KR20200075696A - 녹조 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 녹조 제거장치를 개시한다. 본 발명은 보트(boat); 이 보트에 설치되어 녹조발생여부를 실시간으로 감시하는 감시카메라; 보트에 설치되어서 녹조가 포함된 물을 흡입하고, 오존가스와 혼합시켜 배출하는 정수유닛; 오존가스를 생성하여 정수유닛에 공급하는 오존발생유닛; 감시카메라와 정수유닛 및 오존발생유닛 등의 작동에 필요한 전기에너지를 생성하는 태양광발전유닛; 감시카메라의 영상신호를 관리센터에 전송하는 무선통신유닛; 및 위 각 구성요소들의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
정수유닛은, 보트의 전후좌우 방향에 선택적으로 개폐되는 복수의 토출관을 각각 갖는 소정형태의 정수관로와, 이 정수관로의 흡입관 입구에 설치되어 이물질을 걸러주는 스키머(skimmer)와, 녹조발생수역의 물을 스키머를 통해 흡입하여 정수관로를 통해 토출시키는 순환펌프와, 제어유닛의 신호에 따라 정수관로의 각 토출관을 개폐시키는 복수의 관로단속수단을 구비하여서 녹조제거와 함께 물의 토출압력에 의해 보트에 전후좌우 방향으로 추진력을 제공한다.
본 발명은, 태양에너지와 강력한 산화력을 갖는 오존가스를 이용하여 원격으로 무인 조정하면서 녹조를 신속하고 확실하게 제거할 수 있으며, 카메라를 통해 실시간으로 녹조발생여부를 감시할 수 있다.

Description

녹조 제거장치{Removal apparatus for green algae}

본 발명은 하천이나 강, 호수 등에서 발생하는 녹조를 제거하기 위한 녹조 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양에너지를 동력원으로 하여 원격으로 카메라를 통해 녹조발생을 광범위하게 지속적으로 감시하면서 별도의 기관없이 물의 배출압력만으로 장치를 녹조발생 수역으로 신속하게 이동시켜서 강력한 산화력을 지닌 오존가스에 의해 발생된 녹조를 간편하고 용이하게 제거할 수 있도록 된 녹조 제거장치에 관한 것이다.

주지하다시피 녹조는 플랑크톤이 대량 번식하여 물의 빛깔을 녹색으로 변화시키는 현상으로, 주로 남조류가 원인이 되어서 매년 봄부터 가을까지 강이나 하천 및 호수 등에서 자주 발생하고 있다.

남조류는 부영양화 돼 수질이 나쁜 호수에서 여름에 서식하는 식물 플랑크톤으로, 여름에 대량 번식해 수면에 뜨면 녹색을 띠므로 녹조(綠潮)현상이라 부르고 있다. 이와 대비하여, 편모조류와 규조류에 의해 바다가 붉게 물드는 현상을 적조(赤潮, red tide)라 부른다.

녹조는 유속이 느린 곳에서 자주 발생하는데, 유속이 느린 곳에는 수생식물들이 많이 서식하기 때문에 녹조가 번식하면 수중으로 들어가는 햇빛이 차단됨으로써 물속의 용존 산소량이 크게 감소하고, 이에 따라 적조와 마찬가지로 물고기가 떼죽음을 당할 뿐 아니라 물에서 썩는 냄새가 진동하여 어업에 막대한 피해를 주게 된다. 또한, 독소를 가진 남조류가 많은 녹색호수의 물을 마시게 되면 간에 손상이 가거나 구토, 복통이 일어나는 등 인체에도 치명적인 악영향을 미치게 된다.

그리고 수역의 생태계가 파괴되어 먹이사슬 구조에도 심각한 문제가 발생하게 된다. 이처럼 녹조는 악영향을 미치는 경우가 많아 유해적조(HAB : harmful algal-bloom : 어패류의 식중독을 일으키는 패독 현상을 포함시킴)라고 부르기도 한다.

이러한 녹조현상은 이미 사회적으로 많은 이슈가 되어 왔고, 이에 따라 녹조현상을 제거하기 위한 다양한 방법과 기술들이 다각도로 개발, 제시되고 있다.

이를 위한 종래의 방법으로는 화학적 방법과 물리적 방법 및 생물학적 방법으로 대별할 수 있는데, 녹조 발생지역에 황토나 약품 등을 직접 살포하여 녹조를 제거하는 화학적 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

하지만, 화학적 제거방법은 고분자응집제, 광합성 억제제, 살조제, 제초체 등으로 구성된 화공약품을 호수에 직접 투입하여 조류의 증식 억제 또는 부영양화 생물을 죽여서 정화하는 방식으로, 지속적으로 약품을 투입하여야 하기 때문에 비용적인 측면에서 부적합할 뿐만 아니라 임시방편에 불과하며, 특히 생물에 대한 독성을 나타내거나 화학물질에 의한 2차 환경오염을 유발할 우려가 많은 문제가 있다.

