KR20120109034A - 위어를 이용한 간이 유량측정 장치 - Google Patents

위어를 이용한 간이 유량측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유량관측 시설이 없는 소하천의 유량을 측정할 수 있는 유량측정 장치에 관한 것으로서 특히, 설치와 해체가 가능하며 휴대가 용이한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상부가 개방되고 일측에 홈이 형성되며 단면이 '└┘' 형태인 유수로패널과, 위어가 구비되어 상기 유수로패널의 홈에 삽입되는 위어판과, 상기 위어판의 위어로 하천수가 월류되는 순간 위어판으로부터 소정 거리 전단부의 수위를 측정하는 수위계로 구성된다.

Description

위어를 이용한 간이 유량측정 장치 {Apparatus for measuring a flow rate with weir}
본 발명은 유량관측 시설이 없는 소하천의 유량을 측정할 수 있는 유량측정 장치에 관한 것으로서 특히, 설치와 해체가 가능하며 휴대가 용이한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치에 관한 것이다.
근래에 들어 수자원의 효율적인 관리를 위해 소하천의 유량측정 중요성이 대두되고 있다.
예로부터 하천이나 수로 등 일반적인 개수로(Open channels)에서의 유량측정은 관로(Closed Conduits)의 유량측정 이상으로 어려운 분야였으며, 많은 과학자들과 공학 기술자에 의해 개발되어 현재까지 적용되고 있는 유량 측정방식도 매우 다양하다.
일반적으로 폐 관로에서의 유량측정은 대부분 관로에 유량이 가득차서 흐르는 상태를 가정하고 유량측정을 실시하고 있으며, 일반적인 소하천 형태인 개수로는 유체역학을 기반으로 한 수리역학을 기초로 하여 개발된 위어(Weir)나 플륨(Flume) 등의 수력학적 구조물을 수로에 설치하여 이런 구조물로부터 일정 위치에 떨어진 장소의 수위를 측정함으로써 수위와 유량의 일정 함수 관계에 있는 그 구조물을 통해 흐르는 유량을 측정한다.
그러나, 소하천의 형태인 개수로의 유량을 측정하는 상기 위어(Weir)나 플륨(Flume)은 하천에 영구적인 수력학적 구조물을 수로에 별도로 설치하여야 하기 때문에 인허가와, 설치가 매우 번거로운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 기존에 이미 설치된 보에 간편하게 설치하여 유량을 측정할 수 있고, 보가 없는 소하천에도 간편하게 설치하여 유량을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 휴대 및 해체가 가능하여 필요시 하천에 간편하게 측정장치를 설치하여 유량을 측정한 후 해체한 후 유량 측정이 필요한 다른 소하천으로 이동하여 간편하게 유량을 측정할 수 있는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부가 개방되고 일측에 홈이 형성되며 단면이 '└┘' 형태인 유수로패널과, 위어가 구비되어 상기 유수로패널의 홈에 삽입되는 위어판과, 상기 위어판의 위어로 하천수가 월류되는 순간 위어판으로부터 소정 거리 전단부의 수위를 측정하는 수위계로 구성된다.
