KR20200134490A

KR20200134490A - 농축장치

Info

Publication number: KR20200134490A
Application number: KR1020190060007A
Authority: KR
Inventors: 박규원; 박석원; 김성태; 권경안; 이광호
Original assignee: (주) 테크로스
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2020-12-02
Also published as: WO2020235739A1; KR102231443B1

Abstract

본 발명은 농축장치에 관한 것으로, 샘플수를 유입받아 배출하도록 유입부 및 배출부가 구비되는 챔버; 및 챔버 내측으로 자외선을 조사하는 UV램프;를 포함하되, UV램프는 챔버 내측의 전체영역 중 일부영역에 자외선을 조사하도록 구성되어 챔버 내측이 자외선이 조사되는 UV조사영역과, 자외선이 조사되지 않는 UV비조사영역으로 구분된다.

Description

농축장치{Apparatus for concentrating sampling water}

본 발명은 농축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샘플수에 포함된 수중생물을 신속하게 정확하게 농축할 수 있도록 하는 농축장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박평형수 또는 밸러스트수(Ballast Water)는 선박으로부터 화물을 하역시킨 상태 또는 선박에 적재된 화물량이 매우 적은 상태에서 선박을 운행할 경우, 선박이 균형을 유지할 수 있도록 선박에 설치된 밸러스트탱크에 채우는 해수를 말하는 것이다.

이러한 선박평형수에는 각종 수중생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역에서 배출시킬 경우 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다.

이에 따라 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 국제협약을 체결하여 선박평형수의 살균 및 정화처리에 필요한 장치를 선박에 탑재토록 하였다.

선박에 탑재된 선박평형수 처리장치는, 국제해사기구(IMO)의 기준에 맞추어 육상시험 및 선상시험을 거쳐 인증서를 받은 다음 운항하여야 하기 때문에 선박평형수 처리장치에 의하여 처리된 평형수가 국제해사기구에서 규정한 배출기준에 적합한 것인지를 모니터링하는 시스템이 필요하게 된다.

그러나, 처리된 선박평형수에 포함된 생물체 농도를 모니터링하기 위해서는 시료의 농축작업이 필요한데, 도 1에 도시된 바와 같이 종래에는 샘플수 유입배관(20)에서 유입되는 샘플수의 농축작업이 수작업으로 진행되었으며, 농축장업중 메쉬(10)에 수중생물이 끼어 있거나 걸려있는 경우에는 이를 털어가면서 생물을 수집해야 되어서 매우 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허 제2010-0103487호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 신속하고 정확하며 자동으로 수중생물을 농축할 수 있도록 하는 농축장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일실시예에 따른 농축장치는, 샘플수를 유입받아 배출하도록 유입부 및 배출부가 구비되는 챔버; 및 챔버 내측으로 자외선을 조사하는 UV램프;를 포함하되, UV램프는 챔버 내측의 전체영역 중 일부영역에 자외선을 조사하도록 구성되어 챔버 내측이 자외선이 조사되는 UV조사영역과, 자외선이 조사되지 않는 UV비조사영역으로 구분될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 챔버는, UV조사영역과 UV비조사영역 사이에 자외선을 차단하는 차단부재가 설치되고, UV램프는, UV조사영역에 설치될 수 있다.

여기서, 차단부재는, 서로 대면하며 이격설치되는 제1 및 제2천공시트를 적어도 포함하고, 제1천공시트의 구멍과 제2천공시트의 구멍은 관통방향을 따라 서로 겹쳐지지 않도록 배치될 수 있다.

또한, 차단부재는, 불투명 재료로 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 챔버는, UV조사영역에 배출부가 마련되고, UV비조사영역에 유입부가 마련될 수 있다.

또한, 챔버에서 UV조사영역이 상부에 위치하고, UV비조사영역이 UV조사영역의 하부에 위치할 수 있다.

여기서, 제1 및 제2천공시트의 구멍은 원형으로 형성되고, 제1 및 제2천공시트의 이격거리 및/또는 제2천공시트의 구멍의 위치는 제1천공시트의 구멍 직경 및 UV램프의 파장을 근거로 한 회절각도(θ)를 고려하여 결정될 수 있다.