또한, 물리적인 방법은 고가의 여과막을 이용하여 조류를 여과하거나, 응집 침전 여과시설을 설치한 후 고분자응집제와 반응시킨 후 형성된 플럭(Floc)을 제거 또는 탈수하거나, 심층수를 방류하고 강제순환시키는 방식이다.

따라서 물리적인 제거방법의 경우, 초기 투자 시설비와 계속적인 운전경비가 발생하는 등 비경제적임은 물론이고, 호수 주변에 시설을 설치해야 하므로 경관을 저해하는 문제도 있다.

그리고 생물학적 방법의 경우 미생물을 살포하는 등의 방법으로 녹초제거를 도모하고 있지만, 효과기 지속되기 어렵고 장기적 사용시 안전성이 확보되지 않는 등 실용성이 낮은 문제를 안고 있다.

한편, 한국 등록특허 제10-1635754호에는 오존수를 현장에서 생성하여 이동하면서 호소에 분사함으로써 녹초류 등의 오염원을 신속히 제거하도록 된 "고농도 오존수 제조장치를 이용한 이동형 호소 수질 정화시스템"이 개시되어 있기도 하다.

그러나 이 기술은 기본적으로 호소수회수부를 호소 위에 띄워 원수를 추출한 뒤, 추출된 원수를 호소 외곽의 수변지역에 설치된 저장부에 저장하고, 저장된 원수의 이물질을 여과하여 오존가스와 혼합함으로써 오존수를 제조하여 호소에 분사하므로 다음가 같은 문제점을 안고 있다.

첫째, 여과부와 오존생성부가 이동가능 하지만, 수변지역의 육로를 따라 이동하는 구성이기 때문에 오존수를 수변에 근접한 호소의 가장자리 수역에 분사할 수밖에 없으며, 이에 따라 호소에 발생된 녹조를 부분적으로만 제거할 수 있을 뿐 호소의 중심부 쪽에 발생된 녹조는 제거하기 곤란하므로 작업범위가 좁고 녹조를 효과적으로 제거할 수 없다.

둘째, 오존수분사부를 작업자가 직접 파지하여 호소로 들어가서 오존수를 분사하기 때문에 제거작업이 상당히 어렵고 번잡할 뿐 아니라 안전사고의 우려도 상존한다.

셋째, 녹조 발생을 인지할 어떠한 수단도 구비하고 있지 못하므로, 녹조 발생지역으로 신속히 이동하여 처리하기 어렵고, 녹조 발생지역으로 이동하더라도 그 수변지역에 장치를 배치하여 오존수를 당해지역의 물가 쪽에만 분사할 수 있기 때문에 여름철 급속히 확산되는 녹조를 효과적으로 제거할 수 없다.

또한, 한국 등록특허 제10-1602571호에는 태양에너지를 이용하여 강이나 호수에서 무인으로 이동하면서 수질을 측정하여 남조류의 발생을 모니터링하고, 발생 초기에 남조류를 제거함으로써 녹조현상을 방지할 수 있는 "UV-C램프와 초음파발생장치를 이용한 녹조제거장치"가 제시되어 있다.

그렇지만, 이 기술은 남조류의 발생초기에 신속히 대응하여 녹조현상을 미연에 예방할 수 있는 장점을 갖는 반면에 다음과 같은 문제도 내포하고 있다.

첫째, 검사부가 시료를 채취하여 남조류의 개체수를 측정하고, 해당 데이터를 관리센터에 전송하여 모리터링을 실시하며, 그 결과를 피드백 받아서 처리부가 통수관으로 유입된 물에 초음파와 자외선을 집중 조사함으로써 남조류를 제거하는 바, 작업이 상당히 번잡할 뿐만 아니라 무해한 다른 생물까지 죽이게 되는 불합리한 문제를 배제할 수 없다.

둘째, UV-C램프와 초음파발생장치가 통수관내에 설치되어서 부력본체의 이동에 따라 통수관 내로 유입된 남조류만을 제거할 수 있으므로 확실한 제거가 어렵고, 특히 녹조발생 수역이 넓은 경우 남조류의 제거에 대단히 긴 시간이 소요될 수밖에 없어 제거효율이 낮다.

