KR100809280B1 - 방류수 확산 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방류수와 함께 주입한 형광성 염료의 수계 내 형광도 변화 측정을 통해 육상, 하상, 해상의 방류 시설물 또는 구조물로부터 배출되는 방류수의 수계 내 확산 영향역 측정을 목적으로 한다.

본 발명에서는 이를 위해 생태학적으로 보다 독성이 낮고 수계 내 입자에 대한 흡착성이 낮아 보존적 특성이 강한 로다민 WT를 방류수 확산 추적자로 활용하여 방류 후 1/10,000 영향역까지 방류수의 확산을 추적할 수 있도록 함으로써, 본 발명에 의한 방류수 확산 추적 방법을 활용하여 배출 사고시 또는 배출 사고에 대비한 예측을 위해 방류 시설로부터의 방류수 확산 영향역을 정량적으로 측정할 수 있게 한다.

방류수, 확산, 영향역, 추적, 형광성 염료

Description

방류수 확산 측정 방법{Effluents tracing method}

도 1은 본 발명에 의한 방류수 확산 측정방법에서, 선박을 이용하여 수계 내에 방류된 방류수의 형광도 측정을 실시하는 경우 형광도 측정용 센서의 설치위치를 예시하는 참고도

도 2는 로다민 WT 농도와 형광도의 관계를 예시한 상관 관계표

도 3은 육상 방류수를 대상으로 한 로다민 WT 주입 전경을 예시한 참고사진

도 4는 본 발명에서 육상 배출수에 대한 방류수 확산 측정을 실시하는 경우 측정값을 이용하여 지도 상에 방류수 확산 범위를 정량적으로 도시한 참고도

본 발명은 육상이나 하상, 해상의 시설물 또는 구조물 및 선박 등에서 방류하는 하/폐수 또는 분뇨 등의 배출수가 강이나 연안역, 대해 등 수계 내에 노출된 후 확산될 때 그 확산 정도를 측정하는 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 수계 내에서의 농도 변화에 따라 형광도 및 색 변화를 일으키는 형광성 염료를 방류수 확산 추적을 위한 연산자로 사용하여, 이를 배출수 방류구에 주입 후 수계 내에서의 농도 변화의 감지를 통해 방류수의 확산 정도를 알아낼 수 있도록 하는 방류 수 확산 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 수계 내로 배출되는 방류수는 오염물질별로 방류 기준 농도가 모두 설정되어 있으나, 지역에 따라서는 기준 농도 외에 확산 영향역에 제한을 두는 경우도 있으며, 법적 기준을 모두 만족하더라도 방류 시설 인근의 이해 당사자들에 의한 환경 오염 관련 민원이 제기될 소지를 갖고 있다. 또한 선박으로부터 배출되는 방류수의 경우 해상에서 배출되는 경우가 많으므로 특히 그 영향역을 실측하는 데에 어려움이 있어 왔다.

현재까지 대부분의 경우는 배출 시설 허가 전에 사전에 이루어지는 환경영향평가를 통해 주로 확산정도를 예측하는 모델링 기법을 활용하여 영향역을 산정해 보거나 또는 방류수 관련 환경오염 문제가 제기되었을 때 사후 피해영향 산정에 있어서도 주로 확산 영향을 예측하는 모델링 기법이 활용되어 왔다.

그러나, 이러한 모델링 기법은 그 방법 자체가 수계 내 확산에 영향을 미치는 모든 인자들을 고려할 수 없을 뿐만 아니라 고려한다 하더라도 실측치가 아닌 경험치를 활용하는 경우가 많아 실제 자연환경을 그대로 모사할 수 없다는 단점이 있다. 또한 그 환경에 적합한 모델링에 투입되는 인자들을 측정하는 데에 소요되는 시간과 비용도 클 수 밖에 없으며, 모델링 결과의 적합성을 검증하기 위해서는 추가적인 현장 실측작업이 필요한 경우가 많다.

따라서 저렴하면서도 수계 내에서 사용이 간단하고 신속한 현장 분석 및 판단이 가능한, 검출 능력이 높은 측정방법에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 요구에 부응하여 안출된 것으로서, 본 발명은 수계 내에서의 농도 변화에 따라 형광도 및 색 변화를 일으키는 형광성 염료를 배출수에 혼합하여 수계 내로 방류하고, 상기 수계 내에서 발생되는 상기 형광성 염료의 형광도 및 색 변화에 따라 방류수의 확산정도를 측정할 수 있도록 함으로써, 자연환경 안에서 방류수가 움직이는 양상을 육안이나 촬영장비를 통해 직접 관찰하거나 또는 측정 장비를 통해 직접 측정할 수 있도록 하여 수계 내에서의 방류수 확산 범위를 보다 정확하게 측정 가능하도록 한 방류수 확산 측정방법을 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 육상, 하상, 해상의 방류 시설물 또는 구조물로부터 배출되는 방류수의 수계 내 확산 영향역을 측정하는 방법에 있어서, (a) 수계 내 방류수의 확산 정도를 추적하기 위하여, 수계 내에서의 농도에 따라 형광도 및 색 변화를 일으키는 형광성 염료를 실제 배출수와 혼합하여, 그 혼합 농도가 100[ppb] 이내로 되게 조절하는 단계; (b) 상기 형광성 염료가 혼합된 방류수를 방류수 배출구로부터 방류하는 단계; (c) 상기 방류수가 확산된 수계 내에서의 형광성 염료의 색 변화를 측정하여, 상기 형광성 염료의 색 변화의 차이로 1차적인 방류수 확산 영역을 측정하는 단계를 수행하고, 상기 형광성 염료는 로다민 WT인 것을 특징으로 하는 방류수 확산 측정방법이다.

