KR102041233B1 - 부유식 센서모듈을 구비하고 지하 심부의 라돈측정이 가능한 지하수 수질측정 및 지진예측 장치 - Google Patents

부유식 센서모듈을 구비하고 지하 심부의 라돈측정이 가능한 지하수 수질측정 및 지진예측 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하수 수질측정 및 지진예측 장치에 관한 것으로서, 관정 내의 지하수면에서 부유하며 가속도 센서(11) 및 수온센서(12)를 구비한 원통형의 제1 센서모듈(10); 상기 제1 센서모듈(10)의 하방으로 소정 거리 이격되어 위치하며 라돈센서(22) 및 전기전도도 센서(21)를 구비한 제2 센서모듈(20); 및 상기 제1 센서모듈(10)과 제2 센서모듈(20)의 센서()들로부터 측정 데이터를 수신하여 처리하는 서버(40);를 포함하고, 상기 원통형의 제1 센서모듈(10)은 중심축을 따라 상하로 관통하는 원통형의 관통영역(111)을 포함하고, 상기 제2 센서모듈(20)은 상기 제1 센서모듈의 관통영역(111)을 관통하는 와이어(25)에 연결되어 지지되고, 상기 서버(40)는, 상기 가속도 센서(11)가 측정한 측정 데이터에 기초하여 수면파를 검출하고, 이 검출된 수면파 및 상기 라돈센서(22)가 측정한 측정 데이터에 기초하여 지진을 예측하는 것을 특징으로 한다.

Description

부유식 센서모듈을 구비하고 지하 심부의 라돈측정이 가능한 지하수 수질측정 및 지진예측 장치 {Apparatus for monitoring underwater quality and predicting earthquake having floating sensor module and capable of detecting Radon in deep underground}
본 발명은 지하수 수질측정 및 지진예측 장치에 관한 것으로서, 보다 자세히는 지하수 수질을 측정하여 얻은 측정 데이터를 이용해 지진의 전조현상을 감지하여 지진을 예측할 수 있으며 부유식 센서모듈을 구비하고 지하 심부의 라돈측정이 가능한 지하수 수질측정 및 지진예측 장치에 관한 것이다.
2016년 9월 경주에서 진도 5.8에 해당하는 한반도 최대 규모의 지진이 발생하였으며 2017년 11월 15일 포항에서는 5.4의 강진이 일어나 그에 따른 여진으로 2018년 2월 11일에는 4.6규모의 강진이 발생하는 등 최근 들어 빈번하게 발생하는 지진으로 인하여 우리나라도 지진으로부터 안전한 지역이 아님이 우려되고 있다
그 동안 지진에 의한 피해를 방지하고 인명피해를 줄이기 위해 지진 예측과 예보를 위한 다양한 연구가 전 세계적으로 시도되고 있으며, 이에 따르면 지하수 장기 관측 자료에서 나타나는 이상변동은 지질에 가해지는 압력과 지질의 균열이 장기간 진행되어 그 영향이 지하수 수위 및 수질 변화에도 영향을 미친다는 사실이 알려져 있다. 즉 지하수 수위 및 수질 변화가 지진의 발생 시기와 규모를 추측할 수 있는 예측지표가 될 수 있다.
