KR20190107942A - 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기 - Google Patents

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KR20190107942A
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오은정
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한국수자원공사
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Abstract

본 발명은 하천이나 강 등의 수질을 검사하기 위해 물을 채취하는 채수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사가 요구되는 수중의 시료샘플을 채수하는 수중펌프와 해당수심의 수질에 대한 여러 항목을 측정하는 수질다항목측정기 및 수상의 부유선(배)에 구비되면서 상기 수중펌프와 수질다항목측정기를 연결하는 채취라인을 승강시키는 권취기 및 채취라인을 통해 채취되는 시료샘플을 저장하는 채수병을 구비하여, 부유선에 구비되는 제어부를 통해 신속하게 해당 수심의 시료샘플을 채취하는 동시에 해당수심의 수질항목을 측정할 수 있도록 함으로써 수심별 다구간 채수시 해당 목표 수심의 시료샘플을 신속하게 채수하여 작업시간과 인력을 획기적으로 절약하는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기에 관한 것이다.

Description

수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기{A Water Collecting Device}
본 발명은 하천이나 강 등의 수질을 검사하기 위해 물을 채취하는 채수기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사가 요구되는 수중의 시료샘플을 채수하는 수중펌프와 해당수심의 수질에 대한 여러 항목을 측정하는 수질다항목측정기 및 수상의 부유선(배)에 구비되면서 상기 수중펌프와 수질다항목측정기를 연결하는 채취라인을 승강시키는 권취기 및 채취라인을 통해 채취되는 시료샘플을 저장하는 채수병을 구비하여, 부유선에 구비되는 제어부를 통해 신속하게 해당 수심의 시료샘플을 채취하는 동시에 해당수심의 수질항목을 측정할 수 있도록 함으로써 수심별 다구간 채수시 해당 목표 수심의 시료샘플을 신속하게 채수하여 작업시간과 인력을 획기적으로 절약하는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 고조되면서 강이나 하천 등의 수질 측정에 대한 다양한 법률이 제정되고, 수질 측정을 위한 기술개발이 활발하게 진행되고 있다.
특히 녹조 등의 침전물로 오염된 강이나 하천은 산소 요구량과 수질 분석이 중요한데, 일반적으로 이러한 수질 분석은 수질측정용 샘플(시료수라고도 함)을 통해 이루어진다.
수질측정용 샘플이라 함은 하천이나 강 등 수환경의 수질을 분석하기 위하여 해당 수환경의 물을 일정량만큼 수거하는 것을 의미한다. 즉, 수질을 측정하고자 하는 장소인 강, 하천 등에 있는 물샘플(시료수)을 수거한 후에 수질분석기로 그 특성을 분석하게 된다.
종래의 채수방법은 일명 반돈 채수기와 같이, 유리재 또는 합성수지재의 병을 이용하여 측정하고자 하는 해당 깊이의 수중에 채취병을 투입시켜 물을 채집하는 것이 일반적이다.
이와 같은 종래의 반돈 채수기 채수 방법은 합성수지제 원통의 위와 아래에 합성고무의 덮개를 달아 맨 채수기를 구비하고, 달아맨 끈을 이용하여 채수기를 시료 채수 위치까지 잠기게 한 후 메신저를 떨어뜨려 그 충격으로 합성 수지제의 원통의 위 아래를 합성 고무의 덮개로 막은 후 이를 끌어올려서 시료를 채취하게 되는 방식이다.
반돈 채수기를 활용하는 경우, 수심이 깊을수록, 채수포인트가 늘어날수록 비약적으로 많은 시간이 소요되며, 이 경우 성인 남성도 버거울 만큼의 완력·체력이 필요하게 된다. 즉, 수심 50m, 49m, 48m ... 1m, 표층 등 1m 간격으로 채수하는 경우 총 50회 채수기를 내렸다 올려야 하게 되는데, 이는 수심이 깊을수록, 채수간격이 짧아질수록 소요시간과 소요에너지가 급상승하게 된다. 특히, 기온이 내려가고 바람이 부는 날에는 채수자에게 큰 어려움을 준다.
