KR102222683B1 - 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비 - Google Patents

트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비는, 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물을 공급하는 제2 펌프와, 오염 제거를 위한 정화액을 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과, 제1 굴착 유닛과, 상기 제1굴착 유닛과 평행하게 구비되는 제2 굴착 유닛과, 상기 제1 굴착 유닛과 제2 굴착 유닛을 연결하는 수평 연결 유닛을 포함하는 트윈 스크류 굴착 유닛;과, 상기 트윈 스크류 굴착 유닛의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과, 상기 수평 연결 유닛에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위하여 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈과, 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과, 상기 제1 및 제2 굴착 유닛에 각각 구비되며, 상기 펌프 유닛에서 공급되는 고압의 에어와 물 및 정화액을 각각 분사하는 복수의 노즐;과, 상기 카메라 모듈의 전면에 구비되어 상기 카메라 모듈을 선택적으로 개폐하여 상기 카메라 모듈을 보호하는 개폐 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비{SOIL FURIFICATION EQUIPMENT COMPRISING TWIN SCREW EXCAVATION UNIT}
본 발명은 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중금속, 유류, 유기인 등으로 오염되어 있는 토양 오염부지 정화를 위하여 지반을 트윈 오거 스크류로 굴착하면서 토양에 직접 고압의 에어와 물 및 정화액을 분사하여 지중 정화하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비에 관한 것이다.
일반적으로 지하의 유류저장시설, 석유화학공장 관련 산업체, 기타 유류의 불법매립폐기 등에 의해 주로 발생하는 유류물질 유출은 인간을 포함한 모든 육상 생태계의 생존기반인 토양을 오염시킨다. 토양오염은 오랜 시간 동안 오염물질의 누출이 지속되어도 빠른 기간 내에 그 영향이 나타나지 않으나, 일단 오염이 되면 토양 자체의 사용 불능은 물론 지하수와 인근 하천에까지 오염이 확산되어 생태계에 악영향을 초래한다.
통상적으로 토양은 수계나 대기와 달리 조성이 복잡하고 구조가 다양하여 토양 내에 유입된 오염물의 분포와 형태의 시간적 변화에 대한 파악이 기술적으로 쉽지 않으며 오염상태의 변화는 크게 물리적, 화학적, 생물학적 상호 작용에 의하여 지속적으로 진행된다. 이에 따라 오염된 부지에서의 정화기술은 매우 다양한 형태로 개발되어 현장에 적용되고 있으며 이를 크게 구분하면 처리대상 매체에 따라 토양처리기술과 지하수 처리 기술 또는 불포화대(Vadose zone) 처리기술과 포화대(Saturated zone) 처리기술로 구분할 수 있다.
이러한 유류오염토양을 정화하기 위한 기술은 크게 생물학적 방법과 물리화학적 방법 등으로 구분할 수 있다.
물리화학적 방법은 오염물질의 물리적, 화학적 성질을 이용하여 정화하는 방법으로서, 토양 세척, 소각, 고형화, 안정화 및 용매 추출 등의 방법이 있는데, 복원 기간이 짧은 반면 처리 비용이 많이 들고 2차적인 환경 오염을 유발할 수 있는 단점이 있다.
생물학적인 방법은 석유계 탄화수소 분해 균주인 미생물을 이용하여 유류를 분해하여 제거하는 방법으로서, 토양 경작, 콤포스팅(composting), 바이오벤팅(bioventing), 식물 복원 등의 방법이 있는데, 처리 비용이 상기 물리화학적 방법에 비하여 저렴하고 2차적인 환경오염을 유발하지 않으나 오염토양을 복원하는데 기간이 오래 걸리는 단점이 있다.
상술한 물리화학적 방법 및 생물학적 방법으로 분류되는 토양정화 기술은, 기술이 적용되는 방법에 따라 지상처리법(Ex-situ 법)과 지중처리법(In-situ 법)으로 구분될 수 있다.
지상처리법(Ex-situ 법)은 토양 내 오염물질의 분포 및 토양의 물리/화학적 특성을 파악하여 처리하고자 하는 범위의 오염된 토양을 굴착한 후, 적절한 세척액을 사용하여 굴착된 오염토양을 세척 장치가 있는 곳에서 세척하는 방법으로서, 굴착처리법이라고도 하며, 일반적으로 실시되는 토양 세척이 이에 속한다.
지중처리법(In-situ 법)은 지중에 관정을 삽입하여 약품, 산화제, 미생물 등을 주입하여 원위치에서 직접 처리하는 기술로서, 세척 용액 주입정, 세척 용액 배출정, 세척 유출수 처리시설, 펌프 및 휘발물질 처리 시설 등을 오염된 부지에 설치한 후 처리하고자 하는 오염토양 내에 세척수를 주입, 순환시키는 방식이다.
물리적화학적 방법 중 지중처리법(In-situ 법)에 적용 가능한 기술로는 화학적 산화(chemical oxidation), 토양증기추출(SVE, soil vapor extraction), 공기주입확산(air sparging), 토양세정(soil flushing), 바이오슬러핑(Bio-slurping) 등이 있고, 생물학적 방법 중 지중처리법(In-situ 법)에 적용 가능한 기술로는 토양경작(land farming), 바이오벤팅(bioventing), 바이오리액터(bioreactor) 등이 있다.
일반적으로 지중고압주입 방식을 이용하는 종래의 토양지중처리법(In-situ 법)은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 토양을 굴착하고 정화할 때, 세정제나 오염토양 정화제, 과산화수소 등의 정화액을 분사하는 노즐 등이 단단한 지반에 손상되어 세척수 등의 분사가 제대로 이루어지지 않을 수 있다.
둘째, 지하에서는 토양과 암반 등이 불규칙하게 분포하고, 또한 토양에서도 오염된 영역이 불규칙하게 분포하므로, 세척수 등을 특정 오염지역에 집중하여 주입하기가 어렵다.
셋째, 토양에 세척수 등이 단지 오염지역의 일부 영역에만 분사되면, 오염지역을 고루 정화시키기 어려울 수 있다.
넷째, 지하에서는 빛이 거의 없는 상태이므로, 굴착 및 세척수 공급이 진행되는 상황을 파악하기가 어렵다.
실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 어두운 지하 환경에서 토양과 지반 상태를 확인하며 굴착 및 정화액 공급 등을 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 토양을 굴착할 때 개폐 유닛의 작용으로 카메라 모듈이 보호될 수 있으며, 굴착 및 정화 작용 후에 개폐 유닛이 오픈되어 토양의 정화 상태를 확인하고 또한 심자외선의 조사를 통한 추가 정화를 진행할 수 있는 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 제공하고자 한다.
또한, 토양을 굴착하고 정화액을 분사할 때, 굴착되는 지점과 인접 지점까지 광범위하게 정화액 등이 분사되는 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 제공하고자 한다.
또한, 토양을 굴착하고 정화할 때 정화액 등을 분사하는 노즐이 손상되지 않는 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 제공하고자 한다.
