KR100467835B1 - Grid-net contraminant leakage detection system of using method of measuring electrical resistance and measuring method thereof - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
오염물질 누출감지 시스템 및 누출감지 측정방법Pollutant Leak Detection System and Leak Detection Measurement Method
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은 지하수의 오염을 유발할 수 있는 오염물질이 포함된 잠재적 오염원인 오염물질 저장시설 혹은 쓰레기 매립지의 건설에 있어 지하수의 오염을 방지하기 위한 지속적인 모니터링을 통해 시설물의 안정성을 확인하고, 오염물질의 누출이 발생하더라도 그 누출지점을 조기에 발견하여 시설물을 신속히 보수하고 오염물질의 확산을 방지할 수 있는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템 및 그의 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to determine the stability of the facility through continuous monitoring to prevent the contamination of groundwater in the construction of a contaminant storage facility or landfill, which is a potential source of pollutants containing pollutants that can cause groundwater contamination, It is an object of the present invention to provide a pollutant leak detection system and its measuring method using a grid-type electrical resistance measurement method that can detect the leak point early and repair the facility quickly and prevent the spread of pollutants even if a leak occurs. .
3. 발명의 해결방법 요지3. Solution Summary of the Invention
본 발명은, 오염물질의 누출이 우려되는 지점의 지반내에 격자형태로 배치되는 전선; 상기 격자형 전선의 교차지점에 연결되는 전기저항 측정센서; 상기 격자형 전선에 전류를 공급하는 전류공급장치; 상기 센서를 통해 흐르는 전류의 전위차를 측정하는 전위차 측정장치를 포함하여, 상기 전위차 측정을 통해 얻어진 전기저항값의 감소지점을 오염물질의 누출지점으로 판정하는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템을 제공하고, 또한, 본 발명은 교차부에 센서를 설치한 격자망형태의 전선을 오염물질 누출지점의 지반내에 설치하는 전선 및 센서 설치단계; 상기 전선에 전류를 인가하고, 전위차 측정기를 이용하여 상기 센서의 전위차를 측정하는 전위차 측정단계; 상기 측정된 전위차를 가지고 전기저항값을 산출하여 전기전도도 분포도를 작성하는 전기전도도 분포도 작성단계; 및 산출된 전기저항값의 감소지점을 오염물질의 존재 영역으로 판정하여 오염물질 누출지점을 찾는 누출지점 검출단계를 포함하는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 측정방법을 제공한다.The present invention is a wire that is arranged in a grid form in the ground of the point where the leakage of contaminants are concerned; An electrical resistance sensor connected to an intersection of the grid wires; A current supply device for supplying current to the grid wire; Including a potentiometric measuring device for measuring the potential difference of the current flowing through the sensor, pollutant leakage using a grid-type electrical resistance measurement method for determining the point of decrease of the electrical resistance value obtained through the potential difference measurement as the leakage point of the pollutant In addition, the present invention provides a wire and sensor installation step of installing a wire of the grid-like grid having a sensor installed at the intersection in the ground of the pollutant leakage point; A potential difference measuring step of applying a current to the wire and measuring a potential difference of the sensor using a potential difference meter; An electrical conductivity distribution step of preparing an electrical conductivity distribution diagram by calculating an electrical resistance value using the measured potential difference; And determining a reduction point of the calculated electrical resistance value as a contaminant presenting area and detecting a leaking point of the pollutant, thereby providing a pollutant leakage detecting method using a grid-type electrical resistance measuring method.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
매립지나 오염물질 저장시설의 오염물질 누출감지를 위한 시스템으로 이용될 수 있는 것임.It can be used as a system to detect leaks from landfills or pollutant storage facilities.
Description
본 발명은 크롬(Cr), 비소(As), 카드뮴(Cd), 납(Pd), 구리(Cu)와 같은 중금속이나 그 밖의 이온성 오염물질을 포함하고 있는 시설물의 파손이나 손상으로 인한 오염물질의 누출감지를 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 지하수의 오염을 유발할 수 있는 오염물질을 포함한 잠재적 오염원인 오염물질 저장시설 혹은 쓰레기 매립지의 건설에 있어서, 지하수의 오염을 방지하기 위하여 지속적인 모니터링(monitoring)을 통해 시설물의 안정성을 확인하고, 오염물질의 누출이 발생하더라도 그 누출지점을 조기에 발견하여 시설물을 신속히 보수하며, 오염물질의 확산을 방지할 수 있도록 한 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템 및 그의 측정방법에 관한 것이다The present invention contaminants due to damage or damage to facilities containing heavy metals such as chromium (Cr), arsenic (As), cadmium (Cd), lead (Pd), copper (Cu) or other ionic contaminants System for the detection of leaks, especially in the construction of contaminant storage facilities or landfills, which are potential sources of contamination, including contaminants that can cause groundwater contamination, and continuous monitoring to prevent groundwater contamination. It checks the stability of facilities and finds leak spots early, and quickly repairs facilities, and prevents the spread of pollutants. A detection system and its measuring method
일반적으로 지하수의 오염을 유발할 수 있는 오염물질을 포함한 잠재적 오염원인 오염 물질 저장시설 또는 쓰레기 매립지의 건설에 있어서, 지하수의 오염을 방지하도록 지속적인 모니터링(monitoring)이 요구된다.In general, in the construction of pollutant storage facilities or landfills, which are potential sources of contamination, including pollutants that can cause groundwater contamination, continuous monitoring is required to prevent groundwater contamination.
