KR101519943B1 - 토양오염 확산 방지 및 정화를 위한 오일탱크 방유구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지상에 오일이 저장되는 탱크; 상기 탱크와 유격을 형성하면서 지상에 설치되는 지상펜스; 상기 탱크와 유격을 형성하면서 지중에 매입되되 그 끝단부가 오염심도보다 하부 또는 지하수위 하부로 매립되도록 구성되는 지하펜스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방유구조물에 관한 것이다.

Description

토양오염 확산 방지 및 정화를 위한 오일탱크 방유구조물{STOPPING OIL LEAK STRUCTURE FOR OIL TANK}

본 발명은 오일탱크로부터 오일유출시 지상 및 지중에서 유출된 오일이 퍼져나가는 것을 사전 또는 사고 직후에 제어하기 위한 기술에 관한 것이다.

최근 전 세계적으로 인구증가 및 산업 발달로 발생되는 폐기물과 유해화학물질로 인하여 토양 및 지하수 오염의 심각성이 고조되어 개발사업으로 영향 받게 되는 토양환경에 대한 중요성이 대두되고 있다.

특히 지속적인 경제발전과 소득수준이 향상되면서 산업활동과 더불어 자동차 보급으로 인한 유류사용량이 크게 증가하였다. 이에 따라 주유소의 유류저장탱크, 화학물질을 저장하고 있는 산업시설의 지하저장탱크 등에서 비수용상액체(NAPLs)로 분류되는 유류 및 유해화학물질의 유출로 인한 토양 및 지하수 오염 문제가 부각되고 있다.

일반적으로 정유공장 등에서 많은 오일 탱크가 설치되어 있고 오일 탱크를 보호하도록 지상에 다이크(지상펜스)가 설치되어 있다. 다이크는 화재 등이 발생하는 경우에 오일이 다이크 외부로 퍼져나가는 것을 방지하도록 하고 다이크 내부에 유출된 오일을 저장시키면서 이를 처리토록 하기 위한 구조물이다. 이러한 다이크는 매우 중요한 기능을 갖기 때문에 법률에 의하여 규격에 맞도록 설치하도록 하고 있다. 그러나 이렇게 다이크를 설치한 경우라도 지중으로 유입되는 오일의 경우 별도의 처리공정이 있어야 하는데 즉각적인 처리공정을 수행하지 않는 경우 유입된 오일이 지중에서 수평이동을 통해 펴져나간 범위를 확정할 수 없어 그 처리공정이 용이하지 않은 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-0231909호

본 발명은 오일탱크로부터 오일유출시 지상은 물론 지중에도 펜스가 설치되도록 하여 지중에서 오일의 유동을 제어토록 함으로써 후처리공정이 용이한 방유벽구조를 제공하고자 하는 것이다.

또한 유류사고 직후에 설치 시 오염심도보다 일정깊이로 트렌치 굴착을 실시한 후 개방된 굴착 벽면을 통해 유류 회수를 실시하고, 유류를 회수한 후 확산 방지를 위해 콘크리트 타설을 통해 지중차단 벽체를 형성할 수 있는 방유벽구조를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 오일탱크 방유구조물은, 지상에 오일이 저장되는 탱크; 상기 탱크와 유격을 형성하면서 지상에 설치되는 지상펜스; 상기 탱크와 유격을 형성하면서 지중에 매입되되 그 끝단부가 오염심도 보다 하부로 또는 지하수위 하부로 매립되도록 구성되는 지하펜스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 집하펜스에 있어서, 지하수위 하부로 매립되는 끝단부에는 지하수가 유동할 수 있도록 하는 유동관이 복수로 구성됨이 타당하다.

바람직하게 상기 유동관에는 메쉬망이 구성되되, 상기 메쉬망은 복수의 간극이 형성된 투과망과 상기 투과망의 표면을 친유화 하는 소수성코팅층이 형성됨이 타당하다.

바람직하게 상기 소수성코팅층은 소수성계면활성제와 활성탄분말에 의해 형성됨이 타당하다.

바람직하게 상기 지하펜스에는, 그 내주연에 복수의 분사공이 노출되도록 분사관이 매립되는 것이 타당하다.

바람직하게 상기 분사관은 상단에 접속부가 형성되어 지중토양 오염시 공기주입구 또는 약품주입구를 상기 접속부에 연결하여 지중으로 공기 또는 약품이 분사되도록 하는 것이 타당하다.