여기서, UV램프의 파장은 100nm에서 400nm 사이의 범위일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 농축장치는, 유입부와 배출부에 각각 연결되는 유입배관과 배출배관과, 유입배관과 배출배관에 각각 설치되는 유입밸브 및 배출밸브와, 유입배관에 설치되는 유량계와, 샘플수를 유입 및 배출을 제어하도록 유입밸브 및 배출밸브를 개폐하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제어부는, 유량계에서 측정된 샘플수 유입유량을 근거로 일정량이 유입될 경우, 유입밸브가 닫히도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부는, 유량계에서 측정된 샘플수 유입유량을 근거로 유속을 산출하고, 산출된 유속이 임계값 이상이면 유입밸브를 제어하여 유량을 낮추도록 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 챔버는, UV비조사영역의 하측에 연결되어 수중생물을 수집하도록 드레인 배관 및 드레인밸브가 더 구비될 수 있다.

본 발명에 의하면 챔버에 UV램프를 설치하여 수중생물을 거르는 메쉬가 없이도 수중생물을 간편하게 농축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 메쉬의 구성을 삭제함으로써 종래의 메쉬에 수중생물이 끼어서 이를 털어가면서 생물을 수집해야 되는 수작업 농축과정을 개선함으로써 보다 신속하고 자동으로 농축작업을 수행하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 수작업으로 진행된 수중생물의 농축작업을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농축장치의 구성도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농축장치에 구비된 천공시트의 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 천공시트의 A-A'방향 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 천공시트의 A-A'방향 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 농축장치의 구성도이고,
도 7은 본 발명에 따른 농축장치에 구비된 천공시트에서의 회절효과를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 농축장치의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 농축장치(100)는, 챔버(110)와, 챔버(110)의 내측으로 자외선을 조사하여 챔버(110) 내부 전체영역 중 일부영역에는 자외선이 조사되고 그 외 영역에는 자외선이 조사되지 않은 UV램프(110)를 포함한다.

챔버(110)는 샘플수를 유입받는 유입부(111)와 샘플수를 배출하는 배출부(113)가 구비된다. 또한, 챔버(110)의 유입부(111)와 배출부(113)는 유입배관(141)과 배출배관(151)에 각각 연결된다.

유입배관(141)에는 샘플수 유입유량을 조절하는 유입밸브(143)가 설치되고, 샘플수 유입유량을 측정하는 유량계(145)도 설치될 수 있다. 또한, 배출배관(151)에는 챔버(110)내로 유입된 후 배출되는 샘플수 배출유량을 조절하는 배출밸브(153)가 설치된다.

또한, 챔버(110)의 하단부는 테이퍼지도록 형성되어 농축된 수중생물이 중력에 의해 최하단부에 모이도록 구성될 수 있다. 여기서, 테이퍼진 챔버(110)의 최하단부는 드레인배관(161)이 연결되고, 드레인배관(161)에 드레인밸브(163)가 설치되어 농축된 수중생물을 수집하여 일정량씩 챔버(110) 외부로 배출할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에서는 전술된 유량계(145)의 측정신호를 입력받고 유입밸브(143) 및 배출밸브(153), 드레인밸브(163)의 개방정도를 제어하여 샘플수를 유입 및 배출을 자동으로 제어할 수 있도록 제어부(170)를 더 포함한다.

여기서, 제어부(170)는, 유량계(145)에서 측정된 샘플수 유입유량을 근거로 일정량이 유입될 경우, 유입밸브(143)가 닫히도록 제어함으로써 일정량(일례로, IMD D-2 기준일 경우, 50μm이상의 생물은 1톤을 농축하여 분석)을 유입하여 소정 기준에 맞는 샘플수를 농축할 수 있게 된다.

또한, 제어부(170)는, 유량계(145)에서 측정된 샘플수 유입유량을 근거로 유속을 산출하고, 산출된 유속이 임계값 이상이면 유입밸브(143)를 제어하여 유량을 낮추도록 제어할 수 있다. 예를 들어 임계값은 수중생물의 이동속도를 고려하여 설정될 수 있다. 즉, 유입밸브(143)의 제어를 통해 유입 유속을 수중생물의 이동속도보다 충분히 느리게 조절함으로써 도 2의 실시예에서 챔버(110)의 유입부(111)에 위치된 UV비조사영역에 포집된 수중생물에 대한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

UV램프(110)는, 챔버(110) 내부에서 자외선을 하방 조사할 수 있도록 챔버(110)의 상부에 설치될 수 있으며, 넓은 면적에 골고루 자외선을 조사하기 위해 면발광체로 구성될 수 있다. 또한, UV램프(110)의 파장은 수중생물의 비활성화 효과를 고려하여 100nm에서 400nm 사이의 범위인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 농축장치(100)의 챔버(110)에는 UV램프(110)에서 자외선이 조사된 영역과 비조사된 영역을 보다 명확하게 구분하도록 챔버(110)의 내부를 가로지르는 차단부재가 더 포함될 수 있다.

