KR100928216B1 - Soil Restoration System Using Electrodynamics and Its Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 재배지 양측면 외부에 형성된 직선형 측면 수로의 내부에 설치된 측면 전극; 상기 재배지 하부 중앙에 위치하고, 상기 측면 수로와 평행한 직선형 중앙 수로의 내부 중앙에 설치된 중앙 전극; 및 상기 측면 전극 및 양의 전극에 전압 또는 전류를 인가할 수 있는 전원을 포함한다.The present invention relates to a soil restoration system using electrodynamics and a method thereof, comprising: side electrodes installed in a straight side channel formed on both sides of the plantation; A central electrode located at the center of the lower portion of the plantation and installed at an inner center of the straight central channel parallel to the side channel; And a power source capable of applying a voltage or a current to the side electrode and the positive electrode.

이와 같은 발명을 제공하게 되면, 토양의 양쪽 및 중앙으로 오염 이온들을 이동 시켜 제거할 수 있도록 하여 낮은 전력으로 오염물질의 제거 효율을 높일 수 있고, 전극 간 전위차를 분산 시켜 대면적의 재배지 토양 복원에도 적용할 수 있게 된다.By providing such an invention, it is possible to move and remove contaminant ions to both sides and the center of the soil, thereby improving the efficiency of removing contaminants at low power, and dispersing the potential difference between electrodes to restore large-scale planting soil. Applicable.

전기동력학, 토양 복원, 전기삼투, 전극, 오염이온, 전기영동 Electrokinetics, soil restoration, electroosmotic, electrode, pollutant ion, electrophoresis

Description

전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템 및 그 방법{ELECTROKINETIC SOIL RECOVERY SYSTEM AND METHOD THEREOF}Soil restoration system using electrokinetics and its method {ELECTROKINETIC SOIL RECOVERY SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전기동력학적 토양 복원 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양의 전극을 중심으로 대칭적으로 극을 형성함으로써, 낮은 전압을 가지고도 대면적의 재배지 토양의 중금속 및 염류 이온을 제거하여 복원할 수 있는 전기동력학적 토양 복원 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrokinetic soil restoration system and method thereof, and more particularly to the formation of poles symmetrically around a positive electrode, thereby reducing the heavy metals and salt ions of the large-area cultivated soil with low voltage. The present invention relates to an electrodynamic soil restoration system and a method for removing and restoring the same.

토양은 중금속류, 페놀류, 유류 등과 같은 다양한 유해물질들에 의하여 오염되어질 수 있다. 이러한 토양 오염물질들은 농작물에 축적되거나 지하수 등을 오염시킴으로써 결국에는 인간의 건강을 해친다. Soil can be contaminated by various harmful substances such as heavy metals, phenols and oils. These soil contaminants accumulate in crops and contaminate groundwater, which eventually harms human health.

이러한 문제를 해결하기 위해 전기동력학적(electrokinetic) 오염토양 복원기술이 많이 연구되어 지고 있는데, 이하 기본적 원리를 설명하기로 한다.In order to solve this problem, electrokinetic contaminated soil restoration techniques have been studied a lot, and the basic principles will be described below.

습윤한 토양에 직류전기를 공급하게 되면 전기이동, 전기삼투, 전기영동, 그리고 물의 전기분해반응으로 생성된 수소 이온이 이동하면서 오염물질에 대한 공극수로의 탈착이나 용해반응 등을 향상시켜 토양내에 존재하는 오염물질의 용해도와 이동도를 증가 시킨다.Supplying direct current electricity to wet soil improves the desorption and dissolution of pore water to contaminants as it moves through the electrophoresis, electroosmosis, electrophoresis, and electrolysis of water. It increases the solubility and mobility of pollutants.

하지만, 음극쪽에 가까운 토양과 같이 pH가 높은 지역에서는 흡착과 침전반응들이 우세해서 오염물질들이 이동도가 감소한다. 공극수에 존재하는 오염물질들은 전기이동, 전기삼투, 그리고 확산 등과 같은 기작들에 의해 토양 내에서 이동하여 제거되어진다. 양전하를 띤 오염물질들은 전기이동과 전기삼투와 같은 복합적인 이동기작들에 의해서 음극으로 이동하게 된다. 반면에 음전하를 띤 오염물질들의 전기이동은 상반된 방향의 전기삼투에 의해서 저하된다. However, in high pH areas, such as soils near the cathode side, adsorption and precipitation reactions predominate, resulting in reduced mobility of contaminants. Contaminants in pore water are removed and removed from the soil by mechanisms such as electrophoresis, electroosmosis, and diffusion. Positively charged contaminants are transported to the cathode by complex transport mechanisms such as electrophoresis and electroosmosis. On the other hand, the electrophoresis of negatively charged contaminants is reduced by electroosmosis in the opposite direction.

도 1은 전기동력학적 오염토양 복원기술의 기본원리를 도식적으로 나타낸 것이다. 전기 동력학적 오염토양 복원기술에 주로 적용되는 전기장의 세기는 10-200V/m 이고(Prostein and Hicks, 1993), 전류밀도는 1-10 A/m2 이다. 전기동력학적 기술을 적용하여 오염토양을 복원할 때 오염물질의 이동방향과 제거효율을 여러 가지 인자에 의하여 영향을 받는데 대표적인 것들로는 오염물질의 농도와 이동도, 토양의 종류와 구조, 공극유체와 토양 경계면에서 발생하는 화학반응, 공극유체의 전기전도성 등을 들수 있다.(Virkutyte et al., 2002)Figure 1 shows the basic principle of the electrokinetic soil restoration technology. The strength of the electric field mainly applied to electrokinetic soil recovery techniques is 10-200 V / m (Prostein and Hicks, 1993), and the current density is 1-10 A / m 2 . When the soil is restored by applying electrokinetic techniques, the movement direction and removal efficiency of pollutants are affected by various factors. The representative ones are pollutant concentration and mobility, soil type and structure, and pore fluid. Chemical reactions and electrical conductivity of pore fluids that occur at soil and soil interfaces (Virkutyte et al., 2002).

지금까지 이루어진 전기동력학적 기술에 대한 대부분의 연구결과들은 주요한 오염물질 제거 기작이 전기이동이라고 입증해 왔다. 하지만, Hsu(1997)에 의해서 수행된 Milwhite 카올리나이트로부터 카드뮴과 납을 제거하는 연구와 Kim et al.가 전기이동도보다 더 우세한 제거기작으로 작용할 수 있다는 결과를 제시하였다. 중금속으로 오염된 토양을 전기동력학적 기술을 이용하여 복원할 때 토양 표면이 음 의 제타전위를 띠면 중금속의 전기이동은 전기삼투에 의해 향상되어 중금속 오염물질이 효과적으로 제거된다.Most studies of electrokinetic techniques to date have demonstrated that the major contaminant removal mechanism is electrophoresis. However, a study to remove cadmium and lead from Milwhite kaolinite performed by Hsu (1997) and suggested that Kim et al. Could act as a dominant removal mechanism over electrophoretic mobility. When soils contaminated with heavy metals are restored using electrokinetic techniques, if the soil surface has a negative zeta potential, the electrophoresis of heavy metals is enhanced by electroosmosis, effectively removing heavy metal contaminants.