본 발명의 오일탱크 방유구조물은 오일탱크로부터 오일유출시 지상은 물론 지중에서 유출된 오일의 유동을 차단하여 토양오염의 확산을 방지하면서 후공정으로 오염토양의 정화가 원활히 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 오일탱크 방유구조물은 지하수의 유동을 방해하지 않으면서 지중으로 유출된 오일의 확산을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 지하펜스 설치 과정 중 시공되는 트렌치를 통해 유출된 오일을 집중적으로 회수함으로써 오염된 토양의 농도를 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 기본 예를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예를 나타내는 개략도이고,
도 3은 도 2에 도시된 유동관의 실시 예를 나타내는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 개략도이고,
도 5는 도 4에 있어 분사관의 작동상태를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명인 오일탱크 방유구조물(1)은 도 1에서 보는 바와 같이 지상에 오일이 저장되는 탱크(2); 상기 탱크(2)와 유격을 형성하면서 지상에 설치되는 지상펜스(3); 상기 탱크(2)와 유격을 형성하면서 지중에 매입되되 그 끝단부(41)가 오염심도보다 하부로 또는 지하수위 하부로 매립되도록 구성되는 지하펜스(4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 지상펜스(3)는 상기 탱크(2)와 일정 유격을 형성하면서 지상에서 상기 탱크(2)를 감싸는 형태로 구성된다. 상기 지상펜스(3)는 도 1에서 보는 바와 같이 탱크(2)로부터 오일 유출시 지상에서 오일이 퍼져나가는 것을 1차적으로 제어하기 위한 구성에 해당한다.

상기 지하펜스(4)는 상기 탱크(2)와 유격을 형성하면서 지중에 매입되되 그 끝단부(41)가 오염심도보다 하부(1m 추가 매립) 또는 지하수위 하부로 매립되도록 구성되는 것으로, 상기 지상펜스(3)에서 1차적으로 유출된 오일이 퍼져나가는 것을 방지함과 동시에 지중으로 유입되는 오일이 지중에서 일정범위로 수평이동을 제어하도록 하는 것이다. 지중으로 유입된 오일은 비중에 의해 주로 지하수위 이상에서 수평이동이 이루어지므로 상기 끝단부(41)가 지하수위 하부로 매립되도록 하여 지하펜스(4)에 의해 지중에 형성된 공간에 유입된 오일을 잡아두도록 하는 것이다. 또한 지하펜스(4)를 사고 후 매립하는 경우는 오염심도보다 하부로 매입되도록 하여 지중에 유입된 오일을 잡아두도록 하는 것이다.

상기 지하펜스(4)는 그 재질을 한정하지 않으나, 콘크리트 재질로 구성하는 것이 타당하다.

여기서 상기 끝단부(41)의 높이는 저장되는 오일의 량 등을 고려하여 설계하여야 하며, 특히 지하수 유동의 방해를 최소화 하는 높이로 설계하여야 한다. 그러나 이렇게 구성되더라도 어느 정도 지하수의 유동을 방해할 수 있는 요인으로 작용하게 되는 바, 본 발명에서는 도 2에서 보는 바와 같이 일 실시 예로서 상기 지하펜스(4)에 있어서, 지하수위 하부로 매립되는 끝단부(41)에는 지하수가 유동할 수 있도록 하는 유동관(5)이 복수로 구성되도록 하는 예를 제시한다.

즉 상기 지하펜스(4) 끝단부(41)에 복수의 유동관(5)이 매립되도록 함으로써 상기 지하펜스(4) 끝단부(41)의 내,외측에서 지하수가 자유로이 유동할 수 있도록 하는 것이다. 이렇게 지하수의 유동을 방해하지 않도록 하는 이유는 끝단부(41)에 의해 지하수의 유동을 방해하는 경우 지하펜스(4)의 구성에 의해 지하펜스(4) 끝단부(41) 부분에서 공동구간이 발생될 수 있으며, 이러한 공동구간에서는 토양의 침하 등에 의해 유출된 오일이 용이하게 기존 지하수위 하부로 유출되어 지하펜스(4)만으로 오일의 유동을 제어할 수 없는 경우가 발생될 수 있어 상기와 같이 유동관(5)이 구성되도록 하는 것이다.

그런데 유동관(5)만을 구성하면 건조기 등 지하수위가 낮아지는 경우 상기 유동관(5)을 통해 지중으로 유입된 오일이 유동할 수 있고, 지하수위가 낮아지지 않는 경우에도 오일에는 지하수에 용해되어 지하수와 같이 유동하는 성분이 있어 상기 유동관(5)을 통해 유입된 오일이 외부로 퍼져나갈 수 있는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 상기 유동관(5)에 오일여과를 위한 메쉬망(52)이 구성되도록 하는데, 도 3에서 보는 바와 같이 유동관(5)은 관형상의 몸체(51)와 상기 몸체(51) 끝단부에 메쉬망(52)이 장착되도록 구성된다.

