KR20200113599A - 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 몸체부와 상기 몸체부를 이송시키는 드론과 상기 드론의 일측에 구비되어, 상기 몸체부를 승강시키는 권양기와 상기 몸체부의 일측에 다수개로 구비되어, 외부의 유체를 유입시켜 채수하는 저장부를 포함하고, 상기 저장부는 상기 외부의 유체를 저장시킬 수 있는 공간을 마련하는 실린더와 상기 실린더의 일측에 구비되어 상기 실린더 내부로 상기 외부의 유체가 유입될 수 있도록 상기 실린더 내부의 압력을 조절하는 조절부와 채수가 완료된 유체가 상기 실린더 외부로 유출되는 것을 차단하는 역류방지밸브를 포함하며, 상기 역류방지밸브는 채수가 완료된 후, 다른 외부의 유체가 채수가 완료된 실린더로 유입되는 것을 방지하여 서로 다른 유체가 상기 실린더 내부에서 섞이는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

원격 수질 모니터링을 위한 채수장치{Water sampling device for remote monitoring of water quality}

본 발명은 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수질 측정을 위한 해당별 수심 마다 유체를 안전하고 정확하게 채수하도록 하는 동시에 드론에 탑재하여 하천 및 해상 수질 오염의 현장 대응능력을 강화하도록 하는 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치에 관한 것이다.

일반적으로 하천이나 저수지 등의 종합적인 수자원 관리를 하기 위해서는 하천이나 저수지 등과 같은 상공을 비행하면서 항공 촬영하여 녹조 및 오염 등을 확인하기 위한 물의 빛깔(탁도)을 확인하거나 열화상 카메라를 부착하여 물의 온도를 보기도 하고, 근적외선 센서 등을 이용하여 육지와 물을 구분하는 것과 같은 수상환경 변화 등의 정보를 모니터링한다.

수자원 관리지역 상공에서의 수상환경 관측수단과, 하천이나 저수지 등의 수면에서 수질, 유속 등의 측정 정보를 모니터링 할 수 있도록 한 수질 및 유속 측정수단과 같은 복합적인 수자원 정보를 검출한 다음 이를 근거로 체계적이고 계획적인 수자원 관리 대책을 수립할 수 있게 된다. 이러한 수자원 관리의 성패는 수자원 정보 획득이 얼마나 정확하고 원활하게 효율적으로 이루어지는가에 달렸다고도 할 수 있다.

그러나, 상기 항공 예찰 방식의 관측은 특정 연구 및 조사 목적으로 활용하고 있으나, 근거리에 한정되고, 연속 관측이 어려우며, 관측을 하기 위한 비용과 전문 인력이 많이 소요되는 한계가 존재한다.

최근에는 하천이나 저수지 등의 수자원 관리지역 상공에서의 수상환경 관측수단으로는, 조종사가 탑승하지 않고 무선전파 유도에 의해 비행과 조종이 가능한 무인 비행체인 드론을 주로 이용하여 수상환경을 관측하도록 한 수단으로 영상을 취득하여 수상환경 정보를 제공할 수 있도록 하고 있다.

또한, 일반적인 수면에서 수질 및 유속을 측정하기 위한 측정수단의 경우에는, 대부분 인력이 직접 투입되는 수동 관측이거나 또는 무인 방식이라고 해도 특정 위치에서만 측정이 이루어지는 고정식 관측이 대부분이었기 때문에, 원활한 모니터링이 어려워 사실상 효율적인 관리가 불가능하여 수자원 관리가 효율적으로 이루어지지 못하고 있다. 또한, 고정식 관측의 경우는 관측 장비가 정수되지 않은 물속에 장기간 잠겨 있게 되므로 장비의 고장이 빈발하는 문제도 생긴다.

한편, 최근에는 이러한 고정식 관측이나 수동 관측의 단점을 감안하여, 수질 검사를 위한 무인보트를 물 위에 띄워 조종자가 원격으로 조종하는 리모트 컨트롤 방식이 주목받고 있다. 이것은 조종자가 관측지 인근에서 무인보트를 원격으로 조종하여 이동시키며 무인 보트에 탑재된 각종 장비로 수자원 모니터링에 필요한 정보를 얻는 방식이다.

