KR20210012688A

KR20210012688A - 에너지절감을 위한 저전력 고효율의 양식장

Info

Publication number: KR20210012688A
Application number: KR1020190090838A
Authority: KR
Inventors: 서석인
Original assignee: 서석인
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-02-03
Also published as: KR102283880B1

Abstract

양식장이 개시된다. 양식장은 내부에 온수 또는 냉수를 저장하도록 구성되는 물저장부; 내부에 물을 저장하도록 구성되며, 또한 물 속에서 살수 있는 생물체를 수용하도록 구성되는 수조부; 물이 순환하기 위한 코일이 마련되며, 상기 물저장부와 배관으로 연결되어 상기 물저장부로부터 공급된 물이 상기 양식장 내부를 순환되도록 구성되는 물순환부; 상기 양식장에서 배출되는 배기의 공기열을 회수하여 상기 물저장부에 저장된 물의 온도를 상승시키도록 구성되는 공기열회수부; 상기 물저장부에 저장된 물이 상기 물순환부 또는 상기 수조부로 전달되도록 구성되는 펌프부; 및 상기 물 저장부에서 물이 상기 물순환부로 또는 상기 수조부로 전달되도록 상기 펌프부의 동작을 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면 전력을 사용하여 물의 온도를 높이이거나 낮추는 보일러와 칠러가 사용되지 않거나 사융개수가 줄어듬으로써 오랜 기간 양식장을 가동하더라도 소모비용의 부담이 덜어진다.

Description

에너지절감을 위한 저전력 고효율의 양식장{Low Power and High Efficiency Plant Factory for saving energy}

본 발명은 양식장 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 버려지는 배기와 순환수로부터 열을 회수하고, 재활용함으로써 효율을 향상시킨 에너지절감을 위한 저전력 고효율의 양식장에 관한 것이다.

장어 양식장은 장어를 양식하여 생산하는 장소를 의미한다. 장어는 양식용 수조에서 수용되어 키워진다. 장어는 살아있는 생명체이므로 양식장은 최적의 온도를 맞추는 것이 필요하다.

양식장은 장어들이 제대로 자라나기 위한 조건을 맞추어 준다. 조건은 예컨대 신선한 공기, 온도와 습도 등을 포함한다. 수조내 물의 온도가 높거나 낮으면 장어가 죽거나 장애가 발생할 수 있다.

기존의 양식장의 경우 수조 하부에 높은 온도 또는 낮은 온도의 물이 지나가는 물순환코일을 이용하여 간접적으로 수조내 물의 온도를 맞춰왔다. 수조내 물의 온도를 맞추기 위해 물순환코일에 공급되는 물을 보일러(boiler)나 칠러(chiller)를 이용해왔다. 그러나 이런 보일러와 칠러는 전력효율이 높지 않다. 이에 따라 보일러와 칠러를 오랜 기간 사용하게 되면 전기요금이 많이 부과되어 이용자의 부담이 가중되는 문제가 있다. 나아가, 사용된 에너지는 버려지고, 버려진 만큼 새로 열과 냉기를 생성하여 공급해야 하므로 생산성을 떨어트리며 효율이 낮다는 문제가 있다.

또한, 이런 간접적으로 물의 온도를 맞추는 경우 물순환코일 주변에만 온도가 변하고 코일과 먼 곳의 온도는 쉽게 변하지 않아 수조내 온도를 효율적으로 온도를 맞춰주지 않는 문제가 있다. 이에 수조에서 먼 곳의 장어가 폐사하는 문제가 또한 발생하고 잇다.

