KR101894245B1 - 지하수 방사성오염 감시 시스템 및 동작방법 - Google Patents
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Abstract
원자력이용시설 주변의 지하수 방사능 오염 감시 시스템 및 그것의 동작방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 원자력이용시설 주변의 지하수 방사능 오염 감시 시스템은, 상기 원자력이용시설 주변의 지하수에 심도별로 다중 패커 시스템을 구축하여 심도별로 격리된 지하수특성을 모니터링하며, 상기 심도별로 격리 배치된 지하수유동관에 연결된 자동분기장치를 통해 상기 심도별로 지하수의 방사능 오염 여부를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 획득된 현장계측자료를 DB화하여 외부로 전송하는 현장 감시 시스템과, 현장 감시 시스템을 원격 제어하며, 상기 현장 감시 시스템으로부터 DB화된 현장계측자료를 수신하고, 수신된 현장계측자료를 분석하여 방사능 오염운을 예측하고, 오염물질의 분포특성을 나타내는 오염운을 3D 그래픽 처리하여 제공하는 원격 감시 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 지하수 방사성오염 감시 시스템 및 그것의 동작방법에 관한 것이다.
현재, 전세계적으로 가동 연수 30년 이상의 원전이 전체의 50%를 초과함으로써 본격적인 원전 노후화 단계로 진입하였다. 최근까지 미국의 폐로 원전 및 가동 원전 중 50% 이상의 곳에서 방사성 물질의 비계획적 방출(unplanned release)에 의한 지하수 오염이 확인되었다.
지하수의 방사성오염은 인체에 직접적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 농축산물의 섭취에 의한 내부피폭으로 인하여 인체 및 생태계에 장기적이고 지속적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 오염 정화에는 장기적인 시간이 소요되고 방사성오염으로 인한 공포감 때문에 정화를 한다 하더라도 오염된 지역에 대한 불안감은 증폭될 수 밖에 없다.
또한, 방사성 물질에 의한 지하수 오염은 폐로 원전의 해체 기간, 비용 및 폐기물 발생량의 증가를 초래한다. 최근, 미국에서는 지하수 보호 프로그램에 관한 기술지침과 오염 지하수 및 오염 토양의 복구에 관한 기술지침서를 준비하였다. 국내의 경우, 원전부지 주변의 방사능 조사 및 평가는 원자력안전위원회의 고시와 한국수력원자력주식회사에 의해 수립된 조사계획에 맞추어 지하수의 경우 분기를 주기로 삼중수소, 우라늄, 감마동위원소를 감시 핵종으로 분석하고 있다.
또한, 국내 부지특성에 대한 종합적인 감시활동은 건설/운영 허가심사와 관련하여 한국원자력환경공단 관리 중저준위 방폐장에 적용되어 운영중이다. 그러나, 지하수의 경우 수문분야 지하수 상시 감시시스템 내에서 지하수압(수위)에 대해서만 국한적으로 운영되고 있는 실정이다.
이에, 원자력이용시설의 운영 및 해체전/후 주기적인 부지 지하수 모니터링이 필요하며, 지하수 내 방사능을 수리지구화학 자료와 동시에 감시할 수 있는 통합된 현장 모니터링 기술 개발이 필요하다.
이에, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, 원자력이용시설의 운영 및 해체 전후에 있어서 지하수 내 방사성오염을 수리지구화학 자료와 동시에 통합 감시할 수 있고, 지하수 내의 방사능 계측자료를 통해 실시간으로 오염원 예측이 가능한 지하수 방사성오염 감시 시스템 및 동작방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 지하수 내의 심도별 방사성오염 여부를 원격에서 실시간 감시하는 것이 가능하며, 예측된 오염운의 분포 및 확산을 3차원적으로 진단하여 그래픽 제공하는 것이 가능한 지하수 방사성오염 감시 시스템 및 동작방법을 제공하는데 있다.
이에, 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자력이용시설 주변의 지하수 방사성오염 감시 시스템은, 원자력이용시설 주변의 지하수에 심도별로 다중 패커 시스템을 구축하여 심도별로 격리된 지하수특성을 모니터링하며, 상기 심도별로 격리 배치된 지하수유동관에 연결된 자동분기장치를 통해 상기 심도별로 지하수의 방사성오염 여부를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 획득된 현장계측자료를 DB화하여 외부로 전송하는 현장 감시 시스템; 및 상기 현장 감시 시스템을 원격 제어하며, 상기 현장 감시 시스템으로부터 DB화된 현장계측자료를 수신하고, 수신된 현장계측자료를 분석하여 방사능 오염원을 예측하고, 오염물질의 분포특성을 나타내는 오염운을 3D 그래픽 처리하여 제공하는 원격 감시 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자력이용시설 주변의 지하수 방사성오염 감시 시스템의 동작방법은, 원자력이용시설 주변의 현장 감시 시스템 및 상기 현장 감시 시스템을 제어하는 원격 감시 장치를 포함하는 지하수 방사성오염 감시 시스템의 동작방법으로서, 상기 원자력이용시설 주변의 지하수에 심도별로 다중 패커 시스템을 구축하여 심도별로 격리된 지하수특성을 모니터링하는 단계; 상기 심도별로 격리 배치된 지하수유동관에 연결된 자동분기장치를 통해 상기 심도별로 지하수의 방사성오염 여부를 계측하는 단계; 계측 결과에 기초하여 획득된 현장계측자료를 DB화하여 원격 감시 장치로 네트워크 전송하는 단계; 상기 현장 감시 시스템으로부터 DB화된 현장계측자료를 분석하여 방사능 오염원을 예측하는 단계; 및 오염물질의 분포특성을 나타내는 오염운을 3D 그래픽 처리하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템은, DB 수집, 자료전송, 자료분석 및 도시화를 자동화함으로써 인력 및 경비의 효율성을 극대화시키고, 기기의 오작동 및 비이상적 자료의 산출에 대한 경보시스템을 마련하고, 원격으로 현장시스템을 제어함으로써 지하수 방사성오염 감시 시스템의 통합 및 자동화를 구현하였다. 