KR20200079798A - 타원형 회전구조를 이루며 수중의 수초나 오니퇴적물을 제거하는 수중 오니퇴적물 제거장치 및 이를 이용한 수중 오니퇴적물 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 오니퇴적물 제거장치 및 제거방법에 관한 것으로, 종래에는 수중 오니퇴적물 제거장치가 이동하는 범위만 수중 바닥면을 청소할 수 있었지만 본원의 기술사상을 적용하면 수중 오니퇴적물 제거장치가 보다 넓은 공간을 청소할 수 있도록 하여 작업의 효율을 높이고자 하는 것이다.
이에 본원에서는 수중에서 이동수단을 갖는 하체부와 수면위로 부상하는 상체부의 연결부위에 턴테이블을 설치하여 상체부가 하체부와 관계없이 회전할 수 있도록 하고 상체부의 전면에 붐을 설치하고 붐의 끝단에 브러시하우징을 설치함으로써, 브러시하우징이 턴테이블을 중심축으로 하여 회전이동하면서 수중 바닥면을 청소할 수 있도록 하고 붐이 브러시하우징의 높낮이, 거리, 기울기를 조절할 수 있는 수중 오니퇴적물 제거장치 및 제거방법에 관한 기술사상을 제공한다.
또한, 붐과 브러시하우징 사이에도 별도의 회전수단을 마련하여 브러시하우징이 턴테이블을 중심축으로 회전이동할 때 브러시하우징의 이동각도를 조절할 수 있는 수중 오니퇴적물 제거장치 및 제거방법에 관한 기술사상을 제공한다.

Description

타원형 회전구조를 이루며 수중의 수초나 오니퇴적물을 제거하는 수중 오니퇴적물 제거장치 및 이를 이용한 수중 오니퇴적물 제거방법{Removing method of sludge deposit using brush and it's apparatus}

본 발명은 부채꼴 형상으로 타원형 회전구조를 이루어서 수초나 오니퇴적물을 제거하는 수중 오니퇴적물 제거장치 및 이를 이용한 오니퇴적물 제거방법에 관한 것으로, 인공호수나 하천의 수중 바닥면에 자라난 수초를 제거하면서 바닥면에 적층되어 있는 수중 오니를 손쉽게 제거하기 위한 수단으로, 예를 들어 회전구조를 이루는 붐의 길이가 4.0 미터 길이로 제공되는 경우 붐이 부채꼴 형상으로 7~8 미터 범위의 수역을 부채꼴 형상으로 타원형 회전구조를 이루며 넓은 면적을 빗질하듯이 쓸어내어 오니층이나 수초를 신속하게 제거하는 공법의 개발로 오니 슬러지 제거효율을 획기적으로 높이고자 하는 기술사상의 발명이다.

강이나 인공호수나 하천에는 육지로부터 각종 오염물이 유입되거나 낙엽 등이 수중의 바닥면에 쌓이고 적층되는데, 이러한 오니 및 부유물들로 인하여 수질은 매우 심각하게 오염되며, 수중의 오니나 부유물을 제거하여 주지않으면, 하절기에 녹조, 적조의 현상을 발생시키게 되고 수중에 산소가 결핍되어 수중의 생태계가 파괴되고 수중의 생물, 벌레, 물고기 등이 사멸하게 되는 원인이 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 출원인의 선출원 및 등록된 특허기술로 제0543778호, 제0729843호, 제1106770호, 제1301527호 등의 기술이 제시되어 있다.

그러나 상기에 개시된 기술은 오니제거 작업선이 전면으로 전진하며 오니 제거작업을 수행하는 구성으로서 작업범위가 좁아서 좁은 공간을 여러 번 왔다 갔다를 반복하며 작업을 수행하므로 작업효율성이 떨어지는 문제점을 갖고 있었다.

또한 최근에는 수중 오니 제거작업의 어려운 작업환경을 고려하여 인공 로봇을 이용하여 오니제거작업을 수행하고자 하는 연구가 많이 이루어지고 있는바, 예를 들면, 대한민국 등록특허 제1364473호에서는 하수관, 하천, 저수조, 호수 또는 해수수로 등에 투입되어 슬러지, 침전물, 토사 또는 퇴적물 등을 효율적으로 청소 내지 준설하는 다목적 수중 청소로봇을 제공하기 위한 기술로 로봇 몸체와 상기 몸체를 이동시키는 주행부와 상기 주행부를 구동시키는 제1 모터와 상기 몸체의 전방에 장착되어 상기 퇴적물을 흡입하는 흡입호퍼와 상기 흡입호퍼와 연통되게 연결되어 흡입된 퇴적물을 외부로 송출하는 토출배관과 상기 흡입호퍼 내부에 설치되어 상기 퇴적물을 분쇄하는 분쇄스크류와 상기 분쇄스크류를 구동시키는 제2모터 및 상기 몸체에 탑재되고 유압을 이용하여 상기 제1모터와 상기 제2모터를 구동시키며 원격에서 제어 가능하게 구성된 유압발생 장치를 포함하여 이루어지는 수중청소로봇이 제시되어 있다.

또한 국내 등록특허 제1133091호에서는 저수조의 무인 청소가 가능하도록 청소로봇으로 로봇 본체와 상기 본체를 지지하며 상기 본체를 주행시키는 주행구동부 상기 본체의 전방에 배치되어 상기 저수조에 쌓인 침전물을 포함하는 오염수를 흡입하는 흡입부 및 상기 본체에 지지되어 상기 흡입부를 지지하며, 상기 본체가 주행되는 방향에 교차하는 방향을 축으로 하여 상기 흡입부를 회동시키는 틸트부를 포함하여 이루어지는 무인 청소로봇이 제시되어 있다.

