KR20200093902A - 침투형 고압분사관을 구비한 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 준설장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 수집하우징을 해저면에 밀착시켜 처리영역을 밀페시킨 상태에서 워터젯과 마이크로 버블을 분사하여 오염된 표층퇴적물을 교란 및 부상시킨다. 수집하우징 내에서 부상된 표층퇴적물은 펌프에 의하여 흡인되어 준설선박으로 이송된다. 본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면 물과 모래 성분을 최소화하고, 오염된 표층퇴적물만을 선택적으로 준설할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 준설 효율이 매우 우수하며, 후처리 공정이 간단해져 경제적인 정화처리가 가능하다. 특히 본 발명에서는 표층 퇴적물이 매우 두꺼운 경우 및 표층 두께와 모래층(공극 내)에 오염물이 높은 밀도로 개재된 경우를 대비하여, 고압분사관을 표층 또는 모래층에 삽입시킨 상태에서 고압의 물 및/또는 공기를 분사하여 오염퇴적물을 상부로 부상시킬 수 있다.

Description

침투형 고압분사관을 구비한 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치{ECO-FRIENDLY DREDGER FOR POLLUTANTS SEDIMENT OF SEA BOTTOM}

본 발명은 환경 오염 저감기술에 관한 것으로서, 특히 바다, 강, 호소의 표층에 쌓인 오염퇴적물을 준설하여 처리하는 환경 준설 기술에 관한 것이다.

해저 표층은 수층과 함께 수생생태계를 구성하는 기본 요소로서 저서생물의 서식지를 제공하며, 수생 환경과 밀접하게 연결되어 있다. 이에 해저 표층의 오염은 수층의 오염으로 이어지며, 환경 변화에 민감한 생물종들의 식생에 악영향을 미치게 된다.

해저 표층의 오염에서 가중 중요한 인자는 오염퇴적물이다. 오염퇴적물은 생활하수, 농축산하수, 양식장 배설물, 오폐수가 바다로 유입되어 침전되면서 형성된다. 그리고 오염물이 유입 및 퇴적되는 양이 자연의 자정능력을 초과하면서 오염이 점차 심화된다. 특히 대한민국 남해안과 같이 반 폐쇄 또는 폐쇄성 해안선을 가진 연안의 경우 해수 교환이 원활하지 않아 오염이 급속하게 심화된다. 즉, 표층의 미생물은 산소를 소모하면서 연안 퇴적물(유기물)을 분해한다. 그러나 해수의 수층 사이의 밀도 차이로 인하여 층간의 혼합이 이루어지지 않아 산소 공급이 원활하지 않게 된다. 산소의 결핍으로 인해 퇴적물 내의 저서생물의 활동이 저하되며, 식물 플랑크톤의 먹이인 인, 질소가 생성되어 적조, 녹조, 청조, 빈산소수괴가 발생된다.

또한 혐기적 상태에서 퇴적물 내 유기물이 분해될 경우 황화수소나 암모니아와 같은 독성이 있는 부산물들이 생성되어 퇴적물 내 서식 생물종의 수와 형태를 제한할 수도 있다.

종래에는 오염퇴적물의 처리를 위하여 점토, 생석회 등의 약제를 살포하는 방법을 사용했지만, 점토살포는 점토 중의 알루미나 및 실리카 성분이 수중의 유기 현탁물을 응집, 침전시키는 문제가 있다. 또한 생석회 중 칼슘성분은 수중의 황산염과 반응하여 석회석과 석고를 생성시켜 퇴적물을 피복시킴으로써 퇴적물 내부에 서식하는 생물의 산소접촉을 차단시켜 많은 피해가 발생한다.

또한 종래에는 오염퇴적물을 준설하여 처리하는 방법이 개시되었다. 준설은 오염퇴적물 자체를 제거하는 것이므로 가장 효과적인 방법이지만, 효율성 및 경제성이 문제가 된다. 즉 기존에 오염퇴적물을 준설하면 준설물(고형물) 내 오염퇴적물은 1~5%에 불과하고 오염되지 않은 모래와 자갈이 95% 이상을 차지하므로, 준설 후 후처리에 많은 부담이 있었다. 더욱이 준설물(고형물)은 10~20% 정도이며 80~90%가 물이므로 후처리에 어려움이 있다. 환경 법규에 의하여, 바다물을 현장에서 일단 준설한 후에는 바로 다시 바다에 배출할 수 없고, 모든 환경기준을 만족시킨 후에 배출해야 하므로 실제 오염퇴적물에 대한 처리보다 수처리 부담이 더 커지는 문제점이 있다.

