KR101773414B1 - 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템 - Google Patents
지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101773414B1 KR101773414B1 KR1020150145165A KR20150145165A KR101773414B1 KR 101773414 B1 KR101773414 B1 KR 101773414B1 KR 1020150145165 A KR1020150145165 A KR 1020150145165A KR 20150145165 A KR20150145165 A KR 20150145165A KR 101773414 B1 KR101773414 B1 KR 101773414B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- groundwater
- unit
- observation
- water quality
- depth
- Prior art date
Links
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 25
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 23
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 7
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- IGHXQFUXKMLEAW-UHFFFAOYSA-N iron(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Fe+2].[Fe+2].[O-2] IGHXQFUXKMLEAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 10
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 5
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 5
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 5
- QCIGHKFGWASDAN-UHFFFAOYSA-N azanium;2,3-di(nonyl)naphthalene-1-sulfonate Chemical compound [NH4+].C1=CC=C2C(S([O-])(=O)=O)=C(CCCCCCCCC)C(CCCCCCCCC)=CC2=C1 QCIGHKFGWASDAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CCKOTZKIYZRJBN-UHFFFAOYSA-N [O-2].O.S.[Fe+2] Chemical compound [O-2].O.S.[Fe+2] CCKOTZKIYZRJBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000003895 groundwater pollution Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 description 2
- 238000003702 image correction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGPSUIRIPDYGFV-UHFFFAOYSA-N [N].O[N+]([O-])=O Chemical compound [N].O[N+]([O-])=O VGPSUIRIPDYGFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
Abstract
본 발명은 지역별 주요 관측 대상 지점에서 수직 분포하고 있는 대수층별 지하수의 수질 특성 자료를 효율적으로 수집하고 이를 관리함으로써 지하수의 수질 변화 내지 특성 변화를 예측할 수 있도록 하고 지하수 자원에 대한 항구적인 관리와 보존을 도모할 수 있는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 적어도 하나 이상의 관측 대상 지점에 설치되어 설정된 지하수의 수심별 수질 데이터를 수집 및 송신하는 관측시설; 및 상기 하나 이상의 관측시설과 통신망을 통해 연결되어 데이터를 송수신하며, 관측시설로부터 송신되는 관측 대상 지점의 수집 데이터를 저장 및 관리하기 위한 관제서버;를 포함하는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 지역별 주요 관측 대상 지점에서 수직 분포하고 있는 대수층별 지하수의 수질 특성 자료를 효율적으로 수집하고 이를 관리함으로써 지하수의 수질 변화 내지 특성 변화를 예측할 수 있도록 하고 지하수 자원에 대한 항구적인 관리와 보존을 도모할 수 있는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 지하수는 대장균 등 세균의 오염이 적고 다량의 미네랄 등 무기질을 함유하고 있을 뿐만 아니라 채수량이 급격히 변동하지 않으며, 온도 또한 일정하여 음용수로 사용되는 이외에, 농업용수, 공업용수, 냉각수, 관광용수 등으로 적합하고, 생산단가도 일반 상수도보다 저렴하여 일정량의 지하수 개발은 산업활동에 있어서 필수적이라 할 수 있다.
이에 근래 들어 지하수를 채수하는 시설이 급격히 늘고 있는 추세이며, 이러한 지하수 개발에 따른 채수 시설의 구축 과정은 물론 산업화에 따른 토양 오염 등으로 심각한 환경 문제를 초래하고 있다.
예를 들면, 현재의 지하수 개발은 양질의 지하수 확보보다는 물량의 지하수 확보에 치중하였음으로 인해 지하수 개발시 지표수를 완벽하게 차단하지 않고 지하수 물량에 포함시키는 방식인 바, 오염된 지표수의 지하 침수가 지하수 오염의 중요 요인으로 최근 부각되고 있으며, 이는 지하수 사용 수명을 단축시키는 원인을 제공하기도 한다. 즉, 지표수 유입에 따른 지하수 수질의 변화는 질산성질소, 염소이온의 증가와 일반세균, 병원성세균 등 미생물의 검출이 가장 먼저 나타나며 추후 오염원의 차단 및 치유 방법 강구 등의 조치가 이루어지지 않을 경우 심각한 수준까지 지하수의 오염이 진행되고, 결국 더 이상 사용이 불가능할 정도까지의 오염으로 진행될 수도 있는 것이다.
이에 최근 정부에서도 지하수 오염의 심각성을 인식하고 "지하수법" 등을 개정하여 지하수 개발은 물론 유지 과정에 있어 오염방지에 대한 대책과 관리 감독이 철저히 이루어지고 있는 추세이다.
한편 이미 개발되어 사용되고 있는 지하수에 대하여 상술한 오염 문제와 더불어 지하수 자원 고갈 방지 문제가 언급되고 있어 이러한 지하수 사용에 따른 제반 문제점을 해결하기 위한 방법으로서 현재 정부에서는 지하수 관측망을 구축하여 지역별 주요 관측 대상 지점에 대하여 수질을 포함하여 다양한 지하수 자원 정보들을 관측하고 지하수를 보존하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
그러나 지층과 연계되는 지하수의 경우 여러 개의 대수층에 분포된 지하수의 특성 상 자원정보의 수집 과정이 용이하지 않다.
예를 들면, 제주 지역의 경우 여러 개의 화산 암층이 누층으로 이뤄져 있어 제주삼다수의 취수정·감시정 역시 여러 개의 대수층으로 이뤄져 있다.
그러나 종래의 지하수 관측 시스템은 한 지점에서 고정으로 지하수를 관측하고 있을 뿐만 아니라, 다심도 검층의 경우 조사자가 현장에서 관측기기 작동을 통해 데이터를 수집하고 있는 실정이기 때문에 이러한 종래 지하수 관측시스템 및 조사 체계로는 대수층별 수질 변동은 물론 지하수 오염경로 파악에는 한계가 있다.