또한 국내 등록특허 제1194580호에는 수중 청소로봇이 수중구조체의 표면을 따라 이동하고 복수의 주행모듈을 구비한 주행부와 로봇 본체와 복수의 주행모듈을 주행부의 이동방향인 제1방향 및 제1방향에 수직한 제2방향을 중심으로 각각 회동 가능하도록 로봇 본체와 연결되는 본체연결부와 수중구조체의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 청소모듈을 구비한 청소헤드부와 청소헤드부를 제1방향 및 제1방향에 수직한 평면상의 한 축 방향을 중심으로 각각 회동 가능하게 로봇 본체에 연결하는 헤드 연결부를 포함하여 이루어지는 수중 청소로봇이 제시되어 있다.

그러나 상기에 제시된 무인 수중로봇은 아직은 온갖 악조건이 산재해 있는 수중 밑바닥의 불균형 및 작업환경 악화로 현장에 적용되지 못하는 한계점을 갖고 여전히 현장 적용성을 높이기 위한 연구단계에 머물고 있고, 또한 상기와 같이 종래에 개시된 기술은 오니제거장치가 전면으로 이동한 후 전방의 수직면에 존재하는 오니퇴적물만을 제거하고 다시 전진하여 작업하는 시스템으로 적용되어 와서 작업효율이 떨어져서 요즘과 같이 인건비가 높아진 상황에서 경쟁력을 확보하기 어려운문제점이 있어왔다.

본원은 강이나 하천, 호수의 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 사람 또는 로봇이 수행하도록 적용되는 수중이동식 오니퇴적물 제거장치로써 수면 위로 부상하는 상체부와 수면 아래로 잠겨지는 하체부로 구분되는 오니퇴적물 제거작업선 관련 기술로, 오니퇴적물 제거작업선의 상체부와 하체부의 연결부위에 턴테이블이 설치되고 상체부의 전면에는 붐이 장착되고 붐의 헤드에는 오니퇴적물 제거작업을 수행하는 브러쉬 회전체가 장착되어 상체부가 턴테이블을 중심축으로 하여 부채꼴 형상으로 타원형 회전구조를 이룸으르써 붐의 길이만큼 넓은 수역의 수중바닥면에서 수초나 오니퇴적물을 분리시켜 펌핑하여 외부에 마련된 오니퇴적물 저장조로 배출 및 제거시키는 구성의 수중 오니퇴적물 제거장치 및 이를 이용한 오니퇴적물 제거방법을 제공하고자 하는 목적을 가진다.

또한 수중 바닥면을 청소하는 브러시회전체가 다양한 실시양태로 제공되어 작업환경에 따라 보다 효과적이고 효율적인 브러시회전체를 사용할 수 있도록 제공되는 수중 오니퇴적물 제거장치 및 이를 이용한 오니퇴적물 제거방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원의 기술사상은 강이나 하천, 호수의 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 사람 또는 로봇이 수행하도록 적용되는 수중이동 오니퇴적물 제거장치에 관한 기술로, 본원기술이 적용되는 오니퇴적물 제거장치는 운전석을 포함하여 구성되는 상체부와 이동수단을 구비하고 수면 아래에서 잠겨 이동하는 하체부로 구분되는 작업선의 일 실시형태로 적용될 수 있는바, 상기 작업선의 상체부와 하체부를 연결하는 연결부위에는 턴테이블이 마련되고, 상기 턴테이블에는 상체부의 방향전환을 위한 미들기어가 설치되며 미들기어 상단에 상체부가 일체로 고정된 구조를 이루고 상기 상체부의 전면에는 붐이 설치된 구조를 이루어서 턴테이블의 회전에 따라 상체부를 따라 붐이 함께 회전할 수 있는 구조를 갖는 오니퇴적물 제거장치 및 제거방법에 관한 기술사상이 개시된다.

상기 기술사상은 다양한 형태로 적용될 수 있을 것이나, 본원에서 제시되는 일 실시양태는 상기 작업선의 상체부에 연결되는 붐(boom)은 물건을 달아 올리는 기계 팔로써, 작업선 상체부와 연결되는 암과 상기 암과 힌지 연결되는 핸들로 구성되고 핸들의 끝단에는 헤드가 부착되는 구조를 이루고 상기 암과 핸들은 각각 암 실린더와 핸들 실린더 그리고 헤드 실린더가 설치되어 실린더의 작동에 따라 붐의 높낮이를 조절할 수 있도록 하여 헤드의 수중 바닥면의 환경에 따라 헤드의 높이와 작업선과의 거리를 조절할 수 있도록 적용될 수 있다.

상기 붐의 헤드에는 수초나 오니제거작업을 수행하는 브러시회전체가 장착될 수 있으며, 상기 브러시회전체는 브러시를 회전시키는 수단을 구비하여 붐의 회전에 따라 브러시가 수중 바닥면의 넓은 면적에 있는 수초와 오니를 마치 빗질하듯이 제거할 수 있도록 하고 이때 수질이 혼탁화되는 것을 방지하기 위해 브러시 회전체 외부로 브러시 캡을 씌워 외부로 오니혼탁물이 유실되지 않도록 하고 제거된 수초와 오니를 외부의 바지선이나 또는 작업선 내부로 펌핑하여 수면상부로 배출시키는 형태로 적용될 수 있다.

상기 붐의 헤드에 결합하는 브러시회전체는 지면을 기준으로 하였을 때 수직으로 회전하는 구조체를 이루어 적용되거나, 또는 수평으로 회전하는 구조체 형태로 변형되어 적용 될 수 있다.

특히, 상기 붐의 헤드에 브러시회전체가 결합할 때 헤드와 브러시 회전체 사이 중간에 회전모터가 구비된 회전연결체가 추가로 구비되어 붐의 회전방향에 맞추어 회전연결체가 원하는 방향으로 예를 들어 오른쪽으로 타원형상으로 회전하면서 마치 빗자루질 하듯이 수중 바닥면을 청소한 후 브러시 회전체가 180도 회전하여 다시 왼쪽방향으로 타원형상으로 이동하면서 수중 바닥면을 청소하는 실시양태의 오니퇴적물 제거장치 및 그 제거방법에 관한 기술사상이 개시된다.