그러나 종래 지하수수질관측에 이용되는 수질계측기는 수위 변화의 경우 1초 간격부터 10분 간격까지 측정이 가능하지만 저장 기간이 짧고 수위의 급격한 변화시 발생하는 수위진동을 측정하지 못하는 한계가 있다. 즉, 지진발생시 발생되는 미세표면파는 mm 범위로 변화하는데 반해 종래 수질계측기는 2cm~5cm 범위의 표면파만을 감지할 수 있어 지진예측의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
특허문헌1: 한국 등록특허 제10-1542546호 (2015년 8월 6일 공고)
본 발명의 목적은 mm 단위의 수면파 변화까지 측정가능한 계측정밀도를 가지며 심부 지하수 수질 관측이 가능한 지하수 수질측정 및 지진예측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 암반대의 균열에 의해 변화되는 수질 인자, 특히 지하수 라돈 및 전기전도도를 측정할 수 있는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수위를 측정하는 수위센서와 라돈을 측정하는 라돈센서를 서로 분리하여 각각 다른 위치에서 수위와 라돈을 측정하여 계측 정밀도를 향상시킬 수 있는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치를 제공하는 것이다
본 발명의 또 다른 목적은 측정된 측정데이터를 이용해 지진의 전조현상을 감지하여 지진을 예측할 수 있는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 지하수 수질측정 및 지진예측 장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는, 관정 내의 지하수면에서 부유하며 가속도 센서(11) 및 수온센서(12)를 구비한 원통형의 제1 센서모듈(10); 상기 제1 센서모듈(10)의 하방으로 소정 거리 이격되어 위치하며 라돈센서(22) 및 전기전도도 센서(21)를 구비한 제2 센서모듈(20); 및 상기 제1 센서모듈(10)과 제2 센서모듈(20)의 센서()들로부터 측정 데이터를 수신하여 처리하는 서버(40);를 포함하고, 상기 원통형의 제1 센서모듈(10)은 중심축을 따라 상하로 관통하는 원통형의 관통영역(111)을 포함하고, 상기 제2 센서모듈(20)은 상기 제1 센서모듈의 관통영역(111)을 관통하는 와이어(25)에 연결되어 지지되고, 상기 서버(40)는, 상기 가속도 센서(11)가 측정한 측정 데이터에 기초하여 수면파를 검출하고, 이 검출된 수면파 및 상기 라돈센서(22)가 측정한 측정 데이터에 기초하여 지진을 예측하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 센서모듈(10)이 본체부(110) 및 측면커버부(120)로 구성되되, 상기 측면커버부(120)는 상기 원통형의 제1 센서모듈(10)에서 수직으로 절개된 부채꼴기둥 형상을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 본체부(110)가 상기 가속도 센서(11)와 수온센서(12), 외부 장치와 통신하는 통신부(13), 및 배터리(14)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 측면커버부(120)가 상기 제1 센서모듈(10)의 무게를 조절하는 무게조절부(15)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 무게조절부(15)가, 상기 측면커버부(120)의 내부에 형상된 내부공간(125) 및 이 내부공간(125)을 적어도 부분적으로 채우는 질량체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 서버(40)가, 상기 가속도 센서(11)의 측정데이터로부터 검출한 수면파, 상기 라돈센서(22)가 측정한 라돈농도의 변화량, 및 상기 전기전도도 센서(21)가 측정한 전기전도도의 변화량에 기초하여 지진 여부를 예측할 수 있다.
본 발명에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 가속도 센서와 수위센서, 전기전도도 센서 및 라돈센서를 통해 암반대의 균열에 의해 변화되는 지하수의 수질인자, 즉 수온, 수면파, 전기전도도 및 라돈농도를 파악할 수 있다. 또한, 수위에 따른 수면파와 전기전도도 및 라돈농도를 통해 지진발생 여부를 예측할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 수면파를 mm 단위로 측정할 수 있으며, 연속적인 측정이 가능한 측정정밀도를 지녀 측정데이터의 신뢰도를 확보할 수 있다.
또한, 수위를 측정하는 제1센서모듈과 라돈농도를 측정하는 제2센서모듈을 서로 다른 깊이에 위치시켜 보다 빠른 지진예측이 가능한 장점이 있다.
도1은 일 실시예에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 일 실시예에 따른 제1 센서모듈의 사시도,
도3은 일 실시예에 따른 제1 센서모듈의 분리구조를 설명하기 위한 도면,
도4는 일 실시예에 따른 제2 측면커버부를 설명하기 위한 도면,
도5는 일 실시예에 따른 제1 센서모듈을 설명하기 위한 블록도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서의 도면에 있어서, 구성요소들의 길이, 두께, 넓이 등의 수치는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장하여 표시될 수 있다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 관정(W) 내에 배치되어 지하수의 수질을 측정하고, 측정된 지하수의 수질데이터의 변화를 기초로 지진을 예측한다.
