KR100920503B1 - 지하수 채수 시 오염을 방지하기 위한 시료 채수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수 시료 채수 장치에 관한 것으로, 채수 시 발생할 수 있는 2차 오염으로부터 시료를 안전하게 보호하며, 지하수 펌핑 시 지하수 수질 상태를 실시간으로 모니터링하고, 최적의 시료 채수 시기를 고려하여 채수할 수 있는 장치에 관한 것이다. 구체적으로 설명하면 수중 펌프를 통해 토출되는 지하수의 토출관을 제1접속구를 통하여 본 발명 시료 채수 장치의 주 배관에 연결하고, 상기 주 배관에서 감압 밸브를 설치하고, 상기 감압 밸브 후단에서 분기된 분기관을 체크밸브를 통하여 플로우 셀에 접속하며, 상기 플로우 셀에 장착된 수질 측정기로 지하수의 수질 상태를 실시간으로 측정하는 것이다. 또한, 감압 밸브 후단의 다른 분기관에는 솔레노이드 밸브와 상기 솔레노이드 밸브를 on-off하기 위한 Foot 스위치를 구비하고, 상기 솔레노이드 밸브를 on-off 하여 무균채수병이나 유리병에 지하수 시료를 채수하되 채수 시 2차 오염을 차단하기 위하여 차단된 공간인 글로브 박스 안에서 지하수 시료를 안전하게 채수하는 것에 관한 것이다.

시료, 채수, 모니터링, 제1접속구, 감압밸브, 체크밸브, 플로우 셀, 솔레노이드 밸브, Foot 스위치, 2차 오염

Description

지하수 채수 시 오염을 방지하기 위한 시료 채수 장치{Underground Water Sampling System to prevent Secondary Contamination}

본 발명은 지하수 시료를 채수하는 장치에 관한 것이다. 일반적인 지하수 채수는 채수 지점으로부터 수질 측정기까지의 거리가 상당하므로 이동하는 시간의 경과에 따라 시료의 물성이 바뀌거나 이송 중의 관로에 의하여 오염의 우려가 있는 것이 보통이다. 또한 시료 채수 시에 빗물이나 기타 주변 이물질에 의한 2차 오염에 의하여 지하수 수질의 정확성과 신뢰성에 문제가 발생할 수 있는 것이다. 본 발명은 상기와 같은 지하수 시료의 2차 오염을 방지하기 위하여 수중펌프에 의하여 토출된 지하수 시료는 감압밸브를 통하여 압력이 떨어지고 상기와 같이 압력이 떨어진 상태에서 솔레노이드 밸브를 통하여 글로브 박스 내부로 보내져서 상기 글로브 박스에서 무균채수병, 유리병 및 PE병 등에 담겨져 밀봉되는 것이다. 또한, 상기 감압 밸브를 통하여 압력이 떨어진 시료 수는 체크밸브를 통하여 플로우 셀로 송수되고, 상기 플로우 셀 일측에 삽입된 수질 측정기 전극봉에 의하여 플로우 셀의 시료수의 수질을 실시간으로 측정하여 지하수 수질의 평형 상태를 확인하여 지하수 시료를 채수 할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 지하수 시료를 채수하는 장치에 관한 것으로서 채수 시 2차 오염을 방지하고자 하는 것에 관한 것이다. 도 1은 종래의 시료 채수 장치이며 실용신안 공보 공고번호 실1981-0001455호에 공개되어 있다. 도 1에서 샘플링 장치 본체(16)는 시료유입관(15)의 일부를 포함하고 있으며 뚜겅(14)을 구비하고 있다. 흡입관(17)은 필터(18)를 구비하고 있으며 상기 흡입관 선단을 시료유입관(15)의 중간부에 일부

벌려지게 설치하고 있는 흡인구(28)내에 삽입하고 있다. 또한 상기 흡입관(17)에 의해서 홀인된 시료는 측정기기(미도시)에 송수되어 수질측정이 된다. 상기도 1에서 유량 조절 밸브(19)는 시료유입관(15)의 중간부에 설치되며 통상 볼벨브를 사용하고 있다.