또한 기존의 준설장비를 사용하면 준설과정에서 오염퇴적물이 확산되어 2차적인 오염이 발생되기도 하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 수저(水底) 표층 오염퇴적물만을 선택적으로 준설할 수 있어 환경 준설의 효율성과 경제성이 향상된 준설장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 준설장치는 바다, 강, 호수에서 수저(水底) 표층 퇴적물을 준설하는 준설선박에 장착되는 것으로서, 준설선박의 크레인에 설치된 로프에 매다려 지지되며, 하면이 개구되어 수저면에 안착가능한 수집하우징; 상기 수집하우징 내측에 설치되어 수저면을 향해 고압으로 물을 분사하여 상기 수저면에 안정화되어 있는 표층 퇴적물을 상기 수집하우징 내에서 교란 및 부유시키는 워터젯유닛; 상기 수집하우징 내측에 설치되어 상기 수집하우징 내 표층 퇴적물을 흡인하여 상기 준설선박으로 이송하는 펌프유닛; 상기 수집하우징을 상하로 이동시키는 이동유닛; 및 물 또는 공기를 주입가능하도록 중공형이며 하부에 복수의 배출공이 형성되며, 상하방향으로 길게 배치되어 상기 수집하우징에 승강가능하게 설치되는 고압분사관;을 구비하며, 상기 수집하우징이 수저면에 안착한 상태에서 상기 고압분사관이 수저면에 삽입되어 고압의 물 또는 공기를 분사하는 것에 특징이 있다.

본 발명에서 상기 고압분사관의 하단부는 수저면에 삽입이 용이하도록 첨예한 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.

수저는 모래층과, 상기 모래층 위의 오염물이 쌓여 있는 표층으로 구성되며,상기 고압분사관은 오염물이 적층되어 있는 상기 표층에 삽입된다.

또는 모래층 내부 공극에 오염물이 개재되어 있는 경우라면, 이 오염물들을 상부로 배출시키기 위하여 상기 고압분사관은 모래층까지 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 워터젯유닛의 노즐은 길이가 가변되는 것이 바람직하다. 예컨대 상기 노즐은 다단의 분절로 이루어져 길이가 신장 가능한 안테나 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 수집하우징에 장착되어 통신망을 통해 상기 수집하우징의 위치 정보를 파악하는 GPS 유닛을 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면 준설물 중에서 고형물이 50~70%로 늘어나고 물은 30~50%로 줄어든다. 더욱이 본 발명에서는 워터젯, 마이크로 버블을 사용하며, 펌프의 압력을 조절함으로써 고형물 중에서 오염가능성이 적은 모래는 준설되지 되지 않고 오염가능성이 매우 높은 미세입자들만 준설된다. 결과적으로 본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면 해저에서 오염된 표층퇴적물만을 선택적으로 준설하게 되므로 준설의 효율이 획기적으로 상승된다.

이렇게 오염된 표층퇴적물만 선택적으로 준설함으로써 후처리 공정에서 처리용량이 줄어들어 경제적인 정화처리가 가능하다.

또한 본 발명에 따른 친환경 준설장치는 수집하우징을 이용하여 해저면을 밀폐시킨 상태에서 준설하므로, 표층퇴적물의 교란 및 확산으로 인하여 탁도가 상승되는 등의 2차적 오염을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치가 준설선박에 설치된 예를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 친환경 준설장치의 주요부에 대한 개략적 종단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 개략적 횡단면도이다.
도 4는 워터젯유닛 노즐의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 예에 따른 워터젯유닛의 노즐 배치 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 오염물이 두껍게 표층을 형성한 경우, 고압분사관을 이용한 친환경 준설장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 오염물(미세토 포함)이 모래층 내부에도 개재되어 있는 경우, 고압분사관을 이용한 친환경 준설장치의 작동하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 이동차단막을 구비한 친환경 준설장치를 설명하기 위한 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치(이하, '친환경 준설장치'라고 함)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 친환경 준설장치는 주로 연안 해저 오염을 정화처리하는 것을 주목적으로 하지만, 바다 이외에도 강이나 호소의 표층 오염 퇴적물을 처리하는데도 사용할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 준설장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치가 준설선박에 설치된 예를 설명하기 위한 것이다.

