KR101255352B1

KR101255352B1 - 해안 지하수 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR101255352B1
Application number: KR1020120043743A
Authority: KR
Inventors: 김용철; 윤희성
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-04-16
Also published as: EP2851883B1; EP2851883A4; JP2014519605A; JP2016020919A; EP2851883A1; WO2013162116A1; JP6059312B2

Abstract

해안 지하수 모니터링 시스템은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 및 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 제1측정센서를 포함하고, 상기 제1측정센서는 측정한 상기 제1거리를 송신하는 제1송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

해안 지하수 모니터링 시스템{Monitoring system for coastal groundwater and saline water level}

본 발명은 지하수 염수면 위치 추적장치 및 그 설치기에 관한 것이다.

일반적으로 해안지역에서는 과다한 지하수 사용으로 지하수의 수위가 낮아짐으로써 지하수에 염수(바닷물)가 유입되어 오염이 되고, 이로 인하여 지하수를 식수뿐만 아니라 농업용수나 공업용수로도 사용하지 못하는 위험에 노출되고 있다.

그러므로 해안지역에서는 지하수 관측정을 뚫고, 관측정에 지하수위, 온도, 전기전도도의 값 등을 측정하는 유선 또는 무선 측정센서를 설치하여 지하수의 변화를 감시하는 지하수 관측정을 운영해오고 있다.

담염수 경계면(지하수와 염수의 경계면)은 두 가지의 기작에 의하여 변화한다. 첫째는 담수층의 두께가 감소하는 현상이고, 다른 하나는 염수층의 두께가 변화하는 현상이다.

담수층의 두께는 강우에 의해 증가하기도 하고, 주변의 양수활동에 의해 감소하기도(얇아지기도) 한다.

염수층은 조석현상에 의해 해수면의 높이가 주기적으로 변함에 따라 변화한다.

최근에는 지구의 온난화 현상에 의해 해수면이 점진적으로 상승하고 있다.

여러가지 현상에 의하여 기준시점보다 담수층의 두께가 얇아지고 염수층의 두께가 두꺼워지는 담염수 경계면이 상승하고, 담수층의 두께가 두꺼워지고 염수층 두께가 낮아지면 담염수 경계면이 하강한다.

이와 같이 지하수의 과다한 양수활동, 강우, 조석현상, 지구온난화에 의한 해수면의 상승 등 다양한 복합적인 현상에 의하여 담염수의 경계면이 위치가 수시로 변화한다.

그러나 실제 해안지역의 지하수 관측정에 설치되는 측정센서는 유무선과 관계없이 고정된 심도에 설치되어 측정하기 때문에 실시간으로 담염수 경계면의 위치를 파악하기 어려운 문제점이 있었고, 담염수 경계면 위치를 실시간으로 파악한다고 하더라도, 담수 렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도 변화를 실시간으로 측정하여 지하수에 해수 침투를 방지하기 위한 실시간 모니터링은 불가능하였다.

