KR101974503B1 - 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법 - Google Patents

라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법에 관한 것으로, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지하수관정 또는 토양퇴적층에 수직으로 관입하여 용천수 또는 공극수에 혼재되어 있는 방사성 기체를 채취하는 채취장치에 있어서, 관정 또는 퇴적층에 수직으로 관입되도록 소정의 길이를 갖는 외부관체와; 상기 외부관체의 하단에 배치되며, 지하수가 유입되는 수용공간을 갖는 외통체와; 상기 외부관체의 길이 방향을 따라 유동 가능하게 배치되는 내부관체와; 상기 내부관체의 하단에 배치되며 내측으로 지하수가 유입될 수 있는 유입부를 구비한 내통체와; 상기 내부관체를 따라 상기 내통체의 내부까지 연장되어 지표 외부에 구비된 공기펌프에 의해 상기 내통체의 지하수에 공기를 유입시키며, 그 단부에 유입되는 공기를 지하수의 방사성 기체를 혼합 기화시킬 수 있도록 미세공기를 배출하는 버블러를 포함하는 공기유입관과; 상기 내부관체를 따라 상기 내통체까지 연장되어 상기 공기유입관을 통해 지하수에서 공기와 혼합된 방사성 기체를 외부로 배출하는 지표 외부에 구비된 측정장치로 배출하는 가스배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치를 제공하여 이미 설치된 지하수관정 또는 표층수층와 퇴적층이 분리된 장소에 채취장치의 외통체의 저면이 지하수관정의 바닥 또는 퇴적층의 상면에 면 접촉하여 수직으로 설치하는 단계와; 상기 외통체의 내부에 수용된 내통체의 하단을 통해 지하수관정의 용천수 또는 퇴적층의 지하수가 내통체로 유입되는 단계와; 상기 내부관체에 관통된 공기유입관 및 가스배출관을 따라 외부에 연결된 공기펌프 및 측정장치를 통해 내통체의 공기를 공급하여 지하수에 공기가 혼입된 방사성 기체를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 기체 측정방법을 제공하여 용천수나 공극수를 채취하여 측정하는 기존의 방법으로는 불가능한 반감기의 토론 및 라돈을 동시에 측정할 수 있고, 측정장치를 통하여 라돈, 토론을 함유하는 방출기체를 신속하게 검출할 수 있는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 측정방법에 관한 것이다.

Description

라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법{Collecting device for radioactive gas including radon and/or thoron and method for collecting thereof}
본 발명은 라돈(Rn-222) 및 토론(Rn-220) 측정용 채취장치 및 그 측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용천수나 공극수를 채취하여 측정하는 기존의 방법으로는 불가능한 단 반감기(56초)의 토론을 라돈과 동시에 측정할 수 있는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 라돈(Rn)은 우라늄과 토륨의 붕괴 계열에서 생성되는 가스성 물질로 무색, 무취의 특성이 있으며, 불활성이어서 이동도가 크고 공기보다 무겁기 때문에 인간에게 쉽게 흡입될 가능성이 크다.
즉, 자연계에 존재하는 라돈은 우라늄 붕괴계열 (U-238 decay series), 토륨 붕괴계열 (Th-232 decay series), 악티늄 붕괴계열(U-235 decay series)에서 각각 생성되는 Rn-222(반감기 3.82일), Rn-220(반감기 55.6초), Rn-219(반감기 3.96초)의 세 종류가 있으며, 모두 원자번호 86의 라돈 동위원소들이다. 목적에 따라서는 반감기가 가장 긴 Rn-222를 라돈(radon), Rn-220을 토론(thoron), Rn-219는 악티논(actinon)으로 구분하여 부른다. 이하의 설명에서 라돈은 Rn-222를 토론은 Rn-220으로 구별하여 사용하기로 한다.
이하의 설명에서 검출과 측정은 같은 의미이고 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
지구의 지각에는 2 ~ 4 ppm 의 우라늄이 분포하며 평균적으로 2.6 ppm의 우라늄이 존재하고 전체 우라늄의 99.3 % 를 차지하는 우라늄 238은 반감기가 45 억년이다. 우라늄 238은 이 반감기에 따라 자연 붕괴하여 안전한 납 206으로 변화한다. 이 자연붕괴 계열에는 라돈 222의 모 핵종인 라듐 226과 자손 핵종인 폴로늄 218, 폴로늄 214, 납 214, 비스무스 214 등의 방사성핵종이 포함된다.
