KR102247863B1 - 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물 혼합 정화제가 오염 토양에서 지중 분사되는 경우 물 혼합 정화제가 지중에 골고루 분사되도록 그 흐름을 개선함과 동시에 오염 토양의 정화 후 충진제 주입을 통하여 현장 지반의 안정화를 도모할 수 있는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템은, 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물 혼합 정화제를 공급하는 제2 펌프와, 충진제를 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과, 최외측에 배치되면서 제1 펌프와 연결되어 고압의 에어가 지중의 수평 방향으로 분사되게 하는 에어 분사 노즐을 포함하는 에어 주입 로드와, 에어 주입 로드의 내측에 배치되면서 제2 펌프와 연결되고 물 혼합 정화제가 에어와 함께 지중 수평 방향으로 분사되게 하도록 에어 분사 노즐에 결합되는 물 혼합 정화제 분사 노즐을 포함하는 물 혼합 정화제 주입 로드와, 물 혼합 정화제 주입 로드의 내측에 위치하면서 제3 펌프와 연결되어 충진제가 에어와 함께 지중 수직 방향으로 분사되도록 충진제 분사 노즐이 구비된 충진제 주입 로드를 포함하는 직천공 분사 주입관;과, 직천공 분사 주입관의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과, 직천공 분사 주입관의 적어도 어느 일면에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위한 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈과, 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과, 직천공 분사 주입관의 적어도 어느 일면에 구비되어 센싱 유닛을 선택적으로 개폐하는 개폐 유닛;과, 센싱 유닛으로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 데이터를 이용하여 펌프 유닛과 구동 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛; 및 제어 유닛과 무선통신을 통해서 연결되어 지중 오염도 데이터 및 영상 데이터를 실시간으로 전송받는 현장 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템{System for purifying polluted soil comprising direct ground boring-injecting well}

본 발명은 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물 혼합 정화제가 오염 토양에서 지중 분사되는 경우 물 혼합 정화제가 지중에 골고루 분사되도록 그 흐름성을 개선함과 동시에 오염 토양의 정화 후 충진제 주입을 통하여 현장 지반의 안정화를 도모할 수 있는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템에 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 오염된 오염 토양을 대상으로 한 지중고압주입 방식을 이용하는 종래의 토양지중처리법(In-situ 법)은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 오염 토양, 특히 협소 공간과 시설 인접 구간 및 지반 강도가 약한 오염토에서 분사되는 정화제는 지반 침하에 의해 안정적인 오염토의 정화가 어려운 문제가 있었다.

둘째, 오염 토양의 직천공 시에서는 빛이 거의 없는 상태이므로, 직천공과 정화액 공급이 진행되는 상황을 파악하기가 어려워 오염물질이 효율적으로 제거되기 어려운 문제가 있었다.

셋째, 지하 오염 토양에서 오염 구역이 집중적으로 형성되어 있는 경우, 정화액 등을 특정 오염 구역에 집중하여 주입하기가 어려운 문제가 있었다.