특히 상기 메쉬망(52)은 복수의 간극이 형성된 투과망(521)과 상기 투과망(521)의 표면을 친유화 하는 소수성코팅층(522)으로 구성되는 바, 상기 투과망(521)에 형성된 간극을 통해 지하수가 유동하도록 하는데 상기 투과망(521)의 표면에 소수성코팅층(522)이 도포되도록 하여 상기 소수성코팅층(522)에는 오일이 흡착되도록 하는 것이다.

즉 상기 메쉬망(52)에 의해 상기 유동관(5)으로 지하수는 유동하도록 하되 지하수가 없는 경우 유입된 오일 또는 지하수에 용해된 오일성분은 상기 메쉬망(52)의 소수성코팅층(522)에 의해 흡착되도록 하여 지중으로 유입된 오일이 지하펜스(4) 외측으로 퍼져나가는 것을 방지하도록 하는 것이다.

바람직하게 상기 소수성코팅층(522)은 소수성계면활성제와 활성탄분말에 의해 형성됨이 타당하다.

소수성계면활성제에 의해 상기 투과망(521) 표면이 친유화 되도록 개질되는 것이며, 이러한 소수성계면활성제에 활성탄분말이 분산되도록 하여 지하수위가 낮아지는 경우 등에 오일 중 휘발성이 있는 성분이 가스화 되어 상기 유동관(5)을 통해 유동할 수 있는데, 상기 소수성코팅층(522)을 구성하는 상기 활성탄분말에 의해 가스화 된 오일성분이 흡착되도록 하는 것이다. 즉 상기 소수성코팅층(522)을 소수성계면활성제와 활성탄분말로 구성되도록 함에 따라 액체 및 기체형태의 유입된 오일의 외부유출을 완전히 방지토록 하는 것이다.

상기 소수성 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 유도체(POLYOXYETHYLENE STEARYL ETHER DERIVATIVES), 솔비탄 지방산 에스테르 유도체(SORBITAN FATTY ACID ESTER DERIVATIVES) 및 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체(POLYOXYETHYLENE OLEYLAMINE DERIVATIVES) 중 선택된 1 또는 혼합물인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 코팅층을 형성하는 소수성 계면활성제는 HLB 값이 5 내지 15으로 한정되는 것이 바람직하다. 여기서, HLB 값이란, 계면활성제의 특징을 나타내는 값으로서, 계면활성제의 분자들에서 친수(hydrophilic)기와 친유(lipophilic)기의 평형(balance)에 따라 주어지는 값이다.

이 값은 0.1∼40의 임의범위에서 분자들의 극성을 나타낸다. 친수성이 커질수록 HLB 값이 커지며 반대로 친유성이 커질수록 HLB 값이 작아지게 되는 것이다. 이러한 소수성 계면활성제는 HLB 값이 5 미만이면 친수기가 너무 적어서 지하수의 유동도 차단케 하므로 유동관(5)의 기능을 상실하게 할 수 있는 문제가 있으며, HLB값이 15를 초과하면 과다한 친수기로 인해 상기 코팅층에 의한 오일의 흡착력이 저하되는 문제가 있어 소수성 계면활성제 HLB 값을 5 내지 15로 한정을 하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게 상기 소수성코팅층(522)은 소수성계면활성제와 활성탄분말에 분산제를 더하여 소수성계면활성제에 활성탄분말이 균일하게 분산되도록 하는 것이 타당하다. 이러한 분산제는 공지의 조성을 사용할 수 있다.

그런데 상기 분산제를 첨가하여 소수성계면활성제에 활성탄분말이 균일하게 분산되도록 하는데는 기포발생, 점성저하 등에 의해 소수성코팅층(522)의 내구성 저하의 문제가 발생될 수 있는 바, 본 발명에서는 분산과정에서 기포발생을 최저화 하면서 분산후에도 점성 저하에 의해 강도가 저하되는 것을 제어하기 위해 일정 배합범위에서 분산제를 첨가함과 더불어 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 더 배합되도록 한다.

이러한 물질이 더 배합되도록 하여 슬러리의 점탄성을 향상시킴으로써 분산과정에서 점성을 낮추어 균일한 분산이 이루어지도록 함과 동시에 분산 후 점성이 복원되도록 하여 코팅층의 강도저하를 방지하도록 하는 것이다.

한편 본 발명에서는 도 4 등에서 보는 바와 같이 상기 지하펜스(4)가 단순히 지중으로 유입된 오일이 수평이동을 제어하는 구성에 더하여 지하펜스(4) 내부로 유입된 오일이 퍼져나가는 것을 잡은 다음에 후공정으로 오일에 오염된 토양을 정화하는 공정의 일부로 상기 지하펜스(4)가 사용될 수 있도록 하는 예를 제시하고 있다.

