수심별 유속제어가 가능한 배관구조를 갖는 폐쇄생태계 실험장치

수심별 유속제어가 가능한 배관구조를 갖는 폐쇄생태계 실험장치{Experimental enclosed ecosystem having drain pipeline structure which can control the flow rate corresponding to the depth of water}

본 발명은 폐쇄생태계 실험장치에 관한 것으로서, 특히 수심에 따라 유속을 달리할 수 있을 뿐만 아니라 유속을 효과적으로 제어함으로써 흐르는 물속의 실제 자연환경에 최대한 근접한 조건 하에서 생태 연구가 이루어질 수 있도록 하는 폐쇄생태계 실험장치에 관한 것이다.

바다나 강과 갈은 물속의 자연 생태 환경을 조사 또는 연구하기 위한 폐쇄생태계 실험장치는 연구자가 조사목적에 맞게 환경요인을 변화시켜가면서 생태계의 변화를 파악하는데 매우 유용하기 때문에 기초 학문적인 연구뿐만 아니라 독성실험 및 환경오염에 대한 생태계의 변화실험 등 다양한 방편으로 활용되고 있다.

이러한 일환으로 대한민국 등록특허 제618631호(2006.09.08.공고)에는 저장장치를 복수개 이상 결합하여 한 번에 다양한 환경요인에 따른 환경의 변화를 측정할 수 있는 '중형 폐쇄생태계 구조물'에 관한 개시가 있고, 대한민국 등록특허 제1207158호(2012.11.30.공고)에는 퇴적층을 비롯한 연안 갯벌환경에 서식하는 미생물 및 갯지렁이 등의 동물들이 퇴적층에 포함된 유기 독성 물질의 분해 정도를 알아보기 위한 실험에 사용되는'폐쇄식 생태수조'에 관한 개시가 있다.

그러나, 이러한 생태환경 실험장치는 흐르는 물의 경우 수심에 따라 유속이 다르다는 점, 수심에 따라 어둡기가 다르다는 점, 수심에 따라 광 조사량이 다르다는 점 등을 고려하지 않고 있어, 실제 물속 자연환경과는 다소 동떨어진 상태에서 실험이 이루어질 수밖에 없다.

대한민국 등록특허 제1460795호(2014.11.17.공고)에는 생태환경과 유사한 온도를 제공할 수 있고, 수조에 실제 태양처럼 세기가 다른 빛을 제공하거나 수조 내부에 고르게 빛을 전달할 수 있는 생태환경 실험용 장치에 대한 개시가 있기는 하지만, 이는 수조 상단의 광원을 통하여 인위적으로 빛을 조사하는 구성을 가지고 있을 뿐 수심에 따라 유속의 정도가 차이가 남을 반영하지 못하여 실제 물속의 자연생태 환경을 반영하는 데 여전히 모자람이 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수심에 따라 유속을 달리할 수 있도록 함으로써 흐르는 물의 실제 생태환경에 근접한 조건 하에서 생태 연구가 이루어지도록 하는 폐쇄생태계 실험장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 폐쇄생태계 실험장치는,

높이를 달리하도록 한쪽 측벽에 복수개의 층으로 유입구가 형성되고 높이를 달리하도록 다른 한쪽 측벽에 복수개의 층으로 유출구가 형성되는 생태수조;

상기 유입구에 대응하도록 설치되는 복수개의 유입관;

상기 유출구에 대응하도록 설치되는 복수개의 유출관;

상기 유입관과 유출관 각각에 설치되는 유량조절수단;

상기 유입관을 통하여 상기 생태수조에 물을 공급하도록 설치되는 분배조;

상기 유출관을 통하여 상기 생태수조에서 층별로 유출되는 물이 하나로 취합되어 외부 배출되도록 상기 복수개의 유출관에 연결 설치되는 취합유출관;

상기 취합유출관에서 분기되도록 설치되는 분기관;

상기 분기관을 통해서 배출되는 물을 받도록 설치되는 수통;

