KR20130114765A

KR20130114765A - 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템

Info

Publication number: KR20130114765A
Application number: KR20120037034A
Authority: KR
Inventors: 이학섭
Original assignee: 이학섭
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-10-21

Abstract

본 발명은 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템에 관한 것으로서, 수질정화제의 수질 정화 기능향상을 위한 기계적 시스템과 실시간 수질측정을 위한 전자 제어식 네트워크 실시간 감시망을 융합시킨 것으로, 특히, 수질오염원 긴급처리로 수질오염 악화와 확산을 근원적으로 방지하기 위한 것이다.
본 발명은 오수, 하수, 폐수 등의 오염물질이 유입되면, 1차 수질감시장치에 의해 유입된 오염물질의 ph(수소이온지수, 폐하)와 탁도(turbidity, 濁度)를 측정하는 단계(S10); 1차 수질감시장치에 의해 오염물질의 ph와 탁도가 측정되는 측정된 데이터값을 비교하는 단계(S12); 단계(S12)에서 유입된 물의 오염유무가 확인되면, 수질정화시스템의 작동유무가 결정되는 바, 먼저, 유입된 오염물질이 정상적인 물로 판단되면, 측정된 데이터값을 별도로 데이터화하여 기록하는 단계(S14); 유입된 물질의 오염물질로 판단되면, 2차 수질측정이 이루어지는 단계(S16); 유입된 물질이 오염물질로 규정되면, 2차 수질측정이 이루어지게 되며, 질소, 인, 암모니아, 염도 등의 오염원에 색상반응하는 리트머스 종이에 의한 측정 이 이루어지는 단계(S20); 리트머스 종이에 의한 색상반응에 따른 색상변화는 색상식별 카메라에 의해 촬영되고, 촬영된 색상변화에 의해 오염정도를 인식할 수 있는 데이터화 되어 비교 분석하는 단계(S22); 상기 단계(S22)에 의해 오염물질의 색상변화에 따른 데이터가 비교 분석되면, 비교 분석된 데이터를 영상과 함께 무선통신(CDMA, code division multiple access)으로 수질오염 상황을 전송하는 단계(S24)와; 단계(S24)에서는 수질오염 데이터 및 경보를 전송함과 동시에, 오염원을 제거하기 위한 수질정화시스템의 작동부를 구동시키는 단계(S26); 단계(S26)에서 작동부의 구동신호가 인가되면, 다수개의 격실로 이루어지고 내부에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체가 하강되는 단계(S28)로 구성된 것이다.

Description

네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템{water purification system and automatic controled eco-water measurement using network}

본 발명은 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하천으로 유입되는 오염물질을 24시간 실시간으로 수질 감시 및 측정하여 정화처리함에 있어, 하천으로 유입되는 오염물질을 오염여부를 측정하는 1, 2차 측정부와, 유입된 오염물질의 측정값을 비교 분석하고 데이터화 하여 전송하는 메인제어부와, 바이오토가 내장된 수질정화체와, 수질정화체를 승하강 시키는 작동부로 구성됨에 따라, 수질정화제의 수질 정화 기능향상을 위한 기계적 시스템과 실시간 수질측정을 위한 전자 제어식 네트워크 실시간 감시망을 융합시켜 수질오염원 긴급처리로 수질오염 악화와 확산을 근원적으로 방지하기 위한 것이다.

본 발명은 네트워크 자동제어 시스템을 융합시킴으로서, 24시간 상시적인 수질오염 감시와 오염원 발생 시 즉각적으로 대처할 수 있는 수질감시 및 수질정화 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 수질환경산업은 물 처리에 있어서, 각종 용수(생활, 공업 등)의 생산과 공급, 하폐수의 이송과 처리 및 이와 연관된 산업을 총칭하는 것으로서, 상수도사업, 하수 폐수처리사업, 재이용사업 등의 서비스, 건설, 운영관리사업과 먹는 샘물사업, 해수담수화 사업 등이 포함되며, 하천 및 생활하수에 대한 수질관리와 수처리 및 네트워크 통신을 이용한 실시간 수질상태 감시와 오염원을 긴급 처리하여 오염물질에 의한 수질악화와 확산을 방지하기 위한 것이다.

본 발명은 오염물질에 의한 2차 오염을 방지하기 위한 수단으로 천연재료를 이용한 친환경 수질정화제와 정화시스템과 실시간으로 수질상태를 측정할 수 있는 계측기를 통신장비와 네트워크화 하여 모니터링과 데이터화 할 수 있도록 하여 시간과 장소에 구애받지 않고 신속하고도 간편 용이하게 하천이나 하수 및 폐수처리를 할 수 있는 것이다.

일반적으로, 하천이나 호소에 유기물질, 질소, 인 등 영양염류가 적당히 존재하면 희석, 침전, 생물분해 등에 의하여 자연 정화되지만, 과잉으로 공급되면, 식물성 플랑크톤이나 조류의 이상 번식을 촉진하여 물 색깔의 변화와 투명도 저하 등을 초래하는 문제점이 발생되며, 이들의 사멸에 의한 잔해는 하부에 침적하여 부패하거나 하구 부근에 침전하여 하천의 수질을 악화시키게 되는 바 이러한 현상을 부영양화(eutrophication)라 한다.