따라서, 토론은 반감기가 55.6초로 짧기 때문에 토론이 측정되었다는 것은 측정 대상물질에 모핵종인 Ra-224이 존재함을 의미한다. 따라서 용천수 혹은 지하수에서 라돈과 토론을 동시에 측정하면 이들의 모 핵종들인 Ra-226과 Ra-224의 정보도 동시에 획득할 수 있으므로 용천수나 지하수의 기원 및 이동경로를 규명하는데 매우 유용한 정보로 활용 될 수 있다. (그림 1 참조)
Figure 112018107370281-pat00001
지하에 존재하는 라돈은 공기보다 무겁지만, 지표로 상승하려는 성질이 있고, 이러한 라돈의 특성을 이용하여 우라늄, 지열과 석유 자원탐사, 활성단층 탐지, 지진 및 화산 분출예측 등 다양한 지질학적인 문제를 해결해 주는 중요한 지시자(추적자)(tracer)로 활용된다.
라돈은 지각변동이나 지각의 움직임에 따라서 지각의 틈(단층, 지질구조선)을 통해 지표 쪽으로 상승하고, 우라늄을 높게 함유하는 지층에서 당연히 높게 검출된다.
지각의 라돈 함량 조사를 위하여 토양과 관정지하수를 많이 이용하는데, 지금까지의 지하수 라돈 조사법은 1)지하수 시료를 관정(bore hole)에서 채취하여 LSC(Liquid Scintillation Counter: 액체 섬광 계수법)를 이용하여 분석하는 방법, 2) 지하수에서 탈기되어 생긴 지하수 라돈 가스를 관정(시추공과 동의어)에서 알파 컵으로 분석하는 방법(지진예보를 위한 라돈 가스 측정 시스템 및 방법: 대한민국 특허 등록번호 제10-0952657호; 2010. 04. 06.)이 있다. (참고: 이러한 방법들은 일회성의 측정 방법인 반면 본 기술은 실시간 연속 측정이라는 차이가 있다.)
토론의 경우는 토양층에 탐침을 삽입하여 토양가스를 측정기로 이송하는 방법으로 토양가스중의 토론을 측정하고 있으나, 용천수나 지하수 혹은 공극수 중의 토론의 분석은 토론의 짧은 반감기로 인하여 측정 사례를 찾아보기 어렵다.
라돈이 물에 잘 녹는 특성인 수용성을 이용하여 지하수 관정에서 라돈 함량을 분석하면 지질학적으로 지하자원(우라늄, 지열, 석유) 탐사 및 지질재해(활성단층, 지진, 화산분출) 예측에 매우 유용하다.
라돈은 흡연에 버금가는 제 2 의 폐암 발생 원인이 되며 특히, 실내 대기중 라돈에 의해 폐에 손상을 입힐 수 있으며, 지표, 토양가스, 건축자재, 지하수 등에 의해 라돈이 꾸준히 실내 공간으로 유입되어 지구상 어느 공간에서나 분포할 수 있다는 문제가 있다.
라돈 방사능의 문제가 심각한 것임에도 불구하고 세계적으로 체계적인 방법으로 라돈을 측정하는 시스템은 찾아보기 어려우며, 산발적으로 라돈 농도를 측정하는 장치에만 의존하고 있는 실정이다.
종래는 수축과 팽창이 가능한 패커, 상부에 연결되는 호스, 공기를 주입하거나 흡입하여 패커를 수축과 팽창시키는 에어펌프가 포함하는 구성으로 패커를 시추공의 지하수면으로부터 상부에 배치하고 에어펌프와 호스를 통해 공기를 주입하여 패커의 외주면이 시추공의 내주면과 면접되도록 팽창시켜 지하수면과 패커 사이의 공간을 밀폐한 후 시간 적분형 라돈농도 측정기로 라돈 가스를 측정하였다.
그러나 종래는 이미 토양에 관정된 장소에만 사용될 뿐 필요한 장소에 발생되는 지하수에 라돈을 측정하기 위해서는 측정을 위한 시설물을 새로 설치해야 하는 문제점이 있다.