이러한 모니터링을 통해 시설물의 안정성을 확인하고 만약 오염물질의 누출이 발생하더라도 그 누출지점을 조기에 발견하여 시설물을 신속히 보수하고 오염물질의 확산을 방지해야만 했다.This monitoring required the stability of the facility, and if a leak occurred, the leak had to be found early, repairing the facility quickly and preventing the spread of the pollutant.
이와 관련하여 종래 매립지의 침출수 누출에 대한 조사는 주로 지하수의 샘플을 채위하기 위한 관측정의 설치에 의하여 지하 수질의 모니터링을 기본으로 하였다.In this regard, the investigation of leachate leakage in conventional landfills was based mainly on the monitoring of underground water quality by the installation of observation wells to sample groundwater samples.
이는 매립지 지반의 수두차를 조사하여 상류측과 하류측에 각각 관측정을 설치하고, 정기적으로 지하수를 샘플링하여 지하수 샘플의 성분 및 농도 분석을 통하여 지하수의 오염 여부와 더불어 매립지에서의 침출수 누출 여부를 조사한다.This study investigates the head difference in the landfill site, installs observation wells on the upstream and downstream sides, and periodically sample groundwater to analyze groundwater samples for contamination and leakage of leachate from the landfill. do.
상기 침출수의 누출여부에 대한 조사를 위해 설치되는 관측정은 지하수오염유발시설의 경계선에서 지하수의 동수구배 상류방향으로 오염발생 이전의 대표적인 지하수의 수질을 채취, 분석할 수 있는 지점에 1개를 설치하고, 지하수의 동수구배 하류방향으로 오염물질성분이 주위 지하수층으로 이동하는 것을 즉시 탐지할 수 있는 지점에 3개를 설치한다.The observation well installed to investigate the leakage of the leachate is installed at the point where the water quality of representative groundwater before the occurrence of pollution can be collected and analyzed from the boundary of the groundwater pollution-causing facility upstream of the groundwater gradient. For example, three installations should be installed at the point where it can immediately detect the movement of pollutants to the surrounding groundwater layer in the direction of the water gradient downstream.
이때, 지하수 오염물질의 규모, 오염물질의 성상에 따라 증감할 수 있으며, 감소시에는 지하수의 동수구배 하류방향의 관측정을 우선적으로 설치한다.At this time, it can increase or decrease according to the size of the groundwater pollutant and the property of the pollutant, and when it decreases, the observation well in the downstream direction of the water gradient is preferentially installed.
이후, 상기 관측정으로부터 지하수 샘플을 채취하여 수질검사를 수행하며, 수질검사는 수질오염시험방법에 의해 측정한다.Subsequently, a groundwater sample is taken from the observation well and a water quality test is performed. The water quality test is measured by a water pollution test method.
상기 측정은 월 1회 이상, pH, COD, NO3-N, 대장균군수, 염소이온, 지하수위를 측정하며, 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 유기인, 페놀, 납, 6가크롬, TCE, PCE 및 기타 지하수 오염유발시설로부터 검출 가능성이 있는 유해물질 항목을 측정한다.At least once a month, pH, COD, NO3-N, coliform count, chlorine ion, groundwater level, cadmium, arsenic, cyanide, mercury, organophosphorus, phenol, lead, hexavalent chromium, TCE, PCE And other potentially hazardous items from groundwater contamination facilities.
상기와 같은 종래의 방법에서는 매립지에서 침출수 누출이 발생하여 지표면에서 포화대(saturated zone)의 최상단면인 지하수위 상단면까지의 구간인 불포화대(unsaturated zone)를 통해 지하수에 도달하여 샘플링이 수행되는 지점까지 오염물질이 도달한 이후, 그 오염여부가 밝혀지기 때문에 이미 오염물질이 어느 정도 확산된 이후에 그 오염여부를 알 수 있다는 문제점이 있다.In the conventional method as described above, the leachate leak occurs in the landfill, and the groundwater reaches the groundwater through the unsaturated zone, which is the section from the ground surface to the upper surface of the groundwater level, which is the uppermost surface of the saturated zone. After the pollutant reaches the point, since the contamination is revealed, there is a problem that the contamination can be known after the contamination has already been spread to some extent.
또한, 오염이 발생하였을 경우 오염원의 위치를 파악할 수 없기 때문에 오염물질의 확산을 막고 정화하기 위해서는, 별도의 정밀조사를 해야 하고, 매립지 전체 영역에 대한 정화작업을 수행해야 하는 문제점이 있다.In addition, when contamination occurs, since the location of the source of contamination cannot be determined, in order to prevent and purify the spread of pollutants, a separate detailed investigation must be performed, and there is a problem in that purification of the entire landfill area is performed.
도 1 은 합성수지 차수막의 절연성을 이용한 종래 오염물질 누출감지 시스템의 감지원리를 도시한 설명도로서, 이는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 누출 초기에 누출지점과 누출여부를 파악할 수 있도록 한 것이며, 상기 누출감지 시스템은 대상 부지에 대해 전체영역에 대한 지속적인 모니터링을 통하여 오염물질의 누출이 발생하는 즉시 그 누출지점을 감지할 수 있다.1 is an explanatory view showing a detection principle of a conventional pollutant leak detection system using the insulation of the synthetic resin order film, which is to determine the leak point and whether the leak at the beginning of the leak to solve the above problems, The detection system can detect the leak point as soon as a contaminant leak occurs through continuous monitoring of the entire area of the target site.
