KR101034265B1 - 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 고효율 토양오염 복원시스템 - Google Patents

이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 고효율 토양오염 복원시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토양 내 함유되어 있는 오염물질을 수집 및 제거하는 방법으로 종래의 방법에 비해 오염물질의 제거 효율이 높고 용이하게 활용할 수 있도록 하는 새로운 토양 복원 시스템에 관한 것으로, 오염 토양에 설치되는 음극(cathode); 상기 음극과 대향하도록 배치되는 양극(anode); 및 상기 음극 또는 양극에 인접하도록 배치되어 상기 토양에 녹아있는 오염물질이 상기 음극 또는 양극측으로 이동하면, 이동하는 상기 오염물질을 흡착하는 흡착수단을 포함하여 상기 흡착수단을 통해 오염물질을 수집하고 단순히 상기 흡착수단을 교체함으로써 오염물질을 제거할 수 있으므로 훨씬 간편하게 제거 동작을 수행할 수 있도록 한다.
토양, 오염물질, 전극, 흡착, 교체, 제거

Description

이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 고효율 토양오염 복원 시스템{High efficiency electrokinetic soil recovery system using the reactive mat}
본 발명은 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템에 관한 것으로, 토양 내 함유된 오염물질을 보다 간편하고 효율적으로 제거하여 토양 복원 시스템을 설비하는 데 소요되는 시간과 비용을 줄이며 용이하게 사용 및 보수할 수 있는 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템에 관한 것이다.
토양은 중금속류, 페놀류, 유류 등과 같은 다양한 유해물질들에 의하여 오염될 수 있으며 이러한 오염물질들은 농작물에 축적되거나 지하수 등을 오염시켜 결국에는 인간의 건강을 해친다.
이러한 문제를 해결하기 위해 최근 전기동력학적(electrokinetic) 오염토양 복원기술이 많이 연구되고 있다.
전기동력학적 오염토양 복원기술은 토양에 전기를 공급하여 전하를 띤 오염물질을 모아서 제거하는 기술로서, 습윤한 토양에 직류전기를 공급하고 이에 따라 발생하는 전기이동, 전기삼투 등의 여러 기작 및 물의 전기분해 반응으로 생성된 수소 이온(H+)이 이동하면서 오염물질에 대한 공극 수로의 탈착이나 용해반응 등을 향상시켜 토양 내에 존재하는 오염물질의 용해도와 이동도를 증가시킨다.
도 1 은 종래 기술에 따른 오염토양 복원 시스템의 구성이 도시된 구성도이다.
종래 기술에 따른 오염토양 복원 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 오염된 토양에 전원을 인가하여 전기역학적으로 오염된 토양을 정화시키기 위한 토양정화 셀, 및 상기 토양정화 셀에 구비된 전극에 구동전원을 인가하는 전원공급장치(4)를 포함한다.
토양정화 셀은 양극전극 셀(1), 음극전극 셀(2) 및 오염토양 셀(3)로 구분되며, 양극전극 셀(1)은 양극(A; anode) 및 상기 양극(A)을 감싸도록 전해질 용액을 수용하는 양극 하우징으로 구성되고, 음극전극 셀(2)은 음극(C; cathode) 및 상기 음극(C)을 감싸도록 전해질 용액을 수용하는 음극 하우징으로 구성된다. 또한, 오염토양 셀(3)은 오염물질을 제거하여 이전의 상태로 복원하고자 하는 오염토양이 일정량 수용되어, 양극전극 셀(1) 및 음극전극 셀(2)의 사이에 배치된다.
상술한 바와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 오염토양 복원 시스템은 양극(A) 및 음극(C)에 직류전원을 공급하면 토양 내에서 작용하는 여러 기작에 의해 양이온의 오염물질들이 음극 방향으로 이동하고, 음극전극 셀(2) 내로 수집되어 한꺼번에 제거된다.
