KR101727030B1 - 광역스케일의 환경공간정보를 사용하여 토양 및 지하수 오염을 평가하는 방법 및 그 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토양 데이터베이스, 화학물질 데이터베이스, 지하수 함양량 데이터베이스 및 처리서버로 구성된 시스템의 토양 및 지하수 오염을 평가하는 방법에 관한 것으로, 처리 서버가 소정의 지역 스케일의 토양 데이터베이스로부터 토양 정보를 추출하는 단계와, 처리 서버가 화학물질 데이터베이스로부터 오염물질 정보를 추출하는 단계와, 처리 서버가 지하수 함양량 데이터베이스로부터 지하수 함양량 정보를 추출하는 단계 및 처리 서버가 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하되, 오염물질의 토양 내 수직이동, 오염물질의 반감기 및 휘발성에 의한 증발을 고려하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계를 포함함으로써, 넒은 지역의 토양 및 지하수 오염을 빠르게 평가할 수 있다.
Description
본 발명은 토양 및 지하수 오염을 평가하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 토양 정보, 오염물질 정보, 및 지하수 함양량 정보를 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
시공간별 토양 및 지하수 침출을 정량적으로 평가하기 위해서 일반적으로 특정 수준 이상의 정확성을 보장하는 중급/고급 수치 모델을 사용하게 된다. 그러나 이러한 모델들은 대체로 모델의 복잡성이 증가함에 따라 모델의 예측능력은 향상될 수 있지만, 이에 반하여 더욱더 많은 매개변수를 입력 자료로 요구하게 된다. 실제로 중급이상의 모델에서 요구되는 이러한 매개변수의 값들은 넓은 범위에 걸쳐 정의되어 있지 않으며, 기존 문헌을 통하여 초기값을 추정하여 입력한 후 모델의 최종 출력값과 관측 데이터와의 차이를 최소화하는 방법(모델 보정)을 통하여 최적의 매개변수 값들을 결정하게 된다. 더욱이, 이러한 모델들은 세부적인 토양단면(soil profile)을 기초 입력 자료로 요구함에 따라, 이를 넓은 지역에 걸쳐 개별 토양별로 하나씩 입력하고 평가하기란 거의 불가능하다.
이러한 문제점들을 보안하기 위하여 보다 적은 매개변수를 요구하는 단순화된 침출평가 모델들(미국 환경보호국 SCI-GROW, 미국 농림국 WIN-PST, 미국 지리조사국 Regression models)이 최근 개발된바 있다. 이러한 단순화 모델들은 경험식 또는 관측데이터를 바탕으로 개발되었으며, 따라서 모델에서 요구되는 범위를 벗어난 매개변수가 입력 자료로 사용되거나 또는 비모니터링 지역에서의 모델을 적용한 결과의 신뢰성은 감소하게 된다. 또한, 미국 환경보호국에서 개발한 DRASTIC의 경우 침출성에 미치는 영향인자에 대하여 토양 및 지하수관련 전문가 그룹의 주관적이고 고정된 판단을 반영함에 따라, 환경 조건이 다른 미국 이외의 지역에서 일반화된 결과를 기대하기 어렵다. 이외에, 앞서 언급한 모든 모델들은 토양 내 흡착(Adsorption)과 이송(Advection)만을 고려하는 농약오염물질을 기준으로 개발되었기 때문에 비점(끊는 점)이 낮아서 대기 중으로 2차 오염을 일으키는 휘발성유기화합물의 침출평가는 상대적으로 취약하다고 볼 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 토양 정보, 오염물질 정보, 및 지하수 함양량 정보를 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 토양 정보, 오염물질 정보, 및 지하수 함양량 정보를 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 토양 데이터베이스, 화학물질 데이터베이스, 지하수 함양량 데이터베이스 및 처리서버로 구성된 시스템의 토양 및 지하수 오염을 평가하는 방법에 관한 것으로, 처리 서버가 소정의 지역 스케일의 토양 데이터베이스로부터 토양 정보를 추출하는 단계와, 처리 서버가 화학물질 데이터베이스로부터 오염물질 정보를 추출하는 단계와, 처리 서버가 지하수 함양량 데이터베이스로부터 지하수 함양량 정보를 추출하는 단계 및 처리 서버가 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하되, 오염물질의 토양 내 수직이동, 오염물질의 반감기 및 휘발성에 의한 증발을 고려하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 위해성 평가를 수행한 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 토양 정보는, 토양습도 함량, 체적밀도, 유기탄소 함량, 및 공기공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 오염물질 정보는, 무차원 헨리 상수, 토양 내 확산계수, 반감기, 및 토양 수착계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 상기 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계는, 휘발성오염물질의 휘발성을 고려하고, 각각 토양 내에서 오염원이 지체되고 제거되는 정도를 나타내는 지표인 수학적 모델 NRF, NAF을 이용하며, 