그런데 지금까지의 하천이나 저수지 등의 수자원 관리지역 상공에서의 수상환경 관측수단과, 하천이나 저수지 등의 수면에서 수질 및 유속을 측정하기 위한 측정수단이 각기 다른 구조물로 이루어진 운용수단에 의해 측정되기 때문에 많은 경제적인 부담을 가중시키고 많은 시간적 제약을 받게 되는 등 수자원 관리의 효율성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

또, 하천이나 저수지에서의 현장조사는 관측장비를 계류시키는 방법과 조사자가 보트를 이용해 직접 주요지점으로 접근하는 방법이 일반적이다. 특히 언제 어디서 발생할지 예측이 어려운 수질 조사의 경우 신속한 접근을 통한 현장상황 파악이 절실하지만 도심하천의 경우에는 많은 지역이 하천정비 및 준설로 인해 흐름은 0.3 m/sec 이하로 정체되고 수심은 1m가 넘어 도섭법에 의한 조사가 어려운 상황으로, 손쉬운 현장접근이 가능하고 정확한 자료취득이 가능한 새로운 개념의 기술개발이 요구되고 있는 실정이다.

그리고, 직접조사 방식은 오염된 해수나 담수를 일정량 채취하여 각종 실험을 통해 그 오염도를 측정하게 되는데, 이를 위해서는 해당 지역의 오염된 시료를 채취하는 채수 과정을 거치게 된다. 이러한 채수를 위해 관측 선박에서 메신저를 투하하여 자동채수기 뚜껑을 닫는 수동식 채수기 혹은 자동채수기와 연결된 선상에서 제어기를 통해 채수신호를 보내는 반자동식 채수기가 사용될 수 있다.

직접 조사 방식의 채수기는 하이로드(Hyroth) 채수기, 밴던(Vandorn) 채수기, 칼럼(Column) 채수기 및 니스킨(Niskin) 채수기, 펌프식(Pump-type) 채수기 등이 있다. 상기 하이로드 채수기는 표층의 시료를 채수하는데 적합하며, 채수기에 채수병(유리제)을 달아 이에 직접 시료를 채수하는 방식이고, 밴던 채수기는 중층의 시료를 채수하는데 적합하며, 대용량의 시료채수가 가능하여 호소(湖沼) 등에 널리 쓰인다.

상기 칼럼 채수기는 채수기의 칼럼 길이에 따라 수직방향으로 일정구간의 시료를 한군데로 모아 채수하기 위해 사용하며, 채수 위치 수질의 수직방향 변화가 커서 수직 방향으로 평균적인 수질을 구하고자 할 때 적합하다.

상기 니스킨 채수기는 다양한 수심에 적용할 수 있고, 외형은 원통형 모양으로 양쪽에 구멍이 있으며, 그 구멍에 와이어가 연결된 마개가 있고, 와이어를 조절하는 메신저(messenger)로 채수를 하는 장치이다.

상기 펌프식 채수기는 표층수와 중층수의 채수에 쓰이며, 물을 지속적으로 끌어올리므로 다층 다량의 채수에 적합하다.

그러나 상기와 같은 종래의 방법들 중 하이로드 채수기는 채수병의 강도가 약해 쉽게 깨지는 단점이 있고, 밴던채수기는 수중에서 선박으로 올려질 때 약간의 진공이 밴던 채수기 내부에 형성될 때까지 채수된 물의 손실이 발생하며, 칼럼 채수기는 길이가 긴 외형으로써, 수평방향 채수에 적합하지 않다.

또한, 니스킨 채수기는 수직 방향 채수에 널리 쓰이며, 수직으로 채수를 하기 위해서는 무게 추를 이용하여 흔들림을 방지해야하고, 메신저는 선상에서 채수기로 정확하게 내려가야 한다.

이러한 과정에서 유속으로 인한 기울어짐, 메신저의 경로 이탈 등의 문제가 있다.

니스킨 채수기의 문제를 해결하기 위하여, 공개특허공보 제10-2009-0070182호는 자석 메신저를 이용한 채수장치에 관한 것으로, 메신저에 자석을 장착한 자석 메신저를 구성하고, 채수기에 자석 메신저를 낙하시켜 채수 성공률을 높여주는 기술이 개시되고 있다.