실시예는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물 혼합 정화제가 오염 토양에서 지중 분사되는 경우 물 혼합 정화제가 지중에 골고루 분사되도록 그 흐름을 개선함과 동시에 오염 토양의 정화 후 충진제 주입을 통하여 현장 지반의 안정화를 도모할 수 있는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 중금속, 유류, 유기인 등으로 오염되어 있는 오염부지 정화를 위하여 지중 오염 상태에 따라서 단기간에 오염토를 정화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작업 현장의 지중 오염도 데이터 및 영상 데이터를 산출하고 이를 근거로 현장 상황에 따라 효율적으로 오염토의 정화를 수행할 수 있는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 토양을 직천공하고 정화액을 분사할 때, 직천공되는 지점과 인접 지점까지 광범위하게 정화액 등이 분사되는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 어두운 지하 환경에서 토양과 지반 상태를 확인하며 직천공 및 정화액 공급 등을 진행하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템은, 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물 혼합 정화제를 공급하는 제2 펌프와, 충진제를 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과, 최외측에 배치되면서 제1 펌프와 연결되어 고압의 에어가 지중의 수평 방향으로 분사되게 하는 에어 분사 노즐을 포함하는 에어 주입 로드와, 에어 주입 로드의 내측에 배치되면서 제2 펌프와 연결되고 물 혼합 정화제가 에어와 함께 지중 수평 방향으로 분사되게 하도록 에어 분사 노즐에 결합되는 물 혼합 정화제 분사 노즐을 포함하는 물 혼합 정화제 주입 로드와, 물 혼합 정화제 주입 로드의 내측에 위치하면서 제3 펌프와 연결되어 충진제가 에어와 함께 지중 수직 방향으로 분사되도록 충진제 분사 노즐이 구비된 충진제 주입 로드를 포함하는 직천공 분사 주입관;과, 직천공 분사 주입관의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과, 직천공 분사 주입관의 적어도 어느 일면에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위한 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈과, 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과, 직천공 분사 주입관의 적어도 어느 일면에 구비되어 센싱 유닛을 선택적으로 개폐하는 개폐 유닛;과, 센싱 유닛으로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 데이터를 이용하여 펌프 유닛과 구동 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛; 및 제어 유닛과 무선통신을 통해서 연결되어 지중 오염도 데이터 및 영상 데이터를 실시간으로 전송받는 현장 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 직천공 분사 주입관은, 구동 유닛에 의해 하강 및 회전되어 지중의 제1 목표 위치까지 도달한 경우 개폐 유닛이 선택적으로 개방되어 센싱 유닛이 지중 오염 데이터 및 영상 촬영이 가능하게 되며, 제어 유닛은, 직천공 분사 주입관이 제1 목표 위치를 기준으로 제2 목표 위치까지 상승과 하강을 반복하면서 제1 및 제2 펌프를 통하여 고압의 에어와 함께 물 혼합 정화제가 동시에 지중 수평 방향으로 분사되도록 제어한 다음, 직천공 분사 주입관이 제1 목표 위치를 기준으로 제2 목표 위치까지 기 설정된 속도로 상승하면서 충진제가 지중 수직 방향으로 분사되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 에어 분사 노즐은, 에어 주입 로드의 측면에서 내외측을 관통하는 에어 분사구를 포함하며, 물 혼합 정화제 분사 노즐은, 물 혼합 정화제 주입 로드의 외측에서 에어 분사구보다 작은 크기로 뾰족하게 돌출 형성되어 에어 분사구에 결합되는 물 혼합 정화제 분사구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 물 혼합 정화제 분사구는, 에어 주입 로드의 가운데에 위치하는 제1 에어 분사구에 끼워져 지중 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제1 물 혼합 정화제 분사구와, 제1 에어 분사구의 일측에 위치하는 제2 에어 분사구에 끼워져 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제2 물 혼합 정화제 분사구와, 제1 에어 분사구의 타측에 위치하는 제3 에어 분사구에 끼워져 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제3 물 혼합 정화제 분사구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 물 혼합 정화제 분사구는, 에어 주입 로드의 가운데에 위치하는 제1 에어 분사구에 끼워져 지중 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제1 물 혼합 정화제 분사구를 포함하고, 제1 에어 가이드부의 양 옆으로는, 물 혼합 정화제 분사구와 결합되지 않는 제2 에어 분사구에 의해 고압의 에어만이 지중 제2 방향으로 분사되게 하는 제2 에어 가이드부와, 물 혼합 정화제 분사구와 결합되지 않는 제2 에어 분사구에 의해 고압의 에어만이 지중 제3 방향으로 분사되게 하는 제3 에어 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 개폐 유닛은, 하우징; 하우징의 하부에 배치되며 센싱 유닛에 대응되도록 삽입홀이 관통 형성된 하부 지지부와; 하부 지지부에 결합되며 서로가 일정 거리 이격되는 다수의 축과; 다수의 축에 각각 회동가능하게 결합되어, 삽입홀을 개폐하는 복수의 셔터와; 복수의 셔터들과 하부 지지부의 사이에서 삽입홀을 중심으로 회전가능하게 배치되며, 일측이 복수의 셔터들 각각에 고정되는 회전부; 및 하우징의 외측으로 돌출되며, 회전부의 회전을 조작하는 개폐돌기를 포함하고, 복수의 셔터는 개폐돌기의 이동거리에 따라 삽입홀의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 센싱 유닛은, 직천공 분사 주입관의 측면에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 센싱 유닛 내의 카메라 모듈은, 카메라와 적어도 하나의 광원을 포함하고, 적어도 하나의 광원은 가시광선 영역과 자외선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode)인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템에 따르면, 물 혼합 정화제가 오염 토양에서 지중 분사되는 경우 물 혼합 정화제가 지중에 골고루 분사되도록 그 흐름을 개선함과 동시에 오염 토양의 정화 후 충진제 주입을 통하여 현장 지반의 안정화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

중금속, 유류, 유기인 등으로 오염되어 있는 토양 오염부지 정화를 위하여 지중 오염 상태에 따라서 단기간에 오염 토양을 정화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작업 현장의 지중 오염도 데이터 및 영상 데이터를 산출하고 이를 근거로 현장 상황에 따라 효율적으로 오염 토양의 정화를 수행할 수 있게 된다.