따라서 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 자동으로 수직 분포하고 있는 대수층의 수질변화 등을 실시간 관측할 수 있는 지하수 수직적 오염 정보를 감시하기 위한 기술 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 지역별 주요 관측 대상 지점에서 대수층별 지하수의 수질 특성 자료를 효율적으로 수집하고 이를 관리할 수 있는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템을 제공하고자 함이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템은, 적어도 하나 이상의 관측 대상 지점에 설치되어 설정된 지하수의 수심별 수질 데이터를 수집 및 송신하는 관측시설; 및 상기 하나 이상의 관측시설과 통신망을 통해 연결되어 데이터를 송수신하며, 관측시설로부터 송신되는 관측 대상 지점의 수집 데이터를 저장 및 관리하기 위한 관제서버;를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 관측시설은, 상기 관측 대상 지점의 지중에 천공되는 지하수 관측공; 상기 지하수 관측공 내부에 위치하여 지하수에 대한 하나 이상의 수질 데이터를 계측하기 위한 센서부; 상기 센서부를 지하수 관측공 내부에서 선택적으로 승강시키기 위한 승강수단; 상기 센서부에 계측된 하나 이상의 수질 데이터를 상기 관제 서버로 송신하며, 상기 관제 서버에서 송신된 명령 신호를 수신하기 위한 송수신부; 및 상기 송수신부에서 수신한 명령 신호를 분석하여 요구되는 계측 시간 및 계측 심도를 파악하며 그에 따른 제어 신호를 생성 및 출력하여 상기 센서부 및 승강수단을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 상기 승강수단은, 상기 지하수 관측공 상부에 설치되는 도르래; 및 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되며 상기 센서부가 연결된 센서 케이블을 상기 도르래를 통해 상기 지하수 관측공 내부에서 들어올리거나 내려 상기 센서부가 선택된 수심 위치로 이동시키는 권양기;를 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 상기 센서부는, 설정된 계측 심도에서의 영상을 수집하고 이를 전송하는 카메라부를 더 포함하되, 상기 카메라부는, 영상을 수집하는 렌즈부; 상기 렌즈부의 영상 수집에 있어 적외선을 차단하는 적외선차단필터와 가시광선을 차단하는 가시광선차단필터가 연동되도록 하는 필터교체부; 상기 렌즈부의 영상을 분석하여 영상 내 밝기 상태 내지 악천후 상태를 감지하고 감지 결과에 따라 상기 필터교체부를 선택적으로 제어하는 감지부;를 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 상기 적외선차단필터는, 유리렌즈에 일면 또는 양면에 적외선차단코팅층이 도포되되, 상기 적외선차단코팅층은 이산화티탄 100중량부에 대해 이산화바나듐 5 내지 10중량부, 수산화알루미늄 1 내지 5중량부, 황산화철 1 내지 5중량부를 포함하는 적외선차단 분말을 용매에 분산시켜 150 내지 250℃에서 열경화에 의해 형성될 수 있다.
하나의 예로써, 상기 가시광선차단필터는, 유리렌즈에 일면 또는 양면에 가시광선차단코팅층이 도포되되, 상기 가시광선차단코팅층은 카본블랙 100중량부에 대해 셀룰로오스아세테이트 5 내지 10중량부, 수산화알루미늄 1 내지 5중량부, 황산화철 1 내지 5중량부를 포함하는 가시광선차단 분말을 용매에 분산시켜 150 내지 250℃에서 열경화에 의해 형성될 수 있다.
하나의 예로써, 상기 관제 서버는, GIS(Geographic Information System) 기반으로 관측 대상 지점이 표시된 지역별 지하수 관측맵을 제공하며, 선택된 관측 대상 지점에 대한 수집 데이터 및 이를 통계화한 통계 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템은 승강수단을 구비함으로써 하나의 단일 센서부를 이용하여 지하수에 대한 수심별 수질 데이터를 계측 및 수집하도록 하며, 하나 이상의 관측 대상 지점에 설치된 관측시설에서 수집한 수집 데이터를 관제 서버의 요청에 송신할 수 있다.
관제 서버는 수신한 수집 데이터를 활용하여 각 관측 대상 지점에 분포된 지하수의 대수층별 수질 변동 및 오염 상태는 물론 지하수의 오염 경로를 예측 및 모니터링할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명은 동 시간대에 다수 지역에 대한 데이터를 확보할 수 있고 이러한 수집 데이터를 분석 데이터로 활용할 수 있는 바, 체계적인 데이터 수집에 따른 데이터 통계 및 분석이 용이하고 결과적으로 지하수 관리의 효율성을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관측시설의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 승강수단의 구성을 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라부의 구성을 나타내는 블록도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라부의 작동 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관측시설의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 승강수단의 구성을 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라부의 구성을 나타내는 블록도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라부의 작동 상태를 설명하기 위한 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템에 대하여 상세히 명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관측시설의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템(이하 '수질 계측 및 모니터링 시스템'이라 함)은 지역별 주요 관측 대상 지점에서 수직 분포하고 있는 대수층별 지하수의 수질 특성 자료를 각 현장별 설정된 시간 주기에 따라 수집되도록 하고, 현장의 수집 데이터 내지 이벤트 데이터를 원격의 관제 센터로 전송함으로써 지하수의 수질 변화 내지 특성 변화를 예측기 위한 데이터로 활용될 수 있도록 하는 것이다.
