KR20130050642A - 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버에 관한 것으로, 습지의 대상가스를 검출하기 위한 콘트롤 시스템(10)과 연결되어 대상가스를 채집하기 위한 챔버(100)에 있어서, 하단과 상단에 개방된 개구부를 갖는 챔버몸체(110)와; 상기 챔버몸체의 상단 개구부를 개폐하기 위한 커버부(120)와; 상기 커버부에 밀착 가능하여 기밀을 위해 상기 챔버몸체(110)의 상단 개구부에 마련되는 패킹부재(130)와; 상기 챔버몸체(110)에 마련되어 상기 콘트롤 시스템(10)의 제어 신호에 따라서 상기 커버부(120)를 개폐 구동하기 위한 구동유니트(140)와; 상기 챔버몸체(110)에 고정되는 고정 프레임(150)과; 상기 고정 프레임(150)에 부착되어 부력을 제공하기 위한 뜨게(160)와; 상기 콘트롤 시스템과 상기 챔버몸체(110) 사이에 마련되어 가스의 흐름을 안내하는 가스튜브(171)(172)로 구성되어, 수위 변동 환경 하에서도 원활한 가스 채집이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Description

습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버{Buoyancey chamber for collecting gas in a paddy field}

본 발명은 습지에서의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버에 관한 것으로, 특히 논과 같은 습지에서 수위의 변동이 발생하는 환경에서도 가스를 효과적으로 채집할 수 있도록 하는 부력식 챔버에 관한 것이다.

온실 가스는 대기권에 존재하는 기체 중에서 지구의 복사열인 적외선을 흡수하여 지구로 다시 방출하는 특성을 갖는 기체를 일컫는 말이며, 온실 효과를 보이는 주요 기체와 이의 대기 중 농도는 수증기, 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소(N2O), 오존(O3) 등이 있다.

이들 기체 중에서 온실 효과에 대한 기여도는 수증기가 약 60%, 이산화탄소가 약 25%, 그리고 메탄이 약 7% 정도로 알려져 있다. 이외에도 여러 플루오르 화합물 기체가 비록 농도는 낮지만 온실 효과에 기여한다. 이들 기체가 대기 중에 존재하지 않으면, 지구는 복사 냉각에 의해 지금보다 평균 온도가 대략 33℃ 낮아질 것으로 파악되고 있다. 따라서 온실효과 가스는 지구를 따뜻하게 유지해주는 온실의 유리창과 같은 기능을 수행하며, 온화 온도조건을 유지하도록 한다. 대기 중에 온실 가스가 없다면, 밤과 낮의 온도 차이가 커서 현재 존재하는 지구의 생물체 중 많은 수는 생존하기 어려워질 것이다.

그러나 과다한 온실 가스의 배출은 온실효과 기능을 빠르게 증대시켜 지구 의 급속한 온도증가, 즉 온난화를 초래함으로써 빙하의 융해로 인한 해수면이 상승, 생물 이동 속도보다 빠른 서식지의 급속한 북상으로 수많은 종이 도태되고 그 과정에서 광범위한 지역의 생태계가 파괴되고 변화될 것으로 예측되고 있다. 또한이상 고온과 저온, 폭우 및 폭설과 같은 각종 기후 이변을 발생시켜 생태계는 물론 인간의 생존에까지 막대한 영향을 미칠 것으로 예측하고 있기 때문에 국제사회는 이러한 영향을 미연에 방지하여 인류의 생존을 유지하기 위해 기후협약과 같은 국제적 협약을 바탕으로 온실효과 가스의 배출량 감축이 추진되고 있는 실정이다.

이러한 배경에 따라서 구체적으로 온실가스를 저감하고자 하는 노력이 있으며, 국가적인 차원에서 온실가스 배출량 인벤토리를 구축하고 온실 가스 배출량을 산정하는 것이 매우 중요한 것이 되었다.

그러나 이러한 온실 가스 배출량 산정은 간단한 문제가 아니며, 가스시료를 채집하여 측정하는데 많은 노력과 시간을 요구하는 문제점이 있다.

