KR101327983B1 - 양수 처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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KR101327983B1
KR101327983B1 KR1020130072858A KR20130072858A KR101327983B1 KR 101327983 B1 KR101327983 B1 KR 101327983B1 KR 1020130072858 A KR1020130072858 A KR 1020130072858A KR 20130072858 A KR20130072858 A KR 20130072858A KR 101327983 B1 KR101327983 B1 KR 101327983B1
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pumping
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water
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전성천
천정용
이명재
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주식회사 지오그린이십일
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Abstract

지하수 양수를 통하여 지하수 오염 확산을 방지하거나 오염을 제거하기 위해 추적자를 이용하여 양수량에 따른 지하수 포획구간 평가를 수행할 수 있는 양수 처리 시스템은, 추적자 주입정들, 관측정들, 양수정들 및 추적자시험 평가장치를 포함한다. 추적자 주입정들은 지하수 오염운의 진행 방향과 수직한 제1 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 양단에 배치된다. 관측정들은 제1 가상선과 평행한 제2 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 하류 지역에 배치된다. 양수정들은 제2 가상선과 평행한 제3 가상선상에 배치되되, 추적자 주입정과 관측정 사이에 배치된다. 추적자시험 평가장치는 추적자 용액이 상기 추적자 주입정들 각각에 동시 또는 순차적으로 주입된 후 상기 양수정을 통해 측정된 추적자 농도를 근거로 상기 주입된 추적자의 회수 질량 및 회수율을 계산하여 양수 처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가한다. 이에 따라, 지하수 상류지역에서 일정한 양의 추적자를 주입한 후 하류 양수정에서 회수되는 추적자의 회수율을 평가함으로써, 양수에 따른 포획구간을 직접적으로 평가할 수 있다.

Description

양수 처리 시스템 및 그 방법{PUMPING AND TREATING SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 양수 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추적자를 이용하여 양수량에 따른 지하수 포획구간(capture zone)을 평가하기 위한 양수 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지하수 오염운이 하류지역으로 확산되는 것을 방지 또는 억제하기 위한 유용한 방법은 지하수의 양수를 통하여 수리적인(hydraulic) 방벽(barrier)을 만드는 것이다.
양수를 통하여 지하수 오염 확산을 방지하고 오염운을 제거하기 위해서는 양수 처리 시스템의 설계시 양수량에 따른 지하수 포획구간에 대한 평가가 반드시 필요하며, 일반적으로 대수층의 투수량계수(tranmissivity) 및 수두구배(hydraulic gradient)을 이용하여 수식으로 평가하거나, 지하수 유동 수치모델링을 통하여 평가한다.
양수 처리 시스템의 운영시 양수량을 과대하게 증가시키면 포획구간이 증가하여 확산방지효과는 증대되지만 운영비용이 증가하므로, 하류지역으로 오염 확산 방지가 가능한 최소량으로 양수를 진행하는 것이 비용적으로 효과적이다.
그런데, 지하 대수층 매질의 불균질성(heterogeneity)으로 인하여 투수량계수와 수두구배 등을 통해 평가되었던 포획구간이 실제 양수시에 다르게 나타나서 계획된 양수량으로 양수처리 시스템을 운영할 경우에 지하수 오염운의 확산방지에 실패할 수 있다.
따라서 양수 처리 시스템 운영시에는 양수의 지하수 오염 확산 방지효과에 대한 관측을 통한 실증평가가 필요하다.
오염 확산 방지효과를 확인할 수 있는 방법은 지하수 흐름상 양수정의 하류에 관측정을 설치하여 오염물질의 농도를 변화를 관측하는 것이며, 관측정에서 오염물질의 농도가 감소하거나 낮게 유지되는 것을 통하여 방지효과를 확인할 수 있다.
그런데, 이미 하류로 저농도의 오염이 확산되어 있거나, 분산형 소규모 오염원이 존재하는 경우에는 양수정의 하류 관측정에서 오염물질 농도가 일부 하강 후 유지경향을 나타내어, 오염물질 농도 관측만으로 양수에 의해 지하수 오염운이 완벽하게 포획되어 오염 확산 방지가 효과적으로 이루어지고 있는지를 확인하는 것이 어렵다.
