KR101493688B1 - 원위치 물암석 반응장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열암반의 자연적 상태를 화학 및 물리적 상태를 관측하기 위하여 시추시편을 관정에 직접 설치하여, 관정에서 발생하는 현상을 시추시편을 통하여 관측 및 분석하기 위한 장치에 관한 것으로, 원형 또는 다각형의 고리형상의 상부고정대; 상기 상부고정대에 고정되는 복수의 세로살; 상기 세로살의 하단에 고정되는 하부고정대; 상기 하부고정대에 설치되어 바닥을 형성하는 바닥플레이트; 및 상기 상부고정대에 설치되는 고정부를 포함한다. 따라서 현장으로부터 정확한 자료를 획득하기 위하여 관정내로 투입된 시추시편을 안정적이고 정밀한 분석을 할 수 있다. 그 이외에도 물과 암석, 시멘트, 점토 반응시험 등과 같은 현장시험에 적용이 가능하다.

Description

원위치 물암석 반응장치{Apparatus for in-situ water-rock interaction}

본 발명은 원위치 물암석 반응장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단열암반의 자연적 상태를 화학 및 물리적 상태를 관측하기 위하여 시추시편을 관정에 직접 설치하여, 관정에서 발생하는 현상을 시추시편을 통하여 관측 및 분석하기 위한 장치에 관한 것이다. 따라서 현장으로부터 정확한 자료를 획득하기 위하여 관정내로 투입된 시추시편을 안정적이고 정밀한 분석을 할 수 있다. 그 이외에도 물과 암석, 시멘트, 점토 반응시험 등과 같은 현장시험에 적용이 가능하다.

단열암반의 경우 관측정으로부터 단열의 여러 현상(물리, 화학, 생물학)을 분석하는 데는 어려움이 있다. 일반적으로 시추에 의한 시추시편들을 획득한 후, 시편에 대한 물리, 화학 그리고 생물학적 분석을 하기 위하여 실내 시험을 한다.

통상적으로 관정내의 시편(시추시편, 시멘트, 점토 등)에 대한 물리, 화학 그리고 생물학적 반응을 관찰하기에는 어려움이 있다. 따라서 시추로부터 획득된 시편들에 대한 반응시험은 대부분 컬럼시험을 하기위하여 실내에서만 이뤄지고 있으며, 자료획득에 대한 정확성과 신뢰에 대한 여러 문제점들을 가지고 있다.

이와 관련된 종래기술은 특별히 검색된 바 없으며, 브이엘디 샘플러(등록특허 제10-0355400호)에서, 시추공 내에서 시료를 채취하는 기술은 개시된 바 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 단열암반의 자연적 상태를 화학 및 물리적 상태를 관측하기 위하여 시추시편을 관정에 직접 설치하여, 관정에서 발생하는 현상을 시추시편을 통하여 관측 및 분석하기 위한 원위치 물암석 반응장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원형 또는 다각형의 고리형상의 상부고정대; 상기 상부고정대에 고정되는 복수의 세로살; 상기 세로살의 하단에 고정되는 하부고정대; 상기 하부고정대에 설치되어 바닥을 형성하는 바닥플레이트; 및 상기 상부고정대에 설치되는 고정부를 포함하는 원위치 물암석 반응장치이다.