이러한 수질 계측 및 모니터링 시스템은 국가 지하수 관측망과 연계하여 국가지하수 관측망을 보완하기 위한 보조 지하수 관측망의 기능을 수행하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 주요 관측 대상 지점 즉 관측이 요구되는 대상 지하수 지층에 설치되어 수질 데이터를 계측하는 관측시설(10)과 상기 관측시설(10)을 제어하며 관측시설(10)에서 계측된 데이터를 저장 및 관리하는 관제 서버(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 관측시설(10)은 적어도 하나 이상의 관측 대상 지점에 설치되는 것으로 외부 명령 신호 수신 또는 자체적으로 설정된 제어신호에 의해 제어되어 지하수의 수심별 즉 수직 분포되는 대수층별 수질 데이터를 수집하고 상기 관제서버(20)의 데이터 요청 명령 신호 시 또는 자체적으로 설정된 시간 주기로 수집된 상기 대수층별 수질 데이터를 송신할 수 있다.
여기서 주요 관측 대상 지점은 관측 지역에 있어 제주도의 경우를 예로 들자면 도 1에 도시된 바와 같이 기저 지하수가 분포된 지점, 준기저 지하수가 분포된 지점, 상위 지하수가 분포된 지점 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로서 상기 관측시설(10)은 수심별 수질 데이터를 계측하고 이를 송신하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 지하수 관측공(160)과, 센서부(100)와, 승강 수단(110)과, 송수신부(120)와, 제어부(130) 및 전원부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 지하수 관측공(160)은 상기 관측 대상 지점의 지중에 천공되는 것으로, 천공된 지반을 보강하기 위하여 직관이 삽입될 수 있다.
상기 센서부(100)는 상기 지하수 관측공(160) 내부에 위치하여 지하수에 대한 하나 이상의 수질 데이터를 계측하는 것으로 상기 제어부(130)의 제어신호에 의해 실시간 또는 기설정된 시간 주기별로 수질 데이터를 계측 및 수집할 수 있다.
이때 상기 수질 데이터는 지하수의 수온, pH농도, Do농도, 염분도, 전기전도도(EC) 등 수질을 판단하기 위한 다양한 요소들을 포함할 수 있는 바, 상기 센서부(100)는 상기 언급한 각 요소들을 계측하기 위하여 공지 기술에 따른 다종의 센서(101)들을 포함할 수 있다.
상기 승강수단(110)은 상기 센서부(100)를 지하수 관측공(160) 내부에서 선택적으로 승강시키기 위한 것으로 상기 제어부(130)의 제어 신호에 의해 구동될 수 있으며, 이러한 승강수단(110)의 구성에 의해 센서부(100)에 의한 수심별 수질 데이터의 계측을 구현할 수 있게 된다.
여기서 상기 승강수단(110)은 상기 센서부(100)를 지하수 관측공(160) 내부에서 승강시키기 위한 어떠한 구성을 적용하여도 무방한 바 다양한 실시 구조를 가질 수 있다. 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 승강수단(110)은 권양기(112)와 도르래(111)에 의해 지하수 관측공(160) 내부에서 수직으로 이동할 수 있도록 한다.
즉, 상기 실시 예에 따르면 상기 도르래(111)는 상기 지하수 관측공(160) 상부에 설치되어 있으며, 상기 권양기(112)는 상기 제어부(130)의 제어신호에 의해 구동되어 상기 센서부(100)가 연결된 센서 케이블(113)을 상기 도르래(111)를 통해 상기 지하수 관측공(160) 내부에서 들어올리거나 내려 상기 센서부(100)가 선택된 수심 위치로 이동시키도록 하는 것이다.
이처럼 상기 승강수단(110)의 구성으로 수심별로 수질 데이터를 계측하기 위하여 각 계측 수심 지점에 센서부(100)를 복수로 설치하지 않아도 되므로 초기 시공 단가를 절감할 수 있음은 물론 계측 수심을 설정하고 그에 따라 선택적으로 센서부(100)를 이동시켜 해당 수심에 대한 수질 데이터를 계측할 수 있기 때문에 효율적인 운용이 가능한 이점이 있다.
한편 상기 송수신부(120)는 상기 센서부(100)에 계측된 하나 이상의 수질 데이터를 상기 관제 서버(20)로 송신하며, 상기 관제 서버(20)에서 송신된 명령 신호를 수신할 수 있다.
이러한 송수신부(120)는 유, 무선 통신망을 지원하는 통신모듈이 탑재되는 바, 예를 들면 상기 통신모듈은 전용선 및 xDSL과 같은 유선을 연결하는 시리얼 모듈(UART) 및 랜 포트를 포함할 수 있으며 CDMA 모뎀 및 TRS 모뎀과 같은 무선을 연결하는 시리얼 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 송수신부(120)에서 수신한 명령 신호를 분석하여 요구되는 계측 시간 및 계측 심도를 파악하며 그에 따른 제어 신호를 생성 및 출력할 수 있다.
구체적으로 상기 제어부(130)는 상기 관제 서버(20)의 관리자 명령 신호를 수신하고 그에 따른 제어신호를 생성하고 이를 상기 센서부(100) 또는 승강수단(110)으로 전송하도록 하여 상기 센서부(100) 또는 승강수단(110)을 제어할 수 있도록 한다.
이때 상기 관제 서버(20)의 관리자 명령 신호는 앞서 설명한 바와 같이 센서부(100)의 계측 시간 즉 계측 시간 주기를 결정하는 명령 신호, 상기 센서부(100)를 수직 이동시키도록 하는 승강수단(110)의 계측 심도를 결정하는 명령, 상기 센서부(100)에서 수집된 수집 데이터를 송신하는 시간을 결정하는 명령 신호 등을 포함할 수 있으며, 상기 제어부(130)는 상기 관제 서버(20)로부터 수신한 명령 신호를 분석하여 상기 센서부(100) 및 승강수단(110)의 구동을 선택적으로 제어하기 위한 제어신호를 생성 및 출력하게 되는 것이다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 관측시설(10)을 구성하는 각 구성에 대한 상태 정보 즉, 센서부(100)의 센서(101)의 상태 정보, 승강수단(110)의 물리적 상태 정보, 전원부(140)의 전원 공급 상태 정보 등을 실시간으로 수집하고 이를 송수신부(120)를 통해 관제 서버로 전달함으로써 상기 관제서버(20)로 하여금 각 관측시설(10)의 이상 유무가 판단 및 모니터링될 수 있도록 한다.