또한, 지하수의 다중심도별 모니터링 기법을 활용한 지하수 3차원 유동모델을 구축함으로써, 지하수 수리지구화학적 특성 및 방사성 물질의 분포를 심도별로 실시간 파악하고, 오염물질의 유출에 대한 조기진단이 가능하다. 또한, 오염원의 위치 예측, 오염물질의 거동, 핵종 분포 특성, 농도, 흐름 등의 변화를 움직이는 3차원 이미지로 가시화하여 제공해줌으로써, 사용자가 오염도를 한눈에 쉽게 파악할 수 있으며, 이후의 모니터링 계측 주기에 자동 활용되고 복원 계획 수립에 자동 참조되는 편의를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라, 원자력이용시설 주변의 방사성 물질의 지하유출과 이에 따른 지하수 모니터링의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 현장 감시 시스템과 원격 감시 장치의 인터랙션에 따른 지하수 모니터링의 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템의 현장 감시 시스템 및 원격 감시 장치의 구성 블록도들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 심도별 지하수 특성의 모니터링을 위한 준비 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에 적용되는 다중 패커 시스템의 설치 예시들을 보인 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 또는 도 5b의 다중 패커 시스템을 활용하여 지하수 내 방사성오염을 감시하는 예시와, 계측자료의 분석 결과에 따른 오염물질의 계측값과 오염 분포 특성을 등치선화한 이미지의 예시를 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사능 오염 감시 시스템의 모니터링 결과에 따른 핵종 거동모델의 3D그래픽 이미지를 시간 흐름에 따라 2D그래픽화한 예시를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 현장 감시 시스템과 원격 감시 장치의 인터랙션에 따른 지하수 모니터링의 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템의 현장 감시 시스템 및 원격 감시 장치의 구성 블록도들이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 심도별 지하수 특성의 모니터링을 위한 준비 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에 적용되는 다중 패커 시스템의 설치 예시들을 보인 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 또는 도 5b의 다중 패커 시스템을 활용하여 지하수 내 방사성오염을 감시하는 예시와, 계측자료의 분석 결과에 따른 오염물질의 계측값과 오염 분포 특성을 등치선화한 이미지의 예시를 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사능 오염 감시 시스템의 모니터링 결과에 따른 핵종 거동모델의 3D그래픽 이미지를 시간 흐름에 따라 2D그래픽화한 예시를 보인 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 원자력이용시설 주변의 지하수 방사성오염 감시 시스템은 원자력이용시설 내 또는 그 주변의 부지에 설치되는 현장 감시 시스템과 이를 원격에서 제어하는 원격 감시 장치를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 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.
여기서 설명되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 즉, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항복들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서 지속적으로 언급되는 “원자력이용시설”은 실제 감시 대상 핵종 등을 사용하고, 지하수 및 토양으로의 오염물질 유출이 우려되는 대규모 시설로서 원자력발전소, 연구용 원자로, 핵연료제조공장, 방폐물처분장 등을 광의적으로 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라, 원자력이용시설(20) 주변의 지하수 내 방사성 물질의 유출과 지하수 모니터링의 개념도를 보인 도면이다. 지하수 방사성오염의 모니터링을 위한 감시공(10)은 원자력이용시설 부지특성조사에 따른 부지개념모델로부터 추론된 지하수유동모델을 바탕으로 그 위치가 결정된다.
도 1을 참조하면, 감시공(monitoring well)(10)은 원자력이용시설(nuclear facility)(20)을 중심으로 지하수의 유동방향에 따라 전과 후로 나누어 최소 2개 지점 이상에 설치되도록 하여야 한다. 이는, 향후 배경수질로부터 오염물질의 유입에 따른 거동 특성을 해석하는데 필수적인 개수이다. 예를 들어, 도 1에서 원자력이용시설(20)로부터 매립 연결된 파이프 라인이 손상된 경우, 손상된 지점(11)으로부터 방사성 물질(15)이 유출되어 지하수의 유동방향을 따라 확산된다. 따라서 이러한 경우에는, 도 1에서 우측에 도시된 감시공(10)의 격리구간에서 이러한 방사성 물질(15)을 계측할 수 있다.
다만, 본 발명은 2개소의 감시공에 제한되지 않음은 물론이며, 더욱 정밀하고 정확한 오염운의 거동을 파악하는데 필요한 경우, 3개소 이상의 감시공을 설치하여 운영할 수 있을 것이다.
종래에는 이러한 감시공의 설치가 지하수 유동을 반영하지 않았거나 심도별로 격리되지 않은 나공(open borehole) 상태에서 채취된 지하수 내 방사능을 분기별로 취득하는데 한정되었으나, 본 발명에서는 지하수 유동에 따른 감시공 선정 및 감시공 내 지하수 유동이 빠른 단열대를 대상으로 구간격리하여 모니터링함으로써, 희석의 효과를 방지하고, 계측된 방사성 물질의 종류에 따른 오염원의 예측 및 오염운의 분포를 신속하게 판단하고, 복원계획을 세우는데 직접적인 판단근거가 될 수 있도록 하였다.