따라서, 양식장 운영에 소모되는 에너지 비용을 절감하고, 생산성을 향상하여 폐기율을 줄이기 위한 방안이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 배기와 순환수로부터 열을 회수하여 사용함으로써 전력 효율을 극대화하고, 양식장에 마련된 복수개의 수조마다 필요한 온도 조건을 파악하고, 적절한 환경을 제공함으로써 생산성을 향상하여 폐기율을 줄인 저전력 고효율의 양식장을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 온수 또는 냉수를 저장하도록 구성되는 물저장부; 내부에 물을 저장하도록 구성되며, 또한 물 속에서 살수 있는 생물체를 수용하도록 구성되는 수조부; 물이 순환하기 위한 코일이 마련되며, 상기 물저장부와 배관으로 연결되어 상기 물저장부로부터 공급된 물이 상기 양식장 내부를 순환되도록 구성되는 물순환부; 상기 양식장에서 배출되는 배기의 공기열을 회수하여 상기 물저장부에 저장된 물의 온도를 상승시키도록 구성되는 공기열회수부; 상기 물저장부에 저장된 물이 상기 물순환부 또는 상기 수조부로 전달되도록 구성되는 펌프부; 및 상기 물저장부에서 물이 상기 물순환부로 또는 상기 수조부로 전달되도록 상기 펌프부의 동작을 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 양식장이 제공된다. 본 발명에 따르면 전력을 사용하여 물의 온도를 높이거나 낮추는 보일러와 칠러가 사용되지 않거나 사용되는 개수가 줄어들어 오랜 기간 부화장을 가동하더라도 소모비용의 부담이 덜어진다.

상기 양식장의 내외부 다양한 상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 양식장 내외부 온도 및 상기 수조부의 온도에 기초하여 적절한 온도의 물이 전달되도록 상기 물저장부와 상기 펌프부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 물저장부 및 상기 수조부로부터 배출되는 폐수가 인입되기 위해 폐수배출경로와 연결되며, 상기 수조부로부터 배출되는 폐수로부터 열을 회수하여 상기 물저장부로 전달하도록 구성되는 수열회수부를 포함할 수 있다.

상기 물저장부, 상기 폐수배출경로 및 상기 수열회수부는 물의 흐르는 방향을 제어하도록 구성되는 밸브부를 통해 연결되며, 상기 폐수배출경로를 흐르는 폐수의 온도를 측정하기 위한 센서부가 상기 폐수배출경로의 출구단 쪽에 구비되고, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정되는 상기 폐수의 온도에 기초하여 상기 폐수가 상기 물저장부 또는 상기 수열회수부로 전달되도록 삭이 밸브부의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 공기열회수부는 상기 양식장에서 배출되는 배기를 수집하도록 구성되는 공기포집챔버내에 마련되고, 상기 공기포집챔버는 외부배관을 통해 외부건물들과 연결되며, 상기 공기열회수부는 열이 회수된 공기를 상기 외부배관을 통해 상기 외부건물들로 배출하고, 상기 공기포집챔버, 상기 외부배관에는 공기의 흐름을 선택적으로 차단하도록 구성되는 차단부가 마련될 수 있다.

본 발명에 따르면 전력을 사용하여 물의 온도를 높이거나 낮추는 보일러와 칠러가 사용되지 않거나 사용되는 개수가 줄어들어 오랜 기간 부화장을 가동하더라도 소모비용의 부담이 덜어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템의 제어흐름을 나타내는 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템의 물 순환흐름을 나타내는 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IOT가 적용된 양식장 시스템의 개략도를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 포함한다(comprise) 및/또는 포함하는(comprise) 이란 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 부재, 요소 및 또는 이들의 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 언급되지 않은 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하고자 하는 것이 아니다.

또한 다른 형상에 인접하여(adjacent) 배치된 구조 또는 형상은 인접하는 형상에 중첩되거나 하부에 배치되는 부분을 가질 수 있다.

본 명세서에서 아래로(below), 위로(above), 상부의(upper), 하부의(lower), 수평의(horizontal) 또는 수직의(vertical)와 같은 상대적 용어들은 도면들 상에서 도시된 바와 같이, 일 구성 부재, 층 또는 영역들이 다른 구성 부재, 층 또는 영역과 갖는 관계를 기술하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 표시된 방향뿐만 아니라 장치의 다른 방향들도 포괄한다.

이하에서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들(및 중간구조 들)을 개략적으로 도시하는 단면도들을 참조하여 설명된다. 이들 도면들에 있어서 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상으로 한정되지 아니한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장을 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양식장(10)은 장어를 키우기에 적절한 조건을 만족시켜 생육하기 위한 장소를 제공한다. 양식장(10)에는 복수개의 수조(102)와 내부 공기를 외부로 배출하기 위한 내기배출구(112)가 마련된다. 각 수조(102)는 물을 수용하며, 장어가 물 속에서 살아갈 수 있도록 환경을 제공한다. 각 수조(102)에는 수조(102)에 수용된 물의 온도를 적절한 온도, 예를 들면 27~30℃, 로 맞추기 위해 물이 공급될 수 있다. 물이 지속적으로 넘치게 공급됨으로써 물을 순환시키는 효과가 있다. 즉, 공급되는 물로 인해 수조(102)내 물의 온도가 적절한 온도로 맞추어 질 뿐 아니라 오래된 물이 자연스럽게 배출됨에 따라 주기적으로 물을 갈아주는 업무가 최소화될 수 있다.