또한, 외부 공기와 토양 관정된 지하수층에 교류 없이 밀폐를 유지하지 못하여 라돈 측정에 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
KR 10-1791006 B1 KR 10-1040070 B1
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지하수관정 또는 토양퇴적층에 선택적으로 관입되어 용천수나 공극수를 수집하고 공기를 공급하여 가스를 채취하여 측정하는 기존의 방법으로는 불가능한 단 반감기의 토론을 라돈과 동시에 측정할 수 있고, 측정장치를 통하여 라돈, 토론을 함유하는 방출기체를 신속하게 측정할 수 있는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 지하수관정 또는 토양퇴적층에 수직으로 관입하여 용천수 또는 공극수에 혼재되어 있는 방사성 기체를 채취하는 채취장치에 있어서, 관정 또는 퇴적층에 수직으로 관입되도록 소정의 길이를 갖는 외부관체와; 상기 외부관체의 하단에 배치되며, 지하수가 유입되는 수용공간을 갖는 외통체와; 상기 외부관체의 길이 방향을 따라 유동 가능하게 배치되는 내부관체와; 상기 내부관체의 하단에 배치되며 내측으로 지하수가 유입될 수 있는 유입부를 구비한 내통체와; 상기 내부관체를 따라 상기 내통체의 내부까지 연장되어 지표 외부에 구비된 공기펌프에 의해 상기 내통체의 지하수에 공기를 유입시키며, 그 단부에 유입되는 공기를 지하수의 방사성 기체를 혼합 기화시킬 수 있도록 미세공기를 배출하는 버블러를 포함하는 공기유입관과; 상기 내부관체를 따라 상기 내통체까지 연장되어 상기 공기유입관을 통해 지하수에서 공기와 혼합된 방사성 기체를 외부로 배출하는 지표 외부에 구비된 측정장치로 배출하는 가스배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치를 제공한다.
그리고, 상기 내통체의 하단에는 상기 채취장치가 외력에 의해 토양퇴적층에 원활히 관입될 수 있도록 쐐기 형상으로 돌출 형성되며, 지하수관정에서 사용시 상기 내통체로 지하수가 원활히 유입될 수 있도록 상기 내통체에 체결 방식으로 착탈 가능하게 결합되는 쐐기헤드가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 내부관체의 상단에는 사용자가 상기 내부관체를 상기 외부관체의 내경을 따라 수직으로 유동시킬 수 있는 손잡이가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 내부관체의 상단 및 하단에는 상기 내통체에 포화된 방사성 기체가 상기 공기유입관 및 가스배출관을 통기 외에 외부 노출을 차단하는 밀폐러버가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 외통체와 내통체의 사이 둘레에는 퇴적층으로부터 지하수의 유입 외 이물질의 유입을 차단하는 차단부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부관체의 상단에는 상기 내부관체를 따라 상기 외부관체의 유동 위치를 임의로 조절하는 위치조절구가 더 구비되는 것을 특징을 한다.
한편, 상기와 같이 구성된 방사성 기체 채취장치를 이용하여 방사성 기체를 측정하는 방법에 있어서, 이미 설치된 지하수관정 또는 표층수층와 퇴적층이 분리된 장소에 채취장치의 외통체의 저면이 지하수관정의 바닥 또는 퇴적층의 상면에 면 접촉하여 수직으로 설치하는 단계와; 상기 외통체의 내부에 수용된 내통체의 하단을 통해 지하수관정의 용천수 또는 퇴적층의 지하수가 내통체로 유입되는 단계와; 상기 내부관체에 관통된 공기유입관 및 가스배출관을 따라 외부에 연결된 공기펌프 및 측정장치를 통해 내통체의 공기를 공급하여 지하수에 공기가 혼입된 방사성 기체를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 측정방법을 제공한다.
