KR20150003965A - 태양광 발전과 자립식 수면 교반장치를 이용한 용승류 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내수면 호소 등에서 외부와 연결되지 않고 에너지를 공급받지 않은 상태에서 독립적으로 수질 개선 작업이 가능하며, 특히, 용승류를 발생시키고 이를 표면 파동을 이용하여 호소의 넓은 지역으로 순환하도록 할 수 있는 용승류 발생장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 용승류 발생장치는, 부력에 의하여 수면에 부상되는 상태로 설치되는 수면 부상부; 상기 수면 부상부의 하부와 지면에 걸쳐서 기립되어 설치되며, 저면수를 표면으로 용승시키는 통로를 제공하는 용승통로부; 상기 용승 통로부에 설치되며, 상기 용승 통로부를 통하여 저면수를 용승시키는 동력을 발생하는 용승 동력부; 상기 용승 통로부의 상부에 설치되며, 수면에 충격파를 발생시켜 상기 용층 통로부를 통하여 표면으로 용승된 저면수를 넓게 이동시키는 표면 충격파 발생부; 상기 용승 통로부의 하단에 설치되며, 압축공기를 분사하는 압축 공기 분사부; 상기 수면 부상부의 부상 위치를 한정하는 위치 한정부; 상기 수면 부상부 상측에 설치되며, 태양광 발전을 수행하여 상기 용승 동력부, 표면 충격파 발생부 및 압축공기 분사부에 동력을 제공하는 태양광 발전부;를 포함한다.

Description

태양광 발전과 자립식 수면 교반장치를 이용한 용승류 발생장치{THE APPARATUS FOR MAKING THE UPWELLING STREAM IN THE WATER}

본 발명은 용승류 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내수면 호소 등에서 외부와 연결되지 않고 에너지를 공급받지 않은 상태에서 독립적으로 수질 개선 작업이 가능하며, 특히, 용승류를 발생시키고 이를 표면 파동을 이용하여 호소의 넓은 지역으로 확산 및 순환하도록 할 수 있는 용승류 발생장치에 관한 것이다.

저수지, 댐, 호수 및 하천 등의 내수면은 상류에서 유입되는 오물과 물의 흐름이 정지되거나, 물 흐름의 유속이 변하는 상태에서 계절의 변화에 따라 내수면 내 미생물에 의한 부영양화가 가속되고 각종 녹조가 진행되어 내수면 속에서 성층이 형성되면, 악취 발생 및 수질 오염이 급격히 가속화된다.

이러한 내수면 수질 변화에 대응하여 그 원인인 내수면 내에서의 물의 자연 대류가 정지된 상태를 없애기 위해 수중에 강제로 압축 공기를 주입하여 폭기하는 방식, 동력을 사용하여 내수면 성층 밑의 저층수를 퍼 올려 강제 순환 시키는 방식, 내수면에서 불어오는 취송류를 이용하여 일정 방향의 표층수 흐름을 강제로 막아 저층수와 순환 시키는 방식 등이 고안되어 있다.

상기의 방식은 강제 구동 방식으로서 내수면의 밑바닥에 흐름을 강제로 변화시키므로 내수면 밑바닥에 녹아 있던 유해물질인 인이나 황화 수소 등의 유해 물질의 용출이 기속화 될 수 있다.

