KR101802734B1

KR101802734B1 - 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법

Info

Publication number: KR101802734B1
Application number: KR1020170043168A
Authority: KR
Inventors: 김주영
Original assignee: (주)동명엔터프라이즈
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2017-11-30

Abstract

본 발명은 토양 및 지하수의 오염 상태를 탐지하기 위한 탐지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 종의 탐지수단을 이용하여 포화대 및 불포화대의 겸용 사용이 가능하게 하는 등 장비의 간소화에 따른 경제적인 절감과 효율성의 향상을 가져오게 하며, 또한, 지중의 포화대 및 불포화대의 액체(지하수 등) 또는 고체(얼음 등)상의 물질을 기체(가스) 상태로 변환 및 지중에서 직접 분석이 가능하게 하게 하는 등 다양한 오염물질의 탐지 및 유해 가스의 대기 노출로 인한 2차적인 환경 오염을 예방하며, 또한, 지중에 설치되는 탐지기의 안전한 보호 및 유지 관리의 편리함을 가져오게 하기 위한 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법에 관한 것이다.

Description

토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법{Soil and Groundwater Pollutant Detection System and Method for Detecting Pollutants Using the Detection System}

본 발명은 토양 및 지하수의 오염 상태를 탐지하기 위한 탐지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중의 포화대(대수층) 및 불포화대(토양층)의 액체 또는 고체상의 물질을 기체상의 물질로 변환 및 추출하여 오염물질의 종류 및 오염량의 탐지가 가능하게 하기 위한 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설 또는 설치되어 있는 지하 시설물 및 지하 시설물이 포함하는 물질은 지중 환경을 교란할 수 있는 잠재적인 토양 오염물질이라고 할 수 있다. 예를 들어 지하에 매설된 주유소의 유류 저장 탱크 및 배관으로부터 유류 누출은 지중 환경을 교란하고 토양을 직접적으로 오염시키는 원인이 된다.

또한, 지하 시설물의 부식 및 노후화에 기인하여 토양 및 지하수가 오염될 수 있고, 지하에서 연장되는 배수관, 오수관, 도시 가스관, 전기 배선관, 광 케이블관 등의 파손 및 노후화에 의해서도 지하 환경이 교란될 수 있다.

통상적으로 유류나 유해 물질이 지하에서 누출되기 시작하면 누출에 의해 감소된 유량을 측정하거나 또는 해당 오염물질을 직접적으로 감지할 수 있는 경우에만 누출 사실을 인지할 수 있다. 예를 들어 주유소의 지하 저장탱크 또는 배관에서 유류가 누출되면 저장 탱크의 유류 저장량의 감소를 측정하거나 또는 누출되어 토양으로 스며든 누출 유류를 지중에 매설된 감지 장치를 통해 감지한다.

그러나, 상기와 같은 감지 방식에 의해서는 종종 유류 누출이 정확하게 감지될 수 없는 경우가 발생된다. 예를 들어 저장 탱크로부터의 유류 누출이 장기간에 걸쳐 소량으로 발생되는 경우에, 토양 오염의 정도는 점진적으로 누적됨으로써 심각해지는 반면에, 저장 탱크의 유류 감소량은 상대적으로 미미하므로 이를 정확하게 측정하는 것은 용이하지 않다.

이에, 근자에 들어 상기와 같이 포화대(대수층) 및 불포화대(토양층)의 오염 상태를 탐지하여 그 오염의 확산을 방지하기 위한 다양한 탐지방법이 제공되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 탐지방법은 포화대용 및 불포화대용으로 구분되는 것인바, 각층에 해당하는 부분에 대해서만 측정이 가능하게 되는 등 각 층에 해당하게 탐지를 위해서는 불가피하게 각각 다른 장비의 설치 탐지하여야 하는 등 경제적인 부담이 가중되는 등 그 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 탐지방법은 액체상의 물질 또는 유류에 해당하는 오염 탐지로 한정되는 것인바, 오염 탐지의 정확성이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국특허등록공보 제10-1127223호. 대한민국특허공개공보 제10-2010-0028708호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 한 종의 탐지수단을 이용하여 포화대 및 불포화대의 겸용 사용이 가능하게 하는 등 장비의 간소화에 따른 경제적인 절감과 효율성의 향상을 가져오게 하기 위한 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

또한, 지중의 포화대 및 불포화대의 액체(지하수 등) 또는 고체(얼음 등)상의 물질을 기체(가스) 상태로 변환 및 지중에서 직접 분석이 가능하게 하게 하는 등 다양한 오염물질의 탐지 및 유해 가스의 대기 노출로 인한 2차적인 환경 오염을 예방하기 위한 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.