또한, 상기 내통체의 하단에 쐐기헤드을 체결을 결합하고, 상기 채취장치를 외력에 의해 퇴적층에 말뚝처럼 수직으로 설치하는 단계와; 상기 내부관체를 따라 상기 외부관체를 상 방향으로 유동시켜 상기 외통체에 수용된 내통체를 하부로 노출시켜 지하수가 내통체로 유입되는 단계와; 상기 내부관체에 관통된 공기유입관 및 가스배출관을 따라 외부에 연결된 공기펌프 및 측정장치를 통해 내통체의 공기를 공급하여 지하수에 공기가 혼입된 방사성 기체를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 측정방법을 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 용천수나 공극수를 채취하여 측정하는 기존의 방법으로는 불가능한 반감기의 토론 및 라돈을 동시에 측정할 수 있고, 측정장치를 통하여 라돈, 토론을 함유하는 방출기체를 신속하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치를 나타내는 단면구성도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치를 이용하여 설치 위치에 대응되는 방사성 기체 채취장치의 설치 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 측정방법을 나타내는 순서도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치(100)는 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 지하수관정 또는 토양퇴적층에 수직으로 관입하여 용천수 또는 공극수에 혼재되어 있는 방사성 기체를 채취하는 장치로 이하, 채취장치로 칭한다.
한편, 라돈(Rn-222, 반감기 3.82일)은 우라늄(U-238)계열의 자연방사성 핵종으로 지하수-지표수 상호작용 연구에 널리 이용되고 있는 효과적인 자연방사성 추적자이고, 토론(Rn-220, 반감기 56초)은 토륨(Th-232)의 자연방사성 붕괴계열 핵종으로 이 역시 추적자로 활용할 수 있으나 반감기가 짧아 고도의 측정기술이 요구된다.
라서, 라돈(Rn-222)과 토론(Rn-220)을 동시에 추적자로 활용하면 약수, 지하수 수원 규명하고, 지하수-지표수 상호작용을 기작규명하여 지하수 유동 연구에 보다 더 정확하고 다양한 정보 제공할 수 있으며, 방사성 기체의 동시 측정은 보건환경측면에서도 유용한 정보를 제공하고자 한다.
본 발명의 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치(100)는 퇴적층(30)을 관입 및 관통하도록 하단에 외통체(120)를 갖는 소정 길이의 외부관체(110)와, 이 외부관체(110)에 중공으로 관통되어 외통체(120)까지 연장되는 내부관체(130)와, 상기 내부관체(130)를 따라 공기 유입 및 가스 배출 시키는 공기유입관(150) 및 가스배출관(160)을 포함하는 구성이다.
여기서, 상기 외부관체(110)는 지하수관정(10) 또는 퇴적층(30)에 수직으로 관입되도록 소정의 길이를 갖는다.
그리고, 상기 외부관체(110)의 하단에는 지하수가 유입되는 수용공간을 갖는 외통체(120)가 일체로 형성된다.
그리고, 상기 내부관체(130)는 상기 외부관체(110)의 길이 방향을 따라 유동 가능하게 내측에 동심으로 구비되며, 상기 외부관체(110)에 비해 상대적으로 더 길게 연장 형성된다.
그리고, 상기 내부관체(130)의 하단에는 상기 내부관체(130)의 하단에 일체로 연장된 원통으로 내측으로 지하수의 유입을 위해 둘레에 망체(141)로 이루어진다.
이때, 상기 공기유입관(150)은 상기 내부관체(130)를 따라 상기 내통체(140)의 내부까지 연장되어 지표 외부에 구비된 공기펌프(210)에 의해 상기 내통체(140)의 지하수에 공기를 유입시키며, 그 단부에 유입되는 공기를 지하수의 방사성 기체를 혼합 기화시킬 수 있도록 미세공기를 배출하는 버블러(151)를 포함한다.
그리고, 상기 가스배출관(160)은 상기 내부관체(130)를 따라 상기 내통체(140)까지 연장되어 상기 공기유입관(150)을 통해 지하수에서 공기와 혼합된 방사성 기체를 외부로 배출하는 지표 외부에 구비된 측정장치(200)로 배출할 수 있도록 연결 구성된다.
또한, 상기 내통체(140)의 하단에는 상기 외통체(120) 및 외부관체(110)가 외력에 의해 토양퇴적층에 원활히 관입될 수 있도록 쐐기 형상으로 돌출 형성되며, 지하수관정에서 사용시 상기 내통체(140)로 지하수가 원활히 유입될 수 있도록 상기 내통체(140)에 체결 방식으로 착탈 가능하게 결합되는 쐐기헤드(180)가 더 구비된다.