도 1을 참고하면 본 발명의 일 예에 따른 친환경 준설장치(100)는 준설선박(200)에 설치된다. 즉 준설선박(200)에는 크레인(210)이 마련되며, 두 갈래 로프(211)는 수평리프트(212)에 연결된다. 수평리프트(212)의 양단에는 견인줄(213)이 연결되고, 본 발명에 따른 친환경 준설장치(100)는 이 견인줄(213)에 매달려 지지된다.

준설선박(200)에는 오염된 표층 퇴적물을 원위치에서 정화처리하기 위한 처리시스템(220)이 설치되어 있다. 예컨대, 본 발명자가 개발한 선행특허 제10-1399284호, 제10-1647676호에 개시된 바와 같은 오염토 현장 처리용 정화선에 설치된 시스템이 설치될 수 있다.

친환경 준설장치(100)는 수층(w)을 통과하여 수저면에 안착된다. 오염영역에는 표층 퇴적물(s)이 해저 지반(G) 위에 일정 두께로 쌓여 있다. 오염표층이 얇은 경우에는 20~40cm 정도이지만, 양식장 주변 등 오염물이 많은 경우 오염표층은 1m 이상이 될 수도 있다.

표층 퇴적물(s)의 오염 양태는 매우 다양하다. 예컨대 양식장 저질 오니, 슬러지, 유기물, 중금속 등 다양한 오염원이 존재할 수 있다. 항만의 경우에는 중금속이나 생활 폐기물에 의한 오염이 많고, 양식장 주변에는 유기물로 오염되어 있다.

본 발명에서는 친환경 준설장치에 의하여 수저 표층 퇴적물(s)만을 선택적으로 준설하기 위한 것으로서, 도 2 및 도 3을 참고하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 친환경 준설장치의 주요부에 대한 개략적 종단면도이며, 도 3은 도 2의 개략적 횡단면도이다.

도 2 및 도 3 참고하면, 친환경 준설장치(100)는 수집하우징(10), 워터젯유닛(20), 버블발생유닛(30), 펌프유닛(40), 이동유닛(50) 및 고압분사관(70)을 구비한다.

수집하우징(10)은 전체적으로 연기를 빨아들이는 후드와 유사한 형상으로 이루어진다. 즉 하부는 횡단면이 원형이나 사각형 등으로 형성되며, 하면이 개구되어 있다. 그리고 상측으로 갈수록 면적이 점차 줄어드는 형상으로 이루어진다. 수집하우징(10)이 수저면에 안착되면 그 내부는 밀폐되도록 설계된다. 물론 해저 지형에 따라 틈이 발생할 수 있는데 이에 대한 보완은 뒤쪽에서 다시 설명하기로 한다.

워터젯유닛(20)은 수집하우징(10)에 의하여 밀폐된 수저면에 안착되어 있는 표층 퇴적물을 교란 및 부상시키기 위한 것이다. 워터젯유닛(20)은 수집하우징(10)의 내측면에 그 둘레방향을 따라 설치되는 물공급관(21)을 구비한다. 이 물공급관(21)은 준설선박(200)에 마련된 수조(미도시)와 케이블(22)을 통해 연결된다. 수조에서는 워터젯 발생장치를 통해 물을 고압으로 가압하여 물공급관(21)에 공급한다. 물공급관(21)에는 일정 거리 간격으로 복수의 노즐(23)이 구비된다. 노즐(23)은 수저면을 향해 하방으로 배치되어 고압의 물은 수저면에 분사되어 표층 퇴적물을 교란하고 상부로 부상시키는 기능을 수행한다. 한편 평면에서는 도 3에 도시된 바와 같이 중심점을 향하여 배치될 수도 있으며, 다른 예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 어느 일방으로 기울게 배치될 수 있다. 노즐(23)을 도 5와 같이 배치하는 경우, 고압의 물은 비스듬하게 분사함으로써 전체적으로 보면 수집하우징(10) 내에서 일방향으로 회전류를 발생시킬 수 있다. 이렇게 회전류를 발생시키면 상승 기류가 형성되어 표층퇴적물(s)의 교란 및 부상이 용이해진다.

