KR20190006247A - 수질 정화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 수질 정화 시스템은, 지상에 있는 충전장치; 물 표면에 뜰 수 있는 부유체; 상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블;을 포함하고, 상기 부유체는, 전기에 의해 작동하여 압축공기를 출력하는 공기펌프, 공급되는 압축공기를 미세한 공기방울로 바꾸어주는 산기판, 상기 공기펌프에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고, 상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

수질 정화 시스템{WATER PURIFYING SYSTEM}
본 발명은, 물속에 공기를 주입하여 수질을 정화하는 수질 정화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수중 동식물 등이 서식하는 늪, 연못, 인공호수, 저수지 등의 폐쇄성 호소의 경우에는 다른 호소에 비하여 물순환이 활발하게 이루어지지 못하게 되며, 특히 하절기 수면에 비해 상대적으로 낮은 수온을 갖는 중층과 저층은 밀도가 높고, 높은 수온의 수면이 밀도가 낮아 안정된 수체를 형성하여 서로 혼합이 되지 않는 수체층 즉 성층화 현상이 발생한다.
이와 같이, 호소 내의 상하/수평간의 물순환이 이루어지지 못할 경우, 상층부 즉, 수면으로부터 약 1미터 이내의 구역은 높은 수온과 다량의 영양염류로 인해 녹조류 등의 조류가 급성장하게 되며, 중층은 상층부보다 낮은 수온에 의해 안정된 층구분을 갖는다. 또한, 저층부는 더욱 낮은 수온과 햇빛의 차단으로 수온은 더욱 낮게 되고, 순환이 되지 않아 물속의 산소가 고갈되어 혐기화 됨에 따라 바닥에 쌓여 있던 각종 오염물질이 용출되는 현상이 발생한다. 이와 같은 하절기 수체의 층 형성은 인공호수 또는 저수지, 댐 등과 같은 수체내의 부영양화 증가와 바닥으로부터의 수질오염이 증가되는 문제점이 초래되고 있는 것이다.
이때 강제적으로 물을 순환시켜 주거나 물 속에 공기(산소)를 공급하면, 수질을 개선할 수 있다는 것은 널리 알려진 사실이다.
특허문헌 1(한국 등록특허 10-1556698)은 그러한 기술의 예이다.
특허문헌 1의 호소수질개선장치는 태양광 발전을 이용하여 생산된 전력을 이용하여 물을 순환시키고 물속에 공기방울을 공급하도록 하고 있다.
그런데, 특허문헌 1의 방법으로 넓은 공간의 수질을 개선하기 위해서는 막대한 비용이 들어서, 수량이 많은 호수, 댐 등에서는 사용되지 못하고 있다.
최근에는 플라즈마로 녹조를 제거하는 기술도 개발되었으나, 이 방법 역시도 수량이 많은 호수, 댐 등에서는 사용하기 어려운 문제점이 있다.
한국 등록특허 10-1556698(등록일:2015.9.23.)
본 발명의 목적은, 비교적 적은 비용으로 넓은 공간의 수질을 개선하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 의한 수질 정화 시스템은, 지상에 있는 충전장치; 물 표면에 뜰 수 있는 부유체; 상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블; 을 포함하고, 상기 부유체는, 전기에 의해 작동하여 압축공기를 출력하는 공기펌프, 공급되는 압축공기를 미세한 공기방울로 바꾸어주는 산기판, 상기 공기펌프에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고, 상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 수질 정화 시스템은, 지상에 있는 충전장치; 물 표면에 뜰 수 있는 부유체;
상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블; 을 포함하고, 상기 부유체는 2차 전지, 프로펠라, 상기 프로펠라를 회전시키기 위한 전기모터, 상기 전기모터에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고,
상기 프로펠라의 회전에 의해 물의 흐름을 유도할 수 있고, 상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 수질 정화 시스템은, 지상에 있는 충전장치; 물 표면에 뜰 수 있는 부유체;
상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블; 을 포함하고, 상기 부유체는 녹조 제거를 위한 플라즈마 발생장치, 상기 플라즈마 발생장치에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고, 상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 수질 정화 시스템은, 녹조 감지를 위한 드론을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
상기 충전장치는 통신장치를 포함하고, 상기 충전장치가 통신장치를 통해 충전동작 정지 요청을 받으면 충전을 위한 직류전기 출력을 중지할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 부유체는 녹조 제거를 위한 생물체 방출 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수질 정화 시스템은, 비교적 적은 비용으로 넓은 공간의 수질을 개선할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 의한 수질 정화 시스템의 개념도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
(실시예 1)
도 1은 실시예 1에 의한 수질 정화 시스템의 개념도이다.
