KR20180115460A

KR20180115460A - Lid 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치

Info

Publication number: KR20180115460A
Application number: KR1020170047798A
Authority: KR
Inventors: 권순철; 장영수; 박재록; 신현석
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-10-23
Also published as: KR101976044B1

Abstract

본 발명은 교반기를 하우징의 내부공간에 편심되도록 설치함으로써 부유물이 하우징의 내부공간 하부에 침전되는 것을 방지하고, 부유물을 효과적으로 교반시키며, 유체뿐만 아니라 모래 성분과 같은 고체 상태의 부유물도 분사노즐의 막힘없이 분사노즐을 통해 강우모사기에 전체적으로 골고루 분사되도록 하는 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치를 제공한다. 본 발명은 LID 요소기술에 대한 수환경 효율성 검증 교반시스템에서 설치 지역의 환경 조건으로 구성된 강우모사기(100)에 부유물을 분사하기 위한 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)에 있어서, 상기 교반장치(10)는 부유물이 유입되는 유입구(21)를 갖고, 상기 유입구(21)를 통해 유입된 부유물이 수용되는 내부공간(22)을 가지며, 부유물이 배출되는 배출구(23)를 갖는 하우징(20)과; 상기 하우징(20)의 내부공간(22)의 일측에 형성되고, 상기 내부공간(22)에 수용된 부유물을 교반하기 위한 교반기(30)와; 상기 하우징(20)의 내부공간(22)에서 교반되는 부유물에 공기압을 분사하기 위한 콤프레셔(40)와; 상기 하우징(20)의 배출구(23) 상에 형성되고, 부유물의 막힘을 방지하고, 부유물을 분사하기 위한 분사노즐(50)과; 상기 교반기(30), 콤프레셔(40), 분사노즐(50)을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치{LID sediment agitator for clogging experiment}

본 발명은 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 교반기를 하우징의 내부공간에 편심되도록 설치함으로써 부유물이 하우징의 내부공간 하부에 침전되는 것을 방지하고, 부유물을 효과적으로 교반시키며, 유체뿐만 아니라 모래 성분과 같은 고체 상태의 부유물도 분사노즐의 막힘없이 분사노즐을 통해 강우모사기에 전체적으로 골고루 분사되도록 하는 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에 관한 것이다.

최근 들어 이상기후로 인한 집중호우 발생 시 도시화에 따른 불투수면의 증가로 급격히 증가된 빗물 유출수를 제대로 처리하지 못하여 홍수, 비점오염원의 유입으로 인한 하천 오염, 지하수 및 하천의 건천화 등 여러 가지 수환경 문제가 발생하고 있다.

이러한 수환경 문제를 해결하기 위한 방안으로 LID(저영향개발, Low Impact Development) 기법을 손꼽을 수 있으며, LID 기법이란 도시유역의 수환경 시스템을 개발 이전 자연상태의 수문학적 특성으로 복원하고자 하는 토지계획 및 공학적 설계기법으로써 홍수 시 유출저감, 침투량 증진, 오염원 감소 등을 도모하며, 자연에 대한 인위적인 간섭 결과인 건천화 등 유역 물순한의 왜곡과 수질악화의 충격을 최소화 할 수 있으며 최근 미국과 유럽을 중심으로 활발한 연구와 현장 적용이 이루어지고 있다.

그러나 국내의 경우 LID 기법에 대한 관심이 최근에 집중적으로 이루어져 정부(환경부, 소방방재청, 국토해양부 등) 중심의 연구, 시범사업을 통한 지침 마련, 법제도 정비 등 정책적 기반을 마련하여 시행을 앞두고 있으나 기술적 측면에서는 비점오염원 관리 중심의 한정된 분야에서의 요소기술 개발에 치중되어 있어 통합적 유역관리 기술 및 일체형 관리 기술 개발은 크게 성장하지 못하고 있으며, 더군다나 요소기술들의 개발에 따른 효율성 검증 기술에 대한 국내 개발 및 관심은 매우 미비한 실정이다.