또한, 작업 현장의 지중 오염도 데이터 및 영상 데이터를 산출하고 이를 근거로 현장 상황에 따라 효율적으로 오염 토양의 정화를 수행할 수 있도록 하는 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비는, 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물을 공급하는 제2 펌프와, 오염 제거를 위한 정화액을 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과, 제1 굴착 유닛과, 상기 제1굴착 유닛과 평행하게 구비되는 제2 굴착 유닛과, 상기 제1 굴착 유닛과 제2 굴착 유닛을 연결하는 수평 연결 유닛을 포함하는 트윈 스크류 굴착 유닛;과, 상기 트윈 스크류 굴착 유닛의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과, 상기 수평 연결 유닛에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위하여 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈과, 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과, 상기 제1 및 제2 굴착 유닛에 각각 구비되며, 상기 펌프 유닛에서 공급되는 고압의 에어와 물 및 정화액을 각각 분사하는 복수의 노즐;과, 상기 카메라 모듈의 전면에 구비되어 상기 카메라 모듈을 선택적으로 개폐하여 상기 카메라 모듈을 보호하는 개폐 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 트윈 스크류 굴착 유닛은, 회전 구동되는 제1 굴착축과, 상기 제1 굴착축의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제1 굴착 날개와, 상기 제1 굴착 날개의 위에 구비되는 제1교반 날개와, 상기 제1 굴착 날개에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제1 노즐들과, 상기 제1 굴착축에 회전 가능하게 설치되고 상기 제1굴착축의 반경 방향 외측에 형성되는 제1 공회전 방지부를 구비하는 제1 굴착 유닛;과, 회전 구동되도록 상기 제1 굴착축과 나란하게 배치되는 제2 굴착축과, 상기 제2굴착축의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제2 굴착 날개와, 상기 제2굴착 날개의 위에 구비되는 제2 교반 날개와, 상기 제2 굴착 날개에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제2 노즐들과, 상기 제2 굴착축에 회전 가능하게 설치되고 상기 제2굴착축의 반경 방향 외측에 형성되는 제2 공회전 방지부를 구비하는 제2 굴착 유닛;과, 상기 제1 공회전 방지부와 제2 공회전 방지부를 연결하는 수평 연결 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 굴착 유닛은, 상기 제1 굴착축으로부터 서로 다른 방향으로 구비된 적어도 2개의 굴착 날개를 포함하고, 상기 2개의 굴착 날개에는 각각 복수의 돌출부와 상기 복수의 노즐들이 구비되고, 상기 복수의 돌출부들과 상기 복수의 노즐들 중 적어도 일부는 서로 교대로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 복수의 노즐들 중 적어도 하나는 출구의 단면적이 내부 유로의 단면적보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 복수의 노즐들 중 적어도 하나는 탄성체로 이루어지고, 상기 복수의 노즐들의 둘레에 구비된 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 커버는, 위로 볼록한 형상을 가지며, 상기 복수의 노즐의 상면부와 접하는 제1 판;과, 상기 제1 판으로부터 수직방향으로 각각 연장되며 상기 복수의 노즐의 측면부와 접하는 다수의 제2 판; 및 위로 볼록한 형상 가지며 상기 제1 판과 마주보도록 상기 다수의 제2 판으로부터 각각 수평방향으로 연장되며, 상기 복수의 노즐의 하면부와 접하는 다수의 제3 판을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 판의 내측면은 상기 복수의 노즐이 삽입되는 삽입공을 이루고, 상기 제1 판과 상기 제3 판 사이의 거리는, 상기 삽입공에 삽입되는 복수의 노즐의 출구 방향으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 개폐 유닛은, 하우징;과, 상기 하우징의 하부에 배치되며 상기 굴착 날개의 삽입홀이 관통 형성된 하부 지지부;와, 상기 하부 지지부에 결합되며 서로가 일정 거리 이격되는 다수의 축;과, 상기 다수의 축에 각각 회동가능하게 결합되어, 상기 삽입홀을 개폐하는 복수의 셔터;와, 상기 복수의 셔터들과 상기 하부 지지부의 사이에서 상기 삽입홀을 중심으로 회전가능하게 배치되며, 일측이 상기 복수의 셔터들 각각에 고정되는 회전부; 및 상기 하우징의 외측으로 돌출되며, 상기 회전부의 회전을 조작하는 개폐돌기를 포함하고, 상기 복수의 셔터는 상기 개폐돌기의 이동거리에 따라 상기 삽입홀의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 센싱 유닛은, 상기 수평 연결 유닛의 제1 면에 구비된 제1 센싱 유닛과, 상기 수평 연결 유닛 제1 면에 수직 방향으로 형성된 제2 면에 구비된 제2 센싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 및 제2 센싱 유닛 내의 카메라 모듈은 각각, 카메라와 적어도 하나의 광원을 포함하고, 상기 적어도 하나의 광원은 가시광선 영역과 자외선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode)인 것을 특징으로 한다.
또한, 센싱 유닛으로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 데이터를 이용하여 상기 펌프 유닛과 구동 유닛의 작동을 선택적으로 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비에 따르면, 토양을 굴착할 때 개폐 유닛의 작용으로 카메라 모듈이 보호될 수 있으며, 굴착 및 정화 작용 후에 개폐 유닛이 오픈되어 토양의 정화 상태를 확인하고 또한 심자외선의 조사를 통한 추가 정화를 진행할 수도 있다.
또한, 토양의 굴착 중에 토양과의 접촉에 의한 압력으로부터 커버의 작용으로 노즐의 변형과 파손을 방지할 수 있다.
또한, 굴착축으로부터 승강 및 회전이 가능한 굴착 날개와 굴착 날개에 구비된 제1 내지 제3 노즐의 작용으로 물과 정화액이 고압의 에어와 함께 분사되어, 특정 깊이에서 특정 방향으로 토양에 공급되어 정화할 수 있다.
또한, 작업 현장의 지중 오염도 데이터 및 영상 데이터를 산출하고 이를 근거로 현장 상황에 따라 효율적으로 오염 토양의 정화를 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 오염 토양 정화 장비의 트윈 스크류 굴착 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 트윈 스크류 굴착 유닛의 굴착 날개와 제1 내지 제3 노즐을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 센싱 유닛에 결합된 개폐 유닛을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 카메라 모듈의 전면에 구비되는 개폐 유닛을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 3에 도시된 복수의 노즐에 결합된 커버를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비의 구성도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비(10)는, 고압의 에어(air)를 공급하는 제1 펌프(110)와, 물을 공급하는 제2 펌프(120)와, 오염 제거를 위한 세정제나 오염토양 정화제, 과산화수소 등의 정화액을 공급하는 제3 펌프(130)와, 상기의 제1 내지 제3 펌프(110~130)로부터 하기의 트윈 스크류 굴착 유닛(600)으로 공급하는 공급관(150)과, 트윈 스크류 굴착 유닛(600)의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛(200)과, 상기의 공급관(150)으로부터 트윈 스크류 굴착 유닛(600)에 구비된 노즐들에 에어(air)와 물 및 정화액을 공급하는 분사관(300)을 포함하여 이루어진다. 분사관(300)과 공급관(150)은 각각 3개의 세부 관으로 이루어져서 상술한 에어와 물 및 정화액을 분리하여 분사 내지 운반할 수 있다. 이때, 상기의 제1 내지 제3 펌프(110~130)를 '펌프 유닛'이라 칭할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 오염 토양 정화 장비의 트윈 스크류 굴착 유닛을 나타낸 단면도이다. 이하에서 도 1 및 도 2를 참조하여, 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비에 구비된 트윈 스크류 굴착 유닛을 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비(10)에는 구동 유닛(200)과 연결되어 지중에 관입된 다음 고압의 에어와 물 및 정화액이 선택적으로 분사되는 트윈 스크류 굴착 유닛(600)이 구비되는데, 이러한 트윈 스크류 굴착 유닛(600)은 구동 유닛(200)에 의하여 승강될 수 있다.
