투입구로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트와 상기 본체의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정시스템과 상기 본체 하부를 지지하는 지지부재와 모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트를 작동하도록 하는 구동시스템과 상기 본체 외부에 일정거리 이격 형성되어 장치의 전방감시를 통하여 실시간으로 리모콘 시스템에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치와 상기 구동시스템과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템과 상기 구동 시스템과 임베디드 시스템의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 풍력발전기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무게측정시스템은 하단에 센서를 마련하여 적재된 부유물의 무게가 일정량 증가하면 LED가 점멸하여 데이터 수치를 상기 영상촬영장치에 송신하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양광 모듈은 탈부착이 용이하도록 슬라이드 방식인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 상기 모터를 릴레이(Relay) 제어방식으로 구동시켜 상기 컨베이어 벨트를 작동시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고, 상기 풍력 발전기의 상부와 하부에는 블레이드가 각각 형성되어 있고, 상기 풍력발전기 하부에는 블레이드가 회전을 할 경우, 전선 꼬임을 방지하도록 하는 슬립 링이 마련된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 장치의 후미에 상기 장치를 추진하도록 하는 프로펠러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
더 나아가, 상기 장치를 원격으로 구동하기 위한 리모트 컨트롤 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
부가적으로, 상기 풍력발전기 중앙에는 전기를 발생하도록 하는 풍력모터가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 본 발명은 기존의 제품과는 다른 동력원(풍력 또는 태양 광)으로 신재생 에너지를 활용하여 상시 재충전 가능한 하이브리드형 구동이며, 무인화시스템을 기반으로 하여 직접 사람이 접근하여 작업하기 어려운 점을 해결시켜주며, 기존에 발생하던 인력 소모 및 연료소비를 최소화시켜주는 것이 가능한 것이다. 또한, GPS 시스템을 구축하여 위치 파악이 원활하며 안정성이 있고 영상촬영장치 수단을 통한 실시간 상황 인지 시스템의 도입으로 원활한 관리가 가능하다는 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 수표면 부유물 처리장치가 태양 광을 이용하도록 태양 광 모듈을 설치한 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 수표면 부유물 처리장치가 풍력을 이용하도록 풍력 발전기를 설치한 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 수표면 부유물 처리장치의 측면도.(태양 광 모듈을 사용한 경우)
도 4는 본 발명에 의한 태양 광 발전기를 개방한 도면.
도 5는 본 발명의 발전기 단면도.
도 6은 본 발명의 리모트 콘트롤 시스템의 블록도.
도 7은 본 발명의 작동을 위한 전체적인 블록도.
도 8은 본 장치의 전원부의 블록도.
도 9는 본 발명의 발전기의 작동 블록도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예를 설명하기로 한다.
본 발명을 설명하기에 앞서서, 이미 공지된 기술등이 본 발명에 있어서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 살펴보면,
먼저, 도 1은 태양 광을 이용하여 본 장치(5)의 전원을 구동시킬 경우이다.
본 발명에 의한 하이브리드형 구동시스템은 수표면 부유물 처리장치(5)는 도 1에서와 같이 본체(10)와 부유물을 수거하여 상기 본체(10)의 투입구(15)로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트(20)와 상기 본체(10)의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정 시스템(30)과 상기 본체(10) 하부를 지지하는 지지부재(40)와 상기 본체(10) 위에 형성되어 모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트(20)를 작동하도록 하는 구동시스템(50)과 상기 본체(10) 외부와 일정거리 이격 형성되어 장치의 전방 감시를 통하여 실시간으로 리모트 콘트롤 시스템(100)에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치(도시는 생략)와 상기 구동시스템(50)과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템(60)과 상기 구동 시스템(50)과 임베디드 시스템(60)의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 태양광 모듈(70)을 포함한다.
도 2는 풍력발전기를 이용하여 본 장치(5)의 전원을 구동시킬 경우를 도시한 예이다.
