KR20170084581A

KR20170084581A - 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치

Info

Publication number: KR20170084581A
Application number: KR1020160003796A
Authority: KR
Inventors: 윤영복
Original assignee: 주식회사 캡쳐
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: KR101775960B1

Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 유해 조류(有害藻類) 제거장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 녹조현상(綠藻現狀)를 일으키는 대표적인 유해 미세조류(微細藻類)의 생태학적 특성을 고려하여, 호소(湖沼 ; 호수, 늪, 연못, 강), 냉각탑, 관개수로, 양식장, 하수처리장, 식수 저수조, 수영장 등에서 부유 또는 유영하면서 초음파를 조사하여 유해 조류의 세포분열을 억제함으로써 증식을 최소화할 수 있도록 된 초음파를 이용한 녹조류 제거장치에 관한 것이다.

Description

초음파를 이용한 유해 조류 제거장치{GREEN ALGAE ELIMINATE APPARATUS USING SUPERSONIC WAVES}

일반적으로, 녹조류(綠藻類)는 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 색소체(色素體)가 다량의 엽록소(葉綠素)를 가지고 있어서 녹색을 띠는 조류(藻類)를 말한다.

이러한 녹조류는 6,000여 종으로 이루어져 있다. 녹조류 세포에는 중심 액포가 있으며, 색소체 안에 색소들이 들어 있다. 광합성으로 녹말을 만들어 색소체 안에 있는 피레노이드라고 하는 단백질체에 저장한다. 유성생식하는 종류들이 많으며, 배우자에는 2개 또는 4개의 채찍처럼 생긴 편모가 달려 있다. 무성생식은 세포분열을 하거나, 운동성과 비운동성 포자를 만들거나 분절법으로 이루어진다. 대부분 민물에서 자라는데, 보통 물속에 잠겨 있는 바위 또는 나무에 붙어 있거나 고여 있는 물에 쓰레기처럼 떠서 자라며 땅 위나 바다에 사는 종들도 있다. 자유롭게 떠다니는 아주 작은 조류들은 물속에 사는 생물들에게 양분과 산소를 제공해주는 공급원이기도 하다. 식물의 진화를 연구하는 재료로서 중요시된다.

그러나, 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류, 즉, 식물플랑크톤이 대량 증식하여 수면에 집적함으로써 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키게 되는데 이를 녹조현상이라 한다. 이러한 녹조현상은 담수에서만 발생하는데 공장폐수와 생활하수, 비료, 농약, 가축과 사람의 분뇨 등등 각종 육상 오염물질들이 강 또는 호수로 유입되고 수역의 하부에 침작되어 박테리아에 의해 분해되며 분해된 유기물들이 플랑크톤의 먹이가 되는 질소와 인을 생성시켜 해수 및 담수에서 녹조가 발생하게 된다.