이를 위해 도 4에서 보는 바와 같이 상기 지하펜스(4)에는 그 내주연에 복수의 분사공(62)이 노출되도록 분사관(6)이 매립되도록 하는 예를 제시한다. 즉 지하펜스(4)의 내주연에 일정 간격으로 복수의 분사관(6)이 분사공(62)이 지하펜스(4) 외부로 노출된 상태로 매립되도록 하여 탱크(2)로부터 오일유출시 복수의 분사관(6) 또는 선택된 분사관(6)에 이하에서 설명할 공기주입구(7) 또는 약품주입구(8)를 연결하여 오염된 토양에 공기 또는 약품을 주입토록 하며, 도면에 도시된 바는 없으나 추출정 등을 통해 오일을 회수토록 하는 것이다.

본 실시 예에 의하는 경우 지하펜스(4)와 분사관(6)이 일체로 형성되어 별도로 지하펜스(4) 설치후 오염된 오일 제거장치를 설치할 필요가 없어 공정이 용이한 장점이 있게 되는 것이다.

바람직하게 상기 분사관(6)은 상단에 접속부(63)가 형성되어 지중토양 오염시 공기주입구(7) 또는 약품주입구(8)를 상기 접속부(63)에 연결하여 지중으로 공기 또는 약품이 분사되도록 하는 것이 타당하다.

상기 접속부(63)는 도면에 도시된 바는 없으나 개폐구조로 구성되어 평상시 닫은 구조로 사용되다 지중토양 오염시 상기 접속부(63)를 열어 공기주입구(7) 또는 약품주입구(8)와 연결되도록 한다.

여기서 주입되는 약품은 다양한 공지의 약품이 사용될 수 있는데 일 예로 퍼설페이트(persulfate)가 사용될 수 있는 바, 상기 퍼설페이트는 황산(H₂SO₄), 과염소산 (HClO₄), 차아염소산(HClO), 과망간산(HMnO₄), 크롬산(H₂CrO₄), 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)₂), 과황산나트륨(Na₂S₂O₈) 또는 과황산칼륨(K₂S₂O₈) 등으로 열 이외에 빛, 금속 등에 의해 강한 산화력을 가진 SO₄라디칼을 생성할 수 있어 유류를 산화시키도록 하는 것이다.

또한 이에 더하여 스코리아가 더 첨가되도록 할 수 있는데 퍼설페이트의 계속적인 작용에 의해 토양의 수분에는 수산화 라디칼(hydroxyl radical ;ㆍOH)이 지속적으로 방출되어 pH가 상승하게 된다. 이에 스코리아(scoria) 분말을 더 첨가함으로써 pH 상승으로 인한 유효표면적 감소현상을 방지한다. 즉 유효표면적 감소에 의한 유기 오염물질의 제거효율이 저하되는 것을 방지하는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

1 ; 본 발명의 방유벽구조 2 : 탱크
3 : 지상펜스 4 : 지하펜스
5 : 유동관

Claims (6)

1. 지상에 오일이 저장되는 탱크;
   상기 탱크와 유격을 형성하면서 지상에 설치되는 지상펜스;
   상기 탱크와 유격을 형성하면서 지중에 매입되되 그 끝단부가 오염심도 하부또는 지하수위 하부로 매립되도록 구성되는 지하펜스;로 구성되며,
   상기 지하펜스에 있어서,
   지하수위 하부로 매립되는 끝단부에는 지하수가 유동할 수 있도록 하는 유동관이 복수로 구성되되,
   상기 유동관에는 메쉬망이 구성되며, 상기 메쉬망은 복수의 간극이 형성된 투과망과 상기 투과망의 표면을 친유화 하는 소수성계면활성제가 포함된 소수성코팅층으로 구성되도록 하여 상기 투과망에 형성된 간극을 통해 지하수가 유동하도록 하면서 상기 투과망의 표면에 소수성코팅층에 의해 오일이 흡착되도록 하고,
   상기 소수성코팅층에는 활성탄분말이 더 포함되도록 하여 가스화 된 오일성분이 흡착되도록 하는 것을 특징으로 하는 방유구조물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 지하펜스에는,
   그 내주연에 복수의 분사공이 노출되도록 분사관이 매립되는 것을 특징으로 하는 방유구조물.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 분사관은 상단에 접속부가 형성되어 지중토양 오염시 공기주입구 또는 약품주입구를 상기 접속부에 연결하여 지중으로 공기 또는 약품이 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 방유구조물.

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