이러한 종래의 매립장 침출수 누출방지 시스템은 매립지(1)의 내부와 외부에 각각 내외부 전류공급 전극(2)(2')을 설치하고, 차수막(3) 하부에 전위측정 전극(미도시)을 설치하는 것을 기본으로 한다.The conventional landfill leachate leakage prevention system is provided with an internal and external current supply electrode (2) (2 ') inside and outside the landfill (1), respectively, and a potential measurement electrode (not shown) below the water-repellent film (3) It is based on.
전류는 내부전극(2')을 통하여 쓰레기가 매립된 매립지(1)내로 공급하게 되고, 이때 지오멤브레인 차수막(3)에 손상이 없어 오염물질의 누출이 발생하지 않았다면 절연성 물질인 지오멤브레인 차수막(3)은 전위차가 측정되지 않는다.The current is supplied into the landfill 1 in which the waste is embedded through the internal electrode 2 '. At this time, if there is no damage to the geomembrane insulation film 3 and no leakage of contaminants has occurred, the insulation film of the geomembrane insulating material 3 ), The potential difference is not measured.
만약, 차수막의 손상으로 인하여 누출이 발생하면 도 1 에서와 같이 누출지점(3a)을 통하여 전류의 흐름이 형성된다. 이 때 차수막 하부에 설치된 전위측정 전극에 의해 측정되는 전위차를 측정하여 그 측정값을 통해 누출지점을 알아 낼 수 있다.If leakage occurs due to damage to the insulation film, current flows through the leak point 3a as shown in FIG. 1. At this time, by measuring the potential difference measured by the potential measuring electrode provided in the lower portion of the order film, it is possible to determine the leak point through the measured value.
즉, 침출수는 이온성 성분을 많이 포함하고 있으므로 흙이나 물보다 더 높은 전기 전도도를 보인다. 따라서, 어떠한 누출도 일어나지 않는 경우는 전압 전위가 일정하게 나타나지만 누출이 일어날 경우에는 그 곳에 전류 밀도가 커지게 되어 전압 전위가 이상적으로 크게 나타나게 된다.In other words, the leachate contains a lot of ionic components, it shows a higher electrical conductivity than soil or water. Therefore, if no leakage occurs, the voltage potential appears to be constant, but if leakage occurs, the current density increases there, resulting in an ideally large voltage potential.
그러나, 상기와 같은 종래의 누출감지 시스템에서는 매립지의 내부와 외부에 설치된 전극을 통하여 전류를 공급하게 되는데, 공급된 전류의 흐름이 매립된 쓰레기에 의해 왜곡되기 때문에 측정전극에서 측정된 전위차값이 일정하기 않고 불안정한 값을 보이므로 정확한 해석이 어려운 문제점이 있다.However, in the conventional leak detection system as described above, current is supplied through electrodes installed inside and outside the landfill, and the potential difference value measured at the measuring electrode is constant because the flow of the supplied current is distorted by the landfill. Because it shows an unstable value without doing so, accurate analysis is difficult.
또한, 절연성 물질로 차단되지 아니한 오염물질 저장 시설물의 경우에는 저장시설의 내부에서 외부로의 전류흐름이 누출지점을 통해서 발생한다. 그러나, 이러한 외부로의 전류흐름은 우리가 흔히 볼 수 있는 전도성의 철재 지하저장 탱크 등에서도 발생할 수 있어, 이러한 시설에는 적용할 수 없는 문제가 있다.In addition, in the case of pollutant storage facilities that are not blocked by insulating material, current flow from the inside of the storage facility to the outside occurs through the leak point. However, the current flow to the outside can occur in a conductive steel underground storage tank, which we commonly see, there is a problem that can not be applied to these facilities.
또한, 차수막 하부에 설치되는 전극은 콘트롤 박스와 각각의 전선을 통하여 연결된다. 즉, 콘트롤 박스에는 상기 전극의 개수만큼의 케이블이 연결될 수 있도록 구성되어야 한다. 그러나, 대상지역이 넓을 경우, 전극의 개수가 많아지고 이에 따라 콘트롤박스가 대형화되어야 하기 때문에 누출감지 시스템의 초기설치비용이 증가하는 문제점이 있다.In addition, an electrode provided below the shield is connected to the control box through each wire. That is, the control box should be configured such that as many cables as the number of electrodes can be connected. However, when the target area is large, there is a problem that the initial installation cost of the leak detection system increases because the number of electrodes is increased and the control box must be enlarged accordingly.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 매립지의 내부와 외부에 설치되는 전류공급 전극을 사용하지 않고 합성수지 차수막 하부에 설치되는 전위차 측정전극을 통하여 전류의 공급과 전위차의 측정이 가능하도록 한 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템 및 그의 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the measurement of the supply of electric current and the electric potential difference through the electric potential difference measuring electrode provided under the synthetic resin order film without using the electric current supply electrodes installed inside and outside the landfill. It is an object of the present invention to provide a pollutant leak detection system using the grid-type electrical resistance measuring method and a measuring method thereof.