여기서, 
은 휘발성에 의한 손실이고, θFC 는 토양습도 함량(the soil moisture content), ρb 는 체적밀도(the bulk density), foc 는 유기탄소 함량(the organic carbon content), 및 na 는 공기공극(the air-filled porosity)으로 토양 데이터베이스로부터 추출되며, KH 는 무차원 헨리 상수(the dimensionledd Henry's constant), Dg 는 토양 내 확산계수(the diffusion coefficient in soil), t 1/2는 반감기(the half-life), 및 Koc 는 토양 수착계수(the soil sorption coefficient)로 화학물질 데이터베이스로부터 추출되고, q는 지하수 함양율이고, d는 임의 토양깊이이며, L은 토양 표면에서의 침체 공기 경계층의 두께인 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 토양 및 지하수 오염을 평가하는 시스템에 있어서, 소정의 지역 스케일의 토양 정보를 포함하는 토양 데이터베이스; 오염물질 정보를 포함하는 화학물질 데이터베이스; 지하수 함양량 정보를 포함하는 지하수 함양량 데이터베이스; 및 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하되, 오염물질의 토양 내 수직 이동, 오염물질의 반감기 및 휘발성에 의한 증발을 고려하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 처리서버를 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 처리서버는, 상기 위해성 평가를 수행한 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성하고, 상기 생성된 위해성 지도를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 토양 정보는, 토양습도 함량, 체적밀도, 유기탄소 함량, 및 공기공극을 포함하고, 상기 오염물질 정보는, 무차원 헨리 상수, 토양 내 확산계수, 반감기, 및 토양 수착계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 해당 지역 내 위해성 평가는, 휘발성오염물질의 휘발성을 고려하고, 각각 토양 내에서 오염원이 지체되고 제거되는 정도를 나타내는 지표인 수학적 모델 NRF, NAF을 이용하며, 
여기서, 
은 휘발성에 의한 손실이고, θFC 는 토양습도 함량(the soil moisture content), ρb 는 체적밀도(the bulk density), foc 는 유기탄소 함량(the organic carbon content), 및 na 는 공기공극(the air-filled porosity)으로 토양 데이터베이스로부터 추출되며, KH 는 무차원 헨리 상수(the dimensionledd Henry's constant), Dg 는 토양 내 확산계수(the diffusion coefficient in soil), t 1/2는 반감기(the half-life), 및 Koc 는 토양 수착계수(the soil sorption coefficient)로 화학물질 데이터베이스로부터 추출되고, q는 지하수 함양율이고, d는 임의 토양깊이이며, L은 토양 표면에서의 침체 공기 경계층의 두께인 것을 특징으로 하는 시스템일 수 있다.
본 발명에 따르면, 비교적 자료획득이 용이한 환경 매개변수들을 사용하여 넒은 지역의 토양 및 지하수 오염을 빠르게 평가할 수 있다는 장점이 있으며, 이를 통하여 시기적절한 환경보전정책을 수립하는 데 기여할 수 있다. 특히, 중급/고급 수치 모델을 적용 시 오염물질의 사활특성이 명확히 규명되지 않은 신규오염원의 경우 이를 파악하는데 장기간의 실험과 시간이 요구되지만, 본 모델의 경우 최소화된 정보만을 사용함으로써 유사시 특정 오염물질에 대한 환경재해의 대응에도 폭넓게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템의 블록도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템에서 사용되는 개념모형이다.
도 5 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템에서 사용되는 변수들, 자료 획득/산정과정 및 평가결과들을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 방법의 흐름도이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템에서 사용되는 개념모형이다.
