KR20160063465A - 모터펌프 제어장치 - Google Patents

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KR20160063465A
KR20160063465A KR1020140166290A KR20140166290A KR20160063465A KR 20160063465 A KR20160063465 A KR 20160063465A KR 1020140166290 A KR1020140166290 A KR 1020140166290A KR 20140166290 A KR20140166290 A KR 20140166290A KR 20160063465 A KR20160063465 A KR 20160063465A
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박염준
김진완
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주식회사 세이브월드
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 해수펌프로부터 토출되는 토출해수량의 변화를 검출하여 해수를 끌어올리기 위한 모터펌프의 출력을 조절함으로써, 양식수조에서 필요로 하는 해수량 이상으로 해수가 과잉 공급됨으로 인해 발생하는 전기에너지의 낭비를 현저하게 절감할 뿐만 아니라, 해수유입관 내부의 문제로 인한 긴급상황 발생에도 효과적으로 대처할 수 있는 모터펌프 제어장치에 관한 것이다.

Description

모터펌프 제어장치{Motor Pump Control Device}
본 발명의 실시예는 모터펌프의 제어장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
도 1은 육상 양식장에서 어패류를 양식하기 위해 해수를 육상으로 유입시켜 방출하기까지의 해수의 이동 과정을 나타낸 도면이다. 양식장에 공급되는 해수의 수질은 어패류의 생육에 매우 큰 영향을 끼치기 때문에, 도 1에 도시된 해수의 순환 이동 과정은 어패류의 부화, 생육 및 출하시까지 지속적으로 수행되어야 한다. 이를 위해, 지속적인 해수유입을 보장하기 위한 대형 해수펌프의 구비가 필수적이며, 대형 해수펌프의 끊임없는 운전에 의해 각 양식장에서 소비되는 전기에너지의 증가가 불가피한 실정이다.
또한, 도 2를 참조하면, 바다(20)에 인접한 육상에 설치된 양식장(10)으로 적정량의 해수를 끌어들이기 위한 모터펌프의 출력이 최저 간조(Ebb Tide, ET)시를 기준으로 설정되는 것이 일반적이기 때문에, 최저 간조 이후부터 만조(Flood Tide, FT)시까지 불필요하게 과잉 유입되는 해수의 양을 조절할 필요가 있다. 이를 위해, 조석정보를 이용하여 모터펌프의 출력을 제어하는 방안이 제시되고 있으나, 해수의 온도 및 계절의 변화에 따른 어패류의 생육활동 변화로 인해 발생하는 양식수조의 해수 요구량 변동에 적절하게 대응하는 데는 한계를 보이고 있다. 더욱이, 해수유입관(30) 내부에 서식하는 해초류나 패류에 의해 발생하는 해수유입관 내경의 축소가 초래하는 문제에 대한 대처에도 한계가 있다.
본 발명의 실시예는, 해수펌프로부터 토출되는 토출해수량의 변화를 검출하여 해수를 끌어올리기 위한 모터펌프의 출력을 조절함으로써, 양식수조에서 필요로 하는 해수량 이상으로 해수가 과잉 공급됨으로 인해 발생하는 전기에너지의 낭비를 현저하게 절감할 뿐만 아니라, 해수유입관 내부의 문제로 인한 긴급상황 발생에도 효과적으로 대처할 수 있는 모터펌프 제어장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 바다로부터 해수를 끌어올리는 펌프; 상기 펌프로부터 토출되는 해수의 양을 검출하는 토출해수량 검출부; 및 상기 토출해수량의 변화를 근거로 상기 펌프의 동작을 제어하는 펌프제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치를 제공한다.