그러나 상기와 같은 표층수 채수 방법은 표층수에 극미량으로 존재하는 중금속 및 유기오염물질의 함량을 정량 할 때, 니스킨 채수기 자체에 의한 오염과 선박에 기인하는 도료, 배기가스 등의 오염원에 의한 표층수의 오염을 방지할 수 없는 문제점이 있다.

또한 상기의 채수 방법을 이용하여 대량의 시료를 채수할 경우에는 채수 용기 크기로 인해 수회의 반복 작업이 필요하기 때문에 시간적, 비용적인 부담이 가중된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 채수기를 이용하여 직접 조사방식을 수행할 경우 많은 인력과 시간이 소요되며, 더욱이 이러한 수동식 또는 반자동식 채수기를 사용하기 위해서는 선박 운항이 가능하아여만 한다.

이처럼 선박 운항 여부에 의존하는 자동채수기로는 부유퇴적물의 농도, 해저면으로 부터 오염물질 용출 등 악천후 시 정보가 특히 중요한 항목분석을 위한 채수에 한계가 있다.

그러나, 직접 조사 방식은 선박을 이용하여야 하기 때문에 많은 비용, 시간, 인력이 소요되며 암초와 시설물 등으로 인해 접근이 불가능할 경우 대규모 수질 오염이 발생하여도 신속한 모니터링이 어려워 정밀 조사를 통한 정확한 실태 파악이 어려운 문제점이 있었다.

대한민국등록특허 제10-0379027호(2003.03.25.) 대한민국공개특허 제10-0566541호(2006.03.24.)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 해당 수심의 유체를 안전하게 채수할 수 있도록 하는 수질 채수장치를 제공하는 데 있다.