상기 붐의 단부에는 전방라이트 및 수중카메라가 설치되어 운전실이나 또는 외부 제어실에서 부러쉬캡의 작업상태를 확인할 수 있도록 적용되는 구성이 바람직하다.

따라서 본원 기술사상은 강이나 하천, 호수의 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 사람 또는 로봇이 수행하도록 적용되는 수중이동 오니퇴적물의 제거방법에서 이동수단이 부착되어 수중에서 이동하며 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 수행하는 오니퇴적물 제거장치가 중심부에 턴테이블이 마련되고 턴테이블 에는 작업선의 방향전환을 위한 미들기어가 설치되며 상기 턴테이블의 회전에 따라 작업선의 상체부가 턴테이블을 중심으로 회전하면서 상기 상체부의 전면에 설치된 붐이 상체부를 따라 함께 회전되는 구조를 이루고, 상기 붐은 붐 실린더를 통해 붐 헤드의 높낮이를 조절하여 붐의 헤드에 설치된 브러시 회전체가 수중 바닥면에 맞닿을 수 있도록 하며, 상기 브러시 회전체가 수직 또는 수평으로 회전하면 수중 바닥면에 존재하는 수초나 오니를 제거함으로써 짧은 시간내부 넓은 수역의 수중 바닥면을 청소할 수 있는 오니퇴적물 제거장치 및 그 제거방법에 관한 기술사상이 개시된다.

상기 오니퇴적물 제거장치는 수심이 깊은 장소에서는 상체부에 부력조절용 에어탱크가 설치된 운전실이 마련되고 운전실에 제어부가 설치되어 사람이 오니퇴적물 제거장치를 운전하도록 적용되거나 또는 외부의 육상에 콘트롤제어부가 설치되어 붐의 단부에 설치된 전방라이트 또는 수중카메라의 감시결과에 따라 외부 제어실에서 작업선의 작업진행 상황을 모니터로 확인하거나 또는 수중의 붐 단부에 전방라이트 및 수중카메라 또는 탁도측정기 등 수심사태를 관측할 수 있는 장비가 작업선의 운전실에 설치되거나 또는 외부의 육상에 설치된 콘트롤제어부에서 붐 단부에 설치된 전방라이트 및 수중카메라 또는 탁도측정기 등의 관측결과를 분석하며 부러시회전체의 작업상태를 확인하며 작동시킬 수 있도록 적용될 수 있음은 물론이다.

종래의 기술에서는 강이나 하천, 호수의 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 수행할 때 수중이동식 오니퇴적물 제거장치의 부러쉬 캡이 특정 위치에 고정되어 장착된 구성으로 제공됨으로 오니퇴적물 제거장치 및 부러쉬 캡이 함께 예를 들어 1m 전전하고 부러쉬 캡이 전방수역만을 청소한 후 다시 1m 전전하고 부러쉬 캡이 전방수역을 청소하는 실시형태는 넓은 수역을 갖는 호수나 하천에서는 작업기한이 길어지는 문제점을 갖고 있었는바, 예를 들어 부러쉬하우징의 부러쉬 폭이 2 미터(m)이고 호수바닥면의 길이가 50 미터(m)라고 가정하는 경우 수중에서 오니제거 작업선이 빗질을 하면서 전면으로 50 미터(m)를 이동하는데 약 3시간이 소요되면서 청소면적은 100 ㎡ 밖에 이르지 못하나 본원의 작업방법이 적용되어 오니제거 작업선이 2 미터(m)를 전진하고 이동수단과 연계된 붐길이가 3.5 미터인 경우 붐에 장착된 부러쉬캡이 6~7 미터(m) 폭을 타원형 방향으로 우측으로 쓸어주고 다시 2 미터(m)를 전진하여 좌측으로 쓸어주는 형태로 약 3시간 작업하는 경우 청소면적이 4~5배 늘어나 결국 청소시간을 단축시키는 효과를 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.

도 1 : 본원 발명에서 수중 이동수단을 구비한 수중 오니퇴적물 제거장치가 제1브러시회전체(40)를 타원구조로 회전시키며 수중 오니퇴적물 제거작업을 수행하는 오니퇴적물 제거장치의 적용예시도
도 2 : 본원 발명에서 수중 이동수단을 구비한 수중 오니퇴적물 제거장치가 제2브러시회전체(50)를 타원구조로 회전시키며 수중 오니퇴적물 제거작업을 수행하는 오니퇴적물 제거장치의 적용예시도
도 3 : 본원 발명에서 제2브러시회전체(50)가 타원구조로 회전되며 오니퇴적물 제거작업을 수행하는 적용예시도
도 4 : 본원 발명에서 고정형브러시회전체와 이동형브러시회전체가 함께 적용될 수 있는 실시양태의 적용예시도

이하 본원 발명의 기술사상을 바람직하게 구현한 실시 예를 첨부된 도면을 제시하여 상세히 설명하고자 하나, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니될 것이며, 본원 발명의 보호범위는 본원의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 하고, 본 명세서에 제시되는 도면은 본원의 기술사상을 시각적으로 설명하고자 바람직하게 구현한 하나의 실시 양태에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하거나 한정하는 것은 아니며, 본 출원시점에서 본원 발명의 구성요소들이 다양하게 변형 가능한 균등물 적인 구현 예가 있음을 이해하여야 할 것이다.

도 1은 본원 발명의 기술사상을 따라 수중 이동수단을 구비한 수중 오니퇴적물 제거장치가 제1브러시회전체(40)를 타원구조로 회전시키며 수중 오니퇴적물 제거작업을 수행하는 오니퇴적물 제거장치의 일적용 예시도를 나타낸 것으로써, 도 1a는 본원의 수중 오니퇴적물 제거장치의 첫번째 실시 적용예를 예시한 사시도로서 본원 발명에서 제공하는 수중 오니퇴적물 제거장치의 구성요소를 나타낸 것이고, 도 1b는 도 1a의 수중 오니퇴적물 제거장치의 작동원리를 설명하기 위해 구성요소별로 분리하여 예시한 분해사시도로써 각 구성요소의 작동원리를 구체적으로 설명하기 위한 것이다.