따라서, 상기 볼밸브는 수동으로 핸들(20)을 조작하는 것에 의해, 유로(流路) 중에 위치시키고 있는 구체(球體)(21)를 위치변경시켜, 이 구체(21)에 천설되어 있는 구멍(22)의 유로중에 있어서의 벌려지는 정도를 조절하는 것에 의해 시료수의 유량을 조절할 수가 있는 것이다. 다음에, 배수관(23)은 시료유입관(15) 및 유량조절벨브(19)를 거쳐 장치 본체(14)내부에 도입된 시료수를 외부로 배수하기 위한 관로이며 펌프(24)는 수로(25)중에 배치되어서 시료수를 장치 본체(16)에 공급하기 위한 펌프이고 제어변(26)은 시료 유입관의 관로에 다른 제어변(29)는 바이패스관(27)에 착설한 제어변이다. 상기와 같이 구성된 채수 장치는 시료유입관(15)의 일부에 흡인구(28)를 설치하고 이 흡인구(28)에서 일부의 시료수를 오버플로우 시킴과 동시에 흡인구(28)내에 필터(18)를 장비한 흡인관(17)을 삽입하여 시료수를 흡인하고 측정기기에 송수되어 수질을 측정할 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 시료 채수 장치는 항상 필터를 통하여 측정기기로 시료수가 송수되므로 필터가 오염되는 경우 정확한 수질을 파악할 수 없으며 또한 시료 유입관의 중간지점에 개구부에 흡입관을 설치하므로 시료수의 오버 플로우가 항상 발생되므로 상기 샘플링장치본체의 내부가 오염될 가능성이 높고 따라서 시료 수의 2차 오염을 방지하기 어려운 문제점이 있는 것이다. 또한 상기와 같은 종래의 시료 채수 장치는 수질 측정기에 시료 수를 공급하고 수질을 측정하기에는 문제가 없으나 지하수의 시료를 별도의 무균채수병이나 PE병 등으로 채수할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 수중 펌프에 의하여 펌핑한 지하수를 지하수 토출관측에 제1접속구를 이용하여 본 발명의 지하수 시료 채수 장치를 연결하며 상기 토출관의 주배관에 니들밸브를 설치하고 상기 니들밸브를 이용하여 토출관의 토출 유량을 조절하는 것이다. 상기와 같이 주배관에 니들밸브를 설치한 상태에서 주배관에 분기관을 설치하고 상기 분기관의 일측에는 감압밸 브가 설치되며, 상기 감압밸브 후단에 또다른 분기관을 설치한 후 상기 분기관의 일측에는 체크 밸브를 설치하고 상기 분기관의 다른 일측에는 솔레노이드 밸브를 설치하는 것이다. 또한 상기 체크 밸브 후단에는 호스를 접속하고, 상기 호스는 플로우 셀에 연결되어 있어 플로우 셀로 이송된 지하수 시료를 플로우 셀에서 수질 측정용 전극봉에 의하여 수질을 측정하여, 상기 지하수의 평형 상태를 판단할 수 있는 것이다. 또한 상기 갑입밸브 후단의 분기관 타측에 설치된 솔레노이드 밸브에는 시료를 채취하기 위한 글로브 박스가 설치되어 있으며, 상기 플로우 셀에서 지하수가 평형 상태로 판단되면 상기 솔레노이드 밸브의 개도 시간을 Foot 스위치에 의하여 조절하면서, 상기 글로브 박스 내에서 지하수 시료를 무균 채수병이나 PE병에 담아 채수하도록 하는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 별도의 감압밸브 후단에 별도의 분기관을 구성하고 상기 분기관 일측에는 플로우 셀을 구비하여 지하수 시료의 수질을 실시간으로 측정하여 지하수 시료 채수 시점을 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있으며, 또한 상기 분기관의 타측 솔레노이드 밸브의 후단에는 밀폐된 글로브 박스를 구비하여 상기 글로브 박스 내에서 지하수 시료를 무균 채수병이나 PE병 등에 안전하게 채수함으로써 지하수 시료의 2차 오염을 확실하게 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 Foot 스위치를 발로 조작하여 솔레노이드 밸브의 개방 시간을 조절함으로써 양손을 이용하여 상기 글로브 박스 내에서 시료 채수 작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 지하수의 시료 채수 시 오염을 방지하기 위한 것으로 도면을 참조로 설명한다. 도 2는 본 발명의 전체 구성도이다. 도 2에서와 같이 본 발명은 지하수(101) 내에 수중펌프(102)를 설치하고, 상기 수중펌프(102)와 연결된 토출관(113)과, 상기 토출관(113) 끝단에 연결 접속되는 제1접속구(103)와, 상기 제1접속구(103)에 접속되는 니들밸브(105)와, 상기 니들밸브(105) 후단의 유량을 측정하는 유량계(107)를 구비하며, 상기 제1접속구(103) 후단과 상기 니들 밸브(105)와의 사이에 분기관을 설치하고, 상기 분기관에는 감압밸브(104)가 설치되고, 상기 감압밸브(104)의 후단에는 또 다른 분기관을 구비한 것이다. 상기 다른 분기관의 일측에는 체크밸브(108)가 설치되고, 상기 체크밸브(108) 후단에는 다시 플로우 셀(109)이 설치되는 구조이다. 상기 플로우 셀(109)에는 수질 측정용의 전극봉을 상기 플로우 셀(109)에 삽입 설치하여 수질을 측정하는 수질 측정기(110)가 구비되는 것이다. 또한 상기 다른 분기관의 타측에는 Foot 스위치(114)에 의하여 조절가능한 솔레노이드 밸브(111)가 설치되고, 상기 솔레노이드 밸브(111) 후단에는 지하수 시료를 무균 채수병이나 PE병 등에 채취하기 위한 글로브 박스(112)가 설치되어 있는 구조이다. 또한 상기 플로우 셀(109)의 후단에는 유출구가 형성되어 유입된 지하수를 배출할 수 있는 구조이고, 상기 니들밸브(105)의 후단에는 유량계(107)을 설치하기 위한 제2접속구(106)이 연결되는 것이다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 지하수(101) 내에 설치된 수중 펌프(102)를 동작시키면 지하수가 펌핑되어 토출관(113)을 통하여 지하수가 펌핑되는데 상기 토출관(113)의 끝단에는 본 발명 지하수 시료 채수 장치(100)를 상기 토출관(113)에 접속하기 위한 제1접속구(103)가 구비되며, 상기 제1접속구(103) 후단에는 상기 지하수의 수위가 급격히 떨이질 경우 펌핑되는 유량을 조절하기 위하여 니들밸브(105)를 설치하고, 상기 니들밸브(105)의 후단의 유량을 체크하기 위하여 유량계(107)를 연결하기 위한 제2접속구(106)을 설치할 수 있는 것이다. 또한 상기 제1접속구(103)와 상기 니들밸브(105)와의 사이에 설치된 분기관에는 감압밸브(104)를 설치하여 상기 수중펌프(102)에 의하여 가압된 지하수의 압력을 저하시켜, 플로우 셀(109)이나 글로브 박스(112)내로 유입되는 시료수를 감압밸브(104) 전단의 유량과 수압의 변화에 관계없이 안정적으로 유입되도록 하는 것이다. 또한 상기 감압밸브(104) 후단에 설치된 분기관은 시료 수를 플로우 셀(109)과 글로브 박스(112)로 동시에 보내기 위한 것이고, 상기 분기관 일측에 설치된 체크 밸브(108)는 플로우 셀(109)로 유입된 시료수가 다시 역류되어 글로브 박스(112)로 이송되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 상기 플로우 셀(109)에는 이동용 수질 측정기(110)의 전극봉을 삽입하여 현장에서 수질을 실시간으로 측정하도록 한 것이다. 한편 상기 분기관의 타측에는 일정거리에 솔레노이드 밸브(111)가 설치되며, 상기 솔레노이드 밸브(111)는 Foot 스위치(114)에 의하여 개도 시간이 제어되는 것으로, 상기 솔레노이드 밸브(111)를 발(foot)로 작동시켜 개도 시간을 조절함으로써 상기 솔레노이드 밸브(111) 후단에 접속되고 외부와 차단된 글로브 박스(112) 내에서 무균 채수병이 나 PE병에 지하수 시료를 적절하게 채취할 수 있는 것이다. 상기에서 시료 채수는 용기에 빈 공간이 없도록 채취한 후 채수병을 뒤집어서 기포가 발생되는지 확인한 후 기포가 발생되지 않으면 파라핀 실링지로 채수병 틈새를 밀봉하여 채수를 완료하는 것이다.