상기 전원부(140)는 관측 시설(10)의 각 구성을 전원을 공급하기 위한 구성으로, 통상의 상용 전원으로부터 전원을 공급받을 수도 있으나, 정전 등과 같이 비상 시를 대비하여 내장형 배터리가 구비되어 내장형 배터리로부터 전원을 인가받고 이를 각 구성으로 전달할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
이에 더하여 상기 전원부(140)는 풍력 내지 태양광과 같은 자연 에너지로부터 전원을 생산하는 자체발전수단이 구비될 수 있으며, 상기 내장형 배터리의 경우 2차 전지를 적용하여 상기 자체발전수단으로부터 실시간 충전되는 것일 수 있다.
한편 상기 관제 서버(20)는 상기 하나 이상의 관측시설(10)과 통신망을 통해 연결되어 데이터를 송수신하며, 관측시설(10)로부터 송신되는 관측 대상 지점의 수집 데이터를 저장 및 관리할 수 있다.
이러한 관제 서버(20)는 도면에 도시된 바 없으나 상기 관측시설(10)로부터 전송된 수집 데이터를 활용하여 각 관측 대상 지점에 분포한 지하수의 대수층별 수질 변동을 파악하여 지하수 오염 경로를 예측함은 물론 각 관측 대상 지점의 지하수에 대한 전체 수질 오염 상태 등을 판단하고 이를 모니터링 할 수 있다.
이때 상기 관제 서버(20)에 의해 분석되는 수질 오염도 분석 알고리즘은 공지 기술에 의해 다양하게 실시될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그리고 상기 관제 서버(20)는 상기 관측시설(10)로부터 수신한 지하수의 수질 데이터를 분류 및 통계화할 수 있다. 즉, 상기 관제 서버(20)는 수신한 데이터를 지역별, 관측 대상 지점별, 수심별, 시간대별 등으로 분류하고, 누적 데이터에 대한 통계화 가공을 수행할 수 있다.
또한, 상기 관제 서버(20)는 관제 서버(20)와 연동되어 관리자의 명령 신호를 입력하거나, 관제 서버(20)에서 저장된 데이터 또는 관제 서버(20)에서 처리되는 데이터에 대한 정보를 요청하며, 상기 관제서버(20)로부터 제공되는 응답정보를 수신하여 이를 모니터링하기 위한 관리자 단말(200)을 포함할 수 있다.
이에 더하여 도면에 도시된 바 없으나, 상기 관제 서버(20)는 GIS(Geographic Information System) 기반으로 관측 대상 지점이 표시된 지역별 지하수 관측맵을 제공하며, 선택된 관측 대상 지점에 대한 수집 데이터 및 이를 통계화한 통계 데이터를 제공할 수 있다.
이와 같이 상기 관제 서버(20)는 하나 이상의 관측시설(10)로부터 수집데이터를 수신 및 저장하기 때문에 동 시간대에 다수 지역에 대한 데이터를 확보할 수 있고 이러한 수집 데이터를 분석 데이터로 활용할 수 있는 바, 체계적인 데이터 수집에 따른 데이터 통계 및 분석이 용이하고 결과적으로 지하수 관리의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라부의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라부의 작동 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수질 계측 및 모니터링 시스템은 센서부(100)에 있어 카메라부(150)를 더 포함하여 수심별 수질에 대한 영상 데이터를 획득하고 이를 상기 센서부(100)의 센싱 데이터와 함께 관제 서버(20)로 송신함으로써 수질의 오염도 등을 육안으로 확인할 수 있도록 한다.
이때 상기 카메라부(150)는 설정된 계측 심도에서의 영상을 수집함에 있어 상황에 따른 영상 교정을 자동으로 실시할 수 있다. 여기서 상기 "상황에 따른 영상 교정"이라함은 일반 환경, 어두운 환경, 악천후 등에 따라 피사체 즉 수중 환경의 식별력을 향상시키도록 수집되는 영상을 교정한다는 것이다.
이러한 카메라부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 영상을 수집하는 렌즈부(151)와, 상기 렌즈부(151)의 영상 수집에 있어 적외선을 차단하는 적외선차단필터(152-1)와 가시광선을 차단하는 가시광선차단필터(152-2)가 연동되도록 하는 필터교체부(152) 및 상기 렌즈부(151)의 영상을 분석하여 영상 내 밝기 내지 악천후 상태를 감지하고 감지 결과에 따라 상기 필터교체부(152)를 선택적으로 제어하는 감지부(153)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 감지부(153)는 상기 렌즈부(151)를 통해 촬영되는 영상을 분석하고 분석 결과에 따라 상기 필터교체부(152)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
구체적으로 카메라부(150)는 어두운 환경에서의 영상 촬영을 위해 조명이 구비되어 있으며 이러한 조명은 렌즈부(151)의 영상 촬영 시 작동되는데, 상기 카메라부(150)가 위치하는 수심에 따라 점점 어두운 환경을 조성하게 된다.
이에 상기 감지부(153)에서는 렌즈부(151)에서 촬영된 영상을 분석함에 있어 조명에 의한 밝기 상태를 파악하여 조명에 의해 식별가능한 일반 밝기 상태와 조명에 의해 식별이 불가한 어두운 밝기 상태로 구분하고 그에 따라 선택적으로 상기 필터교체부(152)를 제어토록 함으로써 수중 영상의 식별력을 향상시켜 보다 정확한 수질의 육안 확인을 구현하도록 하는 것이다.