또한, 지중에 설치되는 탐지기의 안전한 보호 및 유지 관리의 편리함을 가져오게 하기 위한 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 포화대(대수층)에 매립되는 포화대 매립관;

오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 불포화대(토양층)에 매립되는 불포화대 매립관;

각각의 포화대 매립관 및 불포화대 매립관에 내입 및 매립되며, 포화대 및 불포화대의 오염물질을 전류를 이용하여 추출 및 분석하는 동일종을 이루는 한 쌍의 기체 탐지기;

각각의 기체 탐지기 작동에 필요한 전원을 공급하기 위한 지상의 전원 공급부;

각각의 기체 탐지기와 흡입관으로 연결되어 각각의 기체 탐지기 내부에 음압을 제공하는 지상의 흡입펌프; 및

지상에 설치되어 전체적인 컨트롤 및 각각의 기체 탐지기와 RS-485 통신하여 기체 탐지기에서 분석된 데이터를 전송받아 모니터링하는 지상의 콘솔을 포함하여 구성하며,

각각의 기체 탐지기는,

내부가 중공되고 하부로 개방되며, 내부가 기체는 통과하고 이물질은 걸러지는 부직포 필터를 통해 하부의 기체 추출부와 상부의 기체 분석부로 구획된 기체 탐지기 본체;

기체 추출부에 형성되며, 전원 공급부로부터 전원을 공급받아 지중의 수분을 기체(가스)화 시키는 기체 추출기; 및

기체 분석부에 형성되며, 기체 추출부에서 추출된 기체를 공급받아 그 기체 성분을 분석하여 콘솔로 전송하는 기체 분석기를 포함하여 구성하며,

기체 탐지기 본체는,

기체 추출부의 둘레에는 내부와 연통되어 수분 및 토양의 소통이 가능한 다수의 통공이 형성되고,

기체 분석부는 흡입관을 통해 흡입펌프와 연결되어 기체 분석부에 음압이 부여되어 기체 추출부에서 추출된 기체의 이동이 가능하게 구성하며,

오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 포화대에 도달하게 포화대 매립관을 매립하고, 지중의 불포화대에 도달하게 불포화대 매립관을 매립하는 매립관 설치단계;

각각의 매립관에 지중의 오염물질을 추출 및 분석하기 위한 기체 탐지기를 각각 설치하되, 각각의 기체 탐지기는 기체 추출기가 지하수 및 토양과 간섭되게 하고 기체 추출기 및 기체 분석기가 지상에 설치되는 전원 공급부와 연결되어 전원을 공급받아 작동 가능하게 하고, 기체 분석부의 내부는 흡입관을 통해 지상에 설치되는 흡입펌프와 연결하며, 기체 분석기는 콘솔과 RS-485 통신하게 연결 설치하고, 기체 탐지기가 내입된 매립관의 내부를 토양으로 덮어 마감하는 기체 탐지기 설치단계;

각각의 기체 탐지기의 기체 추출기에 전원을 인가하여 포화대의 지하수 또는 불포화대의 토양에 포함된 수분을 기체화시켜 추출하는 기체 추출단계;

흡입펌프를 작동시켜 기체 분석부의 내부에 음압을 부여 및 그 음압에 의해 기체 추출부에서 추출된 기체를 기체 분석부로 공급 및 기체 분석기를 통해 기체의 성분 및 농도를 분석하는 기체 분석단계; 및