또한 도 16에 도시된 바와 같이, 종래의 공개특허 제10-2005-0036057호의 "양수 추적자 시험방법"에서도 복잡한 계산식을 이용하여 지하수 경계면을 추적하는 방법이 개시되어 있으나 담염수 경계면의 수시변화를 측정하는데 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 담염수 경계면 위치 추적장치와 거리측정이 가능한 측정센서를 담수에 인입하여 담염수 경계면 위치 추적장치와 측정센서간의 거리를 측정하고, 지하수면과 측정센서간의 거리를 측정함으로써, 실시간으로 담수렌즈 두께 변화 또는 담염수 경계면 심도 변화를 측정하여 지하수에 해수가 침투할 우려가 있는 경우, 지하수 사용을 제한하는 경고 발령을 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 시스템은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 및 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 제1측정센서를 포함하고, 상기 제1측정센서는 측정한 상기 제1거리를 송신하는 제1송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 제1측정센서는 수압도 측정할 수 있는 수압측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 관측정의 내부에 삽입되며, 대기중에 설치된 제2측정센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 거리측정부를 음파 발생기와 음파수신기 또는 레이저발생기와 레이저수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 제2측정센서는 대기압을 측정하는 대기압 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 제2측정센서는 측정한 대기압 데이터를 전송하는 제2송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 제1송신부에서 전송된 데이터와 상기 제2송신부에서 전송된 데이터에 의해 담수렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도를 감시하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 모니터는 상기 담수렌즈 두께 또는 상기 담염수 경계면 심도가 기설정값보다 작으면 알람을 제공하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 시스템은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 고정 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리(a)를 측정하는 거리측정부 및 수압을 측정하는 수압측정부를 포함하는 제1측정센서; 대기압을 측정하는 대기압 측정부를 포함하는 제2측정센서; 지하수면을 측정하는 수면측정센서; 및 상기 제1측정센서와 상기 제2측정센서, 상기 수면측정센서에서 측정된 데이터를 저장하는 데이터베이스, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 데이터를 연산하는 연산부, 상기 연산부에서 연산된 값이 기설정값과 비교하는 비교부; 상기 비교부에서 비교하여 연산된 값이 기설정값보다 작으면 알람을 제공하는 알람부를 포함하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 연산부는 수면측정센서에서 측정한 지하수면을 제1측정센서의 상기 수압측정부에서 측정한 수압과 상기 제2측정센서의 대기압을 이용하여 보정함으로써, 상기 지하수면으로부터 상기 제1측정센서까지의 제2거리를 연산하고, 상기 제1거리(a)와 상기 제2거리(b)의 합으로 담수 렌즈 두께를 연산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 방법은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 및 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 제1측정센서를 포함하고, 상기 제1측정센서는 측정한 상기 제1거리를 송신하는 제1송신부를 포함하는 것을 해안 지하수 모니터링 시스템에서 상기 제1측정센서로부터 상기 담염수 경계면 위치 추적장치까지의 상기 제1거리를 측정하는 제1거리 측정단계; 상기 제1거리 측정단계 후, 측정한 상기 제1거리를 상기 제1송신부를 통해 모니터에 전송하는 전송단계; 상기 전송된 데이터를 이용하여 담수 렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도 변화를 모니터링하는 모니터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 방법은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부 및 수압을 측정하는 수압측정부를 포함하는 제1측정센서; 대기압을 측정하는 대기압 측정부를 포함하는 제2측정센서; 지하수면을 측정하는 수면측정센서; 및 상기 제1측정센서와 상기 제2측정센서, 상기 수면측정센서에서 측정된 데이터를 저장하는 데이터베이스; 상기 데이터베이스에 저장된 상기 데이터를 연산하는 연산부를 포함하고, 상기 연산부에서 연산된 값이 기설정값보다 작으면 알람을 제공하는 모니터를 포함하는 해안 지하수 모니터링 시스템에서 상기 수면측정센서를 이용하여 지하수면을 측정하는 지하수면 측정단계; 상기 제1측정센서로부터 상기 담염수 경계면 위치 추적장치까지의 상기 제1거리를 측정하고, 수압을 측정하는 제1거리 및 수압측정단계; 상기 제2측정센서의 대기압 측정부에서 대기압을 측정하는 대기압 측정단계; 상기 데이터 베이스에 측정된 상기 데이터를 저장하는 저장단계; 저장된 상기 데이터 중 상기 지하수면으로부터의 상기 제1측정센서까지의 거리는 상기 대기압 및 상기 수압에 의해 보정하여 상기 제1거리와 합하여 담수렌즈 두께를 연산하는 연산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 시스템은 담염수 경계면을 실시간으로 관측하고, 이에 따라 담수렌즈 두께 변화 또는 담염수 경계면 심도 변화를 측정하여 지하수에 해수가 침투할 우려가 있는 경우, 지하수 사용을 제한하는 경고 발령함으로써, 해안 지하수 관리를 용이하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 사용되는 담염수 경계면 위치 추적장치가 지하수를 측정하는 관측정에 설치된 개략상태도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 담염수 경계면 위치 추적장치가 지하수를 측정하는 관측정에 설치되어 작동하는 개략상태도이다.
도 3은 본 발명에 사용되는 담염수 경계면 위치 추적장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 사용되는 담염수 경계면 위치 추적장치의 분리사시도이다.
도 5은 본 발명에 따른 담염수 경계면 위치 추적장치의 가변형 금속부재의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 담염수 경계면 위치 추적장치의 분리단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 담염수 경계면 위치 추적장치의 공기 배출구를 나타내는 확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 담염수 경계면 위치 추적장치의 또 다른 실시예이다.
도 9는 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 10은 본 발명에 따른 제1측정센서의 블럭도이다.
도 11은 본 발명에 따른 제2측정센서의 블럭도이다.
도 12는 본 발명에 따른 모니터의 블럭도이다.
도 13은 지하수 이용에 따른 지하수면과 담염수 경계면의 변화를 나타낸다.
도 14은 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 방법의 순서도이다.
도 15는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서의 해안 지하수 모니터링 방법의 순서도이다.
도 16은 종래의 지하수 염수면 추적방법을 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