셋째, 수질측정을 통한 남조류의 개체수 모니터링으로 녹조발생여부를 결정하기 때문에 모든 수역을 이동하면서 일일이 수질측정을 진행하는 전수조사 방법을 택할 수밖에 없는 바, 모니터링과 제거작업이 효율적이지 못하다.

넷째, 장치를 이동시키기 위해 동력을 발생하는 기관부를 구비함은 물론 정밀한 수질측정장비와 초음파발생장치 및 자외선램프 등을 구비하는 복잡한 구성을 가지고 있어 많은 비용이 요구된다.

한국 등록특허 10-1224170 한국 등록특허 10-1602571 한국 등록특허 10-1769516 한국 등록특허 10-1498659 한국 등록특허 10-1787697 한국 등록특허 10-1635754

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 강이나 호수 등의 전 수역에서 녹조발생여부를 실시간으로 무인 감시하고, 녹조발생 시 해당 수역으로 신속히 자가 이동하여 강력한 산화력을 갖는 오존가스에 의해 녹조를 확실하게 제거함으로써 무해한 다른 생물에 악영향을 끼치거나 2차 환경오염의 우려가 없는 환경친화적인 녹조 제거장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 원격제어를 통한 무인 시스템으로 작동하여 인력을 최소화 하고, 작업자의 투입에 따른 안전사고의 발생우려를 배제시킬 수 있는 녹조 제거장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 기관장치를 구비하지 않고서도 자유로운 이동이 가능함은 물론 녹조발생 시 즉각적인 제거작업에 돌입하고 녹조발생량에 관계없이 신속한 제거가 가능한 녹조 제거장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 녹조 제거장치는, 보트(boat); 이 보트에 설치되어 녹조발생여부를 실시간으로 감시하는 감시카메라; 보트에 설치되어서 녹조가 포함된 물을 흡입하고, 오존가스와 혼합시켜 배출하는 정수유닛; 오존가스를 생성하여 정수유닛에 공급하는 오존발생유닛; 감시카메라와 정수유닛 및 오존발생유닛 등의 작동에 필요한 전기에너지를 생성하는 태양광발전유닛; 감시카메라의 영상신호를 관리센터에 전송하는 무선통신유닛; 및 위 각 구성요소들의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하고,

정수유닛은, 보트의 전후좌우 방향에 선택적으로 개폐되는 복수의 토출관을 각각 갖는 소정형태의 정수관로와, 이 정수관로의 흡입관 입구에 설치되어 이물질을 걸러주는 스키머(skimmer)와, 녹조발생수역의 물을 스키머를 통해 흡입하여 정수관로를 통해 토출시키는 순환펌프와, 제어유닛의 신호에 따라 정수관로의 각 토출관을 개폐시키는 복수의 관로단속수단을 구비하여서 녹조제거와 함께 물의 토출압력에 의해 보트에 전후좌우 방향으로 추진력을 제공하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 정수관로의 각 토출관 출구에 복수의 노즐(nozzle)로 이루어진 추진수단이 더 구비되어서 보트의 신속한 이동을 유도한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 정수관로의 후방토출관에 오존발생유닛에서 생성된 오존가스를 정수관로 내에 주입시키는 인젝터(injector)가 구비된다. 이러한 인젝터는 예를 들어 정수관로의 후방토출관에 구비되어 오존발생유닛의 오존가스 배출구와 연결되는 벤츄리관(venturi tube)으로 이루어져 오존가스가 벤츄리효과에 의해 정수유닛에 공급될 수 있다.

바람직하기로, 후방토출관의 인젝터 후류쪽에는 흡입된 물과 오존가스가 잘 혼합되도록 유도하는 오존믹서가 더 구비될 수 있다. 오존믹서는 예를 들어 통형의 몸체 내주에 나선돌기를 구비하여 유체에 와류를 형성해줌으로써 용이한 혼합을 유도할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 보트에 구비되어 녹조발생수역의 물속으로 다량의 오존가스를 집중적으로 주입하는 오존대량살포수단을 더 포함할 수 있다. 이러한 오존대량살포수단은 예를 들어 오존발생유닛에 연결되고, 보트의 하부에서 일정길이로 돌출되어 물속에 잠기는 다수의 산기관으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 녹조가 다량으로 발생된 수역의 경우도 다수의 산기관을 통한 오존가스의 집중살포에 의해 신속한 제거가 가능해진다.

한편, 정수유닛의 스키머는 바람직하기로 보트의 전방 하부에 설치되어서 보트가 전진하면서 녹조를 흡입하도록 구성되며, 이에 따라 보트의 전방 하부는 녹조의 유입이 용이하도록 벨마우스(bell mouth) 형태로 이루어는 것이 바람직하다.

