KR100429285B1 - Device for monitoring self-potential using non-polarizable electrode and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는, 수리시설물의 누수에 의해 발생되는 자연전위값의 이상을 균질한 매질을 이용하여 축조된 수리시설물의 표면에서 연속적으로 측정함으로서, 수리구조물의 일부 구간에서 발생한 누수 유로 추적이 가능한 자연전위 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring natural potential using a non-polarized electrode and a method thereof, and more particularly, a surface of a repair facility constructed by using a homogeneous medium in which an abnormality of the natural potential caused by a leak of a repair facility is used. By continuously measuring in the present invention, the present invention relates to a natural potential measuring device capable of tracking the leakage flow path generated in a section of the hydraulic structure and its method.
Description
본 발명은 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는, 수리시설물의 누수에 의해 발생되는 자연전위값의 이상을 균질한 매질을 이용하여 축조된 수리시설물의 표면에서 연속적으로 측정함으로서, 수리구조물의 일부 구간에서 발생한 누수 유로 추적이 가능한 자연전위 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring natural potential using a non-polarized electrode and a method thereof, and more particularly, a surface of a repair facility constructed by using a homogeneous medium in which an abnormality of the natural potential caused by a leak of a repair facility is used. By continuously measuring in the present invention, the present invention relates to a natural potential measuring device that can track the leakage flow path generated in some sections of the hydraulic structure and method.
일반적으로 다공질 매질 (porous medium)을 통한 유체의 흐름 등은 전위를 발생시키는데, 이러한 전위를 유동전위 (streaming potential) 또는 자연전위 (self- potential)라 하며, 자연전위법이란 이러한 자연적으로 발생되는 전위를 측정하여 지하광체나 지하수 유동 등을 탐사하는 방법을 말한다. 자연전위값의 크기는 전기비저항, 유전상수 (dielectric constant), 유체의 점도, 유체와 매질간의 결합계수 (coupling coefficient) 등과 관련이 있다.In general, the flow of fluid through a porous medium generates a potential, which is called a streaming potential or a self-potential. It is a method of exploring underground ore or groundwater flow by measuring. The magnitude of the natural potential is related to the electrical resistivity, the dielectric constant, the viscosity of the fluid, and the coupling coefficient between the fluid and the medium.
자연전위는 지층 내 전해질의 유동에 의한 전기역학적 전위, 이동성이 서로 다른 전해액의 접촉에 의한 확산전위, 셰일의 반투막 작용 및 광화작용에 의한 광화전위 등의 자연적인 전위로 구분되며, 일반적으로는 전기역학적 또는 전기화학적 현상에 의한 배경전위와 광화작용에 의한 광화전위로 나뉜다. 배경전위는 보통 수 십 mV 정도로 양 (+) 또는 음 (-)의 값을 가지나, 광화전위의 경우는 수 백 mV 정도로 상대적으로 큰 값이 나타난다. 또한 지형경사가 매우 급한 지역의 기반암 비저항값이 수 만 ohm-m 이상인 경우 수 천 mV 정도의 매우 큰 자연전위값이 보고되기도 하였다.Natural potentials are divided into natural potentials such as electrodynamic potentials due to flow of electrolytes in the strata, diffusion potentials due to contact of electrolytes with different mobility, semi-membrane action of shale and mineralization potentials due to mineralization. It is divided into background potential by mechanical or electrochemical phenomenon and photochemical potential by mineralization. Background potential is usually positive (+) or negative (-) around a few tens of mV, but the photopotential shows relatively large values (a few hundred mV). In addition, very large natural potential values of several thousand mV have been reported when the bedrock resistivity of ten thousand ohm-m is very high in steep terrain.
자연전위의 발생원인에 대하여는 아직까지도 그 발생 기구 (mechanism)가 명확하게 밝혀지지 않았지만 크게 전기화학적 (electrochemical) 효과, 열전기적 (thermoelectric) 효과 및 전기역학적 (electrokinetic) 효과 등 3가지로 구분되고 있는데, 이 중 전기역학적 효과와 열전기적 효과에 대한 발생 기구에 대하여는 지속적으로 연구가 진행되고 있다. 이에 비하여 전기화학적 효과에 의한 자연전위발생 기구는 광화대 탐사의 자료해석에 주로 이용되었는데 전도체 상하부의 산화정도의 차이, 전도체 주변 지하수의 산화정도 차이 및 전도체 주변의 산화전위와 멀리 떨어진 기준점에서의 전위차에 의한 현상 등으로 원인이 일부 밝혀져 있다. 열전기적 효과는 지층 내에 온도구배가 존재하는 경우에 상응되는 전위구배가 존재하는 일명 Soret 효과가 발생하는데, 이는 공극 내 전해질의 이온과 암석 matrix속의 전자가 서로 다른 열적 확산을 발생시키기 때문에 생기는 현상으로 알려져 있다.Although the mechanism of occurrence of natural potential has not yet been clearly identified, it is classified into three types: electrochemical effect, thermoelectric effect, and electrokinetic effect. Among them, research on the mechanism of the electromechanical and thermoelectric effect is ongoing. On the other hand, the mechanism of natural potential generation due to electrochemical effects was mainly used for data analysis of mineralized zone exploration. The difference in oxidation level between the upper and lower conductors, the oxidation degree of groundwater around the conductor, and the potential difference at the reference point far from the oxidation potential around the conductor were compared. The cause is revealed in part by the phenomenon. The thermoelectric effect is known as the Soret effect, in which there is a corresponding potential gradient when there is a temperature gradient in the strata, which occurs because the ions of the electrolyte in the pores and the electrons in the rock matrix generate different thermal diffusions. Known.
자연전위법의 적용사례는 지열과 관련된 각종 적용 사례 (Corwin and Hoover, 1979; Ishido et al., 1997; Apostolopoulos et al., 1997), 지진 등 지구조적인 운동과 관련된 연구 (Fitterman, 1978; Corwin and Morrison, 1977), 지질공학적 적용 사례 (Ogilvy et al., 1969; Bogoslovsky and Ogilvy, 1977) 등이 대표적이다.Examples of the application of the natural potential method include various geothermal applications (Corwin and Hoover, 1979; Ishido et al., 1997; Apostolopoulos et al., 1997); Morrison, 1977), and geotechnical applications (Ogilvy et al., 1969; Bogoslovsky and Ogilvy, 1977).
최근 국내에서는 전기역학적 효과를 고려한 단층의 파쇄대나 대수층을 대상으로 적용한 탐사와 전기역학적 효과에 의해 발생되는 유동전위 측정으로 각종 양수시험 및 저수지 제당 및 방조제의 누수 부위 탐사에 적용된 사례 등이 있다.Recently in Korea, there are cases applied to various pumping tests and leaky areas of reservoir sugar and dike as a measure of flow potentials generated by electromechanical effects and exploration applied to monolayer fracture zones or aquifers considering electrodynamic effects.
실제 현장에서 이용되는 자연전위법은 크게 두가지로 기준점에 대한 절대전위를 측정하는 방법 ("fixed-base" survey configuration; total field SP)과 일정한 전극간의 전위차이를 측정하는 방법 ("leapfrog" or "gradient" survey configuration; gradient SP) 등으로 구분된다. 이때 일정 간격의 전극간의 전위차를 측정하는 방법은 기준점에 대한 절대전위의 변화율 (gradient)을 의미한다.There are two main methods of natural potential used in the field: the method of measuring the absolute potential of a reference point ("fixed-base" survey configuration; total field SP) and the method of measuring the potential difference between certain electrodes ("leapfrog" or "gradient). "survey configuration; gradient SP). At this time, the method of measuring the potential difference between the electrodes at regular intervals means the rate of change of the absolute potential with respect to the reference point (gradient).
기준점에 대한 절대전위 측정법은 하나의 전극을 조사지역의 영향이 미치지못하는 원거리에 설치하여 이를 자연전위의 기점으로 설정하고, 나머지 한 전극을 각 측점으로 이동시키면서 기준점에 대한 상대적인 전위차를 측정하여 이를 절대전위로 간주하는 방법이다. 이 방법은 기준점으로부터 긴 전선이 필요하며 탐사과정이 복잡한 단점이 있지만 상대적으로 자료의 신뢰도가 높다. 반면 일정한 전극간의 전위차를 측정하는 방법은 각 전위의 측정간격을 일정하게 유지시킴으로써 탐사과정이 신속하고 간편하지만, 측정자료의 신뢰도는 기준점 방식에 비해 상대적으로 떨어진다.Absolute potential measurement method for the reference point is to install one electrode at a distance that is not affected by the irradiation area, set it as a natural potential starting point, and measure the relative potential difference with respect to the reference point while moving the other electrode to each station It is a method of disposition. This method requires long wires from the reference point and has a complicated disadvantage of exploration but relatively high data reliability. On the other hand, in the method of measuring the potential difference between electrodes, the exploration process is quick and easy by keeping the measurement interval of each potential constant, but the reliability of the measurement data is relatively inferior to the reference point method.