또한 깊은 수심에서 수심별 채수 시 반돈 채수기로 채수하고 다항목측정기로 현장수질을 측정할 경우, 채수한 수심(채수 수심을 줄에 표시하여 파악)과 다항목측정기로 측정한 수질의 미스메치 현상이 자주 발생한다. 특히 바람에 의해 배가 밀려갈 경우 또는 물의 흐름에 따라 채수기가 수중에서 이동하는 경우 채수줄의 길이 표시 또는 엔코더를 통해서는 정확한 채수 수심을 알 수 없다는 문제가 있다.
즉, 저수지에서 심층 채수 시 바람에 의해 선박이 밀릴 경우 또는 채수장치가 위치한 물속 유속이 빠른 경우 채수위치 수직지점과 채수기를 연결하는 끈의 각도가 벌어지는 경우가 많아(45도까지도 벌어질 경우 있음), 이 경우 목표채수수심지점과 실채수수심지점이 상이한 결과를 초래하는 문제가 있다.
KR 10-0405867 (등록번호) 2003.11.04. KR 10-0430902 (등록번호) 2004.04.28. KR 10-0519582 (등록번호) 2005.09.29.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
검사가 요구되는 호소 등의 수중 시료샘플을 채취하는 수중펌프를 통해 신속하게 해당 수심의 시료샘플을 채취하는 동시에 수질다항목측정기를 통해 해당수심의 수질항목을 신속하게 측정할 수 있도록 함으로써, 수심별 다구간 시료샘플 채수시 해당 목표 수심의 시료샘플을 신속하게 채수하여 작업시간과 인력을 획기적으로 절약하는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 수질다항목측정기를 통해 목표 수심의 수질항목을 신속하게 현장에서 측정할 수 있도록 함으로써 측정하고자 하는 수심의 수질항목(수온, DO, 전기전도도 등)에 대한 정확도를 높여 수질 측정의 신뢰성을 향상시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수압센서 등을 통해 채수하고자 하는 수심을 정확히 측정할 수 있도록 함으로써 해당 수심의 수질 상태를 신속 정확하게 측정할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 채수장치를 물속에 넣고 올리는 동작을 반복하지 않으면서도 수심별로 채수할 수 있는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수중펌프에 연결되어 측정하고자 하는 수심의 시료샘플을 퍼 올리는 시료샘플 채수라인(호스)의 수상 단부측에 3방향 밸브(일명 3방밸브)를 구비하여 시료샘플 채수 시에 이를 제어부를 통해 자동으로 조작하여 시료샘플용 물은 채수병에 채수 저장하고, 채수가 끝나고 라인 내부에 남아 있는 물은 신속하게 자동으로 폐기처리할 수 있도록 함으로써, 신속하면서도 연속적으로 채심 구간별 채수가 이루어질 수 있도록 하여 채수작업의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 강이나 호수, 하천의 수상에 부유되어 작업이 가능한 부유선(110); 수중에 구비되면서 해당 수심의 시료수를 채수호스(122)에 공급하는 수중펌프(120); 상기 부유선(110) 상에 구비되면서 상기 채수호스(122)가 권취된 라인권취기(150); 상기 부유선(110) 상에 구비되면서 상기 라인권취기(150)의 구동부와 상기 수중펌프(120)에 전원을 제공하는 발전기(160); 상기 수중펌프(120)에 연결되며, 내부가 빈 공간으로 이루어진 상기 채수호스(122)를 통해 채취되는 시료수를 저장하는 복수의 채수병(170); 상기 라인권취기(150)와 상기 수중펌부(120)를 제어하는 동시에 상기 채수호스(122)를 통과하는 시료수의 양을 계산하는 제어부(180); 및 상기 수중펌프(120)에 연결되는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되어 해당 수심의 시료수를 채수할 때는 상기 채수병(170)과 연결되는 제1채수호스(122a) 쪽으로 개방되고, 채수가 끝난 때는 상기 채수호스(122)의 내부에 찬 해당 수심의 물을 폐기하도록 제2채수호스(122b) 쪽으로 개방되도록 설치되는 3방밸브(190)를 포함한다.