따라서 내수면 밑바닥의 유해 물질의 용출을 억제하고, 자연친화적으로 내수면의 물의 흐름을 상하 층간 자연 대류 시키며, 내수면의 특성상 계절적 변화 및 수위 변화에 적절히 대응하며, 급격한 자연 변화에 넓은 범위의 내수면에 대해 효과반경을 나타내는 무동력 부유식 수질 개선 장치의 기술이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 내수면 호소 등에서 외부와 연결되지 않고 에너지를 공급받지 않은 상태에서 독립적으로 수질 개선 작업이 가능하며, 특히, 용승류를 발생시키고 이를 표면 파동을 이용하여 호소의 넓은 지역으로 확산 및 순환하도록 할 수 있는 용승류 발생장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 용승류 발생장치는, 부력에 의하여 수면에 부상되는 상태로 설치되는 수면 부상부; 상기 수면 부상부의 하부와 지면에 걸쳐서 기립되어 설치되며, 저면수를 표면으로 용승시키는 통로를 제공하는 용승통로부; 상기 용승 통로부에 설치되며, 상기 용승 통로부를 통하여 저면수를 용승시키는 동력을 발생하는 용승 동력부; 상기 용승 통로부의 상부에 설치되며, 수면에 충격파를 발생시켜 상기 용층 통로부를 통하여 표면으로 용승된 저면수를 넓게 이동시키는 표면 충격파 발생부; 상기 용승 통로부의 하단에 설치되며, 압축공기를 분사하는 압축 공기 분사부; 상기 수면 부상부의 부상 위치를 한정하는 위치 한정부; 상기 수면 부상부 상측에 설치되며, 태양광 발전을 수행하여 상기 용승 동력부, 표면 충격파 발생부 및 압축공기 분사부에 동력을 제공하는 태양광 발전부;를 포함한다.

그리고 본 발명의 용승류 발생장치에서 상기 수면 부상부는, 내부가 빈 상태인 다수개의 부력통과 상기 다수개의 부력통을 연결하며, 상기 태양광 발전부의 설치를 위한 일정한 평면 공간을 제공하는 플레이트부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 용승통로부는 길이 변화가 가능한 주름관으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한 상기 용승 동력부는, 상기 용승통로부의 길이 방향에 대하여 수직인 상태로 설치되어 회전하는 스크류인 것이 바람직하다.

또한 상기 표면 충격파 발생부는, 수면에 일부가 노출된 상태로 설치되며, 수면에 평행하게 설치된 상태에서 회전하는 다수개의 회전 날개인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 위치 한정부는, 상단이 상기 수면 부상부에 연결되어 일정한 길이로 설치되는 연결로프; 상기 연결로프의 하단에 연결되며, 상기 수면 부상부가 설치되는 호소의 바닥면에 고정되는 앵커; 및 상기 연결로프의 중간 부분에 연결되어 설치되며, 상기 연결로프를 하측으로 당겨서 상기 연결로프의 장력을 유지하는 장력 유지추;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 용승류 발생장치는, 계절 변화에 따른 수심 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한 본 발명의 용승류 발생장치는, 수면에 충격파를 만들어 방사상으로 퍼지게 하여 수면의 표면적을 크게 하여 저층수가 저층에서 포함하고 있던 유해 가스의 교환을 원활하게 하며 취송류의 유속을 증가시켜 저층류의 순환류 속도를 빠르게 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용승류 발생장치의 구조를 도시하는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 충격파 발생부 및 용승동력 발생부의 구조를 도시하는 부분 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용승류 발생장치의 구조를 도시하는 부분 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 용승류 발생장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 수명 부상부(10), 용승 통로부(20), 용승 동력부(30), 표면 충격파 발생부(40), 압축 공기 분사부(50), 위치 한정부(60) 및 태양광 발전부(70)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 수면 부상부(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 부력에 의하여 수면에 부상되는 상태로 설치되는 구성요소로서, 상기 용승류 발생장치(1)를 수면에 부유된 상태로 유지시키는 부력을 발생시키는 구성요소이다.

본 실시예에서 상기 수면 부상부(10)는 구체적으로 부력통(11)과 플레이트부(12)로 구성될 수 있다. 상기 부력통(11)은 내부가 빈 상태인 통으로서, 부력을 유지하기 위한 부력 수단으로서 원통형 수력 장치를 3각형 형태 또는 4각형 형태로 구성할 수 있다.