즉, 퇴적층(30)에 말뚝 방식으로 외력에 의해 지표에서 퇴적층(30)을 본 채취장치(100)를 수직으로 관입시켜 지하수관정(10)의 용천수 또는 퇴적층(30)의 공극수 등의 지하수를 내통체(140)에 수용시키고, 공기펌프(210)를 통해 공기유입관(150)을 따라 공기를 상기 내통체(140)에 공급시켜 지하수에 혼합된 가스를 상기 가스배출관(160)을 통해 지표에 구비된 측정장치(200)로 공기와 혼합된 방사성 기체의 용량 및 성분을 측정한다.
상기 내통체(140)에 경우 이중에 관체로 이루어지고 그 사이네 메시망을 이루어 물 과 기체의 유입이 가능하도록 다공 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 측정장치(200)와 공기펌프(210)은 한몸으로 이루어져, 유입되는 공기의 방사성 기체 값을 먼저 측정하는 제1측정과, 상기 가스배출관(160)을 통해 배출되는 방사성 기체 값을 측정하는 제2측정을 통해 제2측정 값에서 제1측정 값을 차감하여 실제 지하수에 함유된 방사성 기체 용량을 정확히 측정할 수 있다.
한편, 상기 내부관체(130)의 상단에는 사용자가 상기 내부관체(130)를 상기 외부관체(110)의 내경을 따라 수직으로 유동시킬 수 있는 손잡이(131)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 손잡이(131)를 사용자가 파지하여 관입된 외부관체(110)를 따라 상기 내부관체(130)를 유동시켜 상기 내통체(140)를 외통체(120)로부터 노출 시킬 수 있다.
이때, 상기 외부관체(110)의 상단에는 상기 내부관체(130)를 따라 상기 외부관체(110)의 유동 위치를 임의로 조절하는 위치조절구(170)이 더 구비될 수 있다.
상기 위치조절구(170)에 경우 우선 상기 내부관체(130)의 상측 둘레에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 조절공(135)의 연속으로 형성되고, 상기 조절공(135)에 대응하여 상기 조절공(135)에 탄성으로 끼움 결합되는 조절핀(171)과 이 조절핀(171)의 지지를 위해 상기 외부관체(110)의 상단 플렌지에 돌출되어 조절핀(171)을 지지하는 지지돌기(173)를 포함한다.
즉, 본 채취장치(100)가 퇴적층(30)에 관입된 상태에서 상기 내통체(140)를 상기 외통체(120)로부터 노출 시켜 지하수가 상기 내통체(140)에 유입되는 동안 개방된 공간을 항상 유지할 수 있도록 상기 조절공(135)에 대응하여 상기 조절핀(171)을 결합함으로써, 상기 외부관체(110) 및 외통체(120)를 상승 조절할 수 있다.
그리고, 상기 내부관체(130)의 상단 및 하단에는 상기 내통체(140)에 포화된 방사성 기체가 상기 공기유입관(150) 및 가스배출관(160)을 통기 외에 외부 노출을 차단하는 밀폐러버(133)가 더 구비될 수 있다.
상기 밀폐러버(133)에 경우 제1러버와 제2러버로 구분되며, 상기 제1러버에 경우 상기 내부관체(130)의 상/하단에 각각 구비되고, 상기 제2러버에 경우 상기 내부관체(130)를 제외한 외부관체(110)의 내측에 링 형상으로 상/하단에 각각 구비되어 상기 내통체(140)에 발생되는 방사성 기체의 공기중 노출을 사전에 차단할 수 있다.
한편, 상기 외통체(120)와 내통체(140)의 사이 둘레에는 퇴적층(30)으로부터 지하수의 유입 외 이물질의 유입을 차단하는 차단부재(121)가 더 구비될 수 있다.
즉, 상기 외통체(120)로 유입되는 지하수에 이물질을 상기 차단부재(121)를 통해 차단하여 유용한 지하수만 내통체(140)로 유입시킬 수 있다.
상기 차단부재(121)의 경우 다수의 관통공을 갖는 금속의 관제 또는 부직포와 같은 거름망을 다양한 부재를 사용할 수 있다.
따라서, 외통체(120), 차단부재(121), 내통체(140)의 3단 구조를 통해 유입되는 지하수를 필터링 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 용천수나 공극수를 채취하여 측정하는 기존의 방법으로는 불가능한 반감기의 토론 및 라돈을 동시에 측정할 수 있고, 측정장치를 통하여 라돈, 토론을 함유하는 방출기체를 신속하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치 및 그 측정방법에 경우 도 7에 도시된 바, 두 크게는 두 가지 방법으로 채취장치(100)를 설치 작업으로 진행할 수 있다.