즉, 드론에서 권양기를 통해 수질 채수장치를 해당 수심으로 이동시킨 다음 채수부의 음압을 통해 해당 수심의 유체를 채수할 수 있도록 하여 안전한 수질 채수 기능을 수행하도록 한다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 채수를 완료한 후 다른 수심의 유체가 채수부로 유입되지 않도록 하여 채수의 안전성을 향상시키도록 한다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 복수의 구동부와 채수부를 설치하여 다양한 해당 수심의 유체를 단계적으로 많은 수질 대상 유체를 채수할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 드론에 탑재하여 하천 및 해상 수질 오염의 현장 대응 능력을 강화하도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 드론을 이용한 신속한 원거리 모니터링 가능하도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 스마트기기와 드론을 무선 통신(Bluetooth) 방식으로 연결하여 수질 채수장치의 다항목 수질 측정 상태를 실시간으로 스마트기기가 송신할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 스마트기기를 통해 드론의 동작과 운항을 가능하도록 조작할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 수질 채수장치를 드론에 탑재시켜 기존 유인항공기, 선박을 이용한 채수 및 모니터링에 비해 모니터링 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 드론을 통해 수질 채수장치의 이동성을 향상시켜 적조, 녹조 발생에 대한 신속한 모니터링을 통해 상황 대처 능력강화 및 효율적인 의사 결정 지원한다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 수질 채수장치는 해당 수심의 유체 시료를 외부의 오염 요인으로부터 안전하고 정확하게 수집하여 해당 수심에 맞춘 수질 오염 상태를 모니터링 할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 수질 채수장치는 수질 채수장치는 스마트기기와 연동시킬 때 원격제어 프로그램을 통해 고유 ID를 통해 제어할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 수질 채수장치에 수질측정기를 더 포함시켜 수질의 용존산소량(DO), 산소요구량(BOD,COD), 미생물 분석, 탁도, 산성도(pH) 및 전기전도도(EC) 등 다양한 항목을 실시간으로 측정하여 수질 결과 항목은 무선 통신(Bluetooth) 방식으로 연결된 스마트기기로 송신할 수 있도록 함으로서, 실시간으로 수질 측정 상태를 모니터링 할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 드론에 측정제어수단을 탑재시켜 조정수단에서 원격 조정 및 통제가 가능하도록 하고, 측정제어수단은 실시간으로 다항목 수질 측정 결과값과 수질 채수장치의 현재 상태를 파악할 수 있도록 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치에 있어서, 몸체부와 상기 몸체부를 이송시키는 드론과 상기 드론의 일측에 구비되어, 상기 몸체부를 승강시키는 권양기와 상기 몸체부의 일측에 다수개로 구비되어, 외부의 유체를 유입시켜 채수하는 저장부를 포함하고, 상기 저장부는 상기 외부의 유체를 저장시킬 수 있는 공간을 마련하는 실린더와 상기 실린더의 일측에 구비되어 상기 실린더 내부로 상기 외부의 유체가 유입될 수 있도록 상기 실린더 내부의 압력을 조절하는 조절부와 채수가 완료된 유체가 상기 실린더 외부로 유출되는 것을 차단하는 역류방지밸브를 포함하며, 상기 역류방지밸브는 채수가 완료된 후, 다른 외부의 유체가 채수가 완료된 실린더로 유입되는 것을 방지하여 서로 다른 유체가 상기 실린더 내부에서 섞이는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 저장부는, 수면과 수직인 축을 기준으로 가상의 원을 그리도록 배치되고, 채수 시, 상기 몸체부가 균형을 유지하도록 채수가 완료된 실린더와 상기 원의 중심을 기준으로 대응되는 지점에 위치한 실린더의 채수를 수행함으로서 상기 몸체부가 기울어지는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 몸체부는, 채수 시, 수중 유체의 유속으로 인해 상기 몸체부가 기울어지는 것 방지하는 평형부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 몸체부는, 채수 시, 상기 몸체부가 주변 장애물과 충돌하여 손상되거나 기울어지는 것을 방지하는 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명은, 상기 몸체부의 일측에 마련되어, 채수가 완료된 상기 실린더 내부의 유체를 영상화하는 카메라부와 상기 몸체부의 일측에 마련되어, 채수가 완료된 상기 실린더 내부의 유체의 상태를 측정하는 측정부와 상기 카메라부 및 측정부의 데이터를 분석하고, 측량결과를 출력할 수 있도록 마련되는 육상관제부와 상기 몸체부의 일측에 마련되어, 상기 육상관제부와 무선으로 데이터를 실시간으로 송수신하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 채수가 완료된 후, 다른 외부의 유체가 채수가 완료된 실린더로 유입되는 것을 방지하여 서로 다른 유체가 상기 실린더 내부에서 섞이는 것을 방지하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 채수 시, 상기 몸체부가 균형을 유지하도록 채수가 완료된 실린더와 상기 원의 중심을 기준으로 대응되는 지점에 위치한 실린더의 채수를 수행함으로서 상기 몸체부가 기울어지는 것을 방지하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 채수 시, 수중 유체의 유속으로 인해 상기 몸체부가 기울어지는 것 방지하는데 그 효과가 있다.