본 발명인 담염수 경계면 위치 추적장치(1)는 도 1과 도 2와 같이 해안지역의 지하수 변화를 측정하기 위하여 뚫린(천공) 관측정(2)에 삽입되어 지하수의 담염수 경계면의 변동에 따라 상하로 이동하는 것으로, 도 3 내지 도 8과 같이 담염수 경계면 위치 추적장치(1)는 크게 유체를 이용하여 부력의 크기를 조절하는 부력유도체(10)와,상기 부력유도체(10)의 하부에 설치되어 지하수의 지하수위, 온도, 전기전도도의 값 등을 측정하는 무선측정센서(20)와, 부력유도체(10)의 하부에 무선측정센서(20)를 감싸도록 설치된 타공관(30)으로 구성된다.

부력유도체(10)는 유체를 포함할 수 있도록 내부공간(11a)을 가지며, 상부에 유체를 삽입할 수 있도록 개구부(11b)가 형성된 하부가 막힌 파이프(관) 형태의 부력몸체(11)와, 부력몸체(11)의 하부에는 무선측정센서(20)를 설치하기 위한 관통홀(12a)이 형성된 부라켓(12)과, 부라켓(12)의 외측으로 타공관(30)을 설치하기 위한 나사부(13)가 형성되고, 부력몸체(11)의 상부에는 내부공간(11a)에 유체를 삽입하고 개구부(11b)를 밀폐시키는 자석에 붙는 가변형 금속부재(15)를 포함하는 밀폐용 캡(14)이 설치된다.

도 5에 도시된 바와 같이 가변형 금속부재(15)는 원주방향으로 금속날개(17)를 확장가능하여 사이즈를 확장 축소 가능한 형상이다.

그러나 이러한 형상에 한정되는 것은 아니고, 가변형 금속부재(15)를 서로 다른 사이즈의 금속부재를 밀폐용 캡(14)에 교체하여 부착하거나, 밀폐용 캡(14)에 금속부재를 부착하고, 금속부재에 원주방향으로 더 큰 사이즈의 또 다른 금속 부재를 덧붙여 사이즈를 가변시킬 수도 있다.

이렇게 가변형 금속부재(15)를 밀폐용 캡(14)에 부착시키는 것은 지하수 관측정(2)에 담염수 경계면 위치 추적장치(1)를 설치회수할 때, 전자석을 이용하여 부착한 후 설치 회수하게 되고, 전자석이 정확히 가변형 금속부재(15)의 상부에 위치해야 자력에 의해 담염수 경계면 위치 추적장치(1)가 회수가능하게 된다.

이 때, 지하수 관측정(2)의 직경에 비해 가변형 금속부재(15)의 직경이 작으면, 전자석이 정확히 가변형 금속부재(15)에 위치하는 것이 어렵고 이로 인해 회수의 어려움이 있으므로, 가변형 금속부재(15)를 지하수 관측정(2)의 직경보다 약간 작게 설정하여 삽입함으로써, 전자석이 지하수 관측정(2)의 어느 위치에 위치하더라도 회수가 용이하게 하기 위함이다.

가변형 금속부재(15)와 밀폐용 캡(14)은 나사에 의해 결합할 수도 있고, 가변형 금속부재(15) 자체에 나사산이 형성된 돌출부가 형성되어 밀폐용 캡(14)의 상단부에 형성된 암나사산부에 결합할 수도 있다.

또한, 개구부(11b)와 밀폐용 캡(14)에는 보통 서로 대응되게 나사홈이 형성되어 있고, 기밀 확보용 고무재질의 패킹(16)이 개구부(11b)와 밀폐용 캡(14) 사이에 위치하며, 개구부(11b)를 통하여 유체(40)를 내부공간(11a)에 삽입하여 부력의 크기를 조절한 후 밀폐용 캡(14)으로 밀폐시킨다.

무선측정센서(20)는 해안지역의 지하수수위, 온도, 전기전도도의 값 등을 측정하는 통상의 것으로, 무선측정센서(20)는 지하수의 변화를 측정하여 지상에 설치된 기록장치에 무선통신으로 신호를 보내어 지상에서 담염수 경계면의 위치변화를 확인할 수 있도록 한다.

