KR101401173B1 - 타블렛을 이용한 관정 청소 장치 - Google Patents

타블렛을 이용한 관정 청소 장치 Download PDF

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Abstract

타블렛을 이용한 관정 청소 장치가 개시된다. 일실시예에 따른 타블렛을 이용한 관정 청소 장치는 물과 반응하여 기포를 발생시키는 발포물질 및 상기 발포물질을 내부에 수용하는 용해성 외피를 포함하는 타블렛, 상기 타블렛을 내부에 수용하는 망 및 상기 관정 내부로 삽입되며 상기 망이 부착되는 연결부재를 포함할 수 있다. 이와 같이 구성되어 기포로 인한 물리적, 화학적 청소가 가능하며, 단순화된 구조로 인해 경제성 및 편리성을 향상시킬 수 있다.

Description

타블렛을 이용한 관정 청소 장치{WELL CLEANING DEVICE USING TABLET}
이하의 실시예는 관정(管井) 청소 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 지하수 관정 내부를 간편하고 경제적으로 청소할 수 있는 발포성 타블렛을 이용한 관정 청소 장치에 관한 것이다.
현재 국내에 개발된 지하수는 약 130 만공으로 추산되고 있고, 그 용도는 생활용, 농업용, 공업용 등으로 매우 다양하다. 또한, 기후 변화 등으로 인한 가뭄 대비, 강변여과수 및 지하수댐 등 청정수자원으로서의 지하수 활용이 날로 늘어가고 있는 추세에 있다.
지하수의 채수는 관정 내부에 설치되어 있는 수중펌프를 사용하거나 양수기 등을 사용하여 이루어진다. 오랜 기간 동안의 사용으로 관정의 내벽 또는 스크린에 오염물질이 형성되어 지하수의 수질을 저하시키고, 우물 효율 및 취수 효율이 떨어진다.
때문에, 주기적으로 지하수 관정에 대한 청소가 필요하며, 주로 압축 공기를 이용하여 오염 물질을 토출하거나, 청소용 솔(brush)을 이용하여 물리적으로 관정 내벽을 청소하고 있다.
그러나, 이런 방법들에 의한다면 오염 물질의 제거에 한계가 있으며, 동력 장치를 사용할 경우에는 과도한 비용이 소모된다. 또한, 압축공기 분사로 인하여 관정 내 오염 물질이 공극이 큰 매질이나 암반층의 단열 틈으로 유입되어 2차적 오염을 야기할 수도 있다.
따라서, 보편성, 편리성 및 경제성을 동시에 갖춘 관정 청소 장치 및 방법에 대한 연구가 필요하며, 이에 의한다면 양질의 지하수를 확보하기 위한 관정 청소 주기가 더욱 짧아지게 되므로 보다 안정적이고 깨끗한 지하수를 확보할 수 있을 것이다.
일본 공개특허공보 특개2009-077786호(2009.04.16. 공개) 공개특허공보 제10-2004-0090037호(2004.10.22. 공개)
이를 위하여, 일실시예에 따른 타블렛을 이용한 관정 청소 장치는, 물과 반응하여 기포를 발생시키는 발포물질 및 상기 발포물질을 내부에 수용하는 용해성 외피를 포함하는 타블렛(tablet), 상기 타블렛을 내부에 수용하는 망 및 상기 관정 내부로 삽입되며 상기 망이 부착되는 연결부재를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 기포는 이산화탄소일 수 있고, 상기 망은 스테인리스로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연결부재는 와이어일 수 있다.
또한, 상기 연결부재는 안테나처럼 서로 직경이 다른 복수의 원통형 부재가 다단으로 겹쳐지게 구성되어 연장 또는 축소가 가능할 수 있다.
또한, 상기 망은 복수로 구비되되, 상기 복수의 망 사이의 간격은 조절 가능할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 타블렛을 이용한 관정 청소 장치는 상기 망의 상부 및 하부에 위치하고 상기 관정의 내벽에 밀착하여 청소구간을 설정하는 복수의 구간설정장치를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 구간설정장치는 패커 또는 고무디스크 중 어느 하나일 수 있다.