그리고 보트의 둘레에는 복수의 충돌감지센서를 구비하여서 이동 시 암초 등에 대한 보트의 충돌을 피하도록 제어할 수 있으며, 보트의 양측에는 보트의 흔들림을 억제하기 위한 흔들림방지가이드가 나란하게 더 구비될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 녹조 제거장치에 의하면, 감시카메라를 통해 강이나 호수 등의 전체 수역에 대해서 녹조발생여부를 원격으로 실시간 감시할 수 있음은 물론 녹조발생 시 위치에 관계없이 해당 수역으로 신속히 이동시켜 강력한 산화력을 갖는 오존가스에 의해 녹조를 빠르고 확실하게 제거할 수 있으며, 오존은 쉽게 산소로 분해되어 수중에 잔류하지도 않으므로 무해한 다른 조류나 생물에 악영향을 끼치거나 2차 환경오염의 우려도 전혀 없다.

또한, 원격제어를 통해 무인 시스템으로 작동시킬 수 있으므로 작업자의 직접 투입에 따른 안전사고의 발생우려를 완전히 배제시킬 수 있으며, 태양에너지를 통한 자가 발전에 의해 구동하기 때문에 운용경비도 최소화시킬 수 있다.

더욱이, 녹조 제거를 위해 흡입한 물을 다시 토출시키는 물의 토출압력에 의해 추진력을 발생하므로 별도의 기관장치를 구비하지 않고서도 자유로운 이동이 가능할 뿐 아니라 녹조발생 시 즉각적인 제거작업에 돌입하고 녹조발생량에 관계없이 신속한 제거가 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 녹조 제거장치를 개략적으로 도시한 평면도,
도 2는 본 발명에 의한 녹조 제거장치를 개략적으로 도시한 저면도,
도 3은 본 발명에 의한 녹조 제거장치를 개략적으로 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 의한 녹조 제거장치의 오존믹서를 개략적으로 도시한 측면도이다.

이와 같은 본 발명에 의한 녹조 제거장치의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 1 내지 도 4에서, 본 발명에 의한 녹조 제거장치는, 보트(10)와, 녹조의 발생여부를 감시하기 위한 감시카메라(20)와, 오존가스를 이용하여 녹조를 제거하는 정수유닛(30)과, 오존가스를 생성하여 정수유닛(30)에 제공하는 오존발생유닛(40)과, 장치의 작동에 필요한 전기에너지를 생성하는 태양광발전유닛(50)과, 원격제어를 위한 무선통신유닛(도시하지 않음) 및 장치의 작동을 콘트롤하기 위한 제어유닛(60)을 포함하여 구성된다.

보트(10)는 물 위에 안정적으로 뜰 수 있는 부력을 갖도록 소정형태로 구성되며, 오존발생유닛(40) 등의 다른 구성요소들을 보호하기 위한 방수지붕(11)이 복수의 지지대(12)에 의해 소정높이로 설치될 수 있다.

보트(10)의 전방 하부는 후술한 바와 같이 보트(10)의 전방 하부에 설치되는 정수유닛(30)의 스키머(32)로 녹조가 용이하게 흡입될 수 있도록 평면에서 보아 대략 벨마우스 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 보트(10)의 양측에는 보트(10)의 흔들림이 최대한 억제되면서 안정된 상태를 유지할 수 있도록 보트(10)를 양쪽 측방에서 지지하기 위한 흔들림방지가이드(13)가 각각 나란하게 구비될 수 있다.

흔들림방지가이드(13)는 여러 가지 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들어 도시된 바와 같이 보트(10)의 길이방향으로 길게 형성되는 로드형태로 이루어져서 각각 보트(10)와 간격을 두고 연결될 수 있다.

이러한 보트(10)는 무인으로 원격제어에 의해 기동하는 바, 바람직하기로 보트(10)의 둘레에는 보트(10)가 이동 중에 암초 등과 부딪치는 것을 방지할 수 있도록 복수의 충돌감지센서(14)가 소정위치에 각각 구비될 수 있다. 충돌감지센서(14)는 예를 들어 보트(10)의 전후 각 코너부에 설치되어서 외부 물체에의 접근을 감지하고, 그 신호를 제어유닛(60)으로 송출하는 근접센서로 구성될 수 있다.

감시카메라(20)는 가능한 먼 곳까지 녹조발생여부를 감시할 수 있는 것이 바람직한 바, 보트(10) 위에 일정높이로 설치되고, 보트(10)가 위치한 곳의 주변을 모두 감시할 수 있도록 360도 회전 가능한 구성을 취한다.