상기 펌프제어부는, 상기 토출해수량이 줄어들면 상기 펌프의 출력을 높이고, 상기 토출해수량이 늘어나면 상기 펌프의 출력을 낮추도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 토출해수량 검출부는, 상기 토출해수량을 검출하기 위한 초음파 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터펌프 제어장치는, 상기 펌프의 회전속도를 포함하는 모터펌프의 운전상태정보를 검출하기 위한 모터펌프상태 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 펌프제어부는, 상기 펌프가 공회전하는 것으로 판단되는 경우 상기 펌프를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 모터펌프 제어장치는, 상기 펌프제어부가 상기 펌프를 정지시키는 경우, 상기 펌프의 운전중단을 알리기 위한 경보를 발송하기 위한 경보 발송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터펌프 제어장치는, 계절의 변화 또는 해수 온도의 변화에 따라 양식수조에서 필요로 하는 해수량에 대한 정보를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예의 다른 측면에 의하면, 양식수조에 공급되는 해수의 양을 조절하기 위한 모터펌프의 제어방법에 있어서, 펌프에 의해 상기 해수를 끌어올리는 과정; 상기 펌프로부터 토출되는 해수의 양을 초음파센서에 의해 검출하는 과정; 및 상기 토출되는 해수의 양의 변화를 근거로 상기 펌프의 동작을 제어하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래 기술처럼 조석정보를 이용하여 모터펌프의 출력을 조절하지 않고, 해수펌프로부터 토출되는 토출해수량의 변화를 기반으로 모터펌프의 출력을 조절함으로써, 양식수조에서 필요로 하는 해수량 이상으로 해수가 과잉 공급됨으로 인해 발생하는 전기에너지의 낭비를 현저하게 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 해수유입관 내부에 서식하는 해초류 및 패류 또는 각종 부유물에 의한 해수유입관 내경의 축소에 따라 해수 공급량이 감소하는 경우에도 양식수조가 필요로 하는 해수량에 맞춰 해수를 적정하게 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 해수유입관 내에 구비되는 체크 밸브의 고장에 의해 발생할 수 있는 모터펌프의 공회전과 같은 긴급상황 발생에도 신속하게 대처할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 양식장에서 사용되는 해수의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터펌프 제어장치의 블록도이다.
도 4는 초과해수량과 모터펌프 출력의 상관관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터펌프의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 실시예는 토출해수량의 변화를 기반으로 모터펌프의 출력을 조절함으로써, 전기에너지의 낭비를 현저하게 절감할 수 있는 모터펌프 제어장치를 제안한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래 기술처럼 조석정보를 이용하지 않고, 해수펌프로부터 토출되는 토출해수량의 변화를 검출하여 해수를 끌어올리기 위한 모터펌프의 출력을 조절함으로써, 양식수조에서 필요로 하는 해수량 이상으로 해수가 과잉 공급됨으로 인해 발생하는 전기에너지의 낭비를 현저하게 절감할 뿐만 아니라, 해수유입관 내부의 문제로 인한 긴급상황 발생에도 효과적으로 대처할 수 있는 모터펌프 제어장치를 제시한다.
먼저, 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 모터펌프 제어장치(300)의 구성에 대한 설명을 시작으로 본 발명의 일 실시예에 따른 모터펌프 제어장치(300)의 구성 및 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 모터펌프 제어장치(300)는 모터펌프(310), 해수유입관(320), 토출해수량 검출부(330), 모터펌프상태 검출부(350), 데이터 저장부(360), 펌프제어부(370) 및 경보 발생부(380)를 포함하여 구성될 수 있다.
모터펌프(310)는 양식장에 설치된 양식수조(미도시)에 공급하기 위한 해수를 해수유입관(320)을 이용하여 바다로부터 끌어올리는 역할을 한다. 발명의 배경이 되는 기술에서 이미 설명한 바와 같이, 양식장에 공급되는 해수의 수질은 어패류의 생육에 매우 큰 영향을 끼치기 때문에, 양식장에서의 해수의 순환 이동 과정은 어패류의 부화, 생육 및 출하시까지 지속적으로 수행되어야 한다. 이를 위해, 지속적인 해수유입을 보장하기 위한 대형 모터펌프의 구비가 필수적이며, 대형 모터펌프의 끊임없는 운전에 의해 각 양식장에서 소비되는 전기에너지의 증가가 불가피한 실정이다.
토출해수량 검출부(330)는 모터펌프(310)로부터 토출되는 해수의 양(이하, '토출해수량'이라 함)을 측정하도록 구성되며, 이를 위해 토출해수량을 측정하기 위한 초음파센서(340)를 구비할 수 있다. 초음파센서(340)는 초음파 송신센서(342) 및 초음파 수신센서(344)를 포함하며, 초음파 송신센서(342)가 모터펌프(310)로부터 해수가 토출되는 배관의 상부(326)에 설치되고, 초음파 수신센서(344)가 모터펌프(310)로부터 해수가 토출되는 배관의 하부(328)에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 초음파센서에 의한 수량 또는 유량 계측 방법에 관한 내용은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
모터펌프상태 검출부(350)는 모터펌프(310)의 회전속도를 포함하는 모터펌프(310)의 운전상태정보를 검출하도록 구성된다. 특히, 해수유입관(320) 내부에 서식하는 해초류나 패류에 의해 해수유입관(320)의 내경이 심하게 축소되는 경우에 발생할 수 있는 모터펌프(310)의 비정상 동작 상태를 검출하도록 구성될 수 있다.