남조류가 번식한 물을 섭취한 가축, 사람들은 구토, 설사, 위장염, 마비, 경련, 간 비대 등을 일으킬 수 있으며, 경우에 따라서는 사망하는 경우까지도 종종 발생하며, 구제역 등으로 인해 매설된 가축들에 의한 침출수의 하천유입 및 급속한 유역 개발과 산업화에 비례하여 필연적으로 오염부하가 가중되고 있다.

또한, 도시화의 증대에 따라 투수 지역의 감소에 기인하여 소량의 강우에도 불 투수 지역으로부터의 각종 오염물질의 유입으로 인근 수계의 오염부하가 더욱 가중되고 있는 실정이며, 수질악화의 주범이 되고 있는 원인들에 대한 오염발생 즉시 경고를 알려주는 전산망을 갖춘 센서를 작동시켜 오염발생원인의 단속 및 오염원의 차단과, 오염이 더 번지기 전에 신속한 방제를 위한 즉각적인 처치가 이루어져야 할 것이며, 이러한 문제의 해결은 우리나라와 같이 산업화와 환경 선진국이라는 두 가지 문제를 동시에 해결해야 하는 과제를 안고 있다.

수질악화의 주범이 되고 있는 요인 중 음식물류 생활하수의 오염발생장소, 축산폐수 방류 및 범람 장소, 고도처리시설 및 용량의 부족, 과잉시비에 따른 비료성분 유입지 등을 감시 관리하는 시스템의 도입이 시급한 실정이다.

본 발명은 수질측정 실시간 감시 및 즉각적인 수질정화 시스템에 관한 것으로서, 그 응용 산업 및 기술 분야로는 토목산업, 건설산업, 네트워크산업, 및 기계적 장치의 응용을 통한 해수담수화시설 및 지자체 소하천, 실개천의 환경생태친화적 복원사업, 4대강 및 국민의 정서함양 및 복지의 영역까지 그 적용이 가능할 것이며, 대용량 기계적 장치가 요구되는 해수담수화사업의 경우 거대 정화조 내에 유사 바이오토가 사용되고, 건설업, 토목업 등에서는 지역 하천의 수질 훼손을 최소화하도록 하는 것에 적용 가능하고, 네트워크산업에서는 다양한 환경감시 시스템 구축과 즉각적인 대처를 가능하게 하는 장치에 적용될 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템에 사용되는 수질정화제(이하, 바이오토라 칭함)는 본 출원인에 의해 기출원되어 등록되어 있는 특허 제 837528호(명칭:악취탈취제 조성물)와 특허출원 2010-123181호(명칭:천연재료를 이용한 하수처리용 바이오토와 그 제조방법 및 장치)에 의해 기출원되어 있는 바, 이하, 수질정화를 위한 바이오토의 제조방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명과 유사한 국내선행특허는 아래 [표 1]와 같다.

제목	요지
PE정화장치를 이용한 자연형 하천 수질 정화장치 및 방법 (특허등록 제 0538122호)	-하천으로 유입되는 하천의 오염물질을 PE정화장치에 미생물 부착을 용이하게 하여 하천수를 처리하는 생물학적 처리방법.
환경오염 무인감시시스템 (특허등록 제 0971034호)	-환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈; 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치;
수질관리를 위한 통합관리 시스템 (특허등록 제 1027649호)	-수질관리를 위한, 하/폐수종말처리시설, 하수처리시설, 축산 폐수 공동처리시설 등의 자동화에 대한 통합관리시스템.
수질정화장치 특허출원 2009-98317호	-물속에 용이하게 고정할 수 있으면서도 풍력 및 태양력에 의하여 구동하여 호수나 항만 등의 담수를강제 순환하여 정화하는 친환경적인 수질 정화 장치.
수위조절이 가능한 어초둠병 및 이를 이용한 어초 둠병 모니터링 시스템 (특허출원 2009-132200호)	-수위의 변동량에 따라 인공 어초의 수위를 조절할 수 있도록 한 것으로, 인공 어초 내의 수생동물을 실시간으로 모니터링.

1.특허등록 제0538122호(등록일 2005년12월15일)는 PE정화장치를 이용한 자연형 하천 수질 정화장치 및 정화방법은 전면판(11) 및 후면판(12)사이의 빈 공간은 자연석(3)으로 채워지고, 상기 자연석(3)의 저면으로 PE정화장치(2)가 타설되고, PE담체(2)가 타설된 저면과 콘크리트 구조체(1)의 저면에 의해 형성되는 일정 빈 공간(13)을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PE담체를 이용한 자연형 하천 수질 정화장치로서, 유입된 오염수가 모래, 자갈등의 자연석에 의해 일차적으로 차단이 되고, 자갈등의 자연석에 의해 형성된 공극을 통해 정화장치 하부로 흘러내리는 오염수는 PE담체의 수중의 미생물에 의해 유기물이 제거된 후 처리수와 흐르는 강 및 하천수와 혼합되어 방출되는 처리시스템을 갖는 처리방법이다.

