KR102103444B1 - 소규모 급수시설의 잔류염소 및 이물질 투입 실시간 감시 시스템 및 감시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소규모 급수시설 감시 시스템에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 마을에 상수로 공급할 저장수를 저장하는 물탱크; 관정에서 양수하여 물탱크로 공급할 공급수에 염소를 투입하는 염소투입기; 상기 염소투입기의 상류측에 설치되어 공급수의 염소투입전 전기전도도를 측정하는 제1 전기전도도 측정기; 상기 염소투입기의 하류측에 설치되어 공급수의 염소투입후 전기전도도를 측정하는 제2 전기전도도 측정기; 및 상기 제1 및 제2 전기전도도 측정기로부터 각각 측정값을 수신하도록 구성된 제어부;를 포함하는 소규모 급수시설 감시 시스템을 개시한다.

Description

소규모 급수시설의 잔류염소 및 이물질 투입 실시간 감시 시스템 및 감시 방법 {System and method for monitoring residual chlorine and injection of foreign substances in small-scale water supply system}

본 발명은 소규모 급수시설 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소규모 급수시설의 잔류염소 농도 및 농약 등 이물질 투입 여부를 실시간 감시하고 그에 따른 조치를 수행할 수 있는 소규모 급수시설 감시 시스템 및 감시 방법에 관한 것이다.

우리나라에서는 현재 전체 인구의 대략 95%가 상수도를 공급받고 있다. 그러나 도시지역이 아닌 농촌 마을이나 산간 오지마을 등에서는 광역상수도가 공급되지 못하고 상당 부분 마을상수나 간이상수도 등의 소규모 급수시설에 의존하고 있다.

도1은 종래 일반적인 소규모 급수시설을 개략적으로 나타낸다. 도시한 바와 같이 일반적인 소규모 급수시설은 관정의 지하수를 양수 파이프(1) 및 공급배관(2)을 통해 양수하여 물탱크(3)에 저장하고, 이 저장된 물을 물탱크(3)의 배출배관(4)을 통해 마을의 각 가정(5)으로 공급한다.

그런데 지하수는 수질 오염 가능성이 있으므로 물탱크(3)에 저장하기 전에 염소 소독을 한 후 상수도로 사용한다. 일반적으로 잔류염소 농도를 0.2ppm 내지 0.4ppm으로 조정한다. 0.2PPM 이하에서는 수질 오염 가능성이 높아지고 0.4PPM 이상에서는 물에서 소독약 냄새가 나거나 THM 생성 가능성이 높아지기 때문이다. 잔류염소 농도를 유지하기 위해 유량 비례 제어 방식을 쓰고 있으나 소독약재의 변질, 고갈, 유량계나 투입장비의 잦은 고장 때문에 잔류염소 농도를 일정하게 유지하는 것이 쉽지 않아 잔류염소를 측정하는 계측기를 직접 이용하기도 하는데, 잔류염소 측정기는 대부분 고가 일 뿐 더러 전해액(Electrolyte)을 사용하는 전기화학식 센서를 사용하므로 1~2개월 주기의 보정 및 유지관리가 필요하여, 현실적 대안이 되지 못한다. 이에 반해 전기전도도 측정은 전해액이나 멤브레인을 사용하진 않아 보정 주기가 1~2년으로 길며 전극 소재가 내식성(Graphite, Platinum, Nickel alloy) 소재를 사용하므로 매우 안정적이다.

또한 물탱크(3)의 물은 마을에서 식수 등으로 사용되기 때문에 수질 관리가 매우 중요하며 예컨대 누군가 악의를 가지고 농약 등의 이물질을 물탱크에 투입하는 것도 방지해야 한다. 이를 위해 물탱크 주위에 카메라 설치해서 감시하는 방법이 사용되고 있지만, 이는 이물질 투입에 의해 문제가 발생했을 때 범인을 찾기 위한 사후적 조치이고 이물질 투입시 이를 즉각 알 수 있는 방법은 아니다. 또한 농약 성분 등을 측정하는 측정장비가 있지만 이물질 성분마다 측정장비가 모두 다르기 때문에, 어떤 이물질이 투입될지 모르는 상황에서 이물질 종류마다 다수의 측정장비를 물탱크에 설치하는 것은 비용 효과측면에서 거의 실현 불가능하다.