내기배출구(112)는 양식장(10)의 상부에 마련되며 양식장(10) 내부의 공기를 외부로 배출하도록 마련된다. 내기배출구(112) 상부에는 내기배출구(112)로부터 배출되는 내부공기를 흡입하여 공기열회수부(105a)로 전달하기 위한 배기부(106)가 마련될 수 있다.

양식장(10) 내부로는 온수, 냉수 및 신선한 외기가 공급될 수 있다. 공급된 온냉수는 호스를 통해 수조(102)로 직접 전달된다. 양식장(10)의 내외부에는 복수개의 다양한 센서를 포함하는 센서부(101)가 마련될 수 있다. 센서부(101)는 양식장(10) 내외부의 상태를 센싱하며 센싱된 정보를 제어부(100)로 제공한다. 제어부(100)는 센싱된 결과에 기초하여 양식장(10) 내부 및 각 수조(102)의 상태를 장어를 키우기 적절한 상태로 유지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템을 도시한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템의 제어흐름을 나타내는 블록도를 도시한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템의 물 순환흐름을 나타내는 블록도를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템(1)은 양식장(10), 열회수부(105), 배기부(106), 펌프부(111), 밸브부(109), 차단부(104) 물저장부(107) 및 제어부(100)를 포함할 수 있다.

양식장(10)은 장어를 수조(102)에서 양식하기 위한 장소를 제공한다. 양식장(10)은 복수개의 수조(102), 물순환부(103), 외기인입구(미도시)와 내기배출구(112)를 포함한다.

수조(102)는 내부에 물을 수용하며 장어를 양식하기 위한 환경을 제공한다. 수조(102)는 복수개가 양식장에 마련된다. 수조(102)의 물온도를 맞추기 위해 직접 물이 인입되므로 장어들이 외부로 나가지 못하게 탈출방지수단이 수조(102)의 상부에 마련될 수 있다. 탈출방지수단은 수조(102)를 덮는 그물, 철조망, 덮개 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 수조(102) 내외부에는 수조(102) 내 물온도와 장어들의 움직임을 측정하기 위한 센서부(101)가 마련될 수 있다.

물순환부(103)는 물저장부(107)로부터 전달된 물이 양식장(10) 내부에서 흐르기 위한 통로를 제공한다. 물순환부(103)는 온수가 흐르기 위한 온수코일과 냉수가 흐르기 위한 냉수코일을 포함할 수 있다. 제어부(100)는 물순환부(103)로 전달되는 물의 온도를 이용하여 양식장(10) 내부의 온도를 조절한다.

온수코일을 거친 물은 온수탱크(107a, 107b)로 바로 저장된다. 냉수코일을 거친 물은 수열회수부(105b)를 거쳐 냉수탱크(107b)로 전달될 수 있다.

물순환부(103)에는 물순환부(103)를 흐르는 물의 온도를 양식장(10)에 퍼트리기 위한 팬(108)이 마련될 수 있다. 팬(108)은 제어부(100)의 제어에 따라 방향, 속도 등이 제어될 수 있다. 예컨대 제어부(100)는 특별히 온도가 조절되어야 할 방향으로 팬(108)의 방향을 변경하고, 필요에 따라 속도를 자동으로 제어할 수 있다.

외기인입구는 공조기(미도시)로부터 전달되는 신선한 외기를 양식장(10) 내부로 인입하기 위한 입구와 통로를 제공한다. 공조기는 외부공기를 외기인입구를 통해 양식장(10) 내부로 전달한다. 제어부(100)는 외부온도와 양식장(10) 내부의 온습도를 비교하여 공조기를 제어할 수 있다. 예컨대 제어부(100)는 외부온도가 지나치게 낮은 경우 따뜻한 공기가 양식장(10)으로 인입될 수 있도록 물저장부(107)의 온도를 공조기로 전달하여 공조기를 통과하는 공기의 온도 또는 습도를 높일 수 있다.