지금까지 자연전위법은 주로 정성적인 해석 위주로 이용되어 왔지만, 1980년대부터 열전기적 효과 또는 전기역학적 효과의 일종인 유동전위 모형에 의거하여 이론적인 수치계산이 시도되고 이러한 결과들에 대한 해석이 실제 현장에서 응용되고 있는 추세이다 (Fitterman, 1983; Sill, 1983). 도 1은 저수지 및 방조제에서 자연전위법을 이용한 종래의 자료 측정 방법을 예시한 도면이다.Until now, the natural potential method has been used mainly for qualitative analysis, but since the 1980s, theoretical numerical calculations have been attempted based on the flow potential model, which is a kind of thermoelectric or electromechanical effect, and the interpretation of these results is the actual field. It is a trend being applied in (Fitterman, 1983; Sill, 1983). 1 is a diagram illustrating a conventional method for measuring data using the natural potential method in the reservoir and the embankment.
도 1을 참조하면, 종래의 자료 측정 방법은 저수지 제당 및 방조제의 영향이 미치지 않는 외곽부에 기준점 전극 (P1)을 설정하고, 대상이 되는 지점(A - A′)에 대하여 움직이는 전극 (P2)을 이용 측정하는 방법으로 자료를 취득하였고, 취득된 자료를 정량적인 해석방법에 적용하였다. 이러한 자연 전위 측정 방법은 기존의 탐사용 장비 또는 임피던스가 큰 디지털 멀티미터기로 필요한 채널을 선택하면서 측정하였으나, 반복적 측정을 이용한 모니터링과 같이 측정지점이 많은 경우 측정에 소요되는 시간이 길어져 한 측선에 대한 비교 시 자연전위값의 지연 효과로 해석에 어려움이 발생하는 문제점이 있다.Referring to FIG. 1, in the conventional data measuring method, the reference point electrode P 1 is set at an outer portion not affected by the reservoir sugar and the adjuvant, and the electrode P moving with respect to the target point A-A '. 2 ) The data were acquired using the method of measurement, and the acquired data were applied to the quantitative analysis method. This natural potential measurement method was performed by selecting the required channel with existing exploration equipment or high impedance digital multimeter, but when the measurement point is large, such as monitoring with repeated measurement, the time required for measurement is longer. In comparison, there is a problem in that the interpretation is difficult due to the delay effect of the natural potential value.
상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 복수의 측정 지점을 동일한 측정 방법으로 동시에 계측할 수 있는 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a natural potential measuring device and a method using a non-polarized electrode that can simultaneously measure a plurality of measuring points in the same measuring method.
본 발명의 다른 목적은 모니터링 작업의 경우에 자료의 정밀성을 높여주고, 장기적으로 모니터링할 수 있으며, 신속한 자료처리도 병행할 수 있는 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a natural potential measuring apparatus and method using a non-polarized electrode that can increase the precision of the data in the case of monitoring operations, can be monitored in the long term, and also can be quickly processed data.
도 1은 저수지 및 방조제에서 자연전위법을 이용한 종래의 자료 측정 방법을 예시한 도면.1 is a view illustrating a conventional method for measuring data using the natural potential method in the reservoir and the sea repellent.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치의 구성을 도시한 도면.2 is a view showing the configuration of a natural potential measuring device using a non-polarized electrode according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성을 도시한 도면.3 is a diagram illustrating a configuration of a signal processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 자연전위 측정 방법을 도시한 흐름도.Figure 4 is a flow chart showing a natural potential measurement method according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극의 구성을 도시한 도면.5 is a diagram showing a configuration of a non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극의 안정성을 측정하기 위한 실험장치의 구성을 도시한 도면.6 is a view showing the configuration of an experimental apparatus for measuring the stability of the non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극을 실험하기 위한 시험포의 토양 특성을 파악하기 위하여 토양시료 채취용 오거를 이용하여 격자망으로 채취한 시료에 대한 입도분포 곡선을 도시한 도면.7 is a view showing a particle size distribution curve for a sample collected by a grid using a soil sample collection auger in order to determine the soil characteristics of the test cloth for testing the non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
도 8 (a), (b)는 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극을 지중 매설 깊이와 온도와의 상관 관계를 비교한 결과를 도시한 도면.8 (a) and 8 (b) show the results of comparing the correlation between the underground embedding depth and the temperature of the non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
도 9 (a), (b)는 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극을 지중 매설 깊이와 토양수분함량과의 상관 관계를 비교한 결과를 도시한 도면.Figure 9 (a), (b) is a view showing the result of comparing the correlation between the buried depth and the soil moisture content of the non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
도 10 (a), (b)는 본 발명의 실험을 위한 실제 수리시설물의 단극배열 전기비저항 탐사 결과를 도시한 도면.Figure 10 (a), (b) is a view showing the results of exploration of the single-pole array electrical resistivity of the actual repair facility for the experiment of the present invention.
도 11 (a), (b)는 본 발명의 실험이 실시된 실제 수리시설물이 위치한 해안의 조위 변화에 대한 자연전위 기준점의 전위측정 비교도.Figure 11 (a), (b) is a comparison of the potential measurement of the natural potential reference point for the change in the tide of the coast where the actual repair facility was carried out the experiment of the present invention.
도 12 (a), (b)는 본 발명의 실험이 실시된 기간동안 실제 수리시설물에서 측정한 자연전위 2차원 단면도.Figure 12 (a), (b) is a natural potential two-dimensional cross-sectional view measured in the actual repair facility during the experiment of the present invention.
도 13 (a), (b)는 본 발명의 실험이 실시된 기간동안 해안의 조위 변화에 따른 실제 수리시설물의 누수지점에서의 자연전위 변화도.Figure 13 (a), (b) is a change in natural potential at the leak point of the actual repair facility according to the change in the coastal tide during the experiment of the present invention.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 바람직한 일실시예에 따르면, 누수에 의해 발생되는 자연전위값의 이상을 모니터링하기 위해 복수의 측정 지점을 동시에 측정하는 자연전위 측정 장치에 있어서, 기준 전극과, 자연전위를 측정하기 위한 복수의 측정 지점에 설치되는 복수의 측정 전극과, 상기 복수의 측정 전극으로부터 아날로그 신호를 입력받는 아날로그 입력 단자와, 상기 아날로그 입력 단자로부터 출력된 복수의 아날로그 신호중 하나의 아날로그 신호를 선택하기 위한 복수의 멀티플렉서와, 상기 복수의 멀티플렉서에 의해 선택된 아날로그 신호로부터 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 아날로그 신호를 증폭하는 신호 처리 장치와, 상기 기준 전극으로부터 입력된 기준 전위와 상기 신호 처리 장치로부터 출력된 아날로그 신호와의 전위차를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환 장치와, 미리 정해진 운영 프로그램에 의해, 상기 복수의 멀티플렉서를 제어하여 상기 복수의 측정 전극중 임의의 측정 전극으로부터의 아날로그 신호를 선택하고, 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 출력되는 상기 디지털 신호를 미리 정해진 형식에 따라 처리하는 마이크로 프로세서와, 상기 미리 정해진 운영 프로그램 및 상기 디지털 신호를 저장하는 저장 장치 및 상기 미리 정해진 형식에 따라 처리된 상기 디지털 신호를 외부 전자정보처리장치로 전송하고, 상기 미리 정해진 운영 프로그램을 변경하기 위한 변경 정보를 수신하는 통신 장치를 포함하는 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치가 제공된다. 여기서, 상기 신호 처리 장치는, 10Hz 주파수 대역 이하의 아날로그 신호만을 통과시키는 저역 통과 필터 및 상기 저역 통과 필터로부터 출력된 아날로그 신호를 증폭하는 신호 증폭 장치를 포함하며, 상기 아날로그-디지털 변환 장치는, 상기 기준 전극으로부터 입력된 기준 전위와 상기 신호 처리 장치로부터 출력된 아날로그 신호와의 전위차를 적어도 16 비트 이상의 디지털 신호로 변환할 수 있다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, in the natural potential measurement device for measuring a plurality of measuring points at the same time to monitor the abnormality of the natural potential value caused by the leakage, A reference electrode, a plurality of measuring electrodes provided at a plurality of measuring points for measuring a natural potential, an analog input terminal for receiving analog signals from the plurality of measuring electrodes, and a plurality of analog signals output from the analog input terminals A plurality of multiplexers for selecting one analog signal, a signal processing device for removing noise from the analog signals selected by the plurality of multiplexers, amplifying the analog signal from which the noise is removed, and a reference potential input from the reference electrode And analog output from the signal processing device An analog-digital conversion device for converting a potential difference with the signal into a digital signal, and a predetermined operating program to control the multiplexers to select an analog signal from any measurement electrode among the plurality of measurement electrodes, and A microprocessor for processing the digital signal output from the analog-to-digital converter according to a predetermined format, a storage device for storing the predetermined operating program and the digital signal, and the digital signal processed according to the predetermined format. There is provided a natural potential measurement apparatus using a non-polarized electrode including a communication device for transmitting to the electronic information processing device, and receiving the change information for changing the predetermined operating program. Here, the signal processing apparatus includes a low pass filter for passing only an analog signal of 10 Hz frequency band or less, and a signal amplifying device for amplifying the analog signal output from the low pass filter, wherein the analog-to-digital converter includes: The potential difference between the reference potential input from the reference electrode and the analog signal output from the signal processing apparatus can be converted into a digital signal of at least 16 bits or more.