본체(10)와 부유물을 수거하여 상기 본체의 투입구로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트(20)와 상기 본체(10)의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정 시스템(30)과 상기 본체(10) 하부를 지지하는 지지부재(40)와 모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트(20)를 작동하도록 하는 구동시스템(50)과 상기 본체(10) 외부에 일정거리 이격 형성되어 장치(5)의 전방감시를 통하여 실시간으로 리모트 콘트롤 시스템(100)에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치과 상기 구동시스템(50)과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템(60)과 상기 구동 시스템(50)과 임베디드 시스템(60)의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 풍력발전기(80)를 포함한다.
따라서, 본 장치(5)의 구동을 위하여서는 태양 광모듈(70)이나 풍력발전기(80) 중에서 어느 하나를 선택하여 전력 원으로 사용할 수가 있는 것이다.
여기서, 본 발명 장치(5)를 구동시키기 위해서는 상기 장치(5)를 원격으로 구동시키기 위한 리모트 컨트롤 시스템(100)을 추가로 포함하게 되는 데, 이것은 이용자가 장치(5)를 원격으로 조작하도록 하는 것으로서 사람이 직접 작업하기 어려운 것을 스스로 원격에서 리모트 컨트롤 시스템(100)을 이용하여 본 장치(5)로 하여금 작업하도록 하는 것으로 안전성을 도모할 수가 있는 것이다.
도 3은 수면에 잠겨 있는 본 발명의 수표면 부유물 처리장치의 측면도인데, 이것은 본 발명의 장치(5)가 태양 광을 전원으로 사용한 경우를 도시한 것이다.
이와 같은 구성의 본 발명의 작동 관계를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6을 보면, 본 발명의 장치(5)의 작동은 태양 광을 이용했거나 풍력을 이용했거나 동일하게 사용자가 리모트 컨트롤 시스템(100)을 이용하여 조작(제어)하며 장치(5)와 이격, 형성된 영상촬영장치 수신부(165)를 통하여 상기 장치(5)의 부유물 처리 상태를 수신받는 것이다.
여기서 상기 영상촬영장치는 가령, CCD 카메라등이 바람직할 것이다.
도 7은 본 발명의 구동을 하는데 있어서, 본 리모트 컨트롤 시스템(100)을 통하여 전압변환기(120)에 미리 일정한 수치를 입력한다. 상기 전압변환기(120)는 모터(35)를 구동하는 데 있어서 속도를 제어하며 정격 전압은 7.4 ~ 8.2볼트가 바람직하다. 상기 모터(35)를 릴레이(Relay) 제어방식으로 구동시켜 상기 컨베이어 벨트(20)를 작동시켜서 부유물을 처리하도록 하는 것이다.
또한, 서보모터(미도시)를 통하여 본 장치(5)의 방향을 제어하는 것이다. 이때, 상기 서보모터의 전압 차를 이용하여 급회전도 가능하도록 하는 것이다.
상기 무게측정 시스템(30)의 무게측정 센서(35)는 아크릴 판을 이용하여 전면적에 대한 무게의 증가가 있을 경우에는 LED(발광 다이오드)가 점멸되어 영상촬영장치로 들어온 정보 데이터를 통하여 이용자가 리모트 콘트롤 시스템(100)의 LCD를 통하여 알 수가 있는 것이다. 따라서, 부유물의 무게가 일정량 이상 도달을 할 경우, 상기 무게측정 센서(38)로 무게 량을 LCD에 표시하여 주며, 이는 작업의 종료로 상기 센서(38)가 인지하도록 하여 지정된 위치로 본 장치(5)가 이동하는 것이다. 따라서, 무인화로 인하여 부력을 계산해야 할 본 장치(50)는 작용하는 무게를 반드시 참작하여야 하기 때문에, 상기 무게측정 시스템(30)은 상기 무게측정센서(35)를 통하여 특정한 무게일 때마다 LED를 점등시켜서 상기 리모트 컨트롤 시스템(100)의 LCD에 표시하도록 하는 것이다.
도 8은 본 발명의 전원부를 나타낸 블록도 이다. 본 발명 장치(5)의 전원의 발생은 태양 광 또는 풍력을 이용하여 배터리(130)를 충전시켜서 DC 2DC컨버터(140)와 UBEC컨버터(150)를 이용하여 전압변환기(120)와 영상촬영장치 송신부(160)에 전원을 공급시키는 것이다. 상기 전압 변환기(120)를 통하여 모터부분의 속도조절도 가능한 것이다.