본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 채수 시, 상기 몸체부가 주변 장애물과 충돌하여 손상되거나 기울어지는 것을 방지하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 암초 등과 같은 장애물로 인해 접근이 어려운 장소의 수질을 모니터링 할 수 있는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 스마트기기와 드론을 무선 통신(Bluetooth) 방식으로 연결하여 수질 채수장치의 다항목 수질 측정 샅애를 실시간으로 스마트기기가 송수신할 수 있도록 하여 사용 및 조작의 편의성을 제공하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 전자기적, 음파 등의 발현으로 데이터를 수집하는 센서가 종합적으로 탑재되어 수질의 용존산소량(DO), 산소요구량(BOD,COD), 미생물 분석, 탁도, 산성도(pH) 및 전기전도도(EC) 등 다양한 항목을 측정하여 해저의 수심별 수질 변화를 관찰 및 측정할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 스마트기기를 통해 드론의 동작과 운항을 가능하도록 조작할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 수질 채수장치를 드론에 탑재시켜 기존 유인항공기, 선박 등을 이용한 채수 및 모니터링에 비해 모니터링 비용을 감소시킬 수 있는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 드론을 통해 수질 채수장치의 이동성을 향상시켜 적조, 녹조 등의 수질문제발생에 대한 신속한 모니터링을 통해 상황 대처 능력 강화 및 효율적인 의사 결정을 지원하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 해당 수심의 유체 시료를 외부의 오염 요인으로부터 안전하고 정확하게 수집하여 해당 수심에 맞춘 수질 오염 상태를 모니터링 할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는, 스마트기기와 연동시킬 때 원격제어 프로그램을 통해 고유 ID를 통해 제어할 수 있도록 하여, 보안을 유지할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치의 권양기의 작동모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치의 몸체부를 확대한 모습을 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치의 몸체부를 확대한 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5의 (a)는 수중에서 평형부재가 작동되지 않은 상태를 나타낸 정면도이다.
도 5의 (b)는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치의 수중에서 평형부재가 작동한 경우를 나타낸 정면도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치에 있어서, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 몸체부(100)와 상기 몸체부(100)를 이송시키는 드론(200)과 상기 드론(200)의 일측에 구비되어, 상기 몸체부(100)를 승강시키는 권양기(300)와 상기 몸체부(100)의 일측에 다수개로 구비되어, 외부의 유체를 유입시켜 채수하는 저장부(400)를 포함하고, 상기 저장부(400)는 상기 외부의 유체를 저장시킬 수 있는 공간을 마련하는 실린더(410)와 상기 실린더(410)의 일측에 구비되어 상기 실린더(410) 내부로 상기 외부의 유체가 유입될 수 있도록 상기 실린더(410) 내부의 압력을 조절하는 조절부(420)와 채수가 완료된 유체가 상기 실린더(410) 외부로 유출되는 것을 차단하는 역류방지밸브(430)를 포함하며, 상기 역류방지밸브(430)는 채수가 완료된 후, 다른 외부의 유체가 채수가 완료된 실린더(410)로 유입되는 것을 방지하여 서로 다른 유체가 상기 실린더(410) 내부에서 섞이는 것을 방지한다.

먼저, 상기 몸체부(100)가 마련된다. 상기 몸체부(100)는 원기둥 형상으로 마련되어 전체적으로 지지하는 역할을 수행하며, 다수개의 층이 형성된다. 상기 다수개의 층은 필요에 따라 선택적으로 층수를 조절 가능하도록 각 층을 적층시킬 수 있게 마련된다. 또한, 상기 다수개의 층은 각각의 층 높이를 조절할 수 있게 마련된다. 따라서, 채수할 유체의 양이 많은 경우, 부피가 큰 상기 저장부(400)를 상기 몸체부(100)에 결합하여 사용할 수 있도록 상기 몸체부(100) 중 상기 저장부(400)가 구비되는 층의 높이를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 몸체부(100)는 상기 몸체부(100)를 지면과 수직한 방향으로 구획하는 다수개의 평판(110)을 포함한다. 상기 다수개의 평판(110)이 필요에 따라 선택적으로 상기 몸체부(100)에 결합될 수 있도록 상기 몸체부(100)의 각 층의 단부에는 각각 홈이 마련된다. 즉, 상기 다수개의 평판(110)은 상기 몸체부(100)와 결합되어, 상기 몸체부(100)가 각각 다수개의 독립된 공간이 마련될 수 있도록 한다. 일례로, 깊이에 따른 유체의 상태를 조사할 경우, 상기 몸체부(100)의 각각의 독립된 공간에 마련되는 저장부(400)를 임의로 선택한 순서에 따라 각 깊이에 해당하는 유체를 채수함으로써, 깊이에 따른 유체를 용이하게 구분하여 채수할 수 있는 것이다. 또한, 시간에 따른 유체의 상태를 조사할 경우, 구역에 따른 유체의 상태를 조사할 경우 등 각각의 조건에 따른 채수를 진행하는데 있어서, 채수 시간을 비약적으로 감소시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 몸체부(100)는 채수 시, 수중 유체의 유속으로 인해 상기 몸체부(100)가 기울어지는 것 방지하는 평형부재(110)를 포함한다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 평형부재(110)는 수중에서 유체의 유속이 깊이에 따라 상이하여 발생하는 속도차로 인해 상기 몸체부(100)가 기울어지는 것을 방지한다. 즉, 상기 평형부재(110)는 평시에는 상기 몸체부(100)의 내부에 구비되어 있다가 필요시 선택적으로 상기 몸체부(100)의 외부로 펼쳐질 수 있도록 마련된다. 도 5의 (a)에서 유속의 차로 인해 상기 몸체부(100)가 기울어지면, 상기 평형부재(110)의 일측에 마련되는 기울기센서(도면 미도시)가 상기 몸체부(100)의 기울어짐을 감지하여 상기 평형부재(110)가 펼쳐지도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 평형부재(110)는 채수 시, 수중 유체의 유속으로 인해 상기 몸체부(100)가 기울어지는 것을 방지하여 상기 저장부(400)가 안정적인 자세에서 정확한 양의 유체를 채수할 수 있도록 한다.