도 3은 본 발명에 적용된 플로우 셀(109)의 상세 구성도이다. 상기에서 플로우 셀(109)은 하부에 체크밸브(108)와 호스로 연결되는 유입구(150)가 형성되어 상기 호스를 플로우 셀(109)에 삽입하도록 구성되며, 상기 원통형의 플로우 셀(109) 측면에는 포터블 수질 측정기(110)의 전극봉을 삽입하기 위한 한쌍의 전극봉 삽입구(151)이 형성되어 있고, 플로우 셀(109) 상측부에는 시료를 배출하기 위한 유출구(152)가 구비되는 것이다. 상기와 같이 구성된 플로우 셀(109)은 체크밸브(108)를 통하여 지하수 시료가 상기 플로우 셀(109)로 이송되고, 상기와 같이 이송된 지하수 시료는 플로우 셀(109)에 삽입된 전극봉에 의하여 수질이 측정되는 것이다. 상기와 같이 플로우 셀(109)의 수질을 측정한 결과 수질이 평형상태를 유지한 것으로 판단되면 상기 글로브 박스(112)에서 시료 채수를 시작하도록 하는 것이다. 또한 상기와 같이 구성된 플로우 셀(109)은 지하수 시료수가 하부 유입구(150)에서 유입되어 상측부의 유출구(152)로 유출되므로 상기 플로우 셀(109) 내에서 와류 발생을 억제하고 공기방울이 발생하지 않는 효과가 있는 것이다.