기체 분석단계에서 분석된 데이터를 RS-485 통신을 통해 콘솔로 전송 및 콘솔에서는 데이터를 모니터링 하여 오염물질 및 오염상태를 판독하는 판독단계를 수행함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법은, 기체 추출기 기체 분석기로 된 기체 탐지기를 이용하되, 기체 추출기를 통해 지중에 포함된 수분 즉, 포화대에서 수분을 기화 시키고, 불포화대에서 고체상의 토양에 열을 가해 수분을 기화시켜 기체(가스)상의 물질로 변환이 가능하게 되는 등 한 종의 기체 탐지기를 이용하여 포화대 및 불포화대 어느 곳에서나 사용이 가능하게 되는 등 그 사용 효율성이 한층 향상되며, 특히 장비의 간소화에 따른 경제적인 절감 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 지중의 포화대 및 불포화대의 액체 또는 고체상의 물질을 기체(가스) 상태로 변환 및 지중에서 직접 분석이 가능하게 하게 되는 등 다양한 오염물질의 탐지가 가능하며, 특히 유해 가스의 대기 노출이 방지되어 2차적인 환경 오염의 예방이 가능한 효과를 얻을 수 있게 되는 등 다양한 가스 성분의 탐지 및 안전한 사용이 가능한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 지중에 설치되는 기체 탐지기가 매립관의 내부에 내입 설치되는 구조를 이루는 것인바, 지중에서의 기체 탐지기의 유실 방지 등 안전한 보호가 가능하며, 특히 유지 관리가 매우 편리한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 전체도.
도 2는 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 기체 탐지기 요부도.
도 3은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 기체 추출기 제1 실시예도.
도 4는 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 기체 추출기 제2 실시예도.
도 5는 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 기체 추출기 제2 실시예에 따른 다른 실시예도.
도 6은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법을 나타낸 전체 공정도.
도 7은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법의 매립관 설치단계 간략도.
도 8은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법의 기체 탐지기 설치단계 간략도.
도 9는 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법의 기체 추출단계 제1 실시예도.
도 10은 본 발명 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법의 기체 추출단계 제2 실시예도.
도 11은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법의 기체 분석단계 간략도.
도 12는 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법의 판독단계 간략도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 전체도이다.

도 1의 도시와 같이 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템은, 포화대 매립관(100)과, 불포화대 매립관(200)과, 기체 탐지기(300)(300')와, 전원 공급부(400)와, 흡입펌프(500)와, 콘솔(600)로 구성된다.

먼저, 상기 포화대 매립관(100)은, 오염물질을 탐지하고자 하는 지중에 매립되는 관체 형태로 구성된 것으로, 지상으로부터 지중의 포화대(대수층)을 연결하게 구성된다.

상기 불포화대 매립관(200)은, 오염물질을 탐지하고자 하는 지중에 매립되는 관체 형태로 구성된 것으로, 지상으로부터 지중의 포화대로 매립되게 구성된다.

상기 기체 탐지기(300)(300')는, 지중의 포화대 및 불포화대의 오염물질을 추출 및 분석하게 구성된 것으로, 상기 각각의 포화대 매립관(100)과 불포화대 매립관(200)에 내입된 상태에 토양으로 매립되도록 2개 한 조를 이루게 구성하되, 각각이 동일종을 이루게 구성된다.

이때, 각각의 기체 탐지기(300)(300')는 도 2를 참조하여 먼저, 기체 탐지기 본체(310)가 구성된 것으로, 기체 탐지기 본체(310)는 내부가 중공되고 하부로 개방되는 관체 형태로 구성된다.

그리고, 기체 탐지기 본체(310)의 내부는 중앙의 부직포 필터(311)를 사이에 두고 구획 형성된 것으로, 이때 부직포 필터(311)는 기체(가스)는 통과하고 수분 및 이물질은 필터링이 가능한 공극을 이루게 구성된 것이면 가능할 것이다.

즉, 기체 탐지기 본체(310)는 부직포 필터(311)를 통해 내부가 상,하로 구획 형성되게 구성된 것으로, 이에 그 하부는 기체의 추출이 가능한 기체 추출부(312)를 이루고, 그 상부는 기체 추출부(312)에서 추출된 기체의 성분 및 농도를 분석하는 기체 분석부(313)를 이루게 구성된다.