도 1a에 제시되는 본원의 수중 오니퇴적물 제거장치(10)는 크게 수중 바닥면을 따라 이동하는 이동수단을 가진 하체부(10a)와 수중 위로 부상하여 전면부에 수중 바닥면을 청소하는 제거수단을 가진 상체부(10b)로 분리하여 구성될 수 있는바, 상기 상체부(10b)의 전면에는 붐(30)이 설치되고 상기 붐의 끝단에 수직형브러시 형태의 제1브러시회전체(40)가 위치하여 수중 바닥면의 수초나 오니퇴적물을 제거하여 청소할 수 있도록 적용될 수 있음을 나타낸 것으로, 상기의 제1브러시회전체(40) 내부로 모아진 수초와 오니퇴적물은 하체부(10a) 내부에 설치된 펌핑장치(12)를 통해 브러시회전체 내부와 연결된 이송호스(45)를 거쳐 이송되고 또 다른 별도의 작업공정을 통해 수중 오니퇴적물 제거장치 외부에 마련된 오니퇴적물 저장조로 배출되는 작업공정을 갖는다.

본원에서 제공하는 수중 오니퇴적물 제거장치의 각 구성요소를 상세히 설명하기 위하여 제시된 도 1b의 도면을 통하여 보다 상세히 설명한다.

상기 하체부(10a)는 이동수단으로 무한궤도(11)가 바람직하나 무한궤도 말고 바퀴나 다른 이동수단으로 대체될 수 있음은 물론이며, 또한 하체부의 내부 전면부에는 펌핑장치(12)가 내장되고 후면부에는 정화여과조(13)가 내장되어 펌핑된 오니퇴적물이 정화여과조를 경유하여 농도가 짙은 퇴적물이나 고형물을 걸러 준 후 배출구(14)를 통해 외부에 마련된 오니퇴적물 제거조(미도시)로 배출하는 구조를 이루도록 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 상체부(10b)는 작업자가 운전할 수 있도록 운전석(15)이 마련되고 운전석에서 작업할 수 있도록 제어장치(15a) 및 핸들(15b)이 운전석에 구비될 수 있으며 상기 상체부의 좌우측에는 부력조절용 에어탱크(16)가 설치되어 수심이 깊은 수역에서 상체부의 수면 위로 부상한 상태를 유지시키며 작업할 수 있다.

상기 상체부(10b)의 전면에는 붐 연결부(31)가 설치되어 붐(30)이 상체부와 연결되고 상기 붐(30)은 중간이 일정 각도로 꺽인 막대 형태로 이루어지는 암(32)과 상기 암의 끝단에서 암과 힌지 연결되는 붐 핸들(33), 그리고 상기 핸들의 끝단에 설치되는 붐 헤드(34)를 포함하여 구성될 수 있으며 상기 암(32)과 붐 핸들(33) 그리고 붐 헤드(34)에는 각각 유압이나 다른 방식으로 길이 조절이 가능한 실린더(32a, 33a, 34a)가 같이 설치되어, 암과 붐핸들, 붐헤드가 모두 각각의 힌지축을 중심으로 회전이 가능한 구조를 이루도록 적용될 수 있다.

상기 암(32)은 일측단이 붐 연결부의 암 고정부(31a)에 힌지 연결되고 타측 끝단에는 붐 핸들(33)이 힌지 연결될 수 있는 힌지축(32b)이 형성되어 있으며 이때 일측 끝단은 붐 연결부(31)의 실린더 고정부(31b)와 힌지연결되고 타측 끝단은 암의 중단에 힌지 연결된 암 실린더(32a)가 같이 설치되어 붐 연결부의 암 고정부(31a)를 중심축으로 하여 암(32)이 상하로 회전이 가능한 구조를 이룸으로써, 붐헤드(34)의 높낮이를 조절할 수 있다.

상기 붐 핸들(33)은 일측 끝단이 핸들실린더(33b)의 일측 끝단과 힌지 연결된 상태에서 타측 끝단에는 붐 헤드(34)가 연결되고, 중단이 암의 끝단에 형성된 힌지축(32b)에 역시 힌지 연결되는 구조를 갖고 상기 핸들실린더(33b)는 일측 끝단은 붐핸들의 끝단과 힌지 연결되고 타측 끝단은 암에 힌지 연결되어 핸들실린더(33b)의 길이 조절에 의해 힌지축(32b)을 중심을 회전하는 구조를 이룸으로써 붐 헤드(34)가 전후로 이동할 수 있다.

상기 붐헤드(34)는 브라켓 형태로 붐핸들의 끝단에 형성된 홀과 붐헤드실린더(34a)의 끝단에 형성된 홀에 연결되는 구조를 이루며 상기 붐헤드실린더(34a)는 일측 끝단이 붐핸들의 상단 중앙에 힌지 연결된 상태에서 타측 끝단이 붐헤드에 연결되는 구조를 가짐으로써, 붐헤드실린더의 길이 조절에 따라 지면을 기준으로 하였을 때 붐헤드의 기울기를 조절할 수 있다.

상기 붐헤드(34)는 상부로는 붐(30)의 붐핸들과 연결되고 하부로는 제1브러시회전체(40)가 연결되며 이때 붐헤드와 제1브러시회전체 사이에는 제1브러시회전체를 회전시키는 수단이 마련되는 구조를 가지는 것이 당연하다 할 것이다.