첫 번째로 상기와 같이 구성된 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치(100)를 이용하여 방사성 기체를 측정하는 방법으로는,
이미 설치된 지하수관정(10) 또는 표층수층(20)와 퇴적층(30)이 분리된 장소에 채취장치(100)의 외통체(120)의 저면이 지하수관정의 바닥 또는 퇴적층(30)의 상면에 면 접촉하여 수직으로 설치하는 단계(S100)를 갖는다.
다음에 상기 외통체(120)의 내부에 수용된 내통체(140)의 하단을 통해 지하수관정(10)의 용천수 또는 퇴적층(30)의 지하수가 내통체(140)로 유입되는 단계(S200)를 수행한다.
다음으로 상기 내부관체(130)에 관통된 공기유입관(150) 및 가스배출관(160)을 따라 외부에 연결된 공기펌프(210) 및 측정장치(200)를 통해 내통체(140)의 공기를 공급하여 지하수에 공기가 혼입된 방사성 기체를 측정하는 단계(S300)를 포함한다.
<제1실시예>
도 3에 도시와 같이, 지하수관정(10)에 용천수 중에 방사성 기체를 동시에 측정하는 방법.
먼저, 상기 내통체(140)에 결합된 쐐기헤드(180)를 체결방식으로 돌려 제거하고, 상기 지하수관정(10)에 용천수가 나오는 구멍에 직결로 연결 위치시킨다.
상기 측정장치(200)를 작동시켜 내장된 펌프에서 공기를 공기유입관(150)을 통해 상기 내통체(140)에 위치되는 버블러(151)로 이송시켜 분사함으로써, 유입공기와 함께 물에서 방출된 라돈, 토론이 기체가 가스배출관(160)을 통해 다시 측정장치(200)로 이송시켜 방사성 기체를 동시에 측정한다.
이때, 용천수가 유입되는 내통체(140)의 하단 역서 이물질의 유입을 방지하기 위해 메쉬망을 갖는 것이 바람직하다.
<제2실시예>
도 4에 도시와 같이, 퇴적층(30)의 상부 표층수층(20)이 있는 경우 퇴적층(30)의 방사성 기체를 동시에 측정하는 방법.
우선, 상기 내통체(140)에 결합된 쐐기헤드(180)를 체결방식으로 돌려 제거하고, 상기 퇴적층(30)의 표면에 상기 내통체(140)의 하단부분을 위치시킨다.
상기 측정장치(200)를 작동시켜 내장된 펌프에서 공기를 공기유입관(150)을 통해 상기 내통체(140)에 위치되는 버블러(151)로 이송시켜 분사함으로써, 유입공기와 함께 물에서 방출된 라돈, 토론이 기체가 가스배출관(160)을 통해 다시 측정장치(200)로 이송시켜 방사성 기체를 동시에 측정한다.
즉, 퇴적층(30)의 표면에서 방출되는 방사성 기체를 상기 내통체(140)에 버블러(151)를 통해 기체화 하여 가스배출관(160)을 통해 측정장치(200)에 의해 방사성 기체를 동시에 측정한다.
두 번째로, 상기와 같이 구성된 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치(100)를 이용하여 방사성 기체를 측정하는 방법이다.
우선, 상기 내통체(140)의 하단에 쐐기헤드(180)을 체결을 결합하고, 상기 채취장치(100)를 외력에 의해 퇴적층(30)에 말뚝처럼 수직으로 설치하는 단계(S100)를 갖는다.
다음에 상기 내부관체(130)를 따라 상기 외부관체(110)를 상 방향으로 유동시켜 상기 외통체(120)에 수용된 내통체(140)를 하부로 노출시켜 지하수가 내통체(140)로 유입되는 단계(S200)를 포함한다.
다음으로 상기 내부관체(130)에 관통된 공기유입관(150) 및 가스배출관(160)을 따라 외부에 연결된 공기펌프(210) 및 측정장치(200)를 통해 내통체(140)의 공기를 공급하여 지하수에 공기가 혼입된 방사성 기체를 측정하는 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
<제3실시예>
도 5에 도시와 같이, 퇴적층(30)에 발생되는 공극수 및 토양가스를 수용하여 방사성 기체를 동시에 측정하는 방법.