한편, 본 발명에서 노즐(23)은 도 4에 도시된 바와 같이 길이가 가변되는 형태를 채용한다. 표층(s)이 두껍게 형성된 경우 노즐(23)의 길이를 연장시켜 표층에 고압의 물이 표층의 하부까지 다다를 수 있도록 하기 위함이다. 본 발명에서 노즐의 길이 연장은 다양한 방식을 취할 수 있는데, 본 예에서는 다단 분절식 안테나 구조를 사용하였다. 즉 노즐(23)은 복수의 분절(23a, 23b, 23c)로 이루어지며, 가장 큰 분절(23a) 내부로 중간 분절(23b)가 인입 및 돌출가능하며, 마찬가지로 중간 분절(23b) 내부로 말단분절(23c)이 인입 및 돌출가능하다. 적어도 2단의 다단 구조로 노즐의 길이를 가변시킬 수 있다. 노즐의 길이 연장을 위하여 모터 등의 구동원(미도시)가 동력전달구조(미도시)가 채용되는데, 이는 공지의 구성인 바 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 예에서 워터젯유닛은 선박 엔진 구동에서 사용하는 워터젯 추진 방식을 사용하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 고압으로 물을 분사하여 표층퇴적물을 교란할 수 있는 구성이면 모두 적용할 수 있다. 즉 워터젯의 의미를 고압 살수 개념으로 사용한다는 점을 첨언한다. 그리고 '고압'이란 모래(예컨대 0.1mm 입도)보다 작은 미세입자들, 즉 표층 퇴적물을 교란 및 부상시킬 수 있는 수준의 압력을 의미한다. 또는 0.1mm 이상의 모래 입자들을 교란시킬 수 있는 정도의 압력 범위도 가능하다. 고압이라고 표현하였지만 압력 범위는 표층 퇴적물 또는 모래층을 교란시키고 표층 퇴적물을 부상시킬 수 있는 정도이면 되는 것이지, 특정한 압력범위로 특정되는 것은 아니다.

버블발생유닛(30)은 마이크로 버블을 수집하우징(10) 내측에 공급함으로써 워터젯유닛(20)에 의하여 교란된 표층퇴적물의 부상을 보조하는 기능을 수행한다. 버블발생유닛(30)은 에어공급관(31)과 노즐(33)을 구비한다. 에어공급관(31)은 수집하우징(10)의 내측면에 둘레방향을 따라 설치된다. 에어공급관(31)은 준설선박(200)에 마련된 압축공기발생기(미도시)와 케이블(32)을 통해 연결된다. 압축공기발생기는 공기를 고압으로 가압하여 에어공급관(31)에 공급한다. 노즐(33)은 일정 거리 간격으로 에어공급관(31)에 설치된다. 노즐(33)에서는 수십~수백 마이크로미터 크기의 미세기포를 분사한다. 마이크로 버블은 워터젯유닛과 마찬가지로 하향 또는 수평방향으로 분사된다. 마이크로 버블은 표층 퇴적물 입자에 부착되어 상측으로 부상되는 것을 보조한다. 따라서 마이크로 버블은 히방향이나 수평향으로 분사하는 것이 효과를 증대시킬 수 있다. 에어공급관(31)은 물공급관(21) 보다 상측에 배치되어 워터젯유닛에서 분사되는 물과 마이크로 버블이 함께 표층에 작용한다.

한편, 본 발명의 다른 예에서는 물공급관(21) 및 에어공급관(31)이 평면방향에서 회전할 수 있도록 구성한다. 모터와 기어 등의 구동원(미도시)을 설치하여 물공급관(21) 및 에어공급관(31)을 회전시킴으로써 고압의 물과 마이크로 버블이 회전류를 형성할 수 있다. 회전류가 형성되면 앞에서 설명한 것처럼 상향 흐름이 발생하여 표층 퇴적물의 부상을 촉진할 수 있다.