한국등록특허 제0497614호 (등록일자: 2005년 6월 17일, 발명의 명칭: 양수 추적자 시험방법) 한국공개특허 제2010-0073322호 (공개일자: 2010년 7월 1일, 발명의 명칭: 입자추적법을 이용한 복잡흐름장에서의 오염 물질 이동 수치모사 방법)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 지하수 양수를 통하여 지하수 오염 확산을 방지하거나 오염을 제거하기 위해 추적자를 이용하여 양수량에 따른 지하수 포획구간 평가를 수행할 수 있는 양수 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 양수 처리 시스템을 이용한 양수 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 양수 처리 시스템은, 복수의 추적자 주입정들, 복수의 관측정들, 복수의 양수정들 및 추적자시험 평가장치를 포함한다. 상기 추적자 주입정들은 지하수 오염운의 진행 방향과 수직한 제1 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 양단에 배치된다. 상기 관측정들은 상기 제1 가상선과 평행한 제2 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 하류 지역에 배치된다. 상기 양수정들은 상기 제2 가상선과 평행한 제3 가상선상에 배치되되, 상기 추적자 주입정과 상기 관측정 사이에 배치된다. 상기 추적자시험 평가장치는 추적자 용액이 상기 추적자 주입정들 각각에 동시 또는 순차적으로 주입된 후 상기 양수정을 통해 측정된 추적자 농도를 근거로 상기 주입된 추적자의 회수 질량 및 회수율을 계산하여 양수 처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따르면, 지하수 오염운의 진행 방향과 수직한 제1 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 양단에 배치된 복수의 추적자 주입정들과, 상기 제1 가상선과 평행한 제2 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 하류 지역에 배치된 복수의 관측정들과, 상기 제2 가상선과 평행한 제3 가상선상에 배치되되, 상기 추적자 주입정과 상기 관측정 사이에 배치된 복수의 양수정들을 포함하는 양수 처리 시스템의 양수 처리 방법은 제조된 추적자 용액을 상기 추적자 주입정들 각각에 동시 또는 순차적으로 주입하는 단계; 상기 추적자 용액이 추적자 주입정 내에 오랜 기간 잔류하는 것을 방지하기 위해 주입한 추적자 용액과 동일한 부피의 물을 주입하는 단계; 상기 양수정을 통해 추적자 농도를 측정하는 단계; 및 주입된 추적자의 회수 질량 및 회수율을 계산하여 양수처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가하는 단계를 포함한다.
이러한 양수 처리 시스템 및 그 방법에 의하면, 지하수 상류지역에서 일정한 양의 추적자를 주입한 후 하류 양수정에서 회수되는 추적자의 회수율을 평가함으로써, 양수에 따른 포획구간을 직접적으로 평가할 수 있다. 또한, 효율적으로 오염 확산 방지를 위한 포획가능한 최소 양수량을 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양수 처리 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2a는 양수정에서 양수시간에 따른 추적자 농도 변화를 설명하기 위한 그래프이고, 도 2b는 추적자 누적 질량 회수율 분석을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 양수량에 따른 추적자 회수율의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양수 처리 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 특히, 양수정을 통해 획득한 지하수 시료에서 추적자 농도를 측정하여 오염 확산 방지 효율을 검증평가를 위한 양수 처리 시스템이 도시된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 양수 처리 시스템은 오염 확산 방지 효율 검증평가를 위해 복수의 추적자 주입정들(110), 복수의 관측정들(120), 복수의 양수정들(130) 및 추적자시험 평가장치(140)를 포함한다.
추적자 주입정들(110)은 지하수 오염운의 진행 방향과 수직한 제1 가상선(IML1)상에 배치되되, 지하수 오염운의 양단과 양수정(130) 중앙 부근에 배치된다.
관측정들(120)은 제1 가상선(IML1)과 평행한 제2 가상선(IML2)상에 배치되되, 지하수 오염운이 흐르는 지하수 오염운의 하류 지역에 배치된다. 관측정(120)은 양수정(130)으로부터 5m 이상의 거리를 확보하도록 배치되고, 양수정(130) 사이 간격의 1/2 미만이 되도록 배치된다.
양수정들(130)은 제2 가상선(IML2)과 평행한 제3 가상선(IML3)상에 배치되되, 추적자 주입정(110)과 관측정(120) 사이에 배치된다. 추적자 주입정(110)과 양수정(130) 사이 간격은 양수정(130) 사이 간격의 1~2배 범위이다.