예를 들어, 등록특히 제10-0992876호(등록일자: 2010.11.02)는 "농업용 온실가스 측정 장치 및 이를 이용한 온실가스 측정 방법"을 제안하고 있으며, 상기 등록특허는 챔버 내부에 가스시료를 채집하는 가스포집부, 챔버 내에 마련된 센서부 및 순환시스템부, 챔버 외부에 마련된 제어부 및 가스분석부와, 수송관 등으로 구성되어 가스시료의 채집에서 분석까지 자동화하여 온실가스 배출량을 계산하는 시간을 단축하고자 하였다.

그러나 이러한 종래 기술에서는 챔버가 대형으로 농작물 위에 고정 설치되어 이동과 설치가 어려울 뿐 아니라, 챔버 내부의 외부와는 다른 상태로 변화(온도 및습도 상승, 바람 영향 제거 등)되어 실제의 환경과는 다른 변질된 환경에서 자료를 수집하는 이유로 수집된 자료에 대한 정확성에 대해 문제가 제기되어 왔다. 또한 하단의 일부가 땅속에 고정 설치되는 관계로 수위 변동 시 내외부의 수위를 맞추기 위해 하단의 측면에 뚫어 놓은 통수구가 수위 저하 시에는 공기가 통하는 통기구 작용하여 측정 오차를 발생시키게 하므로 이를 방지하기 위해 수위가 통수구 이하로 낮아지면 수작업으로 통기구를 막고, 다시 통수 이상으로 높아지면 개방하는 불편함이 있어, 수위 변화가 심한 경우에는 검출 대상가스의 채집에 많은 어려움이 발생할 수 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 습지와 같이 수위 변동이 발생되는 환경 하에서도 가스 채집이 효과적으로 이루어지도록 하기 위한 부력식 챔버를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버는, 습지의 대상가스를 검출하기 위한 콘트롤 시스템과 연결되어 대상가스를 채집하기 위한 챔버에 있어서, 하단과 상단에 개방된 개구부를 갖는 챔버 몸체와; 상기 챔버 몸체의 상단 개구부를 개폐하기 위한 커버부와; 상기 커버부에 밀착 가능하여 기밀을 위해 상기 챔버 몸체의 상단 개구부에 마련되는 패킹부재와; 상기 챔버몸체에 마련되어 상기 콘트롤 시스템의 제어 신호에 따라서 상기 커버부를 개폐 구동하기 위한 구동유니트와; 상기 챔버몸체에 고정되는 고정 프레임과; 상기 고정 프레임에 부착되어 부력을 제공하기 위한 뜨게와; 상기 콘트롤 시스템과 상기 챔버몸체 사이에 마련되어 가스의 흐름을 안내하는 가스튜브에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버는 검출 대상가스를 채집하게 되는 챔버가 수면 상에서 부유 가능하도록 뜨게가 마련됨으로써 수위 변동 환경 하에서도 원활한 가스 채집이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한 쳄버를 소형화하여 챔버로 인한 측정 지점의 환경에 영향이 최소화 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버와 콘트롤 시시스템의 전체 구성을 간략히 보여주는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버의 외관을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버의 다른 실시예를 보여주는 도면.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 습지 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버는 습지의 대상가스를 검출하기 위한 콘트롤 시스템(10)과, 이 콘트롤 시스템(10)과 연결되어 대상가스를 채집하기 위한 챔버(100)를 포함한다.

콘트롤 시스템(10)은 제어부(11), 가스 분석부(12), 에어펌프(13) 및 유량계(14)를 포함한다.