지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 암반대의 균열에 의해 변화되는 수질 인자, 특히 지하수의 라돈 및 전기전도도를 측정하고, 지하수 수위의 급격한 변화와 수온의 변화를 감지한다. 이에 의해 수변지하수 관측망 및 국가지하수 관측망 등에 활용되는 정밀계측기의 역할을 하며 동시에 지진예측 기능을 수행하게 된다.
이를 위해 본 발명의 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 관정(W) 내의 지하수면에서 부유하는 원통형의 제1 센서모듈(10), 와이어(25)에 의해 지지되며 제1 센서모듈(10)의 하방으로 소정 거리 이격되어 위치하는 제2 센서모듈(20), 게이트웨이(30), 및 서버(40)를 포함할 수 있다.
제1 센서모듈(10)은 지하수면 위에 부유하면서 위치하도록 구성되고, 도5에 도시한 것처럼 가속도 센서(11), 수온센서(12), 통신부(13), 배터리(14), 및 무게 조절부(15)를 포함할 수 있다. 제2 센서모듈(20)은 지하수 내에서 제1 센서모듈(10)의 하방으로 소정 거리 이격되어 위치하며 전기전도도 센서(21)와 라돈센서(22)를 구비할 수 있다. 제1 센서모듈(10)은 센서(11,12)가 측정한 측정 데이터를 통신부(13)를 통해 게이트웨이(30)로 전송하고 제2 센서모듈(20)은 센서(21,22)가 측정한 측정 데이터를 와이어(25)를 통해 유선으로 게이트웨이(30)에 전송할 수 있고, 서버(40)는 게이트웨이(30)로부터 측정 데이터를 수신하여 이를 처리할 수 있다.
도2는 일 실시예에 따른 제1 센서모듈(10)의 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도3은 일 실시예에 따른 제1 센서모듈(10)의 분리된 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 제1 센서모듈(10)은 지하수면에 부유하며 지하수의 수질을 측정한다. 제1 센서모듈(10)은 원통형 형상으로 형성된다. 제1 센서모듈(10)의 중심영역에는 수직방향으로 관통형성된 관통영역(111)이 구비된다. 관통영역(111)은 와이어(25)를 관통시켜 하부에 위치된 제2 센서모듈(20)로 안내한다.
제1 센서모듈(10)은 본체부(110)와 측면커버부(120)가 결합되어 온전한 원통 형상으로 형성될 수 있다. 측면커버부(120)는 부채꼴기둥 형상을 가지며, 본체부(110)에 착탈가능하게 결합된다.
측면커버부(120)는 상부 단면이 부채꼴 형상인 부채꼴 기둥으로 형성되고, 본체부(110)는 원기둥에서 측면커버부(120)의 부채꼴 기둥을 수직으로 제거한 형태를 갖는다. 여기서, 본 발명의 일실시예에서는 측면커버부(120)의 중심각이 예각인 부채꼴 형태로 도시되었으나, 이는 일 예시일 뿐이며 측면커버부(120)는 직각, 둔각, 180°의 중심각을 갖는 다양한 부채꼴 형태로 형성될 수 있다.
측면커버부(120)는 본체부(110)에 착탈가능하게 결합되어 관통영역(111)으로 와이어(25)를 삽입할 수 있게 한다. 본체부(110)와 측면커버부(120)가 서로 맞닿는 접촉면에는 서로 대응되는 요철형상의 결합수단이 형성된다. 본체부(110)에는 측면커버부(120)를 향해 돌출형성된 결합레일(113)이 수직축 방향으로 형성되고, 측면커버부(120)에는 결합레일(113)에 대응되는 영역에 내측방향으로 함몰형성된 레일홈(123)이 수직방향으로 형성된다.