상기 고정부는 상기 상부고정대에 고정되는 조인트; 상기 조인트에 연결되는 설치빔; 및 상기 설치빔의 상단에 형성되는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 바닥플레이트의 하부 또는 상기 하부고정대의 하부에는 자동수위측정기가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 상부고정대를 통하여 상기 세로살에 의해 한정되는 내부공간에 분리대가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 분리대는, 복수의 관통홀이 형성된 다공형상의 상부플레이트와, 간극부재에 의해 상기 상부플레이트와 이격되어 배치되는 복수의 관통홀이 형성된 다공의 하부플레이트를 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 바닥플레이트는 복수의 관통홀이 형성된 다공형상인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 바닥플레이트의 하부에 장착부재가 일체로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 가볍고 부식성이 없는 서스재질(sus 380)을 활용하여 시편(시추시편, 시멘트, 점토 등)의 물리, 화학 그리고 생물학적 반을 관찰하기 위한 장치를 개발 및 실용화할 수 있다. 또, 관정 내부에 물-암석 반응장치를 투입시 부식성, 안정성 및 견고성이 확보될 수 있다. 원위치 물-암석 반응장치는 가느다란 세로살과 바닥뿐만 아니라 다방향에서의 지하수 흐름을 잘 통수 될 수 있도록 하였다. 특히, 서스재질의 길다란 세로살은 시편을 보다 고정적이고 안정적으로 밀착해 주는 효과가 있으며, 관정내로 시편들이 빠지지 않도록 설계되어 있다. 이 결과, 지하수 관정에도 잘 밀착된 장치는 지하수의 흐름을 잘 통하게 하여 원위치 물-암석 반응장치로 인한 문제점 발생 확률은 매우 적다. 여러 시편들을 동시다발로 위치할 수 있으며, 여러 시편들을 분리할 수 있는 분리대를 설치하였으며, 분리대 역시 지하수흐름이 원활할 수 있도록 하였다. 그리고 지하수 관정에도 잘 밀착되어 현장의 특성을 잘 반영 할 수 있다.

또, 현장 원위치 시험을 하기 위한 물-암석 반응장치는 시편과 관련된 단열망(fracture network), 폐색(clogging), 지하수오염(groundwater contaminatin), 추적자(trace test), 해수침투(sea intrusion), 시멘트, 점토 시험 등과 관련하여 시편들로부터 원인들을 해석하는데 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원위치 물암석 반응장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 원위치 물암석 반응장치의 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 원위치 물암석 반응장치의 분리고정대의 분해사시도이다.
도 4는 도 1의 원위치 물암석 반응장치의 사용모습을 도시한 대략적인 단면도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 원위치 물암석 반응장치를 지시한다.

상기 원위치 물암석 반응장치(30)는 케이싱(102)를 구성하는 원형 또는 다각형의 고리형상의 상부고정대(104)와, 상기 상부고정대(104)에 고정되는 복수의 세로살(106)과, 상기 세로살(106)의 하단에 고정되는 하부고정대(108)와, 상기 하부고정대(108)에 설치되어 바닥을 형성하는 바닥플레이트(109)를 가지고, 상기 케이싱(102)을 걸이수단에 매달기 위해 상기 상부고정대(104)에 설치되는 고정부를 포함한다.

상기 상부고정대(104)와 상기 하부고정대(108)와, 상기 세로설(106)과, 상기 바닥플레이트(109)는 내구성이 강하고 가벼운 재질, 예를 들어 서스재질(sus 380)을 사용할 수 있다.

상기 세로살(106)은 상기 상부고정대(104)와 상기 하부고정대(108) 사이에서 세로방향으로 배치되며, 상기 세로살(106)에 의해 상기 케이싱(102)의 둘레부의 영역이 한정된다. 이 결과, 상기 세로살(106)은 시추시편 공내 주입시 시편의 손실을 방지하기 위한 역할을 한다. 그리고, 상기 바닥플레이트(109)는 다수의 관통공을 가지는 다공형상의 판재로 이루어진다.

그리고, 상기 바닥플레이트(109)의 하부에는 자동수위측정기(132)를 매달 수 있는 장착부재(116)가 설치된다. 상기 장착부재(116)는 상기 하부고정대(108)에 설치되는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 상기 장착부재(116)는 고리로 이루어지며, 후크형상으로 이루어질 수도 있다. 상기 자동수위측정기(132)는 상기 장착부재(116)에 와이어(130)를 이용하여 설치될 수 있다.

또, 상기 장착부재(116)에는 또 다른 물암석 반응 장치를 매다는 것도 가능하다.