2. 특허등록 제0971034호(등록일 2010년7월12일)는 모니터링시스템(30)은 그 결과를 모니터링하거나 화면상에 디스플레이하여, 대기오염이나 하천오염 중의 어느 검사영역의 어느 위치에 있는 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)이 고정된 주변의 환경오염상태인지를 알 수 있고, 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)은 환경오염상태를 미들웨어(20)로 전송할 때 자신의 식별정보를 함께 전송하며, 미들웨어(20)는 이를 인지하고 모니터링시스템(30)으로 함께 전송하며, 모니터링시스템(30)은 현재 수신된 환경오염상태가 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)의 식별정보를 이용해 어느 지점에서 발생했는지를 화면상에 표시하는 것이다.

3. 특허등록 제1027649호(등록일 2011년3월31일)는 수질관리를 위한 각 처리장에 배치되어 상기 각 처리장의 수질을 측정하고, 상기 각 처리장의 영상을 촬영하여 얻어진 수질 및 영상데이터(이하, 데이터)를 실시간으로 전송하는 원격 측정 수단(11); 및 통합센터에 배치되며, 상기 원격 측정 수단(11)으로부터 데이터를 수신받아 분석하고 표시하는 서버(100)를 포함하는 것이다.

본 발명과 유사한 해외 주요특허는 아래 [표 2]와 같다.

제목-특허번호	요 지
Floating island with water-purifying effect, plant-cultivation bag and method for purifying water. US0579940 (1998.09.01)	-정수 효과, 식물 재배 백 및 물을 정화시키기 위한 방법을 가진 부도형 집적장치로서, 본 발명은 상부에 설치된 그래스와 플라워를 통하여 조경효과를 가지면서 이와 동시에, 미생물의 활성을 통해 물을 정화하기 위한 환경수에 산소를 공급하기 위한 장치로, 호수에 플로우팅된 정수 효과를 가진 부도형 집적장치에 관한 것임.
Floating water purification free-running apparatus and water purification method US06083405 (2000.07.04)	-물위에 셋팅되는 플로팅구조를 갖는 것으로, 물위에 플로팅된 상태에서 수질 감시 및 정화작용을 하는 장치와 그 구동방법에 관한 것임.
Method for reducing sludge within a river or the like US06258274 (2001.07.10)	-강, 또는 기타 등등 큰 유동수 본체를 처리하기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 특히 강 또는 기타 등등의 플로어를 커버링하는 슬러지의 두께를 감소시키기 위한 방법에 관한 것임.

상기 [표 2]에서와 같이, 해외 주요특허에 대한 내용은 다음과 같다.

1. 특허등록 제05799440호(등록일 1998년09월01일)는 부도형 집적 장치(1)의 주요부는 많은 홀 갖춘 플랜터(3)를 포함하며, 이러한 홀을 통하여 플랜터(3)에 있는 흙(5)에 물이 공급되어 식물(6)이 성장하며, 또한, 그 가운데에 고정된 미생물을 가지는 다공질재(4)는 흙(5)과 플랜터(3) 사이에 제공되며, 컨테이너(12)는 고체산소발생에이전트(2)의 교환을 위해 커버(122)가 열릴 수 있고, 흙(5)에 포함되는 다공질재의 미생물의 활성화에 따라, 컨테이너(12) 내의 고체산소발생에이전트(2)로 부터 산소를 발생시켜 물에 공급하여 정화시키는 작용으로 구성된 것이다.

2. 특허등록 제06083405(등록일 2000년 07월 04일)는 물정화동작부(3). 제 2 펌프, 드레인 배출구, 자유동작부(free-running 섹션), 수질 감지 센서(12), 태양 전지부(4), 인버터, 일조 기록계와 컨트롤러를 포함하며, 물위에 플로팅된 상태에서, 자유 운동하면서 물을 정화시키는 장치로, 일조도에 따라서 동작여부를 결정하여 자유운동하면서 물을 정화시키는 구성된다.

우리나라는 2차 산업인 제조 산업에서 세계적인 선진국가임에도 불구하고, 국내에서 개발되어 사용되는 정화시스템은 전무한 실정이며, 현재 사용되는 수질정화장치들은 거의 해외에서 수입되고 있으며, 국내에서는 주로 개인 연구자나 소기업 및 몇몇 중소기업에서 수질정화장치가 연구되고 있는 초기 단계의 기술개발 실정이다.

국내에서의 수질정화장치 개발 방향은 선진국들과 같이 다양한 형태의 수질정화장치 개발로 나아가야 하며, 물과 기름을 분리하여 수질을 정화하는 유수분리 기기로 원심력 원리와 활성탄 정화용 제제를 활용한 장치 등이 개발되고 있으나, 국내 수질정화는 아직까지 해외 선진국 기술에 크게 의존하고 있으며, 국내에서도 소수의 개인 및 소기업 중심으로 정화용 제제 즉, 활성탄, EM, 황토 볼 등의 개발이 이루어지고 있지만, 그 개발 규모가 영세하고 인프라도 아주 미약하다.