상기 제1브러시회전체(40)를 회전시키는 수단으로써, 브라켓 형태의 붐헤드(34) 저부에 붐헤드와 고정 연결되는 고정판(36)과 상기 고정판과 베어링(37a, 도 1c)으로 연결되어 회전하는 회전판(37)과, 상기 회전판을 회전시키기 위한 헤드모터(35)가 설치될 수 있다. 상기 헤드모터가 작동하여 회전하게 되면 회전판(37)이 같이 회전하게 되고 상기 회전판과 연결된 제1브러시회전체 내부의 브러시(41)가 같이 회전하는 구조를 이루도록 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

또한 도 1c에서 제시되는 제1브러시회전체(40)는 상부가 좁고 하부로 내려갈 수록 넓어지는 원통형태로 제공되는 구조로써 제1브러시회전체가 회전하여 얻을 수 있는 효과가 없으므로 도 1c에서 제시되는 수중 오니퇴적물 제거장치에서는 제1브러시회전체를 회전시킬 필요가 없이 단순히 브러시(41)만 회전시키는 형태로 구성되는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1브러시휘전체(40)와 결합되는 붐헤드(34)에는 전방부로 빛을 밝혀주는 전방라이트(38)와 수중카메라(39), 수중탁도감진센서 등이 추가로 설치되어 적용될 수 있는바, 이들 측정결과는 운전석(12)에서 관찰하거나 또는 별도로 외부의 제어실에서 마련된 디스플레이장치(17)를 통해 전방라이트(38) 수중카메라(39), 수중탁도감진센서 등의 정보를 보고 수중오염상태나 브러시회전체의 작업상태를 확인하며 오니퇴적물 제거작업을 수행할 수 있도록 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1c는 제1브러시회전체(40)의 구조를 나타내기 위한 단면도로써, 브라켓 형태의 붐헤드(34)에 고정판(36)이 고정 연결되고, 상기 고정판은 다시 베어링(37a)으로 회전판(37)과 연결되며, 상기 회전판은 제1브러시회전체의 브러시캡(42)에 고정 연결되는 구조를 이루고 헤드모터는 브러시(41)에 연결되어 회전판(37)을 회전시킬 필요는 없이 브러시만 회전시켜 수중 바닥면을 청소할 수 있다.

상기 제1브러시회전체(40)는 회전하여 수중 바닥면을 청소하고 수초나 오니퇴적물을 바닥면으로부터 제거하는 브러시(41)와, 상기 브러시를 감싸는 브러시캡(42)으로 구성될 수 있으며, 상기 브러시캡의 저부로 바닥면과 브러시캡 사이의 빈 공간을 감싸 브러시가 청소하여 바닥면으로부터 이탈한 수초나 오니퇴적물이 브러시회전체 외부로 빠져나가 수질이 혼탁화되는 것을 방지하기 위한 플렉시블 재질의 오니혼탁방지패드(42a)이 추가로 구성될 수 있다.

즉, 헤드모터(35)가 작동하여 회전하면 브러시(41)가 같이 회전하면서 수중 바닥면의 수초를 절단하거나 오니혼탁물을 제거하여 청소할 수 있도록 하면서, 제거된 오니혼탁물이 외부로 빠져나가는 것을 방지하고, 펌핑장치(70, 도1a)가 작동하여 브러시회전체 내부의 수초와 오니퇴적물을 배출구(44, 도 1a)를 통해 연결된 배출호스(45, 도 1a)를 거쳐 외부로 배출할 수 있도록 함으로써 수중 바닥면의 청소작업이 이루어지게 할 수 있게 되는 것으로, 상기 하체부(10a)와 상체부(10b) 사이의 연결부위에는 턴테이블(20)이 설치되어 하체부와 별도로 상체부가 턴테이블을 중심으로 회전할 수 있는 구조로 적용될 수 있다.

도 1d는 턴테이블의 작동원리를 나타내기 위해 상체부의 저면을 사시 형태로 나타낸 예시도로써, 본원 기술이 적용되는 턴테이블의 실시양태는 턴테이블용 모터(21)와 상기 모터에 연결되어 회전하는 피니언 기어(22)와 상기 피니언 기어와 맞물려 회전속도를 감속시키는 미들기어(23)와 상기 미들기어와 맞물린 스퍼기어(24)를 포함하여 구성될 수 있는바, 상기 턴테이블용 모터(21)와 피니언 기어(22)는 상체부(10b)에 고정되고 상기 스퍼기어(24)는 하체부(10a)에 고정된 상태를 가지며 상기 스퍼기어(24)에는 베어링 케이스(25)가 끼워져 스퍼기어의 회전에 따라 작업선의 하체부는 고정된 채로 상체부만 베어링 케이스를 중심축으로 하여 회전이 가능한 구조를 이로도록 적용될 수 있다.

이때 상기 스퍼기어(24)의 스퍼기어샤프트(24a)와 미들기어(23)의 미들기어샤프트(23a)는 상체부(10b)의 스퍼샤프트하우징(18)과 미들샤프트하우징(19)에 가각 끼워지는 구조를 이루고 스퍼샤프트하우징과 미들샤프트하우징 모두 베어링이 내삽되어 샤프트의 회전에 상체부가 영향을 받지 않는 구조로 제공된다.

즉, 상기 턴테이블용 모터(21)가 동작하면 피니언기어(22)가 모터의 회전방향을 따라 같이 회전하게 되고, 상기 피니언기어에 맞물린 미들기어(23)가 회전속도를 일정하게 감속시키면서 반대 방향으로 회전하게 되고, 다시 미들기어에 맞물린 스퍼기어(24)가 모터의 회전방향에 따라 회전함으로써, 결국 턴테이블모터(20)의 회전에 따라 미들기어(23)가 스퍼기어(24)의 외주면을 따라 이동하게 되고 이동한 만큼 상체부(10b)가 회전하게 되는 구조를 이루게 되는 것이다.