도 5 내지 10은 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템에서 사용되는 변수들, 자료 획득/산정과정 및 평가결과들을 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 방법의 흐름도이다.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염을 평가하는 방법은, 소정의 지역 스케일의 토양 데이터베이스로부터 토양 정보를 추출하는 단계, 화학물질 데이터베이스로부터 오염물질 정보를 추출하는 단계, 지하수 함양량 데이터베이스로부터 지하수 함양량 정보를 추출하는 단계, 및 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결 또는 접합'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결 또는 접합'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결 또는 접합'되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염을 평가하는 시스템(100)은 토양 데이터베이스(110), 화학물질 데이터베이스(120), 지하수 함양량 데이터베이스(130), 및 처리서버(140)로 구성되며, 표시부(150)를 더 포함할 수 있다.
토양 및 지하수 오염을 평가함에 있어서, 토양의 물리적 성질, 오염물질의 화학적 특성, 및 지하수 함양량을 이용하여 토양 및 지하수 오염을 평가하고, 이를 통해, 오염물질별, 토양별, 시공간별 지하수 함양량의 차이에 따라 오염지도를 생성할 수 있다. 토양 및 지하수 오염을 평가함에 있어서, 광역스케일의 환경공간정보를 이용할 수 있다. 광역스케일의 환경공간정보는 실험을 통하여 매개변수 값을 추정하지 않고 누구나 쉽게 이용, 공유할 수 있는 국내 전역의 환경관련 데이터베이스이다.
처리서버(140)는 상기 토양 및 지하수 오염을 평가하기 위한 정보들을 토양 데이터베이스(110), 화학물질 데이터베이스(120), 지하수 함양량 데이터베이스(130)로부터 추출하여 이용한다.
토양 데이터베이스(110)는 소정의 지역 스케일의 토양 정보를 포함한다.
보다 구체적으로, 토양 및 지하수 오염을 평가하는데 이용되는 토양 정보는 토양습도 함량(the soil moisture content), 체적밀도(the bulk density), 유기탄소 함량(the organic carbon content), 및 공기공극(the air-filled porosity)을 포함한다. 상기 토양 정보들은 글로벌/지역 스케일의 토양 자료로부터 추출될 수 있다.
화학물질 데이터베이스(120)는 오염물질 정보를 포함한다.
보다 구체적으로, 토양 및 지하수 오염을 평가하는데 이용되는 오염물질 정보는 무차원 헨리 상수(the dimensionledd Henry's constant), 토양 내 확산계수(the diffusion coefficient in soil), 반감기(the half-life), 및 토양 수착계수(the soil sorption coefficient)를 포함한다. 상기 오염물질 정보는 화학물질들에 대한 정보로부터 추출될 수 있다.
토양 데이터베이스(110) 및 화학물질 데이터베이스(120)에 포함되는 정보는 각각 국내 또는 국제 토양 DB와 Web DB(영국 허트포드셔대학교, 미국 환경보호국, 미국 지질조사국)들로부터 모델에 필요한 입력자료(평균 및 표준편차)들이 획득되어질 수 있다.
지하수 함양량 데이터베이스(130)는 지하수 함양량 정보를 포함한다.
보다 구체적으로, 토양 및 지하수 오염을 평가하는데 이용되는 지하수의 함양량 정보는 지하수 함양율을 포함한다. 상기 지하수 함양량 정보는 지하수 함양량 데이터베이스 내에 저장된 정보 또는 지하수 함양량 산정서버가 지하수 수치 프로그램을 통해 산정된 지하수 함양량 또는 물질수지식으로부터 산정된 지하수 함양량을 이용하여 추출될 수 있다. 상기 지하수 수치 프로그램은 MIKE-SHE, MODFLOW, PRO-GRADE, WetSpass, SWAT 또는 Soil water balance 등과 같은 모델들이 사용될 수 있고, 일정기간(년/월/주)를 주기로 업데이트되어 시간에 따른 침출패턴을 파악할 수 있다.
처리서버(140)는 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행한다.
보다 구체적으로, 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보를 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행한다. 경우에 따라서는 토양에 대한 위해성 평가를 수행하거나 지하수에 대한 위해성 평가를 별도로 수행할 수도 있다.