따라서 보다 효과적으로 잔류염소 농도를 측정하고 이물질 투입 여부를 실시간 감시할 수 있는 소규모 급수시설 감시 시스템이 요구된다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제2017-0076389호 (2017년 7월 4일 공개)

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 염소투입 전후의 각각의 공급수의 전기전도도를 측정하거나 산출하고 그 차이를 비교하여 염소의 잔류농도의 적정성 여부를 판단하고 또한 이물질 투입 여부도 실시간으로 감시할 수 있는 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소규모 급수시설 감시 시스템으로서, 마을에 상수로 공급할 저장수를 저장하는 물탱크; 관정에서 양수하여 물탱크로 공급할 공급수에 염소를 투입하는 염소투입기; 상기 염소투입기의 상류측에 설치되어 공급수의 염소투입전 전기전도도를 측정하는 제1 전기전도도 측정기; 상기 염소투입기의 하류측에 설치되어 공급수의 염소투입후 전기전도도를 측정하는 제2 전기전도도 측정기; 및 상기 제1 및 제2 전기전도도 측정기로부터 각각 측정값을 수신하도록 구성된 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 전기전도도 측정기에서 각각 측정한 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 시스템을 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소규모 급수시설 감시 시스템에 의한 소규모 급수시설 감시 방법으로서, 상기 제어부에서, 상기 제1 및 제2 전기전도도 측정기가 각각 측정한 공급수의 염소투입전 전기전도도 및 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하는 제1 판단 단계; 상기 제3 전기전도도 측정기가 소정 시간 전후에 측정한 물탱크 저장수의 전기전도도에 기초하여 물탱크 저장수의 소정시간 동안의 전기전도도 증가량이 기설정한 소정 값 이상인지를 판단하는 제2 판단 단계; 및 상기 제1 또는 제2 판단 결과 소정 범위를 벗어나거나 소정 값 이상이라고 판단하면 관리자에게 경보신호를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 방법을 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 소규모 급수시설 감시 시스템으로서, 마을에 상수로 공급할 저장수를 저장하는 물탱크; 관정에서 양수하여 물탱크로 공급할 공급수에 염소를 투입하는 염소투입기; 공급수의 수량을 측정하는 유량계; 상기 염소투입기의 상류측에 설치되어 공급수의 염소투입전 전기전도도를 측정하는 제1 전기전도도 측정기; 상기 물탱크 내의 저장수의 전기전도도를 측정하는 제2 전기전도도 측정기; 상기 물탱크 저장수의 수위를 측정하는 수위센서; 및 상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기로부터 각각 측정값을 수신하도록 구성된 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기의 각각으로부터 측정값을 수신하고, 이에 기초하여 소정 측정시간 동안의 공급수의 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이를 산출하고, 이 전기전도도 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 시스템을 개시한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소규모 급수시설 감시 시스템에 의한 소규모 급수시설 감시 방법으로서, 상기 제어부에서, 상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기의 각각으로부터 측정값을 수신하고, 수신한 측정값에 기초하여 소정 측정시간 동안의 공급수의 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이를 산출하는 단계; 상기 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 소정 범위를 벗어나면 관리자에게 경보신호를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 방법을 개시한다.

일반적으로 관정에서 지하수를 양수할 때 지하수의 전기전도도가 관정마다 큰 차이(최대 150uS/cm까지)를 보이며, 같은 관정이라도 자연 수위에서 취수 할 때와 안정 수위에서 취수 할 때 전기전도도 차이가 크기 때문에 공급수의 전기전도도의 절대값을 측정해서는 잔류염소 농도가 적정한지 여부를 알 수 없고 물탱크 저장수의 전기전도도의 절대값을 측정하여도 이물질 투입 여부를 알 수 없다. 그러나 본 발명에 따르면 공급수의 염소투입전 및 염소투입후 전기전도도를 각각 측정하거나 산출하여 이를 비교함으로써 잔류염소 농도의 적정성을 파악할 수 있고 물탱크 저장수에 대해서도 소정 시간 전후로 전기전도도를 측정하고 이를 비교함으로써 이물질 투입 여부를 실시간 판단하고 그에 따른 즉각적 조치를 취할 수 있다.

도1은 종래 소규모 급수시설을 나타내는 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템을 설명하기 위한 도면,
도3은 제1 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 방법의 예시적인 흐름도,
도4는 염소소독약과 전기전도도의 상관관계를 나타내는 그래프,
도5는 독극물과 전기전도도의 상관관계를 나타내는 그래프,
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템을 설명하기 위한 도면,
도7은 제2 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 방법의 예시적인 흐름도이다.