오염 확산 방지 시스템의 목적은 양수정의 하류에 배치된 관측정(120)에서 오염물질의 농도가 검출되지 않거나 기준치 이내로 검출되도록 하는데 그 목적이 있다. 따라서, 추적자 용액을 주입하는 경우 양수정(130)의 하류에 배치된 관측정(120)의 역할은 양수정(130) 상류에 배치된 추적자 주입정(110)에 주입된 추적자가 양수정(130)에 의해 완전히 포획되지 않은 상태로 하류로 유출되는지의 여부를 추적자 농도를 측정하여 직접적으로 관측하는 역할이다.
추적자시험 평가장치(140)는 추적자 용액이 추적자 주입정들(110) 각각에 동시 또는 순차적으로 주입된 후 양수정들(130)을 통해 측정된 추적자 농도를 근거로 주입된 추적자의 회수 질량 및 회수율을 양수정의 추적자 농도 이력곡선(breakthrough curve)을 통해 계산하여 양수 처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가한다. 복수의 추적자 주입정들(110)을 통해 추적자 용액이 주입된 후 추적자 주입정들(110)과 관측정들(120) 사이에 일렬로 배치된 복수의 양수정들(130)을 통해 획득한 지하수 시료를 통해 추적자의 회수 질량 및 회수율을 계산하게 된다.
따라서, 하나의 양수정을 통해 계산되는 추적자 회수 질량 및 회수율에 비해 복수의 양수정들을 통해 계산되는 추적자 회수 질량 및 회수율의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기와 같이 설계되어 배치된 양수정들(130)에서 일정한 양수량으로 3일 이상 양수를 지속하여 추적자 주입정(110)과 양수정(130) 사이의 지하수 흐름을 준정류상태(steady state)로 유지한다.
오염된 지하수 상류지역에 배치된 추적자 주입정(110)에 일정한 질량의 추적자 용액을 주입한다. 여기서, 추적자는 신뢰성을 높이기 위해 비반응성인 음이온(Br, Cl, I)과 형광물질(예를 들어, 로다민 WT(RWT), 우라닌)을 각 1종씩 함께 주입하여 구성한다.
추적자 용액은 다음과 과정을 통해 제조될 수 있다.
일정한 질량의 추적자를 맑은 물에 주입하여 추적자 용액을 제조한다. 이때, 추적자의 농도 및 부피는 추적자 주입정과 양수정간의 거리와 주입량을 고려하여 결정된다.
추적자의 농도와 부피를 결정하기 위한 추적자 용액의 주입량의 확산 반경(r)의 추정식은 아래의 수식 1과 같다.
[수식 1]
Figure 112013056586413-pat00001
여기서, F는 추적자 용액의 주입량, ne는 유효공극율, h는 대수층 두께, π는 원주율이다.
한편, 주입된 추적자 용액과 회수된 추적자의 최대 농도의 비율 추정식은 아래의 수식 2와 같다.
[수식 2]
Figure 112013056586413-pat00002
여기서, W는 추적자 주입정 근처의 포획구간이다.
참고로, 단일 양수정의 포획구간은, Javandel and Tsang(1986)의 식에 의하면,
Figure 112013056586413-pat00003
(여기서, Wmax는 최대 포획구간, Q는 양수량, T는 투수량 계수, K는 수리전도도, h는 대수층 두께, I는 양수전 지하수의 수두구배)이며, 양수정 위치의 포획구간은 최대 포획구간(Wmax)의 1/2이다.
따라서, 농도 추정에 대해 보수적으로 접근하면, 단일 양수정의 포획구간(W)은 최대 포획구간(Wmax)으로 간주할 수 있다. 즉, W≒Wmax로 추정하는 것이 가능하다.
예를 들어, 충적대수층의 유효공극율이 0.1이고, 두께가 20m이며, 포획구간을 30m로 가정할 때, 추적자로서 사용되는 브롬(Br) 용액을 1,000 mg/L의 농도와, 500L의 부피로 추적자 주입정에 주입하면, 회수된 브롬의 최대 농도는 18.8 mg/L로 추정된다. 상기한 추정은 수식 2를 수정하여 계산할 수 있고 아래의 수식 3으로 정리될 수 있다.
[수식 3]
Figure 112013056586413-pat00004
상기와 같이 결정된 농도와 부피를 갖는 추적자 용액을 추적자 주입정들에 동시 또는 순차적으로 주입한다.