도 1e는 본원 기술로 제공되는 수중 오니퇴적물 제거장치가 턴테이블을 중심으로 회전하면서 수중에서 넓은 수역을 청소할 수 있음을 나타내는 예시도로써, 턴테이블이 회전함에 따라 상체부와 함께 붐(30)과 제1브러시회전체(40)가 스퍼샤프트하우징(18)을 중심으로 회전하는 것을 예시하고 있으며, 이때의 붐과 제1브러시회전체의 회전은 미들샤프트하우징(19)의 위치에 따라 결정되어 회전될 수 있음을 나타낸 것으로, 본원에서 제공하는 수중 오니퇴적물 제거장치는 단순히 작업선의 이동방향을 따라 수중 바닥면을 청소하는 것이 아니라 작업선이 전진하는 와중에 작업선의 전면에서 붐과 브러시휘전체가 좌측에서 우측으로 또는 우측에서 좌측으로 부채꼴 형태로 타원회전 구조를 이루며 넓은 면적을 마치 빗질하듯이 쓸어주면서 수중 바닥면을 청소하는 목적을 구현하기 위하여 본원의 수중 오니퇴적물 제거장치는 작업선의 전면에 붐(30)이 설치되고 상기 붐의 끝단에는 브러시가 구비된 브러시회전체(40,50)가 마련되는 구조를 가지되, 상기 붐은 브러시 회전체의 높이, 거리, 기울기를 조절할 수 있는 구조로 제공되고, 턴테이블(20)을 통해 수중에서 이동하는 작업선 하체부(10a)가 고정된 상태에서 수중에 부상하는 작업선 상체부(10b)를 회전시키는 원리로 적용되는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본원의 오니퇴적물 제거장치에 부착되어 사용되는 부러쉬회전체가 도 1의 제1브러시회전체(40)가 제1실시양태라면 또 다른 형태의 제2의 실시양태로 제2브러시회전체(50)가 적용되는 수중 오니퇴적물 제거장치를 예시한 것으로, 도 2a는 지면을 기준으로 가로로 수평한 회전축을 가진 제2브러시회전체(50)가 결합된 구조를 나타낸 것이고, 도 2b는 제2브러시회전체가 분리된 상태를 나타낸 것이다.

상기 제2브러시회전체(50)는 전면부와 후면부가 구분되는 구조로써, 브러시캡(52)의 전면부는 내부에 원통형 브러시(51)가 내장되고 브러시회전모터(53)에 의해 원통형 브러시(51)가 회전하는 구조를 가지고 후면부로 갈수록 아래로 기울어지는 박스캡 형태의 하우징 구조를 이루어 적용될 수 있음을 나타낸 것이고, 도 2c는 제2브러시회전체의 구조를 나타내기 위한 저면사시도로써, 상기 브러시캡(52)은 전면에는 원통을 반으로 자른 반 원통형 케이스 내부로 원통형 브러시가 내장되고 후면에는 브러시가 수중 바닥면을 쓸어 줄때 제거되어 부유하는 수초나 오니퇴적물을 모을 수 있도록 박스캡 형태의 하우징으로 이루어질 수 있음을 나타낸 것이다.

이때 상기 브러시캡(52)의 후면의 일측 상단에는 배출구(54)가 형성되고 상기 배출구(54)와 펌핑장치(12) 사이에 배출호스(55)가 연결되어 브러시캡 내부에서 절단된 수초 또는 바닥면에 침적된 오니퇴적물이 브러쉬에 닦여 부유물이 올라올 때 외부로 유출됨을 방지하기 위해 플렉시블한 재질의 오니혼탁방지패드(52a)가 설치되고 내부에 모인 수초 및 오니퇴적물을 펌핑할 수 있도록 적용될 수 있음을 나타낸 것이며, 도 2d에서는 제2브러시회전체의 회전구조를 나타내기 위한 단면도로써, 헤드모터(35)에 의해 회전판(37)과 브러시캡(52)이 같이 회전할 수 있음을 예시한 것이다.

도 2에서 제시되는 제2브러시회전체(50)는 제1의 제1브러시회전체(40)와는 달리 전면부와 후면부가 구분되는 형태로써, 브라켓 형태의 붐헤드(34) 저부에 붐헤드와 고정 연결되는 고정판(36)과 고정판에 연결되지만 헤드모터(35)에 의해 회전하는 회전판(37)이 제2브러시회전체의 브러시캡(52)에 연결되어 브러시캡을 좌우로 또는 180도 회전시킬 수 있는 구조로 제공될 수 있는 것으로, 도 2e에서는 수중 오니퇴적물 제거장치가 턴테이블을 중심으로 회전하며 이동할 때 제2브러시회전체가 이동방향을 따라 같이 회전하여 수중 바닥면을 청소하는 것을 예시한 것으로써, 예를 들어 수중 오니퇴적물 제거장치의 상체부(10b)가 좌측으로 이동할 때 제2브러시회전체(50) 역시 좌측으로 회전하여 수중 바닥면을 횡형 브러쉬가 회전하며 바닥면을 쓸어주며 청소할 때 제2브러시회전체의 전면부가 항상 이동방향의 전면에 위치하면서 가장 넓은 면적을 한번에 청소할 수 있도록 적용될 수 있음을 나타낸 것이고, 도 2f에서는 도 2e에서 수중 오니퇴적물 제거장치가 좌측으로 완전히 회전하여 이동한 후 다시 우측으로 회전이동하고자 할 때, 제2브러시회전체(50)가 반대방향, 즉 우측으로 180도 회전하여 우측으로 이동하는 방향에 맞춰 제2브러시회전체의 전면방향이 항상 앞으로 향하여 작업하도록 구성될 수 있음을 예시한 것이다.

도 3은 도 2에서 제시된 지면을 기준으로 수평한 회전축을 가진 제2브러시회전체(50)가 전면부와 후면부가 구분되어 제공되는 제2실시양태가 변형되어 적용될 수 있음을 예시하는 것으로써, 전면부와 후면부가 구분되지 않는 제3실시양태를 가진 제3브러시회전체(60)로 적용될 수 있음을 나타낸 것으로, 도 3a에서는 본원의 수중 오니퇴적물 제거장치에 제3브러시회전체(60)가 장착된 형태를 나타낸 것이고, 도 3b는 제3브러시회전체가 분리된 상태를 예시한 것이다.