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 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

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 실시예들을 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 당업자는 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.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템을 나타낸다. 도면을 참조하면, 제1 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템은 공급배관(10), 물탱크(20), 배출배관(30), 유량계(110), 염소투입기(130,213), 복수개의 전기전도도 측정기(120,214,211), 수위센서(212), 및 감시 카메라(221)를 포함할 수 있다.

관정의 지하수는 양수펌프(P)에 의해 양수되고 공급배관(10)을 통해 물탱크(20)로 이송된다. 물탱크(20)는 마을 상수로 사용될 물을 일시 저장한 후 필요에 따라 배출배관((30)을 통해 마을의 각 가정으로 공급한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 공급배관(10)을 통해 관정에서 물탱크(20)로 공급되는 지하수를 '공급수', 물탱크(20)에 저장된 물을 '저장수', 그리고 배출배관(30)을 통해 마을로 공급되는 물을 '배출수'라고 각각 칭하기로 한다.

염소투입기(130,213)는 관정에서 양수하여 물탱크(20)로 공급하는 공급 경로의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 도시한 실시예에서는 공급배관(10)에 설치된 제1 염소투입기(130) 및 공급배관(10)의 공급수 배출구(11)(즉 물탱크(20) 내부의 상부에 위치한 공급배관(10)의 단부)의 바로 아래쪽에 설치된 제2 염소투입기(213)를 도시하였지만, 이는 염소투입기의 다양한 설치 위치를 예시하기 위한 것이며, 실제 구현시에는 제1 및 제2 염소투입기(130,213) 중 하나만 설치하면 충분하며, 이하에서는 제1 염소투입기(130)만 설치된 것으로 가정하고 설명하기로 한다.

유량계(110)는 공급배관(10)의 임의의 위치에 설치되며 공급배관(10)을 통해 물탱크(20)로 공급되는 공급수의 유량을 측정한다.

제1 전기전도도 측정기(120)는 염소투입기(130)의 상류측에 설치되어 공급수의 염소투입전 전기전도도를 측정한다. 제2 전기전도도 측정기(214)는 염소투입기(130)의 하류측에 설치되어 공급수의 염소투입후 전기전도도를 측정한다. 만일 제1 염소투입기(130) 대신 제2 염소투입기(213)가 설치된 경우, 제2 전기전도도 측정기(214)는 도면에 도시한 것처럼 제2 염소투입기(213)의 바로 아래쪽에 위치할 수 있다. 이 경우, 제2 염소투입기(213)와 제2 전기전도도 측정기(214)는 물탱크(20) 내 저장수의 수위보다 높은 위치에서 공급배관(10)의 공급수 배출구(11) 보다 아래쪽에 설치되며, 제2 염소투입기(213)가 제2 전기전도도 측정기(214) 보다 높은 위치에 설치된다. 이에 따라 제2 염소투입기(213)는 공급수 배출구(11)에서 낙하하는 공급수에 염소를 투입하고 제2 전기전도도 측정기(214)는 염소가 투입된 직후의 공급수의 전기전도도를 측정할 수 있다.

제3 전기전도도 측정기(211)는 물탱크(20) 내의 저장수의 전기전도도를 측정한다. 물탱크(20)의 내부에는 저장수의 수위를 측정하는 수위센서(212)를 더 포함할 수 있다. 도면의 실시예에서는 물탱크(20)의 바닥면에 설치되어 저장수의 수압을 측정하여 저장수의 수위를 측정하는 방식의 수위센서(212)를 도시하였지만, 다른 방식의 수위센서를 사용하여도 무방하다. 또한 제3 전기전도도 측정기(211)와 수위센서(212)가 하나의 측정장치로 구현될 수도 있음은 물론이다.

도면에 도시하지 않았지만 본 발명에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템은 제어부를 더 포함한다. 제어부는 유량계(110), 제1 내지 제3 전기전도도 측정기(120,214,211), 및 수위센서(212)의 각각으로부터 측정값을 수신하고, 이 수신한 측정값에 기초하여 소규모 급수시설의 잔류염소 농도를 산출하고 농약과 같은 이물질의 투입 여부를 감시할 수 있다.

예를 들어 일 실시예에서 제어부는 제1 및 제2 전기전도도 측정기(120,214)로부터 각각 공급수의 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도를 수신하여 두 값의 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하여 잔류염소 농도가 기준치 이상인 것으로 판단할 수 있다.

또 다른 예로서 제어부는 소정 시간 전후로 제3 전기전도도 측정기(211)에서 각각 저장수의 전기전도도를 측정한 후 이 소정 시간 동안의 전기전도도 증가량이 기설정한 소정 값 이상인지 판단하고 소정값 이상이면 농약 등 이물질이 투입되었다고 판단할 수 있다.