이와 같은 녹조가 심화되면 수중의 용존산소를 감소시키며, 독성 녹조 및 각종 녹조 플랑크톤을 생성시켜 어류 및 수생생물을 폐사시키고, 또한 육지로부터 대량 유입된 유기물들이 침전된 수역 저부에는 침전된 중금속들이 수중으로 용출되어 담수를 오염시키고 어류를 중독시키며, 나아가서는 환경파괴 및 자연 미관의 손상 등 많은 문제점을 불러일으키게 된다. 따라서, 종래에는 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이, 작업자가 배를 타고 호소에 부유하는 유해 조류를 걷어내거나 황토를 공급 확산시키는 것이 고작이었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근까지 유해 조류를 제거하는 기술들이 대거 소개된 바 있는데, 이를 예로 들자면, 대한민국 등록특허공보 제 10-1340245호(유해 조류 방제용 조성물 ; 출원일 : 2010년02월04일) 및 대한민국 등록특허공보 제 10-0456467호(협죽도과 식물 추출액 및 이를 이용한 녹조 현상 원인녹조류 방제방법 ; 출원일 : 2001년12월10일)이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 선행 기술들은 유해 조류를 제거하기 위해 조성물을 제조한 후, 이를 녹조현상이 심한 호소로 운반하여 공급 확산시켜야 하므로, 조성물 제조작업은 물론 공급 확산작업이 매우 번거로운 문제점이 있었다. 또한, 강이나 호수 같이 광범위한 영역에 이러한 작업을 수행하기 위해서는 다량의 조성물이 요구되므로 유해 조류 제거에 따른 비용과 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하자 창출된 것으로, 녹조현상(綠藻現狀)를 일으키는 대표적인 유해 미세조류(微細藻類)의 생태학적 특성을 고려하여, 호소(湖沼 ; 호수, 늪, 연못, 강), 냉각탑, 관개수로, 양식장, 하수처리장, 식수 저수조, 수영장 등에서 부유 또는 유영하면서 초음파를 조사하여 유해 조류의 세포분열을 억제함으로써 증식을 최소화할 수 있도록 된 초음파를 이용한 녹조류 제거장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영 가능한 본체(11); 유해 조류에 대해 영향을 끼치는 대역의 초음파를 발생시켜 외부로 조사하는 조류제거부(12); 물의 강제 흡입/배출을 통해 주변 물의 순환을 유도하는 호소순환부(13); 상기 흡입 배출되는 물의 수질을 검출하는 수질검출부(14); 광시각적 신호를 출력하여 어두운 환경에서 외부로 동작 상태 및 위치를 표출시키는 식별표시부(15); 통신망(C)을 통해 원격지의 관제부(20)와 접속하여 제어신호와 동작상태신호를 송수신하는 통신부(16); 동작 관련 정보를 입력 설정하는 한편 동작 상태를 표시하는 입/출력부(17); 태양광으로부터 변환된 전원 또는 배터리 전원을 전기회로 부분에 동작 전원으로 공급하는 전원부(18); 상기 각부(12~18)의 동작을 자체적으로 제어하거나, 원격지의 관제부(20)에서 송출된 제어신호에 따라 동작을 제어하는 제어부(19);를 포함하여서 됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 호소에 부유 또는 유영하면서 초음파를 물과 유해 조류 방향으로 조사하여 유해 조류의 분해가 이루어지도록 함으로써, 종래 조성물의 유입시키는 것과 비교할 때 약성부산물 발생을 방지하고 유해한 화학성분이 호소에 유입되어 오염시키는 것을 방지함은 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있도록 하고, 유지보수 비용과 유해 조류 제거 비용을 저감시키는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질에 따라 가변적인 주파수값으로 초음파발생수단(11a)이 초음파를 출력시켜 유해 조류를 분해시켜 제거함으로써, 불필요하게 높은 레벨의 주파수를 지속적으로 조사함으로 인해 주변의 다른 생물에 영향을 주는 것을 최소화하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질의 레벨에 대응하여 사전에 설정된 속도값에 따라 호소순환부(12)의 순환 속도가 제어되면서 물의 순환이 이루어지도록 함으로써, 유해 조류의 번식을 미연에 방지하거나 최적의 호소 상태를 유지시키는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 태양광 수집 레벨이 사전에 설정된 레벨 이하가 되면 상기 식별표시부(14)를 점등 또는 점멸시키도록 함으로써, 조도감지센서와 같은 별도의 센서를 구비하지 않고도 식별표시부(14)의 점등 또는 점멸 동작이 이루어지도록 하고, 어두운 환경에서 장치의 동작상태 및 위치를 관리자 또는 주변인이 용이하게 파악할 수 있도록 하는 효과를 얻는다.

또한, 본 발명은 상기 전원부(18)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공하도록 함으로써, 다중적 전원공급이 이루어지도록 함과 동시에 미 전원공급 상태에 놓이게 되는 것을 방지하는 효과를 얻는다.

도 1은 유해 조류(예 ; 녹조류)의 확대도.
도 2는 종래 유해 조류 제거하는 과정을 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 외형적으로 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 구성을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명이 호소에 적용되어 초음파를 조사하는 상태를 예로 도시한 측면도.
도 7은 본 발명에 의해 유해 조류가 파괴되는 상태를 도시한 설명도.
도 8은 본 발명에 의해 유해 조류가 파괴되는 효율을 주파수별로 도시한 그래프.
도 9는 본 발명을 장기간 적용하였을 때 유해 조류가 파괴된 상태를 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 단면도.