충적층에 추적자 주입정이 배치된 경우, 추적자 주입정 하부에 추적자 용액을 주입하여 불포화대 내에 추적자 용액이 잔류할 가능성을 사전에 방지할 수 있다.
추적자 용액 주입후 동일한 부피의 맑은 물을 주입하여 추적자 용액이 추적자 주입정 내에 오랜 기간 잔류하는 것을 방지한다.
양수정을 통한 추적자 농도는 다음과 같은 방식으로 측정한다.
먼저, 추적자 용액을 주입한 후 양수정들에서 일정시간 간격으로 지하수 시료를 채취하여 추적자 농도를 관측한다. 현장 직접 측정(선택성 이온전극 등)과 실내실험실 분석을 병행한다. 상기한 관측은 추적자 농도가 상승하여 배경치까지 하강할 때까지 지속한다.
한편, 지하수 하류에 배치된 관측정을 통한 추적자 농도는 다음과 같은 방식으로 측정된다.
먼저, 추적자 용액을 주입 후 양수정들에서 일정시간 간격으로 추적자 농도를 관측한다. 이때, 양수정 추적자 농도 측정과 동일한 기간 동안 관측정을 통해 추적자 농도 측정을 수행하여 추적자의 검출 및 농도상승 여부를 확인한다.
상술한 바와 같이 양수정을 통한 추적자 농도에 대한 측정값들은 그래프로 나타낼 수 있다. 이러한 그래프는 추적자 농도 이력곡선(breakthrough curve)으로 정의될 수 있다.
상기한 양수정을 통한 추적자 농도 이력곡선을 통해 주입된 추적자의 회수질량과 회수율을 계산하여 양수 처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가할 수 있다.
추적자 회수질량 누적 계산 방법은 아래와 같다.
회수된 총질량은 양수정별 추적자 회수량의 합계와 동일하다. 이는 아래의 수식 4과 같이 나타낼 수 있다.
[수식 4]
Figure 112013056586413-pat00005
여기서, n은 양수정 수이다.
수식 4에 나타낸 양수정별 추적자 회수량(Mk)은 아래의 수식 5와 같이 나타낼 수 있다.
[수식 5]
Figure 112013056586413-pat00006
여기서, m은 지하수 시료수, Ci는 추적자 농도, Qi는 양수율, Δt는 시료채취 시간간격이다.
따라서, 추적자 회수율은 아래의 수식 6에 의해 정의될 수 있다.
[수식 6]
Figure 112013056586413-pat00007
수식 6의 회수된 추적자 총질량은 위의 수식 4와 같다.
시험시 측정의 불확실성을 고려하여 추적자 회수율이 일정기준(criterion) 이상인 경우, 양수정으로 오염지하수가 포획되어 하류로의 오염 확산을 방지하고 있음을 검증한다.
즉, 포획만족을 위한 일정기준은 충분히 큰 양수량을 통한 양수시 추적자 회수율을 고려하여 결정한다. 예를 들어, 일정기준은 0.98, 0.95 등 일 수 있다.
하류 관측정에서 추적자 농도의 배경수질 이상의 뚜렷한 상승이 확인되는 경우, 오염 확산 방지에 문제가 존재함을 인식할 수 있다.
도 2a는 양수정에서 양수시간에 따른 추적자 농도 변화를 설명하기 위한 그래프이고, 도 2b는 추적자 누적 질량 회수율 분석을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제1 양수정(Well1)이나 제2 양수정(Well2)에서 양수시간이 증가함에 따라 일정 시간까지는 추적자인 브롬의 농도가 증가하다가 다시 감소하는 것을 확인할 수 있다.
제1 양수정(Well1)에서 측정되는 추적자인 브롬의 농도는, 양수시간이 40 시간이 경과함에 따라 측정된 후 점차적으로 증가하다가 양수시간이 140시간이 도달하면 최고치로서 대략 0.5ppm에 도달한 후 다시 감소하는 것을 확인할 수 있다. 제1 양수정(Well1)에서 측정되는 추적자인 브롬의 농도는 240시간이 경과함에 따라 거의 측정되지 않은 것을 확인할 수 있다.
제2 양수정(Well2)에서 측정되는 추적자인 브롬의 농도는, 양수시간이 40 시간이 경과함에 따라 측정된 후 점차적으로 증가하다가 양수시간이 140시간이 도달하면 최고치로서 대략 0.7ppm에 도달한 후 다시 감소하는 것을 확인할 수 있다. 제2 양수정(Well2)에서 측정되는 추적자인 브롬의 농도는 240시간이 경과함에 따라 거의 측정되지 않은 것을 확인할 수 있다.