일 실시예에서 제어부는 유량계(110), 제1 내지 제3 전기전도도 측정기(120,214,211), 및 수위센서(212)의 각각으로부터 측정값을 수신하는 게이트웨이 및 이 게이트웨이로부터 데이터를 수신하여 처리하는 컴퓨터 장치로 구현될 수 있다. 컴퓨터 장치는 서버장치, 데스크탑 컴퓨터, 또는 랩탑 컴퓨터 등의 장치일 수 있으며, 상술한 것처럼 전기전도도를 산출하거나 소정 기준 범위나 소정 값과 비교하여 잔류염소 농도를 산출하고 이물질 투입 여부를 판단하는 제어부의 동작은 컴퓨터 장치에 인스톨된 알고리즘(소프트웨어)에 의해 실행될 수 있다.

한편 물탱크(20)의 상부에는 물탱크 상부(220)의 입구를 감시하는 감시 카메라(221)가 설치될 수 있다. 감시 카메라(221)는 예컨대 폐쇄회로 TV(CCTV), 실상 카메라, 적외선 카메라 등 한 종류 이상의 카메라로 구성될 수 있고, 사람의 움직임을 감지하는 적외선 센서 등 감지수단을 더 포함할 수 있다.

감시 카메라(221)는 물탱크 입구에 외부인이 접근하면 이를 감지하고 촬영하여 촬영 이미지 또는 동영상을 제어부에 전달할 수 있고 제어부는 이를 수신한 뒤 관리자에게 전송할 수 있다. 또는 대안적으로, 감시 카메라(221)가 촬영한 이미지나 동영상을 제어부의 중계 없이 관리자에게 직접 전송할 수도 있다.

또한 물탱크(20)에는 마을로 상수를 공급하는 배출배관(30)이 연결된다. 일 실시예에서 유량계(310)와 개폐밸브(320)가 배출배관(30)에 설치될 수 있다. 유량계(310)는 배출배관(30)을 통해 배출되는 배출수의 유량을 측정하고 이를 제어부로 전송할 수 있고, 제어부는 저장수의 수위 등에 기초하여 개폐밸브(320)의 개폐량을 제어할 수 있다.

이제 도3을 참조하여 제1 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 방법을 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 단계(S110)에서, 물탱크(20)의 수위가 낮으면 제어부가 양수펌프(P)를 구동하여 양수를 개시한다. 관정에서 양수된 지하수는 공급배관(10)을 통해 물탱크(20)로 공급되고 그 과정에서 염소투입기(130 또는 213)에서 공급수에 염소를 투입한다.

이 때 단계(S120)에서 공급수의 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도를 각각 측정한다. 염소투입전 전기전도도는 염소투입기(130 또는 213)의 상류측에 설치된 제1 전기전도도 측정기(120)에서 측정한다. 염소투입후 전기전도도는 염소투입기(130 또는 213)의 하류측에 설치된 제2 전기전도도 측정기(214)에서 측정할 수 있다.

그 후 단계(S130)에서, 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정된 소정 범위를 벗어났는지를 판단한다. 이 때 전기전도도의 상기 '소정 범위'는 적정 잔류염소 농도 범위에 따라 설정될 수 있고 발명의 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 수도법 및 수도법 시행령에 의하면 잔류염소 농도를 정수지 유출부에서 0.1ppm 이상 4ppm 이하로 제한하는데, 잔류농도가 높을수록 소독약 냄새가 많이 나기 때문에 예컨대 서울시 상수도사업본부는 서울시 상수도를 0.2 내지 1.0ppm 사이로 유지한다.

도4는 염소소독제로 많이 쓰이는 차아염소산나트륨(NaClO) 함유량에 따른 전기전도도 증가량을 나타내는 그래프이고, 잔류염소 농도의 허용범위를 특정 범위로 설정하면 도4의 그래프에 따라 전기전도도 증가 범위를 정할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일 실시예에서 잔류염소 농도의 적정 범위를 0.1 내지 0.4ppm으로 설정한다면 전기전도도는 대략 30 내지 80μS/㎝ 정도 증가함을 알 수 있고, 따라서 이 때 상기 단계(S130)에서의 '소정 범위'를 예컨대 30μS/㎝ 내지 80μS/㎝ 또는 30μS/㎝ 내지 100μS/㎝ 등으로 구체적 실시 상황에 맞게 설정할 수 있다.