또한 본 발명의 상기 제어부(180)는 3방밸브(190)가 제1채수호스(122a)과 제2채수호스(122b) 중 어느 하나를 개방하고 다른 하나를 폐쇄하도록 하며, 제1목표수심에서 제2목표수심으로 상기 수중펌프(120)가 이동된 후 제2채수호스(122b)를 통하여 제1목표수심에서 채수한 시료수를 폐기하는 시간 및 제2목표수심에서 채수하는 시료수를 제1채수호스(122a)를 통하여 채수병에 담지하는 시간동안 상기 수중펌프가 계속 동작한다.
또한 본 발명은 상기 제1목표수심에서 채수한 후 제2목표수심으로 상기 수중펌프(120)가 이동되는 동안 상기 수중펌프가 정지된다.
또한 본 발명은 상기 제2목표수심으로 상기 수중펌프(120)가 이동된 후 상기 제2채수호스(122b)를 통하여 폐기되는 시료수는 제1목표수심에서 채취한 시료수이다.
또한 본 발명은 시료수가 상기 제2채수호스(122b)에서 버려지는 시간, 상기 제2채수호스에서 제1채수호스(122a)로 스위칭되는 시간 및 제1채수호스(122a)로 스위칭된 후 채수통으로 시료수가 채취되는 각 시간은 목표수심의 변경에 관계없이 일정하다.
또한 본 발명은 수중에 구비되면서 해당 수심의 수온이나 탁도 산소요구량과 같은 수질의 여러 기본적인 항목을 측정하는 수질다항목측정기(130)를 더 포함하고, 상기 작업라인(140)은 상기 수질다항목측정기(130)를 연결하는 와이어(131), 및 상기 수질다항목측정기(130)의 수질 정보를 전송하는 데이터선(132)을 더 포함하고, 상기 제어부(180)는 상기 수질다항목측정기(130)를 통해 전송된 수질 정보로 수질을 측정한다.
또한 본 발명의 상기 3방밸브(190)는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되면서 상기 제어부(180)의 제어에 따라 상기 제1채수호스(122a) 또는 상기 제2채수호스(122b) 중 어느 하나의 호스를 개방시킬 수 있도록 자동으로 구성되거나 작업자가 임의로 개폐시킬 수 있도록 수동으로 구성된다.
또한 본 발명의 상기 수중펌프(120)에는 수심을 측정할 수 있는 수심측정 장치가 더 설치된다.
본 발명에 따른 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기는 검사가 요구되는 호소 등의 수중 시료샘플을 채취하는 수중펌프를 통해 신속하게 해당 수심의 시료샘플을 채취하는 동시에 수질다항목측정기를 통해 해당수심의 수질항목을 신속하게 측정할 수 있도록 함으로써, 수심별 다구간 시료샘플 채수시 해당 목표 수심의 시료샘플을 신속하게 채수하여 작업시간과 인력을 획기적으로 절약하는 장점이 있다.
또한 본 발명은 수질다항목측정기를 통해 목표 수심의 수질항목을 신속하게 현장에서 측정할 수 있도록 함으로써 측정하고자 하는 수심의 수질항목(수온, DO, 전기전도도 등)등에 대한 정확도를 높여 측정의 신뢰성을 향상시키는 장점도 있다.
또한 본 발명은 수압센서 등을 통해 채수하고자 하는 수심을 정확히 측정할 수 있도록 함으로써 해당 수심의 수질 상태를 신속 정확하게 측정할 수 있는 장점도 있다.