또한, 상기 마이크로 프로세서는 미리 정해진 운영 프로그램에 따라 일정한 측정시간 간격으로 복수의 측정 전극을 순차적으로 측정하며, 복수의 측정 전극별로 적어도 2회 이상 측정한 측정값을 상기 저장 장치에 일시 저장하고, 상기 복수의 측정 전극별로 측정값의 평균을 산출할 수 있다.In addition, the microprocessor sequentially measures the plurality of measurement electrodes at regular measurement time intervals according to a predetermined operating program, and temporarily stores the measured values measured at least two times for each of the plurality of measurement electrodes in the storage device. The average of the measured values may be calculated for each of the plurality of measuring electrodes.
또한, 자연전위 측정 장치는 상기 기준 전극과 상기 아날로그-디지털 변환 장치에 각각 연결되며, 상기 기준 전극으로부터 입력되는 상기 기준 전위를 조절할수 있는 가변 저항을 더 포함할 수 있다.The natural potential measuring device may further include a variable resistor connected to the reference electrode and the analog-digital converter, respectively, and capable of adjusting the reference potential input from the reference electrode.
또한, 자연전위 측정 장치는 상기 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 디스플레이 구동 드라이버 및 상기 디스플레이 구동 드라이버에 의해 구동되는 디스플레이 장치를 더 포함할 수 있다.The natural potential measuring apparatus may further include a display driving driver controlled by the microprocessor and a display apparatus driven by the display driving driver.
본 발명에 의한 바람직한 다른 실시예에 따르면, 누수에 의해 발생되는 자연전위값의 이상을 모니터링하기 위해 복수의 측정 지점을 동시에 측정하는 자연전위 측정 방법에 있어서, 미리 지정된 측정 일자, 측정 시간 및 측정시간 간격을 읽어오는 단계와, 상기 측정 일자, 상기 측정 시간 및 측정시간 간격과 현재 시간을 비교하여 측정 여부를 판단하는 단계와, 복수의 측정 전극의 전위값을 순차적으로 측정하는 단계와, 상기 복수의 측정 전극별로 측정된 각각의 전위값과 기준 전위값의 차이를 산출하는 단계 및 상기 복수의 측정 전극별로 산출된 각각의 전위차를 저장하는 단계를 포함하는 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 방법이 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, in the natural potential measurement method for measuring a plurality of measurement points at the same time to monitor the abnormality of the natural potential value caused by the leak, the predetermined measurement date, measurement time and measurement time Reading an interval, comparing the measurement date, the measurement time, and the measurement time interval with the current time to determine whether to measure; sequentially measuring potential values of a plurality of measurement electrodes; There is provided a natural potential measurement method using a non-polarized electrode, comprising calculating a difference between respective potential values measured for each measurement electrode and a reference potential value, and storing each potential difference calculated for each of the plurality of measurement electrodes. .
자연전위 측정 방법은 상기 측정된 전위값을 디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 복수의 측정 전극의 전위값을 적어도 2회 이상 반복하여 순차적으로 측정하는 단계 및 상기 복수의 측정 전극별로 산출된 각각의 전위차의 평균값을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The natural potential measuring method includes converting the measured potential values into a digital signal, sequentially measuring the potential values of the plurality of measurement electrodes by repeating at least two or more times, and calculating each of the plurality of measurement electrodes. The method may further include calculating an average value of the potential difference.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
자연전위 측정 장치 및 방법Natural potential measuring device and method
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다.2 is a view showing the configuration of a natural potential measuring apparatus using a non-polarized electrode according to an embodiment of the present invention.
자연전위 측정에 사용되는 장치는 크게 측정부분과 전극부분으로 나뉘어 진다. 측정은 두 전극간의 전위차를 측정할 수 있는 기존의 전기탐사기 이외에도 1 Mohm 이상의 임피던스가 큰 멀티메타도 가능하다. 전극의 경우는 자연적으로 발생되는 미약한 전위를 측정해야 하기 때문에 전극과 대지간의 간섭에 의해 발생되는 잡음 (noise)의 영향을 최소화하기 위하여 비분극전극 (non-polarizable electrode 또는 porous pot)을 사용하였다. 그러나 비분극전극의 경우 제작비용 및 전해질 용액의 정기적인 보충 등의 제한 요소들 때문에 장기모니터링 시 금속전극인 CCE (copper clad electrode)를 이용하는 경우도 있다.The device used to measure the natural potential is largely divided into the measuring part and the electrode part. In addition to the conventional electric probe that can measure the potential difference between the two electrodes, multimeters with a large impedance of 1 Mohm or more are possible. In the case of the electrode, it is necessary to measure the weak potential that occurs naturally, non-polarizable electrode (non-polarizable electrode or porous pot) was used to minimize the effect of noise caused by the interference between the electrode and the earth. . However, in the case of non-polarized electrode, a metal electrode CCE (copper clad electrode) is sometimes used for long-term monitoring due to limitations such as manufacturing cost and regular replenishment of electrolyte solution.
이러한 배경에 따라 자연전위 측정을 위한 장치로 다채널 장기 모니터링용 자연전위 측정 시스템 (multi-channel SP data monitoring system)과 비분극전극을 자체 제작하였고, 현장적용 전 단계로 이들 장치들에 대한 각종 잡음요소를 검토하여 현장적용 시 기초자료로 사용하였다.Against this backdrop, we have built our own multi-channel SP data monitoring system and non-polarized electrode as a device for natural potential measurement. The elements were reviewed and used as basic data in the field application.
도 2를 참조하면, 자연전위 측정 장치는 효율성을 높이기 위해서 DO/DI, 시리얼포트, 제어 프로그램용 RAM이 내장되어 있는 Micro-Processor를 CPU로 사용하였으며, 그 외 필요한 장치는 별도의 IC Chip을 포함한다.Referring to FIG. 2, the natural potential measurement device uses a micro-processor including a DO / DI, a serial port, and a RAM for a control program as a CPU to increase efficiency, and other necessary devices include a separate IC chip. do.
기준 전극(10)은 측정 전극이 설치된 수리시설물로부터 일정한 거리에 설치되는 비분극전극이다. 여기서, 일정한 거리는 측정 전극(11)이 설치된 수리시설물에서의 자연 전위 변화에 영향을 받지 않을 정도의 거리로서, 기준 전극(10)을 통해 측정된 자연 전위는 측정 전극(11)을 통해 측정된 자연 전위와의 차이를 산출하는데 사용된다.The reference electrode 10 is a non-polarized electrode provided at a predetermined distance from a repair facility in which the measurement electrode is installed. Here, the constant distance is a distance such that it is not affected by the change in natural potential in the repair facility in which the measuring electrode 11 is installed, and the natural potential measured through the reference electrode 10 is measured by the measuring electrode 11. Used to calculate the difference from the potential.
복수의 측정 전극(11a, 11b...11n; 11로 통칭함)은 수리시설물의 자연 전위를 측정하기 위한 복수의 측정 지점에 설치되는 복수의 비분극전극이다.The plurality of measuring electrodes 11a, 11b ... 11n (collectively referred to as 11) are a plurality of non-polarized electrodes provided at a plurality of measuring points for measuring the natural potential of the repair facility.
복수의 아날로그 입력 단자(20a, 20b; 20으로 통칭함)는 복수의 측정 전극으로부터 측정된 자연 전위를 입력받는 장치이다. 측정된 자연 전위는 아날로그 신호이며, 대략 ±200 mV 이내의 저전압 신호이다. 아날로그 입력 단자(20)는 복수의 측정 전극(11)과 1:N으로 결합되어 있으며, 여기서 N은 복수의 측정 전극(11)의 개수이다. 본 발명에서는 총 128지점에서의 자연 전위를 측정할 수 있도록 자연전위 측정 장치를 구성하였으나, 구체적인 실시예에서는 아날로그 입력 단자(20)의 수를 증감함으로써, 측정 전극의 수가 128개로 제한되지 않을 것이다. 아날로그 입력 단자(20)는 복수의 멀리플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)와 1:n으로 결합되어 있으며, 여기서 n은 복수의 멀티플렉서의 개수이다. 본 발명에서는 총 8개의 16 채널 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)를 사용하였으나, 구체적인 실시예에서는 멀티플렉서의 채널수 및 측정 전극의 개수에 따라 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)의 수가 8개로 제한되지 않을 것이다.The plurality of analog input terminals 20a and 20b (collectively referred to as 20) are devices for receiving natural potentials measured from the plurality of measuring electrodes. The measured natural potential is an analog signal and is a low voltage signal within approximately ± 200 mV. The analog input terminal 20 is coupled to the plurality of measurement electrodes 11 by 1: N, where N is the number of the plurality of measurement electrodes 11. In the present invention, the natural potential measuring device is configured to measure the natural potential at a total of 128 points, but in a specific embodiment, the number of measuring electrodes will not be limited to 128 by increasing or decreasing the number of analog input terminals 20. The analog input terminal 20 is coupled 1: n with a plurality of mulplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d, where n is the number of multiplexers. In the present invention, a total of eight 16-channel multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d are used. However, in a specific embodiment, the multiplexers 30a and 30b according to the number of channels and the number of measuring electrodes of the multiplexer. , 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d) will not be limited to eight.