단계(S130)에서 전기전도도 차이가 소정 범위의 하한값보다 작다면 적정 염소량 보다 작은 양이 투업되었다고 판단하고 상한값보다 크다면 적정 염소 투입량 보다 많은 양이 투입되었다고 판단하여 단계(S160)에서 염소투입기 고장 또는 염소 과다투입에 대한 대응 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 단계(S160)에서 제어부는 관리자에게 잔류염소 농도를 벗어났다고 판단하여 알람을 발송하거나 개폐밸브(320)를 제어하여 배출배관(30)을 폐쇄하는 등의 후속 조치를 취할 수 있다.

한편 물탱크내 이물질 투입 여부의 판단을 위해, 단계(S140)에서 제3 전기전도도 측정기(211)가 소정 시간마다 물탱크(20) 내 저장수의 전기전도도를 측정하여 제어부로 전송할 수 있다. 제어부는 단계(S150)에서 이번에 측정한 저장수의 전기전도도와 소정 시간 이전에 측정했던 전기전도도를 비교하고, 소정 시간 동안의 전기전도도 증가량이 기설정한 소정 값을 초과했는지 판단할 수 있다.

이 때 상기 소정 값은 검출하고자 하는 이물질의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있고 발명의 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 누군가 물탱크(20) 내에 농약을 투입하는 것을 감지하고자 하면 농약 주입에 따른 전기전도도 증가량을 고려하여 소정 값을 설정할 수 있다.

이와 관련하여 도5는 농약에 사용되는 시안화칼륨(KCN: 청산가리) 함유량에 따른 전기전도도 증가량을 나타내는 그래프이며 시안화칼륨 투입량이 증가함에 따라 전기전도도가 증가함을 알 수 있다. 마을상수도의 물탱크(20)는 보통 10톤 내지 30톤 정도 용량이다. 예를 들어 물탱크가 30톤이고 보통 절반 정도인 10톤 가량 저장수가 채워져 있고 이 물탱크에 농약 한 병(일반적으로 500ml)를 투입한다고 가정하면 저장수 내 시안화칼륨 성분은 대략 50ppm 일 수 있고, 도5의 그래프에 의하면 이로 인해 전기전도도가 대략 100μS/㎝ 가량 증가함을 알 수 있다. 따라서 이 경우 상기 단계(S150)에서의 '소정 값'을 100μS/㎝ 등으로 구체적 실시 상황에 맞게 설정할 수 있다.

그 후 단계(S160)에서 제어부는 소정 시간 전후의 전기전도도 차이가 이 기설정된 소정 값을 초과했는지 판단하고, 소정 값을 초과했다면 농약 등의 이물질이 물탱크(20)에 투입된 것으로 판단하여 단계(S160)에서 이에 대한 대응 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 단계(S160)에서 제어부는 관리자에게 이물질 투입 가능성이 높다는 알람을 발송하고 이와 동시에 개폐밸브(320)를 제어하여 배출배관(30)을 폐쇄하는 등의 후속 조치를 취할 수 있다.

일 실시예에서 이러한 이물질 감지 단계(S140 및 S150)는 물탱크(20)에 양수를 하는 동안 이루어질 수도 있고 양수에 관계없이 소정 시간 간격마다 항시 수행될 수 있다. 특히, 양수하는 동안 소정 시간 전후로 저장수의 전기전도도가 급격히 상승했다면 염소투입기에서의 염소 과다 투입 등 다른 원인의 가능성도 있지만 양수가 없는 동안 소정 시간 전후로 저장수의 전기전도도가 급격히 증가했다면 농약 등 이물질 투입을 직접적 원인으로 판단할 수 있다.

일 실시예에서 물탱크(20) 저장수의 현재 수위에 따라 상기 소정 값을 다르게 설정할 수 있다. 동일한 양의 농약을 물탱크(20)에 투입하더라도 물탱크(20)의 저장수가 많으면 전기전도도 증가량이 작고 저장수가 작으면 전기전도도 증가량이 많을 것이다. 따라서 예를 들어 제어부가 수위센서(212)로부터 실시간으로 저장수 수위를 수신하여 저장수 수위가 낮으면 상기 소정 값을 높이고 저장수 수위가 높으면 상기 소정 값을 낮추도록 구성할 수 있다.