이에 의해 도2에 도시된 바와 같이 결합된 상태의 제1 센서모듈(10)에서 작업자가 측면커버부(120)를 상방향으로 가압하면, 도3에 도시된 바와 같이 결합레일(113)을 따라 레일홈(123)이 슬라이딩 이동되며 측면커버부(120)가 상방향으로 이동된다.
측면커버부(120)가 상방향으로 이동되어 본체부(110)와 분리되면, 작업자는 본체부(110)의 관통영역(111)으로 와이어(25)를 삽입하거나, 내부의 와이어(25)를 외부로 분리시키게 된다.
여기서, 관통영역(111)의 직경은 와이어(25)의 직경 보다 크게 형성된다. 이는 관통영역(111)의 직경이 와이어(25)의 직경과 비슷할 경우 관통영역(111)의 내벽면에 와이어(25)가 접촉되면서 마찰력이 발생하여 제1 센서모듈(10)의 부유상태에 간섭할 수 있기 때문이다. 이에 와이어(25)가 일정 범위 유동하더라도 관통영역(111)의 내벽면과 접촉되지 않도록 충분히 크게 형성되는 것이 제1 센서모듈(10)의 자유로운 부유상태를 가능하게 하고, 보다 정확한 수면파 측정을 가능하게 한다.
도4는 제2 측면커버부(120)를 상부가 개방된 상태로 도시한 사시도이고, 도5는 일 실시예에 따른 제1 센서모듈(10)의 내부구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이 본체부(110)에는 지하수 수면파를 감지하는 가속도 센서(11), 지하수의 수온을 감지하는 수온센서(12), 게이트웨이(30)와 무선으로 통신하는 통신부(13), 가속도 센서(11)와 통신부(13)로 전원을 공급하는 배터리(14)를 포함한다.
본체부(110)는 물 위에 부유할 수 있도록 비중이 가벼운 소재로 형성된다. 일례로, 본체부(110)는 스티로폼과 같은 가벼운 소재로 형성되고, 내부에 빈 공간이 형성된다. 빈 공간에 기판(미도시)이 구비되고, 기판(미도시)에 가속도센서(11), 수온센서(12) 및 배터리(14)가 결합될 수 있다.
가속도 센서(11)는 X축, Y축, Z축의 각도 값의 변화를 이용하여 수면파를 감지하는 3축 가속도센서로 구비되는 것이 측정 정밀도를 위해 바람직하다. 가속도 센서(11)는 X축, Y축, Z축의 세 축으로 이루어지며, 수면파동에 의해 본체부(110)의 위치가 변경될 때마다 각 축의 현재 각도를 통신부(13)를 통해 서버(40)로 전송한다. 가속도 센서(11)는 X-Y-Z축으로 구분해서 중력가속도 g를 이용하여 각 축의 기울기를 계산하고, 계산된 각도값을 서버(40)로 전송한다.
서버(40)는 가속도 센서(11)로부터 전송되는 X축, Y축, Z축의 각도값을 기초로 하여 수면파의 변화량를 검출한다. 서버(40)는 연속하여 전송되는 각도값을 기초로 기울기와 제1센서모듈(10)의 좌표값을 산출하고 수면파의 움직임을 mm 단위까지 분석한다. 그리고, 수면파의 변화량을 평균적인 수면파의 유동범위와 비교하고 설정된 기준 값 이상으로 수면파의 변화량이 클 경우 지진의 전조증상으로 판단할 수 있다.
수온센서(12)는 본체부(110)에 구비되어 지하수의 수온을 측정한다. 수온센서(12)에서 측정된 수온은 통신부(13)를 통해 서버(40)로 전송된다. 서버(40)는 가속도 센서(11)에서 측정된 수면파와 수온센서(12)에서 측정된 수온을 기초로 지하수의 수질을 분석할 수 있다. 이렇게 분석된 지하수의 수질은 지진계측 뿐만 아니라 다양한 목적으로 활용될 수 있다.