제어부(11)는 콘트롤 시스템(10)에서 처리되는 신호와 데이터를 처리하게 되며, 챔버(100)에 구비되는 구동유니트(140)의 구동을 제어하는 기능을 한다. 가스 분석부(12)는 챔버(100) 내에 채집된 가스의 농도 등을 검출하는 기능을 한다. 에어펌프(13)는 콘트롤 시스템(10)과 챔버(100) 사이에 마련되는 가스튜브(171)(172)를 통해 공기 흐름을 발생시키며, 유량계(14)는 콘트롤 시스템(10)과 챔버(100) 사이에 흐르는 공기의 유량을 조절한다. 참고로, 유량계(14)는 에어펌프(13)의 토출단에만 도시되었으나 가스 분석부에서 정확한 대상가스의 농도 검출을 위하여 에어펌프의 입력단에도 마련될 수 있다.

이러한 콘트롤 시스템(10)은 제어부(11)를 통해서 챔버(100)의 구동유니트(140)를 구동 제어하여 챔버(100)에 마련된 커버부(120)를 개폐 조작하거나, 가스 분석부(12)를 통하여 챔버(100)로부터 채집된 가스의 농도 등을 검출하는 기능을 수행한다. 이러한 작업은 원격제어 또는 프로그램화되어 자동으로 이루어질 수 있다.

이러한 콘트롤 시스템(10)과 연결되어 작동되는 본 발명의 챔버(100)는 챔버몸체(110), 커버부(120), 패킹부재(130), 구동유니트(140), 고정 프레임(150), 뜨게(160) 및 가스튜브(171)(172)를 포함한다.

챔버몸체(110)는 하단과 상단에 개방된 개구부를 가지며, 바람직하게는 횡단면이 원통 형상을 갖는 것이 바람직할 것이나, 횡단면이 사각 이상의 다면체 형상을 갖도록 하여 채집된 가스가 가스튜브를 통해 원활히 콘트롤 시스템과 순환될 수 있도록 할 수 있다.

챔버몸체(110)의 상단 개구부에는 탄성을 갖는 고무재질의 패킹부재(130)가 마련되어 커버부(120)와 밀착이 가능하며, 따라서 커버부(120)가 닫히면 챔버몸체(110)와 커버부(120) 사이에는 기밀이 이루어져 검출 대상가스가 외부로 유출되지 않도록 한다.

커버부(120)는 챔버몸체(110)와 힌지(121) 조립되어 챔버몸체(110) 상부에서 개폐가 가능하다. 커버부(120)의 재질은 특별히 한정될 필요는 없으나 닫힌 상태에서 챔버 내측을 관찰 가능하도록 투명한 재질이 사용되는 것이 바람직할 것이다.

구동유니트(140)는 챔버몸체(110)에 마련되어 콘트롤 시스템(10)의 제어 신호에 따라서 커버부(120)를 개폐 구동하기 위한 것이다.

특히 본 발명에 있어서, 구동유니트(140)는, 챔버몸체(110)에 고정 설치되는 고정브라켓(141)과; 이 고정브라켓(141)에 회동 가능하게 설치되며, 직선 가동되는 로드(142a) 일단이 커버부(120)에 힌지 체결되는 실린더부재(142)와; 실린더부재(142)에 마련되어 로드(142a)를 직선 구동하기 위한 모터(143)로 구성됨을 특징으로 한다.

실린더부재(142)의 하단부는 고정브라켓(141)과 힌지(142b) 체결되어 실린더부재(142)는 고정브라켓(141)에 대해 회전 운동이 가능하며, 실린더 로드(142a) 상측 선단은 커버부(120)와 힌지(122) 조립된다.

모터(143)는 실린더부재(142)에 마련되어 실린더 로드(142a)를 직선 구동하게 되며, 모터(143)의 구동에 의해 실린더부재(142)에 대해 실린더 로드(142a)가 전진 또는 후진하여 커버부(120)의 개폐 구동이 가능하다.

모터(143)는 콘트롤 시스템과 전기적으로 연결되어 콘트롤 시스템에 의해 구동이 이루어진다.

고정 프레임(150)은 챔버몸체(110)에 고정되어 뜨게(160)를 고정하기 위한 것으로, 챔버몸체(110)의 형상에 따라서 다양한 형태를 가질 수 있으나 본 실시예에서는 전체적으로 대략 사각 구조를 가지며 다수의 뜨게(160)가 고정 설치된다.