또한 물탱크(20)의 상부에 감시 카메라(221)가 설치된 경우, 제어부가 단계(S160)에서 이물질 투입 가능성이 높다고 판단하면 감시 카메라(221)를 제어하여 현재의 촬영 이미지나 동영상 및/또는 최근 수분 내지 수십분간 촬영한 촬영 이미지 또는 동영상을 관리자에게 전송하도록 구성할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 물탱크의 잔류염소 농도 뿐만 아니라 이물질 투입 여부도 실시간으로 감시할 수 있고 그에 따른 조치도 즉각적으로 취할 수 있는 감시 시스템을 제공할 수 있다.

이제 도6과 도7을 참조하여 제2 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템 및 감시 방법을 설명하기로 한다.

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템을 나타낸다. 도면을 참조하면, 제2 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 시스템은 공급배관(10), 물탱크(40), 배출배관(30), 유량계(110), 염소투입기(130,413), 복수개의 전기전도도 측정기(120,411), 수위센서(412), 및 감시 카메라(421)를 포함할 수 있다.

도2의 제1 실시예와 비교할 때 도6의 제2 실시예는 공급수의 염소투입후 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정기(도2의 214)가 생략되었다. 즉 도6의 제2 실시예에서는 염소투입전 공급수의 전기전도도를 측정하는 제1 전기전도도 측정기(120)와 물탱크(40) 내 저장수의 전기전도도를 측정하는 제2 전기전도도 측정기(411)만이 설치되었다. 그 외의 나머지 구성요소들은 도2의 제1 실시예와 동일 또는 유사하므로 각 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

제2 실시예와 같이 공급수의 염소투입후 전기전도도를 직접 측정할 수 없는 경우 제어부는 유량계(110), 수위센서(412), 제1 전기전도도 측정기(120), 및 제2 전기전도도 측정기(411)의 각각으로부터 측정값을 수신하고 이에 기초하여 공급수의 염소투입후 전기전도도를 산출하고, 이렇게 산출된 염소투입후 전기전도도를 제1 전기전도도 측정기(120)가 측정한 염소투입전 전기전도도와 비교하여 잔류염소 농도의 적정성을 판단할 수 있다.

이와 관련하여 도7은 제2 실시예에 따른 소규모 급수시설 감시 방법을 나타낸다.

도7을 참조하면, 단계(S210)에서, 물탱크(40)의 수위가 낮으면 제어부가 양수펌프(P)를 구동하여 양수를 개시한다. 관정에서 양수된 지하수는 공급배관(10)을 통해 물탱크(40)로 공급되고 그 과정에서 염소투입기(130 또는 413)에서 공급수에 염소를 투입한다.

이 때 단계(S220)에서 측정 개시 직전의 물탱크(40)의 저장수의 저장량과 전기전도도를 측정한다. 저장수 저장량은 수위센서(412)에 의해 측정할 수 있고 전기전도도는 제2 전기전도도 측정기(411)에 의해 측정할 수 있다.

그 후 소정의 측정시간 동안 공급수의 공급량 및 염소투입전 전기전도도의 변화량을 측정하고(단계 S230) 또한 이 측정시간 동안 물탱크(40)에서 배출되는 배출수의 배출량 및 전기전도도의 변화량을 측정한다(단계 S240). 여기서 '측정시간'은 일정 시간 동안의 공급수, 저장수, 및 배출수의 각각의 누적량 및 이들 각각의 전기전도도 변화를 산출하여 공급수의 염소투입후 전기전도도를 산출하기 위한 것으로, 측정시간의 시간 길이는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있으며 예컨대 수분 내지 수십 분 일 수 있다.

일 실시예에서 측정시간 동안의 공급수의 공급량은 유량계(110)에서 측정할 수 있고, 측정시간 동안의 공급수의 염소투입전 전기전도도는 제1 전기전도도 측정기(120)에서 측정할 수 있다. 이와 같이 단계(S230)에서 소정 측정시간 동안의 공급수의 공급량과 염소투입전 전기전도도를 연속적으로 측정하면 해당 측정시간 동안의 공급수의 총 공급량 및 평균 전기전도도를 산출할 수 있다.

일 실시예에서 측정시간 동안 물탱크(40)에서 배출되는 배출수의 배출량은 예컨대 유량계(310)에서 측정할 수 있다. 유량계(310)가 없을 경우 예컨대 수위센서(412)가 측정한 저장수 저장량과 유량계(110)가 측정한 공급수 공급량으로부터 배출량을 계산할 수도 있다. 배출수의 전기전도도는 저장수의 전기전도도와 동일하다고 가정할 수 있으므로 제2 전기전도도 측정기(411)에 의해 배출수의 전기전도도를 측정할 수 있다. 이와 같이 단계(S240)에서 소정 측정시간 동안의 배출수의 배출량과 전기전도도를 연속적으로 측정하면 해당 측정시간 동안 물탱크(40)에서 빠져나간 배출수의 총 배출량 및 평균 전기전도도를 산출할 수 있다.