이러한 감시카메라(20)는 여러 가지 형태의 것들이 사용될 수 있는데, 예를 들어 무선통신유닛을 통한 휴대폰과의 무선통신이 용이하고 휴대폰에서 실시간으로 영상을 확인하기 쉬운 CCTV가 바람직할 수 있다.

정수유닛(30)은 녹조가 포함된 물이 흡입되어 오존가스와 혼합된 뒤 배출되는 정수관로(31)와, 이 정수관로(31) 내로 흡입되는 물에 포함된 이물질을 제거하는 스키머(32)와, 녹조가 포함된 물을 스키머(32)를 통해 정수관로(31)로 흡입하여 배출시키는 순환펌프(33) 및 정수관로(31)로 흡입된 물의 토출방향을 단속하는 복수의 관로단속수단(34)을 구비한다.

정수관로(31)는 보트(10)의 하부에 설치되며, 흡입된 물을 보트(10)의 전후좌우 방향으로 각각 배출할 수 있도록 전방토출관(31d), 후방토출관(31c) 및 측방토출관(31b)들이 흡입관(31a)과 연통하는 형태를 취한다. 이는 별도의 기관장치 없이 정수관로(31)에서 토출되는 물의 토출압력에 의해 보트(10)에 전후좌우의 각 방향으로 추진력을 제공하기 위함이다.

이를 위해 측방토출관(31b)은 보트(10)의 길이방향 대략 중간부위에 폭방향으로 배치될 수 있고, 전방토출관(31d)과 후방토출관(31c)은 측방토출관(31b)에 연결되어서 전후방향으로 배치될 수 있다. 이때, 전방 및 후방토출관(31d)(31c)은 보트(10)의 방향전환이 가능하도록 각각 보트(10)의 중심축에서 벗어나 폭방향으로 적절히 이격되는 쌍으로 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 보트(10)의 중심축에서 벗어나도록 쌍으로 구비된 전방 및 후방토출관(31d)(31c) 중 어느 하나로 물을 토출하게 되면 보트(10)가 해당 토출관의 반대방향으로 회전할 수 있는 것이다.

한편, 흡입관(31a)은 입구가 전방을 향하도록 두 전방토출관(31d)들 사이의 보트(10) 중심축에 배치되어 측방토출관(31b)에 연결된다.

스키머(32)는 보트(10)가 전진하면서 녹조물을 흡입하도록 정수관로(31)의 흡입관(31a) 입구에 연결되어서 보트(10)의 하부 전방에 위치하고, 순환펌프(33)는 스키머(32)의 후류에서 정수관로(31)의 흡입관(31a)에 연결됨으로써 스키머(32)를 통해 녹조물을 정수관로(31)로 흡입 및 토출시킨다.

관로단속수단(34)은 다수개가 구비되어서 정수관로(31)의 측방과 후방 및 전방 토출관(31b)(31c)(31d) 출구쪽에 각각 설치되고, 제어유닛(60)의 신호에 따라 해당 토출관(31b)(31c)(31d)을 선택적으로 개폐시킴으로써 보트(10)가 원하는 방향으로 자유롭게 이동할 수 있게 한다.

이러한 관로단속수단(34)은 여러 가지 형태로 구성될 수 있는데, 예를 들어 제어유닛(60)의 신호에 의해서 원격으로 작동되도록 전동밸브(34a~34f, MOV:motor operating valve)로 구성되는 바람직할 수 있다.

한편, 바람직하기로 정수관로(31)의 각 토출관(31b, 31c, 31d)들의 출구에는 토출압력을 속도에너지로 변환시켜 줌으로써 보트(10)에 보다 원활한 추진력을 제공할 수 있도록 추진수단(35a~35f)이 더 구비될 수 있다.

추진수단(35a~35f)은 정수관로(31)의 각 토출관(31b, 31c, 31d)들의 출구에 연결되는 챔버(chamber:36)와, 이 챔버(36)의 외측면에 소정형태로 배열되어서 정수된 물을 빠른 속도로 분출시키는 복수의 노즐(37)로 이루어질 수 있다. 주지하다시피 노즐은 유체의 높은 압력에너지를 속도에너지로 변화시켜 대단히 빠른 속도로 분출시키는 바, 이에 의해 보트(10)의 원활한 추진을 도모할 수 있는 것이다.