트윈 스크류 굴착 유닛(600)은 고압의 에어와 물 및 정화액이 분사되는 제1 굴착 유닛(600a)과, 상기 제1굴착 유닛(600a)과 평행하게 구비되어 별도의 고압의 에어와 물 및 정화액이 분사되는 제2 굴착 유닛(600b)과, 상기 제1 굴착 유닛(600a)과 제2 굴착 유닛을 연결하는 수평 연결 유닛(600c)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 트윈 스크류 굴착 유닛(600)은 회전 구동되는 제1 굴착축(610a)과, 상기 제1 굴착축(610a)의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제1 굴착 날개(630a)와, 상기 제1 굴착 날개(610a)의 위에 구비되는 제1 교반 날개(660a)와, 상기 제1 굴착 날개(610a)에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제1 노즐들(671a~673a)과, 상기 제1 굴착축(610a)에 회전 가능하게 설치되고 상기 제1 굴착축(610a)의 반경 방향 외측에 연장하는 제1 공회전 방지부(650a)를 구비하는 제1 굴착 유닛(600a);과, 회전 구동되도록 상기 제1 굴착축(610a)과 나란하게 배치되는 제2 굴착축(610b)과, 상기 제2 굴착축(610b)의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제2 굴착 날개(630b)와, 상기 제2 굴착 날개(630b)의 위에 구비되는 제2 교반 날개(660b)와, 상기 제2 굴착 날개(630b)에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제2 노즐들(671b~673b)과, 상기 제2 굴착축(610b)에 회전 가능하게 설치되고 상기 제2 굴착축(610b)의 반경 방향 외측에 연장하는 제2 공회전 방지부(650b)를 구비하는 제2 굴착 유닛(600b);과, 제1 공회전 방지부(650a)와 제2 공회전 방지부(650b)를 연결하는 수평 연결 유닛(600c);을 포함하여 구성된다.
즉, 제1 굴착 유닛(600a)은 회전하며 상하로 승강이 가능한 제1 굴착축(610a)과, 제1 굴착축(610a)의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양 등을 굴착하는 제1 굴착 날개(630a)와, 제1 굴착 날개(630a)의 하단부에 구비된 복수의 제1 돌출부들(640a)과, 제1 굴착 날개(630a)의 위에서 상기 제1 굴착축(610a)에 구비된 적어도 하나의 제1 공회전 방지부(650a)와 제1 교반 날개(660a)를 포함하여 이루어진다.
제1 굴착축(610a)은 내부에 상기의 분사관(300)으로부터 공급되는 에어와 물 및 정화액을 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a)로 운반하는 제1 내지 제3 운반관(미도시)가 구비될 수 있다.
제1 굴착 날개(630a)는, 도시된 바와 같이, 플레이트(plate) 형상으로 구비되고, 상기 플레이트는 수평 면에 대하여 일정 각도 예를 들면 30도 내지 60도 기울어질 수 있다.
플레이트 형상의 제1 굴착 날개(630a)에 복수 개의 제1 돌출부들(640a)이 구비될 수 있다. 그리고, 제1 돌출부들(640a)의 사이에는 제1a 내지 제1c 노즐(671a~673a)이 구비되는데, 제1a 노즐(671a)은 에어를 분사할 수 있고, 제1b 노즐(672a)은 물을 분사할 수 있고, 제1c 노즐(673a)은 세정제나 오염토양 정화제, 과산화수소 등의 정화액을 분사할 수 있다. 이때, 제1b 노즐(672a)에서 공급되는 물은 예를 들어 순수(DIW)일 수 있고, 제1c 노즐(673a)에서 공급되는 세정제나 오염토양 정화제, 과산화수소 등의 정화액은 공지의 조성을 가질 수 있다.
제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a)은, 도 2 및 도 3에서는 제1 돌출부들(640a)의 사이에 교대로 배치되나, 이에 한정하지는 않는다.
제1 돌출부들(640a)은 제1 굴착 날개(630a)의 경사진 플레이트와 평행하게 돌출되어 구비될 수 있다. 제1 굴착축(610a)의 회전에 따라 제1 굴착 날개(630a)가 회전할 때 제1 플레이트(630a)와 제1 돌출부(640a)가 토양을 파헤치고 분쇄할 수 있다.
제1 교반 날개(660a)는 제1 굴착축(610a)에 대하여 제1 굴착 날개(630a) 및 제1 공회전 방지부(650a)보다 상부에 구비되고, 제1 굴착축(610a)의 회전에 따라서 제1 교반 날개(660a)는 제1 굴착 날개(630a)와 함께 회전할 수 있다.
제1 굴착 날개(630a)의 회전에 따라 제1 굴착 날개(630a)를 이루는 제1 플레이트(630a)와 제1 돌출부(640a)의 작용에 따라 토양이 파헤쳐지고 분쇄되고, 이때 제1a 노즐(671a)로부터 분사되는 고압의 에어는 제1b 노즐(672a)과 제1c 노즐(673a)로부터 분사되는 물과 정화액이 토양과 잘 섞이도록 할 수 있다.
또한, 제1 교반 날개(660a)의 작용에 의하여, 상술한 분쇄된 토양은 물과 정화액과 다시 한 번 잘 섞일 수 있다. 제1 교반 날개(660a)는 플레이트 형상이며 제1 공회전 방지부(650a)는 베어링 형상을 가질 수 있다.
제1 공회전 방지부(650a)는 제1 굴착축(610a)의 둘레에서 제1 굴착축(610a)보다 더 큰 구경을 가지는 제1 베어링(615a) 형상으로 구비되어, 제1 굴착축(610a)의 회전에 따라 제1 굴착 날개(630a) 및 제1 교반 날개(660a)가 회전하더라고 제1 공회전 방지부(650a)는 회전하지 않을 수 있다. 이러한 구성은, 제1 굴착축(610a)의 회전에 따라 제1 굴착 날개(630a) 및 제1 교반 날개(660a)가 회전하며 토양을 파헤치고 분쇄하고 또한 토양이 물 및 정화액이 섞은 후, 제1 굴착축(610a)이 회전을 멈출 때, 토양의 압력에 의하여 제1 굴착 날개(630a) 및 제1 교반 날개(660a)가 회전하는 것을 제1 공회전 방지부(650a)가 방지할 수 있다.