그 후 상기 측정시간이 경과하면, 단계(S250)에서 측정시간 동안의 공급수의 염소투입후 전기전도도를 산출한다. 즉, 단계(S220) 내지 단계(S240)에 의해 산출된 데이터를 이용하면 측정시간 동안의 공급수의 공급량 및 이 공급수의 전기전도도를 산출할 수 있고, 이 산출된 공급수의 전기전도도는 공급수 자체의 전기전도도와 염소투입에 의한 전기전도도 상승분이 합쳐진 값이다. 따라서 이 산출된 전기전도도에서 염소투입전 전기전도도를 빼면 염소투입에 의한 전기전도도를 알 수 있다.

이와 같이 소정 측정시간 동안 단계(S230 내지 S250)를 수행하여 공급수의 염소투입후 전기전도도를 산출할 수 있고, 단계(S260)에서, 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정된 소정 범위를 벗어났는지를 판단하고, 전기전도도 차이가 소정 범위를 벗어났다면 적정 염소 투입량 보다 작거나 많은 양이 투입되었다고 판단하여 단계(S290)에서 이에 대한 대응 동작을 수행할 수 있다. 이 때의 '소정 범위'는 도3의 단계(S130)를 참조하여 설명한 소정 범위와 동일하고 단계(S290)의 동작도 단계(S160)와 동일 또는 유사하므로 설명을 생략한다.

만일 단계(S260)의 판단결과 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정된 소정 범위 내에 있다면 이번 측정기간 동안에는 염소투입이 적절하게 이뤄지고 있다고 판단하고 일정 시간 주기로 다시 단계(S220) 내지 단계(S260)를 반복할 수 있다.

한편 도7의 제2 실시예에서도 제1 실시예와 마찬가지로 농약 등 이물질 투입 여부를 판단하는 단계(S270 및 S280)를 실행할 수 있다. 예를 들어, 단계(S270)에서 제2 전기전도도 측정기(411)가 소정 시간마다 물탱크(40) 내 저장수의 전기전도도를 측정하여 제어부로 전송하고, 제어부는 단계(S280)에서 소정 시간 전후로 측정한 전기전도도를 비교하여 소정 시간 동안의 전기전도도 증가량이 기설정한 소정 값을 초과했는지 판단할 수 있다. 이러한 이물질 주입 판단 단계(S270 및 S280)는 도3의 단계(S140 및 S150)에 각각 대응하므로 설명을 생략한다.

또한 물탱크(40)의 상부에 감시 카메라(421)가 설치된 경우, 제1 실시예와 마찬가지로 제어부가 단계(S290)에서 이물질 투입 가능성이 높다고 판단하면 감시 카메라(421)를 제어하여 촬영 이미지나 동영상을 관리자에게 전송하도록 구성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 제2 실시예에 따르면 공급수의 염소투입후 전기전도도를 직접 알 수 없는 경우에도 상술한 방법을 통해 염소투입후 전기전도도를 산출할 수 있고 이에 기초하여 물탱크의 잔류염소 농도의 적정성을 판단할 수 있으며 또한 잔류염소 농도 뿐만 아니라 농약 등의 이물질 투입 여부도 실시간 감시하여 그에 따른 조치도 즉각적으로 취할 수 있는 감시 시스템을 제공할 수 있다.

이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있으며, 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 공급배관
20, 40: 물탱크
30: 배출배관
110, 310: 유량계
120, 211, 213, 411: 전기전도도 측정기
130, 213, 413: 염소투입기
212, 412: 수위센서
221, 421; 감시 카메라