또한, 상기 몸체부(100)는 채수 시, 상기 몸체부(100)가 주변 장애물과 충돌하여 손상되거나 기울어지는 것을 방지하는 완충부재(도면 미도시)를 포함한다. 상기 완충부재는 필요에 따라 선택적으로 상기 몸체부(100)에 부착될 수 있도록 마련된다. 일례로, 암석 등과 같은 상기 몸체부(100) 혹은 저장부(400)에 충격을 가할 수 있는 장애물이 많은 지점에 채수를 진행해야 하는 경우에, 상기 완충부재를 상기 몸체부(100)의 외주면에 부착하여, 상기 몸체부(100) 혹은 저장부(400)가 손상되는 것을 최소화할 수 있는 것이다.

다음으로, 상기 드론(200)이 마련된다. 상기 드론(200)은 상기 저장부(400)를 인간이 접근하지 못하는 지점이나 접근하기 용이하지 않은 지점으로 이송시키는 역할을 한다. 즉, 상기 드론(200)은 채수가 완료된 상기 저장부(400)를 안정적으로 이송시킬 수 있다면 어떠한 형태로든 마련될 수 있다. 일례로, 상기 드론(200)은 사용자에 의해 상기 저장부(400)를 채수가 필요한 지점 즉, 수면 위까지 이송시킨다. 또한, 상기 드론(200)은 상기 저장부(400)의 채수가 완료될 동안 비행이 가능하다면 어떠한 형태로든 마련될 수 있다. 즉, 상기 드론(200)은 지피에스(GPS) 위성수신센서 및 아이엔에스(INS) 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치가 탑재되어 입력된 좌표에 따라 목표지점으로 자동 운항한 후 다시 원위치로 복귀하도록 구성되며, 원격 조정이 가능하도록 원격조정기(도면 미도시)를 구비한다. 또한, 상기 드론(200)은 이동통신망을 통하여 관제서버인 조정수단과 무선접속하여 조정수단으로부터 비행할 항로를 입력받아, 지정된 항로를 따라서 비행한다. 이와 같은, 상기 드론(200)은 조정수단을 통해 원격 조정이 가능하고, 입력된 좌표에 따라 목표지점으로 자동 운항하고 복귀하도록 된 상기 드론(200)의 구조 및 기술은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 상기 권양기(300)가 마련된다. 상기 권양기(300)는 상기 저장부(400)를 채수가 필요한 지점으로 하강시키고, 상기 저장부(400)의 채수가 완료되면 상기 저장부(400)를 상승시키는 역할을 한다. 즉, 상기 권양기(300)는 상기 저장부(400)를 상기 드론(200)으로부터 채수가 필요한 지점으로 하강시키고, 채수가 완료된 상기 저장부(400)를 상승시키는 것이다. 이때, 상기 권양기(300)는 상기 저장부(400)를 필요한 지점에 하강시킬 수 있도록 마련된다. 즉, 상기 권양기(300)는 사용자에 의해 상기 저장부(400)의 하강 길이를 조절할 수 있는 것이다. 이를 통하여, 사용자는 상기 저장부(400)가 채수하는 깊이를 선택적으로 조절할 수 있다. 일례로, 채수하고자 하는 지점이 다양한 깊이를 요하는 경우에는 상기 권양기(300)를 제어하여 필요한 지점에 각각 하강시킬 수 있어, 채수 시간을 비약적으로 감소시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 몸체부(100)의 하부 일측에는 수압감지센서(도면 미도시)가 마련될 수 있다. 상기 수압감지센서는 상기 몸체부(100)가 위치되는 지점의 수압을 감지하여, 상기 몸체부(100)의 하강 깊이를 보다 더 정확하게 파악할 수 있도록 한다.