본 발명에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템은, 원자력이용시설 주변의 지하수에 심도별로 다중 패커 시스템을 구축하여 심도별로 지하수 주요유동로에 대한 격리된 지하수특성을 모니터링하고, 심도별로 격리 배치된 지하수유동관에 연결된 자동분기장치를 통해 심도별로 지하수를 양수, 분기, 및 채취하여 방사능 오염 여부를 계측한다. 이러한 계측이 지하수 내 모든 격리 심도에 대하여 반복하여 이루어지면, 그에 따라 획득된 현장계측자료를 DB화하고, DB화된 현장계측자료를 원격 감시 장치로 네트워크 전송한다. 이때, DB화된 현장계측자료는 구간별 수두압, 간이수질, 방사능 계측자료 등을 포함한다. 그러면, 원격 감시 장치에서는 DB화된 현장계측자료를 시계열 분석하고, 지하수 유동 모델, 지구화학 모델, 및 핵종 거동모델과 관련된 수치값들을 산출한다. 그리고, 산출된 수치값들을 기초로 방사능 오염원을 예측하고, 오염물질의 분포 및 확산 특성을 나타내는 오염운을 지하수 유동 모델을 기반으로 3D 그래픽 처리하여 출력한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 현장 감시 시스템과 원격 감시 장치의 인터랙션에 따른 지하수 모니터링의 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 지하수 방사성오염 감시 시스템은 원자력이용시설 주변에 설치된 현장 감시 시스템(100)이 네트워크를 통해, 원격에 위치한 원격 감시 장치(200)와 통신하면서 지하수 모니터링 동작을 수행한다.
지하수 방사성오염 감시 시스템에 의한 지하수의 방사능 모니터링의 동작 과정은 다음과 같다. 지하수 방사능 모니터링에 앞서, 원자력이용시설의 부지조사를 통한 부지특성평가, 감시공 위치 선정 및 시추, 감시공 수리지구화학 조사를 통한 감시 깊이(구역) 선정, 다중 패커 설치 등의 준비 과정(11)이 선행된다.
구체적으로, 상기 준비 과정(11)으로, 1) 부지 특성 평가를 기초로 부지개념모델을 구축하는 과정, 2) 지하수유동모델 및 지구화학모델을 구축하는 과정, 3) 감시공의 위치와 심도를 결정하는 과정, 4) 감시공을 시추하고, 조사, 시험, 해석하는 과정, 5) 주기적으로 모니터링하는 과정이 포함될 수 있다.
이와 같이 부지특성평가가 선행되어야 하는 이유는, 원자력이용시설로부터 방출된 방사성 오염물질의 지중 거동은 원자력이용시설부지의 수리지질 및 지구화학 특성에 좌우되기 때문이다. 즉, 부지특성평가가 선행된 이후 현장 지하수유동 및 수리화학적 특성이 평가되고 예측될 수 있다. 이후, 원자력이용시설 내 방사성물질의 종류와 잠재 오염원의 위치가 평가되고, 지하수 유동 모델을 기초로 감시공의 위치 및 심도가 선정되며, 그에 따라 지하수 내 방사성오염에 대한 실시간 모니터링이 실시된다. 따라서, 본 발명에 따른 지하수 방사성오염 모니터링의 선행 과정으로 부지특성평가 및 시설의 구성요소를 파악하는 것은 반드시 필요하다.
또한, 본 발명에서는 감시공에 다중 패커 시스템을 활용하여 지하수 주요 유동로에 대한 심도별 격리 구간을 형성한다. 이와 같이 다중 패커들을 이용하여 주요 지하수 유동로에 대한 구간을 단속함으로써 오염운의 거동을 정확하게 파악할 수 있게 된다. 다중 패커 시스템에 포함되는 다중 패커들의 구조 및 구체적인 설명은 도 5a 및 도 5b에서 보다 구체적으로 설명하겠다.
계속해서, 도 2를 참조하면, 준비 과정(11) 이후, 현장 감시 시스템(100) 또는 (비록 도시되지는 않았지만) 원격 감시 장치(200)를 통하여 감시 절차 입력 과정(12)이 수행된다(a). 예를 들어, 현장 감시 시스템(100)의 입력수단을 통해 구간별 지하수의 방사능 계측 주기, 계측자료의 수집주기, 지하수 채수주기 및 채수량이 설정될 수 있다.
또한, 현장 감시 시스템(100)과 원격 감시 장치(200)의 네트워크 통신 주기의 설정 또한 감시 절차 입력 과정(12)으로 포함될 수 있다. 또한, 현장 감시 시스템(100)에서 실험실 분석주기 또한 감시 절차 입력 과정(12)에 포함될 수 있다.
이와 같이 감시 절차가 입력되면(12), 선택된 특정 심도의 자동 분기된 지하수를 양수하고(13), 계측을 수행한다(14). 또한, 자동 분기된 지하수를 채수한 다음(15), 세척 과정을 수행한다(16).
그리고, 계측과정(14)에서 채수된 지하수의 오염 여부를 판단한다(17). 판단 결과, 오염된 지하수이면 오염수를 저장하고(18) 그렇지 않은 경우이면 자연 배수 처리한다(19). 전술한 지하수 양수, 계측, 채수, 세척 및 오염 여부의 판단 과정은 지하수내 다중심도 모두에 대해 수행이 완료될 때까지 반복적으로 이루어진다.
구체적으로, 입력된 감시 절차의 실행에 따라, 지하수 자동 분기장치부(120, 도 3a) 및 지하수 양수 펌프부(110, 도 3a)가 작동한다. 양수된 지하수(12)는 계측 및 측정 챔버부(130, 도 3a)로 이동하여, 초기에 입력된 감시 절차에 따라, 지하수 내의 이화학 수질측정 및 방사능 계측이 수행된다.
이때에, 계측과정(14)에서 수집된 계측자료는 현장 감시 시스템(100) 내에 DB화 된다(b). 이와 함께, 다중 패커 시스템 내에 매설된 각종 센서들의 계측값도 실시간으로 DB화 된다.
채수 과정(15)에서 채수된 지하수 시료는 실내 정밀분석을 위하여, 시료 자동 채취부(140)를 통해 계획된 시료 부피만큼 계획된 용기에 자동 채취될 수 있다. 또한, 실내 정밀분석의 결과는 상세 분석 DB화된다. 일 실시 예에서는, 실내 정밀분석의 결과를 현장계측값과 통계 및 비교함으로써, 계측기의 감도 및 정확성, 정밀성을 향상/유지하도록 동작할 수 있다.
상세 분석 DB는 계측 DB(b)와 연동하여 사용되며, 이들은 주기적으로 원격 감시 장치(200)에 업데이트(c, d)된다.