하지만, 전기동력학적 공정이 적용되면 양극에서 생성되는 산전선이 이동함에 따라 전체적인 토양의 pH는 감소하게 된다. 이러한 pH의 감소는 중금속 오염물질의 이동도를 증가시킴으로 중금속 제거에 유리한 환경을 조성 하지만, 제타전위의 극성에 영향을 미쳐서 전기삼투방향을 역전시킴으로 중금속 제거에 악영향을 초래하기도 한다. 따라서 중금속 오염 물질을 효과적으로 제거하기 위해서는 중금속 오염 물질이 용해도를 증가시키기 위해서 pH를 최대로 낮게 유지해야 할 뿐만 아니라, 동시에 음의 제타전위를 유지할 수 있도록 pH를 가능하면 높게 조절해야 한다. 양극에서 생성된 수소이온들은 전기이동, 전기삼투, 확산 등의 이동기작들에 의해서, 음극쪽으로 이동하는데, 이러한 일단의 수소이온들을 산전선(acid front)이라고 한다. However, when the electrokinetic process is applied, the overall soil pH decreases as the acid wire generated at the anode moves. This decrease in pH increases the mobility of heavy metal contaminants, creating a favorable environment for heavy metal removal, but adversely affects heavy metal removal by reversing the electroosmotic direction by affecting the polarity of the zeta potential. Therefore, in order to effectively remove heavy metal contaminants, the pH should be kept as low as possible in order to increase the solubility, and at the same time, the pH should be adjusted as high as possible to maintain the negative zeta potential. Hydrogen ions produced at the anode move toward the cathode by means of electrophoresis, electroosmosis, diffusion, etc. These groups of hydrogen ions are called acid fronts.

산전선이 음극 쪽으로 이동하면서 토양의 pH를 감소시킴으로써 토양 내에 중금속 오염물질들을 탈착반응(desorption)과 용해반응(dissolution)을 지배한다. 한편, 음극에서 생성된 일단의 수산화이온들은 염기전선(alkaline 또는 base front)을 형성하게 되고 이러한 염기전선은 양극 쪽으로 이동하게 된다. 산전선과는 반대로 염기전선은 토양 내에서 이동하면서 토양의 pH를 증가시키고 특히 음극 쪽에 가까운 토양에 중금속 오염물질을 침전시킨다.As the premature lines move towards the cathode, they reduce the pH of the soil and dominate the desorption and dissolution of heavy metal contaminants in the soil. On the other hand, a group of hydroxide ions produced at the cathode form an alkaline or base front, and the base is moved toward the anode. In contrast to premature lines, base lines move in the soil, increasing the pH of the soil, and in particular, depositing heavy metal contaminants in soil close to the cathode side.

따라서 산전선은 중금속 오염물질을 이동도가 큰 형태로 전환시켜 오염물질의 제거에 유리한 기작으로 작용하지만, 염기전선은 토양 내에 오염물질을 토양표 면에 흡착시키거나 침전시킴으로써 오염물질 제거에 악영향을 미치게 된다. 물론 토양의 pH감소는 정전기 삼투유량을 감소시키거나 역전기삼투를 유발해서 중금속 오염물질의 제거를 방해하는 결과를 초래 할 수 있다. Therefore, the ante-conductor acts as an advantageous mechanism to remove the contaminants by converting heavy metal contaminants into a highly mobile form, but the base wire has an adverse effect on the removal of contaminants by adsorbing or sedimenting the contaminants in the soil. Go crazy. Of course, decreasing the pH of the soil can result in reduced electrostatic osmotic flow or reverse electroosmosis, which can interfere with the removal of heavy metal contaminants.

전기분해에 의해서 생성되는 산전선과 염기전선의 이동으로 인하여 pH, 공극수의 이온세기, 오염물질특성(이동도, 용해도, 존재형태), 토양표면특성(전하특성, 제타전위의 크기와 부호, 양이온 교환능) 등이 영향을 받는다.PH, ionic strength of pore water, pollutant characteristics (mobility, solubility, presence form), soil surface characteristics (charge characteristics, size and sign of zeta potential, cation exchange capacity) due to the movement of acid and base lines produced by electrolysis ) Is affected.

수소이온의 이온이동도가 수산화이온의 이온이동도보다 약 두배 가량 크고, 또한 토양표면이 음으로 하전된 일반적인 경우에는 전기 삼투에 의해서 수소이온의 전기이동속도가 증가하기 때문에 수소이온의 전기이동속도가 수산화이온 보다 훨씬 크다. 따라서 양극과 음극에 특별한 화학적 처리를 하지 않을 경우, 산전선과 염기전선이 토양 내에서 음극과 양극으로 둘 다 이동하지만 토양 내에는 산전선의 이동이 우세하게 되고 토양 pH 감소가 지배적으로 나타나게 된다.The ion mobility of hydrogen ions is about twice as large as that of hydroxide ions, and in the general case where the soil surface is negatively charged, the electrophoretic rate of hydrogen ions increases due to the electroosmotic increase by electroosmotic. Is much larger than hydroxide ions. Therefore, if the anode and cathode are not subjected to special chemical treatment, the ante and base wires move both from the soil to the cathode and the anode, but the movement of the ante wire in the soil predominates and the soil pH decrease is dominant.

도 2는 종래의 동전기 오염 토양 정화 시스템을 도시한 구성 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 오염된 토양에 펄스전원을 인가하여 전기역학적으로 오염된 토양을 정화시키기 위한 동전기 오염 토양 정화셀(10)과, 동전기 오염 토양 정화셀(10)의 전극에 펄스전원을 공급하기 위한 전원공급장치(20)와, 동전기 오염 토양 정화셀(10)에 전해질액(32)을 공급하기 위한Figure 2 is a block diagram showing a conventional electrokinetic contaminated soil purification system. As shown in FIG. 2, electrostatically contaminated soil purification cells 10 and electrostatically contaminated soil purification cells 10 for purifying electrodynamically contaminated soil by applying pulsed power to the contaminated soil are provided. Power supply device 20 for supplying pulsed power, and for supplying the electrolyte solution 32 to the electrokinetic contaminated soil purification cell 10

전해질 공급셀(30)과, 동전기 오염 토양 정화셀(10)로부터 회수되는 전해질액(32)을 측정 및 저장하기 위한 전해질 회수셀(40)과, 동전기 오염 토양 정화셀(10)에 인가되는 전압과 전류를 모니터링하고 파형을 관찰하기 위한 계측수단(50)으로 이 루어진다.Applied to the electrolyte supply cell 30, the electrolyte recovery cell 40 for measuring and storing the electrolyte solution 32 recovered from the electrokinetic contaminated soil purification cell 10, and the electrokinetic contaminated soil purification cell 10 And measuring means 50 for monitoring the voltage and current and observing the waveform.

도 2를 참조하면, 동전기 오염 토양 정화셀(10)은 양극전극셀(P)과, 음극전극셀(N), 그리고 오염 토양 셀(15)로 구분된다. 양극전극셀(P)은 양극전압이 인가되는 도체인 양극(11P)과 양극(11P)을 감싸도록 전해질(32)을 수용하기 위한 양극 하우징(12P), 양극 하우징(12P) 내의 전해질의 농도를 일정하게 하기 위한 전해질 순환펌프(14P)로 이루어지고, 음극전극셀(N)은 음극(11N)과 음극(11N)을 감싸도록 전해질(32)을 수용하기 위한 음극 하우징(12N), 음극 하우징(12N)내의 전해질의 농도를 일정하게 하기 위한 전해질 순환펌프(14N)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the electrokinetic contaminated soil purification cell 10 is divided into a positive electrode cell P, a negative electrode cell N, and a contaminated soil cell 15. The positive electrode cell P has a concentration of the electrolyte in the positive electrode housing 12P and the positive electrode housing 12P for accommodating the electrolyte 32 so as to surround the positive electrode 11P and the positive electrode 11P, the conductor to which the positive voltage is applied. It consists of an electrolyte circulation pump (14P) to be constant, the cathode electrode cell (N) is a cathode housing (12N) for receiving the electrolyte 32 to surround the cathode (11N) and the cathode (11N), the cathode housing ( It consists of an electrolyte circulation pump 14N for making the density | concentration of electrolyte in 12N) constant.

