KR101142291B1 - 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천의 전체 단면 전체 가로 상에 수문을 설치하여 하천수를 가두어둔 상태에서 수문의 하단부를 약간 들어올려 수문의 내부에 저장되어 있는 하층수를 우선적으로 배출해줌으로써 배출되는 물과 함께 바닥층에 적층되어 있는 퇴적오니와 같은 오염물질이 같이 배출되도록 하여 오염된 하천수를 자연적으로 정화할 수 있도록 한 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 하천 양측에는 지지구조체를 각각 설치하여 그 사이로 수로가 형성되도록 하고, 양측 지지구조체의 사이에는 판형상의 수문을 개폐가능하게 설치하며, 하우징의 일측과 타측에는 로프구동용 로울러를 구성하고 로프 구동용 로울러의 사이에는 로프를 장설 한 후 로프의 일단은 수문과 힌지 결합하고 타단은 실린더 또는 권양기와 연결하여 하천의 상류에서 흘러내려 오는 양만큼 만을 배출하도록 실린더 또는 권양기를 조작하도록 구성함과 함께, 양측 지지구조체에는 하우징을 구성한 후 그 측면 일측과 타측에 수문의 하단부를 들어올릴수 있도록 실린더와 결합되는 구동장치를 구비 함과 함께 , 수문의 내부에 물을 가득 저수한 상태에서도 구동장치를 가동하여 저수공간의 하층부에 포진한 상대적으로 비중이 무거운 깨끗한 물을 우선 배출하면서 하층부의 퇴적오니를 같이 배출하여 오염된 하천수를 정화하도록 한 발명인 것이다.

오염, 하천수, 정화

Description

오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템{Water gate system to puryfy polluted river water}

본 발명은 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수문을 기립하여 저장수를 가두어둔 상태에서 수문의 하단부를 약간 들어올려 수문의 내부에 저장되어 있는 하층수를 우선적으로 배출해줌으로써 배출되는 물과 함께 바닥층에 적층되어 있는 퇴적오니와 같은 오염물질이 같이 배출되도록 하여 오염된 하천수를 자연적으로 정화할 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피, 하천 또는 저수지와 같은 저수공간으로는 여러 경로를 통해 물이 유입되는 과정을 통하여 유입되는 물 중에는 오염물질들이 다량 포함되어 있음은 자명하다. 따라서, 저수된 물을 정화하기 위해 여러 방법들이 제안되었던 바, 종래 사용되어 오던 수질정화방법들은 자갈 접촉 산화법, 역간 접촉식 산화법, 하수처리장 수질정화법, 염소 투입 정화법 등이 있으나 한결같이 많은 비용이 들고 비용에 비해 그 효과는 미미한 실정이었다.

이를 개선하기 위해 별도의 장치를 통해 수중에서 와류를 형성하여 오염물질을 부유시키고, 이를 걷어냄으로써 수질정화를 구현하도록 한 장치도 등장한 바 있으나, 이는 수질 개선을 위해 별도의 장치를 구비해야 하는 단점이 있음은 물론 그 수질정화영역이 매우 제한적이어서 보다 넓은 범위에서의 수질개선에 취약한 단점이 있었다.

또한, 본 출원인에 의해 창안되어 공지된 특허 공개번호 제 2001-0000343호의 "다단 저수장치를 이용한 자연적인 수질개선방법"의 경우 한개의 수문으로 구성되는 방식이기 때문에 폭기에 의한 자연적인 자정효과가 매우 낮은 결점이 있었으며, 이러한 결점으로 인해 수문의 내부에 가두어져 있는 물과 오염물질들이 결합하면서 발생시키는 물질 뭉침 작용과 물질 결합 작용에 의해 오염이 가중되면서 녹조 현상을 유발시킴으로 인하여 저장된 물을 더욱 더 악화시키는 중대한 결점이 있었다.