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명인 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치(10)는 첨부 도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영 가능한 본체(11); 유해 조류에 대해 영향을 끼치는 대역의 초음파를 발생시켜 외부로 조사하는 조류제거부(12); 물의 강제 흡입/배출을 통해 주변 물의 순환을 유도하는 호소순환부(13); 상기 흡입 배출되는 물의 수질을 검출하는 수질검출부(14); 광시각적 신호를 출력하여 어두운 환경에서 외부로 동작 상태 및 위치를 표출시키는 식별표시부(15); 통신망(C)을 통해 원격지의 관제부(20)와 접속하여 제어신호와 동작상태신호를 송수신하는 통신부(16); 동작 관련 정보를 입력 설정하는 한편 동작 상태를 표시하는 입/출력부(17); 태양광으로부터 변환된 전원 또는 배터리 전원을 전기회로 부분에 동작 전원으로 공급하는 전원부(18); 상기 각부(12~18)의 동작을 자체적으로 제어하거나, 원격지의 관제부(20)에서 송출된 제어신호에 따라 동작을 제어하는 제어부(19);를 포함하여서 될 수 있다.

여기서, 본 발명 중 상기 본체(11)는 내부 공간을 가진 방수처리된 부력체일 수 있으며, 내부 구성요소 또는 별도의 중량체(미도시)에 의해 중량이 조절된 정도에 따라 수면 또는 수중에서 부유 또는 유영하는 것일 수 있다.

상기 본체(11)는 원형(타원 포함), 다각형(삼각, 사각 등) 또는 선박 형상으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명 중 상기 조류제거부(12)는 본체(11) 내에 마련되어, 유해 조류에 대해 영향을 끼치는 대역의 초음파를 발생시키는 초음파발생수단(12a) 및 상기 본체(12) 외부에 마련되어, 발생된 초음파를 설정 각도로 조사하는 초음파조사수단(12b)을 포함하여서 될 수 있다.

상기 초음파발생수단(12a)은 초음파발생회로(발진회로)를 포함한 초음파발생기일 수 있으며, 상기 유해 조류에 대해 영향을 끼치는 대역의 초음파는 16KHz ~ 2.4MHz 범위 내로서, 그 범위 내에서 특정 주파수로 고정 또는 가변될 수 있다.

또한, 상기 초음파조사수단(12b)은 본체(11) 하방 중앙 또는 일측에 치우쳐서 돌출된 고정바 선단에 마련되는 초음파 진동자 또는 송출 안테나로서, 도 4에서와 같이 고정바 선단에 고정되는 고정형일 수도 있으나, 첨부 도면 도 5에서와 같이 상기 본체(11) 하방에 마련된 브래킷에 축 고정되어, 각도가 사전에 선택적으로 가변될 수도 있으며, 브래킷에 고정된 모터(M)의 회전에 의해 각도가 가변될 수도 있다.

이때, 상기 모터(M)는 일정 주기 마다 설정된 각도가 되도록 회전하거나, 설정된 각도 내에서 일정한 속도로 반복 회전하도록, 제어부(19)의 제어신호에 의해 제어될 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 호소순환부(13)는 본체(11)의 하부에 마련되는 순환경로(13a)인 관체와, 상기 순환경로(13a) 내에 마련되어 제어부(19)의 제어신호에 의해 동작하는 순환펌프(13b)일 수 있다.

상기 호소순환부(13)는 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 고정바 또는 브래킷의 상방에 관통 형성될 수도 있으나, 상기 본체(11)의 타측에 치우쳐서 돌출 마련될 수도 있다.

이때, 상기 조류제거부(12)와 호소순환부(13)는 본체(11)의 무게 중심을 고려하여 적정한 위치에 마련되는 것이면 만족한다.

또 한편, 본 발명 중 상기 수질검출부(14)는 호소순환부(13)를 구성하는 순환경로(13a)에 마련될 수도 있고, 상기 본체(11)의 하부면에 독립적으로 돌출 마련될 수도 있다.