그리고 각각의 셀들(P,N,15)은 용액의 투과성이 용이한 다공성 셀룰로스막(13P,13N)으로 분리/연결되고, 경우에 따라 셀룰로스막 앞면(전극셀 방향)에 이온교환막(16P,16N)을 장착할 수 있도록 되어 있다. 즉, 양극전극셀(P)과 오염 토양 셀(15)은 용액의 투과성이 용이한 제1 다공성 셀룰로스막(13P)으로 분리/연결되고, 음극전극셀(N)과 오염 토양 셀(15)은 용액의 투과성이 용이한 제2 다공성 셀룰로스막(13N)으로 분리/연결된다.Each of the cells P, N, and 15 is separated / connected into the porous cellulose membranes 13P and 13N which are easily permeable to the solution. ) Can be installed. That is, the anode electrode cell P and the contaminated soil cell 15 are separated / connected to the first porous cellulose membrane 13P which is easy to permeate the solution, and the cathode electrode cell N and the contaminated soil cell 15 are The permeability of the solution is easily separated / connected to the second porous cellulose membrane 13N.

양극전극셀(P)과 음극전극셀(N)은 별도로 전해질(32)을 공급할 수 있게 되어 있으며, 전해질 투입은 마리오트병(mariotte bottle)을 이용한 전해질셀(30)에 의해 일정 수두를 유지할 수 있게 함으로써 수두경사의 변화를 방지하도록 되어 있다.The anode electrode cell P and the cathode electrode cell N can supply the electrolyte 32 separately, and the electrolyte can be maintained by the electrolyte cell 30 using the mariotte bottle. This prevents changes in chickenpox inclination.

또한 전기삼투현상에 의해 양극(11P)에서 음극(11N)으로 전달된 전해질(32)의 배수량을 측정하기 위하여 음극에 배수량 측정용 셀(40: 회수셀)이 구성되어 있 고, 양극전극셀(P)과 음극전극셀(N)내의 이온 농도차를 최소화하기 위하여 전해질 순환펌프(14P)(14N)가 구현되어 있으며, 전해질의 전기화학적 특성(pH, conductivity) 및 중금속이온 농도 변화를 용이하게 분석할 수 있도록 되어 있다.In addition, in order to measure the drainage amount of the electrolyte 32 transferred from the anode 11P to the cathode 11N by the electroosmotic phenomenon, a drainage measuring cell 40 (recovery cell) is formed on the cathode, and the anode electrode cell ( In order to minimize the difference in ion concentration between P) and cathode electrode cell (N), electrolyte circulation pumps (14P) and (14N) are implemented, and the electrochemical characteristics (pH, conductivity) and heavy metal ion concentration of electrolytes are easily analyzed. I can do it.

양극(11P)과 음극(11N)에 대한 전원공급원으로써 펄스파워공급장치(20)는 펄스전원(Pulse Power supply)뿐 아니라 DC전원(Power supply)도 각각 사용할 수 있도록 연결되어 있고, 이에 따른 전류 및 전압을 자동으로 측정하여 컴퓨터에 데이터를 전송할 수 있도록 정보수집장치(53)가 연결되어 있다. As a power supply source for the positive electrode 11P and the negative electrode 11N, the pulse power supply device 20 is connected to use not only a pulse power supply but also a DC power supply, so that current and The information collecting device 53 is connected to measure the voltage automatically and transmit data to the computer.

즉, 공급전원을 계측하기 위한 계측수단(50)은 전압계(51)와 전류계(52)로부터 정보를 수집하는 정보수집장치(53)와 전극의 프로브(54)로부터 신호를 입력받는 오실로스코프(55)로 구성되어 양극(11P)과 음극(11N) 사이에 인가되는 전원특성을 계측할 수 있도록 되어 있다. 특히, 펄스전원공급장치 (Pulse Power supply)(20)의 경우 별도의 전압/전류 측정용 프로브(probe:54)를 통하여 오실로스코프(Oscilloscope:55)에서 펄스파형을 직접 관찰할 수 있도록 되어 있다.That is, the measuring means 50 for measuring the power supply is the information collecting device 53 for collecting information from the voltmeter 51 and the ammeter 52 and the oscilloscope 55 receiving a signal from the probe 54 of the electrode. The power supply characteristics applied between the positive electrode 11P and the negative electrode 11N can be measured. In particular, in the case of the pulse power supply 20, a pulse waveform can be directly observed in an oscilloscope 55 through a separate probe for measuring voltage and current.

이와 같은 종래의 동전기 토양 복원 시스템은 농작물을 재배하는 재배지 토양이 대면적인 경우, 단일의 양 전극으로 구성 되어 있기 때문에, 중금속 이온이나 염류 이온들을 제거하여 토양을 복원하기에 설치 단가가 높아지는 단점이 있으며, 또한 높은 전압으로 인해 열(heating)이 발생하여 동일한 전류출력을 발생시키기 위해서는 더 높은 전압을 가해야 하므로 에너지가 많이 필요할 뿐만 아니라, 오염 이온의 제거 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.This conventional electrokinetic soil restoration system has a disadvantage in that the installation cost is increased to restore the soil by removing heavy metal ions or salt ions since the plantation soil for growing crops has a large area. In addition, since a high voltage causes heating (heating) to generate the same current output, a higher voltage needs to be applied, and therefore, a large amount of energy is required, and the removal efficiency of pollutant ions is reduced.

상술한 문제에 대하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복원해야 될 재배지 면적이 큰 경우 전력소비를 줄일 수 있게 하고, 오염 이온의 이동도를 높여 제거 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 시스템 단가를 낮출 수 있는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템 및 그 방법을 제공하기 위함이다.The problem to be solved by the present invention with respect to the above problem is to reduce the power consumption when the plantation area to be restored is large, to increase the removal efficiency by increasing the mobility of contaminated ions, as well as to lower the system cost It is to provide a soil restoration system and method using electrodynamics.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 수단은 전기동력학에 의한 토양 정화 시스템에 있어서, 재배지 양 측면 외부에 형성된 직선형 측면 수로의 내부에 설치된 측면 전극; 상기 재배지 하부 중앙에 위치하고, 상기 측면 수로와 평행한 직선형 중앙 수로의 내부 중앙에 설치된 중앙 전극; 및 상기 양의 전극 및 음의 전극에 전압 또는 전류를 인가할 수 있는 전원을 포함한다.Means according to the present invention for solving the above problems is a soil purification system by the electrodynamics, the side electrode provided in the interior of the straight side channel formed on both sides of the plantation outside; A central electrode located at the center of the lower portion of the plantation and installed at an inner center of the straight central channel parallel to the side channel; And a power source capable of applying voltage or current to the positive and negative electrodes.

여기서, 상기 재배지 상부에 상기 재배지 토양의 함수율을 제어할 수 있는 제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 함수율 제어수단은 토양의 함수율을 측정할 수 있는 함수율 측정 장치 및 상기 토양에 수분을 공급하는 물 분사부를 포함하는 것이 바람직하다. Here, it is preferable to further include a control means for controlling the moisture content of the plantation soil on the plantation top, the moisture content control means is a moisture content measuring device capable of measuring the moisture content of the soil and supplying water to the soil It is preferred to include a water jet.

또한, 바람직하게는 상기 재배지의 토양에 포함된 이온의 농도를 측정할 수 있는 이온 농도 측정수단을 더 포함하고, 상기 재배지의 토양과 상기 측면 및 중앙 수로의 경계면에 다공성 셀룰로오스 막이 구비된 것이 바람직하다.In addition, preferably further comprises an ion concentration measuring means for measuring the concentration of ions contained in the soil of the plantation, it is preferable that the porous cellulose membrane is provided on the interface between the soil and the side and the central channel of the plantation. .

그리고 상기 측면 및 중앙 수로는 깊이를 0.3 내지 0.5 m 인 것이 바람직하 고, 상기 측면 및 중앙 수로의 폭이 0.5 내지 1m인 것이며, 상기 양의 전극(110)은 스테인레스 스틸 또는 금속산화물을 적어도 하나의 재질로 하는 것이 바람직하다.Preferably, the side and center channels have a depth of 0.3 to 0.5 m, and the side and center channels have a width of 0.5 to 1 m, and the positive electrode 110 includes at least one of stainless steel or metal oxide. It is preferable to set it as a material.

더하여, 상기 전압원은 양 및 음의 펄스형 전압, AC 및 DC 전압을 인가할 수 있는 것이 바람직하며, 상기 전극 주변 수용액의 pH를 측정하고, 상기 측정값에 따라 전해질 유량을 조절하는 유량 조절수단을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 측정된 양 전극 간 pH가 미리 정해진 범위 이상인 경우 양 전극의 극성을 교번시켜 pH를 조절하는 pH 조절수단을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the voltage source is preferably capable of applying a positive and negative pulse voltage, AC and DC voltage, measuring the pH of the aqueous solution around the electrode, and the flow rate adjusting means for adjusting the electrolyte flow rate in accordance with the measured value It is preferable to further include, it is preferable to include a pH adjusting means for controlling the pH by alternating the polarity of the positive electrode when the pH between the measured positive electrode is more than a predetermined range.

한편, 본 발명에 따른 토양 복원 방법은 (a) 재배지 하부 토양의 수분을 조절하는 단계; (b) 상기 재배지 중앙 및 양 측면 외부에 전극을 형성하여 전압 또는 전류를 인가하는 단계; (c) 상기 인가된 전압으로 상기 재배지 하부 토양에 녹아 있는 양 또는 음의 이온을 상기 재배지 외부 측면 수로 또는 내부 중앙 수로에 있는 중앙 또는 측면 전극으로 이동 시키는 단계; 및 (d) 상기 측면 또는 중앙 수로에 인입된 상기 이온들을 물과 함께 배출하는 단계를 포함한다.On the other hand, the soil restoration method according to the present invention comprises the steps of (a) controlling the moisture of the soil under the plantation; (b) applying a voltage or current by forming electrodes at the center and both sides of the plantation outside; (c) moving, with the applied voltage, positive or negative ions dissolved in the soil underneath the plantation to a central or side electrode at the outer side channel or inner central channel of the plantation; And (d) discharging the ions introduced into the side or central channel with water.

여기서, 상기 (a) 단계는 상기 토양의 함수율 값을 측정하고, 상기 측정된 함수율 값에 따라 물 분사 수단으로 상기 토양에 물을 분사하여 함수율을 조절하는 단계인 것이 바람직하고, 상기 토양은 염류 집적 토양으로서, 상기 양 또는 음의 이온은 염류 이온인 것이 바람직하다.Here, the step (a) is a step of measuring the moisture content value of the soil, and controlling the water content by spraying water on the soil by water injection means according to the measured moisture content value, the soil is salt accumulation As the soil, the positive or negative ions are preferably salt ions.

더 나아가, 바람직하게는 상기 (b) 단계에서 전압은 양 및 음의 펄스형 전압, AC 및 DC형 전압을 혼합하여 인가하는 것일 수 있고, 상기 (c)단계는 상기 수로의 pH를 측정하여 전해질의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것이 바람직 하다.Furthermore, preferably, in the step (b), the voltage may be a mixture of positive and negative pulsed voltages, AC and DC voltages, and the step (c) may be performed by measuring the pH of the water channel in the electrolyte. It is preferable to include the step of adjusting the flow rate of.

또한, 상기 (c) 단계는 상기 수로에 채워진 용액의 pH를 측정하는 단계 및 상기 측정된 양극 간 pH의 차이가 미리 정해진 범위를 넘는 경우 상기 양극의 극성을 순간적으로 교번하여 전압 또는 전류를 인가하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the step (c) is a step of measuring the pH of the solution filled in the channel and when the difference between the measured pH of the positive electrode exceeds a predetermined range to apply a voltage or current by instantaneously alternating the polarity of the positive electrode It is preferred to include the step.

이와 같은 발명을 제공하게 되면, 토양의 양쪽 및 중앙으로 오염 이온들을 이동 시켜 제거할 수 있도록 하여 낮은 전력으로 오염물질의 제거 효율을 높일 수 있고, 전극 간 전위차를 분산 시켜 대면적의 재배지 토양 복원에도 적용할 수 있게 된다. By providing such an invention, it is possible to move and remove contaminant ions to both sides and the center of the soil, thereby improving the efficiency of removing contaminants at low power, and dispersing the potential difference between electrodes to restore large-scale planting soil. Applicable.

또한, 오염원 이동을 원활히 하고, 토양 내 pH의 구배를 완화하여 pH 조절이 용이해 질뿐만 아니라, 토양의 저항열에 의해서 토양이 건조 되면 이온 이동 시 저항 상승의 원인이 될 수 있으나, AC, DC 및 양/음의 펄스형 전압을 혼합하여 인가함으로써, 토양내 흡착되어 있는 이온을 용이하게 탈착시켜 이동을 쉽게 하여 제거 효율을 높이며, 휴지 기간을 일정 제공하게 되어 토양의 건조를 막을 수 있게 된다.In addition, it facilitates the movement of pollutants, eases the pH control by reducing the gradient of pH in the soil, and if the soil is dried by the heat of resistance of the soil, it may cause the resistance increase during ion migration, but AC, DC and By mixing and applying a positive / negative pulsed voltage, the ions adsorbed in the soil can be easily desorbed and moved to increase the removal efficiency and provide a rest period to prevent drying of the soil.

도 3은 본 발명에 따른 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템에 관한 측면 구성을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 토양 복원 시스템의 평면도를 예 시한 도면이며, 도 5는 그 복원 방법의 흐름도를 예시한 도면이다. 이하 도 3, 도 4 및 도 5를 비교하여 본 발명에 따른 전기동력학을 이용한 토양복원시스템 및 그 방법을 설명하기로 한다. 3 is a view illustrating a side configuration of a soil restoration system using the electrodynamics according to the present invention, Figure 4 is a view showing a plan view of the soil restoration system according to the present invention, Figure 5 is a flow chart of the restoration method Figure is an illustration. Hereinafter, a soil restoration system using electrodynamics and a method thereof will be described by comparing FIGS. 3, 4, and 5.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 토양 복원 시스템은, 재배지 토양 중앙에 직선형 중앙 수로(115) 및 재배지 시설(예: 비닐하우스)(133) 외부 측면에 직선형 측면 수로(125)를 형성하고, 중앙 수로(115) 내부에 양 또는 음의 전극 중 어느 한 전극을 설치하고, 측면 수로(125)에는 중앙 수로에 설치된 전극과 반대 극성의 전극을 설치하여 전류 또는 전압을 인가하도록 되어 있다.As shown in Figures 3 and 4, the soil restoration system forms a straight central channel 115 in the center of the plantation soil and a straight side channel 125 on the outer side of the plantation facility (e.g., plastic house) 133, One of the positive and negative electrodes is provided inside the central channel 115, and an electrode having a polarity opposite to that of the electrode provided in the central channel is installed in the side channel 125 to apply a current or a voltage.

즉, 시스템은 중앙 전극(110), 측면 전극(120), 전압/전류를 인가하는 전원(150), 함수율 제어수단(130,135), 이온농도 측정수단, 전해질 유량 조절수단(140)을 포함하는 구성이다. 또한 pH 조절 수단을 더 구비하는 것도 가능하다.(도시하지 않음)That is, the system includes a central electrode 110, a side electrode 120, a power supply 150 for applying voltage / current, water content control means 130, 135, ion concentration measuring means, electrolyte flow rate adjusting means 140 to be. It is also possible to further include a pH adjusting means (not shown).

즉, 하우스와 같은 농작물을 재배하는 시설물 하부 토양은 각종의 비료 또는 농약 등으로 인하여 중금속이나 염류 이온 등이 다량 함유 되어 있다. 이러한 이온들은 토양을 오염 내지 손상시켜 농작물의 생산성 및 품질을 떨어뜨리기 때문에, 본 발명과 같은 구성을 가지는 시스템을 통하여 토양을 복원하고자 하는 것이다.That is, the soil under the facility for growing crops, such as house, contains a large amount of heavy metals or salt ions due to various fertilizers or pesticides. Since these ions contaminate or damage the soil, which lowers the productivity and quality of the crop, it is intended to restore the soil through the system having the same configuration as the present invention.

일반적인 토양에는 중금속, 방사능 물질, 독성 음이온과 같은 무기 오염물질과 아세트산, 석유탄화수소, 할로겐과 비할로겐 탄화수소와 같은 유기 오염물질, 염류이온 등이 있으나, 본 발명에서는 재배지 시설물에서 주로 비료의 사용으로 다량 검출되는 염류이온(Ca2+, Na+, K+, Cl-, NO3- 등)을 제거하는 토양복원 시스템 에 관한 것이나, 그 밖의 오염이온을 제거할 수 있음은 물론이다. Common soils include heavy metals, radioactive materials, inorganic pollutants such as toxic anions and organic pollutants such as acetic acid, petroleum hydrocarbons, halogens and non-halogen hydrocarbons, and salt ions. The present invention relates to a soil restoration system that removes detected salt ions (Ca 2+, Na +, K +, Cl −, NO 3, etc.), but of course, other contaminated ions can be removed.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템은 재배지 시설 하부 토양 중심에는 중앙 수로(115)를 형성하고, 시설물 외부 측면에는 측면 수로(125)를 형성하여 중앙 수로(115)에는 중앙 전극(110)을 설치하고, 측면 수로(125)에는 중앙 전극(110)과 반대 되는 극성의 측면 전극(120)을 설치하고, 재배지 토양에 일정 수분을 함유하게 하게 하여 함수율을 조절하여(S100), 재배지 토양 내에 있는 오염이온들이 녹아 해리된 상태로 존재하게 되는 상태에서 전극에 전압 또는 저류를 가하게 되면(S200) 전기장으로 인하여 양이온은 음극으로 이동하고 음이온은 양극으로 이동시켜(S300) 오염이온들이 축적된 수로의 용액을 배출되게 함으로써(S400) 토양을 복원 시키게 된다.As shown in FIG. 3, the soil restoration system using the electrodynamics according to the present invention forms a central channel 115 at the center of the soil below the plantation facility, and forms a side channel 125 at the outer side of the facility to form a central channel 115. The central electrode 110 is installed in the side, and the side channel 125 is provided with the side electrode 120 of the opposite polarity to the central electrode 110, and the moisture content is adjusted by allowing the planting soil to contain moisture. (S100) If the contaminated ions in the plantation soil are dissolved and dissociated, the voltage or storage is applied to the electrode (S200). Contaminated ions are restored to the soil by allowing the solution of the accumulated channel to be discharged (S400).

이러한 이온의 이동을 전기영동이라고 하고, 전기영동에 의해 이온의 농도구배가 형성되고 물 또는 콜로이드 입자의 이동이 유도되는 것을 전기 삼투라고 한다. 즉, 본 발명에 따른 시스템은 전기영동과 전기 삼투에 의하여 오염이온들을 양극 또는 음극의 전극 주변으로 이동 축적시켜 물과 함께 배출시킴으로써, 오염이온을 제거하는 토양 복원시스템이다.Such movement of ions is called electrophoresis, and electrophoresis is called electrophoresis, in which concentration gradients of ions are formed and electrophoresis is induced. That is, the system according to the present invention is a soil restoration system that removes contaminated ions by moving and accumulating contaminated ions around the electrodes of the anode or cathode by electrophoresis and electroosmotic, and discharging them together with water.

여기서 중앙 전극(110)은 불용성 양극으로서, 스테인레스 스틸 또는 금속산화물을 재질로 하는 것이 바람직한데, 이는 전극이 전해질 용액 또는 물과 계속적으로 접촉하게 되어 산화가 일어나 부식되기 쉽기 때문에, 산화가 잘 일어나지 않는 불용성 물질을 재질로 하는 것이 바람직하고, 음의 전극인 측면 전극(120)은 철 등의 금속을 사용할 수 있으나, 양극에 비해 상대적으로 부식될 확률이 적기 때문 에 카본(carbon)을 재질로 하는 것이 내구성 면에서 바람직하다.The central electrode 110 is an insoluble anode, preferably made of stainless steel or a metal oxide, which is difficult to oxidize because the electrode is in continuous contact with the electrolyte solution or water, and oxidation easily occurs. It is preferable to use an insoluble material, and the side electrode 120, which is a negative electrode, may use a metal such as iron, but since carbon is relatively less likely to be corroded than the anode, it is preferable to use carbon as a material. It is preferable in terms of durability.

함수율 제어 수단은 적어도 하나의 물 분사부(130)와, 함수율 측정장치(135)로 구성되는데, 함수율 측정장치(135)가 토양의 함수율을 측정하고, 가장 효율이 높은 적정한 함수율 범위가 아닌 경우 물 분사부(130)를 통하여 물을 공급할 수 있도록 함으로써, 해당 토양의 함수율을 제어할 수 있다. 즉, 토양에 일정한 양의 수분이 존재하여 토양 표면에 흡착된 이온들을 액상으로 녹여 전기장에 의해 이동이 가능 할 수 있도록 토양 내 함수율 및 Permeability 조절 제어가 가능한 수단이다.Water content control means is composed of at least one water injection unit 130, and a water content measuring device 135, the water content measuring device 135 measures the water content of the soil, the water is not the most efficient water content range By allowing water to be supplied through the injection unit 130, the moisture content of the soil may be controlled. That is, a certain amount of water is present in the soil, so it is possible to control the moisture content and permeability control in the soil to dissolve the ions adsorbed on the surface of the soil in the liquid phase to be moved by the electric field.

여기서 물 분사부는 도 3에 도시된 바와 같이 토양의 상부에 위치하여 분사할 수 있을 뿐 아니라, 토양의 내부에 다공성 파이프관을 설치하여 분사할 수 있음은 물론이다.(도시하지 않음)Here, the water injection unit can be sprayed by being located on the top of the soil as shown in FIG. 3, and can be sprayed by installing a porous pipe inside the soil (not shown).

전기동력학적 토양 복원 프로세스의 효율에 영향을 미치는 주요한 토양의 특성으로는 화학적, 광물학적, 구조적 특성들과 제타전위, 그리고 함수량 등을 들 수 있는데, 함수량(포화도)은 전기삼투유량을 좌우하여 결국에는 공정효율에 영향을 준다. 전기동력학적 프로세스 중에는 음의 공극압이 발생하여 토양 내에서 공극수의 분포가 불규칙하게 되거나 또는 고화(consolidation)되는 지역이 생성될 수 있다. 음의 공극압은 pH, 전기장의 세기, 그리고 제타전위가 토양 내에서 국지적으로 달라지면서 불규칙한 전기 삼투유량을 초래하여 발생 할 수 있다. The main soil properties that affect the efficiency of the electrokinetic soil restoration process are chemical, mineralogy, structural properties, zeta potential, and water content. The water content (saturation) influences the electroosmotic flow rate. This affects process efficiency. During the electrokinetic process, negative pore pressures may occur, resulting in areas where the distribution of pore water in the soil is irregular or where consolidation occurs. Negative pore pressure can be caused by irregular electric osmotic flow as the pH, field strength, and zeta potential change locally in the soil.

이러한 토양의 불규칙한 함수량의 분포는 토양 내 전기저항을 증가시키는 것은 물론이고 오염물질의 이동에도 악영향을 초래하게 되어 공정효율에 영향을 미치게 되므로, 본 발명에서는 함수율 제어수단을 통하여 함수율 및 분포를 적정하게 하여 오염이온 제거 효율을 높일 수 있게 된다.Such irregular water content distribution of the soil not only increases the electrical resistance in the soil, but also adversely affects the movement of pollutants, thus affecting the process efficiency. In the present invention, the moisture content and distribution are appropriately controlled through the moisture content control means. It is possible to increase the efficiency of pollutant ion removal.

도 3에 나타낸 바와 같이, 재배지 토양에 포함된 이온의 농도를 측정할 수 있는 이온 농도 측정수단을 더 포함하는데, 이것은 오염 이온의 농도를 측정하는 수단으로, 제거효율에 영향을 주기 때문에 그 농도를 측정하여 제어할 수 있도록 구성된 것이다.As shown in Figure 3, the ion concentration measuring means for measuring the concentration of ions contained in the cultivated soil further comprises a means for measuring the concentration of contaminated ions, because the concentration affects the removal efficiency It is configured to measure and control.

오염이온의 농도(즉, 오염물질의 농도)가 토양의 흡착능이나 이온교환능 이상으로 충분히 있게 되면 제거효율은 높게 나타나지만, 오염물질의 농도가 낮아서 토양에 의한 흡착이나 이온교환 또는 표면반응 등에 의해 이동도가 낮게 되면 공정효율이 감소하게 된다. 공정효율은 제거 대상인 오염물질의 농도뿐만 아니라 토양 내 존재하는 다른 화학종들의 농도에도 영향을 받게 된다. 비제거대상인 화학종들의 농도가 제거 대상인 오염물질의 농도보다 높게 존재하면 오염물질에 대한 전기 효율이 감소하게 되고 따라서 제거대상인 오염물질에 대한 제거효율이 감소하게 된다.If the concentration of pollutant ion (i.e., the concentration of pollutant) is more than the soil adsorption capacity or ion exchange capacity, the removal efficiency is high, but the concentration of pollutant is low, so the mobility is increased If is lower, the process efficiency is reduced. Process efficiency depends not only on the concentration of pollutants to be removed, but also on the concentrations of other species present in the soil. If the concentration of the non-removable species is higher than the concentration of the pollutant to be removed, the electrical efficiency of the pollutant is reduced, and thus the removal efficiency of the pollutant to be removed is reduced.

그러므로, 도 3에 나타난 단말기(155)와 연결된 재배지 토양의 오염 이온들의 농도를 측정할 수 있는 이온 농도 측정수단을 구비하여 전기효율 및 제거효율을 높일 수 있게 된다. Therefore, by providing an ion concentration measuring means for measuring the concentration of contaminated ions of the plantation soil connected to the terminal 155 shown in Figure 3 it is possible to increase the electrical efficiency and removal efficiency.

그리고, 도 3에 나타난 바와 같이 중앙 전극(110)은 재배지 토양 중앙에 중앙 수로(115)에 설치되고, 측면 전극(120)은 재배지 토양 외부 측면 수로(125)에 설치되는데, 재배지 토양과 각 수로의 인접면에는 용액의 투과성이 용이한 다공성 셀룰로스막(127)으로 분리 연결되고, 경우에 따라 셀룰로스막(127) 앞면(전극셀 방 향)에 이온 교환막을 장착할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 이온의 이동도를 높여 제거효율을 높일 수 있게 된다. As shown in FIG. 3, the central electrode 110 is installed in the central channel 115 at the center of the plantation soil, and the side electrode 120 is installed in the outer channel of the plantation soil. The adjacent surface of the cellulose membrane 127 is easily connected to the permeability of the solution is separated and, in some cases, the ion exchange membrane may be mounted on the front surface (electrode cell direction) of the cellulose membrane 127. By doing so, the mobility of the ions can be increased to increase the removal efficiency.

또한, 각 수로의 폭은 0.5m 내지 1m 인 것이 바람직하고, 수로의 깊이는 0.3m 내지 0.5m인 것이 바람직하다. 이와 같은 깊이와 폭을 갖는 수로를 형성함으로써, 전극으로 이동된 오염이온들을 효율적으로 제거 및 배수 시킬 수 있다. 물론 재배지의 면적 또는 토양의 성질에 따라 적정한 수로의 깊이와 폭을 갖을 수 있음은 물론이다.Moreover, it is preferable that the width of each channel is 0.5 m-1 m, and it is preferable that the depth of a channel is 0.3 m-0.5 m. By forming a channel having such a depth and width, it is possible to efficiently remove and drain the contaminated ions transferred to the electrode. Of course, depending on the area of the plantation or the nature of the soil can have a suitable depth and width of the channel.

더하여, 양 전극(110, 120) 주변을 채우는 전해질의 pH를 적정하게 제어하기 위하여 전해질 유량 제어수단을 구비하는데, 이는 오염 이온들의 이동도를 증가시키기 위한 목적으로 pH와 제타전위를 조절하고 탈착반응을 촉진시키며 전기삼투유량을 증가시키기 위하여 양극과 음극 전해질 용액의 전해질 유량을 조절할 수 있기 때문이다.In addition, an electrolyte flow rate control means is provided to appropriately control the pH of the electrolyte filling around both electrodes 110 and 120, which controls the pH and the zeta potential and increases the desorption reaction for the purpose of increasing the mobility of contaminating ions. This is because it is possible to control the flow rate of the electrolyte of the positive and negative electrolyte solution in order to promote the increase and increase the electroosmotic flow rate.

또한, 양극 및 음극에 전압 또는 전류를 인가하는 경우, 음극에는 pH가 높아지고 양극에는 pH가 낮아지게 되는데, 본 발명에서는 pH 구배가 높아지는 경우, 양극 및 음극의 극성을 교번하여 pH를 제어함으로써, 오염이온의 이동도 및 제거효율을 높일 수 있게 된다. 즉, pH 측정 수단을 통하여 수로에 채워져 있는 용액의 pH를 측정하고, 측정된양극의 pH의 차이가 특정 범위 이상인 경우 양 극의 극성을 변화시켜 농도 구배를 떨어뜨리는 방법으로 pH를 조절하게 된다.In addition, when a voltage or current is applied to the anode and the cathode, the pH is increased at the cathode and the pH is decreased at the anode. In the present invention, when the pH gradient is increased, by controlling the pH by alternating the polarities of the anode and the cathode, contamination The mobility and removal efficiency of ions can be improved. That is, the pH is measured by measuring the pH of the solution filled in the channel through the pH measurement means, and when the difference in the pH of the measured positive electrode is more than a certain range by changing the polarity of the positive electrode to drop the concentration gradient.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 전극(110) 및 측면 전극(120)에는 전 류 또는 전압을 인가할 수 있는 전원(150)이 전극과 연결되어 있는데, 적정한 전압 또는 전류의 인가는 암페어미터(amperemeter)(A)와 볼테지미터(voltagemeter)(V)를 통해서 가장 제거효율이 높은 전압 또는 전류를 인가할 수 있게 된다.On the other hand, as shown in Figure 3, the central electrode 110 and the side electrode 120, the power supply 150 that can apply the current or voltage is connected to the electrode, the application of the appropriate voltage or current is ampere Through the ampere meter (A) and the voltage meter (V), it is possible to apply a voltage or current having the highest removal efficiency.

도 3에 나타난 전원(150)은 DC 전압을 인가할 수 있을 뿐만 아니라, 펄스형 전압 및 교류형 전압을 인가할 수 있는 장치이다. 종래의 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템에서는 DC 전압 또는 전류를 인가하는 것이 일반적이나, 복원해야 할 재배지 토양의 면적이 넓은 경우 높은 전력이 요구되고, 오염이온의 토양 내에서 이동속도가 느리다는 단점이 있었다.The power supply 150 shown in FIG. 3 is a device capable of applying a DC voltage as well as a pulsed voltage and an AC voltage. It is common to apply DC voltage or current in the soil restoration system using conventional electrodynamics. However, when the area of the cultivated soil to be restored is large, high power is required, and the moving speed in the soil of pollutant ion is slow. there was.

이러한 점을 개선하기 위해서 본 발명에 따른 일 실시예로서 양/음의 펄스형 전압, DC 전압, AC 전압을 혼합하여 도 6에 나타난 파형을 인가함으로써, 토양내 흡착되어 있는 이온을 탈착시켜 전력 및 제거 속도 효율을 높일 수 있게 된다.In order to improve this point, as an embodiment according to the present invention, by mixing the positive / negative pulse type voltage, the DC voltage, and the AC voltage, the waveform shown in FIG. Removal rate efficiency can be increased.

즉, 종래의 DC나 pulse의 경우, 한 방향으로 전압 또는 전류를 공급하는 형태이고, pulse는 전류 on/off 개념으로서, DC만 공급할 때보다 에너지 감소 및 시간 단축의 효과가 있는 것으로 알려져 있기 때문에 본 발명의 실시예의 경우, pulse와 DC/AC를 결합하고 , 이를 패턴화 시킴으로써 효율을 극대화 하게 된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 양/음의 펄스형 전압, DC형 전압 및 AC형 전압을 차례로 인가하여 에너지 효율을 높이고 제거효율을 높일 수 있게 된다. 도 6에 예시된 인가전압의 패턴은 하나의 예시일 뿐 그 패턴이 한정되는 것은 아니다.In other words, in the case of the conventional DC or pulse, the voltage or current is supplied in one direction, and the pulse is a current on / off concept, which is known to have the effect of reducing energy and shortening time than supplying only DC. In the embodiment of the invention, by combining the pulse and DC / AC, patterning it to maximize the efficiency. As shown in FIG. 6, the positive / negative pulse type voltage, the DC type voltage, and the AC type voltage are sequentially applied to increase the energy efficiency and the removal efficiency. The pattern of the applied voltage illustrated in FIG. 6 is only one example, and the pattern is not limited.

상세하게는 종래의 DC 전압 인가에 의하여 한 극성으로 계속 유지하면, 전극 주변 (특히, cathode) 에 부산물이 생기고 이로 인해 전류 흐름을 방해하여 저항 상승의 요인으로 작용할 수 있으나, 도 6에 나타난 본 발명의 실시예와 같은 역pulse 혹은 AC를 걸어줌으로써 부산물 생성을 억제할 수 있고, 생성된 부산물을 제거하는 데도 효과가 있게 된다.In detail, if the polarizer is kept at one polarity by applying a conventional DC voltage, by-products are generated around the electrodes (particularly, the cathode), which may interfere with the flow of current, thereby acting as a factor of increasing the resistance. By applying a reverse pulse or AC as in the embodiment of the by-products can be suppressed, it is also effective to remove the generated by-products.

그러므로, 본 발명을 제공하게 되면 오염원 이동을 원활히 하고, 토양 내 pH의 구배를 완화하여 pH 조절이 용이해 질뿐만 아니라, 토양의 저항열에 의해서 토양이 건조 되면 이온 이동 시 저항 상승의 원인이 될 수 있으나, AC 또는 펄스형 전압을 인가함으로써, 휴지 기간을 일정 제공하게 되어 토양의 건조를 막을 수 있게 된다.Therefore, providing the present invention facilitates the movement of pollutants, eases the pH control by reducing the gradient of pH in the soil, and may cause a rise in resistance when the soil is dried by the resistance heat of the soil. However, by applying AC or pulsed voltage, it is possible to provide a rest period to prevent drying of the soil.

이와 같이 본 발명에 따른 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템 및 그 방법은 종래의 2 전극 구조가 아닌 토양의 중심에서 양쪽 및 중앙으로 오염 이온들을 이동 시켜 제거할 수 있도록 하여 낮은 전력으로 제거 효율을 높일 수 있고, 전극 간 전위차를 분산 시켜 대면적의 재배지 토양 복원에도 적용할 수 있게 된다. As such, the soil restoration system and method using the electrodynamics according to the present invention can remove the contaminated ions from both the center and the center of the soil, rather than the conventional two-electrode structure, to remove the removal efficiency at low power. In addition, by dispersing the potential difference between the electrodes it can be applied to the restoration of large-area plantation soil.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 중점적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예 및 도면에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그와 균등한 범위에 의해 결정되어야 할 것이다.In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and drawings, and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs without departing from the technical spirit of the present invention. Since various changes and modifications may be made by those having the scope of the present invention, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and their equivalents.