상기 내통체(140)의 하단에 쐐기헤드(180)가 결합된 상태에서 상기 손잡이(131)를 파지한 사용자의 외력에 의해 목표되는 위치까지 본 채취장치(100)를 퇴적층(30)에 깊히 박는다.
이때, 상기 쐐기헤드(180)로 인해 퇴적층(30)을 원활히 관통할 수 있다.
그리고, 상기 외부관체(110)를 내부관체(130)를 따라 상승시켜 상기 외통체(120)를 끌어 올림으로 상기 내통체(140)가 외통체(120)로부터 개방 위치로 노출된다.
이때, 상기 위치조절구(170)를 통해 상기 외부관체(110)의 상승 위치를 고정할 수 있다.
따라서, 퇴적층(30)의 토양가스 및 공극수에서 방출된 방사성 기체를 상기 공기유입관(150)의 버블러(151)를 통해 기체화하여 가스배출관(160)을 통해 상기 측정장치(200)로 이송되어 방사성 기체 동시 측정할 수 있다.
<제4실시예>
도 6의 도시와 같이, 표층수층(20)의 깊이가 깊은 경우 퇴적층(30)의 표면에 발생되는 방사성 기체를 동시 측정하는 방법.
상기 내통체(140)의 하단에 쐐기헤드(180)가 결합된 상태에서 상기 손잡이(131)를 파지한 사용자의 외력에 의해 표층수층(20)를 관통하여 목표되는 퇴적층(30)의 위치까지 본 채취장치(100)를 깊히 박는다.
이때, 상기 쐐기헤드(180)로 인해 퇴적층(30)을 원활히 관통할 수 있다.
그리고, 상기 외부관체(110)를 내부관체(130)를 따라 상승시켜 상기 외통체(120)를 끌어 올림으로 상기 내통체(140)가 외통체(120)로부터 개방 위치로 노출된다.
이때, 상기 위치조절구(170)를 통해 상기 외부관체(110)의 상승 위치를 고정할 수 있다.
따라서, 퇴적층(30)의 표면에서 방출된 방사성 기체 기체가 가스배출관(160)을 통하여 측정장치(200)로 이송되어 방사성 기체 동시에 측정한다.
본 발명의 측정방법을 통해 토양, 물, 공기 중의 라돈과 토론을 동시에 측정할 수 있는 방출기체 유입기와 이를 공기 중 라돈측정기에 연결하여 용천수(광천수, 약수 등), 관정 지하수, 퇴적토양가스, 대기 중의 라돈과 토론 농도를 현장에서 동시에 측정할 수 있는 측정할 수 있고, 특히 용천수나 공극수를 채취하여 측정하는 기존의 방법으로는 불가능한 반감기의 토론을 라돈과 동시에 측정할 수 있으며, 기체유입기를 통하여 라돈, 토론을 함유하는 방출기체를 30초 내에 검출기로 이송이 가능하다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 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 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10; 지하수관정
20: 표층수층
30: 퇴적층
100: 채취장치
110: 외부관체
120: 외통체
121: 차단부재
130: 내부관체
131: 손잡이
133: 밀폐러버
135: 조절공
140: 내통체
141: 망체
150: 공기유입관
151: 버블러
160: 가스배출관
170: 위치조절구
171: 조절핀
173: 지지돌기
180: 쐐기헤드
200: 측정장치
210: 공기펌프
S100: 설치단계
S200: 유입단계
S300: 측정단계

Claims (8)

  1. 지하수관정 또는 토양퇴적층에 수직으로 관입하여 용천수 또는 공극수에 혼재되어 있는 방사성 기체를 채취하는 채취장치(100)에 있어서,
    관정 또는 퇴적층에 수직으로 관입되도록 소정의 길이를 갖는 외부관체(110)와;
    상기 외부관체(110)의 하단에 배치되며, 지하수가 유입되는 수용공간을 갖는 외통체(120)와;
    상기 외부관체(110)의 길이 방향을 따라 유동 가능하게 배치되는 내부관체(130)와;
    상기 내부관체(130)의 하단에 배치되며 내측으로 지하수가 유입될 수 있는 유입부를 구비한 내통체(140)와;
    상기 내부관체(130)를 따라 상기 내통체(140)의 내부까지 연장되어 지표 외부에 구비된 공기펌프(210)에 의해 상기 내통체(140)의 지하수에 공기를 유입시키며, 그 단부에 유입되는 공기를 지하수의 방사성 기체를 혼합 기화시킬 수 있도록 미세공기를 배출하는 버블러(151)를 포함하는 공기유입관(150)과;
    상기 내부관체(130)를 따라 상기 내통체(140)까지 연장되어 상기 공기유입관(150)을 통해 지하수에서 공기와 혼합된 방사성 기체를 외부로 배출하는 지표 외부에 구비된 측정장치(200)로 배출하는 가스배출관(160)을 포함하며,