펌프유닛(40)은 수집하우징(10) 내에서 표층 퇴적물(s)을 흡인하여 준설하기 위한 것이다. 즉 워터젯유닛(20)과 버블발생유닛(30)에 의하여 표층 퇴적물(s)이 부상하면 펌프유닛(40)은 이를 흡인하여 준설선박(200)으로 이송한다. 펌프유닛(40)은 수집하우징(10)의 상부 일측에 결합되며, 이송관(41)이 펌프유닛(40)과 준설선박(200)을 상호 연결한다. 본 실시예에서 펌프유닛(40)은 상하방향으로 위치이동 가능하다. 본 예에서 펌프유닛(40)의 흡인 압력은 대략 입도 0.1mm 까지의 모래 입자를 흡인할 수 있는 수준이다. 표층 퇴적물 중 유기물이나 유류 등은 0.1mm 크기의 모래보다 가벼우며, 중금속도 미세입자 형태가 많기 때문에 0.1mm 수준의 모래보다 가볍다. 이렇게 펌핑 압력을 조절하여, 0.1mm 크기의 모래보다 더 무거운 입자들은 펌핑되지 않는다. 일반적으로 0.1mm 이상의 입자들은 오염원이 아니라 모래 성분이 대부분이며, 이러한 입자들에는 오염물질이 결합되어 있지 않다. 대부분의 오염원들은 미세입자로 형성되어 있다. 따라서 오염물인 표층 퇴적물만을 선택적으로 준설하기 위해서는 펌프의 압력을 위와 같이 조절하는 것이 바람직하다. 모래 등 비오염 입자들이 준설되면 처리용량만 늘릴뿐 정화처리의 효율은 저하되기 때문이다.

본 발명에서 이동유닛(50)은 수집하우징(10)을 상하방향으로 이동시키기 위한 것인데, 크레인의 동력을 이용할 수 있다. 그러나 크레인의 동력을 최소화하고 부력을 통해 수집하우징(10)을 승강시킬 수 있다. 즉 본 실시예에서는 수집하우징(10) 상측에 부력탱크(51)를 장착한다. 본 예에서 부력탱크(51)는 준설선박(200)과 케이블(52)을 통해 연결된다. 준설선박(200)에는 부력탱크에 물이나 공기를 주입, 배출할 수 있는 펌프(미도시)가 마련된다. 수집하우징(10)과 워터젯유닛(20), 버블발생유닛(30) 및 펌프유닛(40)은 스틸 소재로 이루어지므로 자중에 의하여 하강하게 된다. 다만 하강 속도가 너무 빠르면 문제가 되므로 부력탱크(51)에 물을 채워 넣어 하강 속도를 조절할 수 있다. 거꾸로 수집하우징(10)을 상승시킬 경우에는 부력탱크(51)에 공기를 충진하면 된다. 케이블(52)을 통해 물이나 공기 등 부력을 조절할 수 있는 조절유체를 부력탱크(51)에 주입 및 배출시킴으로써 수집하우징(10)을 승강시킬 수 있다. 부력을 통해서 수집하우징(10)을 승강시키는 경우 크레인(210)은 지지수단으로만 기능하지만, 크레인(21)의 동력을 이용하여 수집하우징(10)을 상승시킬 수도 있다. 본 예에서 이동유닛으로 부력탱크를 사용하였지만 이외에도 다양한 이동수단을 채용할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명은 표층 또는 모래층에 삽입되어 공기 및/또는 물을 고압으로 분사할 수 있는 고압분사관(70)을 구비하는데 특징이 있다. 고압분사관(70)은 상하방향으로 이동가능하며, 표층 또는 모래층에 삽입이 용이하도록 하단부는 첨예한 형상으로 형성된다. 고압분사관(70)의 하부에는 복수의 배출공(71)이 형성되어 고압의 물 또는 공기를 배출시킨다. 물과 공기를 함께 배출할 수도 있다. 여기서 '고압'이란 모래(예컨대 0.1mm 입도)보다 작은 미세입자들, 즉 표층 퇴적물을 교란 및 부상시킬 수 있는 수준의 압력을 의미한다. 또는 0.1mm 이상의 모래 입자들을 교란시킬 수 있는 정도의 압력 범위도 가능하다. 고압이라고 표현하였지만 압력 범위는 표층 퇴적물 또는 모래층을 교란시키고 표층 퇴적물을 부상시킬 수 있는 정도이면 되는 것이지, 특정한 압력범위로 특정되는 것은 아니다.

고압분사관의 상하이동은 모터나 실린더 등의 구동원(미도시)과 동력전달구조(미도시)에 의하여 이루어진다. 구동원과 동력전달구조는 매우 다양하며 이러한 구조는 공지의 요소이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

표층이 매우 두꺼운 경우 노즐(23)을 신장시켜 사용하여 대응하지만, 고압분사관(70)을 표층(s)에 삽입시켜 물(워터젯 방식) 또는 공기(에어젯 방식)를 고압으루 본사하는 경우 표층을 교란 및 부상시키기 용이하다. 또한 표층은 얇은 경우이지만, 하부의 모래층 사이(공극)에 오염물이 밀도있게 개재되어 있는 경우 고압분사관(70)을 표층 하부의 모래층에 삽입시켜 물 및/또는 공기를 분사하여 오염물이 모래층 상부로 배출시킬 수 있다.