Claims (16)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 소규모 급수시설 감시 시스템으로서,
   마을에 상수로 공급할 저장수를 저장하는 물탱크(40);
   관정에서 양수하여 물탱크로 공급할 공급수에 염소를 투입하는 염소투입기;
   공급수의 수량을 측정하는 유량계(110);
   상기 염소투입기의 상류측에 설치되어 공급수의 염소투입전 전기전도도를 측정하는 제1 전기전도도 측정기(120);
   상기 물탱크 내의 저장수의 전기전도도를 측정하는 제2 전기전도도 측정기(411);
   상기 물탱크 저장수의 수위를 측정하는 수위센서(412); 및
   상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기로부터 각각 측정값을 수신하도록 구성된 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기의 각각으로부터 측정값을 수신하고, 이에 기초하여, 소정 측정시간 동안의 공급수의 공급량 및 염소투입전 전기전도도를 측정하고(S230); 상기 측정시간 동안 물탱크에서 배출되는 배출수의 배출량을 측정하고(S240); 상기 측정시간 동안의 공급수의 누적 공급량과 염소투입전 전기전도도의 변화량 및 배출수의 누적 배출량, 및 상기 측정시간 직후의 물탱크 저장수의 저장량과 전기전도도에 기초하여, 상기 측정시간 동안의 공급수의 염소투입후 전기전도도를 산출하고(S250); 이 산출된 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하도록(S260) 구성되고,
   또한 상기 제어부는, 제2 전기전도도 측정기(411)에서 측정한 전기전도도의 소정시간 동안의 증가량이 기설정한 소정 값 이상인지 판단하고, 상기 소정 값을 초과했다면 이물질이 물탱크(40)에 투입된 것으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 5 항에 있어서
   상기 제어부는, 상기 수위센서(412)가 측정한 수위에 따라 산출된 저장수의 저장량에 기초하여 상기 소정 값을 증감하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 시스템.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 물탱크의 상부에 배치되어 물탱크 입구를 감시하는 감시 카메라(421)를 더 포함하고, 상기 감시 카메라는 물탱크 입구에 외부인 접근시 이를 촬영하여 촬영 이미지 또는 동영상을 상기 제어부 또는 관리자에게 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 시스템.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 소규모 급수시설 감시 시스템에 의한 소규모 급수시설 감시 방법으로서,
    상기 소규모 급수시설 감시 시스템은, 관정에서 양수하여 물탱크로 공급할 공급수에 염소를 투입하는 염소투입기; 공급수의 수량을 측정하는 유량계; 공급수의 염소투입전 전기전도도와 물탱크 저장수의 전기전도도를 각각 측정하는 제1 전기전도도 측정기 및 제2 전기전도도 측정기; 상기 물탱크 저장수의 수위를 측정하는 수위센서; 및 상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기로부터 각각 측정값을 수신하도록 구성된 제어부;를 포함하고,
    상기 소규모 급수시설 감시 방법은, 상기 제어부에서,
    상기 유량계, 수위센서, 제1 전기전도도 측정기, 및 제2 전기전도도 측정기의 각각으로부터 측정값을 수신하고, 수신한 측정값에 기초하여 소정 측정시간 동안의 공급수의 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이를 산출하는 단계;
    상기 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이가 기설정한 소정 범위를 벗어났는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 소정 범위를 벗어나면 관리자에게 경보신호를 전송하는 단계;를 포함하고,
    이 때, 상기 공급수의 염소투입전 전기전도도와 염소투입후 전기전도도의 차이를 산출하는 상기 단계가,
    소정 측정시간 동안의 공급수의 공급량 및 염소투입전 전기전도도를 측정하는 단계(S230);
    상기 측정시간 동안 물탱크에서 배출되는 배출수의 배출량을 측정하는 단계(S240); 및
    상기 측정시간 동안의 공급수의 누적 공급량과 염소투입전 전기전도도의 변화량 및 배출수의 누적 배출량, 및 상기 측정시간 직후의 물탱크 저장수의 저장량과 전기전도도에 기초하여, 상기 측정시간 동안의 공급수의 염소투입후 전기전도도를 산출하는 단계(S250);를 포함하며,
    또한 상기 제어부는, 이물질이 물탱크(40)에 투입되었는지를 판단하기 위해,
    상기 제2 전기전도도 측정기가 소정 시간 전후로 각각 저장수의 전기전도도를 측정하는 단계; 및
    상기 소정 시간 동안의 전기전도도의 증가량이 기설정한 소정 값 이상인지 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 방법.
14. 삭제
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 전기전도도의 증가량이 기설정한 소정 값 이상인지 판단한 결과 소정 값 이상인 경우 관리자에게 경보신호를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 소규모 급수시설 감시 시스템이 상기 물탱크의 상부에 배치되어 물탱크 입구를 감시하는 감시 카메라를 더 포함하고,
    상기 소규모 급수시설 감시 방법은, 상기 감시 카메라가 물탱크 입구에 외부인 접근시 이를 촬영하여 촬영 이미지 또는 동영상을 상기 제어부 또는 관리자에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소규모 급수시설 감시 방법.

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