내기배출구(112)는 양식장(10) 내부의 공기를 배기부(106)로 전달하기 위한 출구와 통로를 제공한다. 내기배출구(112)는 슬라이딩 형태로 길이를 조절하도록 구성될 수 있으며, 내부의 공기가 잘 빠져나가도록 팬이 입구쪽에 마련될 수도 있다. 내기배출구(112)에는 내부의 공기가 빠져나가는 것을 조절하기 위한 제1차단부(104a)가 또한 마련될 수도 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 높을수록 내기배출구(112)에 마련된 팬을 빠르게 돌려 내기를 더 빠르게 외부로 배출할 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 빠르게 낮아진다고 판단되면 공기가 쉽게 빠져나가지 못하도록 하기 위해 내기배출구(112)의 제1차단부(104a)를 동작시키도록 구성될 수도 있다.

내기배출구(112)를 통해 배출된 공기는 배기부(106)를 통해 공기포집챔버(110)로 전달된다. 공기포집챔버(110)는 공기의 열을 회수하여 회수된 열을 온수탱크(107a, 107b)로 전달하는 역할을 수행하는 공기열회수부(105a)가 마련된다.

차단부(104)는 제어부(100)의 제어에 따라 공기흐름을 차단하도록 구성된다. 차단부(104)는 댐퍼(damper)를 포함할 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내외부에서 센싱된 다양한 정보에 기초하여 여러 차단부(104)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 차단부(104)는 양식장(10)에서 공기가 흐르는 여러 위치에 마련될 수 있다. 차단부(104)는 예컨대 배기인입부(1061)에 마련되는 제1차단부(104a), 공기포집챔버(110)에 마련되는 제2차단부(104b)를 포함할 수 있다.

배기부(106)는 배기인입부(1061), 제1차단부(104a) 및 배기통로(1060)를 포함한다.

배기인입부(1061)는 내기배출구(112)에서 배출되는 배기를 인입하여 배기통로(1060)로 전달하도록 구성된다. 배기인입부(1061)는 내기배출구(112)로부터 소정 거리 이상 떨어져 있도록 구성될 수 있다. 일례로서, 배기인입부(1061)는 슬라이딩 형태로 길이를 조절하도록 구성될 수 있다. 배기인입부(1061)에는 배기인입부(1061)의 길이를 상하로 조절하도록 구성되는 길이조절부가 추가로 마련될 수 있다. 길이조절부는 배기인입부(1061)가 적절한 길이를 갖도록 슬라이딩 동작을 수행하는 롤러와 롤러를 작동시키기 위한 모터를 포함할 수 있다. 제어부(100)는 센서부(101)를 통해 측정되는 양식장(10) 내부의 온도에 따라 길이조절부를 제어하여 배기인입부(1061)가 적당한 위치에 있을 수 있도록 제어할 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 소정 온도를 초과하여 올라갈 때 배기인입부(1061)의 길이를 늘리고, 양식장(10) 내부의 온도가 소정 온도 미만으로 내려갈 때 배기인입부(1061)의 길이를 줄이도록 구성될 수 있다.

배기인입부(1061)에는 공기의 흐름을 선택적으로 차단하기 위한 제1차단부(104a)가 마련될 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 제1레벨을 초과할 때 제1차단부(104a)를 제어하여 완전 개방할 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 제1레벨보다 낮은 제2레벨 이하일 때 제1차단부(104a)를 제어하여 반(50%) 정도 개방할 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 제2레벨보다 낮은 제3레빌 이하일 때, 제1차단부(104a)를 제어하여 완전히 폐쇄할 수도 있다.