도 1은 전기동력학적 오염토양 복원기술의 기본원리를 도식적으로 나타낸 도면,1 is a diagram schematically showing the basic principle of the electrokinetic soil restoration technology,

도 2는 종래의 동전기 오염 토양 복원 시스템을 도시한 구성 블록도,Figure 2 is a block diagram showing a conventional electrokinetic soil recovery system,

도 3은 본 발명에 따른 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템에 관한 측면 구성을 예시한 도면,3 is a diagram illustrating a side configuration of a soil restoration system using electrodynamics according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 토양 복원 시스템의 평면도를 예시한 도면,4 is a diagram illustrating a plan view of the soil restoration system according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 토양 복원 방법의 흐름도를 예시한 도면,5 is a view illustrating a flowchart of a soil restoration method according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 일 실시예의 전압을 인가하는 파형을 나타낸 것으로서, 펄스형 전압, DC 전압, AC 전압을 혼합한 형태를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating a waveform in which voltage is applied according to an embodiment of the present invention, in which a pulse type voltage, a DC voltage, and an AC voltage are mixed.

[도면의 주요 부분에 대한 설명][Description of main part of drawing]

100 : 토양, 110 : 중앙 전극, 115 : 중앙 수로, 120 : 측면 전극100 soil, 110 central electrode, 115 central channel, 120 side electrode

125 : 측면 수로, 127 : 다공성 셀룰로스막 130 : 물 분사부, 125: side channel, 127: porous cellulose membrane 130: water jet,

133 : 재배지 시설물 135 : 함수율 측정장치, 150 : 전원, 155 : 단말기133: plantation facility 135: water content measuring device, 150: power, 155: terminal

Claims (17)

전기 동력학에 의한 토양 정화 시스템에 있어서,In the soil purification system by electrokinetics, 재배지 양측면 외부에 형성된 직선형 측면 수로의 내부에 설치된 양 또는 음의 극성을 갖는 측면 전극;A side electrode having a positive or negative polarity installed inside a straight side channel formed outside both sides of the plantation; 상기 재배지 하부 중앙에 위치하고, 상기 측면 수로와 평행한 직선형 중앙 수로의 내부 중앙에 설치된 상기 측면 전극과 반대극성인 중앙 전극 및 A central electrode located in the center of the lower part of the plantation and having a polarity opposite to that of the side electrode installed in the inner center of the straight central channel parallel to the side channel; 상기 중앙 전극 및 측면 전극에 전압 또는 전류를 인가할 수 있는 전원을 포함하며,It includes a power source for applying a voltage or current to the center electrode and the side electrode, 상기 재배지 토양의 함수율을 제어할 수 있는 함수율 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.Soil recovery system using the electrodynamics, characterized in that it further comprises a moisture content control means for controlling the moisture content of the cultivated soil. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 함수율 제어수단은 토양의 함수율을 측정할 수 있는 함수율 측정 장치 및 상기 토양에 수분을 공급하는 물 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.The water content control means is a soil moisture recovery system using an electrokinetic, characterized in that it comprises a water content measuring device capable of measuring the water content of the soil and the water injection unit for supplying water to the soil. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 재배지의 토양에 포함된 이온의 농도를 측정할 수 있는 이온 농도 측정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.The soil restoration system using the electrokinetics, characterized in that it further comprises an ion concentration measuring means for measuring the concentration of ions contained in the soil of the plantation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 재배지의 토양과 상기 측면 및 중앙 수로의 경계면에 다공성 셀룰로오스 막이 구비된 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.Soil restoration system using electrodynamics, characterized in that the porous cellulose membrane is provided on the interface between the soil and the side and the central channel of the plantation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측면 및 중앙 수로는 깊이를 0.3m 내지 0.5 m 인 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.The side and the central channel is a soil restoration system using electrodynamics, characterized in that the depth of 0.3m to 0.5m. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측면 및 중앙 수로의 폭이 0.5m 내지 1m인 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.Soil restoration system using electrodynamics, characterized in that the width of the side and the central channel is 0.5m to 1m. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 중 양의 극성을 갖는 전극은 스테인레스 스틸 또는 금속산화물을 적어도 하나의 재질로 하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.The electrode having a positive polarity of the electrode is a soil restoration system using electrodynamics, characterized in that at least one material of stainless steel or metal oxide. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압원은 양 및 음의 펄스형 전압, AC 및 DC 전압을 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.The voltage source is a soil restoration system using electrodynamics, characterized in that the application of positive and negative pulsed voltage, AC and DC voltage. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 주변을 둘러싸는 수용액의 pH를 측정하고, 상기 측정값에 따라 전해질 유량을 조절하는 유량 조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.And a flow rate adjusting means for measuring a pH of the aqueous solution surrounding the electrode and adjusting the flow rate of the electrolyte according to the measured value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 주변을 둘러싸는 수용액의 pH를 측정하고, 상기 측정된 양 및 음의 전극 간 pH의 차이가 미리 정해진 범위를 넘는 경우 상기 양 및 음의 전극의 극성을 교번시켜 pH를 조절하는 pH 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 복원 시스템.PH adjusting means for measuring the pH of the aqueous solution surrounding the electrode, and adjusts the pH by alternating the polarity of the positive and negative electrodes when the difference in pH between the measured positive and negative electrodes exceeds a predetermined range Soil restoration system using an electrodynamics comprising a. (a) 재배지 하부 토양의 수분을 조절하는 단계;(a) controlling the moisture of the soil under the plantation; (b) 상기 재배지 중앙 및 양 측면 외부에 전극을 형성하여 전압 또는 전류를 인가하는 단계;(b) applying a voltage or current by forming electrodes at the center and both sides of the plantation outside; (c) 상기 인가된 전압으로 상기 재배지 하부 토양에 녹아 있는 양 또는 음의 이온을 상기 재배지 외부 측면 수로 또는 내부 중앙 수로에 있는 중앙 또는 측면 전극으로 이동 시키는 단계; 및(c) moving, with the applied voltage, positive or negative ions dissolved in the soil underneath the plantation to a central or side electrode at the outer side channel or inner central channel of the plantation; And (d) 상기 측면 또는 중앙 수로에 인입된 상기 이온들을 물과 함께 배출하는 단계를 포함하며,(d) discharging the ions introduced into the side or central channel with water, 상기 (a) 단계는 상기 토양의 함수율 값을 측정하고, 상기 측정된 함수율 값에 따라 적어도 하나의 물 분사 수단으로 상기 토양에 물을 분사하여 함수율을 조절하는 단계인 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 정화 방법.The step (a) is a step of measuring the moisture content of the soil, and controlling the water content by spraying water on the soil by at least one water injection means according to the measured moisture content value using the electrodynamics Soil purification method. 삭제delete 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 토양은 염류 집적 토양으로서, 상기 양 또는 음의 이온은 염류 이온인 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 정화 방법.Wherein said soil is a salt accumulation soil, and said positive or negative ions are salt ions. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (b) 단계에서 전압은 양 및 음의 펄스형, AC 및 DC형 전압을 혼합하여 인가하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 정화 방법.In the step (b), the voltage is a soil purification method using electrodynamics, characterized in that the application of a mixture of positive and negative pulse type, AC and DC voltage. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 (c)단계는 상기 수로의 pH를 측정하여 전해질의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력학을 이용한 토양 정화 방법.The step (c) is the soil purification method using the electrodynamics, characterized in that for adjusting the flow rate of the electrolyte by measuring the pH of the waterway. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 전극 주변의 용액의 pH를 측정하는 단계 및 상기 측정된 양 및 음의 전극 간 pH의 차이가 미리 정해진 범위를 넘는 경우 상기 양극의 극성을 교번하여 전압 또는 전류를 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 동력학을 이용한 토양 정화 방법.Measuring the pH of the solution around the electrode and applying a voltage or a current by alternating the polarity of the anode when the difference in pH between the measured positive and negative electrodes exceeds a predetermined range Soil purification method using the electrodynamics characterized in that.
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