통신부(13)는 제1 센서모듈(10)과 이격되게 배치된 게이트웨이(30)와 무선으로 통신하며 가속도 센서(11)에서 측정한 수면파와 수온센서(12)에서 측정된 수온이 서버(40)로 전송되도록 한다. 이를 위해 본체부(110)의 상면에 안테나(17)가 배치될 수 있다.
배터리(14)는 가속도 센서(11)와 수온센서(12) 및 통신부(13)가 동작되도록 전원을 공급한다. 배터리(14)는 교체 가능하게 구비된다. 이를 위해 본체부(110)에는 배터리(14)의 교체를 가능하게 하는 커버(미도시)가 결합될 수 있다.
한편 측면커버부(120)에는 내부공간(125)이 형성되고, 내부공간(125)에는 무게조절부(15)가 구비된다. 무게조절부(15)는 제1 센서모듈(10)이 물 위에 뜰 수 있도록 부력이 형성되도록 하며, 동시에 제1 센서모듈(10)이 한 쪽으로 기울어지지 않도록 균형을 맞추는 역할을 할 수 있다.
제1 센서모듈(10)은 수면의 흔들림에 따라 수 mm 상하로 움직이고, 가속도 센서(11)는 이러한 미세한 움직임도 정밀하게 감지해야 한다. 그런데, 제1 센서모듈(10)이 일방향으로 편심되면 와이어(25)가 관통영역(111) 내부에서 이동되며 마찰이 발생되어 제1 센서모듈(10)의 자유로운 부유상태를 방해할 수 있다.
따라서 일 실시예에서, 측면커버부(120)의 내부공간(125)에는 본체부(110)에 구비된 기판(미도시), 가속도 센서(11), 수온센서(12), 통신부(13), 배터리(14), 안테나(17) 등의 무게와 균형을 맞추기 위해 무게조절부(15)가 구비된다. 무게조절부(15)는 본체부(110)에 구비된 각종 기기(11,12,13,14,17)들과 대칭되는 위치에 배치되어 제1 센서모듈(10)의 균형을 이루도록 한다.
무게조절부(15)는 질량체로 형성되고, 질량체는 물 등의 유체 또는 무게추와 같이 소정 질량을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 질량체는 각종 기기(11,12,13,14,17)의 무게에 따라 내부공간(125)의 전체를 채우거나 일부만 채우게 된다.
제2 센서모듈(20)은 와이어(25)에 의해 게이트웨이(30)에 매달려서 하방으로 이격되어 위치된다. 제2 센서모듈(20)은 라돈센서(22)와 전기전도도 센서(21)를 구비한다.
제2 센서모듈(20)은 제1 센서모듈(10)과 이격되게 독립적으로 배치된다. 제2 센서모듈(20)이 암반층에 가까운 심부 지하수층에 구비되는 것이 라돈의 변화를 보다 빠르게 감지할 수 있기 때문이다. 암반층은 30m 내지 150m 깊이로 형성된다. 지진에 의한 라돈의 변화는 깊은 곳일수록 빠르게 감지될 수 있다. 이에 제2 센서모듈(20)을 수면 가까운 곳에 위치된 제1 센서모듈(10)과 이격되게 심부 지하수층에 위치시켜 지하수의 수위와 라돈농도를 서로 다른 위치에서 감지하도록 하여 지진계측의 정밀성을 향상시킬 수 있다.
라돈센서(22)는 라돈 농도를 측정하기 위한 센서이며, 라돈이 방사성 붕괴를 할 때 방출하는 베타 입자를 검출하는 형태로 구비될 수 있다. 일례로 라돈센서(22)는 핀 포토 다이오드(PIN photo-diode)로 구현될 수 있다. 라돈 농도가 갑자기 높아지면 지진의 전조증상으로 예견할 수 있다. 지진은 단층의 활동이나 화산의 활동에 의해서 생기게 되는데 지진이 일어나는 순간은 마그마나 열수 등 지표보다 우라늄을 많이 함유한 심부의 물질들에 영향을 더 받게 된다. 라돈은 라듐의 딸원소로 우라늄이 방사성 붕괴를 일으켜 궁극적으로 납으로 가는 과정에서 형성되는 원소이다. 이에 라돈이 많이 나온다는 것은 우라늄이 많이 있는 곳이라는 뜻이고 지진과 같은 지각변동의 확률이 높다는 것을 의미한다.