상기 제3브러시회전체(60)는 반 원통 형태의 브러시 캡(62) 내부로 원통 형태의 브러시(61)가 내장된 구조로써, 도 2의 제2브러시회전체(50)와는 달리 지면과 가로로 수평한 원통형태로 전면으로 이동하면서 수중 바닥면을 청소하는 구조가 아니라, 세로로 수평한 형태로 제공되어 좌우로 이동하면서 수중 바닥면의 청소작업을 수행할 수 있음을 나타내고자 한 것으로 제3브러시회전체는 작업선의 전면으로 붐이 뻗어있는 방향과 동일한 방향으로 원통형의 브러시(61)와 반원통형의 브러시캡(62)이 형성되고 상기 브러시의 회전축에 맞춰 브러시회전모터(63)가 설치되고 브러시캡 내부의 오니혼탁물을 외부로 배출하기 위한 배출구(64)와 배출호스(65)가 구비되는 구조로써, 이때의 브러시회전모터(63)는 이동방향에 따라 회전방향을 바꿀 수 있도록 제공되는 것이 바람직하다.

이때, 붐헤드(34)와 제3브러시회전체의 브러시캡(62)을 연결하는 고정판(36)과 회전판(37)은 헤드모터(35)에 의해 회전판이 회전하는 형태로 제공될 수도 있고 회전하지 않는 형태로 제공될 수도 있어 작업환경에 따라 선택적으로 원하는 작업을 수행하도록 변형적용할 수 있다.

도 3c는 수중 오니퇴적물 제거장치가 턴테이블을 중심으로 회전하며 이동할 때 제3브러시회전체(60)가 회전판을 중심축으로 하여 회전하지 않고 수중 바닥면을 청소하는 양태를 나타낸 것이고, 도 3d는 회전판을 중심축으로 일정하게 회전하면서 수중 바닥면의 청소작업을 구현하는 실시양태를 나타낸 것이다.

도 4는 도 1에서 제시된 제1브러시회전체와 도 2에서 제시된 제2브러시회전체가 함께 적용되는 실시형태의 수중 오니퇴적물 제거장치로 구현될 수 있음을 나타낸 실시양태로써, 본원의 기술사상으로 구현되는 수중 오니퇴적물 제거장치가 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 나타내는 것이다.

즉, 오니제거작업선의 상체부(10b)에 연결된 붐(30)에는 제1브러시회전체(40)가 연결되어 브러시회전체(40)가 넓은 수역을 커버하며 6~7 미터(m) 폭을 타원형 방향으로 우측 또는 좌측으로 이동하며 수심 바닥면에 붙어있는 수초를 절단하며 오니퇴적물을 닦아 쓸어주는 작업을 수행하면서 오니제거작업선의 하체부(10a)에는 제2브러시회전체(50)가 고정되기 위한 연결대(70)가 추가로 연장된 연결대(70)에 제2브러시회전체(50)에 고정 연결된 구조를 이루어서, 상체부가 좌우로 회전이동하면서 제1브러시회전체가 수중 바닥면을 청소하는 동시에 하체부가 전진하면서 제2브러시회전체(50)가 수중 바닥면을 청소할 수 있는 2트랙 구조로 청소작업이 이루어지도록 변형구조로 적용될 수 있음을 나타낸 것이다.

이상의 설명에서는 본원 기술사상으로 제공되는 오니퇴적물 제거작업선이 상체부와 하체부의 연결부위에 턴테이블이 설치되고 상체부의 전면에는 붐이 장착되고 붐의 헤드에는 오니퇴적물 제거작업을 수행하는 브러쉬 회전체가 장착되어 상체부가 턴테이블을 중심축으로 하여 부채꼴 형상으로 타원형 회전구조를 이루고 붐의 길이만큼 넓은 수역의 수중바닥면에서 수초나 오니퇴적물을 분리시켜 펌핑하여 외부에 마련된 오니퇴적물 저장조로 배출 및 제거시키는 구성의 수중 오니퇴적물 제거장치 및 이를 이용하는 오니퇴적물 제거방법의 기술구성이 다양한 실시형태로 적용될 수 있음을 설명하고자 한 것으로 혹여 더욱 상세하게 설명되지 않거나 미흡한 부분은 출원인의 선출원 등록특허 제0543778호, 제0729843호, 제1106770호, 제1301527호 등에서 상세히 제시되어 있고 또한 타 특허 기술의 오니제거 작업선에서도 유사하게 준용되어 적용되는 기술에 대한 중복 설명은 피하고자 하였으며 본원에서 새롭게 개시되는 부분을 중심으로 설명하고자 하였으며, 본원의 특허청구의 범위에 제시된 기술사상의 기술은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 다양하게 변형 및 개조되거나 변경되어 실시될 수 있을 것이나, 본원의 특허청구의 범위는 본원의 기술사상의 정신이나 수중 바닥면을 청소하는 오니제거작업분야를 이탈하지 않는 범위 내에서 균등론적으로 해석되어 보호되어야 할 것이다.