또한 상기 감지부(153)는 촬영 영상에 있어 수중 내 이물질 등으로 시야가 확보되지 않은 악천후 상태를 감지할 수 있으며, 상기 밝기 상태와 더불어 악천후 상태에서 상기 필터교체부(152)를 제어하기 위한 제어신호를 생성 및 출력할 수 있다.
상기와 같은 감지부(153)의 분석에 따른 상기 필터교체부(152)의 연동관계를 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 이하에서 설명한다.
상기 감지부(153)가 상기에서 언급한 바와 같이 일반 밝기 상태 즉 상기 조명에 의해 수중 상태가 확인 가능한 경우, 상기 필터교체부(152)는 상기 감지부(153)가 출력한 제어 신호에 의해 도 5a에서 보는 바와 같이 적외선차단필터(152-1)가 작동하도록 하여 가시광선만 포함된 영상이 상기 렌즈부(151)에 수집되도록 하는 것이다.
이렇게 적외선차단필터(152-1)를 작동시키는 이유는 조명에 의해 밝기가 양호한 상태에서는 적외선이 매우 강하게 나타나기 때문에 렌즈부(151)에 구비된 촬상소자를 통해서 수집되는 영상은 퍼짐현상으로 인하여 피사체가 흑색으로 표현되고 피사체 주변은 적색계열로 표현되기 때문에 이를 개선하기 위하여 적외선을 차단하고 가시광선만을 받아들이도록 하여 더욱 선명한 영상이 수집되도록 할 수 있는 것이다.
또한 상기 감지부(153)가 영상에 대한 상태 분석 과정에서 상기에서 보는 바와 같이 악천후 상태를 감지하는 경우 상기 필터교체부(152)는 상기 감지부(153)가 출력한 제어신호에 의해 도 5c에서 도시된 바와 같이 적외선차단필터(152-1)의 작동을 중지하고 가시광선차단필터(152-2)가 작동하도록 하여 적외선만 포함된 영상이 상기 렌즈부(151)에 수집되도록 한다.
즉 악천후 발생시 가시광선을 차단함에 따라 흑백영상을 수집하게 되고 적외선을 투과함에 따라 수중 내 이물질 등과 같은 악천후 상태에서 적외선 파장이 통과되기 때문에 악천후에 대한 영향을 전혀 받지 않아서 식별력 있는 영상을 획득할 수 있는 것이다. 여기서 감지부(153)에 의한 악천후 상태를 감지하는 경우는 설정된 시정거리를 계산하여 임계치 미만인 경우에 악천후 상태로 파악하여 제어신호를 출력할 수 있다.
한편 상기 감지부(153)가 상기에서 언급한 바와 같이 어두운 밝기 상태 즉 상기 조명에 의해 수중 상태가 확인되지 않는 경우, 상기 필터교체부(152)는 상기 감지부(153)가 출력한 제어신호에 의해 도 5b에서 보는 바와 같이 적외선차단필터(152-1) 및 가시광선차단필터(152-2)의 작동을 해제하도록 하여 적외선 및 가시광선이 포함된 영상이 상기 렌즈부(151)에 수집되도록 한다.
이와 같이, 적외선과 가시광선 모두가 포함된 영상을 수집하는 이유는 저조도 특성을 활용한 것인데 구체적으로는 야간 등 어두운 환경에서는 빛과 적외선이 약하기 때문에 촬영이 가능하도록 적외선과 가시광선이 모두 포함된 영상을 수집하도록 하는 것으로 어두운 환경에서도 화질을 보상받을 수 있게 되는 것이다.
또한 상기 감지부(153)가 어두운 밝기 상태 감지과정에서 악천후 상태를 함께 감지하는 경우 상기 필터교체부(152)는 상기 감지부(153)가 출력한 제어신호에 의해 도 5c에서 보는 바와 같이 적외선차단필터(152-1)의 작동을 중지하고 가시광선차단필터(152-2)가 작동하도록 하여 적외선만 포함된 영상이 상기 렌즈부(151)에 수집되도록 하는 것이다. 이때 적외선만 포함된 영상이 상기 렌즈부(151)에 수집되도록 하는 이유는 상기에서 언급한 바와 동일하다.
한편 본 발명에서는 상기에서 언급한 바와 같이 적외선차단필터(152-1)와 가시광선차단필터(152-2)가 상호 렌즈부(151)와 연동하도록 하여 상황에 따라 더욱 식별력이 있는 영상이 수집되도록 하는데 각 필터를 구성함에 있어 유리렌즈의 일면 또는 양면에 적외선차단코팅층 및 가시광선차단코팅층이 도포되도록 하여 각각 적외선 및 가시광선이 차단되도록 하는 것이다.
여기서 각 코팅층은 유리렌즈에 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(deep coating), 스프레이 코팅(spray coating), 옵셋 프린팅(offset printing), 붓 또는 스펀지를 이용한 코팅, 또는 액상 코팅 방법 등의 다양한 방법 중 하나를 사용하여 일면에 도포한 후, 150 ~250℃의 온도로 가열처리하여 코팅층이 형성되도록 하는데 이러한 열경화 과정에서 코팅층에 미세균열이 발생되어 적외선 또는 가시광선의 차단효과가 저해되는 것이며 또한 결로가 생기는 경우 이러한 결로에 의해 적외선 또는 가시광선의 차단효과의 저해는 물론 피차단광선의 투과를 방해하여 결국 식별력 있는 영상의 수집을 방해할 수 있게 되는 것이다. 이에 본 발명에서는 하기와 같은 실시 예들을 제시하고 있다.