한편, 상기한 구성으로 이루어진 친환경 준설장치(100)에는 GPS 장치와 수심계(수압계)를 구비할 수 있다. 해상에서는 육상과 달리 위치 감별이 용이하지 않기 때문에 처리대상 영역 중 빠진 곳이 없이 정밀하게 준설을 수행하기 위해서는 위치정보가 필요하다.

예컨대 친환경 준설장치를 이용하여 처리대상 영역에 대하여 준설을 수행한다면 다음과 같은 절차를 따르게 된다. 도 6 및 도 7을 참고한다.

먼저 처리대상 영역을 복수의 단위영역으로 구획하고, 각 단위영역에 위치정보를 획득한다. 친환경 준설장치(100)에 부착된 GPS 장치를 통해 준설장치를 각 단위영역에 위치시키고 준설을 수행한다. 상기한 방법을 통해 처리대상 영역을 빠짐없이 준설할 수 있다. 또한 각 단위영역에 대한 수심정보를 알고 있으면, 준설장치의 하강시 수심계에서 수심을 실시간으로 획득하여 준설장치를 안전하게 하강시킬 수 있다.

준설장치가 수저면에 안착하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 워터젯유닛과 버블발생유닛을 작동시켜 표층퇴적물을 교란 및 부상시키고 펌프유닛에서는 부상된 표층퇴적물을 흡인하여 준설을 수행한다. 특히 본 발명에서는 고압분사관(중앙의 노란색 봉)을 오염퇴적물로 이루어진 표층에 삽입한다. 표층이 두껍게 이루어진 경우라면 노즐을 길게 연장시켜 사용하는데, 이와 함께 고압분사관을 표층 내부까지 삽입한 상태에서 공기 및/또는 물을 고압으로 분사하면 퇴적물의 부상이 훨씬 용이하기 때문이다.

수집하우징 내측에는 초기에 물이 수용되어 있지만 일단 물이 펌핑되면, 고형물만을 선택적으로 펌핑할 수 있는 바, 준설물에서 수량을 획기적으로 줄일 수 있고 고형물의 양을 늘릴 수 있다. 기존에는 준설물에서 물이 80~90%였던 반면, 본 장치를 사용하면 물이 30~50%로 줄어들고 고형물이 50~70%로 늘어날 수 있다.

더욱이 본 발명에서는 펌프 압력을 조절하여 고형물 중에서도 오염 가능성이 적은 모래 성분은 최소화시키고 유기물, 중금속 등이 포함된 미세입자만을 선택적으로 흡인할 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 표층의 두께와 관계없이 모래층(표층 하부)에 오염물이 개재되어 있는 경우라면, 고압분사관을 모래층까지 삽입시킨 상태에서 공기 및/또는 물을 고압으로 분사한다. 공기 또는 물을 분사하면 모래 입자는 그대로 있지만 공극 내 오염물(미세토)은 교란 및 부상되어 표층 위로 배출될 수 있다. 이렇게 배출된 오염물은 펌프에 의하여 흡인된다.

결과적으로 본 발명에 따른 친환경 준설장치는 오염된 퇴적물만 선택적으로 준설할 수 있다는 이점이 있다. 오염 퇴적물만을 선택적으로 준설함으로써 후처리 공정에서 처리용량이 줄어들어 효울적이고 경제적인 정화처리가 가능하다.

또한 수집하우징(10)이 수저를 밀폐시킨 상태에서 준설이 이루어지므로 기존과 달리 오염물질이 해역으로 확대 분산되어 탁도를 높이는 등의 2차적 오염도 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 수집하우징(10)의 밀폐기능을 강화하기 위하여 이동차단막을 설치한다. 이동차단막(60)은 수집하우징(10)의 외측면 또는 내측면에 접하게 설치될 수 있다. 또한 다른 예에서는 수집하우징(10)을 이중벽으로 만들고 이중벽 사이에 이동차단막을 설치할 수도 있다. 본 예에서는 이동차단막(60)이 수집하우징(10)의 외측면에 설치된 예이다.