국외 관련기술 현황은 토양 여과기술 선도국인 스위스나 독일의 경우 토양여과를 이용한 수질정화기술이 상용화되고 있다.

스위스의 크렙스 하천은 1970년대 자연형 수질정화시설과 도로배수처리를 위한 정화시설로 유명하여 이를 자연형 하천과 연계하였으며, 수질정화시설은 도로개설로 인한 도로배수처리를 위하여 하천인근 부지에 새로운 인공연못을 이용한 것으로, 도로배수는 1차로 유수분리과정을 거쳐 1차 연못으로 유입되어 침전과정을 거치고, 그 후 자갈여과시설을 통과하여 오염물질이 여과 흡착되며, 다시 2차 정화연못으로 유입되어 수생식물에 의하여 최종 처리된 후 하천으로 방류되도록 설치한 것이다.

19세기부터 하수, 폐수의 침투처리 하였으나 1960년대 침투처리를 줄이고 초지로 전환하였으며, 1980년대 이후는 3차 처리된 하수만을 침투처리하고 초지지역은 공원화하여 지역주민들의 휴식공간으로 제공하고 있고, 베를린 수자원공사 안에는 현재 2곳의 정화연못형 비오톱시설을 설치 운영 중이며, 진흙층으로 차수된 연못 내에 인공적인 습지를 조성하여 다양한 형태의 필터와 연못, 식생 등의 친자연형 정화처리기법을 비교연구하고 있고, 500m길이의 산화구를 말아놓은 형태의 와형연못과 부유성 수초섬, 갈대 및 나무를 이용한 식생처리를 비교할 수 있는 6가지 형태의 비오톱시설과, 다양한 형태의 혼합형 습지를 갖추고 있다.

독일 토양필터 적용사례는 Karlsruhe 지역의 대학연구소안에 Aquatic Environmental Engineering, Baden지역 폐수처리장 등에서 Soil-Filter에 대한 연구가 진행 중이고, 폐수 및 하수를 토양필터에 직접 주입하여 처리하고 있으며, COD가 600mg/L로 유입되어 몇단계의 정화시설 및 토양필터를 거치면 최종적으로 10mg/L-->0.1mg/L 이하로 처리되고, 암모니아성 질소는 60mg/L에서 0으로 질산성질소는 54mg/L에서 1mg/L 이하로 정화되는 것이다.

본 발명은 하천의 수질을 감시하고, 그 감시결과에 따라 하천 수질정화용 바이오토를 공급하여 하천의 수질을 유지 및 개선시켜 줄 수 있는 것으로서, 선행특허에서 나타난 바와 같이, 환경오염 무인감시시스템이 하천의 수질을 감시하는 점에서 기술적 유사성을 보이며, 수질정화를 수행함에 있어서는 PE담체를 이용한 자연형 하천 수질 정화장치 및 정화방법이 기술적 유사성이 인정되기는 하지만, 단순히 하천의 수질을 감시하고자 함이 아니라, 실시간으로 하천의 수질을 감시하고, 그 감시결과에 따라서 수질정화용 바이오토를 공급하여 수질을 보다 빠르고 효율적으로 관리할 수 있도록 된 새로운 형태의 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 24시간 실시간으로 수질을 감시 및 측정하게 되는 것으로, 오수, 하수, 폐수 등의 오염물질이 유입되면, 1차 수질감시장치에 의해 유입된 오염물질의 ph(수소이온지수, 폐하)와 탁도(turbidity, 濁度)를 측정하는 단계(S10); 1차 수질감시장치에 의해 오염물질의 ph와 탁도가 측정되는 측정된 데이터값을 비교하는 단계(S12); 단계(S12)에서 유입된 물의 오염유무가 확인되면, 수질정화시스템의 작동유무가 결정되는 바, 먼저, 유입된 오염물질이 정상적인 물로 판단되면, 측정된 데이터값을 별도로 데이터화하여 기록하는 단계(S14); 유입된 물질의 오염물질로 판단되면, 2차 수질측정이 이루어지는 단계(S16); 유입된 물질이 오염물질로 규정되면, 2차 수질측정이 이루어지게 되며, 질소, 인, 암모니아, 염도 등의 오염원에 색상반응하는 리트머스 종이(litmus paper)를 이용한 수질측정이 이루어지는 단계(S20); 리트머스 종이에 의한 색상반응에 따른 색상변화는 색상식별 카메라에 의해 촬영되고, 촬영된 색상변화에 의해 오염정도를 인식할 수 있는 데이터화 되어 비교 분석하는 단계(S22); 상기 단계(S22)에 의해 오염물질의 색상변화에 따른 데이터가 비교 분석되면, 비교 분석된 데이터를 영상과 함께 무선통신(CDMA, code division multiple access)으로 수질오염 상황을 전송하는 단계(S24)와; 수질오염 데이터 및 경보를 전송함과 동시에, 오염원을 제거하기 위한 수질정화시스템의 작동부를 구동시키는 단계(S26); 단계(S26)에서 작동부의 구동신호가 인가되면, 다수개의 격실로 이루어지고 내부에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체가 하강되는 단계(S28)로 구성된 것이다.