이때, 상기 유수로패널에는 소정 간격으로 다수의 접힘홈이 성형되어 상기 접힘홈을 따라 평판 형태의 패널을 굽혀 사용하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유수로패널에는 밀착부재가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유수로패널의 양측에 설치되어 하천의 보 역할을 하는 차수벽을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차수벽은 몸체 가운데에 고정말뚝이 삽입되는 삽입공이 형성되고, 몸체의 일측에는 돌출된 결합돌기가 형성되며, 몸체의 타측에는 다른 차수벽모듈의 결합돌기가 삽입되는 결합홈이 형성된 차수벽모듈이 소정 개수 결합되어 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 다른 실시예는 위어가 성형된 위어판을 구비한 링 형태의 몸체와, 상기 몸체에 소정개수의 회전날개가 방사상으로 힌지 결합되되, 각각의 회전날개의 일측이 서로 겹치도록 구성된 회전날개와, 상기 회전날개의 단부에서 회전하도록 힌지 결합되어 원형 개수로 내부에 삽입되는 고정편과, 상기 위어판의 위어로 하천수가 월류되는 순간 위어판으로부터 소정 거리 전단부의 수위를 측정하는 수위계를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 회전날개의 일측에는 패킹이 형성되어 회전날개가 겹치는 부분에서 하천수의 누수를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수위계에는 측정한 수위데이터를 무선으로 송신하는 송신장치가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 위어를 이용한 간이 유량측정 장치는 유량을 측정하기 위한 별도의 수력학적 구조물을 시공할 필요 없이 기존에 이미 설치된 보에 간편하게 설치하여 유량을 측정할 수 있고, 보가 없는 소하천이라 하더라도 유량을 측정하기 위한 별도의 수력학적 구조물을 시공할 필요 없이 본 발명을 간편하게 설치하여 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 휴대 및 해체가 가능하여 유량측정을 마친 소하천의 유량측정장치를 해체하여 유량 측정이 필요한 다른 소하천으로 이동 설치하여 간편하게 유량을 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치를 도시한 사시도.
도 2는 기존의 보에 본 발명을 설치하는 상태를 도시한 사시도.
도 3은 하천에 차수벽을 설치하고 본 발명을 장착한 상태를 도시한 사시도.
도 4는 차수벽모듈을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치를 도시한 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 다른 실시예의 사용상태를 도시한 도면.
이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 위어를 이용한 간이 유량측정 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 기존의 보에 본 발명을 설치하는 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은 하천에 차수벽을 설치하고 본 발명을 장착한 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 차수벽을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 어댑터를 도시한 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 어댑터의 사용상태를 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 유수로패널(120)과, 위어(111)를 구비하여 상기 유수로패널(120)에 결합되는 위어판(110)으로 구성된다.
위어판(110)에 형성된 위어(111)는 하천수가 월류하는 곳으로서 위어(111)의 형상에 따라 삼각위어(V-notch weir), 사각위어(rectangular notch weir), 전폭위어(Suppressed weir), 사다리꼴위어(Trapezoidal notch weir) 등으로 분류되지만, 실용적으로는 60°삼각위어, 90°삼각위어, 사각위어 및 전폭위어 등이 많이 사용되고 있다.
도 1에 도시한 위어판(110)은 삼각위어가 형성된 것으로서 여러 가지 형태의 위어가 형성될 수 있다.
유수로패널(120)은 도 2에 도시한 바와 같이 단면이 '└┘' 형태로 성형된 것으로서 위어판(110)으로 접근하는 하천수가 상기 유수로패널(120) 내부를 유동하며 정상유동(유속과 수위가 일정한 수준)을 유지되도록 하는 구성요소이다.
상기와 같이 구성된 유수로패널(120)을 하천에 설치된 기존 보(10)의 노치(11)에 삽입 고정하고, 유수로패널(120)의 단부에 형성된 홈(121)에 위어판(110)을 삽입한다. 하천수가 위어판(110)의 위어(111)를 월류하는 순간 도면에 도시하지 않은 유량계가 위어(111)로부터 일정 이상의 거리가 떨어진 수로 전단부에서 수위를 측정함으로써 유량을 산출하여 유량을 계측한다.
일반적으로 보(10)의 노치(11)는 노후화에 의해 면이 고르지 못하기 때문에 상기 유수로패널(120)을 보(10)의 노치(11)에 삽입함으로써 위어판(110)에 접근하는 하천수가 정상유동하도록 한다.