이렇게 음극전극 셀(2) 내에 수집되는 양이온 등의 오염물질들은 수집된 오 염물질이 일정량에 도달하거나 오염토양 복원 시스템이 일정시간 동작하고 나면 제거된다. 이때 오염물질 제거과정은, 상기 오염토양 복원 시스템으로부터 음극전극 셀(2)을 분리하고, 음극전극 셀(2)로부터 음극(C)을 분리한 다음, 상기 음극 하우징을 뒤집어서 수용되어 있던 전해질 용액을 쏟아내거나 펌프를 음극 하우징과 연결하고 펌핑동작을 진행하여 전해질 용액을 밖으로 배출시키는 과정을 통해 이루어진다.
양극전극 셀(1) 내에 수집되는 음이온 등의 오염물질 역시 수집된 오염물질이 일정량에 도달하거나 오염토양 복원 시스템이 일정시간 동작하고 나면 제거되는데, 이러한 오염물질 제거과정은 상술한 음극전극 셀(2)에서의 오염물질 제거과정과 동일하게 이루어진다.
본 발명은 토양 내 함유되어 있는 오염물질을 수집 및 제거하는 방법으로 종래의 방법에 비해 오염물질의 제거 효율이 높고 용이하게 활용할 수 있도록 하는 새로운 토양 복원 시스템을 제안한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 전기동력학적 토양 복원 시스템은 오염 토양에 설치되는 음극(cathode); 상기 음극과 대향하도록 배치되는 양극(anode); 및 상기 음극에 인접하도록 배치되어 상기 토양에 녹아있는 오염물질이 상기 음극 측으로 이동하면, 이동하는 상기 오염물질을 흡착하는 흡착수단을 포함하여 상기 흡착수단을 통해 오염물질을 수집하고 단순히 상기 흡착수단을 교체함으로써 오염물질을 제거할 수 있으므로 훨씬 간편하게 제거 동작을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기동력학적 토양 복원 시스템은 물 또는 전해질 용액을 수용하고 내부에 음극이 구비되어 오염 토양에 설치되는 적어도 하나 이상의 제 1 전극모듈; 물 또는 전해질 용액을 수용하고 내부에 양극이 구비되어 상기 제 1 전극모듈과 대향하도록 상기 오염 토양에 설치되는 적어도 하나 이상의 제 2 전극모듈; 및 적어도 어느 하나의 상기 전극모듈에 인접하도록 배치되어 상기 오염 토양 내에서 이동하는 오염물질을 흡착하는 이온교환수지 막을 포함하여 오염물질의 제거 효율을 높이고 보다 편리하게 오염물질을 제거할 수 있도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.
도 2 는 본 발명에 따른 토양 복원 시스템의 일부 구성이 도시된 구성도이다.
본 발명에 따른 토양 복원 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 양극(A)이 수용되는 제 1 전극모듈(10), 내부에 음극(C)이 수용되는 제 2 전극모듈(20), 및 상기 제 1 전극모듈(10)과 제 2 전극모듈(20) 사이에 배치되어 함유된 오염물질을 제거하고자 하는 토양이 수용되는 토양정화 셀(30)을 포함한다.
제 1 전극모듈(10) 및 제 2 전극모듈(20)은 토양정화 셀(30)과의 경계면에 용액의 투과성이 용이한 반투과막(membrane, 35)을 각각 구비하여 각 전극모듈(10, 20)과 오염토양이 분리 및 연결되도록 할 수 있으며 이러한 반투과막(35)으로는 다공성 셀룰로오스 막이 활용될 수 있다.
상기 양극(A) 및 음극(C)은 전기 전도성을 갖는 도체로서 양 전극에 전원을 인가함에 따라 (+) 극성을 갖는 한 극은 양극(A)을 나타내고, (-) 극성을 갖는 다른 극은 음극(C)을 나타낸다. 상기 양극(A)은 불용성 양극으로서, 전극이 전해질 용액 또는 물과 지속적으로 접촉하면서 산화반응을 함에 따라 부식되기 쉽기 때문에 산화가 잘 일어나지 않는 불용성 물질을 양극 재질로 적용하는 것이 바람직하며 이러한 불용성 물질로서 스테인레스 스틸, MMO(Mixed Metal Oxide), Graphite, Silicon chromium Iron, Pt/Ti, 및 HSCI(High Silicon Cast Iron) 등을 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 음극(C)은 철 등의 금속을 사용할 수 있으나 양극(A)에 비해 상대적으로 부식될 확률이 낮으므로 탄소(carbon)을 주재료로 하는 물질을 적용하는 것이 내구성 면에서 바람직하다.