고정 프레임(150)에 마련되는 다수의 뜨게(160)는 챔버에 부력이 발생하도록 하는 것으로, 비중이 작은 재질을 갖는 수지가 사용되거나 밀폐된 구조를 갖는 공기탱크 등이 이용될 수가 있다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 있어서 챔버몸체(110)의 하단부는 뜨게(160)의 하단부 보다 일정 길이(L) 더 긴 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성됨에 따라서, 습지에서 물이 빠진 경우에 챔버는 자중에 의하여 챔버몸체(110)의 하단부가 토양 표면에 밀착되며, 이때 커버부(120)가 닫히고 대상가스를 검출하게 되는 경우에 챔버몸체(110) 내부는 밀폐된 공간이 형성되어 정상적인 대상가스 검출이 이루어질 수 있다.

본 발명에서 챔버의 형상을 고려하여 챔버가 수면위에서 안정적으로 자세를 유지할 수 있는 범위 내에서 고정 프레임의 구조나 구비되는 뜨게의 숫자나 형태는 다양하게 변경이 가능함은 자명한 것이다.

가스튜브(171)(172)는 콘트롤 시스템(10)과 챔버몸체(110) 사이에 가스의 흐름을 안내하기 위한 것으로, 콘트롤 시스템(10)과 챔버몸체(110) 사이에 공기의 순환이 가능하도록 제1가스튜브(171)와 제2가스튜브(172)로 구성될 수 있다.

제1가스튜브(171)와 제2가스튜브(172)는 챔버몸체(110)의 대향 면에 각각 설치되며, 챔버몸체(110)가 수면에 부유 중이더라도 제1가스튜브(171)와 제2가스튜브(172)의 설치 위치는 수면 아래에 잠기지 않도록 수면으로부터 일정 높이(H) 이상에 위치하는 것이 바람직할 것이다(도 1 참고).

도 2의 도면부호 180은 챔버몸체와 인접하여 수면 아래 바닥에 고정되는 포스트바를 보여주고 있으며, 포스트바는 챔버에 연결된 가스튜브 또는 전선이 고정되어 컨트롤 시스템으로 연결되는 부자재들을 감아서 고정하기 위한 것이다.

다음으로 도 3을 참고하면, 본 발명에 있어서 챔버몸체(110)는 지면에 연직으로 고정 설치되는 최소한 하나 이상의 가이드폴에 의해 안내되어 상하 이동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

가이드폴(181)(182)은 챔버몸체(110)와 인접 위치하여 수면 아래의 토양에 연직으로 고정 설치되며, 챔버몸체(110)에는 가이드폴(181)(182)에 각각 연결되는 연결 고리부(111)(112)가 마련된다. 따라서 챔버몸체(110)는 가이드폴(181)(182)을 따라서 상하 방향으로만 이동이 가능하며 물결의 영향 등으로 인하여 초기 설치 위치에서 다른 곳으로 이동하지 않도록 할 수 있다.

본 실시예에서는 두 개의 가이드폴에 의해 챔버몸체의 상하 이동이 가이드되는 것으로 도시하고 있으나, 챔버의 크기나 형태에 따라서 가이드폴의 숫자는 증감될 수 있음은 자명하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 부력식 챔버는 습지, 예를 들어 논에 배치가 되어 수위가 변하더라도 뜨게(160)에 의해 챔버몸체(110)는 항상 수면 위에서 안정적으로 자세를 유지하면서 검출 대상가스를 채집할 수가 있다.

대상가스를 검출하지 않는 경우에 커버부(120)는 개방된 상태를 유지하며, 따라서 챔버몸체(110) 내에는 자연환경에서 발생되는 다양한 물질의 유입/유출, 공기 순환으로 챔버 내외부의 온도차가 발생하지 않고, 챔버몸체(110)는 자연환경과 유사한 조건 하에 있게 된다.