심야전기는 일반 전기에 비해 그 가격이 매우 저렴하므로, 본 발명에서는 심야시간에 충전장치를 통해 부유체의 2차 전지에 전기를 축전한다.
부유체는 수질 개선을 위한 장치를 포함한다.
실시예 1의 수질 개선 장치는, 전기에 의해 작동하여 압축공기를 출력하는 공기펌프, 공급되는 압축공기를 미세한 공기방울로 바꾸어주는 산기판, 상기 공기펌프에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함한다.
부유체의 예로는 배가 될 수 있다.
부유체는 부유체의 이동을 위한 장치(예를 들면, 프로펠라와 방향 조정 키)를 포함하고 있어서, 원하는 위치로 이동할 수 있다.
따라서 낮 동안에는 산소가 부족한 지역에 공기방울을 공급하다가 밤 시간에는 전력 충전을 위해 충전장치로 이동할 수 있다.
실시예 1의 2차 전지는 지상에 있는 충전장치로부터 전력을 공급받는다.
지상에 있는 충전장치는 전깃줄로부터 전력을 공급받고 정해진 시간(심야전력 공급시간, 예를 들면 밤 11시부터 아침 9시)에 공급전력을 출력한다. 즉 본 발명에 의한 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있다.
충전장치로부터 부유체에 전력을 공급할 때, 전력 공급 케이블을 이용하여 전력을 전달한다. 따라서 심야 시간에 전력을 공급하기 위해서는 충전장치와 부유체 사이에 전력공급 케이블이 연결되어야 한다. 전력공급 케이블의 연결은 사람이 수동으로 할 수도 있고, 로봇팔 등을 이용하여 자동으로 되도록 할 수도 있다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 수질 개선을 위해 공기방울을 공급하는 것이 아니고, 물의 순환을 위해 물 속에서 프로펠라를 회전시켜 물의 흐름을 유도한다. 예를 들어, 프로펠라를 이용하여, 하층부의 물을 상층부로 이동시키거나, 상층부의 물을 하층부로 이동시킨다.
따라서 실시예 2에 의한 수질 정화 시스템은, 지상에 있는 충전장치; 물 표면에 뜰 수 있는 부유체; 상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블;을 포함하고, 상기 부유체는 2차 전지, 프로펠라, 상기 프로펠라를 회전시키기 위한 전기모터, 상기 전기모터에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고, 상기 프로펠라의 회전에 의해 물의 흐름을 유도할 수 있고, 상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있다.
(실시예 3)
실시예 2에서는, 수질 개선을 위해 공기방울을 공급하는 것이 아니고, 플라즈마를 발생시켜 수질을 개선한다.한다. 플라즈마를 이용하여 녹조를 제거하는 장치는 이미 공지되어 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
따라서 실시예 3에 의한 수질 정화 시스템은, 지상에 있는 충전장치; 물 표면에 뜰 수 있는 부유체; 상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블; 을 포함하고, 상기 부유체는 녹조 제거를 위한 플라즈마 발생장치, 상기 플라즈마 발생장치에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고, 상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있다.
최근에는 녹조 감시를 위해 드론이 이용되고 있다. 즉 드론에 초분광센서를 장착하여 녹조의 발생을 원격에서 측정하는 기술이 이용되고 있다. 만일 실시예 1 내지 실시예 3의 수질 정화 시스템이 녹조 감지를 위한 드론을 추가적으로 더 포함한다면, 녹조의 발생장소를 발견할 수 있고, 낮 시간 동안 그 장소에 본 발명의 부유체를 보내서 녹조 제거를 할 수 있다.
또한 심야전력 공급 시간에도 전력 사용량이 많아진다면, 전력 공급이 어려워질 위험이 있고, 이것은 전력을 저가에 공급하기 어렵게 하는 요소가 된다.