이와 같은 본 발명에서, 상기 오염물질의 색상변화에 따른 데이터가 비교 분석되면, 비교 분석된 데이터를 영상과 함께 무선통신(CDMA, code division multiple access)으로 수질오염 상황을 전송하는 단계(S24)에는 수질오염상황을 영상 및 데이타로 전송하는 단계(24a), 전송된 데이터를 통제실에 저장하고 수질오염원을 분석하는 단계(24b), 수질오염원을 분석하여 기록하고 증거를 확보하는 단계(S24c), 확보된 증거 데이터를 이용하여 오염원을 규명하는 단계(S24d)가 구성된다.

본 발명은 하천으로 유입되는 이물질의 오염측정 즉, ph와 탁도를 측정하기 위한 1차 측정부와; 상기 1차 측정부의 오염 유무에 의해 2차 오염을 측정하는 2차 측정부와; 유입된 오염물질의 측정값을 비교 분석하고 데이터화 하여 전송하는 메인제어부와; 내부가 격판에 의해 다수개의 격실로 구획되고, 각각의 격실에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체와; 유,공압방식과 와이어 구동방식에 의해 상기 수질정화체를 승하강 시키는 작동부로 구성된 특징을 갖는다.

본 발명은 수질환경의 오염원에 대한 실시간 감시와 오염원을 즉각적으로 정화하는 정화시스템, 바이오토 통해 수질정화 분야에서 기술적 우위에 설 수 있게 함으로써, 내수 시장에서 경쟁력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 해외 시장에 진출할 수 있는 교두보 역할을 할 수 있는 매우 높은 고부가 가치성과 국가경쟁력을 확보할 수 있는 매우 경제적인 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제조산업과 IT기술의 융합을 통한 자연환경 개선과 수질환경개선에 대한 효율성을 높일 수 있고, 하수, 오수, 하천 등의 수질관리에 따른 최소의 비용으로 최대의 수질정화력과 경제적인 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 나타내는 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템의 요부 확대 사시도,
도 4는 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 나타내는 요부 확대 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 나타내는 공정도로서, 소형하천(약 폭 4m이하), 인공습지, 하수 및 오수가 유입되는 하천 등의 소정위치에 수질정화 시스템을 설치하여 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화가 이루어지게 되는 것이다.

본 발명의 수질정화 시스템은 24시간 실시간으로 수질을 감시 및 측정하게 되는 것으로, 먼저, 오수, 하수, 폐수 등의 오염물질이 유입되면, 1차 수질감시장치에 의해 유입된 오염물질의 ph(수소이온지수, 페하)와 탁도(turbidity, 濁度)를 측정하는 단계(S10)에 의해 오염물질이 측정되고, 1차 수질감시장치에 의해 오염물질의 ph와 탁도가 측정되는 측정된 데이터값을 비교하는 단계(S12)를 거치게 된다.

상기 단계(S12)에서 오염물질에서 측정된 ph와 탁도값에 대한 데이터에 의해 오염여부가 결정되는 바, 예를 들어 오염여부를 판단하는 기준을 ph는 6.5이상 8.5이하 범위내에 속하는 경우에는 정상적인 물상태로 규정하고, 그 범위를 벗어나는 경우에는 오염물질이 유입된 것으로 규정하며, 탁도는 물속에 혼합되어 있는 부유물(SS, seston, 浮遊物)에 의한 것으로, 25mg/ℓ이상의 경우에는 오염물질로 규정하게 된다.

환경부에서 정하는 하천에는 수소이온농도(pH) 6.5∼8.5, 생물화학적 산소요구량(BOD) 3mg/ℓ 이하, 부유물질량(SS) 25mg/ℓ 이하, 용존산소량(DO) 5.0mg/ℓ 이상, 대장균군수 1,000MPN/100mℓ 이하의 규정을 기준으로 한 것이다.

이와 같이, 단계(S12)에서 유입된 물의 오염유무가 확인되면, 수질정화시스템의 작동유무가 결정되는 바, 먼저, 유입된 오염물질이 정상적인 물로 판단되면, 단계(S14)를 통해 측정된 데이터값은 별도로 수치화되어 기록되고, 유입된 물질의 오염물질로 판단되면, 단계(S16)을 통해 2차 수질측정이 이루어지게 되는 것이다.

유입된 물질이 오염물질로 규정되면, 2차 수질측정이 이루어지게 되며, 질소, 인, 암모니아, 염도 등의 오염원에 색상반응하는 리트머스 종이를 이용한 측정 단계(S20)가 이루어지게 되며, 리트머스 종이의 색상반응에 따른 색상변화는 색상식별 카메라에 의해 촬영되고, 촬영된 색상변화에 의해 오염정도를 인식할 수 있는 데이터화 되어 비교 분석하는 단계(S22)를 거치게 된다.