이러한 무선측정센서(20)에는 도 4와 같이 상부에 부력유도체(10)에 형성된 부라켓(12)에 설치되도록 관통홀(22)이 구비된 연결구(21)가 형성된다.

이와 같이 이루어진 무선측정센서(20)는 도 6과 같이 부력유도체(10)의 부라켓(12)에 형성된 관통홀(12a)과 연결구(21)의 관통홀(22)을 일치시킨 후 핀을 삽입하여 부력유도체(10)의 하부 일체로 고정설치한다.

타공관(30)은 무선측정센서(20)의 감싸도록 둘레에 설치되어 무선측정센서(20)를 보호하는 것으로, 도 4와같이 지하수 및 염수가 내측에 위치하는 무선측정센서(20)로 유입되도록 한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 타공몸체(31)의 외주면에는 복수개의 유입홀(32)이 형성되어, 유입홀(32)을 통해 지하수 및 염수가 타공몸체(31)의 내측으로 유입되어 무선측정센서(20)와 접촉하게 되고, 타공몸체(31)의 상부면에는 나사홈(33)이 형성되어 타공몸체(31)와 부력몸체(11)의 하부에 형성된 암나사부(13)간의 나사결합이 가능하다.

복수개의 유입홀(32)은 타공몸체(31)의 길이방향으로 형성된다.

지하수 염수면 위치 추적장치(1)를 지하수 관측정(2)에 삽입시, 타공몸체(31)의 하부에 위치한 유입홀(32)부터 지하수 및 염수가 유입되고, 상부에 형성된 유입홀(32)을 통해서는 타공몸체(31)에 잔류하던 공기가 배출되게 된다.

그러나, 타공몸체(31)의 최상부, 즉 타공몸체(31)의 상부면에 형성된 수나사부(33)과 부력몸체(11)의 하부에 형성된 암나사부(13)간의 나사결합된 결합부에 미소 공간이 있고 이 부분에 공기가 잔류하여 부력에 영향을 줄 수 있다.

이러한 타공몸체(31) 상부에 잔류하는 미소 공기를 배출시켜 담염수 경계면의 변화에 따라 정확히 부력이 변동되도록 하기 위해 수나사부(33)에는 공기 배출구(34)가 형성되어 있고, 암나사부(13)에도 대응되는 위치에 공기 배출구(34)가 형성된다.

따라서, 수나사부(33)와 암나사부(13)가 결합된 상태에서 수나사부(33)에 형성된 공기 배출구(34)와 암나사부(13)에 형성된 공기 배출구(34)가 서로 연통가능하여, 타공몸체(31)의 최상부에 잔류하는 미소 공기가 공기 배출구(34)를 통해 완전히 배출되게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 담염수 경계면 위치 추적장치(1)의 또 다른 실시예이다.

타공관(30)은 무선측정센서(20)를 보호하기 위해 무선측정센서(20)의 외주면에 탈착되도록 설치가능하나, 타공관(30)이 없는 형태로도 무선측정센서(20)를 직접 부력유도체(10)에 설치하여 사용가능하다.

일반적으로 무선측정센서(20)의 상부 외주면에는 나사산이 형성되어 연결구(21)와 나사결합되게 된다.

연결구(21)를 제거한 무선측정센서(20)의 상부 외주면에는 나사산이 형성되어 있고, 이를 부력유도체(10)의 하부면에 나사산을 형성하고 나사결합을 직접적으로 할 수도 있다.

도 8은 이러한 실시예를 도시한 것으로서, 무선측정센서(20)는 다양한 형태가 있을 수 있고, 크기 또한 다양할 수 있으며, 크기에 따라 상부 외주면의 직경이 상이하고 이를 일정 크기의 부력유도체(10)에 나사결합하기 위해, 연결부재(16)를 사용한다.

연결부재(16)의 상부 외주면에는 제1나사산(24)이 형성되고, 하부 내주면에는 제2나사산(18)이 형성되어 있어 제2나사산(18)은 무선측정센서(20)의 상부에 형성된 나사산과 결합하고, 제1나사산(24)은 부력유도체(10) 중 부력몸체(11)의 하부 내주면에 형성된 나사산과 결합하여 부력유도체(10)와 무선측정센서(20)가 결합된다.

연결부재(16)의 제2나사산(18)의 직경은 무선측정센서(20)의 직경에 따라 다양한 사이즈로 형성될 수 있고, 제1나사산(24)의 직경은 부력몸체(11)의 하부 내주면 직경에 따라 고정된다.

