KR20180101650A - 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치 - Google Patents

Abstract

파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치가 개시되어 있다. 본 발명은, 해수면에 부상하여 떠 있을 수 있도록 하며, 내측에 중공부가 형성된 외부부력체; 상기 외부부력체의 내부에 설치되어 파도의 움직임에 따라 상하로 승강할 수 있는 내부부력체; 상기 내부부력체의 직하방에 설치되며 다수의 지지대에 의해서 상기 외부부력체에 연결되어 지지되는 실린더본체; 상기 실린더본체의 내부에 설치되어 상하로 승강하면서 압축공기를 만드는 피스톤; 및 상기 내부부력체로부터 상기 피스톤까지 길게 연장되어 일체로 형성되어 상기 내부부력체 및 상기 피스톤과 함께 작동하는 공기유로관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치{AIR BUBBLE GENERATING APPARATUS USING WAVE FORCE ENERGY}

본 발명은 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파력에너지를 이용하여 공기를 압축시키고 압축된 공기로 버블을 발생시켜서 바닷속의 오탁을 방지할 수 있도록 한 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치에 관한 것이다.

종래의 오탁 방지막(silt protector)은 천 모양의 장애물을 바닷속에 설치하여 이에 의해 오탁의 확산을 방지하는 것으로, 방파제 축조, 매립, 항만구조물 건설 등 각종 해양공사에 다양하게 사용되며 준설, 매립시 하천공사에도 사용된다.

즉, 매립공사시 해수 중에 발생하는 토사 및 세립토(silt)의 확산 방지, 항로 준설, 하상 정비 등에 의한 해수 오탁 방지, 호안, 방파제, 항만공사시 인근 해역의 오탁 방지, 해상 공사 주변 양식장, 청정수역, 해수욕장 피해 방지 등의 목적이 있다.

오탁 방지막은 해양공사시 발생되는 부유토사나 폐수 등의 확산방지가 주요 기능이다. 또한, 식물성 플랑크톤의 광합성 저해로 인한 일차생산 저하방지, 동물성 플랑크톤의 먹이원 감소로 인한 영향방지, 물고기 알 및 치어의 발육단계 등에 매우 중요한 역할을 한다.

이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제1262364호에는 인공어초용 오탁 방지장치가 개시되어 있으며, 등록특허공보 제1262364호는 하천이나 바다에 부유(浮游)하는 복수 개의 부유체; 부유체 각각의 하측으로 연장되어 오탁수가 주변의 하천수나 해수로 확산되는 것을 방지하는 오탁 방지막; 및 오탁 방지막의 유실을 방지하도록 하천바닥이나 해저면에 구비되는 메인앵커블록을 포함하고, 메인앵커블록은, 하천이나 바다의 해저면에 구비되는 본체; 본체와 부유체에 구비되어 오탁 방지막을 연결하는 연결고리부재; 및 본체에 상하 양측으로 개방되게 형성되어 해저면의 해조류들이 자라나도록 허용하는 메인성장홈부를 포함하며, 부유체 각각은 일측 또는 양측에 와이어를 연결하고; 와이어 각각은 하천이나 바다의 해저면에 고정되는 인공어초용 서브앵커블록에 분리 가능하게 연결되어 오탁 방지막끼리 근접되는 것을 방지하도록 부유체끼리 거리를 유지하는 것을 특징으로 한다.

등록특허공보 제1262364호는 오탁 방지막의 유실을 방지하기 위해 하천이나 바다의 해저면에 고정되는 앵커블록을 공사 완료 후 수거하지 않고 인공 어초로 활용할 수 있도록 형상 변경함으로써 수거에 따른 폐기물처리비용을 줄일 수 있고, 수거시 발생하는 안전사고를 방지할 수 있는 이점이 있다.

그러나 등록특허공보 제1262364호와 같은 종래의 오탁 방지장치는, 오탁 방지막이 해저면에 구비되는 앵커블록과 연결되는 구조로서 수중 위치가 고정됨에 따라, 공사구역의 확장 또는 축소가 요구되는 상황 발생시 오탁 방지장치의 위치이동에 많은 인력, 장치 및 시간이 요구되는 단점이 있었다.