따라서, 단계(S22)에 의해 오염물질의 색상변화에 따른 데이터가 비교 분석되면, 비교 분석된 데이터를 영상과 함께 무선통신(CDMA, code division multiple access)으로 수질오염 상황을 전송하는 단계(S24)와, 비교 분석된 데이터와 영상을 중앙 통제실(도면에 도시되지 않음)이나 관리자의 휴대폰, 또는 경고신호를 발송하여 수질오염에 대한 데이터를 기록하게 되는 것이다.

상기 단계(S24)는 수질오염상황을 영상, 데이터로 전송하는 단계(S24a)와, 무선통신으로 통제실 데이터에 저장하고 수질오염을 분석하는 단계(S24b)와, 분석된 오염원을 기록, 증거확보하는 단계(S24c)와, 확보된 증거자료를 토대로 오염원인을 규명하고 오염원을 찾아 원천봉쇄하는 단계(S24d)가 구성된다.

이와 같이, 단계(S24)에서는 수질오염 데이터 및 경보를 전송함과 동시에, 오염원을 제거하기 위한 수질정화시스템의 작동부를 구동시키는 단계(S26)가 이루어지게 된다.

상기 단계(S26)에서 작동부의 구동신호가 인가되면, 다수개의 격실로 이루어지고 내부에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체가 하강되는 단계(S28)에 의해 오염물질이 차단되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템의 요부 확대 사시도이며, 도 4는 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템을 나타내는 요부 확대 단면도를 나타내는 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템은 하천으로 유입되는 이물질의 오염측정 즉, ph와 탁도를 측정하기 위한 1차 측정부(10)와, 상기 1차 측정부(10)의 오염 유무에 의해 2차 오염을 측정하는 2차 측정부(20)와, 유입된 오염물질의 측정값을 비교 분석하고 데이터화 하여 전송하는 메인제어부(30)와, 내부가 격판(41)에 의해 다수개의 격실(42)로 구획되고, 각각의 격실(42)에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체(40)와, 유,공압방식과 와이어 구동방식에 의해 상기 수질정화체(40)를 승하강 시키는 작동부(50)로 구성되는 것이다.

이때, 상기 격판(41)에는 유입되는 물이 흘러 지나감에 있어, 하상여과방식으로 지나가도록 서로 상,하부에 엇갈리는 위치에 유도공(43)이 형성된다.

상기 작동부(50)는 가이드레일과 랙, 피니언 방식 및 전동모터와 와이어 구동방식에 의해 수질정화체를 승하강시키는 구동방식으로 구성되며, 이는 기존에 공지된 물체 승하강 기술에 대한 것이므로, 자세한 도면 표기 및 설명은 생략한다.

이와 같이, 본 발명은 오염물질 유입이 의심되거나 오염물질에 의한 수질오염이 발생되는 위치에 도 2에 도시된 바와 같이, 수질정화 시스템을 설치하게 되면, 24시간 실시간으로 발생되는 오염물질을 감시하고 측정하여 오염물질을 차단하여 대천이나 원천(강이나 바다 등)으로 유입되어 수질환경이 오염되는 것을 근본적으로 차단하게 되는 것이다.

본 발명의 수질정화 시스템이 설치된 상태에서, 공장이나 축사 및 기타 오염원에 의해 오염물질이 유입되면, 1차 측정부(10)에 의해 유입된 오염물질의 ph와 탁도가 측정되어 메인제어부(30)에 데이터가 전송된다.

메인제어부(30)에서는 1차 측정부(10)에서 전송된 데이터를 기 입력된 오염측정 데이터와 비교분석한 후, 수질을 오염시키는 오염물질로 판단되면, 2차 측정부(20)를 작동시켜 리트머스 종이에 의해 질소, 인, 암모니아, 염도 등의 오염원에 대한 색상변화를 측정한다.

상기 2차 측정부(20)에는 오염물질에 따른 리트머스 종이의 색상변화 정도에 따라, 오염유무를 판단하게 되는 바, 색상변화에 따른 측정은 CCTV를 이용하여 촬영하고, 촬영된 색상은 메인제어부(30)에서 색상변화에 따른 오염정도를 데이터화하여 비교 분석하게 된다.

이와 같이, 메인제어부(30)에서 2차 측정부(20)에 의한 리트머스 측정결과 수질오염을 유발하는 오염물질임이 확인되면, 작동부(50)에 신호를 인가하여 구동시키게 되면, 작동부(50)에 의해 수질정화체(40)가 하강되어 오염물질이 혼합된 물을 정화하게 된다.

상기 수질정화체(40)에 의해 오염물질이 혼합된 물의 흐름은 방해받지 않고 정상적인 흐름을 유지하게 되는 것으로, 이는 오염물질을 정화하기 위해 하강된 수질정화체(40)는 다수개의 격판(41)에 의해 격실(42)이 형성되고, 격실(42)내부에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 상태이며, 특히, 격판(41)에는 물의 흐름을 원활하게 함과 동시에 물의 흐름을 하상여과방식 형태로 흐를 수 있도록 각각 상부와 하부에 유도공(43)이 형성되어 있다.