10: 수중 오니퇴적물 제거장치(작업선)
10a: 하체부 10b: 상체부
11: 무한궤도 12: 펌핑장치
13: 정화여과조 14: 배출구
15: 운전석 15a, 15b: 제어장치/핸들
16: 부력조절용 에어탱크 17: 디스플레이장치
18: 스퍼샤프트하우징 19: 미들샤프트하우징
20: 턴테이블 21: 턴테이블용 모터
22: 피니언기어 23: 미들기어
24: 스퍼기어 25: 베어링 케이스
30: 붐 31: 붐 연결부
31a: 암 고정부 31b: 실린더 고정부
32: 암 32a: 암 실린더
32b: 힌지축(암) 33: 붐핸들
33a: 붐핸들 실린더 34: 붐헤드
34a: 붐헤드 실린더 35: 헤드모터
36: 고정판 37: 회전판
38: 전방라이트 39: 수중카메라
40: 제1브러시회전체(수직) 41: 브러시
42: 브러시 캡 42a: 오니혼탁방지패드
44: 배출구 45: 이송호스
50: 제2브러시회전체(수평) 51: 브러시(원통형)
52: 브러시캡 52a: 오니혼탁방지패드
53: 브러시회전모터 54: 배출구
55: 배출호스
60: 제3브러시회전체 61: 브러시
62: 브러시캡 62a: 오니혼탁방지패드
63: 브러시회전모터 64: 배출구
65: 배출호스 70: 펌핑장치

Claims (6)

1. 강이나 하천, 호수의 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 수행하도록 적용되는 수중 오니퇴적물 제거장치에 있어서,
   상기 수중 오니퇴적물 제거장치가 이동수단이 부착되어 수중에서 이동하는 하체부(10a)와 수중 바닥면에 침적된 오니제거작업을 수행하는 청소수단(40,50,60)과 연결된 상체부(10b)로 구분되되, 상기 하체부와 상체부의 연결부위에는 턴테이블(20)이 설치되어 수중에서 이동하는 하체부와 별도로 상체부가 턴테이블을 중심축으로 하여 회전하는 구조를 이루고,
   상기 수중 오니퇴적물 제거장치의 하체부가 일정거리를 이동하면서 상체부 전면에 마련된 청소수단(40,50,60)이 턴테이블을 중심축으로 수중 바닥면을 부채꼴 형태로 타원구조로 회전하면서 수초나 오니퇴적물의 제거작업을 수행하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 수중 오니퇴적물 제거장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수중 오니퇴적물 제거장치의 청소수단은 상체부에 붐(30)이 설치되고 붐의 끝단에 브러시회전체가 부착되되, 상기 붐(30)은 암(32)과 붐핸들(33)과 붐헤드(34)로 구성되고, 상기 암(32)은 일측 끝단이 상체부(10b)의 붐 연결부(31)에 힌지 연결되고 타측 끝단은 붐핸들(33)과 힌지 연결되며, 상기 붐핸들(33)은 일측 끝단이 암(32)과 힌지 연결되고 타측 끝단이 붐헤드(34)에 힌지 연결되며, 상기 붐헤드(34)는 상부로는 붐핸들(33)과 힌지연결되고 저부에는 브러시회전체가 부착되는 구조를 이루어,
   상체부와 암(32) 사이에 연결되는 암실린더(32a)의 길이를 조절함으로써 브러시회전체의 높낮이를 조절할 수 있고, 암(32)과 붐핸들(33) 사이에 연결되는 붐핸들실린더(33a)에 의해 브러시회전체와의 거리를 조절할 수 있으며, 붐핸들(33)과 붐헤드(34) 사이에 설치되는 붐헤드실린더(34a)의 길이를 조절함으로써 브러시회전체의 지면과의 기울기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 수중 오니퇴적물 제거장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 붐헤드(34)와 브러시회전체 사이에 고정판(36)과 회전판(37)이 추가로 설치되어 상기 고정판(36)은 붐헤드(34)에 고정 연결되고 상기 회전판(37)은 브러시회전체에 고정연결되는 구조를 갖되,
   상기 고정판과 회전판은 베어링(37a)으로 연결되고 상기 회전판에는 헤드모터(35)가 연결되어 고정판과 별개로 회전판이 회전할 수 있는 구조를 이룸으로써, 모터의 회전에 의해 붐헤드와 상관없이 브러시회전체가 회전하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수중 오니퇴적물 제거장치.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 붐(30)의 끝단에 설치되는 브러시회전체는 회전축이 지면을 중심으로 하였을 때 수직으로 회전하는 브러시를 갖는 제1브러시회전체(40)나, 하체부(10a)의 이동방향을 따라 지면을 중심으로 하였을 때 수평으로 회전하는 브러시를 갖는 제2브러시회전체(50)나, 상체부(10b)의 회전방향을 따라 수평으로 회전하는 브러시를 갖는 제3브러시회전체(60) 중에서 하나 또는 하나 이상이 선택되어 사용되는 것을 특징으로 하는 수중 오니퇴적물 제거장치.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 붐(30)의 붐헤드(34) 전면부에 일단에 전방라이트(38)와 수중카메라(39)가 설치되어 수중 바닥면의 환경을 확인하여 오염상태나 브러시회전체의 작업상태를 확인할 수 있는 구조로 제공되는 것을 특징으로 하는 수중 오니퇴적물 제거장치.
   
6. 강이나 하천, 호수의 바닥에 쌓인 퇴적물이나 수초제거 작업을 수행하도록 적용되는 수중 오니퇴적물의 제거방법에 있어서,
   이동수단이 부착되어 수중에서 이동하는 하체부(10a)와 수면 위로 부상하여 전면부에 수중 바닥면을 청소하는 청소수단이 마련된 상체부(10b)로 구분되는 수중 오니퇴적물 제거장치에서 하체부와 상체부 사이의 연결부위에는 턴테이블(20)이 설치되어 상체부가 독립적으로 턴테이블을 중심축으로 하여 회전하는 수단을 갖고,
   상기 상체부의 전면부에는 붐(30)이 설치되고 붐의 끝단에는 브러시회전체가 부착되되, 상기 붐(30)은 높낮이, 거리, 기울기 조절이 가능한 수단을 구비하고, 상기 붐과 브러시회전체 사이에는 붐과 별개로 브러시회전체를 회전시키는 수단을 마련하여,
   수중 오니퇴적물 제거장치의 하체부(10a)가 이동할 때 상체부가 턴테이블을 중심축으로 회전하면서 상기 상체부에 연결된 브러시회전체가 같이 좌우 부채꼴 형태로 타원구조로 회전하여 수중 바닥면을 쓸어주면서 수초나 오니퇴적물을 제거하는 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 오니퇴적물 제거방법.

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