KR20160124415A - 해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치 - Google Patents

해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치 Download PDF

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Abstract

본체 하우징; 상기 본체 하우징의 하측 개구가 밀폐되도록 결합되며, 복수의 하부 커넥터 모듈이 배치되는 하부 캡; 상기 본체 하우징의 상측 개구가 밀폐되도록 결합하며, 복수의 상부 커넥터 모듈이 배치되는 상부 캡; 상기 하부 커넥터 모듈에 연결되는 복수의 센서 모듈; 상측에서 하측까지 중공되어 상기 센서 모듈을 수용하며, 상기 상측이 상기 하부 캡과 결합되고, 상측 외주면에 해수 유출공이 형성되는 센서 모듈 하우징; 및 상기 센서 모듈 하우징의 하측 개구를 덮도록 결합되는 해수 유입 캡;을 포함하는 해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치를 제공한다.

Description

해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치{A sensor apparatus for measuring quality of water with sea-inflow-cap}
본 발명은 수질 측정 센서 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안정적으로 해수의 수질 측정이 가능하게 해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치에 관한 것이다.
최근 전지구적으로 환경 오염에 대한 관심이 높아졌다. 특히, 수질 오염과 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 물은 모든 생명체의 근원이 되기 때문에, 물의 오염 측정과 오염을 개선하기 위한 노력이 요청되고 있다.
수질 오염은 인간 활동에 의해 발생하는 오염 물질이 지표수, 해수 등에 유입되어 수질의 저하를 초래하고 수자원 이용이나 생태계를 파괴하는 현상을 말한다.
수질 오염의 정도는 부유 물질, 악취, 거품, 색깔, 수온 등을 오감으로 확인하여 대략적으로 판단할 수 있다. 또한, 화학적으로 생물에 필요한 적당한 산소와 무기질이 녹아 있으며 독성은 없는지 여부, 생물학적으로 동식물의 생활과 서식에 적당한지 여부 등으로 판단할 수 있다. 다만, 이를 객관적 수치로 나타내기 위해 센서 장치를 이용할 수 있는데 BOD(생물학적 산소요구량), COD(화학적 산소요구량) 등의 지표를 사용하게 된다.
종래 수질 측정 센서 장치는 인양 줄 등을 사용하여 입수하게 되는데, 수질을 측정하는 다수의 센서 모듈이 장착된 내부 공간에 해수가 급격하게 유입되면 센서 모듈의 측정값에 오차 등이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0896044호 (2009.04.27. 등록)
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 해수가 안정적으로 유입될 수 있는 구조의 해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치를 제공하고자 한다.
더불어, 안정적인 해수 유입으로 측정 정확도를 향상하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 본체 하우징; 상기 본체 하우징의 하측 개구가 밀폐되도록 결합되며, 복수의 하부 커넥터 모듈이 배치되는 하부 캡; 상기 본체 하우징의 상측 개구가 밀폐되도록 결합하며, 복수의 상부 커넥터 모듈이 배치되는 상부 캡; 상기 하부 커넥터 모듈에 연결되는 복수의 센서 모듈; 상측에서 하측까지 중공되어 상기 센서 모듈을 수용하며, 상기 상측이 상기 하부 캡과 결합되고, 상측 외주면에 해수 유출공이 형성되는 센서 모듈 하우징; 및 상기 센서 모듈 하우징의 하측 개구를 덮도록 결합되는 해수 유입 캡;을 포함하는 해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치를 제공한다.