한편, 대상가스를 검출하는 경우에 컨트롤 시스템(10)은 구동유니트(140)를 구동하여 커버부(120)를 닫아서 챔버몸체(110)의 내외부 공기가 출입하지 못하도록 한다. 다음으로 에어펌프(13)가 작동하여 일정 량의 공기가 제1가스튜브(171)를 통해 챔버몸체(110)로 전달됨에 따라서 챔버몸체(110) 내에는 동일한 유량 만큼의 공기가 제2가스튜브(172)를 통해 컨트롤 시스템(10)으로 전달된다.

이와 같이, 컨트롤 시스템(10)은 에어펌프(13)의 작동에 의해 제1가스튜브(171), 챔버몸체(110) 및 제2가스튜브(172)를 따라서 순환하는 공기 중에 유량계(F)를 통해 검출된 공급 가스의 농도 변화를 검출함으로써 챔버몸체 내부의 검출 대상가스의 농도를 검출할 수가 있다.

대상가스의 검출이 종료되면 제어부(11)는 구동유니트(140)를 역구동하여 다시 커버부(120)를 개방 상태로 유지하게 된다.

이와 같은 부력식 챔버들은 가스 검출 대상 지역에 분산 배치되어 컨트롤 시스템과 연결되며, 컨트롤 시스템의 제어에 의해 각 부력식 챔버들은 검출 대상가스를 채집하고 컨트롤 시스템과의 공기 순환이 이루어지면서 검출 대상가스를 컨트롤 시스템으로 전달하여 대상가스의 농도 검출이 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 : 콘트롤 시스템 100 : 챔버
110 : 챔버몸체 120 : 커버부
130 : 패킹부재 140 : 구동유니트
150 : 고정 프레임 160 : 뜨게
171, 172 : 가스튜브

Claims (6)

1. 습지의 대상가스를 검출하기 위한 콘트롤 시스템과 연결되어 대상가스를 채집하기 위한 챔버에 있어서,
   하단과 상단에 개방된 개구부를 갖는 챔버몸체와;
   상기 챔버몸체의 상단 개구부를 개폐하기 위한 커버부와;
   상기 커버부에 밀착 가능하여 기밀을 위해 상기 챔버몸체의 상단 개구부에 마련되는 패킹부재와;
   상기 챔버몸체에 마련되어 상기 콘트롤 시스템의 제어 신호에 따라서 상기 커버부를 개폐 구동하기 위한 구동유니트와;
   상기 챔버몸체에 고정되는 고정 프레임과;
   상기 고정 프레임에 부착되어 부력을 제공하기 위한 뜨게와;
   상기 콘트롤 시스템과 상기 챔버몸체 사이에 마련되어 가스의 흐름을 안내하는 가스튜브로 구성되는 것을 특징으로 하는 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동유니트는,
   상기 챔버몸체에 고정 설치되는 고정브라켓과;
   상기 고정브라켓에 회동 가능하게 설치되며, 직선 가동되는 로드 일단이 상기 커버부에 힌지 체결되는 실린더부재와;
   상기 실린더부재에 마련되어 상기 로드를 직선 구동하기 위한 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버.
3. 제1항에 있어서, 상기 챔버몸체는 횡단면이 사각 이상의 다면체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버.
4. 제1항에 있어서, 상기 가스튜브는 상기 콘트롤 시스템에 마련되는 에어펌프의 입력단과 출력단에 각각 연결되는 제1가스튜브와 제2가스튜브로 구성되는 것을 특징으로 하는 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버.
5. 제1항에 있어서, 상기 챔버몸체의 하단부는 상기 뜨게의 하단부 보다 긴 것을 특징으로 하는 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버.
6. 제1항에 있어서, 상기 챔버몸체는 지면에 연직으로 고정 설치되는 최소한 하나 이상의 가이드폴에 의해 안내되어 상하 이동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 습지의 가스를 채집하기 위한 부력식 챔버.

Images