KR101570120B1 - 초음파 녹조제거 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 녹조제거 시스템에 관한 것으로서, 일끝단이 강이나 호수 또는 저수지의 제방 상단에 고정되며 타끝단이 강이나 호수 또는 저수지의 수중속으로 연장되어 상기 제방에 고정되는 레일을 포함하는 레일부와, 상기 레일에 체결되어 상기 레일을 따라 상하로 승강이동되는 초음파 반사부와, 상기 초음파 반사부에 고정설치되며 초음파를 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 반사부와 상기 초음파 발생기의 동작을 구동 및 제어하는 제어부를 구비하고, 초음파 반사부는, 상기 레일에 체결되는 바퀴와, 상기 바퀴 상단에 형성되며 상기 초음파 발생기로부터 발생된 초음파를 반사시키는 재질로 형성되는 반사본체를 구비하며, 상기 반사본체는 계단형상으로 형성된 바닥 반사판과, 상기 바닥 반사판의 양측에서 상향으로 연장형성된 측벽 반사판을 구비하여, 저수지나 강의 제방에 상기 레일부를 안정적으로 설치하고, 상기 레일부를 따라 초음파 발생기가 안정적으로 승강구동할 수 있으므로, 안정적으로 설치되어 녹조제거를 위한 위치나 영역을 정확하게 제어할 수 있고, 초음파 발생장치와 반사판을 이용하여 저수지나 강의 녹조를 효과적으로 제거할 수 있으며, 녹조의 기포를 파괴하고 수면에 음파막을 형성하여 조류의 부력을 방해하며, 부유하지 못한 조류는 빛을 보지 못해 사멸하는 방식으로 녹조(조류)를 제어할 수 있다.

Description

초음파 녹조제거 시스템{REMOVING SYSTEM OF GREEN TIDE USING ULTRASONIC WAVE}

본 발명은 초음파 녹조제거 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저수지나 강의 제방에 설치되어 초음파와 반사판을 이용하여 저수지나 강의 녹조를 제거하는 초음파 녹조제거 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 녹조(綠潮)는 부영양화된 호소(lakes)나 유속이 느린 하천에서 식물성 플랑크톤인 녹조류가 크게 증가되어 물빛이 녹색으로 변화되는 현상으로 녹조가 발생되면 물의 용존산소량이 크게 줄어들면서 물고기와 수중생물이 폐사(斃死)되면서 악취가 발생되어 수역의 생태계가 파괴됨에 따라 사회적·경제적·환경적 측면에서 상당한 문제점이 발생되었다.

따라서, 독성물질을 생성하는 녹조를 제거하고 녹조의 발생을 방지하기 위해서는 생활하수를 충분히 정화하여 영양염류가 바다나 호소(lakes)로 흘러 들어가지 않도록 하고, 강이나 호숫가에 식물을 심어 이미 유입된 영양염류를 흡수하여 제거하는 것이 중요하다.

이를 해소하기 위하여, 현장에선 물 분수, 물 순환법, 심층폭기법, 용존산소증가 설비, 지하수 펌핑법, 황토 및 케미칼 응집제(주로 인 처리제) 투입법, 미생물 투입법, 미세기포부상법, 직접 녹조수거법 등을 사용하고 있는 데, 물 분수, 물 순환법, 심층 폭기법, 지하수 펌핑법 그리고 미세기포 부상법은 관상용이나 협소한 지역은 좋으나, 넓은 수역에 적용하는 것이 어렵고, 황토, 케미칼 투입법, 미생물투입법은 비용도 많이 들고, 2차 오염문제도 있으며, 직접 녹조수거법은 나름 자연 친환경적이며, 좋은 방식이긴 하나, 넓은 수역에 적용하기에는 수거 처리비용이 부담스럽다.

이와 같은 방법 이외에도, 오존이나 자외선 램프, 역삼투압법, 천적생물 투입법, 전기분해법 등이 있지만, 인공수조가 아닌 넓은 수역에서 직접 사용하기엔 이 역시 미흡한 실정이다.

최근에는 초음파를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 초음파를 이용한 녹조제거장치로서 부력을 이용하여 수면상에 부유하도록 설치되고, 초음파 진동자와 샤프트를 회전모터를 이용하여 회전시켜 초음파를 조사하는 초음파 이용 녹조제거장치가 제안된 바 있다.