그리고, 상기 유량계(미도시)는 초음파 수위측정기 또는 마이크로웨이브를 이용한 수위측정기와 같이 비접촉 수위측정기를 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 측정기를 이용하여 수위를 측정하는 것은 이미 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 유수로패널(120)은 최초 제작시 단면이 '└┘' 형태로 제작할 수도 있지만 도 1에 도시한 바와 같이, 평판 형태의 일측 면에 일정한 간격으로 접힘홈(122)을 형성함으로써 사용자는 도 1과 같이 접힘홈(122)을 따라 평판을 접어서 필요한 크기의 유수로패널(120)을 제작할 수 있다.
즉, 유량측정 장치(100)를 설치하여야 하는 현장에서 요구되는 유수로패널(120)의 크기에 따라 작업자는 유수로패널(120)을 현장에서 제작할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 유수로패널(120)의 배면 즉, 접힘홈(122)이 형성된 유수로패널(120)의 타측면에는 스펀지 등의 밀착부재(123)를 형성함으로써 도 2와 같이 유수로패널(120)을 보(10)의 노치(11)에 삽입하였을 때 밀착부재(123)가 유수로패널(120)과 노치(11) 사이에서 탄성 압착되어 유수로패널(120)을 견고하게 고정하도록 한다.
만일, 유량을 측정하여야 하는 소하천에 보가 없는 경우라면 도 3과 같이 임시로 차수벽(130)을 설치하고 차수벽(130)의 중간에 유수로패널(120)과 위어(111)가 구비된 위어판(110)을 설치하여 소하천의 유량을 측정할 수 있다.
상기 차수벽(130)은 여러 개의 차수벽모듈(131)을 연속 설치하여 구성된 것이다.
차수벽모듈(131)은 도 4에 도시한 바와 같이 중간에 삽입공(133)이 천공된 몸체(132)의 일측에 결합돌기(135)가 돌출되고 몸체(132)의 타측에는 다른 차수벽모듈(131)의 결합돌기(135)가 삽입되는 결합홈(136)이 형성된다.
상기와 같이 구성된 차수벽모듈(131)의 삽입공(133)에 고정말뚝(134)을 삽입하여 하천바닥에 고정말뚝(134)을 박아 차수벽모듈(131)을 고정하고, 다른 차수벽모듈(131)의 결합돌기(135)를 하천바닥에 고정된 차수벽모듈(131)의 결합홈(136)에 삽입한 후 고정말뚝(134)을 삽입공(133)에 박아 체결함으로써 차수벽(130)이 구성된다.
상기 차수벽(130)은 보와 같은 역할을 하여 위어를 이용하여 하천의 유량을 측정할 수 있다. 상기와 같은 차수벽(130)은 설치와 분해가 가능하기 때문에 하천의 유량측정이 끝나면 분해하여 다른 하천에 재설치하여 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치를 도시한 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치(200)는 원형 개수로(20)의 단부에 설치하여 유량을 측정하는 장치로서 다양한 크기의 원형 개수로(20)에 설치하여 유량을 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치(200)는 도 5에 도시한 바와 같이 위어(211)가 형성된 위어판(210)이 내부에 형성된 링 형태의 몸체(201)와, 상기 몸체(201)에 소정개수의 회전날개(220)가 방사상으로 힌지 결합되되, 상기 각각의 회전날개(220) 일측이 겹치도록 회전날개(220)가 구성되고, 상기 회전날개(220)의 단부에서 회전하도록 힌지 결합되어 원형 개수로(20)의 내부에 삽입되는 고정편(222)이 형성된다.
상기 회전날개(220)는 사다리꼴 형태로서 한 쌍의 평행한 변 중에서 짧은 변이 몸체(201)에 힌지 결합된다. 또한 상기 각각의 회전날개(220)는 인접하는 회전날개(220)와 일측이 겹치도록 구성되는데, 회전날개(220)의 일측에는 패킹(221)이 구성되어 회전날개(220)가 서로 겹치는 부분에서 하천수가 누수되는 것을 방지한다.