따라서, 오염물질이 수질정화체(40)를 거치면서 유도공(43)에 의해 하상여과방식으로 흐르게 되고, 이 과정에서 내부에 내장된 바이오토에 의해 오염물질이 흡착 제거되는 것이다.

이와 같이하여, 수질오염 원인이 되는 오염물질을 24시간 감시하여 실시간으로 정화처리할 수 있을 뿐만 아니라, 오염물질의 영상과 데이터를 전송하고 기록 보관함에 따라, 향후, 오염물질을 분석하여 오염물질 근원지를 파악하고 분석자료를 활용하여 반복적인 오염물질 유입을 사전에 예방하고 방지할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 수질정화 시스템의 1, 2차 측정부(10, 20), 메인제어부(30) 및 작동부(50)에 사용되는 측정기기는 반영구적인 사용이 가능하고, 작동을 위한 전원공급은 축전지를 이용하거나 태양광을 이용하게 되며, 수질정화를 위해 사용되는 바이오토의 오염물질 처리양은 오염물질 1ton/4.5kg으로 반복적인 사용이 가능하며, 간편한 세척과 400℃ 고온가열에 의해 반영구적인 재사용이 가능한 것이다.

또한, 본 발명의 수질정화체(40) 상면에 구성되는 화단(44)은 기존의 코코넛 모헤어를 이용한 마대를 이용한 것으로서, 수생식물을 식재하여 수질정화시스템 설치에 따른 외관의 미려함을 연출하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명은 수질정화를 위한 바이오토의 수질 정화 기능향상을 위한 수질정화 시스템과 실시간 수질측정을 위한 전자 제어식 네트워크 실시간 감시망을 이용함으로서, 수질오염원을 긴급으로 처리하여 수질오염 악화와 확산을 근원적으로 방지하기 위한 것이다.

본 발명은 하천의 지류 또는 비점 오염원이 발생되어 흘러 들어가는 지천 및 실개천 등에 대한 수질정화에 적합한 것이며, 최근 들어 구제역 등에 의한 가금류나 가축류의 토양 매설로 인한 침출수와 그 병원균에 의한 오염물질이 하천에 유입되기 전에 지천에서 차단되어 수질오염의 불씨를 예방 및 방지할 수 있는 것이다.

본 발명은 고정 및 이동이 자유롭고 무엇보다도 정화시스템에 네트워크 자동제어 시스템을 이용함으로서, 24시간 상시적인 수질오염 감시와 오염원 발생 시 즉각적으로 대처할 수 있는 수질감시 및 수질정화를 위한 것이다.

본 발명은 크게 수질을 감시 및 측정하기 위한 1, 2차 측정부(10, 20)와, 메인제어부(30), 수질정화체(40), 작동부(50)로 구성되며, 도면에는 도시되지 않았으나, 통상적으로 사용되는 수질감시 및 측정과 정화과정을 기록하고 모니터링하는 모니터링 시스템이 구비되어 설치된 수질정화시스템에 의해 수질을 유지 관리할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 하천의 수질검사를 위한 다양한 감지 수단들을 구비하고, 1, 2차 측정부에 의한 수질측정 결과에 따라, 수질정화 시스템을 제어하여 하천에 바이오토를 즉시 공급할 수 있도록 하는 것으로서, 수질정화 시스템은 하천에서 그 제어가 이루어지는 지역방식 또는, 원격지에서 모니터링 정보 수집 및 자동 제어가 이루어지는 네트워크 통신을 사용하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 수질정화 시스템은 기계적 담체의 역할을 수행하는 기능을 가지며, 바이오토가 담겨지는 수질정화체는 수질오염원이 있는 하천에 설치하기 위해 하천의 폭에 꼭 맞는 크기를 만들어 설치하게 되며, 오염물질이 유입된 하천수가 수질정화체를 통해 하상여과방식으로 통과하게 함으로써, 수질 오염원을 정화하는 것이고, 하드웨어적인 기계적 구성의 1, 2차 측정부(10, 20), 수질정화체(40) 및 작동부(50)가 구성되고, 데이터 전송, 수질 측정 및 분석에 대한 측정기기와, 측정된 데이터를 비교분석 및 전송하는 네트워크 통신기기로 구성된 소프트웨어 구성이 구비된다.

본 발명에서 메인제어부(30)에서 전송되는 데이터는 수질감시 모니터링 시스템 및 네트워크 망 구축, 수질분석을 통해 수질오염 현황에 대하여 CCTV와 같은 영상장치(도면에 도시되지 않음)를 통해 병행 모니터링 함으로써, 오염발생 상황에 따라 실시간으로 경보조치 및 정화처리를 즉각적으로 실행하도록 하는 것이다.