한국적 기후에서는 4면에 부력 원통을 설치하여야 태풍, 강품 및 급격한 수위 변화에 대응할 수 있는 대응력을 갖출 수 있다. 특히 급작스런 태풍 및 강풍에 의한 흔들림을 줄이고, 용승류 발생장치(1)의 안정 및 설치 시 설치 높이를 조절하기 위해서는 부력통(11)의 구조를 상부에 공기를 배출하는 공기 조절 장치(도면에 미도시)와 부력통(11) 하부에 미세한 구멍을 만들어 적정의 물을 담아 놓아야 한다. 이런 방식은 바다를 항해하는 배의 저면에 청수를 담는 방식과 같아 외부 내수면이 출렁일 때 장치의 무게추와 같이 작동하게 된다.

그리고 상기 플레이트부(12)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 부력통(11)을 연결하며, 상기 태양광 발전부(70)의 설치를 위한 일정한 평면 공간을 제공하는 구성요소이다. 상기 플레이트부(12)는 금속 또는 플라스틱 판넬 등으로 구성될 수 있다.

다음으로 상기 용승 통로부(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수면 부상부(10)의 하부와 호소 지면에 걸쳐서 기립되어 설치되며, 저면수를 표면으로 용승시키는 통로를 제공하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 용승 통로부(20)는 계절에 따른 수심 변화에 능동적으로 대처하기 위하여 용승 통로부(20) 자체의 길이가 변화될 수 있는 구조인 주름관으로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 용승 동력부(30)는 도 1, 3에 도시된 바와 같이, 상기 용승 통로부(20)에 설치되며, 상기 용승 통로부(20)를 통하여 저면수를 용승시키는 동력을 발생하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 용승 동력부(30)는 구체적으로, 상기 용승 통로부(20)의 길이 방향에 대하여 수직인 상태로 설치되어 회전하는 스크류로 구성될 수 있다.

상기 스크류의 회전축(80)은 후술하는 표면 충격파 발생부(40)의 회전축과 동일한 축으로 이루어질 수 있으며, 상기 용승 동력부(30)와 상기 표면 충격파 발생부(40)는 연동되어 구동될 수 있다.

다음으로 상기 표면 충격파 발생부(40)는, 도 1, 3에 도시된 바와 같이, 상기 용승 통로부(20)의 상부에 설치되며, 수면에 충격파를 발생시켜 상기 용층 통로부(20)를 통하여 표면으로 용승된 저면수를 넓게 이동시키는 구성요소이다.

본 실시예에서는 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 표면 충격파 발생부(40)가 수면에 일부가 노출된 상태로 설치되며, 수면에 평행하게 설치된 상태에서 회전하는 다수개의 회전 날개로 구성된다. 따라서 상기 회전날개가 회전함에 따라 상기 표면 충격파 발생부(40) 부근의 물이 호소 외측으로 이동된다. 따라서 상기 용승 통로부(20)를 통하여 더욱 효과적으로 많은 양의 물이 저면에서 상승되는 장점이 있다.

다음으로 상기 압축 공기 분사부(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 용승 통로부(20)의 하단에 설치되며, 압축공기를 분사하는 구성요소이다. 상기 압축 공기 분사부(50)에 의하여 발생된 압축공기의 미세 기포는 저층수에 분사되어 저층수의 상승효과를 높이는 것과 동시에 저층수에 녹아있지 않는 산소를 용해시키는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로 상기 위치 한정부(60)는 상기 수면 부상부(10)의 부상 위치를 한정하는 구성요소이다. 본 실시예에서는 상기 위치 한정부(60)를 도 1에 도시된 바와 같이, 연결로프(61)와 앵커(62) 및 장력 유지추(63)로 구성할 수 있다. 상기 연결로프(61)는, 상단이 상기 수면 부상부(10)에 연결되어 일정한 길이로 설치되는 구성요소이며, 상기 용승류 발생장치(1)를 호소의 지면(3)에 연결하는 것이다.