그리고 회전날개(220)의 한 쌍의 평행한 변 중에서 긴 변에는 고정편(222)이 힌지 결합되어 도 6 및 도 7과 같이 고정편(222)이 원형개수로(20) 내부에 삽입되어 유량측정 장치(200)를 고정시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 간이 유량 측정장치(200)보다 큰 원형 개수로(20)에 유량측정 장치(200)를 설치할 때는 도 6과 같이 회전날개(220)를 벌려서 원형 개수로(20)에 설치하고, 유량측정 장치(200)보다 작은 원형 개수로(20)에 유량측정 장치(200)를 설치할 때는 도 7과 같이 회전날개(220)를 오므려서 원형 개수로(20)에 설치한다.
원형 개수로(20) 내부를 유동하는 하천수가 위어판(210)의 위어(211)를 월류하는 순간 도면에 도시하지 않은 유량계가 위어(211)로부터 일정 이상의 거리가 떨어진 수로 전단부에서 수위를 측정함으로써 유량을 산출하여 유량을 계측한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 다양한 크기의 원형 개수로(20)에 설치하여 유량을 측정할 수 있다.
이상, 본 발명에 의한 위어를 이용한 간이 유량측정 장치에 대해 설명하였다. 상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 보
11 : 노치
20 : 원형 개수로
100 : 유량측정 장치
110 : 위어판
111 : 위어
120 : 유수로패널
121 : 홈
122 : 접힘홈
123 : 밀착부재
130 : 차수벽
131 : 차수벽모듈
132 : 몸체
133 : 삽입공
134 : 고정말뚝
135 : 결합돌기
136 : 결합홈
200 : 유량측정 장치
201 : 몸체
210 : 위어판
211 : 위어
220 : 회전날개
221 : 패킹
222 : 고정편

Claims (8)

  1. 상부가 개방되고 일측에 홈(121)이 형성되며 단면이 '└┘' 형태인 유수로패널(120)과,
    위어(111)가 구비되어 상기 유수로패널(120)의 홈(121)에 삽입되는 위어판(110)과,
    상기 위어판(110)의 위어(111)로 하천수가 월류되는 순간 위어판(110)으로부터 소정 거리 전단부의 수위를 측정하는 수위계로 구성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유수로패널(120)에는 소정 간격으로 다수의 접힘홈(122)이 성형되어 상기 접힘홈(122)을 따라 평판 형태의 패널을 굽혀 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유수로패널(120)에는 밀착부재(123)가 형성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유수로패널(120)의 양측에 설치되어 하천의 보 역할을 하는 차수벽(130)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차수벽(130)은 몸체(132) 가운데에 고정말뚝(134)이 삽입되는 삽입공(133)이 형성되고, 몸체(132)의 일측에는 돌출된 결합돌기(135)가 형성되며, 몸체(132)의 타측에는 다른 차수벽모듈(131)의 결합돌기(135)가 삽입되는 결합홈(136)이 형성된 차수벽모듈(131)이 소정 개수 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  6. 위어(211)가 성형된 위어판(210)을 구비한 링 형태의 몸체(201)와,
    상기 몸체(201)에 소정개수의 회전날개(220)가 방사상으로 힌지 결합되되, 각각의 회전날개(220)의 일측이 서로 겹치도록 구성된 회전날개(220)와,
    상기 회전날개(220)의 단부에서 회전하도록 힌지 결합되어 원형 개수로(20) 내부에 삽입되는 고정편(222)과,
    상기 위어판(210)의 위어(211)로 하천수가 월류되는 순간 위어판(210)으로부터 소정 거리 전단부의 수위를 측정하는 수위계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전날개(220)의 일측에는 패킹(221)이 형성되어 회전날개(220)가 겹치는 부분에서 하천수의 누수를 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 수위계에는 측정한 수위데이터를 무선으로 송신하는 송신장치가 구비된 것을 특징으로 하는 위어를 이용한 간이 유량측정 장치.
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