또한, 본 발명은 모니터링 대상지역에 전류전극과 전위측정 전극의 역할을 동시에 하는 센서를 설치하여 측정전극 근처에 침출수와 같은 오염물질이 유입되면 오염물질에 의해 전기전도도가 커지게 되는 특성을 이용하여 오염물질의 존재여부를 직접 감지하는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템 및 그의 측정방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is to install a sensor that acts as a current electrode and a potential measurement electrode at the monitoring area at the same time by using a characteristic that the electrical conductivity is increased by the contaminant when contaminants such as leachate flows in the vicinity of the measurement electrode Another object of the present invention is to provide a pollutant leak detection system and a method for measuring the pollutant leakage using a grid-type electrical resistance measuring method for directly detecting the presence of pollutants.
또한, 본 발명은 격자형의 전선배치를 통하여 콘트롤 박스에 연결되는 케이블의 수를 감소시킨 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a pollutant leak detection system using a grid-type electrical resistance measuring method which reduces the number of cables connected to the control box through a grid-type wire arrangement.
또한, 본 발명은 전기적 특성을 이용한 누출감지 시스템의 활용범위를 매립장 뿐만 아니라 다른 오염물질에 대한 저장시설까지 확대하여 중금속이나 이온성 성분을 포함한 오염물질의 존재여부와 분포범위를 파악할 수 있는 시스템을 구축하고, 전원공급장치와 콘트롤박스의 용량을 감소시켜 누출감지 시스템의 설치비용을 절감하는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention extends the application range of the leak detection system using electrical properties to the landfill as well as storage facilities for other pollutants to determine the presence and distribution range of pollutants including heavy metals or ionic components. Another object is to provide a pollutant leak detection system using a grid-type electrical resistance measurement method that reduces the installation and installation cost of the leak detection system by reducing the capacity of the power supply and the control box.
도 1 은 합성수지 차수막의 절연성을 이용한 종래 누출감지 시스템의 감지원리를 도시한 설명도.1 is an explanatory diagram showing a detection principle of a conventional leak detection system using the insulation of the synthetic resin order film.
도 2 는 본 발명에 따른 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing a contaminant leak detection system using a grid-type electrical resistance measuring method according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출방지 시스템에 설치되는 센서 구성을 도시한 구성도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the sensor installed in the pollutant leakage prevention system using a grid-type electrical resistance measuring method according to the present invention.
도 4 는 침출수의 희석 농도에 따른 전기비저항의 변화를 나타내는 그래프.4 is a graph showing the change in electrical resistivity according to the dilution concentration of leachate.
도 5 는 누출지점파악을 위한 전기전도도 분포의 일 예를 도시한 분포도.5 is a distribution diagram showing an example of the conductivity distribution for leak point detection.
도 6 은 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출 방지 시스템의 실험을 위한 모형 구성도.Figure 6 is a model diagram for the experiment of the pollutant leakage prevention system using a grid-type electrical resistance measurement method.
도 7a 는 모형지반에 20cm 간격으로 설치된 25개의 센서에 의해 오염물질이 유입되기 전에 측정된 전기전도도의 분포를 도시한 분포도.FIG. 7A is a distribution diagram showing the distribution of electrical conductivity measured before the inflow of pollutants by 25 sensors installed at 20 cm intervals on the model ground. FIG.
도 7b 는 모형지반에 500mL의 침출수가 주입된 경우 센서에서 측정된 전기전도도의 분포를 도시한 분포도.Figure 7b is a distribution diagram showing the distribution of electrical conductivity measured by the sensor when 500mL of leachate is injected into the model ground.
도 7c 는 모형지반에 1L의 침출수가 주입된 경우 센서에서 측정된 전기전도도의 분포를 도시한 분포도.Figure 7c is a distribution diagram showing the distribution of electrical conductivity measured by the sensor when 1L of leachate is injected into the model ground.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10: 전선 20: 센서10: wire 20: sensor
21: 전극 30: 전원공급장치21: electrode 30: power supply
40: 전기저항 측정장치40: electric resistance measuring device
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 오염물질의 누출이 우려되는 지점의 지반내에 격자형태로 배치되는 전선; 상기 격자형 전선의 교차지점에 연결되는 전기저항 측정센서; 상기 격자형 전선에 전류를 공급하는 전류공급장치; 상기 센서를 통해 흐르는 전류의 전위차를 측정하는 전위차 측정장치를 포함하여, 상기 전위차 측정을 통해 얻어진 전기저항값의 감소지점을 오염물질의 누출지점으로 판정하는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention, the wire is disposed in the grid form in the ground of the point where the leakage of the pollutant is concerned; An electrical resistance sensor connected to an intersection of the grid wires; A current supply device for supplying current to the grid wire; Including a potentiometric measuring device for measuring the potential difference of the current flowing through the sensor, pollutant leakage using a grid-type electrical resistance measurement method for determining the point of decrease of the electrical resistance value obtained through the potential difference measurement as the leakage point of the pollutant Provide a detection system.
상기 전기저항 측정센서는, 상기 전선 교차지점 각각의 전선에 연결되는 두 개의 전극; 및 상기 두 전극의 간격을 일정하게 고정시키기 위해 전극간을 수평으로 고정하는 절연성의 재질로 이루어진 지지대를 포함한다.The electrical resistance measuring sensor includes two electrodes connected to the wires of each of the wire crossing points; And a support made of an insulating material for horizontally fixing the electrodes to fix the gap between the two electrodes at a constant level.