여기서, 만일 사용자가 태양 광 모듈(70)을 이용하여 본 장치(5)에 전원을 공급할 경우에 있어서는 상기 태양 광 모듈(70)은 도 4에서도 도시가 되었듯이 탈부착이 용이하도록 하는 슬라이드 방식인데, 이것은 고정설치 방식의 단점을 보완하기 위한 것으로 기존의 태양에너지의 활용이 환경적으로 제한이 되었다는 점(일조시간, 태양의 위치)에서 동력원 자체가 독립적으로 이용이 되도록 함으로서 설치공간의 제한을 해소할 수가 있는 것이다.
도 9는 본 발명의 풍력발전기(80)의 설계 블록도 이다.
도 5는 본 발명의 발전기 단면도이다. 도면에서도 나타나 있듯이, 제너레이터(170) 1개에 상부 블레이드(92)와 하부 블레이드(94)를 각각 따로 제작하여 반대방향으로 회전을 하도록 하였다. 이것은, 위쪽에서 상부 블레이드(92)가 회전하면서 전력을 발산하는 것의 약 2배의 효율을 얻기 위해서인 것이다. 상부 블레이드(92)는 제너레이터(170) 축(미도시)과 연결을 하고, 하부 블레이드(94)는 제너레이터(170) 본체와 연결되어 반대방향으로 회전을 하도록 하는 것이다. 따라서, 약 2배의 회전효과로 효율성을 향상시킬 수가 있는 것이다.
이때, 상기 제너레이터(170)가 중간에 위치하므로 전기가 발생하면 중간에서 빼거나 아래쪽에서 빼야 하는 데, 방해를 적게 받기 위해서는 아래쪽으로 빼야 하는데 이러한 방식으로는 전선이 꼬이게 되는 것이다. 따라서, 슬립 링(180)이라는 마찰로서 전력을 전달해주는 장치를 이용하게 되는데, 상기 슬립 링(180)을 상기 풍력발전기(80)의 하부에 부착시켜 블레이드(92,94)의 회전시 전선의 꼬임을 방지시킨 것이다. 상기 풍력발전기(80) 내부에는 전기를 발생하도록 하는 발전용(發電用) 모터인 풍력모터(90)가 중앙에 내장되어 블레이드(92,94)의 풍력 에너지 발산을 하도록 하는 것이다.
또한, 본 장치(5)를 구동하는 데 있어서, 또 다른 구동원이 있는데 본 장치(5)의 후미에 상기 장치(5)를 추진하도록 하는 프로펠러(110)가 포함이 된다.
따라서, 본 발명의 장치(5)를 구동하는 데 필요한 구동에너지는 상기 프로펠러(110), 구동시스템(50)이 포함되고 덧붙여, 태양 광 모듈(70) 또는 풍력 발전기(80) 중에서 어느 하나를 이용하여 장치를 구동하는 하이브리드형 구동시스템으로 원격 리모트 컨트롤 시스템(100)에 의하여 작동이 되도록 하는 것이다.
그러므로, 본 발명에 의한 장치(5)에 설치된 태양광 모듈(70)이나 풍력발전기(80)를 이용한 전원의 공급으로 모터(35)등이 구동하여 호수나 강, 바닷가등에서 물가에 널려 있는 초목류를 비롯한 쓰레기를 컨베이어 벨트(20)를 통하여 수거하는 것이다.
그러면, 상기 무게측정시스템(30)은 하단에 센서(38)를 마련하여 적재된 부유물의 무게가 일정량 증가하면 LED가 점멸하여 데이터 수치를 상기 영상촬영장치(미도시)에 송신하도록 하는 것이다. 부유물 무게가 일정량이 이상이 되었을 경우에는 상기 무게 감지센서(38)로 무게량을 표시하여 주며, 이는 작업의 종료로 상기 센서(38)가 인지하여 지정된 위치로 이동하는 것이다. 작업의 종료를 할 경우, 컨베이어 벨트(20)를 본체(10) 내부로 수납한다.