도 1a는 타블렛 일 예에 대한 개략적인 사시도 및 단면도이다.
도 1b는 타블렛의 변형예에 대한 개략적인 사시도 및 단면도이다.
도 2는 일실시예에 따른 타블렛을 이용한 관정 청소 장치의 개략도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 타블렛을 이용한 관정 청소 장치의 개략도이다.
이하, 타블렛을 이용한 관정 청소 장치에 대한 여러 실시예들을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
우선, 도 1a 및 1b를 참조하여 타블렛(110)을 설명하기로 한다. 도 1a 및 1b는 타블렛(110)의 여러 변형예에 대한 개략적인 사시도 및 단면도이다. 도시된 바와 같이, 타블렛(110)은 발포물질(115)과 이 발포물질(115)을 내부에 수용하는 용해성 외피(116)를 포함할 수 있다.
용해성 외피(116)는 평상 시에는 그 내부의 발포물질(115)을 감싸 보호하는 역할을 한다. 관정 내부 청소를 위해 타블렛(110)이 관정 내부로 안내되어 물과 만나면, 용해성 외피(116)는 물과 반응하여 녹음으로써 그 내부의 발포물질(115)을 노출시킨다. 이러한 용해성 외피(116)로는 계면활성제, 용해성 비닐 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 용해성 외피(116)의 두께는 각 타블렛(110)마다 다를 수 있다. 즉, 타블렛(110)이 물 속으로 침강하면서 용해성 외피(116)의 용해가 시작되기 때문에, 원하는 목표 심도에서 타블렛(110)의 발포물질(115)이 노출되도록, 각 심도별로 용해성 외피(116)의 두께를 조정할 수 있다.
용해성 외피(116)가 모두 용해되면, 발포물질(115)이 노출되어 물과 반응함으로써 기포를 발생시킨다. 이러한 발포물질(115)로는 예를 들어, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 과탄산나트륨 등이 사용되어 물과 반응하여 이산화탄소 기포를 발생시킬 수 있다. 그러나, 발포물질(115)의 종류가 상술한 것에 한정되는 것은 아니고, 기포를 발생시킬 수 있다면 그 종류에는 제한이 없다.
상술한 바와 같이, 발포물질(115)로부터 기포가 발생되면, 관정 내부의 물리적인 청소가 가능해진다. 즉, 이 기포가 발생하면서 나공, 관정, 케이싱 등에 붙어 있는 이물질과 충돌하여 이를 떨어뜨린다.
또한, 상기 기포가 이산화탄소인 경우, 화학적인 청소도 가능하다. 즉, 이산화탄소는 물에 녹아서 탄산이 되며, 그에 따라 물은 약산성으로 변하게 된다. 관정 내의 주요 이물질은 Ca, Fe, 또는 Mn으로, 산성에 반응하여 녹는 물질이다. 따라서, 이산화탄소를 이용할 경우 생성되는 탄산으로 인하여 상기 이물질들을 녹여 화학적인 청소가 가능하다. 이 뿐만 아니라, 탄산으로 인한 살균 효과 역시 얻을 수 있으며, 인체에 유해한 물질은 발생되지 않는다. 이산화탄소로 인한 탄산의 구체적인 생성 과정은 다음과 같다.
Figure 112012068751396-pat00001
타블렛(110)의 형태는 도시된 바와 같이, 물과의 원활한 반응을 위해 원반형(도 1a) 또는 구형(도 1b)으로 제작될 수 있으나, 타블렛(110)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일실시예에 따른 타블렛을 이용한 관정 청소 장치의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 타블렛을 이용한 관정 청소 장치(100)는 망(120), 연결부재(130)를 포함할 수 있다.
망(120)은 그 내부에 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같은 타블렛을 수용하여 타블렛을 보호하고, 타블렛으로 하여금 목표 심도에서 기포를 안정적으로 발생시킬 수 있게끔 한다. 내부에 수용된 타블렛이 물과 잘 반응할 수 있게끔 충분한 관통을 가지는 것이 바람직하며, 물론 상기 관통은 타블렛의 크기보다는 작아 타블렛이 망(120)을 이탈하는 것을 방지해야 한다. 위와 같은 역할을 하는 것이라면, 그 종류 및 형상에는 제한이 없다.