또한, 등록특허공보 제1262364호와 같은 종래의 오탁 방지장치는, 오탁 방지막에 대한 물의 저항에 의해 선박에 의한 부유체의 견인이 어려워서, 오탁 방지막을 해상에 설치하거나 설치상태를 해제하려면 부유체와 오탁 방지막을 선박에 싣고 공사구역으로 이동 후 물속으로 투하해야 하며, 따라서 공사구역의 확장 또는 축소가 요구되는 상황 발생시 오탁 방지장치의 위치이동에 많은 인력, 장치 및 시간이 요구되는 단점이 있었다.

아울러, 등록특허공보 제1262364호와 같은 종래의 오탁 방지장치는, 복수의 부유체가 서로 단단히 결합된 상태에서 특정한 모양을 형성함에 따라, 공사구역의 확장 또는 축소가 요구되는 상황 발생시 연결된 부유체가 형성하는 모양을 변경하기 어려운 단점이 있었으며, 작업선이 폐루프 형태를 형성한 부유체를 통해 공사구역의 내외로 이동하려면 부유체 간 체결구조를 해체한 후 앵커블록과의 연결구조를 해체해야하는 번거로움이 있었다.

또한, 기존의 에어버블 발생장치는 외부의 동력을 이용하여 압축공기를 형성시키거나 모터를 이용해야만 하기 때문에, 환경오염을 일으키고 유지비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1015204호(2011.02.09) 2. 대한민국 등록특허 제10-1689630호(2016.12.20)

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 동력원을 친환경 에너지인 파력에너지를 이용하기 때문에 환경친화적이며 유지비를 크게 절감시킬 수 있도록 한 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치는,

해수면에 부상하여 떠 있을 수 있도록 하며, 내측에 중공부가 형성된 외부부력체; 상기 외부부력체의 내부에 설치되어 파도의 움직임에 따라 상하로 승강할 수 있는 내부부력체; 상기 내부부력체의 직하방에 설치되며 다수의 지지대에 의해서 상기 외부부력체에 연결되어 지지되는 실린더본체; 상기 실린더본체의 내부에 설치되어 상하로 승강하면서 압축공기를 만드는 피스톤; 및 상기 내부부력체로부터 상기 피스톤까지 길게 연장되어 일체로 형성되어 상기 내부부력체 및 상기 피스톤과 함께 작동하는 공기유로관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외부부력체는 해수면에 부상하여서 안정되게 떠 있을 수 있도록 날개부가지며, 상기 외부부력체의 상부에는 중앙에 관통홀이 형성된 상부판재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부부력체는 상기 다수의 지지대들 상부 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 공기유로관은 해수면 상부쪽에 공기유입구를 구비하고 실린더본체의 내부쪽에 공기공급구를 구비하며, 상기 공기공급구에는 제1 체크밸브(35)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더본체의 하방에 연결되는 압축공기관; 상기 압축공기관이 해저면까지 연장되어서 연결되는 베이스판; 및 상기 압축공기관이 연결되고, 다수의 노즐이 설치되는 상기 버블발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 동력원을 친환경 에너지인 파력에너지를 이용하기 때문에 환경친화적이며 유지비를 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 에어버블 발생장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 주요부분에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에어버블 발생장치에서 파력이 상방으로 작용하는 것을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에어버블 발생장치에서 파력이 하방으로 작용하는 것을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 에어버블 발생장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 주요부분에 대한 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어버블 발생장치는, 크게 해수면에 부상하여 떠 있을 수 있도록 하는 외부부력체(10), 상기 외부부력체(10)의 내부에 설치되어 파도의 움직임에 따라 상하로 승강할 수 있는 내부부력체(20), 상기 내부부력체(20)의 직하방에 설치되며 다수의 지지대(25)에 의해서 상기 외부부력체(10)에 연결되어 지지되는 실린더본체(40), 상기 실린더본체(40)의 내부에 설치되어 상하로 승강하면서 압축공기를 만드는 피스톤(41), 및 상기 내부부력체(20)로부터 상기 피스톤(41)까지 길게 연장되어 일체로 형성되어 상기 내부부력체(20) 및 상기 피스톤(41)과 함께 작동하는 공기유로관(30)을 포함한다.