이때, 기체 추출부(312)의 둘레에는 내,외부를 관통하여 수분 및 토양의 소통이 가능한 다수의 통공(312a)(312a')이 구성된다.

또한, 기체 탐지기(300)(300')에는 기체 추출부(312)에 하기하는 전원 공급부(400)로부터 전류를 공급받아 그 전류를 통해 지중의 지하수 또는 토양과 반응하여 기체의 추출이 가능하게 하는 기체 추출기(320)가 구성된 것으로, 이때 기체 추출기(320)는 다양한 실시예에 의해 적용 가능하다.

먼저, 기체 추출기(320)는 도 3을 참조하여 제1 실시예와 같이 기체 추출부(312)의 내부에 고정 형성되며, 음극의 전류를 공급받는 음극봉(321)이 구성된다.

그리고, 기체 추출기(320)의 내부에는 기체 추출부(312)에 고정 형성되며, 양극의 전류를 공급받는 양극봉(322)을 이루게 구성되다.

즉, 기체 추출기(320)를 음극봉(321)과 양극봉(322)으로 구성하게 되면, 각각에 음극(-)과 양극(+) 전류가 흐르는 과정에서 지중의 수분(지하수 또는 토양에 포함된 수분)을 분해하여 액체의 수분을 기체로 변환시키게 된다.

또한, 기체 추출기(320)는 도 4를 참조하여 제2 실시예와 같이 기체 추출부(312)의 내부에 고정 형성되는 히터봉(325)으로 구성할 수 있다.

즉, 기체 추출기(320)를 히터봉(325)으로 구성하게 되면, 그 히터봉(325)에 전류를 공급하게 되면 히터봉(325)의 가열로 지중의 수분(지하수 또는 토양에 포함된 수분)을 증발시키게 되는 것인바, 액체의 수분을 기체로 변환시키게 된다.

한편, 상기와 같이 기체 추출기(320)를 히터봉(325)으로 구성함에 있어, 도 5의 도시와 같이 그 히터봉(325)의 둘레에 열전도성 물질로 구성되며 수분의 소통이 가능한 무수한 공극을 이루는 허니컴(326)이 더 포함되게 구성할 수 있는 것으로, 허니컴(326)은 기체 추출부(312)에 고정되게 구성된다.

이때, 허니컴(326)을 이루는 열전도성 물질로는 한정되는 것이 아니라 통상의 우수한 열전도성을 갖는 알루미늄 또는 동 재질로 구성함이 바람직할 것이다.

또한, 다시 도 2로 돌아가 기체 탐지기(300)(300')에는 기체 분석부(313)에 상기 기체 추출부(312)에서 추출된 기체를 공급받아 그 기체의 성분 및 농도량을 분석하기 위한 기체 분석기(330)가 구성된다.

이때, 기체 분석기(330)는 새롭게 구현되는 것이 아니라 통상의 적외선 가스 분석계, 가스 검지관, 가스 크로마토그래프 분석계, 광전 광도계, 광전 분광 광도계, 저농도용 탄화수소 분석계, 고농도 탄화 수소 분석계, 일산화탄소 분석계, 이산화탄소 분석계 중 다양하게 구성할 수 있을 것이다.

즉, 기체 분석기(330)에서는 하기하는 흡입펌프(500)의 작동에 의해 기체 분석부(313)에 음압이 제공시 그 음압에 의해 기체 추출부(312)에 추출된 기체를 흡입하여 공급받게 되며, 이에 그 공급받은 기체를 분석하여 그 기체의 성분 및 농도량의 분석이 가능하게 된다.

다시 도 1로 돌아가 상기 전원 공급부(400)는, 지상에 설치되며, 각각의 기체 탐지기(300)(300')와 통전 되어 그 기체 탐지기(300)(300') 작동에 필요한 전원을 공급하게 구성된 것으로, 바람직하게는 기체 추출기(320)로의 전류 공급이 가능하고, 기체 분석기(330)의 작동 전원을 공급하게 구성된다.