상기 망(120)의 재질은 스테인리스일 수 있다. 망(120)의 용도 특성 상 물과 접촉하는 시간이 많기 때문에 스테인리스로 제작된 망(120)을 사용한다면, 부식을 방지할 수 있어 반영구적인 사용이 가능하다.
상기 망(120)은 연결부재(130)에 부착될 수 있다. 연결부재(130)에 망(120)을 부착하여 관정(10) 내부로 삽입하는 것이다. 즉, 연결부재(130)는 망(120)을 특정 위치에 고정시켜 지지하는 역할을 할 수 있다.
이 때, 상기 연결부재(130)는 와이어(wire)일 수 있다. 이로 인하여, 깊이가 얕은 천부, 또는 깊이가 매우 깊은 심부에 대한 청소가 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 와이어는 목표 심도에 따라 지상에서 길이 조절을 할 수 있으므로, 천부의 경우 불필요하게 긴 연결부재를 사용할 필요가 없게 되고, 경우에 따라서는 그 길이를 늘려 심부 청소가 가능하다.
이와 유사한 취지로, 연결부재(130)는 안테나와 같이 서로 직경이 다른 복수의 원통형 부재가 다단으로 겹쳐지게 구성되어 그 길이의 연장 또는 축소가 가능할 수 있다. 이에 의하면, 천부 또는 심부 뿐만 아니라, 그 중간 대역에서도 목표 심도에 따라 그 길이 조절을 자유롭게 할 수 있고, 청소 장치(10)의 설치, 철거 및 운반 등이 용이하게 된다.
또한, 망(120)은 도시된 것처럼 복수로 구비될 수 있다. 이러한 경우, 복수의 망(120) 사이의 간격은 일정할 수도 있고, 사용 환경에 따라 다르게 배치될 수도 있다. 즉, 상기 복수의 망(120) 사이의 간격은 조절 가능하다. 일반적으로, 관정(10)의 심부에는 물보다 비중이 낮은 이물질들이 침강하여 천부 및 중간 대역에 비해 오염의 정도가 심한 경우가 많으므로, 이 때 복수의 망(120) 사이의 간격은 관정(10)의 심부로 갈수록 좁아지도록 배치할 수 있다. 또한, 관정(10)의 특정 구간에서 특히나 심한 오염이 발생되는 경우, 이러한 특정 구간에는 다수의 망(120)이 배치되도록 망(120) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
위와 같이 구성되는 타블렛을 이용한 관정 청소 장치(100)에 의하면, 연결부재(130)에 망(120)을 부착하고, 그 망(120)에 타블렛을 넣어 연결부재(130)를 관정(10) 내부로 삽입하게 된다. 이어서, 타블렛이 지하수와 만나 반응을 하면 그에 따라 기포가 발생하여 상술한 물리적, 화학적 청소가 가능하다.
간단하고 단순화된 구성으로 인해 시공이 쉽고, 경제적이며, 운반이 용이하고 유지, 보수의 측면에서 유리하다. 또한, 이물질이 공극이 큰 매질이나 암반층의 단열틈으로 유입되어 2차적 오염을 초래할 위험성이 없고, 별도의 동력장치나 에너지원이 필요치 않아 경제적이다.
또한, 청소가 어려운 깊거나 좁은 관정, 소형 관정에도 효과적으로 사용이 가능하며, 특히 방사성폐기물처분 저장소의 심부지층에 설치하여 시설 주변의 지하수 유동을 관측하기 위한 지하수 관측정(깊은 관정), 석유비축기지의 물 주입 관정 및 지하수 조사공의 청소에도 매우 효과적이다. 또한, 고가의 장비를 운용하기 어려운 농업용 관정의 주기적인 관리에도 널리 활용될 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 타블렛을 이용한 관정 청소 장치의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 타블렛을 이용한 관정 청소 장치(200)는 망(220), 연결부재(230) 외에 구간설정장치(240)를 더 포함할 수 있으며, 망(220) 속에 타블렛(110)을 넣을 수 있다.