상기 고정부는 상기 상부고정대에 고정되는 조인트(110)와, 상기 조인트(110)에 연결되는 설치빔(112)과, 상기 설치빔(112)의 상단에 형성되는 연결부재(114)를 포함하여 이루어진다. 상기 설치빔(112)은 상기 조인트(110)에 회전가능하며, 상기 설치빔(112)은 도 1에 도시된 바와 같이 한쌍이 설치될 수 있다. 상기 설치빔(112)은 직선형상 또는 일정한 곡률형상의 막대이다. 상기 연결부재(114)는 상기 설치빔(112)의 상단에 형성되며, 상기 원위치 물암석 반응장치(100)를 위아래로 이동시키는 구동장치에 연결되는 역할을 한다. 상기 연결부재(114)는 고리형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 2 이상의 시편을 장착하기 위하여, 상기 상부고정대(104)를 통하여 상기 세로살(106)에 의해 한정되는 내부공간에 분리대(118)가 삽입된다.

상기 분리대(118)는 도 3에 도시된 바와 같이 위 아래의 시편(10,20) 사이의 간극을 부여하기 위하여, 복수의 관통홀이 형성된 다공형상의 상부플레이트(120)와, 간극부재(124)에 의해 상기 상부플레이트(120)와 이격되어 배치되는 복수의 관통홀이 형성된 다공의 하부플레이트(122)를 가진다. 상기 상부플레이트(120)와 상기 하부플레이트(122)는 동일한 형상을 가질 수 있으나, 서로 다른 형상을 가지는 것도 가능하다.

그리고, 상기 간극부재(124)는 원통형상의 관 또는 막대를 사용할 수 있으며, 상기 상부플레이트(120)와 상기 하부플레이트(122)에 양단이 고정된다.

본 발명의 실시예에 따른 원위치 물암석 반응장치(100)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 원위치 물암석 반응장치(100)의 작동모습에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 물암석 반응장치(100)의 장착부재(116)에 자동수위측정기(132)를 와이어(130)를 이용하여 매달고, 상기 물암석 반응장치(100)의 케이싱(102) 내부로 시편(20)을 넣고 그 위로 분리대(118)를 넣은 후, 그 위에 다시 다른 시편(10)을 넣는다.

그리고, 상기 물암석 반응장치(100)의 연결부재(114)를 구동장치(미도시)에 와이어(128)로 연결되는 걸이부재(126)에 걸어 고정한다. 그리고, 상기 물암석 반응장치(100)를 상기 구동장치를 작동하여 관정(30) 내부로 삽입한다.

상기 물암석 반응장치(100)를 관정(30)에 삽입하는 것에 의해 단열암반/충적층의 자연적 상태를 물리, 화학 그리고 생물학적 상태를 현장으로부터 관측 및 분석할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10,20: 시편 30: 관정
100: 원위치 물암석 반응장치 102: 케이싱
104: 상부고정대 106: 세로살
108: 하부고정대 110: 조인트
112: 설치빔 114: 연결부재
116: 장착부재 118: 분리대
120: 상부플레이트 122: 하부플레이트
124: 간극부재 126: 걸이부재
128,130: 와이어 132: 자동수위측정기
134: 바닥플레이트

Claims (7)

1. 원형 또는 다각형의 고리형상의 상부고정대;
   상기 상부고정대에 고정되는 복수의 세로살;
   상기 세로살의 하단에 고정되는 하부고정대;
   상기 하부고정대에 설치되어 바닥을 형성하는 바닥플레이트; 및
   상기 상부고정대에 설치되는 고정부를 포함하고,
   상기 상부고정대를 통하여 상기 세로살에 의해 한정되는 내부공간에 분리대가 삽입되며,
   상기 분리대는, 복수의 관통홀이 형성된 다공형상의 상부플레이트와, 간극부재에 의해 상기 상부플레이트와 이격되어 배치되는 복수의 관통홀이 형성된 다공의 하부플레이트를 가지는 것을 특징으로 하는 원위치 물암석 반응장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고정부는 상기 상부고정대에 고정되는 조인트;
   상기 조인트에 연결되는 설치빔; 및
   상기 설치빔의 상단에 형성되는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 물암석 반응장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 바닥플레이트의 하부 또는 상기 하부고정대의 하부에는 자동수위측정기가 장착되는 것을 특징으로 하는 원위치 물암석 반응장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 바닥플레이트는 복수의 관통홀이 형성된 다공형상인 것을 특징으로 하는 원위치 물암석 반응장치.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 바닥플레이트의 하부에 장착부재가 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 원위치 물암석 반응장치.

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