또한 특허 제 770035 호와 특허 제 812634 호와 등록 실용신안제0179171호와 등록실용신안 제 364372 호와 등록실용신안 제 340318~9 호와 등록실용신안 제 3401004 호와 공개특허 제 2003-063287 호의 경우 수문을 구동시켜주는 구조가 복잡하게 구성되어 있어서 이물질들이 쉽게 걸림은 물론이려니와 홍수시 상류에서 떠내려오는 이물질들의 수문의 측면에 구성되는 가이드홈과 복잡하게 구성되어 있는 구동부에 걸림과 동시에 수문의 구동장치에 걸리는 이물질들이 수로를 차단하면서 수위를 상승시켜주는 작용으로 인해 막대한 홍수피해가 유발될 수밖에 없는 구조적 인 문제점이 있다.

또한 본 출원인에 의해 발명된 특허 제 546006 호의 수문방식과 같이 수문의 하부에 작동실린더와 링크를 구성한 상태에서 실린더와 연결 구성하는 방법을 이용하여 수문을 기립시키는 방법을 이용하여 수문을 구성할 수가 있으나, 이 방식의 수문은 수문의 상단부에 이물질들이 걸리는 단점이 있다.

본 발명은 어떠한 물리적, 화학적, 생물학적 처리없이도 오염된 물을 깨끗한 물로 자연 정화하기 위한 것으로, 수문을 기립한 상태에서 수문의 하부 공간에 구성되는 배출통로를 통해 저수공간의 하층수를 우선적으로 배출해주도록 함으로써 배출되는 물과 함께 퇴적오니와 같은 오염물질이 같이 배출되도록 하여 오염된 수질을 자연적으로 정화할 수 있도록 하는 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 수문은 수압과 자중에 의해 상시 하방향으로 압력을 받도록 비스듬히 위치되도록 하고, 수문의 양측 하부에는 구동장치의 축에 회전가능하게 고정되어 있는 작동링크의 일단부를 연결하여 수문의 구조를 구성하고, 수문의 상부에는 로프와 연결되는 실린더 도는 권양기를 구성하여 수문을 기립 또는 전도시키도록 하며여 수문을 기립시킨 상태에서 구동장치를 조금 더 들어올려 수문의 하단부와 수로의 바닥부 사이에 배출통로를 형성해줌으로써 수문이 폐쇄된 상태에서도 하천수 속에 함유되어 있는 비중이 무거운 깨끗한 하천수들이 수문의 하부측으로 구성되는 배출통로를 통하여 우선적으로 배출되도록 하여 오염된 하천수를 자연적으로 정화시키도록 한 것이다.

본 발명은 수문의 양측 하부 일측과 타측에 구성되는 구동장치를 이용하여 저수공간에 저수되는 하층수를 배출하거나 수로를 폐쇄 할 수가 있으며, 실린더 또는 권양기와 연결되는 로프를 신장시키거나 수축 시켜서 수문을 기립 또는 전도시켜줌으로써 수로를 폐쇄하거나 개방할 수 있는 것이다.

수문이 폐쇄된 상태에서 실린더와 연결된 구동장치를 가동하여 수문의 하단부를 조금 더 상승시켜주게 되면 수문이 들리면서 수문의 하단부와 수로의 바닥부 사이에 배출통로가 형성될 수 있어 수문이 폐쇄된 상태에서도 저수공간의 비중이 무거운 깨끗한 하천수를 배출통로를 통해 우선적으로 배출하여 오염된 하천수를 자연적으로 정화할 수 있는 것이다.

또한, 수문 하단부와 수로의 바닥부 사이에 형성되는 공간을 통해 하천의 상류에서 유입되는 비중이 무거운 깨끗한 하천수들을 배출함과 동시에 저수공간에 퇴적되어 있는 퇴적오니와 같은 오염물질을 같이 배출할 수 있어 오염된 하천수를 정화할 수 있는 것이며, 저수공간의 수압, 유입수량 등에 따라 구동장치를 미세하게 조절하여 배출수량을 조절할 수 있는 이점이 있는 것이다.

또한, 이러한 첨단 시스템을 적용하게 되면 대형 하천의 경우에도 적은 비용을 들여서 손쉽게 오염된 하천수를 정화시킬 수 있으며, 자연에 의해 자연적으로 발생되는 자연정화 시스템을 이용하기 때문에 완전무결한 깨끗한 하천수를 만들어 낼 수 있고, 염소와 불소와 같은 화학 약품을 사용하지 않고서도 깨끗한 물을 만들어 낼 수 있는 작용효과가 있는 것이다. 대형 댐에 적용되는 경우 댐 내부에서의 퇴적오니의 발생을 줄일 수 있고, 상기와 같은 작용들로 인하여 발생되는 녹조현상들을 원천적으로 방지할 수 있는 중대한 작용효과가 있는 것이다.