아울러, 본 발명은 채수장치를 물속에 넣고 올리는 동작을 반복하지 않으면서도 수심별로 채수할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 수중펌프에 연결되어 측정하고자 하는 수심의 시료샘플을 퍼 올리는 시료샘플 채수라인(호스)의 수상 단부측에 3방향 밸브(일명 3방밸브)를 구비하여 시료샘플 채수 시에 이를 제어부를 통해 자동으로 조작하여 시료샘플용 물은 채수병에 채수 저장하고, 채수가 끝나고 라인 내부에 남아 있는 물은 폐기처리할 수 있도록 함으로써, 연속하여 채심 구간별 채수가 이루어질 수 있도록 하여 채수작업의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기에 대한 개략적인 상태도이고,
도 2와 3은 본 발명에 따른 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기를 이용해 채수하고자 하는 수심별 시료샘플을 채수하는 개략적인 작동 상태도이고,
도 4는 본 발명에 따른 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기의 채수호스에 구비되는 3방 밸브의 확대도 및 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명에 따른 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기(100)는 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이,
강이나 호수, 하천, 저수지, 호소 등의 수상에 부유되어 작업이 가능한 부유선(110),
수중으로 내려가 위치하면서 해당 수심의 시료샘플(일명 시료수)을 채수호스(122)에 공급하는 수중펌프(120),
수중에 구비되면서 해당 수심의 수온이나 탁도 산소요구량과 같은 수질의 여러 기본적인 항목을 측정하는 수질다항목측정기(130),
상기 부유선(110) 상에 구비되면서 상기 수중펌프(120)에 연결되는 전원선(121)과 채수호스(122), 상기 수질다항목측정기(130)를 연결하는 와이어(131), 및 상기 수질다항목측정기(130)의 수질 정보를 전송하는 데이타선(132)이 통합되는 작업라인(140)을 권취하도록 설치되는 라인권취기(150),
상기 부유선(110) 상에 구비되면서 상기 라인권취기(150)의 구동부(미도시)와 상기 수중펌프(120) 및 상기 수질다항목측정기(130)에 전원을 제공하는 발전기(160),
상기 수중펌프(120)에 연결되며, 내부가 빈 공간으로 이루어진 상기 채수호스(122)를 통해 채취되는 시료수를 저장하는 채수병(170),
상기 라인권취기(150)와 상기 수중펌부(120)를 제어하는 동시에 상기 수질다항목측정기(130)를 통해 수질을 측정 제공하고, 상기 채수호스(122)를 통과하는 시료수의 양을 계산하는 제어부(180), 및
상기 수중펌프(120)에 연결되는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되어 해당 수심의 시료수를 채수할 때는 상기 채수병(170)과 연결되는 제1채수호스(122a) 쪽으로 개방되고, 채수가 끝난 때는 상기 채수호스(122)의 내부에 찬 해당 수심의 물을 폐기하도록 제2채수호스(122b) 쪽으로 개방되는 3방밸브(190)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기(100)는 기상 이변이 잦은 요즈음 강이나 호수, 하천, 저수지, 호소 등도 이상 기후에 따라 수질환경의 변화가 심하게 나타나고, 이로 인한 피해를 최소화 할 수 있도록 해당 수심의 수질파악을 통해 선제적 관리 방안을 모색하기 위한 것이다.
즉, 본 발명의 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기(100)는 강이나 호수, 하천, 저수지, 호소 등의 수면상에 부유되면서 수상작업이 가능하도록 상기 부유선(110)이 우선적으로 구비된다.
그리고 상기 부유선(110)에는 전원을 제공하는 상기 발전기(160)가 구비되면서 상기 발전기(160)의 전원에 의해 상기 라인권취기(150)가 구동될 수 있도록 연결 설치된다. 상기 발전기(160)는 이동 및 관리 운영이 간편하도록 소형으로 설치되며, 충전된 배터리 또는 일반 제너레이터가 될 수 있다.
상기 수중펌프(120)은 강이나 호수, 하천, 저수지, 호소 등의 수중에 설치되면서 해당 수심의 시료수를 상기 부유선(110) 상으로 펌핑(끌어올려)하여 상기 채수병(170)에 채수할 수 있도록 한다. 상기 채수병(170)은 측정하고자 하는 수심별로 시료수를 채수하여 보관할 수 있도록 다수 개 준비한다.
상기 수질다항목측정기(130)은 강이나 호수, 하천, 저수지, 호소 등의 수중에 설치되면서 해당 수심의 수질을 작업 현장에서 즉시 검사한다.
상기 수질다항목측정기(130)를 통해 현장에서 각 수심별 측정하는 항목은 대략적으로 수온이나 수압, 탁도, 각종 산소요구량 등이고 망간농도나 이취미 등은 상기 채수병(170)으로 채수된 시료수를 통해 별도로 검사하여 제공하게 된다.