상기 전극은 스테인레스 스틸로 형성되고, 상기 지지대는 수지류로 형성된다.The electrode is formed of stainless steel, and the support is formed of resins.
본 발명은, 교차부에 센서를 설치한 격자망형태의 전선을 오염물질 누출지점의 지반내에 설치하는 전선 및 센서 설치단계; 상기 전선에 전류를 인가하고, 전위차 측정기를 이용하여 상기 센서의 전위차를 측정하는 전위차 측정단계; 상기 측정된 전위차를 가지고 전기저항값을 산출하여 전기전도도 분포도를 작성하는 전기전도도 분포도 작성단계; 및 산출된 전기저항값의 감소지점을 오염물질의 존재 영역으로 판정하여 오염물질 누출지점을 찾는 누출지점 검출단계를 포함하는 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 측정방법을 제공한다.The present invention provides a wire and sensor installation step of installing a wire of the grid-type wire having the sensor installed in the intersection in the ground of the pollutant leakage point; A potential difference measuring step of applying a current to the wire and measuring a potential difference of the sensor using a potential difference meter; An electrical conductivity distribution step of preparing an electrical conductivity distribution diagram by calculating an electrical resistance value using the measured potential difference; And determining a reduction point of the calculated electrical resistance value as a contaminant presenting area and detecting a leaking point of the pollutant, thereby providing a pollutant leakage detecting method using a grid-type electrical resistance measuring method.
상기 전선 및 센서 설치단계는, 가로 및 세로 방향의 전선에 대한 조합을 바꿔가면서 모든 센서의 전위차 측정을 수행하는 단계를 포함한다.The wire and sensor installation step includes performing a potential difference measurement of all sensors while changing a combination of wires in the horizontal and vertical directions.
상기 전기전도도 분포도 작성단계는 상기 각 센서에서 측정된 저항값을 역수인 전기 전도도 값으로 변환하여 전기전도도 분포도를 작성한다.In the electric conductivity distribution chart preparing step, the electric conductivity distribution chart is prepared by converting the resistance values measured by the sensors into electric conductivity values which are reciprocal.
상기 전기전도도 분포도 작성단계는 작성된 전기전도도 분포도에서 돌출부분을 누출지점으로 판정한다.In the electrical conductivity distribution drawing step, the protrusion is determined as the leak point in the prepared electrical conductivity distribution.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 2 는 본 발명에 따른 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출감지 시스템에 설치되는 센서의 구성을 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a contaminant leak detection system using a grid-type electrical resistance measurement method according to the present invention, Figure 3 is a contaminant leak detection system using a grid-type electrical resistance measurement method according to the present invention. It is a block diagram which shows the structure of the sensor installed.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 오염물질 누출감지 시스템은, 격자형태로 배치되는 전선(10)과; 상기 전선(10)의 교차지점에 연결되어 전기저항 측정을 위한 저항측정 센서(20)와; 상기 격자형 전선에 전류를 공급하는 전류 공급장치(30)와; 상기 센서를 통해 흐르는 전류의 전위차를 측정하는 전위차 측정장치(40)를 포함한다.As shown here, the pollutant leakage detection system according to the present invention, the wire 10 is arranged in the form of a grid; A resistance measuring sensor 20 connected to an intersection of the wires 10 for measuring electrical resistance; A current supply device for supplying current to the grid wires; Potential difference measuring device 40 for measuring the potential difference of the current flowing through the sensor.
상기 전류공급장치(30)는 전원을 공급받아 정해진 전류의 크기로 전류를 공급해 주며, 전류의 크기를 결정할 수 있는 기능을 갖는다.The current supply device 30 is supplied with power to supply a current with a predetermined amount of current, and has a function of determining the magnitude of the current.
상기 전위차 측정장치(40)는 일반적인 테스터기와 동일한 전압을 측정하는 장치이다.The potential difference measuring device 40 is a device for measuring the same voltage as a general tester.
여기에서, 상기 전류공급 장치(30) 및 전위차 측정장치(40)는 전류의 공급과 전압의 측정이 동시에 가능한 일체의 형태로 형성시킬 수 있으며, 컨트롤 박스(50)에 설치된다.Here, the current supply device 30 and the potential difference measuring device 40 can be formed in an integral form capable of simultaneously supplying current and measuring voltage, and are installed in the control box 50.
상기 격자형 전선(10) 배치 예로서, 도 2 는 각각의 가로 설치된 전선과 각각의 세로 설치된 전선을 연결하면 회로가 형성되고, 각 센서(20)를 독립적으로 측정기(40)에 연결할 필요 없이 전선(10)에 연결되면 된다.As an example of the arrangement of the grid-shaped wire 10, FIG. 2 is a circuit formed by connecting each horizontally installed wire and each vertically installed wire, and does not need to independently connect each sensor 20 to the measuring device 40. Just connect to (10).