부력유도체(10)는 도 8에 도시된 바와 같이, 유체를 포함할 수 있도록 내부공간(11a)을 가지며, 상부에 유체를 삽입할 수 있도록 개구부(11b)가 형성된 하부가 막힌 파이프(관) 형태의 부력몸체(11)이고, 그 하부 내주면에는 나사산이 형성되어 무선측정센서(20)가 결합되는데, 막힌 파이프(관)의 하부면에 형성된 나사산으로 인해 내부에 포함된 유체가 유출되지 않도록 실링부재(19)가 내부공간(11a)의 하단부에 형성되어 나사산과 내부공간(11a)을 격리시켜 수밀시킨다.

도 9는 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 시스템의 개략도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 시스템은 담염수 경계면 위치 추적장치(1), 제1측정센서(100), 제1송신부(120)를 포함한다.

담염수 경계면 위치 추적장치(1)는 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정(2)에 삽입되어 담염수 경계면(5) 상에서 부력의 변화에 따라 이동하면서 담염수 경계면(5)의 위치 변화를 측정한다.

지하수면(4)과 담염수 경계면(5) 사이, 즉 담염수 경계면 위치 추적장치(1)보다는 상부에 설치되나 담수속의 일정 높이에 고정되도록 제1측정센서(100)를 설치한다.

도 10은 본 발명에 따른 제1측정센서의 블럭도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1측정센서(100)는 담염수 경계면 위치 추적장치(1)와의 제1거리(a)를 측정하는 거리측정부(110)와 측정된 제1거리(a)를 송신할 수 있는 제1송신부(120)를 포함한다.

또한, 제1측정센서(100)는 담수의 수압도 실시간으로 측정가능하도록 수압 측정부(130)를 포함한다.

여기서, 거리측정부(110)는 수중에서 거리측정이 가능한 어떠한 기술이라도 적용가능하며, 일실시예로서, 음파 발생기 또는 레이저 발생기(111)와 음파수신기 또는 레이저 수신기(112)를 포함하여, 음파발생기(111)로부터 발생된 음파가 담염수 경계면 위치 추적장치(1)에 반사되어 돌아온 음파를 음파수신기(112)에서 감지하고 이를 통해 거리를 측정가능하거나, 레이저발생기(111)로부터 발생된 레이저가 담염수 경계면 위치 추적장치(1)에 반사되어 돌아온 레이저를 레이저수신기(112)에서 감지하여 거리 측정가능하다.

도 11은 본 발명에 따른 제2측정센서의 블럭도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 지하수 관측정(2)의 내부에 삽입되며, 대기중에 설치된 제2측정센서(200)를 포함할 수 있고, 제2측정센서(200)는 대기압 측정부(210)와 측정한 대기압 데이터를 전송하는 제2송신부(220)을 포함한다.

대기압 측정부(210)를 통해 지하수 관측정(2)에서의 대기압의 변화를 실시간으로 관측가능하다.

대기압을 측정하는 것은 대기압의 변화에 따라 지하수면(4)이 미세하게 변화하기 때문에 지하수면(4)과 담염수 경계면(5) 사이의 담수렌즈 두께 변화를 측정할 때 보정값으로 활용하기 위한 것이다.

제1측정센서(100)에서 측정한 제1거리(a)의 데이터는 제1송신부(120)를 통해 전송되고, 제2측정센서(200)에서 측정한 대기압 데이터는 제2송신부(220)에 의해 전송되어 모니터(300)에서 담수렌즈 두께 및/또는 담염수 경계면 심도를 감시하게 된다.

담수렌즈 두께는 담염수 경계면(5)에서 부유하는 담염수 경계면 추적장치(1)와 제1측정센서(100)간의 제1거리(a)와 지하수면(4)으로부터 제1측정센서(100)까지의 제2거리(b)와의 합이다.

이 때, 지하수면(4)으로부터 제1측정센서(100)까지의 거리는 제1측정센서(100)의 높이가 고정되어 있도록 설치되나, 지하수면(5)이 대기압에 따라 변화하고, 지하수면(4)의 변화는 수압의 변화로서 산출가능하여, 대기압의 변화 및 제1측정센서(100)의 수압 측정부(130)에서 측정한 수압에 의해 보정하여 제2거리(b)를 보정하여 사용한다.