그러나, 상술한 종래의 부유식 초음파 녹조 제거장치는, 장치가 설치되어 초음파를 조사하는 위치를 정확하게 제어하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 초음파를 회전시키면서 조사하기 때문에 다수의 초음파 발생장치를 구비하여야 하므로 효율이 낮고 유지관리에 많은 어려움이 따르는 문제점이 있었다.

한국특허 10-1375586(태양광을 이용한 수평 회전식 초음파 녹조제거 부유시스템)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 저수지나 강의 제방에 안정적으로 설치되어 녹조제거를 위한 위치나 영역을 정확하게 제어할 수 있으며, 초음파 발생장치와 반사판을 이용하여 저수지나 강의 녹조를 효과적으로 제거할 수 있는 초음파 녹조제거 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템은, 일끝단이 강이나 호수 또는 저수지의 제방 상단에 고정되며 타끝단이 강이나 호수 또는 저수지의 수중속으로 연장되어 상기 제방에 고정되는 레일을 포함하는 레일부와, 상기 레일에 체결되어 상기 레일을 따라 상하로 승강이동되는 초음파 반사부와, 상기 초음파 반사부에 고정설치되며 초음파를 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 반사부와 상기 초음파 발생기의 동작을 구동 및 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 초음파 반사부는, 상기 레일에 체결되는 바퀴와, 상기 바퀴 상단에 형성되며 상기 초음파 발생기로부터 발생된 초음파를 반사시키는 재질로 형성되는 반사본체를 구비하며, 상기 반사본체는 계단형상으로 형성된 바닥 반사판과, 상기 바닥 반사판의 양측에서 상향으로 연장형성된 측벽 반사판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 초음파 반사부에 체결되는 수면감지부를 더욱 구비하며, 상기 수면감지부는, 부력체와 접촉센서를 구비하여 상기 수면감지부 내로 물이 유입될 때에 상기 부력체의 승강에 의해 상기 접촉센서의 접촉/해제에 따라 상기 초음파 반사부의 수위를 감지하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 강이나 호수 또는 저수지의 수온을 감지하는 온도센서를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 의한 초음파 녹조제거시스템은 저수지나 강의 제방에 상기 레일부를 안정적으로 설치하고, 상기 레일부를 따라 초음파 발생기가 안정적으로 승강구동할 수 있으므로, 안정적으로 설치되어 녹조제거를 위한 위치나 영역을 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 초음파 발생장치와 반사판을 이용하여 저수지나 강의 녹조를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 초음파 반사부와 수면감지부를 구비하여 송출폭 30m 이상, 송출거리 최대 100m 이상의 대용량 초음파 녹조(조류)제어 시스템으로서, 녹조의 기포를 파괴하고 수면에 음파막을 형성하여 조류의 부력을 방해하며, 부유하지 못한 조류는 빛을 보지 못해 사멸하는 방식으로 녹조(조류)를 제어할 수 있다.

또한, 저수위가 되면 수면감지부의 신호에 의해 초음파 발생기의 가동이 중지 되는 시스템으로서 친환경으로 상수도 수원지, 저수지 댐, 강 등의 녹조를 예방 및 분해할 수 있다.

도 1은 종래기술에 의한 부유식 초음파 녹조제거장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 초음파 녹조제거시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템의 레일부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템의 초음파 반사부 및 초음파 발생기를 나타내는 도면으로서, 도 4a는 측면도, 도 4b는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템이 복수 개 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 의한 초음파 녹조 제거시스템의 설치 전후의 상태를 나타내는 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.

본 실시예에 있어서, 초음파 녹조제거 시스템(1)은 상수도 수원지나 저수지, 댐, 강 등의 제방(2)에 설치되는 것을 예로 한다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템(1)은, 레일부(10)와, 초음파 발생기(20)와, 초음파 반사부(30)와, 제어부(40)와, 수면감지부(50)를 포함한다.

상기 레일부(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 일끝단은 상기 제방(2)의 상단의 평탄한 부분에 고정설치되고, 타끝단은 강이나 호수 또는 저수지 등 본 발며엥 의한 초음파 녹조제거 시스템이 설치되는 장소에서 수중속으로 연장되어 설치된다.