즉, 전류의 흐름이 형성되기 위해서는 + 쪽에 연결되는 전선과, - 쪽에 연결되는 전선이 필요하다. 상기 격자망 시스템에서는 A, B, C, D, E와, 1, 2, 3, 4, 5 전선 중에서 하나씩을 선택하면 되므로 한쪽이 자연적으로 + 쪽으로 연결되고, 다른 한쪽은 - 쪽으로 연결된다. 이 때, +, - 는 바뀌어도 상관이 없으나 두 전선이 각각 연결되어야 한다.That is, in order to form a current flow, a wire connected to the + side and a wire connected to the − side are required. In the grid system, one of A, B, C, D, and E, 1, 2, 3, 4, and 5 wires may be selected so that one side is naturally connected to the + side and the other side is connected to the − side. At this time, + and-may be changed, but the two wires should be connected respectively.
이와같이 연결 설치된 A, B, C, D, E와, 1, 2, 3, 4, 5 전선의 조합에 의해 a ~ y까지 모두 25 개의 센서(20)에 대한 전위차의 측정이 가능하다. 즉, A전선과5번 전선에 대한 전위차 측정을 수행하면, a 지점에 설치된 센서에서의 전위차 측정이 수행되는 것이고, A전선과 1번 전선에 대한 전위차 측정을 수행하면, u 지점에 설치된 센서에서의 전위차 측정이 수행되는 것이다. 결국, 25개의 센서에 대한 전위차 측정을 수행하기 위해서는 A, B, C, D, E와 1, 2, 3, 4, 5 전선을 각각 하나씩 선택하여 측정하게 되면 25(5 ×5) 개 지점이 모두 측정된다.Thus, the combination of A, B, C, D, and E, and 1, 2, 3, 4, and 5 wires connected to each other enables measurement of the potential difference for all 25 sensors 20 through a to y. That is, when the potential difference measurement is performed on the wire A and the 5th wire, the potential difference measurement on the sensor installed at point a is performed. When the potential difference measurement on the wire A and the wire 1 is performed, the sensor installed at the u point is measured. The potential difference measurement of is performed. As a result, in order to perform the potential difference measurement for 25 sensors, if one A, B, C, D, E and 1, 2, 3, 4, 5 wires are selected and measured, 25 (5 × 5) points are measured. All are measured.
한편, 상기 저항측정 센서(20)는, 도 3 에 도시한 바와 같이, 전기전도성이 우수한 스테인레스 스틸 재질의 두 개의 전극(21)과; 상기 두 전극(21)의 간격을 일정하게 고정시키기 위한 절연성의 플라스틱 재질로 이루어진 지지대(22)를 포함한다.On the other hand, the resistance measurement sensor 20, as shown in Figure 3, two electrodes 21 made of stainless steel excellent in electrical conductivity; It includes a support 22 made of an insulating plastic material for fixedly fixing the interval between the two electrodes (21).
상기 센서(20)는 전선(10)의 교차점에 설치되되, 상기 센서(20)의 전극(21)이 다른 두 전선의 교차 지점 부위에 연결되고, 연결된 센서(20)는 전선과 함께 흙속에 매립될 수 있고, 다져진 흙 위에 놓여지고 그 위에 합성수지 차수막이 놓일 수도 있다.The sensor 20 is installed at the intersection of the wire 10, the electrode 21 of the sensor 20 is connected to the intersection point of the other two wires, the connected sensor 20 is embedded in the soil with the wire. It may be placed on the ground, and a plastic lining may be placed on it.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 오염물질 감지 시스템의 동작상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operating state of the pollutant detection system of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 센서를 구비한 격자형의 오염물질 감지 시스템은 오염물질의 누출이 우려되는 지역이나 모니터링 대상 지역 전반에 걸쳐 지반 내에 평면적으로 설치하되, 오염물질의 분포범위나 누출감지에 있어서 요구되는 정확도에 따라 결정되는 간격으로 설치한다. 이렇게 설치된 감지 시스템은 지반 내에서의 전류 흐름이 흙속에 포함된 물 성분에 의해 큰 영향을 받게 된다.First, the grid-type pollutant detection system with a sensor should be installed in the ground flat over the area where pollutant leaks are concerned or the area to be monitored. Install at intervals determined accordingly. The sensing system installed in this way is greatly influenced by the water content contained in the soil due to the current flow in the ground.
여기에서, 이온성 오염물질이 존재하게 되면, 이온들에 의한 전류의 흐름이 증가되고 이는 저항값의 감소로 나타나게 된다. 실제로 오염되지 않은 지하수의 전기비저항값의 범위는 30Ωm ∼ 100Ωm의 값이지만 매립장 침출수와 같은 전도성 오염물질의 전기비저항값은 0.5Ωm 정도로 매우 작다.Here, the presence of the ionic contaminants increases the flow of current by the ions, which results in a decrease in the resistance value. In reality, the electrical resistivity of uncontaminated groundwater ranges from 30Ωm to 100Ωm, but the electrical resistivity of conductive pollutants such as landfill leachate is very small, such as 0.5Ωm.
도 4 는 침출수의 희석 농도에 따른 전기비저항의 변화를 나타내는 그래프로, 침출수의 농도가 증가함에 따라 전기비저항의 뚜렷한 감소경향을 나타낸다.4 is a graph showing the change in electrical resistivity according to the dilution concentration of the leachate, and shows a marked decrease in the electrical resistivity as the concentration of the leachate increases.
따라서, 이러한 결과를 기초로 하여, 센서(20)의 전극(21) 사이에 전류의 흐름을 형성하고 전위차 측정기(40)에 의해 센서(210)의 두 전극 사이에 전위차를 측정한다.Thus, based on these results, a flow of current is formed between the electrodes 21 of the sensor 20 and the potential difference between the two electrodes of the sensor 210 is measured by the potentiometer 40.