또한, 담염수 경계면 심도는 지하수 관측정(2)의 지표면으로부터 담염수 경계면(5)까지의 거리를 의미하고, 이는 제1거리(a)와 제2거리(b)의 합에 지하수 관측정(2)의 입구와 만나는 지표면(6)으로부터 지하수면(4)까지의 제3거리(c)의 합으로서 산출된다.

최초의 지하수면(4)은 수면측정센서(400)을 지하수 관측정(2)에 내리면서 지하수면(4)과 수면측정센서(400)가 접촉할 때의 거리를 측정하여 기록하고, 그 이후의 지하수면(4)의 변화는 수압측정부(130)에서 측정한 수압의 변화를 통해 최초의 지하수면(4)을 기준으로 변화과정을 산출하게 된다.

도 12는 본 발명에 따른 모니터의 블럭도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모니터(300)는 담수렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도가 사용자가 설정한 기설정값(P)보다 작아지면 알람을 제공하는 알람부(350)를 포함한다.

또는 모니터(300)는 지하수 관측정의 지표면(6)의 해발고도는 해수면(3)으로부터의 고도를 통해 알 수 있고, 담염수 경계면(5)의 해발고도는 지하수 관측정의 지표면(6)의 해발고도로부터 제1거리(a), 제2거리(b), 제3거리(c)를 뺀 값으로부터 산출되고, 담염수 경계면(5)의 해발고도가 기준설정값(P1)보다 상승하게 되면, 지하수 관측정(2)의 지하수 수위가 그 만큼 낮아지고, 염수가 상승했음을 의미하므로 알람을 제공하여 지하수를 관리하게 한다.

여기서, 알람부(350)는 음향 또는 경고등 등 다양한 방법으로 사용자가 인지할 수 있으면 된다.

보다 구체적으로 모니터(300)는 알람부(350)에 알람을 제공하기 위해, 제1측정센서(100)의 제1송신부(120)를 통해 제1측정센서(100)에서 관측된 제1거리(a) 및 수압에 대한 데이터를 수신하고, 제2측정센서(200)의 제2송신부(220)에서 측정한 대기압 데이터를 수신하여 저장하는 데이터베이스(310), 데이터베이스(310)에 저장된 각종 데이터를 이용하여 담수렌즈 두께 및/또는 담염수 경계면 심도를 연산하는 연산부(320), 연산된 값, 즉 담수렌즈 두께가 사용자가 기설정한 기설정값(P)과 비교하거나, 담염수 경계면 심도값이 사용자가 기설정하여 둔 기준설정값(P1)과 비교하는 비교부(330), 비교부(330)에서 비교한 결과 담수렌즈 두께가 기설정값(P)보다 작거나, 담염수 경계면 심도값이 기준설정값(P1)보다 크면 알람을 제공하는 알람부(350)를 포함한다.

연산부(320)는 담수렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도값을 연산할 때, 수면측정센서(400)에서 측정한 지하수면(4)을 기초로 하여 제1측정센서(100)의 수압측정부(130)에서 측정한 수압과 제2측정센서(200)의 대기압 측정부(310)에서 측정한 대기압값으로 보정하여 지하수면 변화를 실시간으로 관측하여 지하수면(4)으로부터 고정된 제1측정센서까지의 제2거리(b)를 연산한다.

또한, 제1거리(a), 제2거리(b), 제3거리(c)와의 합을 통해 담수렌즈 두께를 산출하고, 지표면의 해발고도로부터 이들 값의 차를 통해 담염수 경계면 심도값을 연산한다.

모니터(300)는 추가로 실시간으로 데이터베이스(310)에 저장된 각종 데이터와 연산부(320)에서 연산된 담수렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도값을 디스플레이부(340)에 디스플레이하여 사용자가 육안으로 모니터링할 수도 있다.

담수렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도값이 기설정값(P)보다 작다는 의미는 첫째 자연적으로 오랜기간 비가 오지 않아 자연적으로 침투되는 빗물이 줄어들어 담수렌즈 두께가 얇아지고 염수두께가 두꺼워져서 담염수 경계면(5)이 상승하여 더 이상 펌프를 통해서 안정적으로 담수를 양수할 수 없게 되는 상황이거나, 둘째, 해안지역의 지하수관정에서 지하수의 과잉 양수에 의해 지하수면(4)이 지하수 관정을 중심으로 원추형태 내려감에 따라 담염수 경계면이 원뿔형태로 상승하여 담염수 경계면이 기설정된 심도보다 상부에 위치하는 상황을 의미하고, 양수에 의한 담염수 경계면 상승은 도 13의 지하수 관측정(2)에서의 지하수면(4)과 담염수 경계면(5)의 변화를 도시한 도면을 통해 알 수 있다.