제2 굴착 유닛(600b)은 회전하며 제1 굴착축(610a)과 평행하게 구비되어 상하로 승강이 가능한 제2 굴착축(610b)과, 제2 굴착축(610b)의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양 등을 굴착하는 제2 굴착 날개(630b)와, 제2 굴착 날개(630b)의 하단부에 구비된 복수의 제2 돌출부들(640b)과, 제2 굴착 날개(630b)의 위에서 상기 제2 굴착축(610b)에 구비된 적어도 하나의 제2 공회전 방지부(650b)와 제2 교반 날개(660b)를 포함하여 이루어진다.
제2 굴착축(610b)은 내부에 상기의 분사관(300)으로부터 공급되는 에어와 물 및 정화액을 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)로 운반하는 제1 내지 제3 운반관(미도시)가 구비될 수 있다.
제2 굴착 날개(630b)는, 도시된 바와 같이, 플레이트(plate) 형상으로 구비되고, 상기 플레이트는 수평 면에 대하여 일정 각도 예를 들면 30도 내지 60도 기울어질 수 있다.
플레이트 형상의 제2 굴착 날개(630b)에 복수 개의 제2 돌출부들(640b)이 구비될 수 있다. 그리고, 제2 돌출부들(640b)의 사이에는 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)이 구비되는데, 제2a 노즐(671b)은 에어를 분사할 수 있고, 제2b 노즐(672b)은 물을 분사할 수 있고, 제2c 노즐(673b)은 정화액을 분사할 수 있다. 이때, 제2b 노즐(672b)에서 공급되는 물은 예를 들어 순수(DIW)일 수 있고, 제2c 노즐(673b)에서 공급되는 정화액은 공지의 조성을 가질 수 있다.
제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)은, 도 2 및 도 3에서는 제2 돌출부들(640b)의 사이에 교대로 배치되나, 이에 한정하지는 않는다.
제2 돌출부들(640b)은 제2 굴착 날개(630b)의 경사진 플레이트와 평행하게 돌출되어 구비돌 수 있다. 제2 굴착축(610b)의 회전에 따라 제2 굴착 날개(630b)가 회전할 때 제2 플레이트(630b)와 제2 돌출부(640b)가 토양을 파헤치고 분쇄할 수 있다.
제2 교반 날개(660b)는 제2 굴착축(610b)에 대하여 제2 굴착 날개(630b) 및 제2 공회전 방지부(650b)보다 상부에 구비되고, 제2 굴착축(610b)의 회전에 따라서 제2 교반 날개(660b)는 제2 굴착 날개(630b)와 함께 회전할 수 있다.
제2 굴착 날개(630b)의 회전에 따라 제2 굴착 날개(630)를 이루는 제2 플레이트(630)와 제2 돌출부(640)의 작용에 따라 토양이 파헤쳐지고 분쇄되고, 이때 제2a 노즐(671b)로부터 분사되는 고압의 에어는 제2b 노즐(672b)과 제2c 노즐(673b)로부터 분사되는 물과 정화액이 토양과 잘 섞이도록 할 수 있다.
또한, 제2 교반 날개(660b)의 작용에 의하여, 상술한 분쇄된 토양은 물과 정화액과 다시 한 번 잘 섞일 수 있다. 제2 교반 날개(660b)는 플레이트 형상이며 제2 공회전 방지부(650b)는 베어링 형상을 가질 수 있다.
제2 공회전 방지부(650b)는 제2 굴착축(610b)의 둘레에서 제2 굴착축(610b)보다 더 큰 구경을 가지는 제2 베어링(615b) 형상으로 구비되어, 제2 굴착축(610b)의 회전에 따라 제2 굴착 날개(630b) 및 제2 교반 날개(660b)가 회전하더라고 제2 공회전 방지부(650b)는 회전하지 않을 수 있다. 이러한 구성은, 제2 굴착축(610b)의 회전에 따라 제2 굴착 날개(630b) 및 제2 교반 날개(660b)가 회전하며 토양을 파헤치고 분쇄하고 또한 토양이 물 및 정화액이 섞은 후, 제2 굴착축(610b)이 회전을 멈출 때, 토양의 압력에 의하여 제2 굴착 날개(630b) 및 제2 교반 날개(660b)가 회전하는 것을 제2 공회전 방지부(650b)가 방지할 수 있다.
수평 연결 유닛(600c)은 제1 굴착 유닛(600a)의 제1 공회전 방지부(650a)와 제2 굴착 유닛(600b)의 제2 공회전 방지부(650b)를 수평 연결함으로써 2개의 굴착 유닛(600a,600b)을 평행하게 결합한 형상을 가지는 것으로 오염 토양의 정화 작업 기간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 수평 연결 유닛(600c)은 플레이트 형상으로 되어 제1 및 제2 굴착축(610a,610b)과 마주하는 제1 면(610c)과, 제1 면(610c)에 수직 방향으로 형성된 제2 면(620c)을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 수평 연결 유닛(600c)의 제1 면(610c)에는 제1 센싱 유닛(910)이 구비되고, 수평 연결 유닛(600c)의 제2 면(620c)에는 제2 센싱 유닛(920)이 구비될 수 있다.
제1 센싱 유닛(910)과 제2 센싱 유닛(920)은 각각 제1 및 제2 센서 모듈(911,921)와 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수평 연결 유닛(600c)의 제1 면(610c)이 수평 방향과 마주보고 구비되고, 따라서, 제1 센싱 유닛(910)을 이루는 제1 센서 모듈(911)과 제1 카메라 모듈(912)은 트윈 스크류 굴착 유닛(600)의 승강 방향에 대하여 수평 방향을 향할 수 있다. 그리고, 수평 연결 유닛(600c)의 제2 면(620c)는 그 면이 수직 방향과 마주보고 구비되고, 따라서, 제2 센싱 유닛(920)을 이루는 제2 센서 모듈(921)와 제2 카메라 모듈(922)은 트윈 스크류 굴착 유닛(600)의 승강 방향과 나란하게 예를 들면, 연직 하부 방향을 향할 수 있다.
따라서, 제1 센싱 유닛(910)은 트윈 스크류 굴착 유닛(600)의 수평 방향의 지중 오염도 데이터를 검출하고 지중 영상을 촬영할 수 있고, 제2 센싱 유닛(920)은 트윈 스크류 굴착 유닛(600)의 하부의 지중 오염도 데이터를 검출하고 지중 영상을 촬영할 수 있다.