상기 연결로프(61)의 하단은 상기 앵커(62)에 연결되며, 상기 앵커(62)는 상기 수면 부상부(10)가 설치되는 호소의 바닥면(3)에 묻혀서 견고하게 고정되는 구성요소이다.

그리고 상기 장력 유지추(63)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연결로프(61)의 중간 부분에 로프(64)에 의하여 연결되어 설치되며, 상기 연결로프(61)를 하측으로 당겨서 상기 연결로프(61)의 장력을 유지하는 구성요소이다.

한국적인 환경에서는 계절에 따라 용승류 발생장치가 설치되는 호소의 수심이 변화된다. 따라서 상기 연결 로프(61)의 길이를 충분히 길게 준비하고, 상기 장력 유지추(63)를 이용하여 상기 연결 로프(61)의 중간 부분을 하측으로 당겨서 일정한 장력을 유지하는 것이다.

다음으로 상기 태양광 발전부(70)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수면 부상부(10) 상측에 설치되며, 태양광 발전을 수행하여 상기 용승 동력부(30), 표면 충격파 발생부(40) 및 압축공기 분사부(50)에 동력을 제공하는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 용승류 발생장치(1)는 외부에서 별도로 전력을 공급받지 않으므로, 상기 태양광 발전부(70)에 의하여 발전되는 전력을 사용하여 구동되는 것이다.

물론 상기 태양광 발전부(70)는 풍력 발전부 등으로 대체될 수도 있을 것이다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 용승류 발생장치
10 : 수면 부상부 20 : 용승 통로부
30 : 용승 동력부 40 : 표면 충격파 발생부
50 : 압축 공기 분사부 60 : 위치 한정부
70 : 태양광 발전부

Claims (6)

1. 부력에 의하여 수면에 부상되는 상태로 설치되는 수면 부상부;
   상기 수면 부상부의 하부와 지면에 걸쳐서 기립되어 설치되며, 저면수를 표면으로 용승시키는 통로를 제공하는 용승통로부;
   상기 용승 통로부에 설치되며, 상기 용승 통로부를 통하여 저면수를 용승시키는 동력을 발생하는 용승 동력부;
   상기 용승 통로부의 상부에 설치되며, 수면에 충격파를 발생시켜 상기 용층 통로부를 통하여 표면으로 용승된 저면수를 넓게 이동시키는 표면 충격파 발생부;
   상기 용승 통로부의 하단에 설치되며, 압축공기를 분사하는 압축 공기 분사부;
   상기 수면 부상부의 부상 위치를 한정하는 위치 한정부;
   상기 수면 부상부 상측에 설치되며, 태양광 발전을 수행하여 상기 용승 동력부, 표면 충격파 발생부 및 압축공기 분사부에 동력을 제공하는 태양광 발전부;를 포함하는 용승류 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수면 부상부는,
   내부가 빈 상태인 다수개의 부력통;
   상기 다수개의 부력통을 연결하며, 상기 태양광 발전부의 설치를 위한 일정한 평면 공간을 제공하는 플레이트부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용승류 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 용승통로부는,
   길이 변화가 가능한 주름관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용승류 발생장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 용승 동력부는,
   상기 용승통로부의 길이 방향에 대하여 수직인 상태로 설치되어 회전하는 스크류인 것을 특징으로 하는 용승류 발생장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 표면 충격파 발생부는,
   수면에 일부가 노출된 상태로 설치되며, 수면에 평행하게 설치된 상태에서 회전하는 다수개의 회전 날개인 것을 특징으로 하는 용승류 발생장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 위치 한정부는,
   상단이 상기 수면 부상부에 연결되어 일정한 길이로 설치되는 연결로프;
   상기 연결로프의 하단에 연결되며, 상기 수면 부상부가 설치되는 호소의 바닥면에 고정되는 앵커;
   상기 연결로프의 중간 부분에 연결되어 설치되며, 상기 연결로프를 하측으로 당겨서 상기 연결로프의 장력을 유지하는 장력 유지추;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용승류 발생장치.

Images