도 4는 본 발명에 적용된 글로브 박스(112)의 상세 구성도이다. 도 4에서 본 발명에 적용된 글로브 박스(112)는 바닥면으로부터 일정 높이를 가지는 받침대(165) 위에 설치되는 4각 박스 형태의 몸체와 상기 몸체 후면에 구비된 상기 솔 레노이드 밸브(111)와 연결되는 호스 주입구(161)와 작업자들이 채수하는 지하수를 채수병에 담는 작업을 하기 위하여 양손을 투입하는 투입구(162)와, 몸체 일측에 형성되어 지하수 시료가 담긴 PE병(166) 등을 꺼내기 위해 개폐 가능한 도어(167)로 구성되는 것이다. 따라서 상기와 같은 글로브 박스(112)에서 지하수를 채수하는 과정을 설명하면, 상기 플로우 셀(109)에서 지하수가 안정된 것으로 판단되면, 상기 Foot 스위치(114)를 눌러 솔레노이드 밸브(111)를 개방하면서 동시에 상기 글로브 박스(112)의 투입구(162)로 양손을 삽입하여, 글로브 박스(112)에 기 비치하고 있는 PE 병이나 채수병에 지하수를 채수하여 완료하는 것이다. 상기와 같이 밀폐된 글로브 박스(112) 안에서 채수 작업을 함으로써, 채수 시 2차 오염을 방지할 수 있으며, 또한 채수는 작업자가 양손으로 하면서 Foot 스위치(114)를 이용하여 솔레노이드 밸브(111)를 조작하여 작업 시 여러 사람이 필요하지 않으며, 또한 적절한 양의 지하수를 글로브 박스(112)에 공급하도록 솔레노이드 밸브(111)의 조작시간도 마음대로 조절하는 것이 가능한 것이다. 또한 상기 글로브 박스(112)는 박스 하단과 바닥면이 적어도 5 cm 높이의 작업대(165) 위에 설치되도록 하여 바닥면에 고여 있는 물과 격리되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 중금속에 대한 지하수의 이온 농도를 측정하기 위하여는 중금속의 필터링 작업을 추가로 할 수 있으며, 상기 필터링 작업은 상기 글로브 박스(112) 안에서 이루어지며, 필터 홀더를 글로브 박스(112) 안에 넣고, 상기 글로브 박스(112)와 공기관(164)으로 연결된 진공 펌프(163)를 작동시키면서 필터링 작업을 진행하는 것이다. 상기와 같은 필터링 작업이 완료되면 채수 용기에 채수하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 지하수 시료 채수 현장에서 실시간으로 플로우 셀(109)을 이용하여 자 테스트를 하여 지하수의 안정 상태를 판단하고 안정된 상태에서 지하수를 채수할 수 있으며, 또한 외부와 차단된 글로브 박스(112) 내에서 지하수 시료 채취를 무균 채수병이나 PE 병에 할 수 있어서 지하수 시료의 2차 오염을 철저히 방지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