우선 상기 적외선차단필터(152-1)는 유리렌즈에 일면 또는 양면에 적외선차단코팅층이 도포되되, 상기 적외선차단코팅층은 이산화티탄 100중량부에 대해 이산화바나듐 5 내지 10중량부, 수산화알루미늄 1 내지 5중량부, 황산화철 1 내지 5중량부를 포함하는 적외선차단 분말을 용매에 분산시켜 150 내지 250℃에서 열경화에 의해 형성되는 예를 제시한다. 여기서 용매는 물 또는 알코올 용매를 사용하는 것이 타당하다.
상기 이산화티탄은 태양광 중 적외선 영역의 빛을 차단하는 특성을 갖는 나노 금속 산화물로 이러한 이산화티탄은 적외선 반사에 의해 적외선을 차단하는 기능에 더하여 광산화 반응을 통해 코팅층 표면을 친수화시키는 기능도 수행하게 된다. 즉 코팅층 표면의 친수화에 의해 표면에 결로의 발생을 방지하게 되는 것이다.
상기 이산화바나듐(VO2)은 특정 온도 이상에서 전기저항이 감소하여 투광성이 감소하는 광학적 물성 변화를 이용하여, 열변성 물질로서 사용한다. 상기 이산화바나듐은 상온에 비교적 근접한 온도인 70(상전이 온도)에서 반도체에서 도체로 전기적인 특성이 변화하는데, 반도체 영역에서는 온도 증가에 따라 부(negative)의 전기저항 특성을 나타내고 상전이 온도 이하까지 온도 증가에 따라 지수적으로 전기저항이 감소하게 된다. 이와 같이 이산화바나듐이 더 첨가됨에 의해 전기저항을 감소시켜 적외선차단 효율을 배가시키게 되는 것이다.
상기 수산화알루미늄은 열경화 과정에서 발생되는 열을 흡수하여 삼산화알루미늄과 물로 분해가 되는 것이다. 즉 경화열을 저감시켜 온도균열을 제어하도록 하는 것이다. 또한 용매로 물이 사용되는 경우 열경화과정에서 물이 증발하여 이러한 물의 증발에 의해 균열이 발생되는데 수산화알루미늄을 첨가함에 의해 열을 흡수함과 동시에 삼산화알루미늄과 물로 분해되어 증발되는 물을 보충함으로써 보습기능도 수행하게 되는 것이다.
이에 더하여 열경화과정에서 남은 잉여수들이 급격히 증발하여 건조되는 것을 막아줌으로써 자기수축을 제어할 필요가 있으며 이러한 증발에 의해 코팅층 표면의 건조에 의한 소성수축에 의한 균열을 제어할 필요가 발생된다. 이에 본 발명에서는 황산화철이 더 배합되도록 하는데 황산화철은 반응의 속도를 지연시켜 지속적인 반응이 유도되도록 하는 것으로 페이스트의 자기수축을 제어하게 되는 것이다.
즉 반응지연을 목적으로 첨가되는 황산화철의 첨가에 의해서 페이스트의 수축을 상당히 억제할 수 있다. 이것은 황산화철이 열경화과정에서 침상결정을 생성시켜 그 침상결정의 성장압에 의하여 페이스트를 조밀한 구조로 유도하기 때문이다. 즉, 다수의 미세한 침상결정이 발달됨에 따라 팽창압을 얻음으로 수축에 의한 영향을 줄일 수 있으며, 이에 자기수축에 의한 미세균열을 제어할 수 있게 되는 것이다.
한편 상기 가시광선차단필터(152-2)는 유리렌즈에 일면 또는 양면에 가시광선차단코팅층이 도포되되, 상기 가시광선차단코팅층은 카본블랙 100중량부에 대해 셀룰로오스아세테이트 5 내지 10중량부, 수산화알루미늄 1 내지 5중량부, 황산화철 1 내지 5중량부를 포함하는 가시광선차단 분말을 용매에 분산시켜 150 내지 250℃에서 열경화에 의해 형성되는 예를 제시한다.
상기 카본블랙은 가시광선 흡광률이 적외선 흡광율보다 현저히 높아 가시광선 차단의 소재로서 첨가되는 것이다.
그런데 카본블랙은 헤이즈의 발생을 유발하는 문제가 있는데 이러한 헤이즈의 발생으로 표면에 결로발생을 유발할 수 있는 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 카본블랙과 함께 셀룰로오스아세테이트가 더 첨가되도록 하여 코팅층의 표면을 친수화 함으로써 결로발생을 제어하도록 하는 것이다.
그 외 수산화알루미늄 및 황산화철은 상기에서 언급한 바와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
한편 유리렌즈에 상기 적외선차단코팅층 및 상기 가시광선차단코팅층을 도포하기 전에 유리렌즈 표면을 세정하는 것이 바람직한데 이러한 세정에 의해 유리렌즈와 코팅층의 부착력 및 평활도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
유리렌즈에는 소량의 실리콘, 철, 구리 등의 금속성분이 혼합되어 존재하고 유리렌즈의 평활도 등을 위해 에칭 등에 의해 표면처리를 하게 된다. 종래에는 에칭을 위해 일반적으로 3 내지 20% 수산화나트륨을 사용하므로, 이 알칼리 수용액에 의해 상기 소량의 실리콘, 철 등의 금속성분은 상기 알칼리 수용액에 녹지 않아 돌출된 상태로 소재 표면에 잔류하게 되고 이것이 부착력 및 평활도를 저하시키는 요인으로 작용한다.
이러한 돌출된 이물질을 제거하기 위하여 종래에는 고농도의 질산수용액을 사용하고, 상기 고농도의 질산수용액에서 녹지 않는 실리콘 성분에 의한 이물질을 제거하기 위하여 불산을 추가하여 혼합 수용액을 사용한다. 그런데 이러한 질산사용에 의한 다량의 산화질소(NOx) 가스가 배출되고 불산사용에 의한 불산가스가 배출되고 폐수 중으로는 고농도의 질산성 질소가 발생하여 고농도의 질산성 질소의 처리가 용이하지 않은 문제가 있었다.