그러나, 본 발명에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 양극(A) 및 음극(C)은 고정시켜 특정 재질의 전극을 적용하는 것 뿐만 아니라 전압 또는 전류의 인가방향에 따라 구분될 수 있으므로, 양극(A)으로 동작하던 전극에 (-) 전압을 인가하여 음극(C)으로 동작하도록 하면 제 1 전극모듈(10)에서 제 2 전극모듈(20)로 바꾸어 구분될 수 있다.
상기 각 전극모듈(10, 20) 내에는 각 전극을 감싸도록 물 또는 전해질 용액이 수용되며, 전원 인가시 토양정화 셀(30) 내의 오염물질이 제 1 전극모듈(10) 및/또는 제 2 전극모듈(20)로 이동할 수 있도록 한다.
양 전극에 전원을 인가하면 전기이동 또는 전기삼투, 확산 등의 기작에 따라 제거되어야 할 토양 내 오염물질 중 양이온의 중금속 이온 등이 제 2 전극모듈(20)로 이동하게 되는데 종래에는 이동하는 양이온의 중금속 이온이 제 2 전극모듈(20) 내로 유입되도록 하여 제거하는 데 반해, 본 발명에서는 토양정화 셀(30) 내에서 직접 상기 양이온의 중금속 이온들을 수집하여 제거할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명에 따른 토양 복원 시스템은 토양정화 셀 내 소정의 흡착수단(40)을 구비하여, 제 2 전극모듈(20)을 향해 이동하는 양이온의 중금속 이온 또는 공극수에 포함된 불용성 앙금이 상기 흡착수단(40)에 흡착되어 통과하지 못하도록 할 수 있으며, 상기 흡착수단(40)을 토양정화 셀(30)로부터 꺼내어 폐기함으로써 흡착된 오염물질들을 간편하게 제거할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 흡착수단(40)으로는 반응성 매트 또는 이온교환수지 막이 적용될 수 있는데, 반응성 매트 및 이온교환수지 막에 대한 상세한 설명은 후술한 다.
상기 흡착수단(40)은 구체적인 적용 예에 따라 여러 양태로 나타날 수 있는데, 상기 제 2 전극모듈(20) 뿐만 아니라 제 1 전극모듈(10)에 인접한 위치에도 배치되어 제 1 전극모듈(10)을 향해 이동하는 음이온이 상기 흡착수단(40)에 흡착되어 통과하지 못하도록 할 수 있다. 또한, 상기 토양정화 셀(30) 내에 적어도 둘 이상의 흡착수단(40)이 배치되는 경우, 상기 흡착수단(40)은 일정 간격으로 배치되거나 여러 전기동력학적 기작에 따라 흡착하고자 하는 오염물질이 집중될 만한 지점 등에 각각 배치될 수 있다.
특히 전기동력학적 원리에 따라 제 2 전극모듈(20) 내에 유입되지 않은 일부 양이온의 오염물질들은 제 2 전극모듈(20)에 인접한 지점에서 불용성 앙금을 생성하는 경우가 많으며 이에 따라 오염물질의 제거 효율이 저하될 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위한 방법으로 상기 흡착수단(40)이 음극(C)이 수용되어 있는 제 2 전극모듈(20)에 인접한 지점에 배치되는 것이 바람직하다.