따라서, LID 기법 검증 및 기타 배수시설의 수문순환 특성을 검증할 수 있는 장치를 개발하여 강우 시에 일어나는 주요한 수문순환 요소인 지표유출, 지표하유출, 침투를 고려하여 수문량을 측정할 수 있도록 해야 하며, 이러한 기술을 통하여 LID 기법의 각 기술요소의 효율성 검증을 수행할 수 있고, 아울러 강우분포 및 강우강도에 따라 강우-유출수에 의한 비점오염원 배출특성 및 토양의 침투능 등의 검토가 가능하도록 해야 한다.

한편, 상기와 같은 LID 기법의 효율성 검증하는 방법으로 기존에는 적용된 지역에 살수차를 이용하여 살수를 하거나, 실내 실험실에서 LID 요소기술을 시공하여 강우강도에 따라 효율성 검증을 하고 있다.

하지만, 상기와 같이 살수차를 이용하여 살수를 하는 경우는 정량적인 평가가 어려울 뿐만 아니라 실제 강우가 가지는 낙하 에너지 혹은 강우입자형태 등의 자연 상태와 흡사한 강우 특성을 고려할 수 없음에 따라 이를 통해 나타나는 결과의 신뢰성이 떨어지며, 더욱이 차량 진입이 불가한 지역에서는 적용이 불가능한 문제점이 있었으며, 실내 실험의 경우는 기존 설치된 LID 시설을 현장 조건까지 고려하여 실험실 내에 시공하는 것은 불가능하다.

이를 해결하기 위하여, 특허문헌 1 및 2와 같은 강우 모사기가 공개되어 있으나, 이러한 종래의 강우 모사기는 대부분 일체형으로 이루어져 국한된 범위에서만 강우 모의가 가능할 뿐만 아니라 강우 분사 높이가 낮아 강우가 낙하할 때 작용하는 부력, 마찰저항 그리고 중력에 대한 에너지가 고려되지 않음에 따라 이 역시 실험 데이터 결과의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

한편, 투수성 포장의 수명을 단축시키는 막힘현상(Clogging)에 관한 실험을 위하여 부유물(Suspended Solid)을 분사할 경우, 부유물을 일정하게 분사시키기 귀해 강우모사기와 연동하여 사용하여야 한다. 이를 위해 탱크에서 직접 부유물을 교반시켜 부유물을 분사할 수 있게 한다.

상기와 같이 강우 모사기에서 부유물을 분사하기 위해 교반이 선행되어야 하는데, 부유물의 교반은 탱크의 중심에서 발생하여 부유물이 탱크 하부에 가라앉는 현상이 발생하고, 특히 막힘현상을 모사하기 위한 부유물은 mm단위의 모래 성분으로써, 부유사의 무게가 무거워 교반이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1270559호 "비점 및 LID 검정 모의기기" 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0058478호 "이동식 자동 진동조절 인공강우기"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 교반기를 하우징의 내부공간에 편심되도록 설치함으로써 부유물이 하우징의 내부공간 하부에 침전되는 것을 방지하고, 부유물을 효과적으로 교반시키며, 유체뿐만 아니라 모래 성분과 같은 고체 상태의 부유물도 분사노즐의 막힘없이 분사노즐을 통해 강우모사기에 전체적으로 골고루 분사되도록 하는 새로운 형태의 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