상기 분기관이 분기된 부위보다 뒤쪽에 위치하도록 상기 취합유출관에 설치되는 취합배출 개폐밸브; 및

상기 분기관에 설치되는 분기관 개폐밸브;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한쪽 단은 아래쪽을 향하고, 다른 한쪽 단은 위쪽을 항하며, 가운데 위치하는 나머지 또 다른 한쪽 단은 상기 유출구에 연결되어 전체적으로 'T'자가 옆으로 누운 형태를 하는 배출포트가 상기 생태수조 내에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 생태수조의 수심별 샘플을 채취하기 위하여 상기 유출구가 있는 쪽의 측벽에 취수관이 복수개의 층으로 상기 생태수조를 관통하도록 설치되고, 상기 취수관 각각에는 취수관 개폐밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 수심에 따라 유속을 달리할 수 있기 때문에 강, 하천, 바다 등과 같이 흐르는 물의 실제 생태환경에 근접한 조건 하에 생태연구가 이루어지게 되어 매우 정확하고 신뢰성 있게 물속의 생태환경을 조사 연구할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 폐쇄생태계 실험장치(1)를 설명하기 위한 도면들;
도 3 내지 도 6은 차광블라인드(160)를 설명하기 위한 도면들이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 폐쇄생태 실험장치(1)를 설명하기 위한 도면들이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐쇄생태 실험장치(1)는 저류조(10), 분배조(20), 및 생태수조(30)를 포함하여 이루어진다. 생태수조(30)에는 유입구(31)와 유출구(32)가 형성된다. 저류조(10) 내부에 공기를 불어 넣을 수 있도록 저수조(10)에는 폭기수단(5)이 연결 설치되는 것이 바람직하다.

강, 하천, 바다 등과 같이 흐르는 물의 경우 수심에 따라 유속이 다를 것이므로, 이러한 생태환경이 반영될 수 있도록 생태수조(30)의 유입구(31)는 높이를 달리하도록 생태수조(30)의 한쪽 측벽에 복수개의 층으로 형성된다. 유입관(40)은 각 유입구(31)에 대응하도록 복수개 설치되며 유입관(40) 각각에는 유량조절수단(41)이 설치되는 것이 바람직하다.

생태수조(30)에 유입되는 물의 유속을 유량조절수단(41)의 제어를 통해서 수심별로 달리하면, 생태수조(30) 내의 환경이 강이나 하천과 같이 흐르는 물속의 실제 환경에 매우 근접하게 조성된다.

원활한 흐름을 위해서 유출구(32)는 유입구(31)에 대향하여 위치하도록 생태수조(30)의 다른 한쪽 측벽에 형성되는 것이 바람직하다. 유출구(32)에는 생태수조(30) 내측으로 배출포트(60)가 설치되는 것이 바람직한데, 이러한 배출포트(60)는 한쪽 단(63)은 아래를 향하고, 다른 한쪽 단(62)은 위쪽을 향하며, 가운데 위치하는 나머지 또 다른 한쪽 단(61)은 유출구(31)에 연결되어 전체적으로 "T"자가 옆으로 누운 형태를 하는 것이 바람직하다. 여기서, 위쪽을 향하는 단(62)은 공기가 빠져나가는 벤트구조로서의 역할을 할 것이다. 벤트구가 없다면 공기가 빠져나갈 데가 없어서 물이 배출포트(60)를 통해서 원활하게 배출되지 않을 수 있기 때문에 이와 같은 벤트구의 필요성이 있는 것이다.

유출구(32) 역시 높이를 달리하도록 복수개의 층으로 형성되는 것이 바람직하며, 이 때 유출구(32)가 유입구(31)와 동일한 수평선상에 위치할 필요까지는 없고, 높이가 어긋나게 위치하여도 무방하다. 유량 제어를 위해서 각 유출구(32)에 대응하는 유출관(50)에 유량조절수단(51)이 설치되는 것이 바람직하다.

생태수조(30)의 수심별 샘플을 채취하기 위하여 유출구(32)가 있는 쪽의 측벽에 취수관(70)이 복수개의 층으로 생태수조(30)를 관통하도록 설치되는 것이 바람직하다. 취수관 개폐밸브(75)를 열어 취수관(70)을 통하여 채취된 샘플을 가지고 생태 조사 및 연구가 이루어진다.

유출관(50)을 통하여 생태수조(30)에서 층별로 유출되는 물이 하나로 취합되어 외부 배출되도록 복수개의 유출관(50)이 하나의 취합유출관(80)에 연결 설치된다. 취합유출관(80)을 통하여 취합된 물이 분기되어 배출되도록 취합유출관(80)에 분기관(87)이 설치된다. 분기관(87)에는 분기관 개폐밸브(81)가 설치되며, 분기관(87)이 분기된 부위보다 뒤쪽에 위치하도록 취합유출관(80)에는 취합배출 개폐밸브(82)가 설치된다. 분기관(87)에서 배출되는 물을 받도록 분기관(87)의 끝에는 수통(85)이 설치된다.