또한, 육지의 하천에서 발생되는 오염된 하천수들이 바다로 흘러 들어가면서 발생시키는 적조 현상을 원천적으로 차단시켜주는 중대한 작용효과가 있다.

또한 아무리 많은 물을 가두어 두어도 저장된 물이 썩지 않기 때문에 대용량의 물을 가두어 둘 수가 있을 뿐만 아니라 물을 가두어 둠으로 인하여 발생되는 삼투작용과 모세관 현상에 의해 하천 인근의 산과 들에는 수분의 함유량이 높은 상태의 토질의 상태를 유지하고 있음으로 인하여 산에서 자라나는 나무들의 성장을 촉진하여 주는 동시에 산불을 사전에 예방하여주는 중대한 작용효과가 있으며 이러한 작용에 의해 가뭄에 따른 토지의 사막화를 막아주는 작용이 이루어지면서 사막을 옥토로 바꾸어주는 중대한 작용효과가 발생하게 되는 것이다.

또한, 수문의 하단부에 구성되는 하층수 배출통로와 수문의 하단부를 이용하여 저수공간의 하층부에 위치한 비중이 무거운 하층수를 배출하여 줌으로 인하여 하천수를 지속적으로 정화할 수 있음은 물론 저수위를 적정수준으로 유지할 수 있는 것이며, 물고기가 수문의 하단부에 형성되는 배출통로를 통해 상류로 이동할 수 있어 생태계를 복원 또는 유지할 수 있는 것이다.

수문의 하단부를 통하여 하천의 상류로부터 유입되는 물의 양 만큼을 배출하 도록 구성되는 본 발명에 의해 구성되는 수문을 이용하여 물을 가두어 두게 되면 하천의 상류로부터 유입되는 유입수를 수문의 하단부를 통하여 유입되어오는 유입수 만큼만을 상시 배출하여 줄 수가 있기 때문에 물의 오염이 가중되지 않을 뿐만 아니라 물속에 함유되어 있는 오염물질들이 수문을 이용하여 가두어둔 저수공간에서 발휘하는 여러 가지 작용들에 의해 자연적으로 분해되어 깨끗한 물로 정화되게 되는 작용효과를 발휘하게 되는 것이다.

또한 본 발명에 적용되는 수문을 하천의 전단면 전폭에 걸쳐서 설치한 후 또다시 하천의 경사도에 따른 저수레벨에 따라 다단계로 하천 전구간에 설치하여 주게 되면 아무리 오염된 하천수라 하여도 모든 오염된 물질들을 자연적으로 정화시켜주는 작용을 발휘하기 때문에 오염된 하천수를 자연적으로 정화시켜 주는 최고의 효과를 발휘하게 된다.

이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면 및 각 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수질정화용 수문을 기립하여 물을 저수시킨 상태를 나타낸 측단면 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 수질정화용 수문을 전도하여 수로를 개방한 상태의 측단면 사시도.

도 3은 본 발명예에 따른 수질정화용 수문의 하단부를 들어올려 수문의 하단부에 배출통로를 형성 시킨 상태를 나타낸 측단면 사시도.

도4는 본 발명에 따른 수로의 형태를 나타낸 하천 수로 단면도.

도5는 본 발명에 적용되는 태양광 충전 시스템을 나타낸 사시도

도6은 본 발명에 적용되는 다단계 저수시스템의 개요도.

본 발명은 수문의 하단부 일측과 타측에 실린더와 연결 구성되는 작동링크를 구성하고, 수문의 일측과 타측의 상단에 수문을 들어올릴 수 있도록 구성되는 권양기 또는 실린더와 결합 되는 로프를 수문과 연결 구성하여 하천 또는 강의 상류에서 흘러내려 오는 유입 수량만큼 많을 배출 하도록 구성되는 첨단 수문 시스템을 이용하여 오염된 하천수를 정화시키는 자연친화적인 공법에 관한 것이다.