본 발명에서는, 차단부재의 일실시예로서 다수의 관통 구멍(121)이 형성되는 천공시트(120)을 적용할 수 있는데, 자외선이 천공시트(120)의 구멍(121)을 통해 누출되는 것을 방지하도록 복수개가 이격되며 겹쳐져 설치되는 것이 바람직한다. 일례로 도 2의 실시예에서는 서로 대면하며 이격설치된 제1천공시트(120a) 및 제2천공시트(120b)의 2개로 구성된다.

여기서, 제1천공시트(120a)의 구멍(121)과 제2천공시트(120b)의 구멍(121)은 관통방향을 따라 서로 겹쳐지지 않게 배치되는 것이 바람직한데, 일실시예로서 지그재그 형태로 배치함으로써 구멍(121)을 통해 자외선이 누출되는 것을 방지하게 된다.

또한, UV램프(110)에서 조사되는 자외선을 효과적으로 차단하도록 차단부재로 사용되는 제1천공시트(120a) 및 제2천공시트(120b)는, 불투명 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 농축장치에 구비된 천공시트의 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 천공시트의 A-A'방향 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 천공시트(120)는 가로 및 세로 방향으로 일정한 간격으로 이격되며 원형의 구멍(121)이 천공시트(120)의 형상을 따라 전체적으로 직사각형 형태를 이루며 배치된다. 여기서, 구멍(121)은 관통 상단과 하단의 지름이 일정하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 구멍(121)을 형성하는 가공과정이 간단해지는 장점이 있다.

다른 실시예로서, 도 5에 따른 도 2의 천공시트(120)의 A-A'방향 단면도에서는, 구멍(123)는 관통 상단에서 하단으로 갈수록 지름이 점점 작아지게 테이퍼지는 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성됨으로써 천공시트(120)의 상측인 UV조사영역(미도시)에서 하측인 UV비조사영역(미도시)방향으로의 수중생물의 이동은 원할하도록 하는 반면, 그 반대방향으로의 이동을 억제시킴으로써 UV비조사영역(미도시)으로 이동된 수중생물을 더 효과적으로 수집할 수 있게 된다.

특히, 도 5의 실시예에서는, 구멍(123)의 하단부에 구멍(123)을 따라 연장되는 돌기부(125)를 추가함으로써 UV비조사영역에서 UV조사영역으로의 이동을 더욱 제한시키도록 구성할 수도 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 천공시트(120)에 형성된 구멍(121,123)은 관통 형상이 원형으로 형성되도록 구성되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 타원형, 삼각형, 사각형 등 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 필요에 따라서는 하나의 형상 뿐만 아니라 여러개의 형상이 조합되어 형성될 수도 있다. 일례로 천공시트(120)의 모서리나 모퉁이 등의 부분에서의 구멍(121,123)은, 가운데 부분의 구멍(121,123) 형상과는 다른 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서는 UV조사영역에 배출부(113)가 마련되고, UV비조사영역에 유입부(111)가 마련되어 챔버(110)의 하부에 유입배관(141)이 연결되고, 챔버(110)의 상부에 배출배관(151)이 연결되도록 구성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 그 반대로 설치될 수도 있다. 다만, 도 2에 도시된 챔버(110)와 같이 유입배관(141) 및 배출배관(151)을 각각 하부 및 상부에 설치하고 UV램프(130)를 챔버(110)의 상측에 설치하도록 구성할 경우에는, 자외선이 조사되는 UV조사영역기 샘플수에 포함된 수중생물이 유입된 후 바로 UV비조사영역에 위치될 수 있기 때문에 수중생물의 이동거리를 최소화하여 보다 신속하게 수중생물을 포집하여 농축시킬 수 있게 된다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 농축장치(200)의 구성도로서 이를 참조하면 천공시트(220)가 제1천공시트(220a), 제2천공시트(220b), 및 제3천공시트(220c)의 총 3개로 구성된다. 3개의 천공시트(220)에 각각 형성된 구멍(221)들은 서로 겹치지 않도록 지그재그형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 도 2의 실시예에 비해 천공시트(220)의 개수가 늘어남으로 인해 UV조사영역에 위치한 UV램프로부터의 조사되는 자외선을 보다 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 농축장치에 구비된 천공시트에서의 회절효과를 도시한 것으로, 도 7을 참조하면, UV램프(미도시)에서 조사된 자외선(131)은 천공시트(120)의 구멍(121)을 통과하면서 꺾이게 된다. 이러한 회절효과에 의한 회절각도(θ)은 다음의 식으로 정의될 수 있다.

여기서, d 는 구멍의 지름이고, λ는 자외선의 파장이다.

본 발명에 따른 농축장치(100)은 구멍(121)을 통과한 자외선(131)이 회절각도(θ)로 꺾이면서 대략 부채꼴 모양으로 확대되는 회절효과를 고려하여 천공시트(120)의 후방에 이격 설치될 다른 천공시트(미도시)의 구멍(미도시)이 확산된 자외선(131)의 영역 밖에 위치하도록 다른 천공시트(미도시)의 이격거리 및/또는 다른 천공시트(미도시)의 구멍의 위치를 설정할 수 있다.

즉, 천공시트(120)의 구멍이 원형으로 형성된 경우, 천공시트들 간의 이격거리 및/또는 후방 천공시트의 구멍의 위치는 전방 천공시트(120)의 구멍 직경(d) 및 UV램프의 파장(λ)에 관한 수학식 1을 근거로 하여 산출된 회절각도(θ)를 고려하여 결정될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 농축장치
110: 챔버
120,220: 천공시트
121,221: 구멍
130: UV램프
170: 제어부

Claims

샘플수를 유입받아 배출하도록 유입부 및 배출부가 구비되는 챔버; 및
챔버 내측으로 자외선을 조사하는 UV램프;를 포함하되,
UV램프는 챔버 내측의 전체영역 중 일부영역에 자외선을 조사하도록 구성되어 챔버 내측이 자외선이 조사되는 UV조사영역과, 자외선이 조사되지 않는 UV비조사영역으로 구분되는, 농축장치.
청구항 1에 있어서,
챔버는,
UV조사영역과 UV비조사영역 사이에 자외선을 차단하는 차단부재가 설치되고,
UV램프는,
UV조사영역에 설치되는, 농축장치.
청구항 2에 있어서,
차단부재는,
서로 대면하며 이격설치되는 제1 및 제2천공시트를 적어도 포함하고,
제1천공시트의 구멍과 제2천공시트의 구멍은 관통방향을 따라 서로 겹쳐지지 않도록 배치되는, 농축장치.
청구항 3에 있어서,
차단부재는,
불투명 재료로 구성되는, 농축장치.
청구항 4에 있어서,
챔버는,
UV조사영역에 배출부가 마련되고, UV비조사영역에 유입부가 마련되는, 농축장치.
청구항 5에 있어서,
챔버에서 UV조사영역이 상부에 위치하고, UV비조사영역이 UV조사영역의 하부에 위치하는, 농축장치.
청구항 6에 있어서,
제1 및 제2천공시트의 구멍은 원형으로 형성되고,
제1 및 제2천공시트의 이격거리 및/또는 제2천공시트의 구멍의 위치는 제1천공시트의 구멍 직경 및 UV램프의 파장을 근거로 한 회절각도(θ)를 고려하여 결정되는, 농축장치.
청구항 7에 있어서,
UV램프의 파장은 100nm에서 400nm 사이의 범위인, 농축장치.
청구항 1에 있어서,
유입부와 배출부에 각각 연결되는 유입배관 및 배출배관과,
유입배관과 배출배관에 각각 설치되는 유입밸브 및 배출밸브와,
유입배관에 설치되는 유량계와,
샘플수를 유입 및 배출을 제어하도록 유입밸브 및 배출밸브를 개폐하는 제어부를 더 포함하는, 농축장치.
청구항 9에 있어서,
제어부는,
유량계에서 측정된 샘플수 유입유량을 근거로 일정량이 유입될 경우,
유입밸브가 닫히도록 제어하는, 농축장치.
청구항 9에 있어서,
제어부는,
유량계에서 측정된 샘플수 유입유량을 근거로 유속을 산출하고,
산출된 유속이 임계값 이상이면 유입밸브를 제어하여 유량을 낮추도록 제어하는, 농축장치.
청구항 6에 있어서,
챔버는,
UV비조사영역의 하측에 연결되어 수중생물을 수집하도록 드레인배관 및 드레인밸브가 더 구비되는, 농축장치.