이와 같이, 계획된 시간 동안 또는 계획된 계측 주기로 선택된 특정 심도의 지하수의 양수, 계측, 배수가 완료되면, 또 다른 심도의 지하수를 조사하기 위하여, 계획된 입력절차(또는 입력된 감시 절차)에 따라 지하수 자동 분기장치부(120)가 동작한다. 이때, 양수된 지하수로 계측 셀(cell)과 챔버의 세척이 수행된다(16).
지하수의 다중심도 모두에 대한 양수, 계측, 채수, 세척, 오염 여부 판단이 완료되면, 현장 감시 시스템(100)은 이러한 현장계측자료 DB를 계획된 통신주기로 원격 감시 장치(200)에 전송한다.
그 결과, 원격 감시 장치(200)는 원격에서도 현장계측자료 결과를 이용하여 지하수의 방사능 오염 및 오염원의 위치를 실시간으로 예측(20)할 수 있다(e). 이는 원자력이용시설 계통별로 열화에 따른 비계획적 방출에 따라 발생하는 핵종의 종류가 달리 나타나기에 가능하다. 구체적으로, 원격 감시 장치(200)는 실시간 수신되는 계측자료 및 지하수유동모델, 지구화학모델, 및 핵종거동모델과 관련된 수치계산을 통해, 지하수 유동과 방사능 오염운을 예측할 수 있다.
또한, 원격 감시 장치(200)에서는 잠재 오염원 예측을 기초로 오염물질의 3D 오염운을 출력한다. 여기에서, 3D 오염운의 생성을 위해, 원격 감시 장치(200) 내의 DB(250, 도 3b)에는 오염원 예측 및 오염도의 예측 위치 좌표값들이 저장될 수 있으며, DB(250, 도 3b)의 업데이트에 따라 변화된 좌표값들의 이력이 시간 정보와 함께 또는 시간 순서대로 저장된다.
이와 같이 DB(250, 도 3b)에 저장된 좌표값들의 이력은 3차원 입체 이미지로 생성되며, 알려진 맵핑 기술을 통해 등치선화된 3차원 입체 이미지로 시각화, 즉 출력수단(230, 도 3b)을 통해 출력될 수 있다.
또한, 이러한 등치선화된 3차원 입체 이미지는 시간 경과에 따라 3차원 입체 이미지가 위에서 산출된 지하수유동모델(지하수의 흐름 방향 및 유속에 따른 오염운의 예측 확산속도 포함)에 대응되도록 움직이는 3차원 이미지로 출력될 수 있다. 그에 따라, 지하수 내 방사성오염 발생시 오염물질의 종류, 분포범위에 따른 복원 계획에 직접적인 도움을 준다.
이후, 원격 감시 장치에 의하여(g), 상기 출력된 3D 오염운을 평가 및 분석한 다음(22), 그 평가에 기초하여 다음의 동작을 수행할 수 있다.
일 동작으로, 방사성오염의 범위, 핵종 거동, 오염 농도, 지하수 흐름에 기초하여 감시 절차 입력 과정(12)의 입력값을 조절할 수 있다(23). 다른 동작으로, 오염 복원 시설 수단에 3D 오염운 출력 데이터를 전송해준다(24).
이하, 도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템을 구성하는 현장 감시 시스템 및 원격 감시 장치의 구성을 설명하기 위한 각 블록도들이다.
먼저 도 3a를 참조하면, 현장 감시 시스템(100)은 크게 하드웨어적 구성요소들로 이루어진 지하수 방사성오염 현장 감시 시스템(101)에 다양한 소프트웨어 프로그램들, 즉 현장 감시 시스템 운영 프로그램(102)을 구현 및 실행하여 지하수 오염 현장 모니터링 동작을 수행한다.
지하수 방사성오염 현장 감시 시스템(101)은 지하수 양수 펌프부(110), 지하수 자동 분기부(120), 계측 및 측정 챔버부(130), 시료 자동 채취부(140), 오염수 저장부(106), 시스템 운영부(150), 외부 통신부(160)를 포함하여 이루어진다.
또한, 현장 감시 시스템 운영 프로그램(102)은 분기 장치 운영 프로그램(103), 수리지구화학 및 방사능 계측부 DB 수집 프로그램(104), 자동 시료 채취 프로그램(105), 및 현장 감시 시스템 지하수 감시 시스템 운영 프로그램(107)을 포함할 수 있다.
또한, 비록 도시되지는 않았지만, 현장 감시 시스템(100)은 감시공 지상 노출부를 포함한 현장감시시스템 구성들이 내장된 실험실인 웨어 하우스와, 웨어 하우스 내의 다중 패커 시스템 설치 감시공을 포함한다. 이는, 도 6a를 참조하여 이하에서 보다 구체적으로 설명하겠다.
지하수 양수 펌프부(110)는 정량펌프 및 지하수 자동 분기장치부(120)에 연결된 다중패커 감시공의 각 심도별 지하수유동관을 포함한다. 이때, 1개의 지하수유동관이 지하수 양수 펌프부(110)와 연결되기 때문에 현장감시시스템(100) 내의 지하수 양수 펌프는 1개로 충분하다. 해당 지하수 유동관에는 지하수가 제대로 양수되고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 지하수유량계 또는 센서 등이 설치될 수 있다.
지하수 자동 분기장치부(120)는 감시공 내 다중심도별 격리구간으로부터 지하수유동관이 연결되어 조사 목적에 맞는 심도구간의 지하수만 양수 및 채취될 수 있게 하는 장치이다. 예로써, 본 발명에 따른 지하수 자동 분기장치부(120)는 3-Way 밸브 또는 스테핑모터를 활용한 회전형 메니폴드 방식이 적용된 장치일 수 있다.