이상과 같은 효과를 나타내는 본 발명은 다음의 구조로 구성된다.

1. 수문 2.실린더 3.실린더 고정축 4.실린더로드 5. 배출수 조절용 구동링크 6.수문의 축 7. 배출수 조절용 구동링크 축 8.배출수 조절용 작동 링크 9.하우징 11.기초콘크리트 12.배출수 조절용 작동링크 축 22.하천 수로 21. 수문 조절용 실린더 또는 권양기 31.제1로울러 32.제2로울러 34은 로프를 표시한다.

하천(22)을 가로 질러 기초 콘크리트(11)가 구성되며 하천(22)의 일측과 타측에는 하우징(9)이 구성된다.

수로(22)의 일측과 타측에 구성되는 하우징(9)의 일측과 타측에는 수문(1)의 하단부를 개방하도록 구성되는 수문(1)의 일측과 타측에 대칭의 상태가 되도록 구동장치를 다음과 같이 구성한다.

실린더 축(3)이 설치됨과 함께 상기 실린더 축(3)은 실린더 로드(4)와 결합되는 실린더(2)의 후미와 축(3) 결합되며, 기초콘크리트 (11)에는 배출수 조절용 구동링크 지지대(7)를 설치하여 배출수 조절용 작동링크 축(12)를 힌지 결합함과 함께,

배출수 조절용 작동링크 축(12)과 힌지 결합되는 배출수 조절용 구동링크(5)의 상단은 실린더로드(4)와 힌지 결합 함과 함께,

배출수 조절용 작동링크 축(12)과 힌지 결합되어 있는 배출수 조절용 작동 링크(8)는 수문(1)의 하단부에 구성되어 있는 수문의 축(6)과 힌지 결합하여 수문(1)을 힌지 고정시킨 상태에서 수문(1)의 상단에는 고리(14)를 구성한 후 상기 고리(14)에 로프(34)의 일단을 고정시킨 상태에서 하우징(9) 또는 제방의 상단에 구성되는 실린더(21) 또는 권양기의 끝단과 로프(34)를 연결한다. 이때에 그 중간중간에는 로울러(31)(32)가 설치되어 로프(34)의 구동을 원할히 하도록 도와 준다.

배출수 조절용 작동 링크(8)의 형태를 수문의 하단부 측면에 쌓이는 모래자갈들과 이물질들을 밀어내도록 이등변 삼각형(23)의 형태로 구성된다.

이러한 형태로 구성되는 수문(1)의 구동장치는 하천의 상류에서 흘러내려오는 물을 가두어둔 상태에서 수문의 상단부 이상으로 물이 흘러 들어오게 됨과 동시에 수위를 체크하여 주는 초음파 수위체크기(38)에서 수위를 체크하여 그 신호를 종합 콘트롤 시스템(36)으로 보내줌과 동시에 유압을 발생 시켜주는 동력 발생장치(37)가 가동됨과 함께 동력 발생장치(37)에서 발생된 유압의 힘에 의해 실린더(2)와 결합되어 있는 실린더로드(4)가 수축 됨과 동시에 수문(1)의 하단부가 일정한 높이로 들어올려지면서 하천의 상류에서 흘러내려오는 양 만큼 많을 배출하게 되는 것이다.

또한 하천의 상류에서 일정한 수량이상으로 물이 흘러들어오거나 수문을 완전 개방 할 필요가 있을 때에 실린더 또는 권양기(21)를 가동하여 로프(34)를 신장 시켜주게 되면 로프(34)에 의해 지탱하고 있는 수문(1)이 하천의 바닥에 밀착되면서 수로를 완전개방하게 되는 것이다.

본 발명에 적용되는 동력발생장치(37)의 가동은 통상적으로 사용되는 전기와 연결되지만 만약의 정전을 대비하여 태양광 집열판(39)에서 발생 시키는 전기에 의해 항상 충전 상태를 유지하고 있는 밧데리(35)와 종합콘트롤 시스템(36)이 연결되어 가동된다.

종합콘트롤시스템(36)은 하천(22)의 일측에 구성되는 초음파 수위체크기(38)와 결합되어 하천(22)의 수위를 항상 체크하도록 구성된다.