보다 상세히 설명하면, 토양 복원 동작을 위해 양 전극(A, C)에 전원을 인가하면 각 전극모듈(10, 20) 내의 용액에서 물의 전기분해가 일어나 제 1 전극모듈(10) 내에서는 수소 이온(H+)이 발생하며, 제 2 전극모듈(20) 내에서는 수산화 이온(OH-)이 발생한다. 발생한 수소 이온(H+) 및 수산화 이온(OH-)은 맞은 편 전극 측으로 이동하면서 전선을 형성한다. 수소 이온(H+)에 의해 형성되는 산전선은 이동하 면서 오염물질의 이동성을 높여 제거 효율을 높이지만, 수산화 이온(OH-)에 의해 형성되는 염기전선은 토양 표면과의 흡착 반응을 일으켜 오염물질의 이동성을 낮출 뿐만 아니라 제 2 전극모듈(20) 쪽으로 이동한 양이온의 오염물질과 반응하여 불용성 앙금을 생성하고 생성된 불용성 앙금이 토양의 전기 전도도를 떨어뜨려 결국 오염물질의 제거 효율을 크게 저하시킨다.
따라서, 상기 흡착수단(40)은 제 2 전극모듈(20)에서 생성된 수산화 이온(OH-)과 제 2 전극모듈(20) 측으로 이동한 양이온의 오염물질이 주된 반응을 일으키는 지점에 배치될 수 있으며, 양이온의 오염물질뿐만 아니라 수산화 이온과의 결합에 의해 생성된 불용성 앙금까지도 흡착시킬 수 있어 효율적으로 오염물질을 제거할 수 있다.
상기 흡착수단(40)은 제 1 전극모듈(10) 및 제 2 전극모듈(20)이 다수 구비되어 번갈아 배치되는 경우, 각 전극모듈(10, 20) 사이에 배치된 각 토양정화 셀(30)의 각각 또는 일부 구비될 수 있으며, 대면적의 오염 토양의 경우에도 마찬가지로 적용되어 각 전극모듈 사이 또는 일부 전극모듈 사이에 상기 흡착수단(40)이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 흡착수단(40)은 양이온 또는 음이온의 오염물질, 앙금형태의 오염물질, 또는 전하를 띠는 콜로이드 형태의 오염물질 등 주로 제거하고자 하는 오염물질 유형에 따라 다양하게 적용될 수 있으며, 본 명세서에서는 반응성 매트 및 이온교환수지 막이 적용되는 것을 예로 하여 설명하나 이에 한정되는 것은 아님을 명시한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 이온교환수지 막의 동작이 도시된 도로서, 상술한 흡착수단으로 이온교환수지 막이 적용되는 경우 그에 따른 동작 원리가 도시된 도이다. 도 3(a)는 양 전극에 전원이 인가되기 전 토양정화 셀의 상태가 도시된 도이며, 도 3(b)는 양 전극에 전원이 인가된 후 흡착수단에 따른 토양정화 셀의 상태가 도시된 도이다.
이온교환수지는 이온교환을 할 수 있는 이온을 지닌 불용성 합성수지로, 제거하고자 하는 이온을 원래 가지고 있던 이온과 교환하여 흡착하는 성질을 갖는다. 일반적으로 입자 형태를 가지고 있으며 고분자 산 또는 염기로 간주할 수 있는데 이들이 치환하는 기의 성질에 따라 강한 산, 강한 염기 등의 성질을 갖는다. 이러한 이온교환수지의 종류로는 양이온을 흡착하는 양이온 교환수지, 음이온을 흡착하는 음이온 교환수지, 또는 양이온 및 음이온을 선택적으로 흡착하는 양이온 교환수지 등이 있으며 이온교환수지를 막의 형태로 하면 이온교환수지 막을 얻을 수 있다.
양이온 교환수지로는, 예를 들어, 술폰산기인 R-SO3H를 갖고 넓은 pH 영역에 걸쳐 양이온을 교환할 수 있는 교환수지 또는 교환성이 큰 카르복시기 R-COOH를 갖는 교환수지가 사용될 수 있으며, 카르복시기를 갖는 교환수지의 경우 이온교환이 다 된 교환수지를 아세트산 등 약산성 용액에 넣어 다시 카르복시기를 형성함으로써 재활용 할 수 있다.
음이온 교환수지로는 예를 들어, 암모늄 염기로서 R4NOH형을 갖는 교환수지가 넓은 pH 영역에 걸쳐 음이온을 교환할 수 있으며, 아미노기를 갖는 교환수지의 경우 교환능력이 크고 안정하다.
본 발명의 일실시예에 따른 토양 복원 시스템은, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 여러 양이온 또는 음이온의 오염물질들이 함유되어 있는 토양정화 셀을 중심으로 양극(A)이 수용된 제 1 전극모듈(10) 및 음극(C)이 수용된 제 2 전극모듈(20)을 양측에 배치하고 제 2 전극모듈(20) 가까이에 흡착수단으로서 양이온 교환수지 막(40a)을 구비한다. 다음, 제 1 전극모듈(10) 및 제 2 전극모듈(20)의 각 전극(A, C)에 전원을 공급하면 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 토양 내 함유되어 있는 양이온 또는 음이온의 오염물질들이 양이온 교환수지 막(40a)을 사이에 두고 이동할 수 있다.
즉, 음이온의 오염물질들은 제 1 전극모듈을 향해 이동하며, 양이온의 오염물질들은 제 2 전극모듈을 향해 이동한다. 이중 일부 양이온 또는 음이온의 오염물질들이 이동하면서 양이온 교환수지 막(40a)을 통과하게 된다. 이때 양이온 교환수지 막(40a)은 유입된 음이온의 오염물질은 이동경로에 따라 그대로 통과시키나 양이온의 오염물질은 막 내 포함되어 있던 양이온 교환수지를 이루는 반응기와 결합하여 양이온 교환수지 막(40a)에 흡착시킨다. 이때, 반응기와 함께 양이온 교환수지 막(40a)을 구성하고 있던 양이온은 교환수지 막 내에 존재하거나 또는 막 바깥으로 방출될 수 있다.
따라서, 양이온 교환수지 막(40a)을 중심으로 제 2 전극모듈 측에는 원래 존재하고 있던 양이온의 오염물질들이 주로 남아있게 되며 이들은 제 2 전극모듈 내의 음극(C)으로부터 작용하는 인력에 의해 제 2 전극모듈로 유입되어 제거될 수 있다.
상술한 바와 같은 이온교환수지 막의 원리를 이용하여 토양 내 함유되어 있는 양이온 뿐만 아니라 음이온의 오염물질도 함께 제거할 수 있다. 물론 음이온의 오염물질 역시 양 전극에 전원을 인가함에 따라 전기 이동 또는 확산 등의 기작을 통해 제 1 전극모듈 방향으로 이동하며, 이에 따라 제 1 전극모듈 내로 유입되어 제거될 수 있으나 음이온 교환수지 막을 적용하여 오염물질을 제거할 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 또 다른 이온교환수지 막의 동작이 도시된 도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 토양 복원 시스템은 토양정화 셀 내에 다수의 이온교환수지 막을 구비할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 양이온 교환수지 막(40a) 및 음이온 교환수지 막(40a')이 각각 구비될 수 있다.
즉, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 토양정화 셀 내에 음극(C) 측에는 양이온 교환수지 막(40a)을 배치하고 양극(A) 측에는 음이온 교환수지 막(40a')을 배치한다. 다음, 양 전극(C, A)에 전원을 인가하면 토양 내 함유되어 있는 양이온의 오염물질은 음극(C)이 수용된 제 2 전극모듈 방향으로 이동하며, 음이온의 오염물질은 양극(A)이 수용된 제 1 전극모듈 방향으로 이동하게 된다. 이때 음극(C) 측에 배치된 양이온 교환수지 막(40a)의 경우, 양극(A)을 향해 이동하는 음이온은 그대로 통 과시키지만, 음극(C)을 향해 다가오는 양이온의 오염물질은 양이온 교환수지의 반응기와 결합하여 양이온 교환수지 막(40a) 내에 흡착시킨다. 또한, 양극(A) 측에 배치된 음이온 교환수지 막(40a')의 경우, 음극(C)을 향해 이동하는 양이온은 그대로 통과시키지만, 양극(A)을 향해 다가오는 음이온의 오염물질은 음이온 교환수지의 반응기와 결합하여 음이온 교환수지 막 내에 흡착시킨다.
따라서, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 양이온 교환수지 막(40a) 및 음이온 교환수지 막(40a')을 기준으로 제 2 전극모듈 측에는 기존에 존재하던 양이온의 오염물질이 존재하며, 제 1 전극모듈 측에는 역시 기존에 존재하던 음이온의 오염물질이 존재하게 된다. 이때 각 전극모듈 측에 존재하는 오염물질들은 각 전극모듈 내로 유입될 수 있으므로 양이온의 오염물질뿐만 아니라 음이온의 오염물질까지도 함께 제거할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 흡착수단으로 반응성 매트가 적용될 수도 있다.
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 반응성 매트가 도시된 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반응성 매트(40b)는 오염물질과 반응하여 제거될 수 있도록 하는 물질을 포함하는 수단으로, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 다공성의 토목용 섬유(geotextile, 42) 내부에 반응재(reactive-contaminant material, 44)을 포함할 수 있다. 상기 반응재(44)로는 흡착하고자 하는 양이온 또는 음이온과 반응하는 물질 외에도 유입된 물질을 물리적으로 흡착하 는 물질들이 활용될 수 있다. 예를 들면, 지오라이트(geolite), 펄라이트, 아파타이트(apatite), 영가 철(zeo-valent iron), 석회, 석고, 활성탄(activated carbon), 왕겨, 이온교환수지, 아타펄가이트(attapulgite) 등이 있으며 이들 물질은 각각 0% 내지 100%의 투입비율로 포함될 수 있다. 이때, 반응재는 본 명세서에서 제시된 예에 한정되지 않고 생산자에 따라 여러 오염물질에 물리적 또는 화학적으로 반응하여 흡착하는 물질을 선택적으로 활용할 수 있다.
또한, 상기 반응성 매트(40b')는 도 5(b)에 도시된 바와 같이 반응재(44) 사이에 소정의 레이어(46)를 배치하여 레이어의 일측으로는 양이온의 오염물질 또는 앙금에 반응하는 반응재(44a)를 포함하고, 다른 측으로는 음이온의 오염물질 또는 앙금에 반응하는 반응재(44b)를 포함할 수도 있다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 토양 복원 시스템의 전체적인 구성이 도시된 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기동력학적 토양 복원 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 물 또는 전해질 용액이 수용되며 내부에 전극을 구비하는 다수 전극모듈(10, 20), 상기 전극모듈(10, 20) 사이에 배치되어 오염물질을 제거하고자 하는 오염토양을 수용하는 토양정화 셀(30), 상기 토양정화 셀(30) 내에 배치되어 오염토양 내에 존재하는 오염물질을 흡착하는 흡착수단(40)을 포함한다.
또한, 상기 각 전극모듈(10, 20)과 연결되어 내부에 수용된 물 또는 전해질 용액을 순환시키는 순환수단(70)을 포함할 수 있으며, 각 전극모듈(10, 20) 및/또 는 순환수단(70)에 전원을 인가하는 전원공급수단(60) 및 토양정화 셀(30)의 오염상태를 모니터링하는 제어수단(80)을 포함할 수 있다.
순환수단(70)은 각 전극모듈(10, 20)을 서로 연결하는 순환 이동수단 및 순환 동력수단을 포함하여 구성되어 제 2 전극모듈(20)에서 생성되는 수산화 이온의 수를 감소시킴으로써 토양정화 셀 내 토양의 산도(acidity)를 유지시키고 이에 따라 오염물질의 이동성을 높여 제거효율을 향상시킬 수 있다.
전원공급수단(60)은 각 전극모듈(10, 20)에 연결되어 구동전원을 공급하는데, 직류전원 뿐만 아니라 펄스형, 교류전원도 공급될 수 있으나 상기 흡착수단(40)에 따라 다르게 적용될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 상기 흡착수단(40)으로서 상술한 이온교환수지 막이 적용된 경우 교류전원을 인가하면 이온의 이동방향이 계속 바뀜에 따라 오히려 역효과를 낼 수 있으므로 이온교환수지 막이 적용된 경우에는 직류전원 또는 펄스형 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 그러나 상술한 반응성 매트가 적용된 경우에는 이온의 이동방향에 관계없이 원하는 오염물질을 흡착시킬 수 있으므로 직류전원, 펄스형 전압 뿐만 아니라 교류전원도 공급될 수 있으며, 교류전원을 인가하는 경우에는 오염물질의 제거 효율을 보다 더 높일 수 있다. 이때 전원공급수단(60)은 순환수단(70)과도 연결되어 동작전원을 공급함으로써 순환동작이 이루어지도록 할 수 있다.
제어수단(80)은 전원공급수단(60) 및 각 전극모듈(10, 20)과 연결되어 각 전극모듈(10, 20)에서의 전압 또는 전류의 크기를 계측하고 그에 따라 전원공급 수단(60)의 동작을 제어할 수 있다. 또한 순환모터의 구동상태를 감지하여 상기 순환 모터가 지속적 또는 주기적으로 구동될 수 있도록 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전기동력학적 토양 복원 시스템을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며 양 전극에 전원 인가시 토양 내 오염물질을 직접 흡착할 수 있는 흡착수단을 포함하여 쉽고 간편하게 오염물질 제거동작을 수행할 수 있도록 하는 본 발명의 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있음은 자명하다.
도 1 은 종래 기술에 따른 토양 복원 시스템의 구성이 도시된 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 토양 복원 시스템의 일부 구성이 도시된 구성도,
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 이온교환수지 막의 동작이 도시된 도,
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 또 다른 이온교환수지 막의 동작이 도시된 도,
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토양 복원 시스템에 있어서, 반응성 매트의 구성이 도시된 구성도,
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 토양 복원 시스템의 전체적인 구성이 도시된 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 제 1 전극모듈 20: 제 2 전극모듈
3, 30: 토양정화 셀 40: 흡착수단
40a: 이온교환수지막 40b: 반응성 매트
60: 전원공급수단 70: 순환수단
80: 제어수단

Claims (9)

  1. 오염 토양에 설치되는 음극(cathode);
    상기 음극과 대향하도록 배치되는 양극(anode); 및
    상기 음극에 인접하도록 배치되어 상기 음극 측으로 이동하는 상기 오염 토양에 녹아있는 양이온의 오염물질을 흡착하며 표면이 다공막 구조로 형성되고 내부에 상기 양이온의 오염물질을 흡착하는 반응성 흡착 물질과 물리적 흡착 물질이 채워지는 제1 반응성 매트와 상기 양극에 인접하도록 배치되어 상기 양극 측으로 이동하는 상기 오염 토양에 녹아있는 음이온의 오염물질을 흡착하며 표면이 다공막 구조로 형성되고 내부에 상기 음이온의 오염물질을 흡착하는 반응성 흡착 물질과 물리적 흡착 물질이 채워지는 제2 반응성 매트를 포함하는 흡착수단
    을 포함하는 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 물리적 흡착 물질은 제오라이트(zeolite), 아파타이트(apatite), 석회, 석고, 활성탄(activated carbon) 중 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 반응성 흡착 물질은 이온교환수지인 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이온교환수지는 양극성 이온교환수지인 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 반응성 매트에 채워지는 이온교환수지는 양이온 교환 수지인 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 반응성 매트에 채워지는 이온교환수지는 음이온 교환 수지인 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극이 구비된 제1 전극 모듈 및 상기 양극이 구비된 제2 전극 모듈과 각각 연결되어 각각에 수용되어 있는 물 또는 전해질 용액을 순환시키는 순환모터
    를 포함하는 이온흡착매트를 이용한 전기동력학적 토양오염 복원 시스템.
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