KR20210028031A - 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치로서, 릴하우징, 덮개부 및 채수통을 포함하여 릴하우징이 수용하는 릴의 작동에 따라 덮개부로 채수통의 상면을 외부로부터 차단하여 수질샘플의 이탈을 방지하고, 드론에 완전히 고정하여 드론의 비행시 발생하는 롤링 관성을 방지하여 비행제어를 용이하게 할 수 있는 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치를 제공한다.

Description

수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치{Drone water collector for water sampling}

본 발명은 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 릴하우징, 덮개부, 채수통을 포함하여 릴하우징이 수용하는 릴의 작동에 따라 덮개부로 채수통의 상면을 외부로부터 차단하여 수질샘플의 이탈을 방지하고, 채수통을 드론에 완전히 고정하여 비행시 발생하는 롤링 관성을 방지하여 비행제어를 용이하게 할 수 있는 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치에 관한 것이다.

채수 장치는 물의 물리적, 화학적 특성을 조사하기 위해 물을 채취하는 장치로, 하수원의 오염도를 측정할 때, 수질기준에 대한 수돗물의 합격여부를 검사할 때, 강, 호수, 바다 등의 환경 오염도를 측정할 때 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.

종래의 경우, 수질 측정에 필요한 물 시료를 채취하기 위해서는, 대부분 시료채취자들이 배를 이용하여 특정 지역의 시료용 물을 채취했지만, 이 경우 특히 배를 이용한 시료 채취가 이루어질 경우 배에서 유출되는 엔진냉각수나 배기가스 등의 영향으로 주변 수질을 오염시킬 수 있는 관계로 채취된 시료용 물로는 온전한 수질 측정이 불가하였다. 또한, 물을 채취하기 위해 작업자가 수작업으로 시료를 샘플링 해야 했으며, 이러한 과정에서 작업자의 실수 등으로 인하여 샘플링한 시료가 오염되거나 변질될 가능성이 있었다.

최근에는 이렇게 사람의 직접 접근이 어려운 분야에서 무인항공기인 드론을 활용하는 추세로, 운반 및 보관의 편리성, 조작 용이 등의 장점이 있어기상관측 및 수질관리 외에도 항공 촬영, 재난 재해 모니터링 및 물류 운반 등의 다양한 분야에서 사용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다

현재는 수자원관리, 하천관리 및 측량분야에서 드론을 활용하여 수자원의 흐름, 수질관측, 유량조사 또는 재해관리 등을 적용한 연구 사례가 늘어나고 있으며, 더욱이 드론을 기반으로 하는 수자원 및 하천관리로서, 다목적 댐 및 수중보의 위험 감지와 자동 전파 등을 포함하는 상시 모니터링, 녹조 발생에 따른 오염과 감지 및 확산예측 등을 포함하는 상시 모니터링 및 전조 파악, 하천 감시 및 지도의 자동 생성 등을 포함하는 하천지형 모니터링 및 지도 생성, 쓰레기, 내수면 어업 및 낚시 등을 포함하는 하천 위험 및 금지구역 상시 감시, 불법 건축 등을 포함하는 수변 개발현장 모니터링, 홍수 피해나 가뭄 상황 등을 포함하는 가뭄, 홍수 모니터링 및 피해예측 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

종래기술, 대한민국 공개특허 제2016-0097399(2016.08.18.)는 시료채취용 무인비행시스템에 관한 것으로, 무인비행시스템에 승강장치와 시료통을 이용하여 시료를 채취하는 것에 대한 내용을 개시하고 있다. 하지만, 종래기술은 샘플링한 시료통을 드론 하부의 공간에 수용하는 것으로 샘플링 후 이동하는 과정에서 드론과 시료통이 완전히 고정되지 않아 비행과정에서 샘플이 이탈하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제2016-0097399호 (2016.08.18.) 시료채취용 무인비행시스템