여기에서, 한 센서(20)의 전기저항 측정은 그 센서(20)가 연결된 두 개의 전선에 전류공급원의 양극(+)과 음극(-)을 각각 연결하여 두 전선의 교차점에 설치된 센서(20)의 전극(21)을 통하여 전류의 흐름을 형성하고, 이때 형성되는 전위차를 측정하며, 가로와 세로방향의 전선(10)에 대한 조합을 바꿔가면 모든 센서에 대한 측정이 이루어진다.Here, the electric resistance measurement of one sensor 20 is connected to the two wires connected to the sensor 20, the positive electrode (+) and the negative electrode (-) of the current source, respectively, the sensor 20 installed at the intersection of the two wires The flow of current is formed through the electrodes 21 of the electrodes, and the potential difference formed at this time is measured. When the combination of the wires 10 in the horizontal and vertical directions is changed, all the sensors are measured.
모든 센서에 대하여 전류와 전압이 측정되면 옴의 법칙(Ohm's law)에 의하여 저항값을 계산한다. 상기 측정된 전기저항값의 급격한 감소지점이 오염물질이 존재하는 영역을 나타내는 것으로, 설치된 전선망을 통해 지나가는 오염물질을 효과적으로 감지할 수 있다.When current and voltage are measured for all sensors, the resistance value is calculated according to Ohm's law. A sharp decrease point of the measured electrical resistance value indicates an area in which contaminants exist, and can effectively detect contaminants passing through the installed wire network.
또한, 각 센서에 대한 저항값을 도식화하기 위하여 역수인 전기전도도값으로 변환한다. 그리고, 각 센서 위치에서의 전기전도도 값들을 이용하여 대상지역에 대한 전기전도도 분포도를 작성한다.In addition, in order to plot the resistance value for each sensor, it is converted into an electrical conductivity value which is the inverse. And, using the conductivity values at each sensor location, the conductivity distribution for the target area is prepared.
도 5 는 누출지점파악을 위한 전기전도도 분포도의 일 예를 도시한 도면으로, 도 5 에서 오염물질 누출이 발생된 지점에서는 오염물질에 포함된 이온성 성분에 의해 전기전도도의 증가를 나타내므로 전기전도도 분포 도면에서의 피크(peak)지점이 누출지점을 나타내게 된다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an electrical conductivity distribution diagram for detecting a leak point. In FIG. 5, an electrical conductivity is increased by an ionic component included in a pollutant at a point where a leakage of a pollutant occurs. Peak points in the distribution plots indicate leak points.
이하, 본 발명에 따른 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출방지 시스템의 구체적인 실험 예를 참조도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the reference to a specific experimental example of the pollutant leakage prevention system using a grid-type electrical resistance measurement method according to the present invention.
도 6 은 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출 방지 시스템의 실험을 위한 모형 구성도이고, 도 7a 는 모형지반에 20cm 간격으로 설치된 25개의 센서에 의해 측정된 오염물질이 유입되기 전에 측정된 전기전도도의 분포를 도시한 분포도이고, 도 7b 는 모형지반에 500mL의 침출수가 주입된 경우 센서에서 측정된 전기전도도의 분포를 도시한 분포도이며, 도 7c 는 모형지반에 1L 의 침출수가 주입된 경우 센서에서 측정된 전기전도도의 분포를 도시한 분포도이다.Figure 6 is a model configuration for the experiment of the pollutant leak prevention system using a grid electric resistance measurement method, Figure 7a is measured before the influx of pollutants measured by 25 sensors installed at 20cm intervals on the model ground 7B is a distribution diagram illustrating the distribution of electrical conductivity, FIG. 7B is a distribution diagram illustrating the distribution of electrical conductivity measured by a sensor when 500 mL of leachate is injected into the model ground, and FIG. 7C is a case where 1L of leachate is injected into the model ground. This is a distribution chart showing the distribution of electrical conductivity measured by the sensor.
먼저, 아크릴로 제작된 가로, 세로가 각각 1.1m 이고, 높이가 40cm 인 모형조에 국내 일반적인 토양인 화강풍화토로 조성된 모형 지반에 전선(10)을 20cm의 간격의 격자망형태로 가로, 세로 각각 5가닥씩 설치하고, 전선(10)이 교차되는 25개의 지점에 전극 간격7.5cm인 측정 센서(20)를 각각 연결한다.First, the horizontal and vertical lines made of acrylic were 1.1 m each, and the height was 40 cm, and the model 10 was made of granite weathered soil, which is a common soil in Korea. Five strands are installed and the measuring sensors 20 having an electrode spacing of 7.5 cm are connected to 25 points where the wires 10 intersect.
상기 격자형 전선망(10)과 센서(20)가 설치된 후 화강풍화토로 상부를 덮어 지반내에 설치된 누출감지 시스템을 모사하였다.After the grid-type wire network 10 and the sensor 20 were installed, the upper part was covered with granite weathering soil to simulate a leak detection system installed in the ground.
상기 센서(20)의 전기저항값의 측정은 전류의 공급과 측정이 동시에 가능한전력공급 및 저항측정장치(30)(40)를 사용한다.The measurement of the electrical resistance value of the sensor 20 uses a power supply and resistance measurement device 30, 40 that is capable of supplying and measuring current at the same time.