제2 양수정(Well2)에서 측정되는 추적자인 브롬의 농도는 제1 양수정(Well1)에서 측정되는 추적자인 브롬의 농도보다 높은 것을 확인할 수 있다.
그러면, 이하에서, 지하수 오염운의 하류 확산방지를 위한 최적 양수량 평가에 대해 설명한다.
상류에 배치된 추적자 주입정에 주입된 추적자의 회수가 충분히 가능한 양수량에서 양수량을 줄여가면서 추적자의 회수율 변화를 평가한다.
지하수 오염 확산을 방지하거나 억제하는 것은 오염운의 확산을 완벽하게 봉쇄한다는 개념보다는 하류 지하수계에서 자연적으로 저감(또는 분해) 가능한 수준까지 오염부하량을 감소시킨다는 개념이다. 따라서, 양수량에 따른 여러 번의 시험을 수행하여 추적자 회수율의 감소 양상을 파악하여 효율적인 오염 확산 방지를 위한 최적의 양수량(또는 최소의 양수량)을 결정한다.
상기한 최적의 양수량(또는 최소의 양수량)의 결정기준은 양수량이 줄어듦에 따른 추적자 회수율의 하강이 급격하게 발생하는 양수량이다. 이를 나타내면 아래의 수식 7과 같다.
[수식 7]
Figure 112013056586413-pat00008
예를 들어, TCE 지하수 오염농도가 0.3 mg/L인 경우, 지하수 생활용수의 수질기준이 0.03 mg/L이므로, 최소 추적자 회수율은 1-(0.03/0.3)의 관계식에 의해 0.9이다.
수회의 시험을 통해 획득한 양수량별 추적자 회수율은 오염 확산 방지를 위한 최소 양수량을 결정하는데 활용될 수 있다.
그러면, 이하에서, 양수량별 추적자 회수율이 어떻게 최소 양수량을 결정하는지에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 양수량에 따른 추적자 회수율의 일례를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 양수량이 대략 20m3/day라면 추적자 회수율은 대략 0.5이고, 양수량이 대략 40m3/day라면 추적자 회수율은 대략 0.82이고, 양수량이 대략 60m3/day라면 추적자 회수율은 대략 0.97이고, 양수량이 대략 80m3/day라면 추적자 회수율은 대략 0.98이고, 양수량이 대략 100m3/day라면 추적자 회수율은 대략 0.98임을 확인할 수 있다.
즉, 하루에 양수되는 양수량이 증가할수록 추적자 회수율은 증가하지만, 특정 양수량을 기준으로 양수량이 증가하더라도 추적자 회수율은 변화가 없음을 알 수 있다. 도 3에서, 추적자 회수율이 급격하게 하강하는 지점은 양수량이 대략 60m3/day이 지점이다. 따라서, 추적자 회수율이 급격하게 하강하는 지점을 기준으로 오염 확산 방지를 위한 최소 양수량을 결정할 수 있다. 본 실시예에서, 최소 양수량은 대략 60m3/day임을 확인할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고농도 오염지역 또는 지하수 오염 확산 경로상의 상류지역에 추적자 주입정들을 설치하여 일정량의 추적자를 주입한 후 양수정을 통해 획득한 지하수 시료에서 측정된 추적자 농도를 근거로 주입된 추적자의 회수율을 평가하고, 또한 하류 관측정에서 추적자의 검출여부를 모니터링 함으로써, 양수 처리 시스템의 오염 확산 억제가 효과적으로 이루어지고 있는지를 직접적으로 검증 평가할 수 있다.
또한, 지하수 오염지역의 양수 처리공법 적용시 지하수 흐름방향 및 오염물질의 거동 등에 따른 포획구간을 확인하여 적절한 양수정 배치에 이용할 수 있으며, 이미 설치된 양수정에서의 최적의 양수량을 결정하는데 활용이 가능하다.