상기 흡입펌프(500)는, 지상에 설치되며, 각각의 기체 탐지기(300)(300')와 연결되어 기체 탐지기 본체(310) 내부에 음압을 제공하게 구성된다.

이때, 흡입펌프(500)는 흡입관(510)을 통해 각각의 기체 탐지기(300)(300')의 기체 탐지기 본체(310) 즉, 상부의 기체 분석부(313)와 연결되게 구성된 것으로, 작동시 그 기체 분석부(313) 내부에 음압을 부여 및 이에, 기체 추출부(312)에 추출된 기체를 부직포 필터(311)를 통과시켜 기체 분석부(313)로 공급하게 구성된다.

상기 콘솔(600)은, 지상에 구축되어 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템의 전체적인 컨트롤 즉, 기체 탐지기(300)(300')의 작동 및 기체 탐지기(300)(300')의 기체 분석기(330)에서 분석된 데이터를 전송받아 모니터링이 가능하게 구성되며, 바람직하게는 기체 분석기(330)와 통상의 RS-485 통신을 통해 데이터의 전송이 가능하게 구성된 것으로, 중앙통제실을 이루게 된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법을 나타낸 전체 공정도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 도 6의 도시와 같이 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법은, 매립관 설치단계(S100)와, 기체 탐지기 설치단계(S200)와, 기체 추출단계(S300)와, 기체 분석단계(S400)를 수행하여 된다.

먼저, 매립관 설치단계(S100)는,

도 7의 도시와 같이 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 구축함에 있어, 오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 위치에 대하여 지중의 포화대(대수층)(10)에 도달하게는 포화대 매립관(100)을 매립 설치하고, 불포화대(토양층)(20)에 도달하게는 불포화대 매립관(200)을 매립 설치하면 된다.

한편, 상기와 같이 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)을 설치함에 있어서는 새롭게 구현되는 것이 아니라 그 시공 깊이에 따라 통상의 오거 크레인이나 굴착기 등을 통해 가능할 것이다.

이후, 기체 탐지기 설치단계(S200)를 수행하되,

도 8의 도시와 같이 각각의 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)의 내부에 지중의 오열물질을 추출 및 분석하기 위한 탐지기를 각각 설치하되, 동일종의 기체 탐지기(300)(300')를 설치하면 된다.

이때, 설치되는 각각의 기체 탐지기(300)(300')는, 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)의 하부로 소정 노출되게 설치함으로 기체 추출부(312)에 형성되는 기체 추출기(320)가 포화대(10)에서는 지하수와 간섭되게 하고, 불포화대(20)에서는 토양과 간섭되게 설치하면 되는 것으로, 지하수와 간섭되는 기체 추출부(312)는 통공(312a)(312a')을 통해 내부로 지하수의 유입이 가능하게 된다.

그리고, 설치되는 각각의 기체 탐지기(300)(300')는 지상에 설치되는 전원 공급부(400)와 연결되게 설치되는 것으로, 먼저 기체 추출기(320)는 전원 공급부(400)로부터 전류를 공급받게 되며, 기체 분석기(330)는 전원 공급부(400)로부터 작동에 필요한 전원을 공급받게 된다.

그리고, 각각의 기체 탐지기(300)(300')의 기체 분석부(313)는 그 상단이 흡입관(510)을 통해 지상에 설치되는 흡입펌프(500)와 연결되어 흡입펌프(500) 작동시 기체 분석부(313) 내부에 음압이 제공되게 된다.

그리고, 각각의 기체 탐지기(300)(300')의 기체 분석기(330)는 지상에 구축되는 콘솔(600)과 RS-485 통신할 수 있도록 연결되게 된다.

그리고, 상기와 같이 기체 탐지기(300)(300')가 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)에 내입된 상태에서 그 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)의 내부는 토양으로 메움 마감하면 되는 것으로, 이렇게 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)을 마감함은 그 기체 탐지기(300)(300')의 외부 노출을 방지함과 동시에 추후 유지 관리의 편리성을 위함이다.