복수의 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)는 상기 아날로그 입력 단자로부터 출력된 복수의 아날로그 신호중 하나의 아날로그 신호를 선택한다. 복수의 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)는 자연전위측정 장치에서 많은 공간을 차지하는 부분으로, 128 채널 멀티플렉서로 동시에 128개 전극에서 측정이 가능하도록 하였다. 이를 위해, 128 채널 중 하나의 채널만을 선택하기 위해서 16개 채널을 가진 아나로그 멀티플렉서 (DG506) 8개를 조합하여 128 채널 멀티플렉서를 구현한다. 구체적인 실시예에서, 측정 전극의 개수가 증감할 경우에는 멀티플렉서의 개수를 적절히 증감할 수 있다.The multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d select one analog signal from the plurality of analog signals output from the analog input terminal. The multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d occupy a large amount of space in the natural potential measuring device, and are 128 channel multiplexers capable of simultaneously measuring 128 electrodes. To this end, a 128-channel multiplexer is implemented by combining eight analog multiplexers (DG506) having 16 channels to select only one of 128 channels. In a specific embodiment, when the number of measuring electrodes increases or decreases, the number of multiplexers may be appropriately increased or decreased.
특히, 측정이 끝난 후 다음 채널 선택 시 복수의 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d) 내의 잔류 전압을 제거하여 다른 채널의 전압에 영향을 받지 않도록 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d) 입력 전압 범위를 -5∼+5 V로 설정하는 것이 입력전압의 다양성에 대비하기 위해 바람직하다.In particular, it is preferable to remove residual voltages in the multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d when the next channel is selected after the measurement. . In addition, it is preferable to set the input voltage range of the multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d to -5 to +5 V in order to prepare for the variety of input voltages.
신호 처리 장치(40)는 복수의 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)에 의해 선택된 아날로그 신호로부터 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 아날로그 신호를 증폭한다. 신호 처리 장치(40)는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The signal processing device 40 removes noise from the analog signal selected by the multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d, and amplifies the analog signal from which the noise is removed. The signal processing device 40 will be described in detail with reference to FIG. 3.
아날로그-디지털 변환 장치(50)는 기준 전극(10)으로부터 입력된 기준 전위와 상기 신호 처리 장치(40)로부터 출력된 아날로그 신호와의 전위차를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 보통 현장에서 측정되는 자연전위는 약 ±200 mV 수준의 미약한 전위로 1 mV 이하의 변화에 대해서도 계측이 가능해야 하므로, 0∼65,536 사이의 분해능을 가진 16 Bit ADC (AD7136)을 사용하는 것이 바람직하다.The analog-to-digital converter 50 converts the potential difference between the reference potential input from the reference electrode 10 and the analog signal output from the signal processing apparatus 40 into a digital signal and outputs the digital signal. Normally, the natural potential measured in the field should be able to measure changes of less than 1 mV with a weak potential of about ± 200 mV. Therefore, it is preferable to use a 16-bit ADC (AD7136) having a resolution of 0 to 65,536. Do.
마이크로 프로세서(60)는 미리 정해진 운영 프로그램에 의해, 복수의 멀티플렉서(30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d)를 제어하여 복수의 측정 전극중 임의의 측정 전극으로부터의 아날로그 신호를 선택하고, 아날로그-디지털 변환기(50)로부터 출력되는 디지털 신호를 미리 정해진 형식에 따라 처리하는 프로그램은 순차적으로 채널을 선택한다. 바람직하게는, 복수의 측정 전극별로 50 회를 측정하여 평균값을 메모리에 저장 후 화면 표시 장치(72)에 표시되도록 한다. 여기서, 미리 정해진 형식은 측정된 자연 전위를 구분하여 저장 및 재생할 수 있는 형식이다.The microprocessor 60 controls the multiplexers 30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, and 31d by a predetermined operating program to output analog signals from any one of the plurality of measurement electrodes. The program which selects and processes the digital signal output from the analog-to-digital converter 50 according to a predetermined format sequentially selects a channel. Preferably, 50 times are measured for each of the plurality of measuring electrodes, and the average value is stored in the memory to be displayed on the screen display device 72. Here, the predetermined format is a format that can store and reproduce the measured natural potential.
드라이버(70)는 화면 표시 장치(72)의 구동을 제어한다.The driver 70 controls the driving of the screen display device 72.
화면 표시 장치(72)는 드라이버(70)의 제어에 의해 마이크로 프로세서(60)의 처리 진행 상황 또는 처리 결과를 표시한다. 화면 표시 장치(72)는 CRT 또는 LCD 이다.The screen display device 72 displays the processing progress or the processing result of the microprocessor 60 under the control of the driver 70. The display device 72 is a CRT or LCD.
저장 장치(74)는 미리 정해진 운영 프로그램 및 디지털 신호를 저장한다. 현장에서 측정된 자료는 자연전위 측정 장치 내의 메모리에 저장되어야 하므로, 마이크로 프로세서(60) 내에 할당된 메모리는 프로그램 내장용으로 사용하고, 자료저장용으로는 CMOS SRAM을 사용하는 것이 바람직하다. SRAM 메모리에는 3 V 밧데리(76)를 연결하여 외부 전원이 차단되는 경우도 자료가 유실되지 않도록 한다.The storage device 74 stores a predetermined operating program and a digital signal. Since the data measured in the field should be stored in the memory in the natural potential measurement device, it is preferable to use the memory allocated in the microprocessor 60 for internal programming and to use CMOS SRAM for data storage. The 3 V battery 76 is connected to the SRAM memory so that data is not lost even when the external power supply is cut off.
시리얼 드라이버(78)는 시리얼 포트(78)의 동작을 제어한다.The serial driver 78 controls the operation of the serial port 78.
시리얼 포트(79)는 미리 정해진 형식에 따라 처리된 디지털 신호를 외부 전자정보처리장치(예: 컴퓨터)로 전송하고, 상기 미리 정해진 운영 프로그램을 변경하기 위한 변경 정보를 수신한다.The serial port 79 transmits a digital signal processed according to a predetermined format to an external electronic information processing apparatus (for example, a computer) and receives change information for changing the predetermined operating program.
기준 전극 및 측정 전극에서 측정되는 신호가 자연전위 측정 장치 내로 돌아오는 영향을 제거하기 위하여 자연전위 측정 장치의 입력신호는 DC 12 V 단일전원(92)를 전원 조절 장치(90)를 통해 +5V, -5V 변환하여 사용한다. 바람직하게는, 전압변동에 대하여 안정적인 전압을 제어장치 내에 공급할 수 있도록 변환형 전원 (switching mode power supply)을 사용한다.In order to eliminate the effect of the signals measured at the reference electrode and the measuring electrode returning to the natural potential measuring device, the input signal of the natural potential measuring device is connected to the DC 12 V single power supply 92 by + 5V, Use by converting -5V. Preferably, a switching mode power supply is used to supply a stable voltage to the control device against voltage fluctuations.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of a signal processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 신호 처리 장치는 자연전위 측정의 기본이 되는 비분극전극으로부터 측정되는 신호를 처리하는 장치로서, 증폭 회로와 외부로부터의 잡음을 제거하기 위한 필터를 포함한다.Referring to FIG. 3, a signal processing device is a device for processing a signal measured from a non-polarized electrode which is a basis of natural potential measurement, and includes an amplifier circuit and a filter for removing noise from the outside.
기준 전극과 128 측정 전극으로부터 모든 주파수를 가진 신호가 시스템으로 입력되는데, 특히 60 Hz 부근의 신호는 AC 전원으로부터 나오는 잡음으로 간주하여 10 Hz 주파수 대역 이하만 통과시키는 저역통과 필터 (low-pass filter)를 사용한다. 1차 통과된 기준점의 신호는 ADC의 In-단자에 연결하여 ADC 입력신호의 저수준 기준전압으로 사용하며, 측정하고자 하는 전극의 전압은 비반전 증폭기를 사용하여 신호 증폭한 후 ADC의 In+단자에 연결한다. 이와 같이 연결함으로써 각각의 비분극전극에서 출력되는 전위는 기준 전극 전위차이로 측정되어 LCD에 표시되거나 메모리에 저장된다.A signal with all frequencies from the reference and 128 measuring electrodes is fed into the system. In particular, a signal near 60 Hz is considered to be noise from the AC power supply. A low-pass filter that passes only below the 10 Hz frequency band. Use The signal of the first pass reference point is connected to the In - terminal of the ADC and used as the low-level reference voltage of the ADC input signal.The voltage of the electrode to be measured is amplified by using a non-inverting amplifier and then connected to the In + terminal of the ADC. Connect. By connecting in this way, the potential output from each of the non-polarized electrodes is measured by the reference electrode potential difference and displayed on the LCD or stored in the memory.
또한 측정의 정밀도를 높여주기 위하여 현장 여건을 고려하여 ADC의 Vref의 전압을 가변저항으로 임의적으로 조정할 수 있게 하여, 현장의 전위 차이가 ±200 mV 이상 또는 이하가 되는 경우는 Vref의 전압과 증폭기의 이득 (gain)을 조정하여 ±5 V까지 사용이 가능하다.Also, in order to increase the accuracy of the measurement, it is possible to arbitrarily adjust the voltage of the Vref of the ADC with a variable resistor in consideration of the site conditions. When the potential difference of the field becomes more than ± 200 mV or less, the voltage of the Vref and the amplifier The gain can be adjusted up to ± 5 V.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 자연전위 측정 방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a natural potential measuring method according to another exemplary embodiment of the present invention.
자연전위 측정 장치의 자료측정 프로그램은 C-언어로 작성 및 코딩하여 CPU 내 RAM에 내장하여 운영할 수 있다. 도 4에 도시된 흐름도는 자연전위 측정 장치에서 사용된 프로그램의 순서도를 나타낸 것으로, 운영프로그램은 자연전위 측정 장치에 전원이 투입되면 독자적으로 실행할 수 있게 하였다.The data measurement program of the natural potential measuring device can be written and coded in C-language and embedded in the RAM of the CPU. 4 is a flowchart illustrating a program used in the natural potential measuring device, and the operating program can be independently executed when power is supplied to the natural potential measuring device.
날짜, 시간 및 측정시간 간격은 RAM에 저장되어 있는 값을 초기값으로 하였고, 측정시간 간격 조정, 측정된 자료 다운로드, 시간 및 날짜변경을 하기 위해서는 시리얼 통신포트를 통하여 컴퓨터로 변경이 가능토록 하였다.The date, time, and measurement time interval were initially set to the values stored in the RAM, and they can be changed to the computer through the serial communication port to adjust the measurement time interval, download the measured data, and change the time and date.
단계 S10에서, 자연전위 측정 장치의 전원이 온(ON)되면, 단계 S12로 진행하여 메모리에 저장된 측정 일자, 측정 시간 및 측정시간 간격을 읽어온다.In step S10, when the power supply of the natural potential measuring device is turned ON, the flow advances to step S12 to read the measurement date, the measurement time and the measurement time interval stored in the memory.
단계 S14에서, 현재 시간과 읽어온 측정 일자, 상기 측정 시간 및 측정시간 간격을 비교하여 측정 개시 여부를 판단한다. 판단 결과, 측정 시간에 해당하면 단계 S16으로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S22로 진행한다.In step S14, it is determined whether to start the measurement by comparing the current time and the measurement date read out, the measurement time and the measurement time interval. As a result of the determination, if it corresponds to the measurement time, the process proceeds to step S16; otherwise, the process proceeds to step S22.
단계 S16에서, 복수의 멀티 플렉서를 제어하여 복수의 측정 전극의 전위값을 순차적으로 입력받는다.In step S16, the plurality of multiplexers are controlled to sequentially receive the potential values of the plurality of measurement electrodes.
단계 S18에서, 입력받은 상기 복수의 측정 전극별로 측정된 각각의 전위값과 기준 전위값의 차이를 산출한다. 상기 측정된 전위값과 기준 전위값의 차이(전위차)는 디지털 신호로 변환하는 것이 바람직하며, 상기 S18단계는 적어도 2회 이상 반복하여 전위차의 평균값을 산출하는 것이 바람직하다.In step S18, the difference between each of the potential values measured for each of the input measurement electrodes and the reference potential value is calculated. The difference (potential difference) between the measured potential value and the reference potential value is preferably converted into a digital signal, and the step S18 is preferably repeated at least two times to calculate the average value of the potential difference.
단계 S20에서, 산출된 상기 복수의 측정 전극별 전위차를 메모리에 저장한다.In step S20, the calculated potential differences for the plurality of measurement electrodes are stored in a memory.
단계 S22에서, 측정 시간에 해당하지 않는 경우, 현재 시간을 표시한 후 사용자로부터 입력을 대기한다.In step S22, if it does not correspond to the measurement time, it displays the current time and waits for input from the user.
단계 S24에서 통신 장치를 통해 사용자로부터 명령이 입력되었는지를 판단한다. 사용자로부터 명령이 입력되면 단계 S26으로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S14로 되돌아간다.In step S24, it is determined whether a command has been input from the user through the communication device. If a command is input from the user, the flow advances to step S26, otherwise, the flow returns to step S14.
단계 S26에서 사용자로부터 입력된 명령을 분석하여 필요한 작업을 수행한다. 즉, 사용자가 입력한 명령이 현재 시간 변경, 측정 시간/측정시간 간격 변경, 저장된 측정값 삭제 중 어느 것인지를 판단하고, 해당하는 작업을 수행한다.In step S26, a command input from the user is analyzed to perform a necessary task. That is, it determines whether the command input by the user is a current time change, a measurement time / measurement time interval change, or a stored measurement value deletion, and performs a corresponding operation.
비분극전극 제작 및 검증Nonpolarized Electrode Fabrication and Verification
도 5는 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극의 구성을 도시한 도면이다.5 is a diagram showing the configuration of a non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
자연전위는 측정하고자 하는 대상으로 부터의 이상과 다양한 형태의 환경적인 잡음 (environmental noise)이 복합적으로 나타나므로 장기간의 자연전위 모니터링을 위한 전극 형태의 선택은 매우 중요하다. 자연전위 측정을 위한 다양한 연구결과는 다른 형태의 전극에 비해 비분극전극 형태가 상대적으로 유용한 것으로 알려져 있다.The natural potential is a combination of anomalies from the object to be measured and various types of environmental noise. Therefore, it is very important to select an electrode type for long-term natural potential monitoring. Various studies for the measurement of the natural potential have been found to be relatively useful non-polarized electrode form compared to other types of electrode.
그러나 최근 장기간의 전극쌍에 대한 연구결과(Perrier et al., 1997)로부터 비분극전극 제작에 대한 정량적인 방법을 제시하고 있지만 전기화학적인 효과를 정확하게 규명하지 못하는 현실이다.However, although a recent quantitative method for the production of non-polarized electrodes has been suggested from the results of long-term electrode pairs (Perrier et al., 1997), the electrochemical effects cannot be accurately identified.
Petiau and Dupis (1980)는 장기관측 자료를 이용하여 여러 가지 형태의 비분극전극들에 대하여 잡음 범위 (noise spectrum), 온도 계수 (temperature coefficient), 시간 경과에 따른 안정성 등에 대한 연구결과를 제시하였고, 이러한 결과를 기초로 Ag-AgCl 비분극전극이 가장 안정적이지만 현장 적용에 적합한 전극으로 Pb-PbCl2비분극전극을 제시하였다. Perrier et al. (1997)은 프랑스의 가르쉬 (Garchy) 지역에서 1 년 동안 서로 다른 50 여개의 전극쌍을 대상으로 강수, 토양수분함량, 지전류의 일변화 등 다양한 형태의 잡음요소에 대한 전극의 안정성을 실험하였다. 이 결과 현장적용에 적정한 비분극전극은 젖은 토양의 경우 0.5 mV/월, 건조토양의 경우 0.2 mV/월 정도의 편차 (drift) 내에 해당될 수 있는 전극이 안정한 것으로 제시하였다.Petiau and Dupis (1980) presented the results of noise spectrum, temperature coefficient and stability over time for various types of nonpolarized electrodes using long-term observation data. Based on these results, the Ag-AgCl non-polarized electrode is the most stable but Pb-PbCl 2 non-polarized electrode is proposed as an electrode suitable for field applications. Perrier et al. (1997) tested the stability of electrodes against various types of noise components, such as precipitation, soil moisture content, and change in ground current, over 50 different electrode pairs in Garch, France, over a year. . As a result, it is suggested that the non-polarized electrode suitable for field application is stable in the range of 0.5 mV / month for wet soil and 0.2 mV / month for dry soil.
한편 Corwin and Butler (1989)는 3가지 형태의 전극을 대상으로 1 년 동안 현장 및 실험실 내에서 각종 실험을 실시한 결과 Cu-CuSO4비분극전극이 납 전극과구리를 입힌 금속전극에 비해 짧은 시간 내에 안정화되며, 장기간 동안 안정된 전위값을 유지하는 것으로 제시하였다. 그러나 비분극전극의 경우 안정된 측정값을 보여주는데 비하여 전해액의 보충 등의 추가작업이 소요되므로, 구리를 입힌 금속전극의 경우 잡음요소가 크다는 단점에도 불구하고 약 3∼6 개월 동안의 장기간 안정화 기간을 거치는 경우 현장적용이 가능한 것으로 제시하였다.Corwin and Butler (1989), on the other hand, conducted three years of field and laboratory experiments on three types of electrodes, and found that Cu-CuSO 4 non-polarized electrodes were shorter than leaded and copper-clad metal electrodes. It was stabilized and suggested to maintain a stable potential value for a long time. However, the non-polarized electrode shows a stable measurement value, but additional work such as replenishment of the electrolyte is required. Therefore, the copper-clad metal electrode undergoes a long period of stabilization for about 3 to 6 months despite the disadvantage that the noise component is large. In this case, it is suggested that the application is possible.