도 1은 종래의 지하수 채수 장치의 구성도,

도 2는 본 발명 지하수 시료 채수 방법을 설명하기 위한 채수 장치의 구성도,

도 3은 본 발명에 적용되는 플로우 셀의 상세 구성도,

도 4는 본 발명에 적용되는 글로브 박스의 상세 구성도이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**

100 : 지하수 시료 채수 장치, 102 : 수중 펌프, 103 : 제1접속구,

104 : 감압밸브, 105 : 니들 밸브, 108 : 체크밸브

109 : 플로우 셀, 110 : 측정기, 111 : 솔레노이드 밸브,

112 : 글로브 박스, 150 : 유입구, 152 : 유출구, 161 : 솔레노이드 밸브와의 연결 호스, 162 : 손 투입구, 163 : 진공펌프,

Claims (8)

1. 지하수를 수중 펌프로 토출관으로 핌핑하여 지하수 시료를 채취하는 오염 방지를 위한 지하수 시료 채수 장치에 있어서,

   상기 토출관에 연결하기 위한 제1접속구와;

   상기 제1접속구 후단에 연결하여 상기 지하수의 토출 유량을 조절하기 위한 니들밸브와;

   상기 제1접속구와 상기 니들밸브 사이의 분기관에 연결되고 토출관으로 이송되는 지하수의 압력을 감소시키기 위한 감압밸브와;

   상기 감압 밸브 후단에 연결되어 지하수 시료의 역류를 방지하는 체크밸브와;

   상기 감압밸브와 상기 체크 밸브 사이의 분기관에 연결되어 있는 솔레노이드 밸브와;

   상기 체크 밸브 후단에 설치되고 유입구와 배출구를 구비하며 수질 측정 전극봉을 삽입하여 지하수 시료의 평형 상태 여부를 측정하는 플로우 셀; 및

   상기 솔레노이드 밸브 후단에 설치되고, 상기 플로우 셀의 측정 결과 상기 지하수가 평형 상태로 판단되면, 상기 지하수 시료를 PE병 등에 채수하기 위한 글로브 박스로 구성된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
2. 제1항에 있어서,

   2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치는

   상기 니들밸브의 후단에 설치되는 제2접속구와 상기 제2접속구의 후단에 설치되는 지하수 토출 유량을 측정하기 위한 유량계를 더 포함 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 플로우 셀은

   지하수 시료의 유입구가 하단에 구성되고 유출구가 상단부에 구성된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
4. 제1항에 있어서

   2차 오염을 방지하기 위한 지하수 채수 장치는

   상기 솔레노이드 밸브를 조작하기 위한 풋 스위치(Foot S/W)를 더 포함 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
5. 제2항에 있어서,

   2차 오염을 방지하기 위한 지하수 채수 장치는

   상기 솔레노이드 밸브를 조작하기 위한 풋 스위치(Foot S/W)를 더 포함 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
6. 제5항에 있어서,

   글로브 박스는

   PE 병을 넣거나, 작업자가 양손을 상기 글로브 박스 안으로 넣고 채수하기 위한 용도의 2개의 투입구와;

   몸측에 형성된 도어; 및

   솔레노이드 밸브의 후단의 호스를 상기 글로브 박스에 연결하기 위한 주입구로 구성된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 플로우 셀은

   지하수 시료의 유입구가 하단에 구성되고 유출구가 상단부에 구성된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.
8. 제7항에 있어서

   상기 글로브 박스는 상기 글로브 박스 내부를 진공으로 만들기 위한 진공 펌프를 더 포함 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 2차 오염을 방지하기 위한 지하수 시료 채수 장치.

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