도 14는 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 방법의 순서도이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 방법은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정(2)에 삽입되어 담염수 경계면(5)상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치(1); 및 상기 관측정(2)에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치(1)보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치(1)와의 제1거리(a)를 측정하는 거리측정부(110)를 포함하는 제1측정센서(100)를 포함하고, 상기 제1측정센서(100)는 측정한 상기 제1거리(a)를 송신하는 제1송신부(120)를 포함하는 것을 해안 지하수 모니터링 시스템에서 상기 제1측정센서(100)로부터 상기 담염수 경계면 위치 추적장치(1)까지의 상기 제1거리(a)를 측정하는 제1거리 측정단계(S100); 상기 제1거리 측정단계(S100) 후, 측정한 상기 제1거리(a)를 상기 제1송신부(120)를 통해 모니터(300)에 전송하는 전송단계(S200); 전송된 데이터를 이용하여 담수 렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도 변화를 모니터링하는 모니터링 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 15는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서의 해안 지하수 모니터링 방법의 순서도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 는 본 발명에 따른 해안 지하수 모니터링 방법은 해안지역의 지하수를 측정하는 관측정(2)에 삽입되어 담염수 경계면(5)상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치(1); 상기 관측정(2)에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치(1)보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치(1)와의 제1거리(a)를 측정하는 거리측정부(110) 및 수압을 측정하는 수압측정부(130)를 포함하는 제1측정센서(100); 대기압을 측정하는 대기압 측정부(210)를 포함하는 제2측정센서(200); 지하수면(4)을 측정하는 수면측정센서(400); 및 상기 제1측정센서(100)와 상기 제2측정센서(200), 상기 수면측정센서(400)에서 측정된 데이터를 저장하는 데이터베이스(310); 상기 데이터베이스(310)에 저장된 상기 데이터를 연산하는 연산부(320)를 포함하고, 상기 연산부(320)에서 연산된 값이 기설정값(P)보다 작은지 비교하는 비교부(330)를 포함하고, 비교부(330)에서 기설정값(P) 또는 기준설정값(P1)보다 작거나 크면 알람을 제공하는 알람부(350)를 포함한 모니터(300)를 포함하는 해안 지하수 모니터링 시스템에서 상기 수면측정센서(400)를 이용하여 지하수면(4)을 측정하는 지하수면 측정단계(S50'); 상기 제1측정센서(100)로부터 상기 담염수 경계면 위치 추적장치(1)까지의 상기 제1거리(a)를 측정하고, 수압을 측정하는 제1거리 및 수압측정단계(S100'); 상기 제2측정센서(200)의 대기압 측정부(210)에서 대기압을 측정하는 대기압 측정단계(S150'); 상기 데이터 베이스(310)에 측정된 상기 데이터를 저장하는 저장단계(S200'); 저장된 상기 데이터 중 상기 지하수면(4)으로부터의 상기 제1측정센서(100)까지의 거리는 상기 대기압 및 상기 수압에 의해 보정하여 상기 제1거리(a)와 합하여 담수렌즈 두께를 연산하는 연산단계(S300')를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경, 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1: 담염수 경계면 위치 추적장치 2: 지하수 관측정
3: 해수면 4: 지하수면
5: 담염수 경계면 6: 지하수 관측정의 지표면
10 : 부력유도체 11 : 부력몸체
12 : 부라켓 13 : 암나사부
14 : 밀폐용 캡 15 : 가변형 금속부재
20 : 무선측정센서 30 : 타공관
100: 제1측정센서 110: 거리측정부
120: 제1송신부 130: 수압 측정부
111: 음파 발생기 112: 음파수신기
200: 제2측정센서 210: 대기압 측정부
220: 제2송신부 300: 모니터
310: 데이터베이스 320: 연산부
330: 비교부 340: 디스플레이부
350: 알람부 400: 수면측정센서
a: 제1거리 b: 제2거리
c: 제3거리 P: 기설정값
S100: 제1거리 측정단계 S200: 전송단계
S300: 모니터링 단계
S50': 지하수면 측정단계 S100' 제1거리 및 수압측정단계
S150': 대기압 측정단계 S200': 저장단계
S300': 연산단계

Claims

해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 및
상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 제1측정센서를 포함하고,
상기 제1측정센서는 측정한 상기 제1거리를 송신하는 제1송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1측정센서는 수압도 측정할 수 있는 수압측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제2항에 있어서,
상기 관측정의 내부에 삽입되며, 대기중에 설치된 제2측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,
상기 거리측정부는 음파 발생기와 음파수신기 또는 레이저 발생기와 레이저수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제2측정센서는 대기압을 측정하는 대기압 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제2측정센서는 측정한 대기압 데이터를 전송하는 제2송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제1송신부에서 전송된 데이터와 상기 제2송신부에서 전송된 데이터에 의해 담수렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도를 감시하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제7항에 있어서,
상기 모니터는 상기 담수렌즈 두께가 기설정값보다 작거나, 상기 담염수 경계면 심도가 기준설정값보다 크면 알람을 제공하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치;
상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부 및 수압을 측정하는 수압측정부를 포함하는 제1측정센서;
대기압을 측정하는 대기압 측정부를 포함하는 제2측정센서;
지하수면을 측정하는 수면측정센서; 및
상기 제1측정센서와 상기 제2측정센서, 상기 수면측정센서에서 측정된 데이터를 저장하는 데이터베이스, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 데이터를 연산하는 연산부, 상기 연산부에서 연산된 값이 기설정값과 비교하는 비교부; 상기 비교부에서 비교하여 연산된 값이 기설정값보다 작으면 알람을 제공하는 알람부를 포함하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
제9항에 있어서,
상기 연산부는 수면측정센서에서 측정한 지하수면을 제1측정센서의 상기 수압측정부에서 측정한 수압과 상기 제2측정센서의 대기압을 이용하여 보정함으로써, 상기 지하수면으로부터 상기 제1측정센서까지의 제2거리를 연산하고,
상기 제1거리와 상기 제2거리의 합으로 담수 렌즈 두께를 연산하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 시스템.
해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 및 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부를 포함하는 제1측정센서를 포함하고, 상기 제1측정센서는 측정한 상기 제1거리를 송신하는 제1송신부를 포함하는 것을 해안 지하수 모니터링 시스템에서 상기 제1측정센서로부터 상기 담염수 경계면 위치 추적장치까지의 상기 제1거리를 측정하는 제1거리 측정단계;
상기 제1거리 측정단계 후, 측정한 상기 제1거리를 상기 제1송신부를 통해 모니터에 전송하는 전송단계;
전송된 데이터를 이용하여 담수 렌즈 두께 또는 담염수 경계면 심도 변화를 모니터링하는 모니터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 방법.
해안지역의 지하수를 측정하는 관측정에 삽입되어 담염수 경계면상에서 부력의 변화에 따라 이동하는 담염수 경계면 위치 추적장치; 상기 관측정에 삽입되고, 상기 담염수 경계면 위치 추적장치보다 상부에 위치하여 상기 담염수 경계면 위치 추적장치와의 제1거리를 측정하는 거리측정부 및 수압을 측정하는 수압측정부를 포함하는 제1측정센서; 대기압을 측정하는 대기압 측정부를 포함하는 제2측정센서; 지하수면을 측정하는 수면측정센서; 및 상기 제1측정센서와 상기 제2측정센서, 상기 수면측정센서에서 측정된 데이터를 저장하는 데이터베이스, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 데이터를 연산하는 연산부, 상기 연산부에서 연산된 값이 기설정값보다 작은지 비교하는 비교부, 상기 비교부에서 연산된 값이 기설정값보다 작으면 알람을 제공하는 알람부를 포함한 모니터를 포함하는 해안 지하수 모니터링 시스템에서 상기 수면측정센서를 이용하여 지하수면을 측정하는 지하수면 측정단계;
상기 제1측정센서로부터 상기 담염수 경계면 위치 추적장치까지의 상기 제1거리를 측정하고, 수압을 측정하는 제1거리 및 수압측정단계;
상기 제2측정센서의 대기압 측정부에서 대기압을 측정하는 대기압 측정단계;
상기 데이터 베이스에 측정된 상기 데이터를 저장하는 저장단계;
저장된 상기 데이터 중 상기 지하수면으로부터의 상기 제1측정센서까지의 거리는 상기 대기압 및 상기 수압에 의해 보정하여 상기 제1거리와 합하여 담수렌즈 두께를 연산하는 연산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해안 지하수 모니터링 방법.