이에 본 발명에서는 유리렌즈의 표면처리과정에서 표면에 잔류하는 이물질을 제거하기 위한 처리액으로 황산 40 내지 50중량부, 아스코빅 액시드 3 내지 6중량부, 디노닐 나프틸 술폰산 암모늄염 1 내지 3중량부 및 잔부가 물인 처리액을 제시한다.
상기 처리액은 종래 질산 대신 황산을 주제로 사용하는 바, 그 배합이 50중량부를 초과하면 유리렌즈 모재성분까지 과에칭하는 경향이 있어서 바람직하지 않고, 40중량부 미만이면 이물질 제거효율이 미미하여 상기와 같이 한정하는 것이다.
이에 더하여 상기 처리액에는 아스코빅 액시드와 디노닐 나프틸 술폰산 암모늄염이 상기 범위로 더 첨가되도록 한다.
상기 황산과 같이 강산으로 처리하면 경우에 따라 세척액의 pH가 산화철, 산화망간 등 금속산화물의 PZC보다 낮은 경우 표면이 양전하를 띠게 되며, pH가 낮으면 낮을수록 그 전하량이 증가된다.
산에 의하여 용출된 다양한 음이온은 처리액의 pH가 낮을수록 용출된 음이온이 용해되지 않고 잔류하는 산화철, 산화망간 등 금산화물에 재흡착이 된다. 더욱이, 강산의 처리액을 사용하는 경우 산화철, 산화망간 등 금속산화물의 용해도도 높아지지만, 용해되지 않고 잔류하는 산화철, 산화망간등 금속산화물이 세척액의 pH가 낮게 형성되면서 매우 강한 흡착제로 작용한다는 것이다. 이에 용출된 음이온 등이 산화철, 산화망간 등 금속산화물에 강하게 흡착되어 결국 이물질 제거효율이 오히려 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 이물질을 제거하기 위해 황산으로 처리하여 pH를 낮추되 이에 더하여 아스코빅 액시드를 첨가하여 용출된 음이온이 산화되는 것을 방지함으로써 재흡착에 의한 이물질 제거효율이 저하되는 것을 제어하는 것이다.
이에 더하여 본 발명에서는 상기 처리액에 아스코빅 액시드가 포함되도록 하면서 디노닐 나프틸 술폰산 암모늄염이 더 포함되도록 한다. 이와 같이 디노닐 나프틸 술폰산 암모늄염이 더 포함되도록 하는 이유는 아스코빅 액시드에 의해 용출된 이온이 산화하는 것을 방지하며 동시에 디노닐 나프틸 술폰산 암모늄염에 의해 수분흡수를 통해 흡착을 방지함으로써 상기 아스코빅 액시드에 의해서도 처리되지 않은 재흡착물의 발생을 제어토록 하는 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 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 관측 시설 20 : 관제 서버
100 : 센서부 110 : 승강수단
120 : 송수신부 130 : 제어부
140 : 전원부 150 : 카메라부
160 : 지하수 관측공
100 : 센서부 110 : 승강수단
120 : 송수신부 130 : 제어부
140 : 전원부 150 : 카메라부
160 : 지하수 관측공
Claims (7)
- 적어도 하나 이상의 관측 대상 지점에 설치되어 설정된 지하수의 수심별 수질 데이터를 수집 및 송신하는 관측시설; 및
상기 하나 이상의 관측시설과 통신망을 통해 연결되어 데이터를 송수신하며, 관측시설로부터 송신되는 관측 대상 지점의 수집 데이터를 저장 및 관리하기 위한 관제서버;를 포함하되,
상기 관측시설은,
상기 관측 대상 지점의 지중에 천공되는 지하수 관측공과, 상기 지하수 관측공 내부에 위치하여 지하수에 대한 하나 이상의 수질 데이터를 계측하기 위한 센서부와, 상기 센서부를 지하수 관측공 내부에서 선택적으로 승강시키기 위한 승강수단과, 상기 센서부에 계측된 하나 이상의 수질 데이터를 상기 관제 서버로 송신하며 상기 관제 서버에서 송신된 명령 신호를 수신하기 위한 송수신부 및 상기 송수신부에서 수신한 명령 신호를 분석하여 요구되는 계측 시간 및 계측 심도를 파악하고 그에 따른 제어 신호를 생성 및 출력하여 상기 센서부 및 승강수단을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 승강수단은,
상기 지하수 관측공 상부에 설치되는 도르래 및 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되며 상기 센서부가 연결된 센서 케이블을 상기 도르래를 통해 상기 지하수 관측공 내부에서 들어올리거나 내려 상기 센서부를 선택된 수심 위치로 이동시키는 권양기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 센서부는,
설정된 계측 심도에서의 영상을 수집하고 이를 전송하는 카메라부를 더 포함하되,
상기 카메라부는,
영상을 수집하는 렌즈부;
상기 렌즈부의 영상 수집에 있어 적외선을 차단하는 적외선차단필터와 가시광선을 차단하는 가시광선차단필터가 연동되도록 하는 필터교체부;
상기 렌즈부의 영상을 분석하여 영상 내 밝기 상태 내지 악천후 상태를 감지하고 감지 결과에 따라 상기 필터교체부를 선택적으로 제어하는 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템.
- 제 4항에 있어서,
상기 적외선차단필터는,
유리렌즈에 일면 또는 양면에 적외선차단코팅층이 도포되되, 상기 적외선차단코팅층은 이산화티탄 100중량부에 대해 이산화바나듐 5 내지 10중량부, 수산화알루미늄 1 내지 5중량부, 황산화철 1 내지 5중량부를 포함하는 적외선차단 분말을 용매에 분산시켜 150 내지 250℃에서 열경화에 의해 형성됨을 특징으로 하는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템.