110 : 추적자 주입정 120 : 관측정
130 : 양수정 140 : 추적자시험 평가장치
IML1 : 제1 가상선 IML2 : 제2 가상선
IML3 : 제3 가상선 IML4 : 제4 가상선

Claims (11)

  1. 지하수 오염운의 진행 방향과 수직한 제1 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 양단에 배치된 복수의 추적자 주입정들;
    상기 제1 가상선과 평행한 제2 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 하류 지역에 배치된 복수의 관측정들;
    상기 제2 가상선과 평행한 제3 가상선상에 배치되되, 상기 추적자 주입정과 상기 관측정 사이에 배치된 복수의 양수정들; 및
    추적자 용액이 상기 추적자 주입정들 각각에 동시 또는 순차적으로 주입된 후 상기 양수정을 통해 측정된 추적자 농도를 근거로 상기 주입된 추적자의 회수 질량 및 회수율을 계산하여 양수 처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가하는 추적자시험 평가장치를 포함하는 양수 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추적자 주입정에는 상기 추적자 용액이 오랜 기간 잔류하는 것을 방지하기 위해 주입한 추적자 용액과 동일한 부피의 물이 더 주입되는 것을 특징으로 하는 양수 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추적자 주입정들중 하나는 지하수 오염운의 좌측 경계부에 대응하도록 배치되고, 다른 하나는 지하수 오염운의 우측 경계부에 대응하도록 배치되며, 또 다른 하나는 상기 제3 가상선과 수직하고 상기 양수정들 사이의 중간부를 관통하는 제4 가상선 상에 배치된 것을 특징으로 하는 양수 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 추적자 주입정과 상기 양수정 사이의 간격은 양수정 사이 간격의 1 내지 2배인 것을 특징으로 하는 양수 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 관측정은 상기 양수정으로부터 5m 이상, 상기 양수정 사이 간격의 1/2 미만으로 배치된 것을 특징으로 하는 양수 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 양수정들은 추적자 주입후 일정시간 간격으로 지하수 시료를 채취하여 추적자 농도를 관측하기 위해 배치된 것을 특징으로 하는 양수 처리 시스템.
  7. 지하수 오염운의 진행 방향과 수직한 제1 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 양단에 배치된 복수의 추적자 주입정들과, 상기 제1 가상선과 평행한 제2 가상선상에 배치되되, 지하수 오염운의 하류 지역에 배치된 복수의 관측정들과, 상기 제2 가상선과 평행한 제3 가상선상에 배치되되, 상기 추적자 주입정과 상기 관측정 사이에 배치된 복수의 양수정들을 포함하는 양수 처리 시스템의 양수 처리 방법에서,
    제조된 추적자 용액을 상기 추적자 주입정들 각각에 동시 또는 순차적으로 주입하는 단계;
    상기 추적자 용액이 추적자 주입정 내에 오랜 기간 잔류하는 것을 방지하기 위해 주입한 추적자 용액과 동일한 부피의 물을 주입하는 단계;
    상기 양수정을 통해 추적자 농도를 측정하는 단계; 및
    주입된 추적자의 회수 질량 및 회수율을 계산하여 양수 처리 시스템의 오염방지 확산 효과를 평가하는 단계를 포함하는 양수 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추적자 용액은, 상기 추적자 주입정과 상기 양수정간의 거리와 주입량을 고려하여 결정된 농도와 부피를 갖도록 제조된 것을 특징으로 하는 양수 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 추적자의 농도와 부피는, 추적자 용액의 주입량의 확산 반경 추정식을 이용하여 결정되고, 상기 확산 반경 추정식은,
    Figure 112013056586413-pat00009
    (여기서, F는 추적자 용액의 주입량, ne는 유효공극율, h는 대수층 두께, π는 원주율)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 양수 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서, 주입된 추적자의 농도(Co)와 회수된 추적자의 최대 농도(Cpeak)의 비율 추정식은,
    Figure 112013056586413-pat00010
    (여기서, W는 추적자 주입정 근처의 포획구간, F는 추적자 용액의 주입량, ne는 유효공극율, h는 대수층 두께, π는 원주율)에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 양수 처리 방법.
  11. 제7항에 있어서, 회수된 총질량은 양수정별 추적자 회수량의 합계와 동일하고,
    상기 양수정별 추적자 회수량(Mk)은,
    Figure 112013056586413-pat00011
    (여기서, n은 양수정 수, m은 지하수 시료수, Ci는 추적자 농도, Qi는 양수율, Δt는 시료채취 시간간격)에 의해 정의되고,
    추적자회수율은,
    Figure 112013056586413-pat00012
    에 의해 정의되고,
    회수된 추적자 총질량은,
    Figure 112013056586413-pat00013
    에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 양수 처리 방법.
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