상기 본체 하우징 내부에는 상기 센서 모듈을 통해 측정되는 신호를 처리하는 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부를 통해 처리된 데이터를 전송하는 데이터 전송부;가 배치될 수 있다.
상기 상부 캡의 커넥터 모듈은 전원 및 통신 케이블과 연결될 수 있다.
상기 센서 모듈은 pH 센서 모듈, DO 센서 모듈, EC 센서 모듈, NO3 센서 모듈, 온도 센서 모듈 및 탁도 센서 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 해수 유입 캡은 측면 양 단을 관통하는 해수 통로부; 일면 가장자리 부근에 상기 해수 통로부와 연통하는 제1 통공 및; 상기 제1 통공과 마주보지 않는 타면 가장자리 부근에 상기 해수 통로부와 연통하는 제2 통공;을 포함할 수 있다.
상기 해수 유입 캡은 외주를 따라 일면에서 타면까지 관통하는 결합공;을 더 포함할 수 있다.
상기 해수 유입 캡은 상기 결합공에 나사를 삽입하여 상기 센서 모듈 하우징과 결합될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 수질 측정 센서 장치는 해수 수질 측정에 적합한 구조를 갖고 있어 정확한 수질 측정이 가능하다.
해수 유입 캡 내부 구조는 센서 모듈 하우징 내부로 유입되는 해수의 속도를 완만하게 감소시킬 수 있어 안정적인 해수의 유입이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 측정 센서 장치를 도시한 결합 사시도
도 2는 도 1의 분해 사시도
도 3은 도 2의 A 부분 절개 사시도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 측정 센서 장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 수질 측정 센서 장치는 본체 하우징(10), 하부 캡(20), 상부 캡(30), 센서 모듈(40), 센서 모듈 하우징(50) 및 해수 유입 캡(60)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수질 측정 센서 장치는 수면에 수직하게 즉, 세워진 상태로 입수된다. 따라서, 수질 측정 센서 장치의 최상측에 위치하는 상부 캡(30)의 상면에는 인양 줄(미도시)이 연결되는 인양 고리(미도시)가 설치되어 있다. 그리고, 해수는 최하측에 결합되는 해수 유입 캡(60)을 통해 유입된다.
즉, 수질 측정 센서 장치의 구성 요소는 일 방향으로 일렬로 배치되어 결합된다.
본체 하우징(10)은 상측에서 하측으로 중공되어 있는 원통 형상이다.
그리고, 본체 하우징(10)은 상측 및 하측 개구면과 동일 평면 상에 위치하며, 본체 하우징(10)의 외주면에서 방사상으로 연장되는 링 형상의 상측 제1 결합부(12) 및 하측 제1 결합부(14)를 포함한다. 이 때, 상측 및 하측 제1 결합부(12)(14)의 결합면은 평탄하다.
본체 하우징(10) 내부에는 신호 처리부(미도시) 및 데이터 전송부(미도시)가 배치된다. 신호 처리부는 센서 모듈을 통해 측정되는 신호를 처리한다. 데이터 전송부는 신호 처리부를 통해 처리된 데이터를 전송한다.
예를 들어, 신호 처리부(미도시) 및 데이터 전송부(미도시)는 인쇄회로기판(미도시)에 각각 배치된다. 이 때, 인쇄회로기판(미도시)은 본체 하우징(10) 상측 부근에 고정 설치될 수 있다. 이를 위해, 본체 하우징(10) 내부에는 브라켓(미도시) 등이 더 마련될 수 있다.
한편, 인쇄회로기판(미도시)에는 다수의 전선들이 연결되어 있다. 구체적으로, 전원을 공급하는 전선, 신호 처리부(미도시)의 처리 데이터를 외부 단말기에 제공하는 전선, 수질 센서 모듈(40)에서 전송되는 신호를 전달하는 전선 등이다.
상부 캡(30)은 본체 하우징(10)의 상측 개구가 밀폐되도록 결합된다. 또한, 하부 캡(20)은 본체 하우징(10)의 하측 개구가 밀폐되도록 결합된다.
상부 및 하부 캡(20)(30)은 상측 및 하측 제1 결합부(12)(14)에 대응하여, 상부 및 하부 캡 결합판(25)(35)을 포함한다. 그리고, 상부 및 하부 캡 결합판(25)(35)은 나사 등의 체결 수단으로 상측 및 하측 제1 결합부(12)(14)에 결합된다.