제1 및 제2 센서 모듈(911,921)는 지중 오염 환경상태를 측정하기 위한 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)은 지중 영상을 촬영할 수 있는데, 예를 들면 어두운 토양 내에서 굴착되는 토양의 상태를 촬영할 수 있도록, 전면에 렌즈가 구비되고, 적외선으로 미세한 불빛을 감지하여 수백 내지 수만 배로 신호를 증폭하는 장치가 구비될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 카메라 모듈(912, 922)에는 광원이 구비될 수 있는데, 광원은 예를 들어 발광 다이오드(light emitting diode)일 수 있고, 가시광선 영역 외에 자외선 영역의 광을 방출할 수도 있다. 광원이 가시 광선 영역의 광을 방출할 때 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)은 토양 촬영을 용이하게 할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)은 지중 오염도 데이터 또는 영상 데이터를 후술하는 제어 유닛(400)에 무선으로 전송하는 무선통신 모듈(미도시)을 포함하며, 이러한 무선통신 모듈은 Wifi통신모듈, 3G, 4G통신모듈이 사용될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이렇게 본 발명의 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)에서 생성된 지중 오염도 데이터와 영상 데이터는 제어 유닛(400)로 전달되고, 작업자의 현장 모듈(500)로도 전송될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 제1, 제2 센싱 유닛에 결합된 개폐 유닛을 확대하여 나타낸 도면이며, 도 5a 및 도 5b는 카메라 모듈의 전면에 구비되는 개폐 유닛을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 4와 도 5a, 도 5b를 참조하여, 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비에 구비되는 개폐 유닛을 설명한다.
도 4와 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 개폐 유닛(800)은, 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)의 전면에 각각 구비되어 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)의 전면을 선택적으로 개폐할 수 있다.
이러한 개폐 유닛(800)은 하우징(810)과 하부 지지부(820)과 개폐돌기(830)와 복수 개의 셔터(800a,800b,800c)를 포함하여 이루어질 수 있고, 복수 개의 셔터(800a~800c)의 사이에서 삽입홀(890)이 오픈(open)되거나 클로즈(closed)될 수 있다.
본 실시예에서는 제1 내지 제3 셔터(800a~800c)가 도시되고 있으나 이에 한정하지는 않으며, 각각의 셔터는 개폐판(850)과 이동판(860)으로 이루어지고, 개폐판(850)과 이동판(860)의 사이에서 고정부재(870)를 통하여 하부 지지부(820)와 회전부(840)에 결합될 수 있다. 고정부재(870)는 각각의 셔터(800a~800c) 또는 회전부(840)에 고정될 수 있으며, 셔터(800a~800c)의 회전 후 본원력을 위하여 탄성 부재를 포함할 수도 있다.
하부 지지부(820)는 하우징(810)의 내부 및 하부에 구비되고 삽입홀(890)이 관통하여 형성될 수 있다. 복수 개의 축(880)은 각각 하부 지지부(820)에 결합되며 서로 일정 거리 이격될 수 있다.
각각의 셔터(800a~800c)는 하나의 축(880)에 회전하여 움직일 수 있게 결합될 수 있다. 회전부(840)는 복수 개의 셔터들(800a~800c)과 하부 지지부(240)의 사이에서 삽입홀(290)을 중심으로 회전가능하게 구비되고, 제1 내지 제3셔터가 모두 회전부(240)에 고정될 수 있다.
개폐 돌기(830)는 회전부(840)와 연결되고 상기 하우징(810)의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다. 개폐 돌기(830)의 작용에 의하여 회전부(840)이 회전할 수 있다.
각각의 셔터(800a~800c)는 축(880)을 중심으로 일측에 위치하며 삽입홀(890)을 개폐하는 개폐판(850)과, 축(880)을 중심으로 타측에 위치하며 인접한 다른 셔터의 개폐판(850)과 접촉되면서 개폐판(850)의 위치를 이동시키는 이동판(260)을 포함하여 이루어질 수 있다.
개폐판(850)은 삽입홀(890)을 밀폐시키도록 인접한 다른 셔터의 개폐판(850)들과 동일한 형상을 가질 수 있고, 이동판(860)들도 서로 동일한 형상을 가질 수 있다.
복수 개의 셔터는 개폐돌기(830)의 이동거리에 따라 삽입홀(890)의 크기를 조절할 수 있다. 상세하게는 개폐판(850)이 하우징(810)의 내벽과 접촉하면 삽입홀(890)은 최대로 개방되고, 이동판(860)이 하우징(810)의 내벽과 접촉하면 삽입홀(890)은 폐쇄될 수 있다. 이때, 개폐판(850)과 이동판(860)의 최대 이동위치는 하우징(810)의 내벽과 접촉하는 영역일 수 있다.
도시되지는 않았으나 개폐 유닛 조작부가 측면에 구비될 수 있는데, 개폐 유닛 조작부는 개폐 돌기(830)와 연결될 수 있다. 개폐 유닛 조작부에 연결된 개폐 돌기(830)가 개폐 유닛의 내부로 이동하면서, 개폐 유닛 내에서 셔터들을 이동시켜서 삽입홀(290)을 오픈시킬 수 있다. 즉, 개폐 유닛 조작부에 연결된 개폐 돌기(830)가 수평 방향으로 이동할 수 있으며, 이에 따라 개폐 유닛 내의 삽입홀(890)을 개폐할 수 있다.
이러한 개폐 유닛 조작부의 작용에 의하여 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)의 전면을 선택적으로 개폐할 수 있다.
제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)의 전면이 도 5a처럼 닫히면 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922) 내의 카메라 및/또는 광원이 보호될 수 있다.
그리고, 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)의 전면이 도 5b처럼 열리면 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922) 내의 카메라 및/또는 광원이 노출되어, 토양의 굴착 상태 및 물과 정화액의 분사와 혼합 상태를 측정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a)은 제1 굴착 날개(630a) 방향의 내부 유로의 단면적보다 출구 방향의 단면적이 더 작게 구비될 수 있다. 이러한 형상은, 베르누이의 원리에 의하여, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a)로부터 분사되는 에어나 물 또는 정화액이 고압으로 토양에 분사될 수 있게 한다.
그리고, 트윈 스크류 굴착 유닛(600)을 이루는 제1 및 제2 굴착 유닛(600a,600b)의 제1 및 제2 굴착축(610a,610b)과 제1 및 제2 굴착 날개(630a,630b)와 제1 및 제2 돌출부(640a,640b)와 제1 및 제2 공회전 방지부(650a,650b)와 제1 및 제2 교반 날개(660a,660b) 등은 단단한 토양에 의하여 손상되지 않도록 강도가 큰 금속이나 합성수지로 이루어질 수 있고, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)은 각각 탄성체, 예를 들어 탄성을 가지는 합성 수지로 이루어질 수 있다.