본 발명은 수질측정 실시간 감시 및 네트워크를 이용한 수질정화 시스템으로서, 그 응용 산업 및 기술 분야로는 토목, 건설, 네트워크 산업, 및 기계적 장치의 응용을 통한 해수담수화시설 및 지자체 소하천, 실개천의 환경생태 친화적 복원사업, 4대강 및 국민의 정서함양 및 복지의 영역까지 그 적용이 가능하며, 대용량 기계적 장치가 요구되는 해수담수화사업의 경우 거대 정화조 내에 유사 바이오토가 사용되고, 또한 건설업, 토목업 등에서는 지역 하천의 수질 훼손을 최소화하도록 하는 것에 적용 가능하며, 네트워크산업에서는 다양한 환경감시 시스템 구축과 즉각적인 대처를 가능하게 하는 시스템에 적용될 수 있으므로써, 수질정화에 대한 효율성을 높이고 경제적인 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 다양한 용도로 활용 가능한 것으로서, 수질감시망의 구축을 통한 무인 환경감시기능으로의 활용이 가능할 뿐만 아니라, 건설 산업에서 대형 토목사업 시 각종 수생태의 오염원 차단과, 수질오염원제거 장치 및 물산업(상하수도산업 및 해수담수화산업) 등에도 활용이 가능하며, 전기통신분야에서 각종 전산망구축의 응용 프로그램 개발과 그 설치에도 이용 가능하며, 현재의 수질정화 분야만이 아닌 타 분야로의 응용 및 확장 가능성이 높은 경제적인 효과가 부각된 것이다.

10:1차 측정부 20:2차측정부
30:메인제어부 40:수질정화체
41:격판 42:격실
43:유동공 44:화단
50:작동부

Claims

24시간 실시간으로 수질을 감시 및 측정함에 있어서,
오수, 하수, 폐수 등의 오염물질이 유입되면, 1차 수질감시장치에 의해 유입된 오염물질의 ph(수소이온지수, 폐하)와 탁도(turbidity, 濁度)를 측정하는 단계(S10);
1차 수질감시장치에 의해 오염물질의 ph와 탁도가 측정되는 측정된 데이터값을 비교하는 단계(S12);
단계(S12)에서 유입된 물의 오염유무가 확인되면, 수질정화시스템의 작동유무가 결정되고, 측정된 데이터값은 별도로 데이터화하여 기록하는 단계(S14);
유입된 물질의 오염물질로 판단되면, 2차 수질측정이 이루어지는 단계(S16);
유입된 물질이 오염물질로 규정되면, 2차 수질측정이 이루어지게 되며, 질소, 인, 암모니아, 염도 등의 오염원에 색상반응하는 리트머스 측정 이 이루어지는 단계(S20);
리트머스 측정에 의한 색상반응에 따른 색상변화는 색상식별 카메라에 의해 촬영되고, 촬영된 색상변화에 의해 오염정도를 인식할 수 있는 데이터화 되어 비교 분석하는 단계(S22);
상기 단계(S22)에 의해 오염물질의 색상변화에 따른 데이터가 비교 분석되면, 비교 분석된 데이터를 영상과 함께 무선통신(CDMA, code division multiple access)으로 수질오염 상황을 전송하는 단계(S24)와;
수질오염 데이터 및 경보를 전송함과 동시에, 오염원을 제거하기 위한 수질정화시스템의 작동부를 구동시키는 단계(S26);
단계(S26)에서 작동부의 구동신호가 인가되면, 다수개의 격실로 이루어지고 내부에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체가 하강되는 단계(S28)로 구성된 것을 특징으로 하는 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 오염물질의 색상변화에 따른 데이터가 비교 분석되면, 비교 분석된 데이터를 영상과 함께 무선통신(CDMA, code division multiple access)으로 수질오염 상황을 전송하는 단계(S24)에는 수질오염상황을 영상 및 데이타로 전송하는 단계(24a), 전송된 데이터를 통제실에 저장하고 수질오염원을 분석하는 단계(24b), 수질오염원을 분석하여 기록하고 증거를 확보하는 단계(S24c), 확보된 증거 데이터를 이용하여 오염원을 규명하는 단계(S24d)가 구성된 것을 특징으로 하는 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템.
하천으로 유입되는 오염물질을 24시간 실시간으로 수질 감시 및 측정이 이루어지고, 네트워크 방식을 이용하여 오염물질에 대한 수질정화처리가 이루어짐에 있어서,
하천으로 유입되는 오염물질의 ph와 탁도를 측정하기 위한 1차 측정부와;
상기 1차 측정부의 오염 유무에 의해 2차 오염을 측정하는 2차 측정부와;
유입된 오염물질의 측정값을 비교 분석하고 데이터화 하여 전송하는 메인제어부와;
내부가 격판에 의해 다수개의 격실로 구획되고, 각각의 격실에는 수질정화를 위한 바이오토가 내장된 수질정화체와;
유,공압방식과 와이어 구동방식에 의해 상기 수질정화체를 승하강 시키는 작동부로 구성된 것을 특징으로 하는 네트워크를 이용한 실시간 수질측정 및 수질정화 시스템.