분기관(87)은 생태수조(30) 내의 유량을 결정짓는데 사용하기 위한 것이다. 취합배출 개폐밸브(82)를 닫고 분기관 개폐밸브(81)를 열면 생태수조(30)에서 배출되는 물이 수통(85)에 받아질 것인데, 이 때 시간당 수통(85)에 받아지는 물의 양을 체크함으로써 생태수조(30) 내에서의 유량을 파악할 수 있게 된다. 이렇게 파악된 생태수조(30) 내의 유량을 토대로 유입관(40)의 유량조절밸브(41)나 유출관(50)의 유량조절밸브(51)를 조절하여 생태수조(30) 내에서 흐르는 유량을 원하는 정도로 맞추게 된다.

분기관 개폐밸브(81)를 닫고 취합배출 개폐밸브(82)를 열면, 생태수조(30) 내의 물은 취합유출관(80)을 통하여 다음 단계로 넘어가게 된다. 여기서 다음 단계라 함은 후속으로 설치되는 다른 생태수조로 넘어가는 것일 수도 있고, 아니면 다시 저류조로 귀환되는 것일 수도 있는 등 다양하게 구현될 수 있다.

한편, 물속에는 수심에 따른 유속 차이 이외에도 어둡기 차이가 존재한다. 통상적으로는 수심이 깊을수록 어두울 것이다. 따라서 이러한 생태환경이 반영되도록 생태수조(30)의 측벽 둘레에 차광블라인드(160)가 한 층이나 그 이상으로 설치되는 것이 바람직하다. 수심별로의 물속 밝기(어둡기)를 제어할 수 있도록 하기 위해서는 한층 보다는 복수개의 층이 바람직할 것이다.

도 3 내지 도 6은 차광블라인드(160)를 설명하기 위한 도면들이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 차광블라인드(160)는 복수개의 차광편(180)이 옆으로 병렬적으로 배치되어 이루어지고, 차광편(180) 각각은 세로 회전축(181)을 축으로 하여 좌우로 회전 가능하도록 설치된다. 복수개의 차광편(180) 중 어느 하나가 좌우로 회전하면서 열리거나 닫힐 때에 같은 층에 있는 나머지 다른 차광편(180)들도 따라서 함께 열리거나 닫히도록 연결라인(190)이 차광편(180)의 한쪽 측 부위에 연결되면서 같은 층에 있는 차광편(180)을 가로로 경유하도록 설치되는 것이 바람직하다.

연결라인(190)이 차광편(180)에 연결되는 구성은 다양할 수 있으나, 분해조립의 간편성을 고려하면 연결라인(190)이 끼워지도록 차광편(180)의 한쪽 측 부위에 라인고리(195)를 설치하고, 연결라인(190)이 라인고리(195)에 끼워진 상태에서 좌우로 슬라이딩되지 않도록 연결라인(190)에 고리걸림수단(193)이 설치되는 것이 바람직하다.

차광편(180)이 닫혔을 때에는 연결라인(190)이 느슨하게 쳐질 것이고, 열렸을 때에는 연결라인(190)이 팽팽하게 잡아당겨질 것인데, 전자와 후자 상태에 합리적으로 대응할 수 있도록 라인고리(195)는 약간 유연한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

라인고리(195)는 연결라인(190)이 끼워지는 통로인 라인삽입부(191)와 연결라인(190)이 안착되는 라인정착부(192)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 고리걸림수단(193)은 연결라인(190)에 복수개의 방울이 끼워지도록 설치되어 이루어지는 것이 바람직하다. 그러면, 라인삽입부(191)를 통하여 연결라인(190)을 라인고리(195)에서 쉽게 빼었다 끼웠다 할 수 있으므로 이러한 과정을 통하여 상황에 맞게 라인고리(195) 사이의 방울 개수를 세어서 연결라인(190)을 균일한 간격으로 라인고리(195)에 고정되게 끼울 수 있다.

회전축(181)은 차광블라인드(180)의 층 사이에 가로로 설치되는 가로지지대(165)에 위아래가 끼워지도록 설치되는 것이 바람직하다. 도면에서는 생태수조(30)가 원통형이고, 가로지지대(165)가 생태수조(30)의 둘레에 원형 테두리 형상으로 설치되는 경우가 도시되었다.