상기 작업라인(140)은 상기 수중펌프(120)를 연결하는 전원선(121)과 채수호스(122), 상기 수질다항목측정기(130)를 연결하는 와이어(131), 및 상기 수질다항목측정기(130)에서 측정된 수질 정보를 전송하는 데이타선(132)이 통합되는 하나의 통합라인으로, 상기 라인권취기(150)를 통해 해당수심으로 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)를 하강 또는 승강되도록 연결 구성된다.
따라서 상기 라인권취기(150)를 통해 해당수심으로 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)를 하강한 다음 상기 수중펌프(120)의 펌핑에 의해 상기 채수호스(122)를 통해 펌핑되는 시료수를 상기 채수병(170)에 채수한다.
또한 본 발명은 채수하고자 하는 수심을 정확히게 측정할 수 있도록 상기 수중펌프(120)에 수압센서(미도시)와 같은 수심측정 장치를 더 설치 할 수 있다.
따라서 채수하고자 하는 강이나 하천 등의 깊은 수심으로 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)가 하강되어도 해당 수심을 항상 정확히 측정할 수가 있다. 이와 같이 본 발명은 수압을 측정하여 수심의 깊이를 확인하므로 유속이 강한 호소 또는 강한 바람으로 부유선이 이동되어도 목표 수심에서 채수할 수 있다. 부유선 위의 라인권취기의 회전수 또는 채수호스에 미터별로 표시가 되어 있을 때에는 유속 또는 바람에 의하여 채수호스가 수직으로 내려가지 않을 수 있고, 이런 경우에는 목표한 수심에서 채수하지 못하여 정확한 수질을 확인할 수 없게 된다.
또한 상기 부유선(110)이 바람에 밀려가더라도 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)가 하강된 수심의 깊이를 정확히 측정할 수가 있어 채수지점과 수질측정지점이 항상 동일하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 채수기를 이용하여 해당 수심의 시료수를 채수 및 수질을 측정하는 방법을 살펴 본다. 최초 채수는 채수하고자 하는 강이나 하천 등의 해당 수심으로 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)를 하강한 다음 목표 수심별 이들을 상승시키면서 채수 및 측정하게 된다.
즉, 최초 목표 수심을 수중 50m라 한다면, 상기 라인권취기(150)를 통해 상기 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)를 수중 50m로 하강한 다음 채수 및 수질을 측정하고, 이어 다음 수심으로 49m, 48m, 47m, 46m과 같이 1m씩 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)를 상승시키면서 채수 및 수질을 측정한다. 1m 간격이 아니라 5m 간격으로도 실시할 수 있다.
또한 본 발명은 해당 수심별 채수를 신속하게 하기 위해 상기 3방밸브(190)가 상기 채수호스(122)의 단부에 구비되어 있다.
상기 3방밸브(190)는 상기 수중펌프(120)에 연결되는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되어 해당 수심(예를 들어 수심 50m)의 시료수를 채수할 때는 상기 채수병(170)과 연결되는 제1채수호스(122a)가 개방되면서 시료수가 채수되고, 채수가 끝난 때(채수병에 목표용량이 채워진 때)는 상기 채수호스(122)의 내부에 찬 해당 수심(50m에 해당하는)의 물을 폐기 가능하도록 상기 제2채수호스(122b) 쪽으로 개방된다. 제2채수호스(122b) 쪽으로 개방된 상태에서 라인권취기(150)를 회전시켜 수중펌프(120)를 목표 수심으로 이동시키고, 이동된 목표수심의 물을 넣을 채수병을 준비하여 제1채수호스(122a)의 끝단을 삽입한다. 3방밸브(190)의 개방과 폐쇄는 제1, 2채수호스(122a, 122b) 내부를 폐쇄하는 판을 폐쇄하는 쪽으로 스위칭시켜 이루어진다.
상기 3방밸브(190)는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되면서 상기 제어부(180)의 제어에 따라 모터(미도시)를 구동시켜 상기 제1채수호스(122a) 또는 상기 제2채수호스(122b) 중 어느 하나의 호스를 폐쇄하고 다른 하나의 호스를 개방시키게 된다.