제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)이 각각 탄성체로 이루어지면, 토양에 직접 접촉할 때 형상이 변하면서 토양의 여러 부분에 에어와 물 및 정화액을 고루 공급할 수 있다. 단, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)이 토양과의 접촉에 의하여 받는 힘이 너무 커져서 손상되는 것을 방지하고, 또한, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)이 굴착 방향 즉 하부 방향으로의 형상을 유지하게 하기 위하여, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)의 윗 부분에는 각각 커버(700)가 구비될 수 있고, 이때, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)은 전체적으로 일측으로 휘어진 형상을 가질 수 있다. 이러한 휘어진 형상으로 인하여, 제1a 내지 제1c 노즐들(671a~673a) 및 제2a 내지 제2c 노즐들(671b~673b)로부터 에어와 물 및 정화액이 여러 방향으로 공급될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 3에 도시된 복수의 노즐에 결합된 커버를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 커버(700)는, 노즐(671a~673a,671b~673b)의 꺽임을 방지하기 위하여, 노즐(671a~673a,671b~673b)이 삽입되어 배치되는 본체부(750)로 이루어질 수 있다.
이러한 본체부(750)는 제1 판(751), 제2 판(752) 및 제3 판(753)을 포함할 수 있다. 제1 판 내지 제3 판(751~753)은 각각 일정한 두께를 가지는 플레이트 형상일 수 있으며, 일체로 결합되어 하나의 본체부(750)를 구성할 수 있다.
제1 판(751)은 위로 볼록한 형상을 가지며 노즐(671a~673a,671b~673b)의 상면부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제1 판(751)은 노즐(671a~673a,671b~673b)의 직경보다 큰 폭을 가지며, 노즐(671a~673a,671b~673b)의 길이 방향으로 일정한 길이를 가질 수 있다. 여기서, 일정한 길이는 노즐(671a~673a,671b~673b)의 길이보다 작아서, 노즐(671a~673a,671b~673b)의 일부분이 커버(700)에 둘러싸이되 나머지 부분은 노출될 수 있다.
제1 판(751)은 위로 볼록한 형상을 가질 수 있으며, 필요에 따라 아래로 볼록한 형상일 수도 있다.
제2 판(752)은 제1 판(751)으로부터 수직방향으로 연장되며, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 측면부와 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제2 판(752)은 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 직경보다 큰 폭을 가지며, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 길이 방향을 따라 일정한 길이로 연장된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)이 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 출구 방향의 단면적이 상대적으로 작은 형상을 가지므로, 제2 판(752)은 상부에서 하부로 갈수록 단면적이 점점 작아지는 형상을 가질 수 있다.
제3 판(753)은 위로 볼록한 형상 가지며 제1 판(751)과 마주보도록 제2 판(752)으로부터 수평방향으로 연장되며, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 하면부와 접할 수 있되, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 최하면부는 노출될 수 있다. 예를 들어, 제3 판(753)은 제1 판(751)과 일정 거리 이격 배치되면서 제1 판(751)의 볼록한 정도와 대응되도록 위로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제3 판(753)은 노즐의 굽은 모양을 고려한 형상을 갖게 되므로 제1 판(751)의 길이보다는 짧은 길이를 가질 수 있다.
제1 판(751), 제2 판(752) 및 제3 판(753)의 내측면은 노즐(671a~673a,671b~673b)이 삽입되는 삽입공(701)을 이루게 된다. 이러한 형태로 인해 삽입공(701)은 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
즉, 본체부(750)는 어느 한 측면이 개방된 삽입공(701)을 가지며, 본체부(750)의 삽입공(701)을 통하여 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)이 삽입되며 고정될 수 있다.
또한, 제1 판(751), 제2 판(752) 및 제3 판(753) 중 적어도 어느 하나에는 적어도 하나의 관통공(711,721,731)이 형성될 수 있다.
적어도 하나의 관통공(711,721,731)은 다수개로 이루어질 수 있다. 관통공(711,721,731)들은 제1 판(751), 제2 판(752) 및 제3 판(753)에 모두 형성될 수 있다.
예를 들어 관통공(711,721,731)들은 제1 판(7510)에 형성된 다수의 제1관통공(711)과, 제2 판(752)에 형성된 다수의 제2 관통공(721)과, 제3 판(753)에 형성된 다수의 제3 관통공(731)을 포함할 수 있다.
관통공(711,721,731)들의 위치와 형상, 크기는 다양한 형태로 변형 실시될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 관통공(711)과 제2 관통공(721)은 인접한 것들끼리 서로 연통되는데, 이러한 형상은 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 노출 면적을 증대시킬 수 있어서 토양 등의 외력에 의한 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 손상을 최소화시킬 수 있다. 또한, 서로 이격 배치되는 다수의 관통공(711,721,731)들은 본체부(750)의 형상을 보존할 수 있도록 적절한 휨 강도를 제공한다.
본체부(750)는 제1 판(751)의 양측 가장자리에서 각각 연장되는 지지돌기(740)를 더 포함할 수 있다. 지지돌기(740)는 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)에 삽입된 본체부(750)의 제1 판(751)이 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)에 안정적으로 지지될 수 있도록 할 수 있다.
상기의 본체부(750)는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌(Polyethylene, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 등 환경호르몬의 배출이 적은 소재로 제작될 수 있다. 또한, 커버(700)를 이루는 본체부(750)는 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)과 일체형으로 형성될 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 커버(700)에 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)이 삽입되며, 토양 등의 외력으로부터 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 형상이 보호될 수 있고, 또한, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)의 끝단은 노출되어 접촉하는 토양에 따라 에어와 물 및 정화액의 분사방향이 달라질 수 있다.
이때, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)은 전체적으로 일측으로 휘어진 형상을 가지면, 커버(700)의 탄성이 작용하여 토양 등에 의하여 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)에 가해지는 압력을 줄일 수 있다.
그리고, 도 6a 및 도 6b 등에서 설명한 바와 같이, 복수의 노즐들(671a~673a,671b~673b)은 출구의 단면적이 내부 유로의 단면적보다 작으므로, 제1 판(751)과 제3 판(753) 사이의 거리 내지 제2 판(752)의 폭이 노즐의 출구 방향으로 갈수록 좁아지게 구비될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비의 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비(10)는 상술한 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)으로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 데이터를 이용하여 상기 펌프 유닛(110~130)과 구동 유닛(200)의 작동을 선택적으로 제어하는 제어 유닛(400)을 포함할 수 있다.
상세하게는 제어 유닛(400)은 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)로부터 입력되는 지중 오염도 데이터 및 지중 영상 등의 각종 데이터를 저장하고, 이러한 데이터를 이용하여 펌프 유닛(110~130)과 구동 유닛(200)를 제어하게 된다.
이러한 제어 유닛(400)은 통신 인터페이스(410), 환경 제어 모듈(420), 영상 데이터 처리 모듈(430)과, 저장 모듈(440)을 포함한다.
통신 인터페이스(410)는 실시간으로 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)에서 전송되는 지중 오염도 데이터와 영상 데이터 정보를 전송받는다. 유선통신도 가능하나 무선통신을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
환경 제어 모듈(420)은 제1 및 제2 센서 유닛(910,920)에서 센싱된 지중 오염도 데이터를 이용하여 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 조절하는 제어신호를 생성하여 펌프 유닛(110~130)과 구동 유닛(200)에 전송한다. 즉, 제어 유닛(400)과 연결되어 있는 펌프 유닛(110~130)과 구동 유닛(200) 등을 제어하는 신호를 환경 제어 모듈(420)에서 생성한다.