또한, 상기와 같이 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)에 내입 설치되는 기체 탐지기(300)(300')는 그 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)을 통해 지중에서 안전하게 보호되게 되는 것인바, 지중에서 우천시 등 지중 변화에 따른 유실을 방지할 수 있게 되다.

이후, 기체 추출단계(S300)는,

각각 설치되는 기체 탐지기(300)(300')를 이용하여 지중의 수분과 반응하여 기체 추출부(312)에 기체(가스)의 추출이 가능하게 하는 것으로, 도 9 및 도 10의 도시와 같이 각각의 기체 탐지기(300)(300')의 기체 추출기(320)에 전류를 공급하여 된다.

도 9의 도시와 같이 포화대(10)에서는 액체 상태의 지하수로부터 기체를 추출하고, 도 10의 도시와 같이 불포화대(20)에서는 토양에 포하된 수분이나 얼음을 녹여 기체를 추출하게 된다.

즉, 기체 추출기(320)에 전류를 공급하게 되면 그 전류가 포화대의 지하수 및 불포화대의 토양과 반응하여 기체를 추출하게 되는 것으로, 먼저 도 3을 참조하여 기체 추출기(320)를 음극봉(321)과 양극봉(322)으로 구성하게 되면, 각각의 음극봉(321)과 양극봉(322)에 음극(-)과 양극(+) 전류가 흐르는 과정에서 지중의 수분 즉, 포화대(10)에서는 지하수를, 불포화대(20)에서는 토양에 포함된 수분이나 고체상의 얼음을 산화 및 환원 반응을 통해 분해하여 액체의 수분을 기체로 변환 추출하게 된다.

또한, 도 4를 참조하여 기체 추출기(320)를 히터봉(325)으로 구성하게 되면, 그 히터봉(325)에 전원을 인가하게 되면 그 히터봉(325)의 가열에 의해 지중의 수분을 증발시켜 기체로 변환 추출하게 된다.

즉, 히터봉(325)이 가열되게 되면 포화대(10)에서는 그 히터봉(325)과 간섭되는 지하수나 고체상의 얼음을 녹여 가열 증발시키게 되는 것인바 이러한 증발 과정에서 지하수를 기체화 시키게 되며, 불포화대(20)에서는 그 히터봉(325)과 간섭된 토양을 가열시키게 되는 것인바 이러한 토양의 과열 과정에서 토양에 포함된 수분이나 고체상의 얼음을 녹여 가열 증발시켜 기체화 시키게 된다.

한편, 상기와 같이 기체 추출기(320)를 히터봉(325)으로 구성함에 있어 도 5를 참조하여 열전도성 물질로 된 허니컴(326)을 더 구성하게 되면 수분을 가열하는 과정에서 그 수분과의 접촉 면적의 증대에 따른 기체 추출이 한층 향상될 것이다.

이후, 기체 분석단계(S400)는,

도 11의 도시와 같이 상기 기체 추출부(312)에서 추출된 기체를 분석하여 그 기체의 성분 및 농도의 분석이 가능하게 하는 것으로, 이를 위해서는 먼저 흡입펌프(500)를 작동시켜 기체 분석부(313)의 내부에 음압을 부여하면 된다.

이에, 기체 분석부(313)에 부여된 음압에 의해 기체 추출부(312)에 추출된 기체는 부직포 필터(311)를 통과하여 기체 분석부(313)로 유입되게 되게 된다.

이때, 유입되는 기체는 부직포 필터(311)를 통해 큰 입자의 수분이나 이물질은 필터링 되고 순수한 기체만이 유입되게 된다.

이에, 기체 분석부(313)에서는 기체 분석기(330)를 통해 기체(가스)의 성분 및 농도가 자동으로 분석되게 된다.

이후, 판독단계(S500)는,

도 12의 도시와 같이 콘솔(600)에서는 상기 기체 분석기(330)를 통해 분석된 데이터를 S485 통신을 통해 전송받게 되는 것인바, 이에 관리자는 그 데이터를 모니터링하여 토양의 오염상태를 판독하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템 및 그 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법은, 구조적으로 매우 간소화 된 구조를 이루는 것인바, 시스템 구축에 따른 비용의 절감 및 운영상의 편리함을 가져오게 된다.