또한 수문의 하단부에 구성되는 구동장치를 구동하여 수문의 하단부를 들어올리도록 구성하는 방법들은 당해 업자라면 설치 위치를 얼마든지 변경구성이 가능함으로 이러한 설계 변경들은 모두가 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

또한 하천의 전단면 전폭 걸쳐서 다단계로 수문을 연속 설치하여 오염된 하천수를 정화시키는 공법 또한 본 본 발명의 권리 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수질정화용 수문을 기립하여 물을 저수시킨 상태를 나타낸 측단면 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 수질정화용 수문을 전도하여 수로를 개방한 상태의 측단면 사시도.

도 3은 본 발명예에 따른 수질정화용 수문의 하단부를 들어올려 수문의 하단 부에 배출통로를 형성 시킨 상태를 나타낸 측단면 사시도.

도4는 본 발명에 따른 수로의 형태를 나타낸 하천 수로 단면도

도5는 본 발명에 적용되는 태양광 충전 시스템을 나타낸 사시도

도6은 본 발명에 적용되는 다단계 저수시스템의 개요도

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1. 수문 2.실린더3.실린더 고정축 4.실린더로드 5. 배출수 조절용 구동링크 6.배출수 조절용 작동링크 축 7. 배출수 조절용 구동링크 축 8.배출수 조절용 작동 링크 21. 수문 조절용 실린더 또는 권양기 31.제1로울러 32.제2로울러 34.로프

Claims (2)

1. 하천의 일측과 타측과 바닥에 기초콘크리트를 타설하고 양측에는 하우징을 각각 설치하여 그 사이로 수로가 형성되도록 하고, 상기 양측 하우징의 사이에는 판형상의 수문을 수압을 받을 수 있도록 배수측을 향해 비스듬히 위치시키며, 하우징의 일측과 타측의 측면에는 상기 수문을 기립 또는 전도시키기 위한 실린더 또는권양기를 구비하며, 상기 수로의 바닥부 일측과 타측 양측에는 상기 수문이 바닥부로부터 띄워 배출통로가 형성되도록 구비되는 수문시스템을 이용하여 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템에 있어서,

   하천을 가로질러 구성되는 기초 콘크리트;

   상기 하천의 일측과 타측에 구성되는 하우징;

   상기 하우징에의 사이에 개폐가능하게 설치되는 수문;

   상기 하우징에 설치되어 상기 수문의 하단부를 개방하도록 작용하는 실린더;

   축은 상기 기초콘크리트에 설치된 배출수 조절용 구동링크 지지대에 회전가능하게 힌지 결합되고, 상기 축 반대측 단부는 상기 수문의 축과 힌지결합되며, 하단부는 상기 수문의 하단부 측면에 쌓이는 모래자갈들과 이물질들을 밀어내도록 이등변 삼각형의 형태로 구성되는 배출수 조절용 작동링크;

   상기 배출수 조절용 작동링크의 축과 상기 실린더의 실린더로드 선단부 사이에 힌지 결합되어 상기 실린더의 신축에 따라 상기 수문의 하단부를 개방해주는 배출수 조절용 구동링크;

   상기 하우징 또는 제방의 상단에 설치되는 실린더 또는 권양기;

   상기 수문의 상단부에 형성된 고리와 상기 실린더 또는 권양기의 끝단 사이에 다수의 로울러를 개재한 상태로 연결되어 상기 수문을 기립 또는 전도시켜주는 로프;

   상기 수문을 통해 형성되는 저수공간의 수위를 감지하는 수위감지 센서;

   상기 수위감지 센서를 통해 전달된 수위신호에 따라 상기 실린더, 상기 실린더 또는 권양기를 제어하는 종합 콘트롤 시스템;

   상기 종합 콘트롤 시스템과 연결되어 정전시 예비전력으로 사용할 수 있도록 태양광 발전을 통해 전력을 충전하는 태양광 집열판과 밧데리; 및

   하천의 일측에 구성되어 하천의 수위에 대한 이상 유무를 체크하는 초음파 수위체크기를 포함하는 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템.
2. 제1항에 있어서

   상기한 수문 시스템이 하천의 전체 구간의 가로폭 전체 길이에 다단계로 설치된 것을 특징으로 하는 오염된 하천수를 정화하는 수문 시스템.

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