본 발명에서는 지금까지의 연구결과를 토대로 비분극전극을 이용하였고, 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형 아크릴 재질로 장기모니터링 시 전해질 용액 유지와 대지와의 접지를 효율적으로 하기 위하여 반지름 3 cm, 높이 약 20 cm 정도의 비교적 큰 규격으로 제작하였다. 이때 전극 자체에서 발생될 수 있는 잡음을 최소화하기 위하여 전극제작의 모든 재질은 부도체를 사용하였다. 대지와 접촉되는 다공질 매질은 대지와의 접지를 효과적으로 하기 위하여 평면으로 하였으며, 재질은 초벌구이판과 석고판을 이용하였다. 전극봉은 포화염 용액과 같은 재질로 직경 10 mm 규격을 이용하였고, 전극봉과 다공질 부분은 접촉되지 않도록 분리하였다.In the present invention, a non-polarized electrode is used based on the results of the research so far, and as shown in FIG. 5, a radius of 3 cm and a height in order to effectively maintain the electrolyte solution and ground the earth during long-term monitoring with a cylindrical acrylic material It was manufactured to a relatively large size of about 20 cm. At this time, in order to minimize the noise that can be generated in the electrode itself, all materials of the electrode fabrication used insulators. The porous medium in contact with the ground was planed to effectively ground the ground, and the material was used with a baking sheet and plasterboard. The electrode was made of the same material as the saturated salt solution and used a diameter of 10 mm, and the electrode and the porous part were separated from each other in contact with each other.
초벌구이판을 이용하여 제작된 비분극전극에 충전되는 내용물은 전극봉과 같은 양이온을 포함하는 포화염 용액이다. 이때 장기간의 탐사를 위하여 겔 (gel) 상태의 석고를 섞어 사용하는 것을 원칙으로 하였으나, 석고판을 사용하는 경우는 포화염 용액만을 사용하였다. 이 연구에서 이용된 포화염 용액의 배합은 PbCl2인 경우 물 (1ℓ) : PbCl2(15g) : NaCl (360g)의 비율로 제작하였다. 한편 겔 상태의 석고는 제작된 PbCl2용액에 포화시키는데, 이때의 배합은 PbCl2용액 (50 ㎖) : 석고(25 g)의 비율로 제작하였다.The contents filled in the non-polarized electrode manufactured by using the roasting plate is a saturated salt solution containing a cation such as an electrode. At this time, in order to explorate for a long period of time, a mixture of gel gypsum was used as a rule, but when using a gypsum plate, only saturated salt solution was used. The formulation of the fabric flame solution used in this study was the case of PbCl 2 water (1ℓ): was produced at a rate of NaCl (360g): PbCl 2 ( 15g). On the other hand, the gypsum in the gel state is saturated in the prepared PbCl 2 solution, the formulation was prepared in a ratio of PbCl 2 solution (50 mL): gypsum (25 g).
석고판을 이용하여 제작된 비분극전극은 다공질 부분인 석고판 제작을 위하여 증류수 : 석고의 배합비를 1 : 2로 하여 20 일 이상 고화시켰으며, 이때 이용된 포화염 용액의 배합은 초벌구이판을 이용한 비분극전극과 동일한 배합비로 제작하였다.The non-polarized electrode manufactured by using the gypsum board was solidified for 20 days or more by distilled water: gypsum mixing ratio of 1: 2 for the manufacture of the porous gypsum board. It produced by the same compounding ratio as a non-polarized electrode.
도 6은 본 발명의 실시에 사용되는 비분극적극의 안정성을 측정하기 위한 실험장치의 구성을 도시한 도면이다. 좀 더 상세히 설명하면, 도 6에 도시된 장치는 비분극전극을 이용한 현장 잡음 요소를 분석하기 위한 실험에 사용된 실험장치이다.Fig. 6 is a diagram showing the configuration of an experimental apparatus for measuring the stability of non-polarized polarity used in the practice of the present invention. In more detail, the apparatus shown in FIG. 6 is an experimental apparatus used for an experiment for analyzing field noise components using non-polarized electrodes.
자연전위법은 기존의 물리탐사법 중 신호대 잡음 비가 매우 작은 방법 중의 하나로 본 발명에서는 제작된 비분극전극에 대하여 현장적용 이전 단계로 잡음요소에 대한 장기 모니터링 실험을 실시하였다. 이때 검토된 현장 잡음요소는 환경에 의한 잡음인 기온, 강수, 토양수분함량 및 지중온도 등으로, 도 6과 같이 12×26 m2면적의 시험포장을 제작하여 각 요소들에 대한 자연전위 반응을 검토하였다.The natural potential method is one of very small signal-to-noise ratios of the existing physical sensing methods. In the present invention, a long-term monitoring experiment on noise components was performed in the previous stage of field application on the manufactured non-polarized electrode. At this time, the on-site noise factors examined were the environmental noise, such as air temperature, precipitation, soil moisture content, and ground temperature, and produced a test package of 12 × 26 m 2 area as shown in FIG. Reviewed.
본 발명에서 기온, 강수 등의 기상요소는 시험포장에 설치되어 있는 자동기상관측 시스템 (AWS)을 이용하여 측정하였다. 한편 접촉전위의 영향을 검토하기 위한 토양수분함량 측정을 위하여 TDR (time domain reflectometry) 장비와 토양온도 측정을 위한 지중온도계를 10 m 거리에 심도별로 각각 설치하여 동일 장소에 설치된 비분극전극의 자료와 상호 비교하였다. 이용된 TDR 장비는 미국 Automata사의 AQUA-TEL-TDR로, 지표면에 노출된 부분은 태양으로부터의 직사광선을 차단하기 위하여 별도의 차광장치를 설치하였다.In the present invention, meteorological factors such as temperature and precipitation were measured using an automatic weather observation system (AWS) installed in the test packaging. On the other hand, TDR (time domain reflectometry) equipment and underground thermometer for soil temperature measurement are installed at depths of 10 m for depth measurement to examine the effect of contact potential. Comparison was made with each other. The TDR equipment used was AQUA-TEL-TDR from Automata, USA. The exposed part of the surface was installed with a separate shading device to block direct sunlight from the sun.
도 7은 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극을 실험하기 위한 시험포의 토양 특성을 파악하기 위하여 토양시료 채취용 오거를 이용하여 격자망으로 채취한 시료에 대한 입도분포 곡선을 도시한 도면이다. 채취된 토양시료는 입경이 0.074 mm 이하로 KS F 2302 방법으로 비중계분석 (hydrometer analysis)을 실시하였다.FIG. 7 is a diagram illustrating a particle size distribution curve for a sample collected by a lattice network using a soil sample collection auger to grasp soil characteristics of a test cloth for experimenting with a non-polarized electrode used in the practice of the present invention. Soil samples collected were subjected to hydrometer analysis using the KS F 2302 method with a particle size of 0.074 mm or less.
그 결과 Fetter (1994)가 제시한 균등계수 (uniformity coefficient, Cu = d60/d10)는 391.9로서 입도분포는 양호하지만 분급이 불량 (poorly sorted)한 퇴적물로 분류되며, 유효입자 크기 (d10)가 0.0059 mm인 fine silt에 속한다. 토양의 입도 조성은 모래 74.1 %, 실트 15.7 %, 점토 10.2 %로 통일흙분류 (unified soil classifi- cation system)에 의하면 SM에 해당된다.As a result, the uniformity coefficient (Cu = d 60 / d 10 ) suggested by Fetter (1994) is 391.9, which is classified as a good particle size distribution but poorly sorted sediment, and the effective particle size (d 10 ) Is 0.0059 mm fine silt. The particle size of the soil is 74.1% sand, 15.7% silt and 10.2% clay, which corresponds to SM according to the unified soil classification system.
도 8은 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극을 지중 매설 깊이와 온도와의 상관 관계를 비교한 결과를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing the result of comparing the correlation between the underground embedding depth and the temperature of the non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
비분극전극에 대한 온도 효과는 다양한 해석적인 방법으로 유도될 수 있지만 (Ives and Janz, 1961), Morrison et al. (1979)은 다양한 실험 조건 하에서 Cu-CuSO4비분극전극에 대한 온도계수를 평균 약 +0.5 mV/。F로 제시하였다. 이러한온도계수는 전극 주변 토양의 온도 영향 보다 비분극전극 내의 금속성분의 영향이 커서 비분극전극 내의 금속봉의 가열에 의한 자연전위 변화와 토양의 온도 사이에는 약간의 시간 지연이 나타난다는 사실을 밝혔다. Corwin and Butler (1989)는 실험실에서 구리를 입힌 금속전극을 대상으로 온도계를 이용하여 전극 하나를 가열하면서 두 전극의 온도를 각 각 측정한 결과 평균 약 +1 mV/。F의 온도계수를 산출하였는데, 이는 비분극전극에 비해 약 2 배 정도 높은 결과이다.Temperature effects on nonpolarized electrodes can be derived in a variety of analytical ways (Ives and Janz, 1961), but Morrison et al. (1979) presented a temperature coefficient of approximately +0.5 mV / ° F for Cu-CuSO 4 nonpolarized electrodes under various experimental conditions. The temperature coefficient showed that the effect of the metal component in the nonpolarized electrode was greater than that of the soil around the electrode, resulting in a slight time delay between the natural potential change due to the heating of the metal rod in the nonpolarized electrode and the soil temperature. Corwin and Butler (1989) measured a temperature coefficient of approximately +1 mV / 。F by measuring the temperature of two electrodes while heating one electrode using a thermometer on a copper-clad metal electrode in a laboratory. This result is about 2 times higher than the non-polarized electrode.