또한, 그 오염물질을 탐지함에 있어 액상이 아닌 기체(가스) 상태로의 탐지가 가능한 것인바, 다양한 유해 성분들의 탐지가 가능하게 되는 등 그 성능의 향상을 가져오며, 특히 실시간 탐지를 통한 오염의 확산 방지와 지중의 지중의 유해물질 누출로 인한 토양 및 지하수 오염의 효과적인 예방이 가능하게 된다.

100 : 포화대 매립관 200 : 불포화대 매립관
300,300' : 기체 탐지기 310 : 탐지기 본체
311 : 부직포 필터 312 : 기체 추출부
312a,312a' : 통공 313 : 기체 분석부
320 : 기체 추출기 321 : 음극봉
322 : 양극봉 325 : 히터봉
326 : 허니컴
330 : 기체 분석기
400 : 전원 공급부 500 : 흡입펌프
510 : 흡입관
600 : 콘솔
S100 : 매립관 설치단계 S200 : 탐지기 설치단계
S300 : 기체 추출단계 S400 : 기체 분석단계
S500 : 판독단계

Claims

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오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 포화대(대수층)에 매립되는 포화대 매립관(100);
오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 불포화대(토양층)에 매립되는 불포화대 매립관(200);
각각의 포화대 매립관(100) 및 불포화대 매립관(200)에 내입 및 매립되며, 포화대 및 불포화대의 오염물질을 전류를 이용하여 추출 및 분석하는 동일종을 이루는 한 조의 기체 탐지기(300)(300');
각각의 기체 탐지기(300)(300') 작동에 필요한 전원을 공급하기 위한 지상의 전원 공급부(400);
각각의 기체 탐지기(300)(300')와 흡입관(510)으로 연결되어 각각의 기체 탐지기(300)(300') 내부에 음압을 제공하는 지상의 흡입펌프(500); 및
지상에 설치되어 전체적인 컨트롤 및 각각의 기체 탐지기(300)(300')와 RS-485 통신하여 기체 탐지기(300)(300')에서 분석된 데이터를 전송받아 모니터링하는 지상의 콘솔(600);
을 포함하되,
각각의 기체 탐지기(300)(300')는,
내부가 중공되고 하부로 개방되며, 내부가 기체는 통과하고 이물질은 걸러지는 부직포 필터(311)를 통해 하부의 기체 추출부(312)와, 상부의 기체 분석부(313)로 구획되되, 기체 추출부(312)의 둘레에 내부와 연통되어 수분 및 토양의 소통이 가능한 다수의 통공(312a)(312a')이 형성되며, 기체 분석부(313)는 흡입관(510)을 통해 흡입펌프(500)와 연결되며 기체 분석부(313)에 음압이 부여되어 기체 추출부(312)에서 추출된 기체의 이동이 가능하게 구성된 기체 탐지기 본체(310);
기체 추출부(312)에 형성되며, 전원 공급부(400)로부터 전원을 공급받아 지중의 수분을 기체(가스)화시켜 추출하는 기체 추출기(320); 및
기체 분석부(313)에 형성되며, 기체 추출부(312)에서 추출된 기체를 공급받아 그 기체 성분을 분석하여 콘솔(600)로 전송하는 기체 분석기(330);
를 포함하여 구성되는 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템.
제2항에 있어서,
기체 추출기(320)는,
음극의 전류가 흐르는 음극봉(321); 음극봉(321)과 이격 형성되고, 양극의 전류가 흐르는 양극봉(322); 을 포함하되, 각각의 양극봉(322)과 음극봉(321)에 음양 전류를 공급시 포화대 또는 불포화대의 수분을 전기분해하여 기체를 추출하거나,