데이터 저장부(360)는 해수의 온도 및 계절의 변화에 따른 어패류의 생육활동 변화로 인해 발생하는 양식수조(미도시)의 해수 요구량 변동에 관련된 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
펌프제어부(370)는 토출해수량 검출부(330)가 검출한 토출해수량의 변화를 근거로 모터펌프(310)의 출력을 조절하도록 구성된다. 또한, 펌프제어부(370)는 데이터 저장부(360)에 저장된 해수의 온도 및 계절의 변화에 따른 해수 요구량 변동에 관련된 데이터를 참조하여 해수흡입부(322)로 유입되는 해수량이 해수의 온도 및 계절의 변화에 맞추어 변화되도록 할 수 있다. 펌프제어부(370)의 동작에 대해서는 이후 상세하게 설명하기로 한다.
경보발생부(380)는 모터펌프(310)가 정지되는 경우, 경보신호음을 송출하거나, 양식장의 관리자에게 긴급통화 또는 긴급호출을 하거나, 연계된 관제센터에 경보신호를 보내도록 구성될 수 있다. 모터펌프(310)가 정지되는 경우는 다음과 같다. 첫째, 해수유입관(320)의 길이는 양식장의 위치에 따라 다양하며, 길게는 1.5 킬로미터까지 연장되기도 한다. 해수유입관(320)의 길이가 길어짐에 따라 해수유입관(320) 내부에서 발생할 우려가 있는 해수의 역류를 방지하기 위해 해수유입관(320)에 체크밸브(미도시)를 설치하는 것이 일반적이다. 만약, 체크밸브(미도시)에 고장이 나면 해수유입관(320) 내에 공기(Air)가 차게 되고, 이로 인해 모터펌프(310)가 높은 속도로 공회전하는 현상이 발생하게 된다. 모터펌프(310)의 공회전이 발생하면 모터펌프상태 검출부(350)가 모터펌프(310)의 공회전을 감지하게 되고, 이에 따라 펌프제어부(370)가 모터펌프(310)를 정지시킨다. 둘째, 해수유입관(320)의 해수유입구로부터 멀리 떨어지지 않은 해수유입관(320)의 내부에는 해초류나 패류 등이 서식하게 되는데, 서식하는 해초류나 패류 또는 각종 부유물에 의해 해수유입관(320)의 내경이 작아지면 유입되는 해수량이 감소하게 된다. 만약, 해수유입관(320) 내경의 축소가 심화되어 해수유입관(320)의 내부가 막히게 되는 경우에도 모터펌프(310)의 공회전이 발생할 수 있다. 여기서 설명한 모터펌프(310)가 정지하는 경우는 예시에 지나지 않으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
양식장에서는 해수의 온도, 계절의 변화에 따라 양식수조(미도시)에서 생육되는 어패류의 활동 및 성장상황에 따라 양식수조(미도시)에서 필요로 하는 해수의 양이 변화하기 때문에 양식수조(미도시)로 유입되는 해수의 양을 조절해야 한다. 양식장에서는 양식수조(미도시)가 복수 개로 구성되고, 복수 개로 구성된 각 양식수조(미도시)로 해수를 이송하기 위해 별도로 복수 개의 모터펌프(미도시)가 사용되는 것이 일반적이나, 각 양식수조(미도시)로 해수를 이송하기 위한 모터펌프(미도시)에 관련된 내용은 본 실시예와 직접적인 관련이 없으므로 설명을 생략하기로 한다.