예를 들어, 오염도가 기 설정된 기준값보다 높은 고농도로 오염된 경우에는 펌프 유닛(110~130)의 출력 강도를 높게 유지하면서 구동 유닛(200)의 승강 및 회전 속도를 낮게 유지하는 신호를 생성하도록 조절할 수 있다. 또한, 토양 입도 상태가 모래나 자갈과 같은 조립토의 함량이 높은 경우에는 펌프 유닛(110~130)의 출력 강도를 낮게 유지하면서 구동 유닛(200)의 승강 및 회전 속도를 높게 유지하는 신호를 생성하도록 조절할 수 있다.
영상 데이터 처리 모듈(430)은 오염 토양이 유류 오염 상태인지를 판정한다. 지중 오염이 매우 고농도로 발생하게 되면 지중 상태가 변색되는 현상이 발생한다. 영상 데이터 처리 모듈(430)은 이미 축적되어 있는 영상 데이터와 현재 촬영에 의해 생성되는 영상 데이터를 비교하여 유류로 오염된 토양의 경우 색 변화가 생겼는지를 다양한 알고리즘을 통해서 파악한다.
또한, 지중 오염 상태의 변화된 상황을 보다 자세히 촬영하여 판단할 수 있도록 하기 위해 영상 데이터 처리 모듈(430)은 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)에 있는 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)을 제어하여 줌 인, 줌 아웃영상을 선택적으로 촬영하도록 한다. 동시에 영상 데이터 처리 모듈(430)에 의해서 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)의 초점 거리가 제어될 수 있다.
저장 모듈(440)은 사용자에 의해서 입력되는 오염도, 입도, pH, 온도, 수분 등에 대한 정보를 저장하고 영상 데이터를 저장한다.
지중의 오염 상태를 정화할 때, 최적의 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 입력하면 저장 모듈(440)에 저장되고, 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)에서 입력되는 실시간 지중 오염도 데이터가 제어 유닛(400)으로 전송되면 제어 유닛(400)은 지중 오염도 데이터가 저장 모듈(440)에 저장된 최적의 오염도, 토양 입도, pH, 온도, 수분 범위 내에 있는지를 판정하게 된다.
저장 모듈(440)에 저장된 영상 데이터는 영상 데이터 처리 모듈(430)에서 촬영된 영상 데이터와 비교 판독되어 비정상적인 지중의 환경상태를 찾기 위한 자료로 활용하기 위해 저장된다.
상술한 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비를 사용하여 토양을 굴착 및/또는 정화하는 공정을 설명하면 다음과 같다.
구동 유닛(200)의 작용에 의하여 트윈 스크류 굴착 유닛(600)의 제1 및 제2 굴착 유닛(600a,600b)이 하부로 이동할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 굴착 유닛(600a,600b)의 제1 및 제2 굴착 날개(630a,630b)와 제1 및 제2 교반 날개(660a,660b)의 작용으로 토양 굴착 공정이 진행된다.
이때, 커버(700)의 작용으로 제1 및 제2 굴착 날개(630a,630b)로부터 노출된 복수의 노즐(671a~673a,671b~673b)이 손상되거나 변형되지 않을 수 있다.
그리고, 토양 굴착과 동시에 또는 일정 깊이까지 토양 굴착이 진행된 후, 제1 내지 제3 펌프(110~130)로부터 에어와 물 및 정화액이 공급관(150)과 분사관(300)을 통과한 후, 복수의 노즐(671a~673a,671b~673b)을 통하여 에어와 물 및 정화액이 토양의 특정 영역에 공급될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)의 제1 및 제2 센서 모듈(911,921)에 포함되는 오염도 센서, pH 센서, 온도 센서, 수분 센서가 지중의 환경을 실시간으로 감시하고, 동시에 개폐 유닛(800)의 개방에 의해 제1 및 제2 카메라 모듈(912,922)인 감시 카메라에 의해서 지중 환경상태를 감시한다.
이때, 고압의 에어에 의하여 토양의 일부가 칼로 벤 듯한 형태로 간극이 형성될 수 있고, 해당 간극으로 물과 정화액이 공급되어 토양 정화가 이루어질 수 있다.
물은 토양의 오염물을 씻어서 세정할 수 있고, 정화액은 토양 내의 오염 물질 등을 정화할 수 있으며, 고압의 에어가 물과 정화액이 토양에 스며들 수 있도록 촉진할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)에서 실시간으로 감지한 데이터인 지중 오염도 데이터와 영상 데이터는 제어 유닛(400)에 전달되고, 제어 유닛(400)에 전달된 지중 오염도 데이터와 영상 데이터는 저장 모듈(440)에 저장된 기준값 범위에 해당하는지 내지는 영상처리에 의한 색의 변화가 일어나지 않았는지를 판단하여 지중의 오염도 여부를 판정하여 조치를 취하도록 한다.