도 8을 참고하면, 이동차단막(60)은 수집하우징(10)의 외측면에 대응되게 형성되며, 상하방향으로 이동가능하다. 즉 수집하우징(10)의 내측에는 실린더(61)가 고정되며, 실린더의 피스톤(62)은 지지대(63)에 결합된다. 수집하우징(10)의 외측면 일측에는 상하방향으로 길게 장공(15)이 형성되어 지지대(63)는 장공(15)을 통해 이동차단막(60)에 결합된다. 즉 지지대(63)의 일측은 피스톤(62)에 타측은 이동차단막(60)과 결합된다. 실린더(61)의 작동에 따라 이동차단막(60)은 상하방향으로 이동할 수 있다. 수집하우징(10)이 수저면에 안착한 상태에서는 이동차단막(60)이 수집하우징(10)의 하단부보다 높게 위치된 상태이며, 실린더(62)가 작동하면 이동차단막(60)이 하강하여 도 6에 확대된 도면처럼 수저면 밑으로 삽입된다. 수저면에는 굴곡이 있기 때문에 수집하우징(10)과 수저면 사이에 틈새가 생길 수 있으며, 이 경우 펌프의 흡인 기능이 약화될 수 있으므로, 이동차단막(60)을 통해 밀폐성을 보완한 것이다.

본 예에서 이동차단막(60)의 하부는 첨예한 쐐기 형상으로 이루어지거나, 또는 톱니바퀴와 같은 형상으로 이루어져 해저 지반에 용이하게 삽입되도록 한다. 해저 지반은 모래로 이루어져 있고, 삽입 깊이 역시 수십 Cm 수준이므로 이동차단막(60)의 해저면 삽입에 큰 힘이 필요하지는 않다.

한편, 이동차단막(60)이 수집하우징(10)의 외측에 설치되는 경우 이동차단막(60)과 수집하우징(10) 사이도 밀폐가 필요하다. 본 예에서는 이동차단막(60)의 상부(65)를 절곡시켜 수집하우징(10)의 외측면에 밀착시켰으며, 고무 등의 실링부재(67)를 개재시켜 밀폐성을 강화한다. 이동차단막(60)이 최대로 하강하는 경우에도 절곡된 상부(65)가 수집하우징(10)의 장공(15)까지는 하강하지 않기 때문에 밀폐가 유지될 수 있다.

본 발명에 따른 친환경 준설장치를 이용하면, 연안, 항만, 양식장 등오염지역을 매우 효과적이고 경제적으로 정화처리할 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100 ... 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치, 200 ... 준설선박
10 ... 수집 하우징, 20 ... 워터젯유닛, 30 ... 에어젯유닛
40 ... 펌프유닛, 50 ... 이동유닛 60 ... 이동차단막
70 ... 고압분사관 s ... 표층퇴적물 w ... 수층

Claims (6)

1. 바다, 강, 호수에서 수저(水底) 표층 퇴적물을 준설하는 준설선박에 장착되는 것으로서,
   준설선박의 크레인에 설치된 로프에 매다려 지지되며, 하면이 개구되어 수저면에 안착가능한 수집하우징;
   상기 수집하우징 내측에 설치되어 수저면을 향해 고압으로 물을 분사하여 상기 수저면에 안정화되어 있는 표층 퇴적물을 상기 수집하우징 내에서 교란 및 부유시키는 워터젯유닛;
   상기 수집하우징 내측에 설치되어 상기 수집하우징 내 표층 퇴적물을 흡인하여 상기 준설선박으로 이송하는 펌프유닛;
   상기 수집하우징을 상하로 이동시키는 이동유닛; 및
   물 또는 공기를 주입가능하도록 중공형이며 하부에 복수의 배출공이 형성되며, 상하방향으로 길게 배치되어 상기 수집하우징에 승강가능하게 설치되는 고압분사관;을 구비하며,
   상기 수집하우징이 수저면에 안착한 상태에서 상기 고압분사관이 수저면에 삽입되어 고압의 물 또는 공기를 분사하는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고압분사관의 하단은 첨예한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.
3. 제2항에 있어서,
   수저는 모래층과, 상기 모래층 위의 오염물이 쌓여 있는 표층으로 구성되며,
   상기 고압분사관은 오염물이 적층되어 있는 상기 표층 또는 공극에 오염물이 개재되어 있는 상기 모래층에 삽입되는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 워터젯유닛의 노즐은 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 노즐은 다단의 분절로 이루어져 길이가 신장 가능한 안테나 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수집하우징에 장착되어 통신망을 통해 상기 수집하우징의 위치 정보를 파악하는 GPS 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수저 표층 퇴적물 친환경 준설장치.

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