본 발명의 상기 3방밸브(190)는 상기와 같이 상기 제어부(180)의 제어에 의해 자동으로 제1채수호스(122a)과 제2채수호스(122b) 중 어느 하나를 개방하고 다른 하나를 폐쇄하도록 구성되어 있으나 이를 수동으로 구성 운용할 수도 있다.
한편, 상기 라인권취기(150)에 권취된 채수호스(122) 속에 삽입된 물의 양(시료수)은 수심의 깊이에 관계없이 항상 동일하다. 따라서, 제2채수호스(122b)를 통하여 버려야 하는 물의 양도 항상 동일하게 된다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(180)를 통해 끌어 올려진 수심 50m의 시료수는 상기 3방밸브(190)에 의해 상기 제1채수호스(122a)가 개방되면서 상기 채수병(170)으로 목표 용량이 채수된다. 상기 채수병(170)으로 목표 용량이 채수되면 상기 제1채수호스(122a)가 닫혀지면서 상기 제2채수호스(122b)가 개방된다.
이때 상기 수중펌프(120)의 작동이 멈추면 상기 채수호스(122)의 내부에는 수심 50m의 시료수가 존재하게 된다. 이때는 상기 제2채수호스(122b)를 통해 수심 50m의 시료수가 빠져나가지 않게 된다. 수중펌프(120)의 작동을 멈춘 상태에서 작업자는 상기 라인권취기(150)을 회전시켜 상기 수중펌프(120)와 상기 수질다항목측정기(130)를 다음 채수위치(예를 들어 1m)로 상승시킨다.
수중펌프(120)를 새로운 수심높이로 이동하기 전에 작동을 멈추고 새로운 채수높이로 이동한 후에 수중펌프(120)를 작동시키는 것은 새로운 수심높이로 이동하는 과정에서 인입된 물로 인하여 목표 지점에서의 채수와 다른 높이에서의 채수가 혼합되지 않도록 하기 위함이다.
도 2(b)는 수심 50m에서 채수한 시료수를 버리는 과정을 도시한 것이다. 수중펌프(120)가 다음 높이로 이동한 상태에서 상기 제2채수호스(122b)를 통하여 수심 50m의 시료수가 배출 처리된다. 이와 같이 수중펌프(120)를 다음 채수 위치인 49m로 이동시킨 후에 수심 50m의 시료수를 상기 제2채수호스(122b)를 통해 배출 처리시킨다.
수심 50m에서 채수된 시료수가 제2채수호스(122b)를 통하여 배출되는 동안, 작업자는 제1채수호스(122a)의 단부에 구비되는 채수통을 50m 채수통에서 49m 채수통으로 바꾼다.
채수호스(122) 속의 50m 시료수가 제2채수호스(122b)를 통하여 빠져 나갔다면, 상기 3방밸브를 스위칭시켜 제1채수호스(122a)를 개방시켜 다음 시료 높이인 49m에서 채수한 시료수를 49m 채수통에 넣는다. 49m 채수통에 목표 용량이 채수되면, 3방밸브(190)를 스위칭시켜 채수호스(122)에 있는 49m 시료수가 제2채수호스(122b)쪽으로 흐르도록 한다. 이때, 50m에서 채수된 시료수를 수중펌프(120)가 49m로 이동된 상태에서 재2채수호스(122b)를 통하여 폐기하고, 49m의 시료수를 새로운 채수병에 채취하는 동안 수중펌프(120)는 정지없이 계속 작동된다.
목표 채수높이에서 채수한 시료수가 제2채수호스(122b)를 통하여 모두 빠졌나갔을 때 3방밸브(190)를 즉시 제1채수호스(122a)로 스위칭하는 것보다 약간 시간을 두고 스위칭하여 목표 높이와 다음 높이 사이에서의 물이 혼합되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
다시 채수호스(122)속의 49m 시료수가 제2채수호스(122b)를 통하여 버려지기 전에 수중펌프(120)를 멈추고 다음 채수위치(48m)로 수중펌프(120)를 상승시킨 후 수중펌프(120)를 작동시켜 49m에서 채수한 시료수를 배출한다. 제2채수호스(122b)를 통해 채수호스(122)에 넣어졌던 49m 시료가 버려지는 시간 동안 제1채수호스(122a)의 단부를 48m용 채수통에 넣고, 48m 시료수를 채수할 준비를 한다. 이와 같은 단계를 계속하면서 50m에서 1m까지 채수를 한다.