본 발명에 의한 수질 정화 시스템은, 심야 시간에 전력을 반드시 연속적으로 공급해야 하는 것은 아니다. 따라서 한전(한국전력공사)의 서버에서 예비 전력량이 낮다고 판단하는 경우에는 본 발명의 충전장치가 전력공급을 중단하고, 예비 전력량이 높을 경우에만 본 발명의 충전장치가 전력공급을 하는 것이 바람직하다.따라서 실시예 1 내지 실시예 3의 충전장치는 통신장치(한전의 서버와 통신할 수 있는 장치)를 포함하고, 충전장치가 통신장치를 통해 한전으로부터 충전동작 정지 요청을 받으면 충전을 위한 직류전기 출력을 중지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 통신장치(한전의 서버와 통신할 수 있는 장치)는 본 발명에 의한 수질 정화 시스템 외에, 전력을 연속적으로 사용할 필요가 없는 경우에는 어떤 경우에라도 적용될 수 있다. 즉 전력을 연속적으로 사용할 필요가 없는 경우, 한전의 예비전력량이 적을 때 통신장치를 통해 전력 사용 중단 요청을 받으면 전력 사용을 중단했다가 예비전력량이 많아져서 전력 사용 허용 신호를 받으면 전력 사용을 계속하면, 한전의 여유 전력을 효율적으로 이용할 수 있다
또한 녹조 발생지역에 녹조를 제거하는 생물체를 방출하면, 녹조 제거에 도움이 된다. 녹조 제거를 위한 생물체의 예로는, 유용미생물(EM)이 있다. 유용미생물은 효모, 유산균, 누룩균, 광합성 세균, 방사균 등 80여 종이 있으며, 수질 정화 등에 효과가 탁월한 것으로 알려져 있다. 녹조 제거를 위한 생물체의 다른 예로는 녹조를 먹이로 하는 물고기가 있다.
따라서 실시예 1 내지 실시예 3의 부유체에 녹조 제거 생물체 방출장치를 포함시키고, 녹조 발생지역에 녹조 제거 생물체를 방출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 부유체에는 사람이 탑승하여 모든 동작을 조정할 수도 있지만, 모든 동작을 자동화하여 무인 부유체로 만드는 것도 가능하다. 즉 자동으로, 낮에는 녹조발생지역 또는 녹조 발생 위험 지역으로 이동하여 수질 개선 동작(녹조 제거 동작)을 한 후에, 밤에는 충전장치 주위로 이동하도록 만들 수 있다.

Claims (6)

  1. 지상에 있는 충전장치;
    물 표면에 뜰 수 있는 부유체;
    상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블;
    을 포함하고,
    상기 부유체는, 전기에 의해 작동하여 압축공기를 출력하는 공기펌프, 공급되는 압축공기를 미세한 공기방울로 바꾸어주는 산기판, 상기 공기펌프에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고,
    상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 정화 시스템.
  2. 지상에 있는 충전장치;
    물 표면에 뜰 수 있는 부유체;
    상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블;
    을 포함하고,
    상기 부유체는 2차 전지, 프로펠라, 상기 프로펠라를 회전시키기 위한 전기모터, 상기 전기모터에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고,
    상기 프로펠라의 회전에 의해 물의 흐름을 유도할 수 있고,
    상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 정화 시스템.
  3. 지상에 있는 충전장치;
    물 표면에 뜰 수 있는 부유체;
    상기 충전장치와 부유체를 연결하는 전력공급 케이블;
    을 포함하고,
    상기 부유체는 녹조 제거를 위한 플라즈마 발생장치, 상기 플라즈마 발생장치에 전력을 공급하기 위한 2차 전지를 포함하고,
    상기 충전장치는 충전을 위한 직류전기를 출력하는 시간을 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 정화 시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    녹조 감지를 위한 드론을 추가적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 정화 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 충전장치는 통신장치를 포함하고,
    상기 충전장치가 통신장치를 통해 충전동작 정지 요청을 받으면 충전을 위한 직류전기 출력을 중지할 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 정화 시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 부유체는
    녹조 제거를 위한 생물체 방출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 정화 시스템.
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