도 3a는 상기 레일부를 나타내는 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'를 따라 본 단면도이다.

상기 레일부(10)는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 상기 제방(2)의 경사면을 따라 일정간격 이격되어 설치되는 레일고정판(11a)을 포함하며, 상기 레일고정판(11a)의 상부에는 레일(11)이 설치된다. 상기 레일(11)은, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 대략 ㄱ자 형상으로 절곡 형성된 형강 또는 채널로 형성되며, 상기 레일(11)에는 후술하는 초음파 반사부의 바퀴가 체결된다.

또한, 상기 레일부(10)의 상단에는, 상기 레일(11)의 끝단부분에서 상기 레일과 접철가능하게 힌지회동하도록 연결된 고정레일(12)이 설치된다. 상기 고정레일(12)은 상기 제방의 상단의 평탄한 부분에 고정설치되며, 상기 고정레일을 상기 제방에 고정하기 위한 고정플레이트(12a)를 앵커볼트 등을 통해 고정설치할 수 있도록 구성된다.

상기 레일부(10)에는 초음파 반사부(30)가 체결되고, 상기 초음파 반사부(30)는 상기 레일부(10)를 따라 상하로 승강이동 가능하도록 구성된다.

도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상기 초음파 반사부(30)는 반사본체(31)와, 상기 레일부(10)의 상기 레일(11)에 체결되는 바퀴(32)를 구비한다.

상기 반사본체(31)는, 상기 바퀴(32)의 상단에 형성되며 후술하는 초음파 발생기(20)로부터 발생된 초음파를 반사시키는 재질로 형성된다.

상기 반사본체(31)는, 계단형상으로 형성된 바닥 반사판(33)과, 상기 바닥 반사판의 양측과 하부끝단부분에서 상향으로 연장형성된 측벽 반사판(34)을 구비한다.

상기 반사본체(31)를 계단형상으로 형성된 바닥반사판(33)으로 형성함으로써, 수중에 잠기는 상기 반사본체가 수중에서의 하중이나 충격 등에 의해 파손되거나 쉽게 변형되는 것을 방지하도록 구성된다. 상기 바닥반사판(33)을 스테인리스 플레이트 또는 유리나 타일 형태의 자재를 이용하여 구성하고, 동절기에 물이 얼면 기기의 파손을 방지하기 위하여 조립 및 철거가 용이 할 수 있도록 고정볼트 등의 고정수단에 의해 체결하며, 후면과 측면을 절곡하여 상기 바닥 반사판의 양측과 하부끝단부분에서 상향으로 연장형성된 측벽 반사판(34)을 형성하여 변형이 일어나지 않고 물결에 흔들리지 않는 구조로 형성하는 것이 바람직하다.

도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상기 초음파 반사부(30)의 일측에는 수면감지부(50)를 더욱 마련할 수 있다.

상기 수면감지부(50)는 상기 초음파 반사부(30)의 일측에 체결되는 원통체(51)의 내부에 설치될 수 있다. 상기 수면감지부(50)는 부력체(52)와, 접촉센서(53)를 구비한다. 상기 부력체(52)는, 예를 들면 부레와 같이 부력기능을 갖는 원통형상으로 형성되며, 상기 원통체(51)에 고정되는 고정브라켓 등을 통해 상기 접촉센서(53)와 힌지회동하도록 구성된다.

상기 수면감지부(50)는, 상기 초음파 반사부(30)가 상기 레일부(10)를 따라 상하로 승강이동하게 되면 강이나 호수의 수위에 따라 상기 원통체 내부로 물이 유입되고, 이에 따라 부력기능을 갖는 상기 부력체(52)는 유입된 물에 의해 상승된다.

상기 부력체(52)와 힌지회동하도록 구성된 접촉센서(53)는 상기 부력체의 승강에 따라 상기 원통체(51)와의 접촉이 온오프된다. 따라서, 상기 접촉센서(53)의 온오프에 의해, 즉 상기 접촉센서의 접촉/해제에 따라 상기 초음파 반사부의 수위를 감지할 수 있다.

또한, 상기 원통체(51)의 내부에는 상기 강이나 호수 또는 저수지의 수온을 감지하는 온도센서(60)를 더욱 구비할 수 있다.