생태수조(30)의 측벽은 빛이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지고, 차광편(180)은 생태수조(30) 내부에 암흑을 제공할 수 있도록 빛을 차단할 수 있는 불투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

유입관(40)과 유출관(50)이 설치되는 부위에서는 차광편(180)이 유입관(40)과 유출관(50)에 걸려 원활하게 회전되지 않을 수 있으므로 이 부분에 국한해서는 차광편(180)이 고정되게 설치되거나, 차광편(180)의 회전이 방해받지 않도록 유격을 부여하기 위하여 유입관(40)과 유출관(50)이 통과되는 부위의 차광편(180)에 관통구멍이 여유있게 형성되는 것이 바람직하다.

회전축(181)은 차광편(180)의 한쪽에 치우치되 측단에서 이격되게 위치하는 것이 바람직하고, 차광편(180)이 열렸을 때에 안쪽으로 들어가는 측 부위가 걸려 열림 정도가 한정되도록 가로지지대(165)에 차광편걸림턱(167)이 형성되는 것이 바람직하다.

차광편(180)은 닫혔을 때에 차광편(180)의 좌우측이 서로 중첩되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 중첩부위는 차광편(180)들 사이의 틈으로 빛이 새어 들어가는 것을 효율적으로 막아주는 역할을 한다. 이렇게 차광편(180)의 측 부위가 중첩되도록 닫히더라도 차광편(180)들 사이가 약간 들떠서 그 사이로 빛이 새어 들어갈 수 있기 때문에, 이러한 문제를 해결하기 위하여 차광편(180)의 안쪽에 세로돌출바(182)를 설치함으로써 빛이 새어 들어가는 것을 이중으로 차단하는 것이 더욱 바람직하다.

차광편(180)은 닫힌 부위에서 암흑 분위기가 조성되도록 내면이 어두운 색깔을 하는 것이 바람직하다. 차광블라인드(160)의 층수별로 어두운 색깔의 정도를 달리하여 수심별로 암흑의 정도가 달리 될 수 있도록 하면 더욱 좋다. 예컨대 수심이 깊을수록 물속이 더 어두워지므로 3층에 있는 차광블라인드(160)보다 1층에 있는 차광블라인드(160))의 내면을 더 어두운 색깔로 하면 생태수조(30)의 내부가 실제 자연생태 환경에 더 근접하게 될 것이다.

생태수조(30)는 윗부분을 열고 닫을 수 있도록 뚜껑(150)으로 덮여지는 것이 바람직하며, 뚜껑(150)이 하나의 몸체로 이루어지면 너무 무거워 열고 닫는데 어려움이 있으므로 복수개로 분리되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 도면에서는 2개로 분리되는 경우가 도시되었다. 뚜껑(150)은 공기와 빛이 통과할 수 있도록 그물망 형태를 하는 것이 바람직하다. 물론, 투명한 고분자 재질로 하여 빛은 투과되되 외부 이물질의 유입은 차단되도록 하여도 좋다. 뚜껑(150)의 상부공간에는 광을 조사하기 위한 광조사장치(90)가 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 수심에 따라 유속과 암흑정도를 달리할 수 있고, 광 조사량도 조절할 수 있으므로 생태수조 내부 환경을 물속의 실제 생태환경에 더욱 근접하게 조성할 수 있어, 매우 정확하고 신뢰성 있게 물속의 생태환경을 조사 또는 연구할 수 있게 된다.

특히, 취합유출관(80)을 이에 연결되는 후속장치와 분리함이 없이 그대로 있는 상태에서, 분기관(87)을 통하여 바이패스되는 물을 가지고 배출유량을 파악하고 이를 토대로 유량을 조절할 수 있게 되어 편리하다.

1: 폐쇄생태계 실험장치 5: 폭기수단
10: 저류조 20: 분배조
30: 생태수조 31: 유입구
32: 유출구 40: 유입관
41, 51: 유량조절수단 45: 모터
50: 유출관 60: 배출포트
70: 취수관 75: 취수관 개폐밸브
80: 취합유출관 81: 분기관 개폐밸브
82: 취합배출 개폐밸브 85: 수통
87: 분기관 90: 광조사장치
150: 뚜껑 160: 차광블라인드
165: 가로지지대 167: 차광편걸림턱
180: 차광편 181: 회전축
182: 세로돌출바 190: 연결라인
191: 라인삽입부 192: 라인정착부
193: 고리걸림수단 195: 라인고리