한편, 채수높이와 관계없이 채수호스(122) 속에 삽입된 물(시료수)의 양은 언제나 동일하다. 이는 채수 높이에 관계없이 수중펌프(120)로 채수된 물은 채수호스(122) 전체를 통과한 후에 채수통에 배출되기 때문이다.
종래의 채수기로 수심 50m를 1m간격으로 상승하면서 채수한다면 채수 줄을 내렸다 올렸다 하는 수십 번의 반복 작업이 요구되므로, 시간 및 노력이 많이 소요되며, 특히 겨울철에 강한 바람이 많이 불 경우에는 작업자에게 큰 어려움이 발생한다.
본 발명은 제어부(180)에서 3방밸브(190)가 제1채수호스(122a)에서 제2채수호스(122b)로 스위칭되는 순간부터 채수호스(122) 전체의 유량을 계산하여 별도의 디스플레이(미도시)에 해당 수심에서 채수한 물(시료수)이 모두 빠져 나간 것을 표시한다.
도 3은 수심 45m의 시료수를 채수하는 실시예를 도시한 상태도이다.
본 발명의 채수기(100)를 통해 수심 50m를 1m간격으로 수중펌프(120)를 상승시키면서 채수하는 경우, 채수하는 시간을 알아 본다.
수중펌프 : H=9m, 220v, 130L/min(H=1M)
샘플링 채수호스 : ø0.6cm ×60m
발전기 : 소형발전기(최대출력 : 1.0KVA, 220V)
상기 조건으로 가동 시, 유출량 : 1.6L/분
샘플링 채수호스내 유속: 0.944m/s
샘플링 지체시간 1지점 당 1.5분(안전율 50%)
[경험마찰손실수두]
○ h=f(L/D)(V2/2g)=28.5
* V=Q/A=(0.0016㎥/분)/*(3.14*0.0062)/4 = 0.944 m/s
○ f=0.04+1/(1000*D)
○ f=124.5n2/d1/3=124.5×(0.01)2/(0.006)1/3=0.069
* n=조도계수 pe관 0.01 적용
샘플링 간격 당기기 위한 펌프용량 계산
<조건> 지체시간 60% 개선 속도 = 1.5(m/s)
샘플링 채수호스 길이 50m 사용시,
마찰손실수두 = 66m(0.5HP:66m,1HP : 80m)
⇒ 수중펌프 0.5HP 사용할 경우 안전율 포함 1분 안에 채수 가능
상기와 같이 본 발명은 깊은 수심에서 각 수심별 시료수를 채수할 경우 채수기를 올렸다 내렸다하는 작업 없이 해당 수심별 일정시간 간격으로 용이하게 채수할 수 있도록 함으로써 많은 시간과 인력을 절감할 수 있어 경제성이 획기적으로 향상된다.
또한 본 발명의 채수기는 바람에 의해 부유선(배)이 밀려갈 경우 정확한 채수 수심을 수압센서에 의해 측정이 가능하여 측정하고자 하는 수심의 채수 와 수질이 정확하게 이루어질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기는 검사가 요구되는 수중의 시료샘플을 채수하는 수중펌프와 해당수심의 수질에 대한 여러 항목을 측정하는 수질다항목측정기 및 수상의 부유선(배)에 구비되면서 상기 수중펌프와 수질다항목측정기를 연결하는 채취라인을 승강시키는 권취기 및 채취라인을 통해 채취되는 시료샘플을 저장하는 채수병을 구비하여, 부유선에 구비되는 제어부를 통해 신속하게 해당 수심의 시료샘플을 채취하는 동시에 해당수심의 수질항목을 측정할 수 있도록 함으로써 수심별 다구간 채수시 해당 목표 수심의 시료샘플을 신속하게 채수하여 작업시간과 인력을 획기적으로 절약할 수 있게 된다.