- 제 4항에 있어서,
상기 가시광선차단필터는,
유리렌즈에 일면 또는 양면에 가시광선차단코팅층이 도포되되, 상기 가시광선차단코팅층은 카본블랙 100중량부에 대해 셀룰로오스아세테이트 5 내지 10중량부, 수산화알루미늄 1 내지 5중량부, 황산화철 1 내지 5중량부를 포함하는 가시광선차단 분말을 용매에 분산시켜 150 내지 250℃에서 열경화에 의해 형성됨을 특징으로 하는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 관제 서버는,
GIS(Geographic Information System) 기반으로 관측 대상 지점이 표시된 지역별 지하수 관측맵을 제공하며, 선택된 관측 대상 지점에 대한 수집 데이터 및 이를 통계화한 통계 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150145165A KR101773414B1 (ko) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150145165A KR101773414B1 (ko) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170045763A KR20170045763A (ko) | 2017-04-28 |
| KR101773414B1 true KR101773414B1 (ko) | 2017-09-01 |
Family
ID=58702126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150145165A KR101773414B1 (ko) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101773414B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190119918A (ko) | 2018-04-13 | 2019-10-23 | 테크나인 주식회사 | 토양 및 지하수 모니터링 시스템 |
| KR20220094980A (ko) * | 2020-12-29 | 2022-07-06 | (주)지오시스템리서치 | 수환경 모니터링 시스템 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108195905A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-22 | 潘远新 | 一种蓄水池水质监控预警系统 |
| KR102629155B1 (ko) * | 2023-06-01 | 2024-01-25 | 주식회사 도화엔지니어링 | 지하수 오염물질 실시간 모니터링 시스템 및 그 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200362372Y1 (ko) * | 2004-06-25 | 2004-09-23 | 농업기반공사 | 다중 심도 지하수 모니터링 장치 |
| KR101011093B1 (ko) * | 2008-05-19 | 2011-01-25 | 주식회사 하이드로넷 | 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템 및 방법 |
| KR101211566B1 (ko) * | 2011-06-30 | 2012-12-12 | 신명유아이주식회사 | 지하수 점검을 위한 센서모듈, 이를 포함하는 지하수 관리 시스템 및 지하수 상태 모니터링 방법 |
-
2015
- 2015-10-19 KR KR1020150145165A patent/KR101773414B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200362372Y1 (ko) * | 2004-06-25 | 2004-09-23 | 농업기반공사 | 다중 심도 지하수 모니터링 장치 |
| KR101011093B1 (ko) * | 2008-05-19 | 2011-01-25 | 주식회사 하이드로넷 | 관정 내장형 지하수 수질 관측 장치, 시스템 및 방법 |
| KR101211566B1 (ko) * | 2011-06-30 | 2012-12-12 | 신명유아이주식회사 | 지하수 점검을 위한 센서모듈, 이를 포함하는 지하수 관리 시스템 및 지하수 상태 모니터링 방법 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190119918A (ko) | 2018-04-13 | 2019-10-23 | 테크나인 주식회사 | 토양 및 지하수 모니터링 시스템 |
| KR20220094980A (ko) * | 2020-12-29 | 2022-07-06 | (주)지오시스템리서치 | 수환경 모니터링 시스템 |
| KR102534379B1 (ko) * | 2020-12-29 | 2023-05-19 | (주)지오시스템리서치 | 수환경 모니터링 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170045763A (ko) | 2017-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101773414B1 (ko) | 지하수의 심도별 자동 수질 계측 및 모니터링 시스템 | |
| KR101967638B1 (ko) | 드론을 이용한 태양광 발전 모듈 관리 시스템 | |
| CN104204371B (zh) | 用于监控雨水沟中的环境条件的系统、方法和用途 | |
| KR101221933B1 (ko) | 영상분석에 의한 이물질 모니터링장치와, 이를 이용한 태양광발전 제어 시스템 및 방법 | |
| CN104406819A (zh) | 一种微洗井式地下水自动采样系统 | |
| CN103491313A (zh) | 一种基于视频分析的补光灯自动控制方法 | |
| CN110243740A (zh) | 无人机的扬尘在线监测预警系统 | |
| CN101764922B (zh) | 亮度阈值的自适应生成的方法及装置 | |
| KR20180106355A (ko) | 골프장의 환경 제어시스템 | |
| CN105044370A (zh) | 一种无人值守的重金属污水监测设备 | |
| CN104198661A (zh) | 生态用地空气负氧离子的在线监测方法 | |
| KR101027649B1 (ko) | 수질관리를 위한 통합관리시스템 | |
| CN107991956A (zh) | 一种工业废水偷排监控预警系统 | |
| KR101649256B1 (ko) | 악천후감지 및 악천후감지에 따른 영상개선이 가능한 영상감시시스템 | |
| CN101833117A (zh) | 智能车辆安全视觉检测装置及运动目标跟踪方法 | |
| CN109297464A (zh) | 一种基于激光定位的桥梁沉降视觉监测装置及方法 | |
| CN107784801A (zh) | 一种航标遥测遥控报警系统及其实现方法 | |
| CN209182255U (zh) | 一种桥梁表面裂缝检测装置 | |
| JP2016170029A (ja) | データ品質保証システム及び課金システム | |
| CN204963799U (zh) | 一种测量相对位移的激光图像实时监测装置 | |
| JP2014228517A (ja) | 太陽電池モジュールの評価方法及びその利用 | |
| KR20080004376A (ko) | 태양 에너지 계통 관리 시스템 | |
| CN203759504U (zh) | 污水排放监控系统 | |
| CN205934811U (zh) | 一种可自动检测清扫刷洁净能力的清扫装置 | |
| CN104406897A (zh) | 屋面防水工程检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |