KR20190060134A - 자연풍을 이용한 녹조방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치는 수면상에 부유하도록 부력을 발생시키는 부유체와, 상기 부유체에 구비되어 자연풍에 의해 동력을 얻어 수면 아래의 물에 유동을 발생시키는 유동발생장치와, 호수의 바닥면에 고정되는 고정대와, 일단은 상기 부유체와 연결되고 타단은 상기 고정대와 연결되는 연결선을 포함한다.

Description

자연풍을 이용한 녹조방지장치{Apparatus for preventing green algaes generation using wind}

본 발명은 자연풍을 이용한 녹조방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하천 및 호수에서 빈번하게 발행하는 녹조현상을 방지할 수 있는 자연풍을 이용한 녹조방지장치에 관한 것이다.

우리나라 매년 수온이 20°C 이상 상승하는 여름~초가을에 이른바 녹조현상이 하천 및 호수에서 빈번하게 발생하고 있으며 특히 4대강 수계에서는 보의 건설로 인한 정체 수역이 증가하여 조류가 발생할 잠재적인 가능성이 높아졌다.

흔히 말하는 녹조현상은 조류(algae)의 한 종류인 남조류(blue green algae)가 수체의 영양물질의 농도가 높아지면서 대발생 한 경우를 지칭하며 정수처리 장해나 남조류가 생성한 독성물질에 의한 피해가 우려된다.

환경부에서는 이를 사전에 예방하기 위해 남조류 세포수를 파악하여 대처하는 조류경보제를 제정하여 상수원 수질관리를 하고 있다. 조류경보제에 관련된 남조류는 마이크로시스티스(Microcystis), 아나베나(Anabaena), 아파니조메논(Aphanizomenon), 오실라토리아(Oscillatoria) 속(屬)이다.

남조류는 원핵생물(prokaryote)이면서도 고등식물과 마찬가지로 두 개의 광합성 시스템을 갖는 지구상의 최초의 조류이고, 편모는 없으나 체내에 기포(gas vesicle)를 갖고 있어 물의 표면에 부유하는 특성을 갖고 있으며, 군체(colony)나 사상체(trichome)를 형성한다.

녹조현상은 영양물질이 낮은 조건에서도 발생할 수 있으며, 일단 녹조가 발생하면 처리가 쉽지 않기 때문에 사전에 예방하는 것이 효율적인 대책 중 하나이다.

최근 물리적, 화학적, 생물학적의 다양한 조류저감기술이 있으나, 이러한 공정들은 많은 비용과 시간이 발생하는 단점이 있다. 또한, 사전에 남조류 발생빈도 및 농도를 낮게 조절할 수 있다면 사후 적용되는 조류저감기술의 설계 및 유지관리 비용을 절감하고 처리효율을 높일 수 있다. 그러나 개발된 다양한 공법들은 동력이나 에너지 사용이 필요하므로 환경적인 차원에서 바람직하지 못한 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0031631호(2015.03.25)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 친환경적으로 사용할 수 있도록 에너지 사용이 필요없는 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 제공한다.

또한, 녹조발생을 사전에 차단할 수 있는 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 제공한다.

또한, 설치 시 비용과 시간을 저감하고 용이하게 유지관리할 수 있는 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치는 수면상에 부유하도록 부력을 발생시키는 부유체와, 상기 부유체에 구비되어 자연풍에 의해 동력을 얻어 수면 아래의 물에 유동을 발생시키는 유동발생장치와, 호수의 바닥면에 고정되는 고정대와, 일단은 상기 부유체와 연결되고 타단은 상기 고정대와 연결되는 연결선을 포함할 수 있다.

또한, 상기 유동발생장치는 상기 부유체의 상부에 구비되어 자연풍에 의해 회전하는 상부 프로펠러와, 일단은 상기 상부 프로펠러와 결합되고 상기 부유체를 관통하는 회전축과, 상기 회전축의 타단부에 결합되며 수면 아래에 위치하여 상기 상부 프로펠러에서 발생한 동력으로 회전하는 하부 프로펠러를 구비할 수 있다.

또한, 상기 부유체에 구비되며, 상기 회전축이 회전할 때 마찰을 최소화하는 베어링을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 상부 프로펠러에 발생한 회전력을 정해진 감속비로 감속시켜 상기 하부 프로펠러로 전달하는 감속기어를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 하부 프로펠러는 수심의 1/2 지점 이상에 위치하며, 수면 아래 1M 이내에 위치할 수 있다.

또한, 상기 하부 프로펠러는 상기 상부 프로펠러보다 크기가 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정대는 상기 수심이 변함에 따라 길이가 변할 수 있도록 텔레스코프 식으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 유동발생장치는 상기 부유체에 복수개 설치될 수 있다.

본 발명의 일측면에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치에 의하면, 여름~초가을에 정체수역의 수표면에서 빈번하게 발생하는 남조류 및 일부 녹조류 등의 발생을 사전에 차단할 수 있다.

또한, 자연풍을 이용하여 녹조를 방지할 수 있기 때문에 녹조를 방지하는데 에너지 소비를 없앨 수 있어 친환경적인 녹조방지장치를 제공할 수 있다.

또한, 전기와 같은 에너지를 사용하지 않고 간단한 구조로 녹조방지장치를 가동시킬 수 있기 때문에 설치 시간과 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 유지보수 비용까지 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 자연풍을 이용한 녹조방지장치에서 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 자연풍을 이용한 녹조방지장치에서 또 다른 실시예를 나타낸 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀 더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치는 수면상에 부유하도록 부력을 발생시키는 부유체(100)와, 부유체(100)에 구비되어 자연풍에 의해 동력을 얻어 수면 아래의 물에 유동을 발생시키는 유동발생장치(200)와, 호수의 바닥면에 고정되는 고정대(300)와, 일단은 부유체(100)와 연결되고 타단은 고정대(300)와 연결되는 연결선(400)을 포함한다.

부유체(100)는 자연풍을 이용한 녹조방지장치가 수면위에 떠 있을 수 있도록 부력을 발생시키는 장치이다. 부유체(100)는 부력을 발생시키기 위해 내부에 빈 공간이 형성될 수 있으며, 밀도가 가벼운 물질로 형성될 수 있다. 또는 튜브와 같이 부력을 발생시킬 수 있는 것이 부착될 수 있다. 부유체(100)는 큰 부력을 발생시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 사용될 수 있다. 부유체(100)가 큰 부력을 발생시켜야 하는 이유는 유동발생장치(200)가 부유체(100)에 설치되더라도 유동발생장치(200)가 가라않지 않게 하기 위함이다.

유동발생장치(200)는 자연풍을 이용하여 수면에서 얕은 곳에서 물을 순환시킴으로써 조류를 억제하는 기능을 하게 된다.

유동발생장치(200)는 부유체(100)의 상부에 구비되어 자연풍에 의해 회전하는 상부 프로펠러(210)와, 일단은 상부 프로펠러(210)와 결합되고 부유체(100)를 관통하는 회전축(220)과, 회전축(220)의 타단부에 결합되며 수면 아래에 위치하여 상부 프로펠러(210)에서 발생한 동력으로 회전하는 하부 프로펠러(230)를 구비한다.

상부 프로펠러(210)는 부유체(100)의 상부에 구비되어 수면 위에서 발생하는 바람에 의해 회전하는 구조를 가진다. 상부 프로펠러(210)는 회전축(220)에서 방사상으로 연결되는 복수개의 연결대(211)와 연결대(211)의 단부에 구비되어 자연풍에 의해 회전축(220)이 회전할 수 있는 동력을 발생시키는 날개(212)를 구비한다. 날개(212)는 자연풍에 의해 회전축(220)이 회전하도록 하는 회전력을 발생시킨다. 즉, 풍력 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키게 된다. 본 실시예에서는 상부 프로펠러(210)가 회전축(220)에 대해 회전하는 방향이 수직인 수직형 프로펠러의 형태를 보였으나, 상부 프로펠러(210)는 회전축(220)에 대해 평행한 방향으로 회전하는 수평형 프로펠러도 사용될 수 있다.