다음으로, 상기 저장부(400)가 마련된다. 상기 저장부(400)는 상기 몸체부(100)의 중심을 기준으로 일정간격을 유지하며 다수개로 구비된다. 이때, 상기 다수개의 저장부(400)는 상기 평판(110)에 의해 구획된 상기 몸체부(100)의 독립된 공간에 각각 하나씩 구비될 수 있다. 상기 저장부(400)는 외부의 유체를 유입시켜 채수하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 저장부(400)는 상기 외부의 유체를 저장시킬 수 있는 공간을 마련하는 원통형상의 상기 실린더(410)와 상기 실린더(410)의 일측에 구비되어 상기 실린더(410) 내부로 상기 외부의 유체가 유입될 수 있도록 상기 실린더(410) 내부의 압력을 조절하는 상기 조절부(420)와 채수가 완료된 유체가 상기 실린더(410) 외부로 유출되는 것을 차단하는 상기 역류방지밸브(430)를 포함한다. 상기 실린더(410)는 내부의 유체가 보이도록 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 채수가 완료된 후 내부의 유체를 안정적으로 이송시킬 수 있다면 어떠한 형태로든 구비될 수 있다. 또한, 상기 실린더(410)의 내부에는 일례로, 리트머스 종이가 구비되어 상기 실린더(410) 내부로 유입된 유체의 산성도를 파악할 수 있도록 한다. 즉, 상기 실린더(410)의 내부에는 상기 실린더(410) 내부로 유입된 유체의 상태를 측정할 수 있는 장치가 구비될 수 있다. 또한, 상기 조절부(420)는 일례로, 피스톤(도면 미도시)이 구비되고 상기 피스톤의 승강으로 인하여 상기 실린더(410) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 상기 역류방지밸브(430)는 채수가 완료된 후, 다른 외부의 유체가 채수가 완료된 실린더(410)로 유입되는 것을 방지하여 서로 다른 유체가 상기 실린더(410) 내부에서 섞이는 것을 방지한다. 즉, 상기 저장부(400)가 수면 아래로 하강한 후 채수 시, 상기 역류방지밸브(430)는 상기 실린더(410) 내부의 공기가 상기 실린더(410) 외부로 유동할 수 있도록 하고, 다른 외부의 유체가 상기 실린더(410) 내부로 유입되지 않도록 한다. 즉, 상기 조절부(420)를 통해 유입되는 외부의 유체만 상기 실린더(410) 내부로 유입될 수 있도록 하는 것이다. 이를 통하여, 필요로 하는 지점의 유체만 채수할 수 있고, 다른 유체가 섞이는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 저장부(400)는, 수면과 수직인 축을 기준으로 가상의 원을 그리도록 배치되고, 채수 시, 상기 몸체부(100)가 균형을 유지하도록 채수가 완료된 실린더(410)와 상기 원의 중심을 기준으로 대응되는 지점에 위치한 실린더(410)의 채수를 수행함으로서 상기 몸체부(100)가 기울어지는 것을 방지한다. 일례로, 깊이가 상이한 지점의 유체를 각각 채수해야하는 경우에 있어서, 상기 다수개의 실린더(410) 중 하나의 실린더(410)에 채수가 완료되면, 그 다음 채수를 진행하는데 있어서, 상기 하나의 실린더(410)의 반대편에 위치되어 있는 실린더(410)에 채수를 진행하여 상기 저장부(400)가 일 방향으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 드론(200)이 비행하는데 있어서, 상기 저장부(400)가 균형을 유지하여 상기 드론(200)이 기울어지는 것을 방지할 수 있는 것이다. 또한, 상기 권양기(300)가 상기 저장부(400)를 승강시키는데 있어서, 상기 저장부(400)가 균형을 유지하여 상기 권양기(300)가 기울어지는 것을 방지할 수 있는 것이다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치는 상기 몸체부(100)의 일측에 마련되어, 채수가 완료된 상기 실린더(410) 내부의 유체를 영상화하는 카메라부(500)와 상기 몸체부(100)의 일측에 마련되어, 채수가 완료된 상기 실린더(410) 내부의 유체의 상태를 측정하는 측정부(600)와 상기 카메라부(500) 및 측정부(600)의 데이터를 분석하고, 측량결과를 출력할 수 있도록 마련되는 육상관제부(700)와 상기 몸체부(100)의 일측에 마련되어, 상기 육상관제부(700)와 무선으로 데이터를 실시간으로 송수신하는 통신부(800)를 더 포함한다.