특히, 상부 및 하부 캡(20)(30)은 수압 증가에 따라 본체 하우징(10) 내부로 해수가 새어 들어가지 않게 본체 하우징(10)을 밀폐할 수 있어야 한다. 왜냐하면, 본체 하우징(10) 내부에는 물과 접촉하면 오작동을 일으키는 인쇄회로기판(미도시), 전선 등의 전기 부품이 다수 포함되어 있기 때문이다.
이를 위해, 상부 캡 결합판(35)의 일면에는 밀폐력을 향상시킬 수 있는 밀폐 원통(38)이 더 마련될 수 있다. 밀폐 원통(38)은 본체 하우징(10) 내측으로 삽입되면 내주면과 밀착되어 방수 효과를 발휘할 수 있다.
하부 캡(20)에는 하부 커넥터 모듈(22)이 다수 배치되어 있다. 하부 커넥터 모듈(22)은 4핀 암 커넥터를 포함한다. 하부 커넥터 모듈(22)은 하부 캡(20)의 일면에 4핀 암 커넥터가 노출되고, 타면에 신호처리부(미도시)와 연결되는 전선 연결부(미도시)가 노출된다.
한편, 상부 캡(30)에는 상부 커넥터 모듈(32)이 다수 배치되어 있다. 상부 커넥터 모듈(22)은 4핀 또는 10핀 암 커넥터를 포함한다. 특히, 상부 커넥터 모듈(32)에는 수질 측정 센서 장치에 전류를 공급하는 전원 케이블(미도시)과 외부 단말기 등과 데이터 통신을 할 수 있는 통신 케이블(미도시)이 연결된다.
센서 모듈(40)은 하부 커넥터 모듈(22)에 연결된다. 따라서, 센서 모듈(40)은 4핀 수 커넥터를 포함한다. 또한, 하부 커넥터 모듈(22)은 센서 모듈(40)이 연결되면, 연결 상태를 락킹(locking)하는 커넥터 락(미도시)을 더 포함할 수 있다.
센서 모듈(40)은 수질 측정을 위한 pH 센서 모듈, DO 센서 모듈, EC 센서 모듈, NO3 센서 모듈, 온도 센서 모듈 및 탁도 센서 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이하, 각 센서 모듈(40)에 대해 살펴본다.
1) pH 센서 모듈은 물의 산성이나 알칼리성 정도를 측정하기 위한 센서를 포함한다. 구체적으로, 수소 이온 농도를 측정하여 pH 수치를 산출한다.
2) DO(Dissolved Oxygen) 센서 모듈은 물에 용해된 산소의 양을 측정하는 센서 모듈이다. 용존 산소는 물의 자정 작용이나 수중 생물의 생존에 불가결한 것으로, 물의 오염 정도가 증가하면 용존 산소량은 감소한다.
3) EC 센서 모듈은 염류의 농도를 측정하는 센서를 포함한다. 구체적으로, 물 속에 해리된 이온이 있으면 전기를 통하는 원리를 이용한다. 또한, 전기전도도 센서라고 한다.
4) NO3 센서 모듈은 질산염 이온에 감응하여 농도와 활성에 부응하는 전압을 나타내는 센서를 포함한다. 질산염 이온에 관련되는 측정값을 제공한다.
5) 온도 센서 모듈은 온도를 측정하기 위한 센서를 포함한다. 일부 센서 모듈은 온도를 기준으로 측정값이 환산되어야 하기 때문에 정확한 물의 온도가 필요하다.
6) 탁도(Turbidity) 센서 모듈은 물의 흐림 정도를 측정하는 센서를 포함한다. 물에 다양한 부유 물질이 포함되면, 육안으로 볼 때 탁하게 보이는데 객관적인 탁도를 통해 수질의 오염 가능성을 판단할 수 있다.
이 때, 수질 센서 모듈(40)의 일부는 올바른 측정값 산출을 위해 사용 전 반드시 캘리브레이션 작업이 필요하다. 그리고, 수질 센서 모듈(40)은 사용 후에 세척을 하여 보관해야 한다.
센서 모듈(40)은 수질 측정이 완료되면, 각 센서에서 제공하는 측정값을 전기 신호로 변환하고 이를 신호처리부(미도시)로 전송하게 된다.
도 3은 도 2의 A 부분 절개 사시도이다.
도 3을 참조하면, 센서 모듈 하우징(50)은 상측에서 하측까지 중공되어 있는 원통 형상이다. 그리고, 센서 모듈 하우징(50)은 상측에 개구면과 동일 평면 상에 위치하며 센서 모듈 하우징(50)의 외주면에서 방사상으로 연장되는 제2 결합부(56)를 포함한다.
제2 결합부(56)는 하부 캡 결합판(25)에 나사 등으로 결합된다. 또한, 제2 결합부(56), 하부 캡 결합판(25) 및 하측 제1 결합부(14)는 다같이 나사 등으로 결합될 수 있다.
한편, 센서 모듈 하우징(50)의 상측 외주면에는 해수 유출공(54)이 형성될 수 있다. 해수 유출공(54)은 유입된 해수가 센서 모듈 하우징(50) 외부로 유출되는 구멍이다.
해수 유출공(54)은 해수 유입 캡(60)을 통해 유입되는 해수의 수위가 일정 레벨 이상 높아지면, 센서 모듈 하우징(50) 외부로 유출될 수 있도록 상측에 마련되어 있다.