그리고, 하우징의 내부에 편심되도록 설치된 교반기에 의해 교반되는 부유물에 콤프레셔를 이용하여 공기압을 분사함으로써 교반효과를 더욱 증대시킬 수 있는 새로운 형태의 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 다른 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, LID 요소기술에 대한 수환경 효율성 검증 교반시스템에서 설치 지역의 환경 조건으로 구성된 강우모사기(100)에 부유물을 분사하기 위한 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)에 있어서, 상기 교반장치(10)는 부유물이 유입되는 유입구(21)를 갖고, 상기 유입구(21)를 통해 유입된 부유물이 수용되는 내부공간(22)을 가지며, 부유물이 배출되는 배출구(23)를 갖는 하우징(20)과; 상기 하우징(20)의 내부공간(22)의 일측에 형성되고, 상기 내부공간(22)에 수용된 부유물을 교반하기 위한 교반기(30)와; 상기 하우징(20)의 내부공간(22)에서 교반되는 부유물에 공기압을 분사하기 위한 콤프레셔(40)와; 상기 하우징(20)의 배출구(23) 상에 형성되고, 부유물의 막힘을 방지하고, 부유물을 분사하기 위한 분사노즐(50)과; 상기 교반기(30), 콤프레셔(40), 분사노즐(50)을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에서 상기 교반기(30)는 상기 하우징(20)의 외측에 설치되는 모터(31)와; 상기 모터(31)의 구동으로 회전하는 회전축(32)과; 상기 회전축(32) 상에 형성되고, 상기 하우징(20)이 내부공간(22)에 수용된 부유물을 교반하기 위한 임펠러(33)를 포함하여, 상기 하우징(20)의 내부공간(22)의 일측에 편심되어 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에서 상기 콤프레셔(40)에 의해 분사되는 공기는 다공성 튜브(41)를 통해 상기 하우징(20)의 내부공간(22) 상으로 공기압을 분사하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에서 상기 하우징(20)의 내부공간(22)에 형성되고, 상기 내부공간(22)에 유입되는 부유물 중 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계(71)와; 상기 유량계(71)를 제어하기 위한 유량계제어기(72)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에 의하면, 교반기를 하우징의 내부공간에 편심되도록 설치함으로써 부유물이 하우징의 내부공간 하부에 침전되는 것을 방지하고, 부유물을 효과적으로 교반시키며, 유체뿐만 아니라 모래 성분과 같은 고체 상태의 부유물도 분사노즐의 막힘없이 분사노즐을 통해 강우모사기에 전체적으로 골고루 분사되도록 하는 효과가 있다.

그리고, 하우징의 내부에 편심되도록 설치된 교반기에 의해 교반되는 부유물에 콤프레셔를 이용하여 공기압을 분사함으로써 교반효과를 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치에서 부유물이 부사되는 강우모사기를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 및 도 2에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)는 LID 요소기술에 대한 수환경 효율성 검증 교반시스템에서 설치 지역의 환경 조건으로 구성된 강우 모사기에 부유물을 분사하기 위한 것으로, 하우징(20), 교반기(30), 콤프레셔(40), 분사노즐(50) 및 제어부(60)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 부유물이라 함은 유체와 고체를 포함하는 것으로, 본 발명에서는 고체의 부유물은 1mm ~ 5mm 단위의 모래성분으로 이루어진다.

하우징(20)은 원통형상으로 이루어져 내부공간(22)을 갖고, 상부에 부유물이 유입되는 유입구(21)를 가지며, 하부에 부유물이 배출되는 배출구(23)를 갖는다. 이때, 하부는 중심측으로 경사지도록 콘 형상으로 이루어져 중심측에 배출구(23)가 형성되어 진다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)는 하우징(20)의 내부공간(22)에 형성되고, 내부공간(22)에 유입되는 부유물 중 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계(71)와, 유량계(71)를 제어하기 위한 유량계제어기(72)를 더 포함하여 이루어진다.

교반기(30)는 하우징(20)의 내부공간(22)에 설치되어 하우징(20)의 내부공간(22)에 유입된 부유물을 교반하기 위한 것으로, 교반기(30)는 하우징(20)의 외측에 설치되는 모터(31)와, 모터(31)의 구동으로 회전하는 회전축(32)과, 회전축(32) 상에 형성되고, 하우징(20)이 내부공간(22)에 수용된 부유물을 교반하기 위한 임펠러(33)를 포함하여 이루어져 하우징(20)의 내부공간(22) 일측에 편심되도록 설치되어 진다.

이와 같이 교반기(30)가 하우징(20)의 내부공간(22)에 편심되어 설치됨으로써 하우징(20)의 내부공간(22)에 유입된 부유물의 교반효과가 증대되는 효과가 있다.

콤프레셔(40)는 하우징(20)의 내부공간(22)에서 교반되는 부유물에 공기압을 분사하기 위한 것으로, 하우징(20)의 상부에 설치되는 콤프레셔(40)에 의해 분사되는 공기는 다공성 튜브(41)를 통해 하우징(20)의 내부공간(22) 상으로 공기압을 분사하도록 한다.