한편, 부유체(100)의 상부에는 상부 프로펠러(210)가 바람에 의해 회전할 때, 회전축(220)이 회전하게 되는데, 회전축(220)이 회전할 때 마찰을 최소화하면서 회전축(220)이 회전할 수 있도록 지지하는 베어링(240)이 구비될 수 있다.

회전축(220)의 일단은 상부 프로펠러(210)와 결합되고 타단은 부유체(100)를 관통하는 수면 아래에 위치하게 된다. 회전축(220)의 타단에는 상부 프로펠러(210)에서 발생한 동력으로 회전하는 하부 프로펠러(230)가 구비된다.

하부 프로펠러(230)는 수면 아래에 회전하여 물의 흐름을 발생시킨다. 녹조현상은 대부분의 경우 수표면에 발생하는 남조류가 원인인데, 남조류는 물이 정체되어 있을 때 발생하게 된다. 따라서, 하부 프로펠러(230)가 수표면 부근에서 물의 흐름을 발생시키게 되면 녹조현상을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 하부 프로펠러(230)는 수심의 1/2 지점 이상에 위치하며, 수면 아래 1M 이내에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 녹조현상의 대부분이 수표면에서 발생하기 때문에 수표면 부근에서 물의 흐름을 유도하기 위함이다.

한편, 하부 프로펠러(230)의 크기는 상부 프로펠러(210)의 크기보다 작게 형성된다. 하부 프로펠러(230)는 수중에 위치하기 때문에 물의 저항을 받게 되어 상부 프로펠러(210)보다 회전하기 어렵기 때문에 상부 프로펠러(210)의 크기보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 하부 프로펠러(230)의 크기는 상부 프로펠러(210) 크기의 1/2 이하로 형성될 수 있다.

하부 프로펠러(230)는 회전축(220)의 하단에서 방사상으로 연결되는 복수개의 연결대(231)와 연결대(231)의 단부에 구비되어 물의 흐름을 발생시키는 와류발생장치(212)를 구비한다. 와류발생장치(212)는 그 형태나 재질이 제한되는 것이 아니며 물의 흐름을 잘 발생시킬 수 있는 형태나 재질이면 어느 것이나 가능하다.

한편, 녹조현상은 물의 흐름이 없는 호수의 가장자리 등에서 자주 발생하기 때문에 유동발생장치(200)가 설치된 부유체(100)를 일정한 곳에 고정시키는 것이 필요하다. 이를 위해 호수의 바닥면에 고정되는 고정대(300)와, 일단은 부유체(100)와 연결되고 타단은 고정대(300)와 연결되는 연결선(400)이 구비된다.

고정대(300)는 호수의 바닥면에 삽입되어 고정되는 것으로 바닥면에 삽입될 수 있도록 하단부가 뾰족하게 형성될 수 있다. 이와 같은 고정대의 길이는 호수의 수위 변화를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 고정대(300)는 수심이 변함에 따라 길이가 변할 수 있도록 텔레스코프식으로 형성되도록 하였다. 고정대(300)의 상단부에는 연결선(400)의 일단이 연결되고, 연결선(400)의 타단은 부유체(100)에 연결된다. 연결선(400)은 부유체(100)가 수면위에서 움질일 때 자유롭게 움직일 수 있도록 플레시블한 재질로 형성된다.

한편, 수위가 높아지게 되면 부유체(100)도 상승하게 되며, 이때 텔레스코프식으로 형성되는 고정대(300)는 그 길이가 늘어나게 되어 부유체(100)와 연결될 수 있다.

호수와 같이 물의 흐름이 정체된 곳에 이와 같은 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 설치하게 되면, 자연풍을 이용하여 물의 정체를 방지하고 물의 흐름을 발생시켜 수표면에서 집중적으로 발생하는 녹조를 미연에 방지할 수 있게 되는 것이며, 녹조가 발생한 후에 녹조제거기술을 적용할 때에 비해 녹조를 제거하는 효율이나 유지관리 비용을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 상술한 실시예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치는 다양한 실시예로 변형될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치에 설명한다. 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치를 설명함에 있어, 상술한 실시예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 도 1에 도시된 자연풍을 이용한 녹조방지장치에서 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치는 상부 프로펠러(210)에 발생한 회전력을 정해진 감속비로 감속시켜 하부 프로펠러(230)로 전달하는 감속기어(250)를 더 구비한다.