전기전도도 센서(21)는 지하수에 포함된 전기전도도를 감지한다. 순수한 물(H2O)은 전기전도도가 낮은 상태이다. 지하수의 전기전도도가 갑자기 상승한다는 것은 지하수에 이물질이 많이 혼합되었다는 것을 의미한다. 지진과 같이 땅이 흔들리는 경우 지하수 주변의 흙 성분 중 물에 녹을 수 있는 성분, 바닷물의 염분들이 지하수에 녹아 전기전도도가 상승하는 것으로 유추할 수 있다.
서버(40)는 제1 센서모듈(10)과 제2 센서모듈(20)의 각 센서(11,12,21,22)들로부터 측정 데이터를 수신하여 처리한다. 서버(40)는 가속도센서(11)에서 전송된 수면파 변화량, 수온센서(12)에서 전송된 수온 데이터, 라돈센서(22)에서 수신된 라돈농도 변화량, 및 전기전도도 센서(21)가 측정한 전기전도도 값을 수집하고, 이들 측정 데이터에 기초하여 지진 여부를 예측한다.
서버(40)는 수면파의 변화량이 평균적인 유동범위를 벗어나는 경우, 라돈의 농도가 기준 농도에 비해 높아지는 경우, 전기전도도가 기준값에 비해 높아지는 경우를 종합적으로 판단하여 지진을 예측할 수 있다. 서버(40)가 지진을 예측하는 경우 관리자는 지진경보를 발생시키는 것과 같은 후속조치를 취하게 된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치의 사용과정을 도1 내지 도5를 참조하여 설명한다.
지하수를 취수하기 위해서는 굴착을 시행하고 관정(W)을 설치한다. 도 1에 도시된 바와 같이 지상에 서버(40)와 게이트웨이(30)가 설치되고, 제1 센서모듈(10)과 제2 센서모듈(20)을 지하수로 투입시킨다.
제1 센서모듈(10)은 부유체로 형성되므로 지하수면 위에 부유하며, 제2 센서모듈(20)은 제1 센서모듈(10)을 관통하여 하부로 연장된 와이어(25)에 매달려 지하심층부에 배치된다. 제1 센서모듈(10) 내부의 통신부(13)는 무선으로 게이트웨이(30)와 통신하고, 제2 센서모듈(20)은 와이어(25)에 의해 전기적신호를 게이트웨이(30)로 전송한다.
게이트웨이(30)는 수신받은 측정데이터들을 서버(40)로 전송한다.
제1 센서모듈(10)에 위치한 수온센서(12)와 가속도센서(11)는 기설정된 감지주기별로 수온과 3축방향의 각가속도를 측정하여 서버(40)로 전송한다. 제2센서모듈(20)에 위치한 라돈센서(22)와 전기전도도 센서(21)도 기설정된 감지주기별로 라돈농도와 전기전도도 값을 감지하여 전송한다.
서버(40)는 이들 센서(11,12,21,22)들로부터 수신되는 측정 데이터를 분석하고, 비교분석하여 변화량을 판단한다. 이 때, 서버(40)는 측정 데이터를 30일 이상 저장할 수 있는 저장용량을 갖도록 구비되는 것이 바람직하다.