또한, GPS 시스템을 구현하여 장치(5)의 현 위치파악이 되며 더욱 효과적인 리모트 컨트롤에 용이하고 마이컴 구동 방식을 착안하여 고유 주파수 영역 범위 내에서 본 장치(50)의 작동이 가능하며, 영상촬영장치를 통한 실시간 상황을 파악할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 수표면 부유물 처리장치(5)는 부유물이 널려 있는 호수나, 강 또는 바다등의 구간에서 고정설치되어, 사용자의 선택에 의한 태양 광 또는 풍력 에너지로 배터리(130)를 충전하여 본체(10)와 외부 영상촬영장치 송신부(160)에 전원을 발생시켜 외부에서 이용자가 리모트 콘트롤 시스템(100)과 영상촬영장치등을 이용하여 작동시켜 사람이 접근하기 어렵고 위험도가 높은 곳에서 직접 작업하지 아니하고 원격으로 조작하므로 안전한 작업이 가능하고 수질환경 개선에도 이바지할 수 있는 것이다.
비록 본 발명이 첨부되는 도면에 의해 설명되었을 지라도 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 하기의 특허청구범위 내에서 많은 수정 및 변형이 있을 수 있음은 자명한 것이다.
5: 장치
10: 본체 15: 부유물 투입구
20; 컨베이어 벨트 30: 무게 측정 시스템
35: 모터 38; 무게측정 센서
40: 지지부재 50: 구동 시스템
60: 임베디드 시스템 70: 태양광 모듈
80: 풍력발전기 90: 풍력모터
92: 상부 블레이드 94: 하부 블레이드
100: 리모트 컨트롤 시스템 110: 프로펠러
120; 전압변환기 130: 배터리
140; DC2DC 컨버터 150; UBEC 컨버터
160: 영상촬영장치 송신부 165: 영상촬영장치 수신부
170: 제너레이터

Claims (9)

  1. 본체;와
    부유물을 수거하여 상기 본체의 투입구로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트; 상기 본체의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정시스템;
    상기 본체 하부를 지지하는 지지부재;
    모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트를 작동하도록 하는 구동시스템;
    상기 본체 외부에 일정거리 이격 형성되어 장치의 전방감시를 통하여 실시간으로 리모콘 시스템에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치;
    상기 구동시스템과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템;
    상기 구동 시스템과 임베디드 시스템의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 태양광 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  2. 본체;와
    부유물을 수거하여 상기 본체의 투입구로 투입하도록 하는 컨베이어 벨트; 상기 본체의 양측 면에 형성되어 부유물의 무게를 감지하는 무게측정시스템;
    상기 본체 하부를 지지하는 지지부재;
    모터 구동 및 상기 컨베이어 벨트를 작동하도록 하는 구동시스템;
    상기 본체 외부에 일정거리 이격 형성되어 장치의 전방감시를 통하여 실시간으로 리모콘 시스템에 데이터를 송수신하는 영상촬영장치;
    상기 구동시스템과 이격, 형성되어 상기 영상촬영장치와 연동하는 임베디드 시스템;
    상기 구동 시스템과 임베디드 시스템의 상부에 형성되어 전원을 공급시키는 풍력발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.

  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무게측정시스템은 하단에 센서를 마련하여 적재된 부유물의 무게가 일정량 증가하면 LED가 점멸하여 데이터 수치를 상기 영상촬영장치에 송신하도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 모듈은 탈부착이 용이하도록 슬라이드 방식인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 모터를 릴레이(Relay) 제어방식으로 구동시켜 상기 컨베이어 벨트를 작동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 풍력 발전기의 상부와 하부에는 블레이드가 각각 형성되어 있고, 상기 풍력 발전기 하부에는 상기 블레이드가 회전을 할 경우, 전선의 꼬임을 방지하도록 하는 슬립 링이 마련된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장치의 후미에 장치를 추진하도록 하는 프로펠러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장치를 원격으로 구동하기 위한 리모콘 컨트롤 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 풍력발전기 중앙에는 전기를 발생하도록 하는 풍력모터가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 구동시스템에 의한 수표면 부유물 처리장치.










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