히터봉(325)으로 구성하되, 히터봉(325)의 주변에 기체 추출부(312)에 고정되는 열전도성 물질로 구성되며, 수분의 소통이 가능한 허니컴(326)이 더 구비되어 히터봉(325)에 전류를 공급시 포화대 또는 불포화대의 수분을 증발시켜 기체를 추출함을 특징으로 하는 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템.
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제2항 또는 제3항 중 어느 한 항의 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용하되,
오염물질을 탐지하고자 하는 지중의 포화대(대수층)에 도달하게 포화대 매립관을 매립하고, 지중의 불포화대(토양층)에 도달하게 불포화대 매립관을 매립하는 매립관 설치단계(S100);
각각의 포화대 매립관 및 불포화대 매립관에 지중의 오염물질을 추출 및 분석하기 위한 기체 탐지기를 각각 설치하되, 각각의 기체 탐지기는 기체 추출기가 지하수 및 토양과 간섭되게 하며, 기체 추출기 및 기체 분석기가 지상에 설치되는 전원 공급부와 연결되어 전원을 공급받아 작동 가능하게 하고, 기체 분석부의 내부는 흡입관을 통해 지상에 설치되는 흡입펌프와 연결하며, 기체 분석기는 콘솔과 RS-485 통신하게 연결 설치하고, 기체 탐지기가 내입된 매립관의 내부를 토양으로 덮어 마감하는 기체 탐지기 설치단계(S200);
각각의 기체 탐지기의 기체 추출기에 전원을 인가하여 포화대의 지하수 또는 불포화대의 토양에 포함된 수분을 기체화시켜 추출하는 기체 추출단계(S300);
흡입펌프를 작동시켜 기체 분석부의 내부에 음압을 부여 및 그 음압에 의해 기체 추출부에서 추출된 기체를 기체 분석부로 공급 및 기체 분석기를 통해 기체의 성분 및 농도를 분석하는 기체 분석단계(S400); 및
기체 분석단계(S400)에서 분석된 데이터를 RS-485 통신을 통해 콘솔로 전송 및 콘솔에서는 데이터를 모니터링 하여 오염물질 및 오염상태를 판독하는 판독단계(S500);
를 수행하되,
각각의 기체 탐지기(300)(300')는,
내부가 중공되고 하부로 개방되며, 내부가 기체는 통과하고 이물질은 걸러지는 부직포 필터(311)를 통해 하부의 기체 추출부(312)와, 상부의 기체 분석부(313)로 구획되되, 기체 추출부(312)의 둘레에 내부와 연통되어 수분 및 토양의 소통이 가능한 다수의 통공(312a)(312a')이 형성되며, 기체 분석부(313)는 흡입관(510)을 통해 흡입펌프(500)와 연결되며 기체 분석부(313)에 음압이 부여되어 기체 추출부(312)에서 추출된 기체의 이동이 가능하게 구성된 기체 탐지기 본체(310);
기체 추출부(312)에 형성되며, 전원 공급부(400)로부터 전원을 공급받아 지중의 수분을 기체(가스)화시켜 추출하는 기체 추출기(320); 및
기체 분석부(313)에 형성되며, 기체 추출부(312)에서 추출된 기체를 공급받아 그 기체 성분을 분석하여 콘솔(600)로 전송하는 기체 분석기(330);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법.
제6항에 있어서,
기체 추출단계(S300)에서는,
음극의 전류가 흐르는 음극봉(321); 음극봉(321)과 이격 형성되고, 양극의 전류가 흐르는 양극봉(322); 을 포함하여 구성된 기체 추출기를 적용하되, 각각의 양극봉(322)과 음극봉(321)에 음양 전류를 공급시 포화대 또는 불포화대의 수분을 전기분해하여 기체를 추출하거나,
히터봉(325)으로 구성된 기체 추출기를 적용하되, 히터봉(325)의 주변에 기체 추출부(312)에 고정되는 열전도성 물질로 구성되며, 수분의 소통이 가능한 허니컴(326)이 더 구비되어 히터봉(325)에 전류를 공급시 포화대 또는 불포화대의 수분을 증발시켜 기체를 추출함을 특징으로 하는 토양 및 지하수 오염물질 탐지 시스템을 이용한 오염물질 탐지방법.