Petiau and Dupis (1980)는 장기관측 자료를 기초로 Pb-PbCl2비분극전극을 사용한 경우 약 -40 μV/℃의 매우 낮은 온도 계수와 약 1 mV/월의 장기간의 안정성을 제시하였고, 10 Hz 이하의 주파수 대역에 대한 매우 높은 적용성을 밝혔다.Petiau and Dupis (1980) presented very low temperature coefficients of about -40 μV / ° C and long term stability of about 1 mV / month when using Pb-PbCl 2 nonpolarized electrodes based on long-term observation data. Very high applicability for the following frequency bands is found.
도 8은 대기온도와 15 cm 깊이에 설치한 지중 온도를 동일 시간에 얻어진 심도별 자연전위와 비교한 결과이다. 30 일 동안의 지중 온도변화는 대기온도 변화에 대하여 약 8∼11 시간 정도의 지연효과가 나타났으며, 대기온도가 약 15 ℃ 이상으로 올라간 경우는 T9 지점의 온도가 T10 지점에 비하여 일변화가 약 3∼4 배 정도 크게 나타났다. 도 8 (a)는 지하 10 cm 깊이에 설치한 비분극전극의 전위 변화를 나타낸 결과로 전체적으로 2 mV의 일변화를 보여주며, 전위변화가 대기온도 변화와 거의 일치되게 나타났다. 이는 전극의 상부가 대기와 노출됨에 따라 전극의 금속성분을 통해 대기온도의 전도 효과가 나타난 것으로 판단된다.8 is a result of comparing the ground temperature installed at a depth of 15 cm with the atmospheric temperature and the natural potential for each depth obtained at the same time. The change in the ground temperature over the 30 days showed a delay of about 8 to 11 hours with respect to the change in the atmospheric temperature. When the temperature rises above about 15 ℃, the temperature at the T9 point is higher than the T10 point. It was about three to four times larger. FIG. 8 (a) shows the change in potential of the non-polarized electrode installed at a depth of 10 cm underground, showing a daily change of 2 mV, and the change in potential was almost identical to the change in atmospheric temperature. As the upper part of the electrode is exposed to the atmosphere, it is determined that the conduction effect of the atmospheric temperature is exhibited through the metal component of the electrode.
도 8 (b)는 지하 20 cm 깊이에 설치한 비분극전극의 전위변화로 전체적으로 1 mV 이하의 변화를 보여주며, 지중온도 변화에 약 8∼11 시간의 지연을 보이며 미약한 변화가 나타났다. 이러한 결과는 전극이 대기에 노출된 경우는 Morrison et al. (1979)이 제시한 약 +0.5 mV/。F의 온도계수가 적용될 수 있지만, 지표하에 설치한 경우는 전체 2 mV 이하의 자연전위 변화 중 약 0.5 mV 이하의 미약한 영향이 일정한 시간지연을 반영하는 것으로 판단된다.8 (b) shows a change of less than 1 mV as a potential change of the non-polarized electrode installed at a depth of 20 cm underground, showing a slight change in the ground temperature change with a delay of about 8 to 11 hours. These results indicate that Morrison et al. The temperature coefficient of about +0.5 mV / 。F suggested by (1979) can be applied, but when installed under the surface, the weak effect of less than about 0.5 mV reflects the constant time lag among the change of natural potential of less than 2 mV. It seems to be.
도 9는 본 발명의 실시에 사용되는 비분극전극을 지중 매설 깊이와 토양수분함량과의 상관 관계를 비교한 결과를 도시한 도면이다.9 is a view showing the results of comparing the correlation between the depth of the underground and the soil moisture content of the non-polarized electrode used in the practice of the present invention.
Morrison et al. (1978, 1979)은 비분극전극을 이용하여 자연전위 값을 측정하는 경우 가장 크게 영향을 미치는 요소가 전극 주변의 토양수분함량 효과임을 본 발명을 통해 밝혔다. 이는 토양수분함량 1 % 증가에 따라 전위는 평균 약 +1 mV 정도 증가되며, 건조 토양에 설치된 전극에 비하여 습윤한 토양에 설치된 전극이 상대적으로 양의 값을 가지는 것으로 제시하였다.Morrison et al. (1978, 1979) revealed through the present invention that the most influential factor when measuring the natural potential value using the non-polarized electrode is the effect of soil moisture content around the electrode. This suggests that as the soil moisture content increases by 1%, the potential increases about +1 mV on average, and the electrode installed in the wet soil has a relatively positive value compared to the electrode installed in the dry soil.
본 발명에서는 시험포장에 설치된 비분극전극쌍 들과 동일한 위치에 두 구간 (0∼23 cm, 23∼46 cm)으로 구분하여 TDR 장비를 설치하여 30분 간격으로 토양수분을 측정하였다. 이 장비는 기존의 장력계 (tensiometer)를 이용한 모세관의 압력수두를 측정하는 전통적인 방법과 달리 현장의 천이상태 (transient state)를 반영할 수 있는 장점이 있어 최근 오염과 관련된 많은 연구에서 이용되는 추세이다 (김동주 등, 1999; 박재현, 1998). 일반적으로 TDR이란 파형 발생기에서 발생되는 구형 (spherical)의 전자기파가 전송선을 따라 흐르다가 전송선의 변화에 따라 전자기파가 반사 (reflection)되는 특성을 이용하여 유전상수와 전기전도도(electrical conductivity)를 측정하는 장비로 본 발명에 이용된 장비는 9 inch 길이의 센서가 주변 토양의 수분함량과 밀접한 관련이 있는 유전상수를 측정하여, 4∼20 mA의 전류로 전송하는 방식으로 측정 전류를 함수량으로 계산하게 된다.In the present invention, the soil moisture was measured at 30 minute intervals by installing TDR equipment in two sections (0 to 23 cm, 23 to 46 cm) at the same location as the non-polarized electrode pairs installed in the test packaging. Unlike conventional methods of measuring capillary pressure head using a conventional tensionometer, this equipment has the advantage of reflecting the transition state of the field, which is used in many recent researches on pollution. (Kim Dong-joo et al., 1999; Park Jae-hyun, 1998). In general, TDR is a device that measures dielectric constant and electrical conductivity by using the characteristic that the spherical electromagnetic wave generated from the waveform generator flows along the transmission line and reflects the electromagnetic wave according to the change of the transmission line. As used in the present invention, the 9-inch long sensor measures the dielectric constant closely related to the moisture content of the surrounding soil, and calculates the measured current as a water content by transmitting a current of 4-20 mA.
도 9는 TDR을 이용 심도별로 얻어진 토양수분함량과 깊이 10 cm와 20 cm에 각각 설치한 비분극전극의 자연전위를 비교한 결과이다. 측정된 토양수분함량은 각 위치별로 약 3 %의 변화폭을 가지며, 상부가 하부에 비해 약 15 % 정도 작게 나타난다. 또한 토양수분함량의 변화는 대기온도 변화에 비해 약 8∼11 시간 정도의 시간지연 효과가 나타났으며, 이는 지중온도 변화에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다.9 is a result of comparing the soil moisture content obtained by the depth using the TDR and the natural potential of the non-polarized electrode installed at a depth of 10 cm and 20 cm, respectively. The measured soil moisture content varies about 3% at each location and the upper part is about 15% smaller than the lower part. In addition, the change in soil moisture content showed a time delay effect of about 8 to 11 hours compared to the change in air temperature, which was found to affect the ground temperature change.
지표 하 10 cm 깊이에 설치한 전극의 경우는 도 8 (a)에서 밝혀진 바와 같이 대기온도의 변화가 그대로 나타나므로, 토양수분함량의 변화가 나타나지 않았다. 그러나 지표 하 20 cm 깊이에 설치한 전극의 경우는 토양수분??량 변화가 그대로 나타나므로, 전극을 묻어 설치하는 경우는 토양수분함량이 주요한 영향임이 나타났다.In the case of the electrode installed at a depth of 10 cm below the surface of the surface, as shown in FIG. However, the soil moisture content of the electrode installed at 20 cm below the surface of the electrode remains the same. Therefore, the soil moisture content is the main influence when the electrode is buried.
이러한 결과로부터 땅속에 묻어 설치한 비분극전극에서 1∼2 mV의 미약한 편차의 주요한 요소는 토양수분함량 변화임을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the main element of the slight deviation of 1 to 2 mV in the non-polarized electrode buried in the ground is the change in soil moisture content.
실시예Example
도 10 내지 도 13은 본 발명을 실제 수리구조물에 적용하여 얻은 결과를 도시한 도면이다.10 to 13 are views showing the results obtained by applying the present invention to the actual repair structure.