서버(40)는 수면파의 변화량이 크거나, 라돈 농도가 급격히 높아지거나, 전기전도도 값이 커지는 경우가 발생되면 지진으로 예측하고 관리자가 인지할 수 있도록 경보를 발생시켜 빠르게 후속조치가 진행되도록 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 가속도 센서와 수위센서, 전기전도도 센서 및 라돈센서를 통해 암반대의 균열에 의해 변화되는 지하수의 수질인자, 즉 수온, 수면파, 전기전도도 및 라돈농도를 파악할 수 있다. 또한, 수위에 따른 수면파와 전기전도도 및 라돈농도를 통해 지진발생 여부를 예측할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지하수 수질측정 및 지진예측 장치는 수면파를 mm 단위로 측정할 수 있으며, 연속적인 측정이 가능한 측정정밀도를 지녀 측정데이터의 신뢰도를 확보할 수 있다.
또한, 수위를 측정하는 제1센서모듈과 라돈농도를 측정하는 제2센서모듈을 서로 다른 깊이에 위치시켜 보다 빠른 지진예측이 가능한 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 제1 센서모듈 11: 가속도센서
12: 수온센서 13: 통신부
14: 배터리 15: 무게조절부
20: 제2 센서모듈 21: 전기전도도 센서
22: 라돈센서 25: 와이어
30: 게이트웨이 40: 서버
110: 본체부 120: 측면커버부

Claims (6)

  1. 지하수 수질측정 및 지진예측 장치로서,
    관정 내의 지하수면에서 부유하며 가속도 센서 및 수온센서를 구비한 원통형의 제1 센서모듈(10);
    상기 제1 센서모듈(10)의 하방으로 소정 거리 이격되어 위치하되, 지표에서 30m 내지 150m 사이의 깊이의 심부 지하수층에 위치하며 라돈센서 및 전기전도도 센서를 구비한 제2 센서모듈(20); 및
    상기 제1 센서모듈과 제2 센서모듈의 센서들로부터 측정 데이터를 수신하여 처리하는 서버(40);를 포함하고,
    상기 원통형의 제1 센서모듈은 중심축을 따라 상하로 관통하는 원통형의 관통영역(111)을 포함하고, 상기 제2 센서모듈(20)은 상기 제1 센서모듈의 관통영역(111)을 관통하는 와이어에 연결되어 지지되고,
    상기 제1 센서모듈(10)이 본체부(110) 및 이 본체부(110)에 탈착가능한 측면커버부(120)로 구성되되, 측면커버부(120)는 상기 원통형의 제1 센서모듈에서 수직으로 절개된 부채꼴기둥 형상을 가지며, 본체부(110)는 원기둥에서 측면커버부(120)의 부채꼴 기둥을 수직으로 제거한 형태를 가짐으로써, 본체부(110)와 측면커버부(120)가 결합될 때 제1 센서모듈(10)이 온전한 원통 형상을 갖도록 구성되고,
    상기 측면커버부(120)를 본체부(110)에서 분리하고 와이어를 제1 센서모듈의 관통영역에 삽입함으로써 상기 와이어가 상기 관통영역을 관통할 수 있도록 구성되고,
    상기 서버는, 상기 가속도 센서가 측정한 측정 데이터에 기초하여 관정 내의 지하수면의 수면파를 검출하고, 이 검출된 수면파 및 상기 라돈센서가 측정한 측정 데이터에 기초하여 지진을 예측하는 것을 특징으로 하는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체부(110)가 상기 가속도센서와 수온센서, 외부 장치와 통신하는 통신부, 및 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측면커버부(120)가 상기 제1 센서모듈의 무게를 조절하는 무게조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 무게조절부가, 상기 측면커버부(120)의 내부에 형성된 내부공간(125) 및 이 내부공간(125)을 적어도 부분적으로 채우는 질량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 서버가, 상기 가속도센서의 측정데이터로부터 검출한 수면파, 상기 라돈센서가 측정한 라돈농도의 변화량, 및 상기 전기전도도 센서가 측정한 전기전도도의 변화량에 기초하여 지진 여부를 예측하는 것을 특징으로 하는 지하수 수질측정 및 지진예측 장치.
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