계측 및 측정 챔버부(130)는 지하수 내 이화학 수질계측기 및 방사능계측기를 포함하여 이루어진다. 일반적으로 이화학 수질측정을 위해서는 각 센서들이 외기의 영향을 받지 않도록 flow cell(챔버) 내 pH, ORP(산화환원전위), DO(용존산소) 센서 둥을 삽입하여 측정이 이루어진다. 또한, 감시공 내 EC(전기전도도) 센서가 설치되지 않았다면, 해당 flow cell 내에 삽입하여 이화학 수질측정을 수행할 수 있다. 또한, 지하수 수질인자 중 탁도는 해당 계측부에서 측정하도록 한다.
방사능 계측에서는 베타선원 및 감마선원 계측기의 구동이 포함된다. 베타선원의 계측을 위한 시료주입, 칵테일 공급, 혼합 등은 자동화로 이루어진다. 감마선원 계측을 위한 지하수방사능측정챔버는 감마선원계측센서의 형상(shape)에 따라 다르게 설계되며, 외부방사능의 영향을 차단하기 위해 챔버 외부에는 약 10cm 이상의 두께의 차폐물질(예, 납 등)을 감싼다. 하지만 이는 일 실시 예에 불과하다.
원자력이용시설의 지하수 방사성오염의 주요인자로서 삼중수소(트리튬)가 널리 알려져 있다. 중수로형의 원자로의 경우, 중수소(듀테리움)로부터 삼중수소가 발생할 수 있으므로, 안정동위원소인 수중 중수소 동위원소 분석기를 계측기에 포함할 수도 있다. 이는 삼중수소의 현장계측이 쉽지 않기 때문에 삼중수소 분포의 지시인자로서 활용할 수 있다.
시료 자동채취부(140)는 지하수의 수질 정량분석(무기성분분석, 안정동위원소분석, 방사성동위원소분석 등)을 위해 현장에서 시료를 취득하는 계통이며, 정밀분석을 위해 실험실로 향후 이동하도록 설계된다. 시료 자동채취부(140)의 설계는 각 분석항목별로 필요한 시료량을 감안하여 이루어지며, 설계에 따라 시료보관용기의 종류와 크기가 결정된다.
방사능 계측에서 이상이 없거나 배출허용기준을 초과하지 않은 지하수 시료에 대해서는 자동배수 되도록 하고, 오염지하수의 경우 오염수 저장부(106)에 별도로 보관된다. 오염수 저장부(106)의 외부는 차폐시스템을 적용하고, 오염수 처리방식에 대해서는 자체기준을 별도 마련하여 운영한다.
시스템 운영부(150)는 다양한 운영 프로그램(지하수 양수 프로그램, 분기장치 운영 프로그램, 계측 DB 수집 프로그램, 자동시료채취 프로그램, DB 전송프로그램 등)을 포함하는 현장관리수단과 이에 연결된 외부 통신수단(160)으로 구성될 수 있다.
현장관리수단은, 원격 감시 장치(200)의 중앙관리수단(220)에 의해 제어된다. 외부통신수단(160)은 사용자의 목적 및 현장상황에 따라 LAN, CDMA, LTE 방식 중 어느 하나를 사용하여 운영될 수 있으며, 데이터의 손실 방지를 위하여 2개 이상의 통신수단을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 지하수 특성의 모니터링의 계측 주기는 현장 감시 시스템(100) 또는 원격 감시 장치(200)를 통해 입력된 감시 절차 입력값에 의해 결정될 수 있다. 이러한 경우, 현장 감시 시스템(100)은 원격 감시 장치(200)의 출력 수단(230)에 의해 출력된 3D 입체 이미지에 포함된 방사능 오염의 범위, 농도, 지하수의 흐름, 및 방사능 핵종 중 적어도 하나에 기초하여 상기 감시 절차 입력값을 자동 조절할 수 있다.
다음으로, 도 3b를 참조하면 지하수 감시 시스템을 구성하는 원격 감시 장치(200)는 외부 통신 수단(210), 중앙 관리 수단(220), DB(250), 출력 수단(230), 및 알림 수단(240)을 포함하여 이루어진다.
외부 통신 수단(210)은 현장 감시 시스템(100) 및 외부 시설 시스템(예, 외부 복원 시스템)과 통신하기 위한 수단이다.
중앙 관리 수단(220)은 외부 통신 수단(210)과 연결되며, 현장 감시 시스템(100)으로부터 수신된 현장계측자료를 분석하고 분석 결과를 기초로 시스템(100)의 현장관리수단을 원격 제어하기 위한 제어명령을 생성한다.
DB(250)는 중앙 관리 수단(220)과 연결되며, 현장 감시 시스템(100)으로부터 수신된 현장계측자료 및 상기 현장계측자료의 분석 데이터를 저장한다. 이때, 저장되는 데이터에는 예측 오염원의 위치의 좌표값들과 지하수 유동 모델에 따라 변화하는 테이블화된 좌표값들이 포함될 수 있다.
출력 수단(230)은 중앙 관리 수단(220)과 연결되며, DB(250)에 저장된 현장계측자료 및 분석 데이터를 3차원 그래픽 모델링으로 출력한다. 또한, 출력 수단(230)은 원자력이용시설부지 내 지하수유동을 포함한 잠재적 오염원으로부터의 핵종의 분포 특성을 실시간으로 가시화하여 제공한다. 또한, 출력 수단(230)은 시계열분석, 지하수유동모델, 지구화학모델, 핵종거동모델에 대응되는 2차원 데이터를 실시간으로 출력할 수도 있을 것이다.
또한, 중앙 관리 수단(220)은 출력 수단(230)의 분석결과를 바탕으로 모니터링 감시절차의 자동 조절을 현장 감시 시스템에 제공한다.
또한, 일 실시 예에서 외부 통신 수단(210)은 데이터 손실 방지를 위해 복수의 통신망 수단을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 복수의 통신망 수단 중 어느 하나를 사용하여 계획된 통신주기로 현장 감시 시스템(100)으로부터 상기 DB화된 현장계측자료를 수신하고, 다른 하나를 사용하여 상기 산출된 수치값들과 상기 3차원 그래픽 모델링에 대응되는 데이터를 현장 감시 시스템(100)으로 전송한다.