    상기 내부관체(130)의 상측 둘레에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 조절공(135)의 연속으로 형성되고, 상기 조절공(135)에 대응하여 상기 조절공(135)에 탄성으로 끼움 결합되는 조절핀(171)과 이 조절핀(171)의 지지를 위해 상기 외부관체(110)의 상단 플렌지에 돌출되어 조절핀(171)을 지지하는 지지돌기(173)를 포함하여 상기 채취장치(100)가 퇴적층(30)에 관입된 상태에서 상기 내통체(140)를 상기 외통체(120)로부터 노출 시켜 지하수가 상기 내통체(140)에 유입되는 동안 개방된 공간을 항상 유지할 수 있도록 상기 조절공(135)에 대응하여 상기 조절핀(171)을 결합함에 따라 상기 내부관체(130)에 대응하여 상기 외부관체(110)의 위치를 승강 조절할 수 있는 위치조절구(170)가 구성되는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내통체(140)의 하단에는,
    본 발명의 채취장치(100)가 외력에 의해 토양퇴적층에 원활히 관입될 수 있도록 쐐기 형상으로 돌출 형성되며, 지하수관정에서 사용시 상기 내통체(140)로 지하수가 원활히 유입될 수 있도록 상기 내통체(140)에 체결 방식으로 착탈 가능하게 결합되는 쐐기헤드(180)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부관체(130)의 상단에는,
    사용자가 상기 내부관체(130)를 상기 외부관체(110)의 내경을 따라 수직으로 유동시킬 수 있는 손잡이(131)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부관체(130)의 상단 및 하단에는,
    상기 내통체(140)에 포화된 방사성 기체가 상기 공기유입관(150) 및 가스배출관(160)을 통기 외에 외부 노출을 차단하는 밀폐러버(133)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 외통체(120)와 내통체(140)의 사이 둘레에는 퇴적층(30)으로부터 지하수의 유입 외 이물질의 유입을 차단하는 차단부재(121)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항으로 의해 구성된 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치(100)를 이용하여 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체를 측정방법에 있어서,
    이미 설치된 지하수관정(10) 또는 표층수층(20)와 퇴적층(30)이 분리된 장소에 채취장치(100)의 외통체(120)의 저면이 지하수관정의 바닥 또는 퇴적층(30)의 상면에 면 접촉하여 수직으로 설치하는 단계(S100)와;
    상기 외통체(120)의 내부에 수용된 내통체(140)의 하단을 통해 지하수관정(10)의 용천수 또는 퇴적층(30)의 지하수가 내통체(140)로 유입되는 단계(S200)와;
    상기 내부관체(130)에 관통된 공기유입관(150) 및 가스배출관(160)을 따라 외부에 연결된 공기펌프(210) 및 측정장치(200)를 통해 내통체(140)의 공기를 공급하여 지하수에 공기가 혼입된 방사성 기체를 측정하는 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 측정방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중에 어느 한 항으로 구성된 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 채취장치(100)를 이용하여 라돈 및/또는 토론을 포함하는 방사성 기체 측정방법에 있어서,
    상기 내통체(140)의 하단에 쐐기헤드(180)을 체결을 결합하고, 상기 채취장치(100)를 외력에 의해 퇴적층(30)에 말뚝처럼 수직으로 설치하는 단계(S100)와;
    상기 내부관체(130)를 따라 상기 외부관체(110)를 상 방향으로 유동시켜 상기 외통체(120)에 수용된 내통체(140)를 하부로 노출시켜 지하수가 내통체(140)로 유입되는 단계(S200)와;
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