열회수부(105)는 물 또는 공기의 열을 흡수하여 온수탱크(107a, 107b)로 전달한다. 열회수부(105)는 내기배출구(112)를 통해 배출되는 공기에서 열을 회수하는 공기열회수부(105a)와 물순환부(103)를 순환하는 물과 수조에서 배출되는 물에서 열을 회수하는 수열회수부(105b)를 포함한다. 공기열회수부(105a)와 수열회수부(105b)는 그 효율이 일반 보일러 또는 칠러의 약 2.5배가량 된다. 이를 위해 열회수부(105)는 히트펌프를 포함할 수 있다. 히트펌프는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 고온의 열원을 저온으로 전달하는 장치이다. 본 실시예에서 히트펌프는 양식장(10)의 내기배출구를 통해 배출되는 배기의 열을 흡수하고, 물순환부(103)를 순화하여 온도가 높아진 물의 열과, 수조(102)에서 배출되는 폐수의 열을 흡수하도록 구성된다. 히트펌프는 흡수한 열을 온수탱크(107a, 107b)로 전달한다. 열이 흡수된 순환부는 냉수탱크(107b)로 전달된다. 이를 위해 열회수부(105)는 내기배출구(112) 및 물저장부(107)와 배관을 통해 연결될 수 있다.

공기열회수부(105a)는 공기포집챔버(110) 내부에 마련될 수 있다. 내기배출구(112)를 통해 배출되는 높은 온도의 공기는 배기부(106)를 통해 공기포집챔버(110)로 전달된다. 공기포집챔버(110)에 마련된 공기열회수부(105a)는 전달받은 양식장(10) 내부의 공기에서 열을 회수한다. 공기열회수부(105a)는 열을 회수한 공기를 외부로 배출한다.

양식장(10) 내부의 온도가 소정 레벨 이하이거나 온수탱크(107a, 107b) 내부의 물의 온도가 소정 레벨 이상인 경우 제어부(100)는 공기열회수부(105a)의 동작을 잠시 정지시킬 수 있다. 공기포집챔버(110)는 공기열회수부(105a)에서 공기가 배출되는 부재가 공기포집챔버(110) 외부로의 배관과 직접 연결되어 공기열회수부(105a)가 인입되는 공기에서 열을 회수하여 배출하지 않으면 내부에 공기가 쌓일 수 있다. 이때 공기포집챔버(110) 내부에 공기가 지나치게 많이 인입되면 공기포집챔버(110) 내부압력이 높아진다. 이를 방지하기 위해 공기포집챔버(110) 외부로 공기가 배출되도록 배출구가 마련될 수 있다. 배출구는 제2차단부(104b)에 의해 선택적으로 차단될 수 있다. 즉, 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도가 소정 레벨 이하이거나 온수탱크(107a, 107b)의 물의 온도가 소정 레벨을 초과하는 또는 공기포집챔버(110) 내부의 압력이 소정 레벨을 초과하는 경우 제2차단부(104b)를 개방하도록 제어할 수 있다.

펌프부(111)는 제어부(100)의 제어에 따라 온수탱크(107a, 107b)나 냉수탱크(107b)로부터 물순환부(103) 또는 수조(102)로 물을 공급하도록 구성된다. 펌프부(111)는 각 배관에 마련될 수 있다.

밸브부(109)는 수열회수부(105b), 냉수탱크(107b) 그리고 수조(102)에서 배출되는 폐수배출경로 사이에 마련될 수 있다. 제어부(100)는 수조(102)에서 배출되는 폐수의 온도에 기초하여 밸브부(109)의 동작을 제어할 수 있다. 예컨대 수조(102)에서 배출되는 폐수의 온도가 소정 레벨 이하라면 폐수가 수열회수부(105b)로 전달되지 않도록 밸브부(109)를 제어하고, 폐수의 온도가 소정 레벨을 초과하면 폐수가 수열회수부(105b)로 전달되도록 구성될 수 있다. 밸브부(109)는 3-way 밸브를 포함한다. 이를 위해 폐수배출경로에 폐수의 온도를 측정하기 위한 센서가 마련될 수 있다.

물저장부(107)는 지하수에서 퍼올린 물을 저장하고, 물순환부(103), 공조기 또는 수조(102)로 전달하도록 구성된다. 물저장부(107)는 온수탱크(107a, 107b)와 냉수탱크(107b)를 포함한다. 온수탱크(107a, 107b)와 냉수탱크(107b)는 다양한 온도의 물을 나누어 저장하도록 구성될 수 잇다. 예컨대 물저장부(107)는 양식장(10) 내부 또는 수조(102)의 온도를 급격히 올리거나 내려야할 필요가 있을 때 가장 높은 온도의 온수 또는 가장 낮은 온도의 냉수를 물순환부(103), 공조기 또는 수조(102)로 공급할 수 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내외부 또는 각 수조(102)의 온도상황에 기초하여 어떤 온도의 물을 사용할 지 분석하고, 적절한 온도의 물을 공급하기 위해 물저장부(107)와 펌프부(111)의 동작을 제어할 수 잇다. 물저장부(107)에 저장된 물은 펌프부(111)의 동작에 의해 배관을 지나 물순환부(103), 공조기 또는 수조(102)로 제공된다.

온수탱크(107a, 107b)는 제1온수탱크(107a)와 제2온수탱크(107c)를 포함한다. 제1온수탱크(107a)는 수조(102) 또는 물순환부(103)로 공급하기 위한 온수를 저장한다. 제2온수탱크(107c)는 제1순환코일(1070)을 순환하기 위한 물을 저장한다. 제어부(100)는 제1온수탱크(107a)의 물의 온도가 소정레벨 이하가 되면 제1순환코일(1070)로 온수를 제공하도록 펌프부(111)와 제2온수탱크(107c)를 제어할 수 있다.

다른예로서, 온수탱크(107a, 107b)는 하나로 구성되고, 열회수부(105)는 회수한 열을 하나의 온수탱크(107a, 107b)로 전달하도록 구성될 수도 있다.

공조기(미도시) 양식장(10) 실내의 공기를 외부의 새 공기를 환기시켜주도록 구성된다. 공조기는 양식장(10) 실내의 공기를 공기포집챔버(110)로 전달하도록 구성된다. 공조기는 공조 방식에 따라 중앙식 공조기, 공장조립형 공조기, 멀티존 공조기 등으로 분류된다. 본 발명에 따른 공조기는 내부에 가습부를 포함할 수 있다. 가습부는 소정의 물을 저장하고 있다가 제어부(100)의 제어에 따라 물을 무화하거나 미립화하여 양식장(10) 내부로 전달되는 공기에 제공할 수 있다. 가습부의 물은 물저장부(107)로부터 공급받을 수 있다. 이를 위해 물저장부(107)와 가습부는 배관으로 서로 연결될 수 있다.

센서부(101)는 양식장 내외부의 온습도, 공기포집챔버(110) 내부의 압력, 수조(102) 별 온도, 물순환부(103) 및 수조(102)에서 버려지는 폐수배출경로를 흐르는 물의 온도 등 다양한 정보를 센싱하도록 구성된다. 센서부(101)는 이들을 측정하기 위한 복수개의 센서의 집합을 의미한다.

제어부(100)는 본 발명에 따른 양식장 시스템(1)의 제반 구성들이 동작하기 위한 제어를 수행한다. 제어부(100)는 제어서버일 수도 있다. 제어부(100)에는 이러한 제어 동작들을 수행할 수 있도록 하는 제어프로그램과, 제어프로그램이 설치되는 비휘발성의 메모리, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리 및 로드된 제어프로그램을 실행하는 적어도 하나의 마이크로프로세서 혹은 CPU(Central Processing Unit)를 포함할 수 있다. 제어프로그램은, BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 하나의 실시예로서, 응용프로그램은, 제어부(100)의 제조 시에 제어부(100)에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 제어부(100)에 설치될 수 있다. 응용프로그램의 데이터는 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부서버로부터 제어부(100)로 다운로드 될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(100)는 센서부(101)로부터 수신되는 다양한 정보에 기초하여 양식장 시스템(1)의 각 구성요소를 제어하도록 구성된다. 제어부(100)는 하나의 장치인 것처럼 도시되나 각 장치의 기능을 수행하기 위한 프로세서들의 집합으로 이해될 수도 있다.

제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온습도와 수조(102)의 물의 온도를 맞추기 위해 물저장부(107), 펌프부(111), 공조기의 동작을 제어하도록 구성된다. 예컨대 양식장(10) 내부의 온도 또는 수조(102)의 물의 온도가 높거나 낮은 경우 맞는 온도의 물이 물순환부(103)로 전달되도록 물저장부(107)와 펌프부(111)를 제어할 수 있다. 수조(102)로는 항시 특정 온도의 물 (예를 들면 26~29℃)이 제공되도록 할 수 있으며, 급격한 온도 변화를 나타낼 때 이에 맞는 물이 제공되도록 물저장부(107)와 펌프부(111)를 제어할 수 있다.

제어부(100)는 온수탱크(107a, 107b)의 온수가 소정레벨을 초과하거나, 양식장(10) 내부의 온도가 소정레벨 이하인 경우 공기열회수부(105a)의 동작을 정지시킬 수 있다. 이때, 제어부(100)는 제2차단부(104b)를 제어하여 공기포집챔버(110) 내부의 압력이 지나치게 높아지지 않도록 할 수 있음은 상술한 바 있다.

본 발명에 따른 양식장 시스템(1)에는 필요에 따라 보조적으로 동작하는 보일러, 칠러, 잉여한 열을 저장하기 위한 보조온수탱크 등이 마련될 수 있다. 특히 보조온수탱크의 경우 온수탱크(107a, 107b)의 온도가 소정 레벨을 넘으면 공기열회수부(105a)나 수열회수부(105b)가 보조온수탱크로 열을 전달하도록 구성될 수 있다. 보조온수탱크는 온수탱크(107a, 107b)가 필요한 경우 열을 온수탱크(107a, 107b)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템의 물 순환흐름을 나타내는 블록도를 도시한다.

지하수는 추출되어 제1온수탱크(107a)에 저장된다. 제1온수탱크(107a)는 온수가 순환하기 위한 제1순환코일(1070)을 포함한다. 수열회수부(105b)는 회수한 열을 이용하여 물의 온도를 올리고, 이를 제1순환코일(1070)로 전달한다. 공기열회수부(105a)는 배기로부터 회수한 열을 제2온수탱크(107c)로 전달한다. 제2온수탱크(107c)는 저장중인 높은 온도의 물을 제1순환코일(1070)로 전달한다. 제어부(100)는 제1온수탱크(107a)에 저장된 물이 일정한 온도를 유지하도록 열회수부(105), 차단부(104), 밸브부(109) 등을 제어한다.

제1온수탱크(107a)에 저장된 물은 제어부(100)의 제어에 따라 수조(102)로 공급된다. 물은 수조(102)로 직접 공급된다. 물이 계속 공급됨에 따라 수조(102)의 물은 흘러 넘칠 수 있다. 수조(102)에서 흘러 넘친 폐수는 폐수배출 경로를 따라 수열회수부(105b)로 전달된다. 폐수의 온도가 소정 레벨을 초과하면 밸브부(109)는 제어부(100)의 제어에 따라 폐수를 수열회수부(105b)로 전달하여 열을 회수한다. 열이 회수된 폐수는 냉수탱크(107b)로 전달된다. 폐수의 온도가 소정 레벨 이하라면 밸브부(109)는 폐수를 냉수탱크(107b)로 직접 전달할 수 있다.

열이 회수된 폐수는 냉수탱크(107b)로 전달된 물순환부(103)를 순환하는 제2순환코일(1071)의 온도를 낮추는 역할을 수행할 수 있다. 물순환부(103)를 순환하는 순환수는 냉수탱크(107b) 내부의 제2순환코일(1071)의 내에서만 흐르기 때문에 냉수탱크(107b)에 저장된 폐수와 섞이지 않는다. 순환수는 냉수탱크(107b) 제2순환코일(1071)을 따라 흐르며 냉수탱크(107b)의 낮은 온도의 폐수에 의해 온도가 낮아진 상태에서 다시 물순환부(103)로 전달된다. 물저장부(107)는 주기적으로 낮은 온도의 폐수를 하수로 배출한다.

냉수탱크(107b)는 물순환부(103)로 낮은 온도의 냉수를 전달한다. 물순환부(103)는 양식장(10) 내부를 흐르며 양식장(10) 내부의 온도를 낮추어 주는 역할을 한다. 양식장(10) 내부의 온도가 낮을 경우 물순환부(103)로 제1온수탱크(107a)의 온수가 전달될 수도 있다. 제어부(100)는 양식장(10) 내부의 온도에 따라 물저장부(107)와 펌프부(111)를 적절히 제어하여 양식장(10) 내부의 환경을 장어 양식에 최적화된 형태로 맞추도록 구성된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IOT가 적용된 양식장 시스템의 개략도를 도시한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양식장 시스템(1)에는 IOT가 적용될 수도 있다. 이를 위해 양식장(10)의 제어부(100)와 사용자단말(30)은 통신네트워크(20)를 통해 연결되어 서로 정보와 제어신호를 주고받을 수도 있다.

제어부(100)는 센서부(101)를 통해 수신되는 정보와, 현태 양식장 시스템(1)의 운영상태에 대한 정보를 사용자단말로 전달하고, 사용자단말로부터 수신되는 제어신호에 기초하여 양식장 시스템(1)의 구성들을 제어할 수 있다.

제어부(100)는 양식장(10)의 상태와 이에 기초하여 제공되는 다양한 조치내용들을 기록하고, 보고서형태로 작성하여 사용자단말로 제공하는 등 동작을 취할 수도 있다. 보고서는 제어부(100)가 이상상태에 대응하여 취한 조치, 시간에 따른 양식장(10) 내부 온습도 변경점, 장어의 생장상태, 장어의 활동량, 온수 및 냉수사용량, 전력 사용량 등 다양한 내용을 포함할 수 있다.

사용자단말은 사용에게 제어부(100)를 통해 수신되는 다양한 정보와 인터페이스를 제공하며, 인터페이스를 통해 입력되는 사용자 명령을 제어부(100)로 전달하는 역할을 수행한다. 예컨대 물저장부(107), 펌프부(111), 밸브부(109) 등 다양한 차단부(104)와 같은 구성이 직접 제어될 수 있다.

1 - 양식장 시스템
10 - 양식장
100 - 제어부
101 - 센서부
102 - 수조
103 - 물순환부
104 - 차단부
105 - 열회수부
107 - 물저장부
109 - 밸브부

Claims

양식장에 있어서,
내부에 온수 또는 냉수를 저장하도록 구성되는 물저장부;
내부에 물을 저장하도록 구성되며, 또한 물 속에서 살수 있는 생물체를 수용하도록 구성되는 수조부;
물이 순환하기 위한 코일이 마련되며, 상기 물저장부와 배관으로 연결되어 상기 물저장부로부터 공급된 물이 상기 양식장 내부를 순환되도록 구성되는 물순환부;
상기 양식장에서 배출되는 배기의 공기열을 회수하여 상기 물저장부에 저장된 물의 온도를 상승시키도록 구성되는 공기열회수부;
상기 물저장부에 저장된 물이 상기 물순환부 또는 상기 수조부로 전달되도록 구성되는 펌프부; 및
상기 물저장부에서 물이 상기 물순환부로 또는 상기 수조부로 전달되도록 상기 펌프부의 동작을 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 양식장.
제 1항에 있어서,
상기 양식장의 내외부 다양한 상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 센서부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 양식장 내외부 온도 및 상기 수조부의 온도에 기초하여 적절한 온도의 물이 전달되도록 상기 물저장부와 상기 펌프부의 동작을 제어하도록 구성되는 양식장.
제 1항에 있어서,
상기 물저장부 및 상기 수조부로부터 배출되는 폐수가 인입되기 위해 폐수배출경로와 연결되며, 상기 수조부로부터 배출되는 폐수로부터 열을 회수하여 상기 물저장부로 전달하도록 구성되는 수열회수부를 포함하는 양식장.
제 3항에 있어서,
상기 물저장부, 상기 폐수배출경로 및 상기 수열회수부는 물의 흐르는 방향을 제어하도록 구성되는 밸브부를 통해 연결되며,
상기 폐수배출경로를 흐르는 폐수의 온도를 측정하기 위한 센서부가 상기 폐수배출경로의 출구단 쪽에 구비되고,
상기 제어부는 상기 센서부에서 측정되는 상기 폐수의 온도에 기초하여 상기 폐수가 상기 물저장부 또는 상기 수열회수부로 전달되도록 삭이 밸브부의 동작을 제어하도록 구성되는 양식장.
제 1항에 있어서,
상기 공기열회수부는 상기 양식장에서 배출되는 배기를 수집하도록 구성되는 공기포집챔버내에 마련되고,
상기 공기포집챔버는 외부배관을 통해 외부건물들과 연결되며,
상기 공기열회수부는 열이 회수된 공기를 상기 외부배관을 통해 상기 외부건물들로 배출하고,
상기 공기포집챔버, 상기 외부배관에는 공기의 흐름을 선택적으로 차단하도록 구성되는 차단부가 마련되는 양식장.