또한, 출력 수단(230)을 통해 출력되는 3차원 그래픽 모델에는 모니터링되는 지하수 내 방사능 오염의 범위, 농도, 지하수의 유동, 및 핵종 거동이 결합된 하나의 3차원 이미지 형태로 표시될 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 중앙 관리 수단(220)은 상기 3차원 그래픽 모델과 관련된 시간 설정을 입력받는 입력수단(미도시)을 포함할 수 있다. 그리하여, 입력받은 시간 설정에 따라 상기 오염의 범위, 농도, 지하수의 유동, 및 핵종 거동을 나타내는 결합된 이미지가 점차적으로 변화하도록, 움직이는 3차원 그래픽 모델링을 출력시킬 수 있다. 이는 지하수 내 방사성오염 물질의 향후 거동을 예측하기 위한 수단으로 사용할 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 중앙 관리 수단(220)은 외부 통신 수단(210)을 통해 외부의 복원 시스템과 통신할 수 있다. 구체적으로, 오염운 분석 결과에 대응되는 방사능 오염 평가(22, 도 2)에 기초하여, 외부 통신 수단(210)을 통해, 상기 출력된 3차원 그래픽 모델 및 그에 대응되는 시계열 분석, 지하수유동모델, 지구화학모델, 및 핵종거동모델과 관련된 수치값들을 정해진 방사능 오염 복원수단에 제공해줄 수 있다.
또한, 일 실시 예에서, 상기 중앙 관리 수단(220)은 상기 다수의 패커들에 의해 단속된 각 심도별 격리 구간에 배치된 복수의 수리지구화학센서를 아용하여 실시간으로 지하수특성 모니터링할 수 있다. 또한, 상기 다수의 패커들 중 상기 출력 수단(250)의 출력 결과와 관련된 일부 패커의 위치가 상하방향으로 이격유동하도록 현장 감시 시스템(100)의 현장관리수단을 제어할 수 있다.
알림 수단(240)은 분석 결과에 대응되는 방사성오염 평가 결과, 기준범위를 초과하는 오염도로 예측되면 정해진 알림을 출력한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 심도별 지하수 특성의 모니터링을 위한 준비 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 원자력이용시설부지 주변의 부지특성을 평가하여 부지개념모델링을 구축한다(401). 다음, 부지개념모델링에 기초하여, 감시공의 개소 및 위치를 선정하고 감시공 시추를 수행한다(402). 또한, 지하수의 심도별로 지하수압, 지하수질 현장측정, 방사능 현장측정, 시료채취가 이루어질 수 있도록, 다중 패커를 사용하여 심도별 구간 격리를 수행한다(403). 이때 심도별 구간 격리(403)는 지하수의 주요 유동로가 될 수 있는 단열대를 대상으로 실시하며, 수리시험을 통하여 수리전도도 및 투수계수 등 수리자료값을 미리 획득한다.
그런 다음, 계측의 주기를 설정할 수 있다(404). 구체적으로, 현장 방사능계측기(수중 베타 및 감마계측기)의 계측 최적화(분석 민감도 향상)에 따른 계측주기를 결정한다. 이때, 계측주기를 포함한 양수펌프의 운영, 계측자료의 수집주기, 지하수 채수주기 및 채수량, 외부통신주기, 실험실 분석주기 등이 설정될 수 있다. 이후에는, 심도별 지하수 특성을 실시간 모니터링한다(405).
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에 적용되는 다중 패커 시스템의 설치 예시들을 보인 도면들이다.
본 발명에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에 적용되는 다중 패커 시스템은, 지하수 내 다중심도별로 배치된 지하수유동관 각각을 둘러싸는 구조로써 상하방향으로 이격유동이 가능한 다수의 패커들을 사용하여 지하수의 심도별 격리 구간이 형성되도록 구축될 수 있다.
또한, 본 발명에서 지하수유동관에 연결된 자동분기장치는, 상기 다중심도별 지하수유동관 각각에 대하여, 다수의 지하수 유입유로가 회전가능하도록 이루어진 중심축을 기준으로 방사상 형태로 형성됨으로써 양수된 지하수를 자동 분기하도록 이루어질 수 있다.
이때, 자동분기장치는 지하수에 의한 부식이 방지되도록 예를 들어, 스테인리스 강 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 다수의 지하수 유입유로에는 각각 선택유로와 배출유로가 형성되며, 회전에 의하여 선택된 어느 하나의 유입유로와 연통됨으로써 지하수가 유입될 수 있다.
도 5a는 다중 패커 시스템을 구축하기 위한 다중 패커들의 일 예시로서, 위에서 아래방향으로 적어도 제1패커(501), 제2패커(502), 제3패커(503)를 포함하며, 패커들에 팽창유체를 공급하여 유압을 가하는 공급관(511, 513), 패커들을 연결하는 연결관(514), 및 패커들 사이에 존재하는 지하수(W)를 외부로 안내하는 안내관(512)으로 구성될 수 있다. 또한, 공급관(511, 513)에 팽창유체를 공급하여 패커들을 동시에 팽창시켜 감시공 벽면에 밀착시킨다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 다중 패커 시스템을 구축하기 위한 다중 패커들의 또 다른 예시로서, 패커들(501’, 502’, 503’) 중 제1패커(501’)가 압력공급관(518)으로부터 상부의 압력공급관(516)을 통해 이송된 고압유체에 의해 팽창되어 감시공의 외주면과 감시공의 벽면에 밀착된다. 이때, 제1패커(501’)의 상부와 하부에는 각각 상부이동캡(517a)과 하부이동캡(b)이 구비될 수 있다. 그에 따라 제1패커(501’)가 상부 또는 내부에 유입된 지하수를 연결관을 통해 지상으로 전달하는 하부의 유공관(519)을 향해 이격유동 되거나 또는 현재 위치에 고정될 수 있게 한다. 이에 의하여, 제1패커(501’)와 다른 패커들(502’, 503’) 사이에는 격리된 지하수 채취 구간이 형성되는 것이다.