하부 프로펠러(230)는 수중에 위치하기 때문에 물의 저항을 받게 되어 상부 프로펠러(210)보다 회전하기 어렵다. 따라서 적은 힘으로 하부 프로펠러(230)가 회전할 수 있도록 회전축(220)의 중간에 감속기어(250)가 설치된다. 감속기어(250)가 설치되므로 하부 프로펠러(230)는 상부 프로펠러(210)보다 늦은 속도로 회전하게 되지만, 하부 프로펠러(230)에 전해지는 힘이 커지기 때문에 하부 프로펠러(230)가 물에 의한 저항을 받더라도 하부 프로펠러(230)를 회전시킬 수 있게 된다.

한편, 감속기어(250)로는 유성기어와 같이 종축으로 연결되어 감속을 시켜주는 기어 등이 사용될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 자연풍을 이용한 녹조방지장치에서 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치는 유동발생장치(200)가 부유체(100)에 복수개 설치된다.

상술하였듯이 유동발생장치(200)는 부유체(100)의 상부에 구비되어 자연풍에 의해 회전하는 상부 프로펠러(210)와, 일단은 상부 프로펠러(210)와 결합되고 부유체(100)를 관통하는 회전축(220)과, 회전축(220)의 타단부에 결합되며 수면 아래에 위치하여 상부 프로펠러(210)에서 발생한 동력으로 회전하는 하부 프로펠러(230)를 포함한다.

따라서 1개의 부유체(100)에 복수개의 유동발생장치(200)를 설치하기 위해서는 부유체(100)의 크기가 커져야 하며, 유동발생장치(200)의 무게를 고려하여 부유체(100)에 장착된 복수개의 유동발생장치(200)를 지지할 수 있도록 충분한 부력을 발생시키는 부피와 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 1개의 부유체(100)에 복수개의 유동발생장치(200)가 구비됨으로써 수표면 하부에서 보다 많은 물의 유동을 발생시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자연풍을 이용한 녹조방지장치에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 부유체 200: 유동발생장치
210: 상부 프로펠러 220: 회전축
230: 하부 프로펠러 300: 고정대
400: 연결선

Claims (8)

1. 수면상에 부유하도록 부력을 발생시키는 부유체와,
   상기 부유체에 구비되어 자연풍에 의해 동력을 얻어 수면 아래의 물에 유동을 발생시키는 유동발생장치와,
   호수의 바닥면에 고정되는 고정대와,
   일단은 상기 부유체와 연결되고 타단은 상기 고정대와 연결되는 연결선을 포함하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유동발생장치는
   상기 부유체의 상부에 구비되어 자연풍에 의해 회전하는 상부 프로펠러와,
   일단은 상기 상부 프로펠러와 결합되고 상기 부유체를 관통하는 회전축과,
   상기 회전축의 타단부에 결합되며 수면 아래에 위치하여 상기 상부 프로펠러에서 발생한 동력으로 회전하는 하부 프로펠러를 구비하는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 부유체에 구비되며,
   상기 회전축이 회전할 때 마찰을 최소화하는 베어링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 상부 프로펠러에 발생한 회전력을 정해진 감속비로 감속시켜 상기 하부 프로펠러로 전달하는 감속기어를 더 구비하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 하부 프로펠러는 수심의 1/2 지점 이상에 위치하며, 수면 아래 1M 이내에 위치하는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 하부 프로펠러는 상기 상부 프로펠러보다 크기가 작은 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 고정대는 상기 수심이 변함에 따라 길이가 변할 수 있도록 텔레스코프 식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 유동발생장치는 상기 부유체에 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 자연풍을 이용한 녹조방지장치.

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