구간설정장치(240)는 망(220)의 상부 및 하부에 복수로 구비되며, 관정(20)의 내벽에 밀착하여 물의 흐름을 차단함으로써 청소구간을 설정할 수 있다. 또한, 구간설정장치(240)는 연결부재(230)에 연결되어 연결부재(230)에 의해 지지된다.
경우에 따라서는, 관정(20) 내부의 특정 구역에서 특히 심한 오염이 발생될 수 있고, 이를 제거하기 위해서는 도시된 바와 같이 청소구간을 설정하여 그 구간 내에서만 집중적으로 기포를 발생 시켜서 물리적, 화학적 청소가 일어나도록 하는 것이 효과적이다. 또한, 특히 심한 오염이 아닌 경우에도, 구간 별로 나누어 단계적으로 청소를 실시하면 그 효과가 더욱 크다.
위와 같은 기능을 하는 구간설정장치(240)로는 패커(packer)가 사용될 수 있다. 즉, 본 실시예의 경우, 망(220)의 상부 및 하부에 패커가 설치되므로 이중패커(double packer)이다. 이중패커(240)는 유체에 의해 팽창 가능한 연성 재질로 형성되며, 별도로 마련되는 압력조절부에서 소정의 유체가 주입되면 팽창되면서 관정(20) 내벽에 밀착되어 이중패커(240) 사이의 공간을 그 외부에 대하여 격리시킨다.
또한, 구간설정장치(240)로 고무디스크가 사용될 수 있다. 고무디스크는 일반적으로는 우물 개량을 할 때 사용되는 장치로, 주사기의 원리와 같이 고무디스크의 위치를 조정함으로써 물을 배출하거나 빨아들일 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 2개의 고무디스크(240) 사이에 망(220)을 설치하는 경우, 고무디스크(240)를 밀면 망(220) 내부의 타블렛에서 발생되는 기포에 의해서 주변 대수층에 잔존하여 있던 이물질들을 제거할 수 있고, 고무디스크(240)를 당기면 주변 대수층에서 반응하여 떨어져 나온 이물질을 청소구간 내로 빨아들일 수 있다. 이러한 작업을 심도 별로 여러 번 반복하면 청소구간을 비롯하여 관정(20) 내부에 잔존하는 이물질을 관정(20) 외부로 배출시킬 수 있으며, 관정 내에 부유하고 있는 이물질 등을 간단히 양수펌프를 이용하여 밖으로 배출 시킬 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10, 20 : 관정 100, 200 : 관정 청소 장치.
110 : 타블렛 120, 220 : 망
130, 230 : 연결부재 240 : 구간설정장치

Claims (8)

  1. 관정 청소 장치에 있어서,
    물과 반응하여 기포를 발생시키는 발포물질 및 상기 발포물질을 내부에 수용하는 용해성 외피를 포함하는 타블렛;
    상기 타블렛을 내부에 수용하는 망; 및
    상기 관정 내부로 삽입되며 상기 망이 부착되는 연결부재;
    를 포함하고,
    상기 망은 복수로 구비되되, 상기 복수의 망 사이의 간격은 조절 가능한 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기포는 이산화탄소인 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 망은 스테인리스로 이루어진 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 와이어인 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 안테나처럼 서로 직경이 다른 복수의 원통형 부재가 다단으로 겹쳐지게 구성되어 연장 또는 축소가 가능한 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 망의 상부 및 하부에 위치하고, 상기 관정의 내벽에 밀착하여 청소구간을 설정하는 복수의 구간설정장치를 더 포함하는 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구간설정장치는 패커 또는 고무디스크 중 어느 하나인 타블렛을 이용한 관정 청소 장치.
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