이에 따라, 본 발명에 따른 이격유동이 가능한 다중 패커 시스템이 구축된다. 한편, 제2패커(502’)가 고압유체에 의해 팽창되어 감시공의 벽면에 밀착고정된 다음, 제1패커(501’)는 연결관을 중심으로 제한링(가로방향링)까지 상하방향으로 이격이동할 수도 있으므로, 다중 패커들간의 이격거리 및 이격공간을 쉽게 조절할 수 있다. 그에 따라 지하수 채취 구간을 쉽게 변경할 수 있다.
도 6a는 도 5a 또는 도 5b의 다중 패커 시스템을 활용하여 지하수 내 방사능 오염을 감시하는 예시를 보여주는 도면이다.
현장 감시 시스템(100)은 감시공 지상 노출부를 포함한 현장감시시스템 구성들이 내장된 실험실인 웨어 하우스와, 웨어 하우스 내의 다중 패커 시스템 설치 감시공(500)을 더 포함한다. 이를 통해, 지하수유동모델에 따른 지하수 흐름의 방향(602)을 확인할 수 있다.
웨어하우스는 감시공 지상 노출부를 포함한 현장감시시스템 구성부를 내부에 적재할 수 있는 구조와 작업에 용이할 수 있는 면적을 포함하는 정도의 크기를 갖는 이동형 실험실이다.
웨어하우스의 크기는 사용자의 실시에 맞게 조절할 수 있으나, 시스템 구동의 전력공급은 필수이다. 전력공급이 원활치 않을 경우 태양광 전원공급 또한 고려하여야 한다. 또한 외부 일기에 상관없이 항상성을 유지하도록 에어컨, 히터, 제습장치를 구비하여 구성 계통부의 오작동을 사전 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 웨어하우스(감시공)의 이격거리는 짧을수록 감시 시스템의 효과가 좋을 것이나, 원자력이용시설전부지의 지하시설물의 영향을 고려하여, 종방향이 약 100m 이내인 것이 바람직하다.
다중 패커 시스템 설치 감시공(500)은 지하수의 심도별 지하수특성(지하수압, 지하수수질특성)을 모니터링하는 시스템으로서 실시간으로 지하수특성을 심도별로 파악할 수 있다. 구체적으로, 지하수압의 변화, 오염물질의 유입에 대한 조기진단이 가능하므로, 오염 예방 효과가 좋다. 심도별 구간단속은 시추감시공의 상세조사를 통하여 주요 지하수 유입대를 결정하고 해당 구간을 다중패커를 활용하여 단속된다. 또한, 단속된 각 구간 내에 다양한 수리지구화학센서(지하수압, 온도, 전기전도도 센서 등)을 매설하여 실시간 지하수특성 모니터링을 실시할 수 있다.
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템에서, 계측자료의 분석 결과에 따른 오염물질의 계측값과 오염 분포 특성을 등치선화한 이미지의 예시 도면이다. 예로서, 도 6b는 도 6a의 5개소의 감시공을 연결하는 횡방향으로 절단하여(601, 도 6a) 오염 분포 특성을 등치선화한 이미지이다.
원격 감시 장치(200)에서는 오염물질의 계측과 지하수 유동모델을 기초로 오염물질의 3D 오염운을 출력한다. 3D 오염운은 알려진 맵핑 기술을 통해 등치선화된 3차원 입체 이미지로 시각화, 즉 출력수단(230, 도 3b)을 통해 출력될 수 있다. 등치선화된 3차원 입체 이미지를 통해, 오염원의 예측 위치, 핵종거동 및 분포 특성, 예측 오염 범위, 농도, 흐름 등을 쉽게 한눈에 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템의 모니터링 결과에 따른 핵종 거동모델의 3D 그래픽 처리를, 시간의 흐름에 따라 2D그래픽화한 다수의 예시 이미지들을 보인 도면이다.
이러한 이미지는 시간 경과에 따라 지하수유동모델(지하수의 흐름 방향 및 유속에 따른 오염운의 예측 확산속도 포함)에 대응되도록 움직이는 3차원 이미지로 출력될 수 있다. 즉, 오염운 계측 결과가 수치적으로 출력되는 것이 아니라 3D 오염운의 그래프 형태로 제공되는 것을 확인할 수 있다. 이는 시간에 따른 오염운의 확산 방향, 확산 속도 등이 시각적으로 직관될 수 있다. 그에 따라, 지하수 내 방사능 오염의 복원 시점에 최적화된 복원 계획을 수립할 수 있게끔 한다. 이때, 상기 3차원 이미지에 대응되는 3D 오염운의 스케일, 기준 위치를 변경하거나, 그에 대응되는 3차원 이미지의 속성(예, 컬러, 패턴 등)을 변형하여 출력할 수 있다.