처리서버(140)가 해당 지역 내 위해성 평가를 수행함에 있어서, 휘발성오염물질의 휘발성을 고려할 수 있다. 오염물질이 단순히 중력에 의해 토양 내 수직아래로 움직이는 경우뿐만 아니라, 휘발성을 가지는 휘발성오염물질에 대해서 휘발성을 고려함으로써 정확한 평가가 가능하다. 즉, 농약과 같은 오염원들만을 주로 평가하는 종래의 기술과 달리, 상향 플럭스를 산정하는 수식을 추가, 적용함으로써 농약과 같은 오염원들뿐만 아니라 휘발성유기화합물과 같이 대기 중으로 2차 오염을 일으켜 상대적으로 토양 내 침출이 낮게 예상되는 휘발성오염물질에 대한 평가가 가능하다.
상기 각 데이터베이스들은 오염 평가에 관련된 각종 정보들을 저장하고 있으며, 정보의 가공이나 수치계산 등이 가능한 처리부(프로세서)를 포함할 수 있고, 데이터베이스들에 포함되는 정보들은 주기적 또는 사용자에 의해 업데이트될 수 있다.
처리서버(140)는 상기 위해성 평가를 수행한 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성할 수 있다. 위해성 평가를 수행함에 있어서, 지리정보시스템(GIS) 상에서 Visual Basic, Python, Visual Basic.NET, C# 등의 프로그램을 이용하여 상용 도구를 구축할 수 있다. 도 5.1은 GIS 상에서 상용화 도구를 구축하기 위한 파일 구조를 나타내며, 도 5.2는 GIS 상에 Visual Basic 프로그램을 이용하여 상용화 툴을 구현한 구체적인 예시이다.
또한, 사용자의 요구에 따라 상용 도구 내 토양 내 다양한 오염원 이동 및 사활 알고리즘을 반영하여 처리가 가능하다. 지리정보시스템상에서 상용 도구를 구축하여 위해성을 평가 함으로써 해당 지역에 대한 정확하고 직관적인 판단이 가능하다.
표시부(150) 상기 생성된 지도를 표시하는 표시할 수 있다. 표시부(150)는 디스플레이일 수 있다. 또한 위해성 평가를 수행한 결과 및 위해성 지도를 사용자에게 송신하거나, 사용자로부터 정보를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
이하, 토양 및 지하수 오염 평가 시스템이 수행하는 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용한 해당 지역 내 위해성 평가를 자세히 설명하도록 한다.
토양 및 지하수 오염 평가 시스템에서 사용하는 기본적인 모델은 도 2 내지 4와 같다. 토양 및 지하수 오염 평가를 함에 있어서, 중요한 인자만을 적용하여 평가가 쉽고 빠르게 수행될 수 있도록, 도 3에 표시한 세가지 항목, 즉 오염물질의 토양 내 수직이동(①), 오염물질의 반감기(②), 및 휘발성에 의한 증발(③)을 고려하여 토양 및 지하수 오염 평가를 수행한다.
토양 및 지하수 오염 평가 시스템에서 평가를 수행하기 위하여, 상기 정보들을 포함하는, 도 4 같이, 다음과 같은 수학적 모델을 이용한다.
여기서, 
으로, 휘발성에 의한 손실이다. θ FC 는 토양습도 함량(the soil moisture content), ρ b 는 체적밀도(the bulk density), f oc 는 유기탄소 함량(the organic carbon content), 및 n a 는 공기공극(the air-filled porosity)으로 토양 데이터베이스로부터 추출된다. K H 는 무차원 헨리 상수(the dimensionledd Henry's constant), D g 는 토양 내 확산계수(the diffusion coefficient in soil), t 1 /2는 반감기(the half-life), 및 K oc 는 토양 수착계수(the soil sorption coefficient)로 화학물질 데이터베이스로부터 추출된다. q는 지하수 함양율이고, d는 임의 토양깊이이며, L은 토양 표면에서의 침체 공기 경계층의 두께이다 (도면 2 참조). NRF와 NAF는 각각 토양 내에서 오염원이 지체되고 제거되는 정도를 나타내주는 지표이다. 변수들의 단위는 기본적으로 국제단위계(SI unit)를 사용한다.