상기 본 발명에 의한 방류수 확산 측정방법은, (d) 상기 방류수가 확산된 수계 내에서의 형광성 염료의 형광도 변화를 측정하여, 상기 형광성 염료의 형광도 변화의 차이로 2차적인 방류수 확산 영역을 측정하는 단계를 더 포함하여 다른 실 시예로 구성될 수 있을 것이다.

상기 본 발명에 의한 방류수 확산 측정방법은, 형광성 염료의 형광도 측정용 센서를 사용하여 상기 형광성 염료의 형광도 변화 또는 색 변화를 측정하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방류수 확산 측정방법의 바람직한 실시예의 구성 및 그에 따른 작용 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 방류수 확산 측정방법에서, 선박을 이용하여 수계 내에 방류된 방류수의 형광도 측정을 실시하는 경우 형광도 측정용 센서의 설치위치를 예시하는 참고도이고, 도 2는 로다민 WT 농도와 형광도의 관계를 예시한 표이고, 도 3은 이며, 도 4는 본 발명에서 육상 배출수에 대한 방류수 확산 측정을 실시하는 경우 육상 배출수의 방류 위치를 예시하는 참고사진이다.

본 발명에서는 수계 내 방류수의 확산 정도를 추적하기 위하여 형광성 염료로서 로다민 WT를 사용하고, 이러한 로다민 WT를 배출수와 혼합하여, 그 혼합 농도가 100 [ppb] 이내의 농도로 되게 조절한다. 즉, 방류수 배출구로부터 형광성 염료가 100 [ppb] 이내의 농도로 방류되도록 실제 배출수와의 농도를 조절하여 방류하 고, 방류 후 수계 내에서의 색(오렌지 색) 변화를 목측하거나 촬영하는 것을 병행함으로써 1차적인 확산 정도를 알아낼 수 있게 된다. 특히 로다민 WT는 형광성 염료들 중 특히 화학적으로 안정하면서도 수계 내 입자 흡착성이 낮아 수계 내 투입 후 매우 보존적으로 행동하므로 방류수 확산을 직접 추적하기에 적합하고, 특히 일반 수계 내에서는 전혀 검출되지 않는 특성 때문에 확산을 추적하는 데에 매우 편리하다고 할 수 있다.

상기 로다민 WT는 수계 내 유입, 확산된 후 자체 농도가 10 [ppb] 이하가 되면 육안 상으로는 식별이 불가능하다. 따라서, 10 [ppb] 이하 농도에서는 로다민 WT가 갖는 형광 특성을 활용하여 형광도를 측정함으로써 확산 정도를 알아낼 수 있다. 이때 측정 하한치는 0.01 [ppb]이다. 본 발명에서는 이를 위해 로다민 WT의 형광도를 측정할 수 있는 형광도 측정용 센서를 부착한 측정 기기를 선박에 장착하고, 이 센서를 선상의 측정 기기와 연결하여 센서의 출력을 검출할 수 있게 구성한다. 이러한 형광도 측정용 센서를 장착한 선박을 방류수가 배출된 지역을 중심으로 움직이면서 표층수를 계속 펌핑하게 되면, 선박에 장착된 형광도 측정용 센서를 통해 즉시 선상에서 농도 변화를 측정함으로써 수계 내에서 방류수가 어느 범위까지 확산되고 있는지를 손쉽게 관측하고 지도상에 나타낼 수 있게 될 것이다. 예를 들어 지도상에 나타내는 장치의 경우는 일반적으로 사용되는 장치를 적용하여 실시 가능할 것이며, 예를 들면, 표층수를 펌핑하여 센서 측정값으로부터 로다민 WT의 실제 농도와 주입량 및 방류수량을 계산하는 식 또는 수단, 측정된 값을 이용하여 방류수 확산 범위를 지도상에 정량적으로 나타낼 수 있는 장치를 사용하는 것이 바 람직할 것이다.

여기서 방류수 배출 시 로다민 WT의 농도를 100 [ppb] 이내의 농도로 한정함은 생태계나 생물에 대한 영향을 최소화하기 위한 범위이다.