현장 적용은 전라북도 군산시에 위치한 어은방조제를 대상으로 실시하였는데, 이 방조제의 길이는 5.4 km, 높이는 8 m인 농업용 수리시설물이다. 일차적으로 방조제 내측부에 대한 육안조사로부터 만조시에 방조제 내측부로 해수가 유입되는 지점을 현장적용 대상으로 선정하였다. 현장 조사는 해수 유입 지점을 포함하는 60 m 구간에 대하여 일차적으로 단극배열 전기비저항 탐사와 24시간 동안 1시간 간격으로 동일지점에 대하여 자연전위 모니터링을 실시하였으며, 해수유입 방지를 위한 보강공사로 해수 유입이 차단된 후 동일 구간에 대한 모니터링을 통해 자연전위법의 적용성을 평가하였다.On-site application was carried out for fishery fishermen located in Gunsan, Jeollabuk-do, which is 5.4 km long and 8 m tall. First of all, from the visual inspection of the inside of the seawall, the point where seawater flows into the inside of the seawall at high tide was selected as the field application target. In the field survey, the 60 m section including the seawater inflow point was primarily conducted for unipolar array electrical resistivity exploration and the natural potential monitoring at the same point for 1 hour every 24 hours. After the blocking, the applicability of the natural potential method was evaluated by monitoring the same section.
도 10 (a), (b)는 본 발명의 실험을 위한 실제 수리시설물의 단극배열 전기비저항 탐사 결과를 도시한 도면이다. 도 10은 단극배열 전기비저항 탐사에 의한 겉보기 비저항 가단면도와 2차원 비저항 단면도로 전체 60 m 구간에 대하여 전극간격 3 m, 전극전개수 8로 설정하였고, 무한 전류전극 (C1) 및 전위전극 (P1)은 측선 양쪽으로부터 450 m 거리에 각각 설치하여 입력전류를 100∼200 mA로 측정한 결과이다.Figure 10 (a), (b) is a view showing the results of exploration of the single-pole array electrical resistivity of the actual repair facility for the experiment of the present invention. Figure 10 is apparent resistivity are cross-sectional views and two-dimensional resistivity was cross-sectional view in full 60 m interval distance between electrodes with respect to the 3 m, can be deployed electrode 8 to infinity current electrode (C 1) and the potential of the electrode of the single-pole arrangement Resistivity ( P 1 ) is the result of measuring the input current at 100-200 mA with 450 m distance from both sides.
겉보기 비저항값의 범위는 전극전개수 3 이상에서 5 ohm-m 이하로 매우 낮은 값을 보여주며, 2차원 역산법을 이용하여 얻어진 단면도에서도 심도 약 6 m 이하에서 전체적으로 1 ohm-m 이하로 해수에 의해 포화된 것으로 나타났다. 특히 No. 3∼No. 5 구간에서는 0.3 ohm-m의 매우 낮은 저비저항대가 나타나는데, 이러한 전기비저항은 해수의 평균값인 0.2 ohm-m (Telford et al., 1990)과 유사하므로 해수에 의해 완전하게 포화된 것을 알 수 있다.The apparent resistivity range is very low at 5 ohm-m or less at 3 or more electrode developments, and even in cross-sections obtained by the two-dimensional inversion method, it is less than 1 ohm-m overall at depths of about 6 m or less. Appeared to be saturated. Especially No. 3 to No. In section 5, a very low resistivity band of 0.3 ohm-m appears, which is similar to the average value of seawater, 0.2 ohm-m (Telford et al., 1990), indicating that it is completely saturated by seawater.
이 방조제에 적용한 자연전위법은 단극배열 전기비저항 탐사의 전극지점과 동일한 지점에 대하여 기준점 고정방식으로 실시하였고, 기준점에 대한 외부로부터의 잡음을 제거하기 위하여 측정 전후에 기준점 전위를 측정하여 실제 측정값을 보정하였다.The natural potential method applied to this embarker was conducted by fixing the reference point to the same point as the electrode point of unipolar array electrical resistivity survey, and measured the reference point potential before and after the measurement to remove noise from the outside. Was corrected.
도 11 (a), (b)는 본 발명의 실험이 실시된 실제 수리시설물이 위치한 해안의 조위 변화에 대한 자연전위 기준점의 전위측정 비교도이다.Figure 11 (a), (b) is a comparison of the potential measurement of the natural potential reference point with respect to the tide change of the coast where the actual repair facility is carried out the experiment of the present invention.
도 11 (a),(b)는 해수유입 방지를 위한 보강공사 이전과 이후에 기준점에서 측정한 자연전위값과 조위의 변화를 시간별로 도시한 결과로, 이 지구의 조위는 농업기반공사 금강하구둑 관리소의 측정 자료를 이용하였고, 기준점의 자연전위가 조석의 영향을 받지 않았음을 알 수 있다.11 (a) and (b) show the change in natural potential values and tide levels measured at a reference point before and after reinforcement work to prevent seawater inflow over time. The measurement data of was used and the natural potential of the reference point was not affected by tides.
도 12 (a), (b)는 본 발명의 실험이 실시된 기간동안 실제 수리시설물에서 측정한 자연전위 2차원 단면도이다.Figure 12 (a), (b) is a two-dimensional cross-sectional view of the natural potential measured in the actual repair facility during the experiment of the present invention.
도 12 (a)는 해수유입 방지를 위한 보강공사 이전에 실시한 자연전위법의 적용 결과로 전체 구간에 걸쳐 약 0∼+20 mV 사이에서 안정된 변화가 나타나지만, No. 3∼No. 6 사이의 4개 지점의 측정결과는 -20∼-50 mV의 음의 이상을 보여준다. 이 구간은 만조시 누수가 발생된 구간과 일치되며, 단극배열 전기비저항 탐사에서 해수 유입 구간으로 나타난 0.3 ohm-m 내외의 저비저항대와 일치하고 있다.12 (a) shows a stable change between about 0 to +20 mV over the entire section as a result of the application of the natural potential method before the reinforcement work to prevent seawater inflow. 3 to No. Measurements at four points between 6 show negative anomalies of -20 to -50 mV. This section corresponds to the section where the water leakage occurred during high tide, and it corresponds to the low resistivity band of about 0.3 ohm-m which is indicated as the seawater inflow section in the monopolar array electrical resistivity survey.
도 12 (b)는 해수유입 방지를 위한 보강공사 이후에 실시한 자연전위법의 적용 결과로 전체 구간에서 보강공사 이전과 유사한 결과를 보여준다.Figure 12 (b) shows the results similar to before the reinforcement work in the entire section as a result of applying the natural potential method carried out after the reinforcement work to prevent seawater inflow.
도 13 (a), (b)는 본 발명의 실험이 실시된 기간동안 해안의 조위 변화에 따른 실제 수리시설물의 누수지점에서의 자연전위 변화도이다.Figure 13 (a), (b) is a natural potential change diagram at the leak point of the actual repair facility according to the change in the coastal tide during the experiment of the present invention.
도 13 (a)는 보강공사 이전에 No. 3∼No. 6 사이의 4개 지점에 대하여 시간별 자연전위 측정값을 조위변화와 비교한 결과로 전체적으로 조석에 의한 영향이 나타났다. 또한 No. 3 및 No. 6 지점에서의 자연전위 측정값이 No. 4 및 No. 5 지점에서의 측정값 보다 약 20 mV 높고, 변화폭도 상대적으로 적은 것으로 볼 때 No. 4 및 No. 5 지점을 통한 해수 유입이 더욱 큰 것으로 판단된다.Figure 13 (a) is No. before reinforcement work. 3 to No. As a result of comparing the natural potential measurement value with the tide change for the four points between 6, the effect of tides as a whole was shown. Also no. 3 and No. The natural potential measurement at 6 points is No. 4 and No. Considering that it is about 20 mV higher than the measured value at 5 points and the change width is relatively small, the No. 4 and No. The inflow of seawater through the five points seems to be even greater.
도 13 (b)는 보강공사 이후에 No. 3∼No. 6 사이의 4개 지점에 대하여 시간별 자연전위 측정값을 조위변화와 비교한 결과로 보강공사 이전에 나타났던 조석에 의한 영향이 현저하게 줄어든 것으로 나타나며, 육안으로도 해수 유입 현상이 관찰되지 않아 이 구간을 통한 해수 유입이 차단되어 유동전위가 감소되어 나타난 현상으로 판단된다.Figure 13 (b) is No. after reinforcement work. 3 to No. As a result of comparing the time-varying natural potential measurement value with the tide change for the four points between 6, the effect of tides that appeared before the reinforcement work was markedly reduced, and no seawater inflow was observed with the naked eye. The flow potential is reduced due to the blockage of seawater inflow.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 복수의 측정 지점을 동일한 측정 방법으로 동시에 계측할 수 있는 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치 및 그 방법이 제공되었다.As described above, the present invention provides a natural potential measuring apparatus and method using a non-polarized electrode capable of simultaneously measuring a plurality of measuring points by the same measuring method.
또한, 본 발명에 의해 모니터링 작업의 경우에 자료의 정밀성을 높여주고, 장기적으로 모니터링할 수 있으며, 신속한 자료처리도 병행할 수 있는 비분극전극을 이용한 자연전위 측정 장치 및 그 방법이 제공되었다.In addition, the present invention provides a device and method for measuring the natural potential using a non-polarized electrode that can increase the precision of the data in the case of the monitoring operation, can be monitored in the long term, and also can be quickly processed data.
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