상기 수질검출부(14)는 chlorophyll-a, 녹조류, 남조류, pH의 농도와 TSS값(총 부유물질의 양), 수온 중 어느 하나 또는 2개 이상이 복합적으로 마련된 센서일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 식별표시부(15)는 본체(11)의 상방 외곽 테두리부분을 따라 내측에 마련되는 LED모듈일 수 있으며, 외부에는 투명한 차단체가 띠 형태로 마련될 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 통신부(16)는 GPS(Global Positioning System ; 전지구적 무선항행 위성시스템(전세계위치확인시스템)) 기능을 갖는 위성통신모듈일 수도 있고, 소형, 저전력 디지털 라디오를 이용해 개인 통신망을 구성하여 통신하기 위한 표준 기술인 IEEE 802.15 표준을 기반으로 하는 지그비(Zigbee) 방식의 모듈일 수 있으며, 그 밖에도 무선통신 가능한 통신모듈이면 만족한다.

또 한편, 본 발명 중 상기 입/출력부(17)는 본체(11)의 상부면 일측 또는 일 측면에 마련되는 것으로, 입력부는 동작을 사전에 설정하거나 선택할 수 있도록 하는 방수처리된 키버튼(전원버튼, 모드선택버튼, 방향버튼, 선택버튼)을 포함한 입력회로일 수 있으며, 출력부는 동작 상태를 확인할 수 있도록 하는 시각적 표시수단으로서 LED(발광다이오드)모듈 또는 액정표시장치와 청각적 표시수단인 스피커 또는 부저일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 전원부(18)는 본체(11) 상부에 광을 수집하는 패널로 이루어진 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module) 및 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력변환회로로 구성된 태양광수집수단(18a); 상기 태양광수집수단(18a)에서 수집 변환된 전기신호를 충전하는 태양광충전수단(18b); 별도의 보조 배터리(18c ; 예 : 리튬이온 배터리)와 전원공급회로;를 포함하여서 구성될 수 있다.

상기 태양광수집수단(18a)의 태양전지(太陽電池 : solar cell, solar battery)는 투명캡에 의해 보호를 받는 것으로, 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것일 수 있다.

또한, 상기 태양광충전수단(18b)은 축전지일 수 있으며, 상기 태양광수집수단(18a)와 직접 연결되어 충전이 이루어질 수도 있고, 제어부(19)의 제어하에 충전이 이루어질 수도 있는 것으로, 양자 모두 제어부(19)에 의해 적정용량의 충전이 이루어지면 충전이 차단되고, 완전 방전되면 제어부(19)가 배터리(18c)의 전원을 사용할 수 있도록 전환시키는 것일 수 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 제어부(19)는 상기 입/출력부(17)의 입력신호 또는 원격지의 관제부(20)에서 송출되는 제어신호에 의해 사전에 설정 고정된 주파수값 또는 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질에 따라 가변적인 주파수값으로 초음파발생수단(11a)의 초음파 출력을 제어하고, 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질의 레벨에 대응하여 사전에 설정된 속도값에 따라 호소순환부(12)의 순환 속도 및 동작의 ON/OFF를 제어하고, 태양광 수집 레벨이 사전에 설정된 레벨 이하가 되면 상기 식별표시부(14)를 점등 또는 점멸시키도록 제어하고, 상기 전원부(18)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 상기 각 부의 동작상태를 통신부(16)가 관제부(20)로 송출하도록 제어하거나, 상기 관제부(20)에서 송출된 신호를 통신부(16)가 수신하여 입력시키면 저장한 후 상기 각 제어동작을 수행하고, 동작상태를 입/출력부(17)를 통해 시각적 또는 청각적으로 표출시키는 프로그램이 탑재된 마이크로프로세서 및 제어회로일 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 일실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명인 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치(10)는 첨부 도면 도 6 에 도시된 바와 같이, 호소에 부유 또는 유영하면서 초음파를 물과 유해 조류 방향으로 조사하여 유해 조류의 분해가 이루어지도록 함으로써, 종래 조성물의 유입시키는 것과 비교할 때 약성부산물 발생을 방지하고 유해한 화학성분이 호소에 유입되어 오염시키는 것을 방지함은 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있도록 하고, 유지보수 비용과 유해 조류 제거 비용을 저감시킨다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 본 발명은 상기 입/출력부(17)의 입력신호 또는 원격지의 관제부(20)에서 송출되는 제어신호에 의해 사전에 설정 고정된 주파수값 또는 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질에 따라 가변적인 주파수값으로 초음파발생수단(11a)이 초음파를 출력하여 유해 조류를 제거한다.

이때, 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질의 레벨에 대응하여 사전에 설정된 속도값에 따라 호소순환부(12)의 순환 속도가 조절되면서 동작하게 되는데, 이 과정에서, 태양광 수집 레벨이 사전에 설정된 레벨 이하가 되면 상기 식별표시부(14)를 점등 또는 점멸시켜 외부에서 동작 상태 및 위치 파악이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 전원부(18)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공되고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공된다.

본 발명은 상기 각 부의 동작상태를 통신부(16)가 관제부(20)로 송출하거나, 상기 관제부(20)에서 송출된 신호를 통신부(16)가 수신하여 입력시키면 저장한 후 상기 각 제어동작을 수행하고, 동작상태를 입/출력부(17)를 통해 시각적 또는 청각적으로 표출시킨다.

상기와 같이 되는 본 발명은 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질에 따라 가변적인 주파수값으로 초음파발생수단(11a)이 초음파를 출력시켜 유해 조류를 분해시켜 제거함으로써, 불필요하게 높은 레벨의 주파수를 지속적으로 조사함으로 인해 주변의 다른 생물에 영향을 주는 것을 최소화한다.

또한, 본 발명은 상기 수질검출부(13)에서 검출된 수질의 레벨에 대응하여 사전에 설정된 속도값에 따라 호소순환부(12)의 순환 속도가 제어되면서 물의 순환이 이루어지도록 함으로써, 유해 조류의 번식을 미연에 방지하거나 최적의 호소 상태를 유지시킨다.

또한, 본 발명은 태양광 수집 레벨이 사전에 설정된 레벨 이하가 되면 상기 식별표시부(14)를 점등 또는 점멸시키도록 함으로써, 조도감지센서와 같은 별도의 센서를 구비하지 않고도 식별표시부(14)의 점등 또는 점멸 동작이 이루어지도록 하고, 어두운 환경에서 장치의 동작상태 및 위치를 관리자 또는 주변인이 용이하게 파악할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 전원부(18)를 통해 태양광이 수집되는 동안에는 태양광으로부터 변환된 전원을 충전함과 동시에 동작 전원으로 제공하도록 제어하고, 태양광이 수집되지 않거나 충전된 전원이 소진된 경우 배터리 전원을 대체 동작 전원으로 제공하도록 함으로써, 다중적 전원공급이 이루어지도록 함과 동시에 미 전원공급 상태에 놓이게 되는 것을 방지한다.

이와 같은 본 발명의 초음파를 이용한 유해 조류 제거는, 초음파 조사로 인해 발생하는 음향 기포화 현상을 이용한 것으로, 유해한 조류에 초음파 조사하면 기포가 생성되고 붕괴가 반복되면서 물리 화학적 분해 작용이 발생함으로 인해 이루어진다.

상기에서 기포가 붕괴시 순간적으로 온도와 압력이 급격히 상승(상온/대기압->5,000K/1,000bar)하게 되고, OH라디컬(Hvdroxvl Radical 수산기 ; O3+H2O=OH+OH2-) 생성으로 인해 미생물의 살균 및 화학적 세포 분해가 발생하여 제거가 이루어진다.(모든 오염물질을 안전한 물 (H2O) 과 이산화탄소 (CO2)로 환원시켜 인체에 무해하게 한다)

이러한 사실은 실험을 통해 확인할 수 있었으며, 이는 첨부 도면 도 7에 도시된 바와 같이, 공기주머니가 있는 청록조에 대해 초음파를 조사하게 되면 청록조류 세포벽을 손상시키고 공기주머니 파괴를 통해 부력 손실로 호소바닥에 가라앉게 되고, 녹조류에 대해 초음파를 조사하게 되면 세포파괴 세포벽에서 세포막 분리로 녹조류가 사멸되는 것을 확인할 수 있었다.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 채집된 조류에 초음파를 처리하지 않은 대조구와 초음파를 주파수별 (45 kHz, 50 kHz, 70 kHz, 90 kHz)로 5시간 동안 처리한 실험군을 설정하였다. 이 후 1시간 간격으로 chlorophyll-a의 농도 변화를 측정하여 녹조류에 영향을 미치는 초음파 주파수를 조사하였다.(첨부 도면 도 8 참조)

이때, 조류 잔존률 분석을 위해 세포 현존량 (cells mL-1)을 이용하지 않고 chlorophyll-a의 농도(mg L-1)를 이용하였는데 이는, 실험에 사용된 조류인 Microcystis sp의 경우 군체를 형성하고 있어 이차원적인 현미경 상으로 개체수를 파악하기 힘들고, 초음파 처리 후 엽록체가 파괴되어도 세포벽을 유지하고 있어 세포 현존량을 정확히 파악하기 힘들기 때문이다. 따라서 주파수에 따른 조류제거 실험은 chlorophyll-a의 농도를 이용하여 계산하였다.

초음파를 처리하지 않은 대조구의 경우 chlorophyll-a의 농도가 16.9% 증가하였는데, 이는 녹조 생물이 세포분열을 통한 생물량의 증가로 인해 chlorophyll-a의 농도가 증가한 것으로 판단된다.

각 주파수별 chlorophylla의 잔존율을 분석한 결과 45 kHz에서 chlorophyll-a의 농도가 2시간까지 감소하였으나, 2시간 이후부터 증가하기 시작하여 5시간 이후 chlorophyll-a의 농도가 1.04% 증가하였고, 50 kHz의 경우 4시간까지 chlorophyll-a의 농도가 꾸준히 증가하는 경향을 보였으나, 4시간 이후 급격히 감소하여 chlorophyll-a의 농도가 10.76% 감소하였다.

그리고, 70 kHz의 경우 chlorophyll-a의 농도가 비교적 일정하게 감소하는 경향을 보여 5시간 이후 chlorophyll-a의 농도가 12.85% 감소하였다. 90 kHz의 경우 3시간까지 chlorophyll-a의 농도가 증가하였으나, 3시간 이후부터 감소하기 시작하여 chlorophyll-a의 농도가 5.95%가 감소하였다.

따라서, 본 실험에서 가장 많은 chlorophylla의 제거율을 보인 주파수는 10.76%를 제거한 50 kHz와 12.85%를 제거한 70 kHz로 나타났다. 이 중 70 kHz는 다른 주파수에 비해chlorophyll-a의 농도를 일정하게 감소시키고 있어 수화현상을 일으키는 Microcystis sp.를 제거하는데 가장 효과적인 초음파 주파수 영역으로 조사되었다. Guangming et al. (2006)은 chlorophyll-a의 농도가 초음파 노출 초기에 크게 감소하고, 일정 시간이 지나면서 안정화되어 감소하지 않는 것으로 보고하였고, Lee et al. (2008)은 초음파의 주파수(28 kHz, 40 kHz)와 전력(40 W, 80 W, 120 W)의 비교실험에서 주파수는 공동의 크기가 작고 파동의 간격이 큰 28 kHz에서 조류제거 효율이 높고, 전력이 높은 조건일 때에 chlorophylla의 제거 효율이 높다고 보고한 바 있다.

그러나, 본 실험에서는 저주파가 아닌 70 kHz에서 chlorophyll-a의 농도의 감소가 가장 크게 나타났는데 이는 초음파의 전력(W) 차이로 인한 결과로 판단된다.

그러나, 70 kHz 영역의 주파수가 세포의 사멸과 손상 및 불활성화에 따라 유리된 chlorophyll-a의 농도와 체내 잔여 농도에 대한 정보는 차후 추가적인 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.

참고로, 엽록소 또는 클로로필은 광합성의 핵심 분자로 빛에너지를 흡수하는 안테나 역할을 하는 색소이다. 엽록소에는 엽록소a, 엽록소b, 엽록소c, 엽록소d, 엽록소e와 박테리오클로로필 a와 b등으로 여러 가지 종류가 있다. 포르피린링 가운데에 마그네슘 이온이 들어있는 형태이며, 약 200여개의 엽록소가 모여 하나의 반응 중심 엽록소로 에너지를 전달한다.