상기 외부부력체(10)는 해수면에 부상하여서 안정되게 떠 있을 수 있도록 날개부(13)를 가질 수 있다. 상기 외부부력체(10)의 날개부(13)를 통해서 에어버블 발생장치가 제 위치에서 안정적으로 부상하여 있을 수 있는 것이다.

상기 외부부력체(10)의 내부 중앙부에는 중공부로 형성되어 있어서, 그 내부부력체(20)가 그 중공부에 위치할 수 있는 것이다.

상기 외부부력체(10)의 상부에는 상부판재(15)가 설치되어서 상기 외부부력체(10)가 안정적인 구조를 가질 수 있게 한다.

상기 상부판재(15)의 중앙에는 관통홀이 형성되어 있어서, 상기 공기유로관(30)이 상기 관통홀을 통해서 상하로 승강할 수 있게 한다.

또한, 상기 상부판재(15)의 상부에는 덮개부(17)가 설치될 수 있으며, 상기 덮개부(17)은 상기 공기유로관(30)에 빗물이나 해수가 들어가는 것을 최대한 방지하기 위한 것이다.

상기 외부부력체(10)의 상부판재(15)로부터 하방으로 다수의 긴 지지대(25)가 설치되어서, 상기 지지대(15)는 상기 실린더본체(40)까지 직하방으로 연장 설치되어 있다. 상기 다수의 지지대(25)는 상기 외부부력체(10), 내부부력체(20) 및 상기 실린더본체(40)를 지지하는 역할을 하면서, 각각의 지지대(25)들 사이로 해수가 흘러들어서 파력이 상기 내부부력체(20)에 작용할수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 내부부력체(20)는 상기 다수의 지지대(25)들 상부 내측에 설치되어서, 상기 다수의 지지대(25)들로 이루어지는 구역의 내부에서 상하로 슬라이딩가능하게 설치될 수 있다. 그러나, 이러한 내부부력체(20)의 설치는 상기 다수의 지지대들 내측 이외에도 선택적으로 상기 외부부력체(10)의 내부 중공부에 슬라이딩가능하게 설치될 수도 있다.

상기 실린더본체(40)는 상기 내부부력체(20)의 직하방에 설치되는 것으로, 상기 다수의 지지대(25)에 의해서 상기 외부부력체(10)에 연결되어 있다.

상기 실린더본체(40)의 내부에는 피스톤(41)이 상하로 승강가능하게 내장되어 있으며, 상기 피스톤(41)과 실린더본체(40) 내부 사이에는 밀폐공간(S)가 형성된다. 상기 밀폐공간(S)에서 상기 피스톤(41)의 작동에 의해서 압축공기가 발생하는 것이다.

상기 공기유로관(30)은 상기 내부부력체(20) 및 피스톤(41)의 중앙부에 설치되어 결합되는 것으로서, 상기 내부부력체(20)의 상하 운동에 따라서 공기유로관(30)이 상하로 승강하고 최종적으로 상기 피스톤(41)이 상기 실린더본체(40) 내부에서 상하로 승강운동하는 것이다.

또한, 상기 공기유로관(30)은 외부의 공기를 상기 실린더본체(40)의 밀폐공간(S)으로 이송하는 역할을 하는 것으로서, 해수면 상부쪽에 공기유입구(31)를 구비하고 밀폐공간(S)쪽에 공기공급구(33)를 구비한다. 그리고, 상기 공기공급구(33)에는 제1 체크밸브(35)가 설치되어서, 외부의 공기는 밀폐공간(S)로 인입될 수 있지만, 실린더본체(40) 내부의 압축공기는 외부로 유출되지 않도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 공기유로관(30)이 삽입되는 상기 실린더본체(40)의 상단 중앙에는 베어링부(43)가 설치되어 있어서, 상기 실린더본체(40)에 대해서 상기 공기유로관(30)이 원활하게 승강운동할 수 있도록 한다.