이와 같은 정수유닛(30)의 정수관로(31) 소정위치, 바람직하기로 각 후방토출관(31c)의 입구쪽에는 오존발생유닛(40)에서 생성된 오존가스를 정수관로(31) 내로 주입시키는 인젝터(38)가 구비된다. 인젝터(38)는 다양한 형태의 것이 사용될 수 있으며, 예컨대 오존발생유닛(40)의 오존가스 배출구(도시하지 않음)가 연결되는 벤츄리관으로 구성됨으로써 오존가스가 벤츄리효과에 의해 정수관로(31)의 후방토출관(31c) 내로 공급되도록 할 수 있다.

이러한 인젝터(38)는 측방 및 전방 토출관(31b, 31d)에도 구비될 수 있지만, 본 발명은 스키머(32)가 보트(10)의 하부 전방에 위치하여 보트(10)가 전진하면서 녹조를 흡입하는 구성이기 때문에 굳이 측방 및 전방 토출관(31b)(31d)에 구비시킬 필요가 없어 정수관로(31)의 후방토출관(31c)에만 구비되는 것이다. 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 측방 및 전방토출관(31b)(31d)에도 구비될 수 있을 것이다.

그리고 인젝터(38)의 후류쪽 후방토출관(31c)에는 주입된 오존가스가 녹조물에 용이하게 혼합될 수 있도록 유도하는 오존믹서(39)가 구비되는 것이 바람직하다. 오존믹서(39)는 1개만 구비되어도 무방하나, 오존가스의 보다 확실한 혼합을 위해서 복수개가 연이어서 구비될 수도 있음은 물론이다.

이러한 오존믹서(39)는 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 원통형의 몸체(39a) 내주면에 나선돌기(39b)를 구비할 수 있다. 이에 따라 정수관로(31)를 지나는 녹조물에 나선돌기(39b)에 의한 와류가 형성됨으로써 인젝터(38)를 통해 주입된 오존가스가 용이하게 녹조물에 혼합될 수 있다.

오존발생유닛(40)은 오존 생성에 필요한 산소를 공급하는 산소발생기(41)를 포함하며, 보트(10)의 상부에 설치되어서 정수관로(31)에 구비된 인젝터(38)를 통해 생성한 오존가스를 정수관로(31)의 후방토출관(31c) 내로 공급한다.

오존가스는 불소와 OH 다음으로 높은 전위치를 가지기 때문에 백금과 은을 제외한 모든 금속과 미생물 및 유기물 등을 산화시킬 수 있다. 또, 고유의 강력한 산화력으로 하/폐수 처리에서는 난분해성 유기물, 색도, 냄새 등의 제거에 널리 사용되고 있을 뿐 아니라, 상수 처리에서도 냄새 원인물질 및 미량의 유해물질을 제거하는데 널리 사용되고 있음은 주지의 사실이다.

특히, 이러한 오존은 반응 후 특별한 유해화합물을 생성하지 않고 반응시간이 짧으며, 분해능력이 매우 우수하다. 그리고 본래 오존은 불안정한 성질을 가지고 있어서 서서히 자기분해를 하여 산소로 변화하기 때문에 수중에 오래 잔류하지 않고 단시간에 산소로 분해됨으로써 물에 잔류하지도 않는 특성을 가지고 있다.

따라서 본 발명의 녹조 제거장치는 이와 같은 오존가스를 이용하는 바, 다른 조류나 생물에 나쁜 영향을 전혀 끼치지 않으면서 유해한 녹조물질을 매우 신속하게 제거할 수 있게 되는 것이다.

태양광발전유닛(50)은 태양에너지를 전기에너지로 변화시키는 태양전지패널(51)과, 이 태양전지패널(51)에서 생성한 전기에너지를 축적하는 축전지(52)로 구성될 수 있다. 태양전지패널(51)은 햇빛에 충분히 노출될 수 있도록 보트(10)의 방수지붕(11) 위에 적절한 각도로 경사지게 설치된다.

축전지(52)는 동작에 전기에너지를 필요로 하는 모든 구성요소들에 전기적으로 연결되어 동력을 공급한다.

무선통신유닛은 공지의 무선통신장비로 구성될 수 있고, 관리자가 멀리서도 휴대폰을 통해 지속적으로 감시하고 원격운전이 가능하도록 Wifi를 탑재하는 것이 바람직할 수 있다.

제어유닛(60)은 보트(10)의 상부에 설치되고, 전술한 각 구성요소, 즉 감시카메라(20)와 정수유닛(30), 오존발생유닛(40), 태양광발전유닛(50) 및 무선통신유닛 등과 회로적으로 연결되어서 모든 구성요소들의 동작을 콘트롤한다.