상기와 같은 유해 조류 제거를 장기간 실시할 경우, 첨부 도면 도 9에 도시된 바와 같이, 계절에 따른 수온의 차이로 인해 정도의 차이는 있을 수 있으나, 초기 일정 기간 동안에는 큰 변화가 없다가 2~7일 이 경과한 후부터는 급격히 유해 조류가 제거되는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 본 발명은 상기 호소순환부(13)의 물의 강체 흡입/배출 동작으로도 호소를 유영할 수 있으나, 첨부 도면 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(19)의 제어 신호에 의해 동작하여 추진동력을 발생시키는 추진력발생수단과 상기 추진력발생수단의 축에 결합되어 회전하는 추진체를 포함하여 구성된 추진부(13')가 본체(11) 하부면 일측 단 양측에 더 마련될 수 있다.

이때, 상기 추진력발생수단은 모터이고 추진체는 프로펠러 또는 임펠러일 수 있다.

이때, 상기 추진부(13')는 본체(11) 하부면 일측 단 양측에서 하향 형성된 블레이드 선단부에 마련되는 원통체 내측 중앙에 고정 마려될 수 있다.

이와 같이 되면, 사전에 설정된 경로(동선)에 따라 제어부(19)의 제어 동작하에 유영하면서 초음파를 조사하여 유해 조류를 제거할 수도 있고, 원격지의 관제부(20)에서 송출하는 제어신호에 의해 제어부(19)의 제어 동작하에 유영하면서 초음파를 조사하여 유해 조류를 제거할 수도 있으며, GPS에 의해 특정 영역(GPS 상에서 호소로 인식되는 영역)을 벗어나지 않는 범위 내에서 유영하면서 조류를 제거할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 상기 태양광수집수단의 투명캡 또는 초음파를 조사하는 부분 또는 식별표시부 부분을 일정 주기로 세정 동작하는 와이퍼가 더 마련될 수도 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10 : 유해 조류 제거장치 11 : 본체
12 : 조류제거부 12a : 초음파발생수단
12b : 초음파조사수단 13 : 호소순환부
13a : 순환경로 13b : 순환펌프
13' : 추진부 14 : 수질검출부
15 : 식별표시부 16 : 통신부
17 : 입/출력부 18 : 전원부
18a : 태양광수집수단 18b : 태양광충전수단
18c : 배터리 19 : 제어부
20 : 관제부

Claims

수면 또는 수중에서 부유 또는 유영 가능한 본체(11); 유해 조류에 대해 영향을 끼치는 대역의 초음파를 발생시켜 외부로 조사하는 조류제거부(12); 물의 강제 흡입/배출을 통해 주변 물의 순환을 유도하는 호소순환부(13); 상기 흡입 배출되는 물의 수질을 검출하는 수질검출부(14); 광시각적 신호를 출력하여 어두운 환경에서 외부로 동작 상태 및 위치를 표출시키는 식별표시부(15); 통신망(C)을 통해 원격지의 관제부(20)와 접속하여 제어신호와 동작상태신호를 송수신하는 통신부(16); 동작 관련 정보를 입력 설정하는 한편 동작 상태를 표시하는 입/출력부(17); 태양광으로부터 변환된 전원 또는 배터리 전원을 전기회로 부분에 동작 전원으로 공급하는 전원부(18); 상기 각부(12~18)의 동작을 자체적으로 제어하거나, 원격지의 관제부(20)에서 송출된 제어신호에 따라 동작을 제어하는 제어부(19);를 포함하는 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치.
청구항1에 있어서,
상기 유해 조류에 대해 영향을 끼치는 대역의 초음파는 16KHz ~ 2.4MHz 범위 내로서, 그 범위 내에서 특정 주파수로 고정 또는 가변되면서 조사되는 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치.
청구항1에 있어서,
상기 통신부(16)는 GPS기능을 갖는 위성통신모듈인 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치.
청구항1에 있어서,
상기 제어부(19)의 제어 신호에 의해 동작하여 추진동력을 발생시키는 추진력발생수단과 상기 추진력발생수단의 축에 결합되어 회전하는 추진체를 포함하여 구성된 추진부(13')가 본체(11) 하부면 일측 단 양측에 더 마련된 초음파를 이용한 유해 조류 제거장치.