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이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 지하수 방사성오염 감시 시스템은, DB 수집, 자료전송, 자료분석 및 도시화를 자동화함으로써 인력 및 경비의 효율성을 극대화시키고, 기기의 오작동 및 비이상적 자료의 산출에 대한 경보시스템을 마련하고, 원격으로 현장시스템을 제어함으로써 지하수 방사성오염 감시 시스템의 통합 및 자동화를 구현하였다. 또한, 지하수의 다중심도별 모니터링 기반을 활용한 지하수 3차원 유동모델을 구축함으로써, 지하수 수리지구화학적 특성 및 방사능분포를 심도별로 실시간 파악하고, 오염물질의 유출입 조기진단이 가능하도록 하였다. 또한, 오염원의 예측, 거동, 핵종 분포 특성, 농도, 흐름 등의 변화를 움직이는 3차원 이미지로 가시화하여 제공해줌으로써, 사용자가 오염도를 한눈에 쉽게 파악할 수 있으며, 이후의 모니터링 계측 주기에 자동 활용되고 복원 계획 수립에 자동 참조되는 편의를 제공할 수 있도록 하였다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (10)
- 원자력이용시설 주변의 지하수 방사성오염 감시 시스템에 있어서,
상기 원자력이용시설 주변의 지하수에 심도별로 다중 패커 시스템을 구축하여 구간별로 격리된 지하수특성을 모니터링하며, 감시 절차 입력값에 따라 상기 심도별로 격리 배치된 구간별 지하수유동관에 연결된 자동분기장치를 통해 양수된 심도별 지하수의 수리지구화학 특성 및 방사능 오염을 계측하고, 계측 결과에 기초하여 획득된 현장계측자료를 DB화하여 계획된 통신주기로 외부로 전송하는 현장 감시 시스템; 및
상기 현장 감시 시스템을 원격 제어하고, 상기 현장 감시 시스템으로부터 DB화된 현장계측자료를 수신하며, 수신된 현장계측자료를 분석하여 방사능 오염원을 예측하고, 지하수 내 오염물질의 분포특성을 나타내는 오염운을 3D 그래픽 처리하여 제공하는 원격 감시 장치를 포함하고,
상기 원격 감시 장치는,
상기 3D 그래픽에 포함된 방사성 오염의 범위, 농도, 지하수의 유동, 및 핵종거동 중 적어도 하나에 기초하여 조절된 감시 절차 입력값을 상기 현장 감시 시스템으로 전송하고,
상기 현장 감시 시스템은,
상기 조절된 감시 절차 입력값에 따라 상기 심도별 지하수의 방사능 계측 주기, 계측자료의 수집주기, 심도별 지하수의 채수주기 및 채수량 중 적어도 하나를 변경하여 심도별 지하수의 방사성 오염을 계측하는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 지하수 방사성오염 감시 시스템은,
상기 현장 감시 시스템과 원격 감시 장치 간의 통신을 위한 외부 통신 수단을 더 포함하고,
상기 외부 통신 수단은 데이터 손실 방지를 위해 복수의 통신망 수단을 구비하며,
상기 복수의 통신망 수단 중에서 어느 하나를 사용하여 계획된 통신주기로 상기 DB화된 현장계측자료를 상기 원격 감시 장치에 전송하고, 다른 하나를 사용하여 상기 조절된 감시 절차 입력값을 상기 현장 감시 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 원격 감시 장치는,
상기 3D 그래픽과 관련된 시간 설정을 입력받는 입력수단과,
상기 3D 그래픽과; 입력받은 시간 설정에 따라 상기 3D 그래픽의 이미지가 점차적으로 변화하는 예측형 3차원 이미지;를 출력하는 출력수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 3D 그래픽에 모니터링되는 지하수 내 방사성 오염의 범위, 농도, 지하수의 유동, 및 핵종거동이 결합된 하나의 이미지 형태로 표시되는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 원격 감시 장치는,
상기 수신된 현장계측자료의 분석에 대응되는 방사성 오염 평가에 기초하여, 외부 통신 수단을 통하여, 상기 3D 그래픽에 관한 데이터 및 그에 대응되는 시계열 분석, 지하수유동모델, 지구화학모델, 및 핵종거동모델과 관련된 수치값들을 정해진 방사능 오염 복원수단에 제공하는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성 오염 감시 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 원격 감시 장치는,
상기 현장계측자료의 분석에 대응되는 방사성 오염 평가 결과 기준범위를 초과하는 오염도로 예측되면, 정해진 알림을 출력하는 알림 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성 오염 감시 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 다중 패커 시스템은, 심도별로 배치된 지하수유동관 각각을 둘러싸는 구조로 상하방향으로 이격유동이 가능한 다수의 패커들을 사용하여 지하수의 심도별 격리 구간이 형성되도록 구축되며,
상기 지하수유동관에 연결된 자동분기장치는, 심도별 지하수유동관 각각에 대하여, 다수의 지하수 유입유로가 회전가능하도록 이루어진 중심축을 기준으로 방사상 형태로 형성됨으로써 양수된 각 구간별 지하수를 자동 분기하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 원격 감시 장치는, 상기 다수의 패커들에 의해 단속된 각 심도별 격리 구간에는 복수의 수리지구화학센서가 배치되어 실시간으로 지하수특성 모니터링을 수행하고,
상기 다수의 패커들에 의해 격리된 심도의 출력 결과와 관련된 일부 심도의 조사 주기 및 순서가 변화가능하도록 상기 현장 감시 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템. - 원자력이용시설 주변의 현장 감시 시스템 및 상기 현장 감시 시스템을 제어하는 원격 감시 장치를 포함하는 지하수 방사성오염 감시 시스템의 동작방법에 있어서,
상기 원자력이용시설 주변의 지하수에 심도별로 다중 패커 시스템을 구축하여 구간별로 격리된 지하수특성을 모니터링하는 단계;
감시 절차 입력값에 따라, 상기 구간별로 격리 배치된 지하수유동관에 연결된 자동분기장치를 통해 상기 구간별로 지하수의 방사성 오염 여부를 계측하는 단계;
계측 결과에 기초하여 획득된 현장계측자료를 DB화하여 계획된 통신 주기로 원격 감시 장치로 네트워크 전송하는 단계;
상기 현장 감시 시스템으로부터 DB화된 현장계측자료를 분석하여 방사능 오염원을 예측하는 단계;
지하수 내 오염물질의 분포특성을 나타내는 오염운을 3D 그래픽 처리하여 출력하는 단계;
상기 3D 그래픽에 포함된 방사성 오염의 범위, 농도, 지하수의 유동, 및 핵종거동 중 적어도 하나에 기초하여 조절된 감시 절차 입력값을 상기 현장 감시 시스템으로 전송하는 단계; 및
상기 조절된 감시 절차 입력값에 따라 심도별로 지하수의 방사능 계측 주기, 계측자료의 수집주기, 심도별 지하수의 채수주기 및 채수량 중 적어도 하나를 변경하여 심도별 지하수의 방사능 오염을 계측하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하수 방사성오염 감시 시스템의 동작방법.
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