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 릴하우징, 덮개부, 채수통을 포함하여 드론 본체에 결합된 릴하우징 내부의 릴 작동에 따라 채수통으로 수질샘플을 채수하고, 채수통의 상면을 덮개부로 덮어 외부와 차단하여 수질샘플을 이탈을 방지하며, 드론에 완전히 고정하여 드론의 비행시 발생하는 롤링 관성을 방지하여 비행제어를 용이하게 할 수 있는 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 프로펠러가 구비된 드론에 결합되어 채수를 하는 드론용 채수장치에 있어서, 상기 드론에 결합되어 내부에 릴을 수용하는 릴하우징과, 상기 릴하우징 하단에 결합되어 상기 릴의 와이어가 중앙을 통과하는 덮개부와, 상기 덮개부를 통과한 상기 와이어가 상면에 결합되고 채수한 샘플을 수용하는 채수통을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릴의 작동에 따라 상기 덮개부가 상기 채수통 상면을 덮어 외부와 차단하고, 상기 채수통이 상기 릴하우징에 결합되어 상기 드론에 고정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치는 드론에 결합된 릴하우징에 수용된 릴의 작동에 따라 채수통으로 수질샘플을 채수하고, 채수통이 덮개부와 결합함과 동시에 릴하우징에 고정됨으로써 드론의 비행에 따른 채수장치의 롤링 관성을 방지하여 수질샘플의 이탈을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치는 채수 후에 채수통이 드론에 결합된 릴하우징에 고정되어 드론과 고정되므로 비행제어를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 릴하우징과 덮개부의 결합을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 채수통을 나타낸 도면이다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치의 작동 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치의 일실시 예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 릴하우징과 덮개부의 결합을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시한 채수통을 나타낸 도면이고, 도 4 및 5는 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치의 작동 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치(10)는, 릴하우징(100), 덮개부(200) 및 채수통(300)을 포함할 수 있다.

상기 릴하우징(100)은 상기 드론에 결합되어 내부에 릴(110)을 수용하고, 상기 덮개부(200)는 상기 릴하우징(100) 하단에 결합되어 상기 릴(110)의 와이어(111)가 중앙을 통과하며, 상기 채수통(300)은 상기 덮개부(200)를 통과한 상기 와이어(111)가 상면에 결합되어 수질샘플을 채수할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 릴하우징(100)은 릴(110), 와이어홀(120) 및 고정가이드홈(130)을 포함하고, 상기 덮개부(200)는 가이드홀(210)을 포함할 수 있다.

먼저, 도 2의 <a>를 참조하면, 상기 릴하우징(100)은 내부가 중공인 다각형의 형상으로 상기 드론 몸체에 결합되어 내부에 상기 릴(110)을 수용하고, 하단에 상기 릴(110)의 와이어(111)가 통과하는 와이어홀(120)을 포함하여 상기 릴(110)의 작동에 따라 상기 와이어(111)가 상기 와이어홀(120)을 통과해 연결된 상기 채수통(300)을 상기 드론으로부터 상승 또는 하강 시킬 수 있어, 다양한 높이 또는 깊이에서 수질샘플을 채수할 수 있다.

여기서, 상기 릴하우징(100)은 상기 와이어홀(120)에 일정높이로 홈이 형성되어 상기 채수통(300)의 상면 일부가 끼움 결합되는 상기 고정가이드홈(130)을 포함하고, 상기 채수통(300) 상면의 일부가 상기 고정가이드홈(130) 내부에 끼워져 결합되어 상기 채수통(300)을 상기 릴하우징(100)에 고정할 수 있으며, 상기 드론이 채수를 완료하고 이동 비행중에 발생하는 롤링 관성을 방지하여 비행제어를 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 릴하우징(100)은 상기 드론과 일체형으로 제작되어 채수하려는 수질샘플의 거리 또는 깊이에 따라 상기 릴(110)을 교체하기 위한 개폐부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 릴하우징(100)과 상기 릴(110)이 일체형으로 제작되어 상기 릴하우징(100)의 단부에 상기 드론으로부터 탈부착할 수 있는 탈부착부(미도시)를 더 포함할 수 있으며. 채수하려는 목표 지점의 위치 또는 기상 상황 등에 따라 다양한 형태로 탈부착하여 이용할 수 있다.

또한, 상기 릴하우징(100)은 내부 또는 외부에 구동모터(미도시) 및 무선통신부(미도시) 등을 더 포함하여 상기 무선통신부(미도시)를 통해 상기 구동모터(미도시)를 작동시켜 상기 릴(110)을 작동할 수 있고, 상기 와이어(111)는 상기 채수통(300)이 채수하는 수질샘플에 손상되거나 오염되지 않는 나일론, 합성고분자 또는 스테인레스 스틸 등의 재질을 포함하여 수질샘플의 종류에 따라 다양한 재질로 이용될 수 있다.

도 2의 <b> 및 <c>를 참조하면, 상기 덮개부(200)는 상기 릴하우징(100) 하단의 상기 와이어홀(120)에 결합되고, 중앙에 상기 와이어홀(120)을 통과하는 상기 와이어(111)를 가이드하는 상기 가이드홀(210)이 구비되어 상기 릴(110) 작동에 의한 상기 와이어(111)의 엉킴 또는 꼬임을 방지 할 수 있으며, 상기 릴(110)의 작동에 따라 상기 채수통(300)의 상면에 결합되어 상기 채수통(300)의 상면을 외부와 차단시켜 채수한 수질샘플이 비행 중에 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 상기 덮개부(200)는 상면에 상기 고정가이드홈(130)을 따라 일정높이 돌출된 가이드홈지지부(220)를 더 포함하여 상기 고정가이드홈(130)에 결합되고, 상기 가이드홈지지부(220)가 상기 고정가이드홈(130)을 둘러싸며 끼움 결합으로 고정되어 상기 가이드홀(210)이 상기 와이어홀(120)에 이격없이 위치되며, 상기 릴(110)의 작동에 의해 상기 와이어(111)가 상기 와이어홀(120)과 가이드홀(210)의 내부를 통과함에 있어서 엉키거나 꼬이지 않게 가이드할 수 있고, 상기 드론의 비행 중에도 흔들림 없이 상기 덮개부(200)와 상기 릴하우징(100)을 고정할 수 있다.

또한, 상기 덮개부(200)는 상기 채수통(300)의 상면과 같은 형태의 판상으로, 하면에 상기 채수통(300)을 고정하기 위한 덮개홈(미도시) 또는 덮개고정부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 채수통(300)이 채수하는 샘플로부터 손상되거나 오염되지 않는 실리콘, 합성고분자 또는 스테인레스 스틸과 같은 탄성 또는 비탄성의 재질일 수 있으며, 상면에 탈부착부(230)를 더 포함하여 상기 채수통(300)이 채수하는 수질샘플의 종류 또는 양에 따라 상기 릴하우징(100)으로부터 탈부착하여 교체될 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 상기 채수통(300)은 채수통상부(310), 채수통중부(320) 및 채수통하부(330)를 포함할 수 있다.

먼저, 도 3의 <a>를 참조하면, 상기 채수통상부(310)는 채수홀(311), 고정가이드(312), 상부지지대(313) 및 하부연결부(314)를 포함할 수 있다.

상기 채수통상부(310)는 상면이 일정 곡률을 갖는 볼록한 형상으로 내부가 중공이며, 상기 채수홀(311)은 상기 채수통상부(310)의 상면에 다양한 형상으로 복수개 형성되어 수질샘플이 유입되어 채수를 할 수 있고, 상기 고정가이드(312)는 상기 채수통상부(310) 상면의 중앙에 일정 높이로 돌출 형성되어 중앙에 상기 와이어(111)가 연결되어 상기 릴(110)의 작동에 따라 상승 또는 하강할 수 있으며, 상기 상부지지대(313)는 상기 채수통상부(310)의 내부의 상면에서부터 내부 측면까지 일정 높이로 연장되어 상기 고정가이드(312)를 내부에서 지지하며 상기 채수통상부(310)의 형상을 유지할 수 있고, 상기 중부연결부(314)는 상기 채수통상부(310)의 상단에서 하단까지 관통되는 구멍으로 내부 측면에 복수개 형성되어 연결부재(미도시)를 이용하여 상기 채수통중부(320)와 연결하여 채수한 수질샘플을 수용할 수 있다.

여기서, 상기 고정가이드(312)는 상단 모서리가 빗면 또는 굴곡진 형상일수 있어, 상기 릴(110)의 작동에 따라 상기 가이드홀(210)을 적은 마찰로 통과하여 상기 고정가이드홈(130)에 용이하게 결합될 수 있다.

도 3의 <b>를 참조하면, 상기 채수통중부(320)는 상부연결부(321), 거치홈(322), 중부지지대(323) 및 하부연결부(324)를 포함할 수 있다.

상기 채수통중부(320)는 상기 채수통상부(310)의 하단에 연결되어 상단과 하단이 모두 개방된 내부가 중공인 관의 형상으로 상기 채수통상부(310)가 채수하는 수질샘플을 수용할 수 있으며, 상기 상부연결부(321)는 상기 채수통중부(320)의 상단에서부터 하단을 향해 일정 깊이 형성되는 홈으로 내부 측면에 복수개 형성되어 상기 채수통상부(310)의 상기 중부연결부(314)와 상기 연결부재(미도시)를 이용하여 연결할 수 있고, 상기 거치홈(322)은 상기 채수통중부(320)의 외부의 둘레를 따라 중간 높이에 수평으로 형성되는 홈으로 거치대(미도시) 등에 상기 채수통(300)을 거치하여 보관할 수 있으며, 상기 중부지지대(323)는 상기 채수통중부(320) 내부 측면 일단에서 타단까지 연장되어 서로를 연결하는 봉의 형상으로 복수개 형성되어 상기 채수통중부(320) 내부를 지지하여 채수되는 수질샘플의 압력에 의해 변형 또는 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 하부연결부(324)는 상기 채수통중부(320)의 하단에서부터 상단을 향해 일정 깊이 형성되는 홈으로 내부 측면에 복수개 형성되어 상기 채수통하부(330)와 상기 연결부재(미도시)를 이용하여 연결할 수 있다.

도 3의 <c>를 참조하면, 상기 채수통하부(330)는 말단연결부(331)를 포함할 수 있다.

상기 채수통하부(330)는 상기 채수통중부(320)의 하단에 연결되어 상단은 개방되고 하단은 폐쇄되어 내부가 중공인 다각형의 형상으로 상기 채수통상부(310)를 통해 채수되는 수질샘플을 수용할 수 있으며, 상기 말단연결부(331)는 상기 채수통하부(330) 상단에서 하단을 향해 일정 깊이 형성되는 홈으로 내부 측면에 복수개 형성되어 상기 채수통중부(320)의 상기 하부연결부(324)와 상기 연결부재(미도시)를 이용하여 연결하여 수질샘플을 수용할 수 있다.

또한, 상기 채수통(300)은 내부가 중공인 관의 형상인 채수통연장부(미도시)를 더 포함하여 상기 채수통상부(310)와 채수통중부(320) 사이 또는 상기 채수통중부(320)와 채수통하부(330) 사이에 연결할 수 있어 다양한 용량의 수질샘플을 채수할 수 있다.

또한, 상기 채수통(300)은 채수하는 수질샘플로부터 손상되거나 오염되지 않는 실리콘, 합성 고분자 또는 스테인레스 스틸과 같은 탄성 또는 비탄성의 재질일 수 있으며, 상기 덮개부(200)와 같은 재질이거나 상이한 재질로 제작될 수 있다.

이하, 도 4 및 5를 참조하여 본 발명에 따른 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치의 작동 실시예를 설명한다.

도 4를 참조하면, 상기 드론용 채수장치(10)는 상기 릴(110)의 작동에 따라 채수시상태와 이동시상태로 나타낼 수 있다.

먼저, 채수시상태는 상기 덮개부(200)가 상기 릴하우징(100)의 하단에 있는 상기 와이어홀(120)에 고정되어 있으며, 상기 릴(110)이 채수하고자 하는 샘플의 거리 또는 깊이에 따라 작동하여 상기 채수통(300)을 하강시켜 수질샘플을 채수할 수 있다.

여기서, 채수가 완료되는 경우, 상기 릴(110)이 작동하여 상기 채수통(300)을 상승시켜 상기 채수통(300)의 고정가이드(312)가 상기 덮개부(200)의 가이드홀(210)을 통과해 상기 덮개부(200)로 상기 채수통(300)의 상면을 외부로부터 차단하고, 상기 고정가이드(312)가 상기 와이어홀(120)의 고정가이드홈(130)에 끼움 결합되며 상기 릴하우징(100)과 상기 채수통(300)이 고정되어 상기 드론용 채수장치(10)가 상기 드론에 완전히 고정되며, 상기 드론의 비행 중에 발생하는 롤링 관성을 방지하여 비행제어가 용이하고, 수질샘플이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 5를 참조하여, 채수 후, 상기 릴(110)의 작동에 따른 작동을 설명하면, 상기 채수통(300)이 상승되어 상기 덮개부(200) 및 상기 릴하우징(100)에 결합되어 고정된다.

먼저, 상기 릴하우징(100) 하단에 형성된 상기 와이어홀(120)의 상기 고정가이드홈(130)에 상기 덮개부(200)가 상기 탈부착부(230)에 의해 결합되고, 상기 가이드홈지지부(220)에 의해 상기 고정가이드홈(130)에 고정 및 지지되어, 상기 와이어(111)가 상기 와이어홀(120)과 가이드홀(210)의 내부를 방해없이 통과할 수 있고, 상기 와이어(111)가 상기 채수통(300)의 상기 고정가이드(312)의 상면 중앙에 결합되어 상기 릴(100)의 작동에 따라 상기 채수통(300)이 상승하여 상기 덮개부(200)와 먼저 결합하여 상기 채수홀(311)을 외부로부터 차단하고, 상기 고정가이드(312)가 상기 덮개부(200)의 가이드홀(210)을 통과하며 상기 릴하우징(100)의 고정가이드홈(130)에 끼움결합되면서 상기 채수통(300)이 상기 릴하우징(100)에 완전히 고정시킬수 있으며, 이로 인해 상기 드론의 비행 중에 발생하는 롤링 관성을 방지하여 비행제어가 용이하고, 수질샘플이 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

10 : 드론용 채수장치
100 : 릴하우징
110 : 릴
111 : 와이어
120 : 와이어홀
130 : 고정가이드홈
200 : 덮개부
210 : 가이드홀
220 : 가이드홈지지부
230 : 탈착부
300 : 채수통
310 : 채수통상부
311 : 채수홀
312 : 고정가이드
313 : 상부지지대
314 : 하부연결부
320 : 채수통중부
321 : 상부연결부
322 : 거치홈
323 : 중부지지대
324 : 하부연결부
330 : 채수통하부
331 : 말단연결부

Claims (2)

1. 복수의 프로펠러가 구비된 드론에 결합되어 채수를 하는 드론용 채수장치에 있어서,
   상기 드론에 결합되어 내부에 릴을 수용하는 릴하우징;
   상기 릴하우징 하단에 결합되어 상기 릴의 와이어가 중앙을 통과하는 덮개부; 및
   상기 덮개부를 통과한 상기 와이어가 상면에 결합되고 수질샘플을 채수하는 채수통을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 릴의 작동에 따라 상기 덮개부가 상기 채수통 상면을 덮어 외부와 차단하고, 상기 채수통이 상기 릴하우징에 결합되어 상기 드론에 고정되는 것을 특징으로 하는 수질샘플 채수를 위한 드론용 채수장치.

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