상기 반사본체(31)의 상기 바닥반사판(33)의 상부에는 초음파 발생기(20)가 설치된다. 상기 초음파 발생기(20)는 초음파 진동자를 포함하여 구성되며, 수면이나 수중을 향하여 초음파를 조사하도록 구성된다.

상기 제방의 상단부분에는 제어부(40)가 설치된다. 상기 제어부(40)는 상기 초음파 반사부와 상기 초음파 발생기의 동작을 구동 및 제어한다.

상기 제어부(40)는 상기 초음파 반사부(30)에 체결된 상기 수면감지부(50)에 의해 상기 초음파 반사부(30)의 수면을 감지하여 상기 초음파 반사부(30)와 함께 상기 수면감지부를 상하로 이동시키고, 수면이 감지되지 않으면 상기 초음파 발생기(20)의 구동을 중단시키고, 다시 수면이 감지되면 상기 초음파발생기(20)가 가동할 수 있도록 제어한다.

또한, 상기 제어부(40)는 상기 온도감지센서(60)가 수온을 15℃ 이상으로 감지하면 상기 초음파발생기(20)가 가동할 수 있도록 구성하고, 수온을 7℃ 이하로 감지하면 상기 초음파발생기(20)가 가동을 중지하도록 제어하며, 수온을 5℃ 이하로 감지하면 동절기가 왔다는 신호이므로 상기 초음파발생기(20)의 동파 방지를 위해 상기 초음파 반사부로부터 분리하여 별도의 장소에서 보관 할 수 있도록 경고 신호를 보낼 수 있도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부(40)는 유무선으로 관계자에게 제어관련 데이터를 전송할 수도 있으며 현장에서 작동 여부를 확인할 수 있도록 구성할 수도 있다.

한편, 한전 전기 공급이 어려울 시에는 태양전지(미도시)를 이용하여 장치를 가동할 수도 있고, 취수탑(미도시) 또는 취수장치(미도시)주위에 사방으로 초음파 조류제어시스템을 설치하여 취수와 조류제어를 동시에 시행하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템(1)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 강이나 호수 또는 저수지(3)의 둘레를 따라 복수 개소 설치하여, 각 시스템의 초음파 발생기를 통해 초음파를 조사하였다.

본 발명에 의한 초음파 녹조제거 시스템(1)에 의해 녹조의 기포를 파괴하고 수면에 음파막을 형성하여 조류의 부력을 방해하며, 부유하지 못한 조류는 빛을 보지 못해 사멸하는 방식으로 녹조(조류)를 제어한 결과를 도 6a 내지 도 6c에 각각 나타내었다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1 : 초음파 녹조제거 시스템
10 : 레일부
20 : 초음파 발생기
30 : 초음파 반사부
40 : 제어부
50 : 수면감지부

Claims (4)

1. 삭제
2. 일끝단이 강이나 호수 또는 저수지의 제방 상단에 고정되며 타끝단이 강이나 호수 또는 저수지의 수중속으로 연장되어 상기 제방에 고정되는 레일을 포함하는 레일부와,
   상기 레일에 체결되어 상기 레일을 따라 상하로 승강이동되는 초음파 반사부와,
   상기 초음파 반사부에 고정설치되며 초음파를 발생시키는 초음파 발생기와,
   상기 초음파 반사부와 상기 초음파 발생기의 동작을 구동 및 제어하는 제어부를 구비하며,
   상기 초음파 반사부는,
   상기 레일에 체결되는 바퀴와,
   상기 바퀴 상단에 형성되며 상기 초음파 발생기로부터 발생된 초음파를 반사시키는 재질로 형성되는 반사본체를 구비하며,
   상기 반사본체는, 계단형상으로 형성된 바닥 반사판과, 상기 바닥 반사판의 양측에서 상향으로 연장형성된 측벽 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 녹조제거 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 초음파 반사부에 체결되는 수면감지부를 더욱 구비하며,
   상기 수면감지부는, 부력체와 접촉센서를 구비하여 상기 수면감지부 내로 물이 유입될 때에 상기 부력체의 승강에 의해 상기 접촉센서의 접촉/해제에 따라 상기 초음파 반사부의 수위를 감지하는 것을 특징으로 하는 초음파 녹조제거 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 강이나 호수 또는 저수지의 수온을 감지하는 온도센서를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 녹조제거 시스템.
   

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