상기 카메라부(500)와 측정부(600)와 통신부(800)는 필요에 따라 상기 몸체부(100)에 선택적으로 부착될 수 있다. 상기 카메라부(500)는 육안으로 확인 가능한 상기 실린더(410) 내부의 유체의 상태를 실시간으로 전송받을 수 있도록 한다. 즉, 육상관제부(700)를 통해 측정자는 상기 실린더(410) 내부의 유체의 상태를 실시간으로 관찰할 수 있다. 다음으로, 상기 측정부(600)는 용존산소량(DO), 산소요구량(BOD,COD), 미생물 분석, 탁도, 산성도(pH) 및 전기전도도(EC) 등 다양한 항목을 측정하여 해저의 수심별 수질 변화를 관찰 및 측정할 수 있도록 한다. 이러한 수질 측정 항목을 위한 전기적, 전자기적, 음파 등의 발현하여 데이터를 수집하는 센서가 종합적으로 상기 측정부(600)에 탑재되는 것이다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 몸체부
110 : 평판
120 : 평형부재
200 : 드론
300 : 권양기
400 : 저장부
410 : 실린더
420 : 조절부
430 : 역류방지밸브
500 : 카메라부
600 : 측정부
700 : 육상관제부
800 : 통신부

Claims (5)

1. 몸체부;
   상기 몸체부를 이송시키는 드론;
   상기 드론의 일측에 구비되어, 상기 몸체부를 승강시키는 권양기; 및
   상기 몸체부의 일측에 다수개로 구비되어, 외부의 유체를 유입시켜 채수하는 저장부;를 포함하고,
   상기 저장부는,
   상기 외부의 유체를 저장시킬 수 있는 공간을 마련하는 실린더;
   상기 실린더의 일측에 구비되어 상기 실린더 내부로 상기 외부의 유체가 유입될 수 있도록 상기 실린더 내부의 압력을 조절하는 조절부; 및
   채수가 완료된 유체가 상기 실린더 외부로 유출되는 것을 차단하는 역류방지밸브;를 포함하며,
   상기 역류방지밸브는,
   채수가 완료된 후, 다른 외부의 유체가 채수가 완료된 실린더로 유입되는 것을 방지하여 서로 다른 유체가 상기 실린더 내부에서 섞이는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 저장부는,
   수면과 수직인 축을 기준으로 가상의 원을 그리도록 배치되고,
   채수 시, 상기 몸체부가 균형을 유지하도록 채수가 완료된 실린더와 상기 원의 중심을 기준으로 대응되는 지점에 위치한 실린더의 채수를 수행함으로서 상기 몸체부가 기울어지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   채수 시, 수중 유체의 유속으로 인해 상기 몸체부가 기울어지는 것 방지하는 평형부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부는,
   채수 시, 상기 몸체부가 주변 장애물과 충돌하여 손상되거나 기울어지는 것을 방지하는 완충부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체부의 일측에 마련되어, 채수가 완료된 상기 실린더 내부의 유체를 영상화하는 카메라부;
   상기 몸체부의 일측에 마련되어, 채수가 완료된 상기 실린더 내부의 유체의 상태를 측정하는 측정부;
   상기 카메라부 및 측정부의 데이터를 분석하고, 측량결과를 출력할 수 있도록 마련되는 육상관제부; 및
   상기 몸체부의 일측에 마련되어, 상기 육상관제부와 무선으로 데이터를 실시간으로 송수신하는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수질 모니터링을 위한 채수장치.

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