상기 수학식을 통해 토양 및 지하수 오염을 평가할 수 있는 모델로 이용하고, 상기 수학식 모델에 필요한 정보들을 데이터베이스들로부터 추출한다. 상기 각 변수들은 각 데이터베이스에서 추출되며, 도 5와 같이, 사용자가 직접 입력하거나 GIS에서 지원하는 프로그래밍 언어을 이용하여 상용도구를 구축하여 특정 화학물질을 선택하면 자동으로 입력되도록 할수 있다.
오염물질 정보는 화학물질 데이터베이스로부터 추출된 정보에 의해 도 6과 같이 나타내어질 수 있다. 지하수 함양율은 지하수 함양량 데이터베이스 내에 저장된 도 7와 같이 다양한 모델을 통해 산정되는 정보로부터 추출될 수 있으며, 토양 정보는 도 8과 같은 다양한 국제, 국가 또는 지역 토양 데이터베이스 내 정보를 이용하여 추출될 수 있다.
도 9 및 10은 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 예측결과 및 민감도 분석 결과를 나타낸 것이다. 특히 도 9에서는 기존 모델과 휘발성을 고려한 신규 모델을 비교하였으며, 휘발성이 낮은 몇개의 화학물질(Atrazine 및 2,4-D)을 제외한 대부분의 화학물질에서 신규 모델 적용시 침출가능성은 훨씬 낮은 것으로 조사되었다. 따라서, 기존 모델을 사용하여 휘발성이 낮은 화학물질의 침출가능성을 평가할 경우 큰 오차는 발생하지 않지만 휘발성이 높은 화학물질을 평가할 경우 큰 오차가 발생하고 참출가능성을 과대평가하는것으로 평가되었다. 도 10을 통하여 신규 모델에서 K H , K oc 및 f oc 항목들이 가장 중요한 변수들로 평가되었으며, 따라서 시스템 입력자료 구축 시 가장 신중하게 검토되어야 할 것으로 조사되었다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 방법의 흐름도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 방법의 흐름도이다.
도 11 내지 12의 각 단계에 대한 상세한 설명은 상기 설명된 본 발명의 실시예에 따른 토양 및 지하수 오염 평가 시스템에 대한 상세한 설명에 대응된다. 이하, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1110 단계는 소정의 지역 스케일의 토양 데이터베이스로부터 토양 정보를 추출하는 단계이다.
보다 구체적으로, 오염을 평가하고자 하는 지역이 선택되면, 해당 지역 스케일의 토양 정보를 토양 데이터베이스로부터 추출한다. 상기 토양 정보는 토양습도 함량, 체적밀도, 유기탄소 함량, 및 공기공극을 포함한다. 토양 정보를 토양 데이터베이스로부터 추출한다.
1120 단계는 화학물질 데이터베이스로부터 오염물질 정보를 추출하는 단계이다.
보다 구체적으로, 상기 오염물질 정보는 무차원 헨리 상수, 토양 내 확산계수, 반감기, 및 토양 수착계수를 포함한다. 오염물질 정보를 화학물질 데이터베이스로부터 추출한다.
1130 단계는 지하수 함양량 데이터베이스로부터 지하수 함양량 정보를 추출하는 단계이다.
보다 구체적으로, 지하수 함양율을 포함하는 지하수 함양량 정보를 지하수 함양량 데이터베이스로부터 추출한다.
여기서, 1110 단계 내지 1130 단계는 동시에 수행될 수도 있고, 소정의 순서에 따라 순차적으로 수행될 수도 있다.
1140 단계는 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계이다.
보다 구체적으로, 1110 단계 내지 1130 단계에서 추출한 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행한다. 상기 해당 지역 내 위해성 평가를 수행함에 있어서, 휘발성오염물질의 휘발성을 고려하여 위해성 평가를 수행한다.
1210 단계는 상기 위해성 평가를 수행한 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성하는 단계이다.