오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 센싱한 정보가 기준값의 범위를 벗어난 경우 제어 유닛(400)은 구동 유닛(200)의 회전 속도를 조절하거나 제1 내지 제3 펌프(110~130)의 출력강도를 조절하며, 현장 모듈(500)은 제1 및 제2 센싱 유닛(910,920)에서 생성한 지중 오염도 데이터와 영상 데이터를 전송받을 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 토양의 정화 장비 110~130: 제1 내지 제3 펌프
200: 구동 유닛 300: 분사관
400: 제어 유닛 500: 현장 모듈
600: 트윈 스크류 굴착 유닛 600a: 제1 굴착 유닛
600b: 제2 굴착 유닛 600c: 수평 연결 유닛
610a,610b: 제1 및 제2 굴착축 630a,630b: 제1 및 제2 굴착 날개
640a,640b: 제1 및 제2 돌출부 650a,650b: 제1 및 제2 공회전 방지부
660a,660b: 제1 및 제2 교반 날개 700: 커버
800: 개폐 유닛 910, 920: 제1 및 제2 센싱 유닛

Claims (10)

  1. 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물을 공급하는 제2 펌프와, 오염 제거를 위한 정화액을 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과,
    제1 굴착 유닛과, 상기 제1굴착 유닛과 평행하게 구비되는 제2 굴착 유닛과, 상기 제1 굴착 유닛과 제2 굴착 유닛을 연결하는 수평 연결 유닛을 포함하는 트윈 스크류 굴착 유닛;과,
    상기 트윈 스크류 굴착 유닛의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과,
    상기 수평 연결 유닛에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위하여 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈 및 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과,
    상기 제1 및 제2 굴착 유닛에 각각 구비되며, 상기 펌프 유닛에서 공급되는 고압의 에어와 물 및 정화액을 각각 분사하는 복수의 노즐;과,
    상기 카메라 모듈의 전면에 구비되어 상기 카메라 모듈을 선택적으로 개폐하여 상기 카메라 모듈을 보호하는 개폐 유닛;을 포함하고,
    상기 트윈 스크류 굴착 유닛은,
    회전 구동되는 제1 굴착축과, 상기 제1 굴착축의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제1 굴착 날개와, 상기 제1 굴착 날개의 위에 구비되는 제1교반 날개와, 상기 제1 굴착 날개에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제1 노즐들과, 상기 제1 굴착축에 회전 가능하게 설치되고 상기 제1굴착축의 반경 방향 외측에 형성되는 제1 공회전 방지부를 구비하는 제1 굴착 유닛;과,
    회전 구동되도록 상기 제1 굴착축과 나란하게 배치되는 제2 굴착축과, 상기 제2굴착축의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제2 굴착 날개와, 상기 제2굴착 날개의 위에 구비되는 제2 교반 날개와, 상기 제2 굴착 날개에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제2 노즐들과, 상기 제2 굴착축에 회전 가능하게 설치되고 상기 제2굴착축의 반경 방향 외측에 형성되는 제2 공회전 방지부를 구비하는 제2 굴착 유닛;과,
    상기 제1 공회전 방지부와 제2 공회전 방지부를 연결하는 수평 연결 유닛;을 포함하며,
    상기 제1 굴착 유닛은,
    상기 제1 굴착축으로부터 서로 다른 방향으로 구비된 적어도 2개의 굴착 날개를 포함하고,
    상기 2개의 굴착 날개에는 각각 복수의 돌출부와 상기 복수의 노즐들이 구비되고,
    상기 복수의 돌출부들과 상기 복수의 노즐들 중 적어도 일부는 서로 교대로 구비되며,
    상기 복수의 노즐들 중 적어도 하나는 출구의 단면적이 내부 유로의 단면적보다 작고,
    상기 복수의 노즐들 중 적어도 하나는 탄성체로 이루어지고,
    상기 복수의 노즐들의 둘레에 구비된 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 커버는,
    위로 볼록한 형상을 가지며, 상기 복수의 노즐의 상면부와 접하는 제1 판;
    상기 제1 판으로부터 수직방향으로 각각 연장되며 상기 복수의 노즐의 측면부와 접하는 다수의 제2 판; 및
    위로 볼록한 형상 가지며 상기 제1 판과 마주보도록 상기 다수의 제2 판으로부터 각각 수평방향으로 연장되며, 상기 복수의 노즐의 하면부와 접하는 다수의 제3 판을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 판의 내측면은 상기 복수의 노즐이 삽입되는 삽입공을 이루고,
    상기 제1 판과 상기 제3 판 사이의 거리는, 상기 삽입공에 삽입되는 복수의 노즐의 출구 방향으로 갈수록 작아지는 것을 특징으로 하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비.
  7. 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물을 공급하는 제2 펌프와, 오염 제거를 위한 정화액을 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과,
    제1 굴착 유닛과, 상기 제1굴착 유닛과 평행하게 구비되는 제2 굴착 유닛과, 상기 제1 굴착 유닛과 제2 굴착 유닛을 연결하는 수평 연결 유닛을 포함하는 트윈 스크류 굴착 유닛;과,
    상기 트윈 스크류 굴착 유닛의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과,
    상기 수평 연결 유닛에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위하여 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈 및 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과,
    상기 제1 및 제2 굴착 유닛에 각각 구비되며, 상기 펌프 유닛에서 공급되는 고압의 에어와 물 및 정화액을 각각 분사하는 복수의 노즐;과,
    상기 카메라 모듈의 전면에 구비되어 상기 카메라 모듈을 선택적으로 개폐하여 상기 카메라 모듈을 보호하는 개폐 유닛;을 포함하고,
    상기 트윈 스크류 굴착 유닛은,
    회전 구동되는 제1 굴착축과, 상기 제1 굴착축의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제1 굴착 날개와, 상기 제1 굴착 날개의 위에 구비되는 제1교반 날개와, 상기 제1 굴착 날개에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제1 노즐들과, 상기 제1 굴착축에 회전 가능하게 설치되고 상기 제1굴착축의 반경 방향 외측에 형성되는 제1 공회전 방지부를 구비하는 제1 굴착 유닛;과,
    회전 구동되도록 상기 제1 굴착축과 나란하게 배치되는 제2 굴착축과, 상기 제2굴착축의 하부 영역에 구비되어 회전에 의하여 토양을 굴착하는 제2 굴착 날개와, 상기 제2굴착 날개의 위에 구비되는 제2 교반 날개와, 상기 제2 굴착 날개에 구비되어 상기 토양에 유체를 공급하는 복수의 제2 노즐들과, 상기 제2 굴착축에 회전 가능하게 설치되고 상기 제2굴착축의 반경 방향 외측에 형성되는 제2 공회전 방지부를 구비하는 제2 굴착 유닛;과,
    상기 제1 공회전 방지부와 제2 공회전 방지부를 연결하는 수평 연결 유닛;을 포함하며,
    상기 제1 굴착 유닛은,
    상기 제1 굴착축으로부터 서로 다른 방향으로 구비된 적어도 2개의 굴착 날개를 포함하고,
    상기 2개의 굴착 날개에는 각각 복수의 돌출부와 상기 복수의 노즐들이 구비되고,
    상기 복수의 돌출부들과 상기 복수의 노즐들 중 적어도 일부는 서로 교대로 구비되고,
    상기 개폐 유닛은,
    하우징;과,
    상기 하우징의 하부에 배치되며 상기 굴착 날개의 삽입홀이 관통 형성된 하부 지지부;와,
    상기 하부 지지부에 결합되며 서로가 일정 거리 이격되는 다수의 축;과,
    상기 다수의 축에 각각 회동가능하게 결합되어, 상기 삽입홀을 개폐하는 복수의 셔터;와,
    상기 복수의 셔터들과 상기 하부 지지부의 사이에서 상기 삽입홀을 중심으로 회전가능하게 배치되며, 일측이 상기 복수의 셔터들 각각에 고정되는 회전부; 및
    상기 하우징의 외측으로 돌출되며, 상기 회전부의 회전을 조작하는 개폐돌기를 포함하고,
    상기 복수의 셔터는 상기 개폐돌기의 이동거리에 따라 상기 삽입홀의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛은,
    상기 수평 연결 유닛의 제1 면에 구비된 제1 센싱 유닛과, 상기 수평 연결 유닛 제1 면에 수직 방향으로 형성된 제2 면에 구비된 제2 센싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 센싱 유닛 내의 상기 카메라 모듈은 각각, 적어도 하나의 광원을 포함하고, 상기 적어도 하나의 광원은 가시광선 영역과 자외선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode)인 것을 특징으로 하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛으로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 데이터를 이용하여 상기 펌프 유닛과 구동 유닛의 작동을 선택적으로 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈 스크류 굴착 유닛을 포함하는 오염 토양 정화 장비.
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