상기 실린더본체(40)의 하방에는 압축공기가 이송되는 압축공기관(50)이 연결되고, 상기 압축공기관(50)은 해저면까지 연장되어서 베이스판(90)에 연결될 수 있다. 상기 베이스판(90)는 상기 에어버블 발생장치가 제 위치에서 크게 벗어나지 못하도록 중량이 무거운 앵커 등의 역할을 하는 것이다.

상기 압축공기관(50)은 상기 버블발생부(60)에 연결되어 있고, 상기 버블발생부(60)에는 다수의 노즐(63)이 설치되어 있어서 상기 노즐(63)을 통해서 압축공기가 바닷물 속으로 배출되면서 버블이 발생될 수 있는 것이다.

상기 압축공기관(50)의 일측에는 제2 체크밸브(55)가 설치되어 있어서, 압축공기는 이송시키면서 역방향으로의 해수나 공기의 이송은 차단할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치의 작동에 대하여 상세히 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 해수면의 파도에 의해서 상기 내부부력체(20)에 하방으로의 파력이 전달되면, 상기 내부부력체(20)가 해수면으로부터 하방으로 이동하게 되고, 그에 따라서 공기유로관(30)이 하방으로 움직이면서 상기 피스톤(41)을 상기 실린더본체(40)에 대해서 하방으로 이동하면서 밀폐공간(S)에 압축공기가 발생하는 것이다. 이렇게 발생된 압축공기는 압축공기관(50)을 통해서 상기 버블발생부(60)로 이송되고, 상기 버블발생부(60)의 노즐(63)을 통해서 바닷속으로 배출되면서, 다수의 버블을 발생시키는 것이다.

반대로, 도 4에 도시된 바와 같이, 해수면의 파도에 의해서 상기 내부부력체(20)에 상방으로의 파력이 전달되면, 상기 내부부력체(20)가 상방으로 이동하게 되고, 상기 공기유로관(30) 및 상기 피스톤(41)이 상방으로 이동하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 외부부력체 13: 날개부
15: 상부판재 17: 덮개부
20: 내부부력체 25: 지지대
30: 공기유로관 31: 공기유입구
33: 공기공급구 35: 제 1체크밸브
40: 실린더본체 41: 피스톤
43: 베어링부 50: 압축공기관
55: 제2체크밸브 60: 버블발생부
63: 노즐 90: 베이스판

Claims (5)

1. 해수면에 부상하여 떠 있을 수 있도록 하며, 내측에 중공부가 형성된 외부부력체;
   상기 외부부력체의 내부에 설치되어 파도의 움직임에 따라 상하로 승강할 수 있는 내부부력체;
   상기 내부부력체의 직하방에 설치되며 다수의 지지대에 의해서 상기 외부부력체에 연결되어 지지되는 실린더본체;
   상기 실린더본체의 내부에 설치되어 상하로 승강하면서 압축공기를 만드는 피스톤; 및
   상기 내부부력체로부터 상기 피스톤까지 길게 연장되어 일체로 형성되어 상기 내부부력체 및 상기 피스톤과 함께 작동하는 공기유로관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 외부부력체는 해수면에 부상하여서 안정되게 떠 있을 수 있도록 날개부가지며,
   상기 외부부력체의 상부에는 중앙에 관통홀이 형성된 상부판재가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 내부부력체는 상기 다수의 지지대들 상부 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공기유로관은 해수면 상부쪽에 공기유입구를 구비하고 실린더본체의 내부쪽에 공기공급구를 구비하며,
   상기 공기공급구에는 제1 체크밸브(35)가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 실린더본체의 하방에 연결되는 압축공기관;
   상기 압축공기관이 해저면까지 연장되어서 연결되는 베이스판; 및
   상기 압축공기관이 연결되고, 다수의 노즐이 설치되는 상기 버블발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력에너지를 활용한 에어버블 발생장치.
   

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