보다 구체적으로, 1140 단계에서 수행한 위해성 평가의 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성한다. 상기 생성된 위해성 지도는 사용자에게 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체 (magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체 (optical media), 플롭티컬 디스크 (floptical disk)와 같은 자기-광 매체 (magneto-optical media), 및 롬 (ROM), 램 (RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 토양 및 지하수 오염 평가 시스템
110: 토양 데이터베이스
120: 화학물질 데이터베이스
130: 지하수 함양량 데이터베이스
140: 처리서버
150: 표시부
110: 토양 데이터베이스
120: 화학물질 데이터베이스
130: 지하수 함양량 데이터베이스
140: 처리서버
150: 표시부
Claims (10)
- 토양 데이터베이스, 화학물질 데이터베이스, 지하수 함양량 데이터베이스 및 처리서버로 구성된 시스템의 토양 및 지하수 오염을 평가하는 방법에 있어서,
상기 처리 서버가 소정의 지역 스케일의 상기 토양 데이터베이스로부터 토양 정보를 추출하는 단계;
상기 처리 서버가 상기 화학물질 데이터베이스로부터 오염물질 정보를 추출하는 단계;
상기 처리 서버가 상기 지하수 함양량 데이터베이스로부터 지하수 함양량 정보를 추출하는 단계; 및
상기 처리 서버가 상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하되, 오염물질의 토양 내 수직이동, 오염물질의 반감기 및 휘발성에 의한 증발을 고려하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 단계는,
휘발성 오염물질의 휘발성을 고려하고, 각각 토양 내에서 오염원이 지체되고 제거되는 정도를 나타내는 지표인 수학적 모델 NRF, NAF을 이용하며,
여기서,
은 휘발성에 의한 손실이고, θFC 는 토양습도 함량(the soil moisture content), ρb 는 체적밀도(the bulk density), foc 는 유기탄소 함량(the organic carbon content), 및 na 는 공기공극(the air-filled porosity)으로 토양 데이터베이스로부터 추출되며, KH 는 무차원 헨리 상수(the dimensionledd Henry's constant), Dg 는 토양 내 확산계수(the diffusion coefficient in soil), t 1/2는 반감기(the half-life), 및 Koc 는 토양 수착계수(the soil sorption coefficient)로 화학물질 데이터베이스로부터 추출되고, q는 지하수 함양율이고, d는 임의 토양깊이이며, L은 토양 표면에서의 침체 공기 경계층의 두께인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 위해성 평가를 수행한 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 토양 정보는,
토양습도 함량, 체적밀도, 유기탄소 함량, 및 공기공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 오염물질 정보는,
무차원 헨리 상수, 토양 내 확산계수, 반감기, 및 토양 수착계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
- 토양 및 지하수 오염을 평가하는 시스템에 있어서,
소정의 지역 스케일의 토양 정보를 포함하는 토양 데이터베이스;
오염물질 정보를 포함하는 화학물질 데이터베이스;
지하수 함양량 정보를 포함하는 지하수 함양량 데이터베이스; 및
상기 토양 정보, 오염물질 정보, 또는 지하수 함양량 정보 중 하나 이상을 이용하되, 오염물질의 토양 내 수직 이동, 오염물질의 반감기 및 휘발성에 의한 증발을 고려하여 해당 지역 내 위해성 평가를 수행하는 처리서버를 포함하고,
상기 해당 지역 내 위해성 평가는,
휘발성오염물질의 휘발성을 고려하고, 각각 토양 내에서 오염원이 지체되고 제거되는 정도를 나타내는 지표인 수학적 모델 NRF, NAF을 이용하며,
여기서,
은 휘발성에 의한 손실이고, θFC 는 토양습도 함량(the soil moisture content), ρb 는 체적밀도(the bulk density), foc 는 유기탄소 함량(the organic carbon content), 및 na 는 공기공극(the air-filled porosity)으로 토양 데이터베이스로부터 추출되며, KH 는 무차원 헨리 상수(the dimensionledd Henry's constant), Dg 는 토양 내 확산계수(the diffusion coefficient in soil), t 1/2는 반감기(the half-life), 및 Koc 는 토양 수착계수(the soil sorption coefficient)로 화학물질 데이터베이스로부터 추출되고, q는 지하수 함양율이고, d는 임의 토양깊이이며, L은 토양 표면에서의 침체 공기 경계층의 두께인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 처리서버는,
상기 위해성 평가를 수행한 결과를 이용하여 위해성 지도를 생성하고,
상기 생성된 위해성 지도를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 토양 정보는,
토양습도 함량, 체적밀도, 유기탄소 함량, 및 공기공극을 포함하고,
상기 오염물질 정보는,
무차원 헨리 상수, 토양 내 확산계수, 반감기, 및 토양 수착계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 삭제
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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