<실시예>

상기와 같이 착안한 본 발명의 기능 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 활용하는 로다민 WT 농도에 따른 형광도 변화는 도 2(로다민 WT 농도와 형광도의 관계에 예시한 표)와 같이 매우 좋은 1차 상관 관계를 가지며, 이를 이용하여 방류수 배출과 동시에 주입한 로다민 WT가 수계 내로 유입된 후 확산되는 범위를 측정하기 위한 농도 변화를 관측할 수 있게 된다.

육상의 방류 설비로부터 인근 수계에 방류되는 방류수에 로다민 WT가 100 [ppb] 이내로 동시에 방류되도록 정량 펌프를 사용하여 주입하면 도 3(육상 방류수를 대상으로 한 로다민 WT 주입 전경)에 도시된 바와 같이 오렌지 색의 확산 양상을 나타내는 흐름이 나타나게 된다. 이때 오렌지 색의 로다민 WT 흐름은 주변 자연환경의 물리적 여건(유속, 바람, 지형/지물 등)을 그대로 반영하여 방류수와 똑같은 확산 양상을 보이게 되므로 이를 추적하여 관측하면 방류수의 확산 범위를 알아낼 수 있다. 로다민 WT의 최종 방류 농도는 주입하는 로다민 WT의 실제 농도와 주입량, 그리고 방류수의 수량에 따라 계산할 수 있으며, 이러한 농도 계산을 통해 최종 방류 농도를 100 [ppb] 이하 수준으로 맞추면 된다.

상기와 같이 주입한 로다민 WT의 수계 내 농도를 측정하기 위해 도 1에 도시한 바와 같은 형광도 측정용 센서를 장착한 조사 선박을 이용하여 방류구 인근 수 계 내에서의 형광도 변화를 측정하여 방류수가 어느 정도 범위에서 어느 정도 양만큼 확산되는지 정량적으로 계산할 수 있다. 즉, 100 [ppb] 농도로 주입한 로다민 WT의 농도가 방류구로부터 일정 거리 떨어진 한 지점에서 1 [ppb]로 측정되었다면 방류수는 그 지점에서 100배 희석되어 확산되고 있음을 의미한다. 본 발명에서 활용하고 있는 형광도 측정용 센서의 경우 0.01 [ppb]까지 측정이 가능하므로 방류 후 10,000배 희석되는 영역까지의 범위 추적이 가능하게 된다.

이를 통해 알아낸 방류수의 확산 범위를 지도상에 정량적으로 도시한 결과는 도 4와 같이 나타난다.

따라서 본 발명의 방법에 의하면, 방류구로부터 배출된 방류수가 인근 수계 내에 미치는 확산 영향역을 정량적으로 알아낼 수 있게 된다.

이상의 본 발명에 의하면, 형광성 염료를 이용하여 방류수 확산정도를 추적 할 수 있게 됨으로써 배출 사고시 또는 배출 사고에 대비한 예측을 위해 방류 시설로부터의 방류수 확산 영향역을 정량적으로 측정할 수 있게 되며, 또한 이러한 형광성 염료를 이용해 방류수 확산을 직접 실측하는 방법은 비교적 저렴할 뿐만 아니라 사용이 단순하고 효과적이면서도 매우 높은 검출 능력을 나타내는 이점이 있으며, 신속한 야외 분석 및 판단이 가능하고 염료 자체가 갖는 낮은 독성 등으로 자연환경, 특히 수계 내에서 활용하기에 매우 적합하게 되는 등의 이점이 있다.

Claims (4)

1. 육상, 하상, 해상의 방류 시설물 또는 구조물로부터 배출되는 방류수의 수계 내 확산 영향역을 측정하는 방법에 있어서,

   (a) 수계 내 방류수의 확산 정도를 추적하기 위하여, 수계 내에서의 농도에 따라 형광도 및 색 변화를 일으키는 형광성 염료를 실제 배출수와 혼합하여, 그 혼합 농도가 100[ppb] 이내로 되게 조절하는 단계;

   (b) 상기 형광성 염료가 혼합된 방류수를 방류수 배출구로부터 방류하는 단계;

   (c) 상기 방류수가 확산된 수계 내에서의 형광성 염료의 색 변화를 측정하여, 상기 형광성 염료의 색 변화의 차이로 1차적인 방류수 확산 영역을 측정하는 단계를 수행하고, 상기 형광성 염료는 로다민 WT인 것을 특징으로 하는 방류수 확산 측정방법.
2. 제 1항에 있어서,

   (d) 상기 방류수가 확산된 수계 내에서의 형광성 염료의 형광도 변화를 측정하여, 상기 형광성 염료의 형광도 변화의 차이로 2차적인 방류수 확산 영역을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방류수 확산 측정방법.
3. 삭제
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 형광성 염료의 형광도 측정용 센서를 사용하여 상기 형광성 염료의 형광도 변화 또는 색 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 방류수 확산 측정방법.

Images