또한, 제어유닛(60)에는 당해 수역의 감시구역을 프로그램하여 설정될 수 있고, 이에 따라 감시선처럼 수시로 설정된 감시구역을 계속 돌아다니면서 녹조발생여부를 감시하고, 발생된 녹조를 신속하게 제거할 수 있게 함은 물론이고 녹조가 발생되기 전 조기녹조경계를 발하도록 이용할 수도 있다.

한편, 본 발명은 녹조가 넓은 수역에 다량으로 발생된 경우, 이에 다량의 오존가스를 집중적으로 살포하기 위한 오존대량살포수단(70)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 오존대량살포수단(70)은 예를 들어서 보트(10)의 하부에 소정형태로 배열되어서 각각 일정길이로 돌출하여 물속에 잠기는 다수의 산기관(71)들로 이루어질 수 있다. 각 산기관(71)들은 오존발생유닛(40)에 연결되고, 제어유닛(60)에 의해 작동되는 송풍수단(도시하지 않음)을 통해 오존가스를 물속에 집중 살포할 수 있다.

이와 더불어 정수유닛(30)의 정수관로(31) 흡입관(31a)에 출구가 하방(배밑)을 향하면서 출구쪽에 관로단속을 위한 전동밸브(34h)를 갖는 하방토출관(31e)을 더 구비하고, 이 하방토출관(31e)에 오존가스 주입을 위한 인젝터(138)와 오존가스 혼합용 오존믹서(139)를 구비하여 다수의 산기관(71)들과 함께 하방토출관(31e)에서도 오존가스를 물속에 집중 살포할 수 있다.

이에 따라 정수관로(31)의 흡입관(31a) 출구(후단부) 쪽에도 오존가스의 집중 살포 시 보트(10)가 정지상태를 유지하도록 흡입관(31a)을 개폐시키는 전동밸브(34g)가 구비될 수 있다.

다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 녹조 제거장치의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 태양광발전유닛(50)에서 전기를 지속적으로 생성하여 축전지(52)에 충전하고, 감시카메라(20)가 당해 수역의 녹조발생여부를 지속으로 감시한다. 그 결과 녹조발생이 확인되면, 제어유닛(60)의 신호에 따라 보트(10)가 해당 수역으로 이동한다.

이때, 녹조가 발생되지 않은 수역을 이동시에는 오존발생유닛(40)이 작동하지 않음으로써 불필요한 오존가스의 살포를 허용하지 않을 수 있다. 즉, 본 발명의 녹조 제거장치는 순환펌프(33)에 의해 물을 정수관로(31)로 흡입하여 토출시키는 토출압력에 의해 이동하는 바, 녹조미발생 수역을 이동중에는 오존발생유닛(40)의 작동을 중지함으로써 벤츄리효과에 의한 오존가스의 공급을 차단하는 것이다.

보트(10)가 녹조발생수역에 도착하면 산소발생기(41)에서 산소를 생성하고, 이 산소를 통해 오존발생유닛(40)이 오존가스를 생성한다. 동시에, 보트(10)의 이동으로 스키머(32)가 녹조를 가두게 되고, 가두어진 녹조는 순환펌프(33)에 의해 물과 함께 정수관로(31)의 흡입관(31a)내로 흡입된다.

이때, 흡입관(31a)에 구비된 전동밸브(34g)와, 하방토출관(31e)에 구비된 전동밸브(34h), 측방 및 전방토출관(31b)(31d)에 구비된 전동밸브(34a,34b,34e,34f)들은 제어유닛(60)에 의해 닫힌 상태이고, 각 후방토출관(31c)에 구비된 전동밸브(34c, 34d)들만 개방된 상태이다.

이에 따라 정수관로(31) 내로 흡입된 녹조물은 측방토출관(31b)을 거쳐 2개의 후방토출관(31c)으로 유입된다. 그러면, 각 후방토출관(31c)의 초입에 구비된 인젝터(38)에서 벤츄리효과에 의해 오존가스가 후방토출관(31c) 내로 공급되고, 이어서 녹조물과 오존가스가 후속하는 오존믹서(39)를 지나면서 혼합됨으로써 녹조가 제거된다.

녹조가 제거된 물은 각 후방토출관(31c)의 출구에 구비된 추진수단(35c, 35d)의 노즐(37)들을 통해 빠른 속도로 분사된다. 그러면, 이때의 분사압력에 의해 보트(10)가 전진하면서 녹조가 스키머(32)에 다시 모이게 되고, 이후 전술한 바와 같은 동작으로 녹조를 제거하게 된다.