본 실험에 사용되는 오염물질은 김포매립지에서 채취한 침출원수를 그대로 사용하였으며 이 때 침출원수의 전기비저항은 20℃ 에서 0.48Ωm로 측정되었다.For the pollutants used in this experiment, the leaching source water collected from the Gimpo landfill was used as it was, and the electrical resistivity of the leaching source was measured as 0.48Ωm at 20 ℃.
이를 전제로, 모형 지반에 설치된 누출감지 시스템에서 오염이 되지 않은 상태의 전기저항을 측정하고, 이후 침출수를 특정지점에 연속적으로 주입하면서 중력에 의한 자연배수에 의해 오염물질이 이동하도록 하였으며, 25개 센서에 대한 전기저항을 측정하였다.On the premise of this, in the leak detection system installed in the model ground, the electrical resistance of the uncontaminated state was measured, and then leachate was continuously injected to a specific point, and contaminants were moved by natural drainage by gravity. The electrical resistance for the sensor was measured.
상기 측정은 침출수가 500mL 주입되었을 때와 1L 주입된 시점에서 측정을 수행하였다. 각 센서에서 측정된 저항값은 역수인 전기 전도도 값으로 변환하여 분석하였다.The measurement was performed when 500 mL of leachate was injected and at the time of 1L injection. The resistance value measured by each sensor was analyzed by converting the electrical conductivity value to the inverse.
본 실험에 따른 결과는 도 7a 내지 도 7c 에 나타낸 바와 같이, 도 7a 에서 침출수가 주입되기 전의 오염되지 않은 지반에서의 전기전도도의 분포는 거의 일정하게 나타났다. 도 7b 에서는 한 지점에서 피크(peak)가 발생되는 것을 확인할 수 있으며, 인위적으로 누출을 형성한 지점과 일치하는 결과가 나타났다. 이는 침출수의 전기전도도가 크기때문에 측정된 저항값의 감소 즉, 전도도의 증가를 나타낸다. 그리고 도 7c 에서는 500mL의 침출수를 주입한 지점에서, 보다 큰 피크가 나타났다.As shown in FIG. 7A to FIG. 7C, the distribution of the electrical conductivity in the uncontaminated ground before the leachate was injected in FIG. 7A was almost constant. In FIG. 7B, it can be seen that a peak is generated at one point, and the result coincides with the point of artificially forming a leak. This represents a decrease in the measured resistance value, i.e. an increase in conductivity, because the electrical conductivity of the leachate is large. In FIG. 7C, a larger peak appeared at the point where 500 mL of leachate was injected.
상기한 바와 같이 본 발명은 지하수의 오염을 유발할 수 있는 오염물질을 포함한 잠재적 오염원인 오염물질 저장시설 혹은 쓰레기 매립지의 건설에 있어 지하수의 오염을 방지하기 위한 지속적인 모니터링(monitoring)을 통해 시설물의 안정성을 확인하고 만약 오염물질의 누출이 발생하더라도 그 누출지점을 조기에 발견하여 시설물을 신속히 보수하고 오염물질의 확산을 방지할 수 있다.As described above, the present invention improves the stability of the facility through continuous monitoring to prevent the contamination of groundwater in the construction of a contaminant storage facility or landfill, which is a potential source of contamination including pollutants that can cause groundwater contamination. If a leak occurs, early detection of the leak point can quickly repair the facility and prevent the spread of the pollutant.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 격자망식 전기저항 측정방법을 이용한 오염물질 누출방지 시스템은, 두 개의 전극으로 구성된 복수개의 센서에서 측정되는 전기저항이 중금속이나 이온성분을 포함한 오염물질의 유입에 따라 크게 감소하여 오염물질의 유입지점을 정확하게 감지할 수 있으며, 절연성인 합성수지 차수막이 존재하지 않더라도 오염물질의 누출을 직접 감지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the pollutant leakage prevention system using the grid-type electrical resistance measurement method according to the present invention, the electrical resistance measured by a plurality of sensors consisting of two electrodes according to the influx of contaminants including heavy metals or ionic components It can greatly detect the inflow point of pollutants and can directly detect the leakage of pollutants even if there is no insulating synthetic resin film.
또한, 본 발명은 격자형으로 설치된 전선의 조합에 의해 각 센서가 연결되므로 컨트롤 박스에 연결되는 케이블의 개수가 크게 감소하여 컨트롤 박스의 용량 및 설치비용을 감소시키고, 전선의 각 교차점에 측정센서가 설치되기 때문에 센서의 설치시 계획된 위치에 정확한 설치가 용이한 효과가 있다.In addition, in the present invention, since each sensor is connected by a combination of wires installed in a grid, the number of cables connected to the control box is greatly reduced, thereby reducing the capacity and installation cost of the control box, and measuring sensors at each intersection of the wires. Because it is installed, it is easy to install the sensor accurately at the planned location.
또한, 본 발명은 쓰레기 매립지에서 쓰레기의 매립고가 높아지더라도 이에 상관없이 측정값에는 일관성이 있으므로 측정값에 의한 누출지점의 판별이 용이하고, 장기적인 사용이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention, even if the landfill height of the waste in the landfill is increased, regardless of the measurement value is consistent, it is easy to determine the leak point by the measured value, there is an effect that can be used for a long time.
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