모터펌프(310)의 출력에 변동이 없는 상태에서 해수면의 높이가 높아짐에 따라 모터펌프(310)로 유입되는 해수의 양이 늘어나게 되고, 이에 따라 모터펌프(310)로부터 토출되는 토출해수의 양이 증가하는 경우, 펌프제어부(370)는 모터펌프(310)의 출력을 감소시켜 해수유입관(320)으로 유입되는 해수량을 줄이도록 동작한다. 이와 반대로, 해수면의 높이가 낮아짐에 따라 모터펌프(310)로 유입되는 해수의 양이 줄어들게 되고, 이에 따라 모터펌프(310)로부터 토출되는 토출해수의 양이 감소하는 경우, 펌프제어부(370)는 모터펌프(310)의 출력을 증가시켜 해수유입관(320)으로 유입되는 해수량을 늘리도록 동작한다. 여기서, 토출해수량 검출부(330)는 초음파센서(340)로부터 수신한 토출해수량에 관한 정보를 일반적으로 사용되는 신호 전송방법인 4~20 mA의 전기 신호로 변환하여 펌프제어부(370)로 전송하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 4~20 mA의 전기 신호를 사용하여 토출해수량 검출부(330)가 토출해수량에 관한 정보를 모터제어부(370)로 전송하는 경우, 펌프제어부(370)는 10 mA를 기준레벨로 설정한 후, 토출해수량 검출부(330)로부터 전송되는 신호값이 10 mA보다 큰 경우에는 모터펌프(310)의 출력을 감소시키고, 토출해수량 검출부(330)로부터 전송되는 신호값이 10 mA보다 작은 경우에는 모터펌프(310)의 출력을 증가시키도록 동작할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4는 이와 같은 토출해수량과 모터펌프(310) 출력의 상관관계를 나타낸 그래프이다. 이와 같이, 모터펌프(310)로부터 토출되는 해수량의 변화를 근거로 양식장으로 과잉 유입되는 해수량의 양을 줄이도록 모터펌프(310)의 출력을 제어함으로써, 종래에 비해 양식장에서 사용되는 전기에너지를 최대 35% 절감할 수 있는 효과가 기대된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터펌프의 제어방법에 대하여 살펴본다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터펌프(310)의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다. 모터펌프(310)의 제어방법은 S510 내지 S580을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터펌프(310)의 제어방법에 대한 설명은 앞에서 설명한 모터펌프 제어장치(300)의 구성 및 동작에 대한 설명과 대부분 중복되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 5에서는 과정 S510 내지 과정 S580을 순차적으로 실행하는 것으로 도시하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나, 과정 S510 내지 과정 S580 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나, 필요에 따라 과정 S510 내지 과정 S580 중 하나 이상의 과정을 생략하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
모터펌프(310)로 해수를 끌어올려(S510) 양식수조(미도시)에서 필요로 하는 해수를 공급하고, 모터펌프(310)로부터 토출되는 토출해수의 양을 측정한다(S520). 측정된 토출해수량의 변화를 감지(S530)하여 토출해수량이 증가하는 경우, 모터펌프(310)의 출력을 감소시키고(S540), 이와 반대로 토출해수량이 감소하는 경우에는 모터펌프(310)의 출력을 증가시킨다(S550). 만약, 해수유입관(320)에 구비된 체크밸브(미도시)의 고장 또는 해수유입관(320) 내경의 심각한 축소로 인해 모터펌프(310)가 공회전하는 경우(S560), 모터펌프(310)를 정지(S570)시키고, 경보신호음을 송출하거나, 양식장의 관리자에게 긴급전화 또는 긴급호출을 하거나, 연계된 관제센터에 경보신호를 발송한다(S580).
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 모터펌프 제어장치
310: 모터펌프 320: 해수유입관
330: 토출해수량 검출부 340: 초음파센서
350: 모터펌프상태 검출부 360: 데이터 저장부
370: 펌프제어부 380: 경보 발생부

Claims (8)

  1. 바다로부터 해수를 끌어올리는 펌프;
    상기 펌프로부터 토출되는 해수의 양을 검출하는 토출해수량 검출부; 및
    상기 토출해수량의 변화를 근거로 상기 펌프의 동작을 제어하는 펌프제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펌프제어부는, 상기 토출해수량이 줄어들면 상기 펌프의 출력을 높이고, 상기 토출해수량이 늘어나면 상기 펌프의 출력을 낮추도록 하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토출해수량 검출부는,
    상기 토출해수량을 검출하기 위한 초음파 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터펌프 제어장치는,
    상기 펌프의 회전속도를 포함하는 모터펌프의 운전상태정보를 검출하기 위한 모터펌프상태 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펌프제어부는, 상기 펌프가 공회전하는 것으로 판단되는 경우 상기 펌프를 정지시키는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터펌프 제어장치는,
    상기 펌프제어부가 상기 펌프를 정지시키는 경우, 상기 펌프의 운전중단을 알리기 위한 경보를 발송하기 위한 경보 발송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모터펌프 제어장치는,
    계절의 변화 또는 해수 온도의 변화에 따라 양식수조에서 필요로 하는 해수량에 대한 정보를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어장치.
  8. 양식수조에 공급되는 해수의 양을 조절하기 위한 모터펌프의 제어방법에 있어서,
    펌프에 의해 상기 해수를 끌어올리는 과정;
    상기 펌프로부터 토출되는 해수의 양을 초음파센서에 의해 검출하는 과정; 및
    상기 토출되는 해수의 양의 변화를 근거로 상기 펌프의 동작을 제어하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터펌프 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180038323A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 이재웅 슬러리 농도 측정을 통한 슬러리 펌프 제어 시스템 및 방법
KR20180038322A (ko) * 2016-10-06 2018-04-16 이재웅 슬러리 농도 측정을 통한 슬러리 펌프 제어 시스템 및 방법

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