한편, 녹조가 넓은 수역에 다량 발생된 경우에는 정수관로(31)의 흡입관(31a)에 구비된 전동밸브(34g)가 닫힘으로써 보트(10)가 정지한다.

이 상태에서, 보트(10)의 하부에 구비된 다수의 산기관(71)들에 오존가스가 공급됨으로써 당해 수역에 대량의 오존가스를 집중 살포한다. 이와 함께, 순환펌프(33)가 구동되어 녹조물을 정수관로(31)의 흡입관(31a) 내로 흡입하고, 하방토출관(31e)에 구비된 전동밸브(34h)가 열린다.

그러면, 하방토출관(31e)에 구비된 인젝터(138)를 통해 오존가스가 하방토출관(31e)으로 공급되며, 후속하는 오존믹서(139)를 지나면서 확실히 혼합되어 배 밑으로 분출되게 된다.

따라서, 다수의 산기관(71)들과 정수관로(31)의 하방토출관(31e)에서 집중적으로 살포되는 다량의 오존가스에 의해 다량의 녹조도 용이하고 확실하게 제거할 수 있게 된다.

한편, 보트(10)의 측방 및 후방 이동은 전술한 전진과 마찬가지로 제어유닛(60)에 의해 각 토출관(31b, 31c, 31d)들에 구비된 전동밸브(34a~34f)의 선택적 열림과 닫힘에 의해 물의 토출방향을 변경함으로 가능한 바, 편의상 중복설명은 생략하기로 한다.

10 : 보트 13 : 흔들림방지가이드
14: 충돌방지센서 20 : 감시카메라
30: 정수유닛 31 : 정수관로
31a : 흡입관 31b ; 측방 토출관
31c : 후방 토출관 31d : 전방 토출관
32 : 스키머 33 : 순환펌프
34 : 관로단속수단 35a~35f : 추진수단
36 : 챔버 37 : 노즐
38, 138 : 인젝터 39, 139 : 오존믹서
40 : 오존발생유닛 50 : 태양관발전유닛
60 : 제어유닛 70 : 오존대량살포수단
71 : 산기관

Claims (8)

1. 보트;
   상기 보트에 설치되어 녹조발생여부를 실시간으로 감시하는 감시카메라;
   상기 보트에 설치되어서 녹조가 포함된 물을 흡입하고, 오존가스와 혼합시켜 배출하는 정수유닛;
   오존가스를 생성하여 상기 정수유닛에 공급하는 오존발생유닛;
   상기 감시카메라와 정수유닛 및 오존발생유닛 등의 작동에 필요한 전기에너지를 생성하는 태양광발전유닛;
   상기 감시카메라의 영상신호를 관리센터에 전송하는 무선통신유닛; 및
   상기 구성요소들의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하고,
   상기 정수유닛은,
   상기 보트의 전후좌우 방향에 선택적으로 개폐되는 복수의 토출관을 각각 갖는 소정형태의 정수관로와, 상기 정수관로의 흡입관 입구에 설치되어 이물질을 걸러주는 스키머와, 녹조발생수역의 물을 상기 스키머를 통해 흡입하여 상기 정수관로를 통해 토출시키는 순환펌프와, 상기 제어유닛의 신호에 따라 상기 정수관로의 각 토출관을 개폐시키는 복수의 관로단속수단을 구비하여서 녹조제거와 함께 물의 토출압력에 의해 상기 보트에 전후좌우 방향으로 추진력을 제공하는 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정수관로의 각 토출관 출구에 복수의 노즐로 이루어진 추진수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 정수관로의 후방토출관에 상기 오존발생유닛에서 생성된 오존가스를 상기 정수관로 내에 주입시키는 인젝터가 구비되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 후방토출관의 상기 인젝터 후류쪽에 흡입된 물과 오존가스를 혼합시켜 주는 오존믹서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 오존발생유닛과 연결되고, 상기 보트의 하부에서 일정길이로 돌출되어 물속에 잠기도록 되는 다수의 산기관을 포함하여 이루어져서 다량의 오존가스를 집중 주입하는 오존대량살포수단을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 정수관로의 흡입관에 관로단속수단을 선단부에 가지고 상기 보트의 하방을 향하는 하방토출관이 더 포함되고, 오존가스를 주입하는 인젝터와 오존가스를 물과 혼합시키는 오존믹서가 상기 하방토출관에 순차적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 정수유닛의 스키머가 상기 보트의 전방 하부에 설치되고, 상기 보트의 전방 하부는 녹조의 유입이 용이하도록 벨마우스 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 보트의 둘레에 복수의 충돌감지센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치.

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