센서 모듈 하우징(50)의 내부는 센서 모듈(40)을 수용한다. 이 때, 센서 모듈(40)은 센서 모듈 하우징(50)의 상측에서 하측 방향으로 배치되어 하측에서 유입되는 해수와 접촉하기 좋다.
또한, 센서 모듈 하우징(50)은 금속성 재질로 형성되어 견고하다. 그래서, 센서 모듈 하우징(50)은 센서 모듈(40)을 보호할 수 있다. 그 결과, 센서 모듈(40)이 그대로 노출된 채 해수에 입수될 때 발생할 수 있는 파손 가능성은 사라진다.
센서 모듈 하우징(50)의 외주면은 일정한 두께를 갖는다. 그리고, 하측 개구 둘레에 위치하는 단부에는 결합홈(52)이 복수 이격되어 형성될 수 있다.
해수 유입 캡(60)은 센서 모듈 하우징(50)의 하측 개구를 덮도록 결합된다. 이를 위해, 해수 유입 캡(60)은 외주를 따라 일면에서 타면까지 관통하는 결합공(68)이 복수 형성되어 있다.
따라서, 결합공(68)을 결합홈(52) 각각에 정렬시키고 나사를 삽입하여 조임으로써, 해수 유입 캡(60)은 센서 모듈 하우징(50)에 결합될 수 있다. 이와 달리, 해수 유입 캡(60)은 센서 모듈 하우징(50) 하측에 일체로서 형성될 수 있다.
구체적으로, 해수 유입 캡(60)은 해수 통로부(62), 제1 통공(64) 및 제2 통공(66)을 포함한다.
해수 유입 캡(60)은 두께를 갖는 원형 판의 형상이다. 그리고, 해수 통로부(62)는 원형 판의 측면을 구성하는 외주면의 양 단을 관통하는 홀이다.
또한, 제1 통공(64)은 원형판의 일면 가장자리 부근에 해수 통로부(62)와 연통하는 원형의 구멍이다. 반면, 제2 통공(66)은 원형판의 타면 가장자리 부근에 해수 통로부(62)와 연통하는 원형의 구멍이다.
그러나, 제1 및 제2 통공(66)은 서로 마주보지 않는 위치에 형성된다. 즉, 서로 180도 떨어져 어긋나게 배치된다.
해수 유입 캡(60)은 제1 및 제2 통공(64)(66) 중 어느 하나의 통공이 센서 모듈 하우징(50)의 하측 개구와 마주보게 결합된다.
예를 들어, 제1 통공(64)이 센서 모듈 하우징(50)의 하측 개구와 마주보게 결합되면, 해수는 최종적으로 제1 통공(64)을 통해 센서 모듈 하우징(50) 내부로 유입되게 된다.
이 때, 해수는 제2 통공(66)을 통해 최초로 해수 유입 캡(60) 내부로 유입된다. 또한, 해수는 해수 통로부(62)의 양 단의 개구를 통해서도 유입될 수 있다.
그러나, 해수 유입 캡(60) 내부로 유입된 해수는 제1 통공(64)을 통해서만 센서 모듈 하우징(50) 내부로 유입될 수 있기 때문에, 해수는 반드시 해수 통로부(62)를 경유해야 한다.
즉, 해수는 센서 모듈 하우징(50) 내부로 바로 유입될 수 없고, 일단 해수 유입 캡(60) 내부에 형성된 이동 경로를 따라 이동하게 된다. 그 결과. 해수는 센서 모듈 하우징(50) 내부에 비교적 완만한 속도로 유입될 수 있다.
따라서, 수질 측정 센서 장치는 입수될 때 해수가 센서 모듈 하우징(50) 내부로 급격하게 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 본체 하우징 12: 상측 제1 결합부
14: 하측 제1 결합부 20: 하부 캡 22: 하부 커넥터 모듈 25: 하부 캡 결합판
30: 상부 캡 32: 상부 커넥터 모듈
35: 상부 캡 결합판 38: 밀폐 원통
40: 센서 모듈 50: 센서 모듈 하우징 52: 결합홈 54: 해수 유출공
56: 제2 결합부 60: 해수 유입 캡
62: 해수 통로부 64: 제1 통공 66: 제2 통공 68: 결합공

Claims (1)

  1. 본체 하우징;
    상기 본체 하우징의 하측 개구가 밀폐되도록 결합되며, 복수의 하부 커넥터 모듈이 배치되는 하부 캡;
    상기 본체 하우징의 상측 개구가 밀폐되도록 결합하며, 복수의 상부 커넥터 모듈이 배치되는 상부 캡;
    상기 하부 커넥터 모듈에 연결되는 복수의 센서 모듈;
    상측에서 하측까지 중공되어 상기 센서 모듈을 수용하며, 상기 상측이 상기 하부 캡과 결합되고, 상측 외주면에 해수 유출공이 형성되는 센서 모듈 하우징; 및
    상기 센서 모듈 하우징의 하측 개구를 덮도록 결합되는 해수 유입 캡을 포함하는 해수 유입 캡이 구비된 수질 측정 센서 장치.
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