이와 같이 콤프레셔(40)에 의해 공기압이 다공성 튜브(41)를 통해 하우징(20)의 내부공간(22) 상에 분사되도록 함으로써 하우징(20)의 내부공간(22)에 유입되어 교반기(30)에 의해 교반되는 부유물은 공기압에 의해 와류되어 교반효과가 더욱 증대될 수 있을 것이다.

분사노즐(50)은 하우징(20)의 배출구(23) 상에 형성되고, 교반기(30)에 의해 교반된 부유물이 막힘없이 강우모사기(100)에 분사되도록 하기 위한 것으로, 본 발명에서는 풀콘 노즐, 스파이럴(나선형) 노즐로 이루어진다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)에서 강우모사기(100)는 하나의 단위체로 이루어져 부유물이 분사될 수 있고, 도 2에서 보는 바와 같이 다양한 환경 조건으로 구성된 단위체(110)가 복수 개로 이루어져 분사노즐(50)을 통해 분사되는 부유물이 분사될 수 있을 것이다.

제어부(60)는 교반기(30), 콤프레셔(40), 분사노즐(50)을 제어하기 위한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)에 의하면, 교반기(30)를 하우징(20)의 내부공간(22)에 편심되도록 설치함으로써 부유물이 하우징(20)의 내부공간(22) 하부에 침전되는 것을 방지하고, 부유물을 효과적으로 교반시키며, 유체뿐만 아니라 모래 성분과 같은 고체 상태의 부유물도 분사노즐(50)의 막힘없이 분사노즐(50)을 통해 강우모사기(100)에 전체적으로 골고루 분사되도록 하는 효과가 있다.

그리고, 하우징(20)의 내부에 편심되도록 설치된 교반기(30)에 의해 교반되는 부유물에 콤프레셔(40)를 이용하여 공기압을 분사함으로써 교반효과를 더욱 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치
20 : 하우징 21 : 유입구
22 : 내부공간 23 : 배출구
30 : 교반기 31 : 모터
32 : 회전축 33 : 임펠러
40 : 콤프레셔 41 : 다공성 튜브
50 : 분사노즐 60 : 제어부
71 : 유량계 72 : 유량계제어부
100 : 강우모사기 110 : 단위체

Claims

LID 요소기술에 대한 수환경 효율성 검증 교반시스템에서 설치 지역의 환경 조건으로 구성된 강우모사기(100)에 부유물을 분사하기 위한 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치(10)에 있어서,
상기 교반장치(10)는 부유물이 유입되는 유입구(21)를 갖고, 상기 유입구(21)를 통해 유입된 부유물이 수용되는 내부공간(22)을 가지며, 부유물이 배출되는 배출구(23)를 갖는 하우징(20)과;
상기 하우징(20)의 내부공간(22)의 일측에 형성되고, 상기 내부공간(22)에 수용된 부유물을 교반하기 위한 교반기(30)와;
상기 하우징(20)의 내부공간(22)에서 교반되는 부유물에 공기압을 분사하기 위한 콤프레셔(40)와;
상기 하우징(20)의 배출구(23) 상에 형성되고, 부유물의 막힘을 방지하고, 부유물을 분사하기 위한 분사노즐(50)과;
상기 교반기(30), 콤프레셔(40), 분사노즐(50)을 제어하기 위한 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치.
제 1 항에 있어서,
상기 교반기(30)는 상기 하우징(20)의 외측에 설치되는 모터(31)와;
상기 모터(31)의 구동으로 회전하는 회전축(32)과;
상기 회전축(32) 상에 형성되고, 상기 하우징(20)이 내부공간(22)에 수용된 부유물을 교반하기 위한 임펠러(33)를 포함하여,
상기 하우징(20)의 내부공간(22)의 일측에 편심되어 설치되는 것을 특징으로 하는 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치.
제 1 항에 있어서,
상기 콤프레셔(40)에 의해 분사되는 공기는 다공성 튜브(41)를 통해 상기 하우징(20)의 내부공간(22) 상으로 공기압을 분사하는 것을 특징으로 하는 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징(20)의 내부공간(22)에 형성되고, 상기 내부공간(22)에 유입되는 부유물 중 유체의 유량을 측정하기 위한 유량계(71)와;
상기 유량계(71)를 제어하기 위한 유량계제어기(72)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LID 폐색 실험용 부유물 분사용 교반장치.