100:수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기
110:부유선
120:수중펌프
121:전원선 122:채수호스 122a:제1채수호스 122b:재2채수호스
130:수질다항목측정기 131:와이어 132:데이타선
140:작업라인
150:라인권취기
160:발전기
170:채수병
180:제어부
190:3방밸브

Claims (8)

  1. 강이나 호수, 하천의 수상에 부유되어 작업이 가능한 부유선(110);
    수중에 구비되면서 해당 수심의 시료수를 채수호스(122)에 공급하는 수중펌프(120);
    상기 부유선(110) 상에 구비되면서 상기 채수호스(122)가 권취된 라인권취기(150);
    상기 부유선(110) 상에 구비되면서 상기 라인권취기(150)의 구동부와 상기 수중펌프(120)에 전원을 제공하는 발전기(160);
    상기 수중펌프(120)에 연결되며, 내부가 빈 공간으로 이루어진 상기 채수호스(122)를 통해 채취되는 시료수를 저장하는 복수의 채수병(170);
    상기 라인권취기(150)와 상기 수중펌부(120)를 제어하는 동시에 상기 채수호스(122)를 통과하는 시료수의 양을 계산하는 제어부(180); 및
    상기 수중펌프(120)에 연결되는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되어 해당 수심의 시료수를 채수할 때는 상기 채수병(170)과 연결되는 제1채수호스(122a) 쪽으로 개방되고, 채수가 끝난 때는 상기 채수호스(122)의 내부에 찬 해당 수심의 물을 폐기하도록 제2채수호스(122b) 쪽으로 개방되도록 설치되는 3방밸브(190)를 포함하는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(180)는 3방밸브(190)가 제1채수호스(122a)과 제2채수호스(122b) 중 어느 하나를 개방하고 다른 하나를 폐쇄하도록 하며,
    제1목표수심에서 제2목표수심으로 상기 수중펌프(120)가 이동된 후 제2채수호스(122b)를 통하여 제1목표수심에서 채수한 시료수를 폐기하는 시간 및 제2목표수심에서 채수하는 시료수를 제1채수호스(122a)를 통하여 채수병에 담지하는 시간동안 상기 수중펌프가 계속 동작하는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1목표수심에서 채수한 후 제2목표수심으로 상기 수중펌프(120)가 이동되는 동안 상기 수중펌프가 정지되는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2목표수심으로 상기 수중펌프(120)가 이동된 후 상기 제2채수호스(122b)를 통하여 폐기되는 시료수는 제1목표수심에서 채취한 시료수인 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  5. 제1항에 있어서,
    시료수가 상기 제2채수호스(122b)에서 버려지는 시간, 상기 제2채수호스에서 제1채수호스(122a)로 스위칭되는 시간 및 제1채수호스(122a)로 스위칭된 후 채수통으로 시료수가 채취되는 각 시간은 목표수심의 변경에 관계없이 일정한 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  6. 제2항에 있어서,
    수중에 구비되면서 해당 수심의 수온이나 탁도 산소요구량과 같은 수질의 여러 기본적인 항목을 측정하는 수질다항목측정기(130)를 더 포함하고,
    상기 작업라인(140)은 상기 수질다항목측정기(130)를 연결하는 와이어(131), 및 상기 수질다항목측정기(130)의 수질 정보를 전송하는 데이터선(132)을 더 포함하고,
    상기 제어부(180)는 상기 수질다항목측정기(130)를 통해 전송된 수질 정보로 수질을 측정하는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3방밸브(190)는 상기 채수호스(122)의 단부측에 구비되면서 상기 제어부(180)의 제어에 따라 상기 제1채수호스(122a) 또는 상기 제2채수호스(122b) 중 어느 하나의 호스를 개방시킬 수 있도록 자동으로 구성되거나 작업자가 임의로 개폐시킬 수 있도록 수동으로 구성되는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 수중펌프(120)에는 수심을 측정할 수 있는 수심측정 장치가 더 설치되는 수심별 맞춤형 수질 측정용 채수기.
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