또한, 토양을 직천공할 때 개폐 유닛의 작용으로 카메라 모듈이 보호될 수 있으며, 직천공 및 정화 작용 후에 개폐 유닛이 오픈되어 토양의 정화 상태를 확인하고 또한 심자외선의 조사를 통한 추가 정화를 진행할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관을 나타낸 측단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관을 나타낸 횡단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관의 변형례를 나타낸 횡단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 센싱 유닛의 전면에 구비되는 개폐 유닛을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 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 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템(10)은, 고압의 에어(air)를 공급하는 제1 펌프(110)와, 오염토를 정화하기 위하여 물과 함께 세정제나 오염토양 정화제, 과산화수소 등의 정화제가 혼합된 물 혼합 정화제를 공급하는 제2 펌프(120)와, 정화 후 오염 토양을 안정화시키기 위하여 충진제를 공급하는 제3 펌프(130)와, 상기의 제1 내지 제3 펌프(110~130)로부터 하기의 직천공 분사 주입관으로 공급하는 공급관(150)과, 상기의 직천공 분사 주입관(600)의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛(200)과, 상기의 공급관(150)으로부터 상기의 직천공 분사 주입관(600)에 구비된 분사 노즐들(640~660)에 에어(air)와 물 혼합 정화제 및 충진제를 공급하는 분사관(300)을 포함하여 구성된다. 분사관(300)과 공급관(150)은 각각 3개의 세부 관으로 이루어져서 상술한 에어와 물 혼합 정화제 및 충진제를 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 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관을 나타낸 측단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관을 나타낸 횡단면도이다. 이하에서 도 2 내지 도 4를 참조하여, 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템에 구비된 직천공 분사 주입관을 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템(10)에는 구동 유닛(200)과 연결되어 있어 제1 내지 제3 펌프(110~130)에서 공급되는 고압 에어와 함께 물 혼합 정화제 또는 충진제가 동시에 분사되게 하는 직천공 분사 주입관(600)이 구비되는데, 이러한 직천공 분사 주입관(600)은 오염토에 대한 효율적인 정화 및 안정화가 가능하도록 하는 구동 유닛(200)에 의하여 구동력이 인가되어 승강될 수 있다.

이러한 직천공 분사 주입관(600)은 고압 분사 방식을 이용하여 지중의 오염 토양을 정화하기 위해 제일 바깥쪽에 배치되면서 고압 에어가 지중으로 주입되게 하는 에어 주입 로드(610)와, 에어 주입 로드(610)의 안쪽에서 오염 제거를 위하여 물과 함께 세정제나 오염토양 정화제, 과산화수소 등의 정화제가 혼합된 물 혼합 정화제가 주입되게 하는 물 혼합 정화제 주입 로드(620)와, 물 혼합 정화제 주입 로드(620)의 안쪽에서 충진제가 주입되게 하는 충진제 주입 로드(630)가 동일 중심축에 대하여 동심원 상으로 배치되어 있다.

에어 주입 로드(610)는 장형의 파이프로서 중공인 내부에 고압의 에어가 공급된 후 측면과 하면을 통해 고압의 에어를 각각 외부로 분사하는데, 이러한 에어 주입 로드(610)는 내부가 중공인 파이프 형상의 제1 로드부(611)와, 제1 로드부(611)의 측면 내측으로 소정 두께를 가지면서 고압의 에어가 지중 수평 방향으로 분사되게 하는 에어 분사 노즐(640)이 구비된 두께부(612)와, 제1 로드부(611)의 하면에서 콘 형상으로 이루어진 제1 콘부(613)를 포함하여 구성된다.

에어 분사 노즐(640)은 에어 주입 로드(610)의 제1 로드부(611)의 측면 내측으로 소정 두께로 형성된 두께부(612)의 내외측을 관통하여 형성된 에어 분사구(640)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 에어 주입 로드(610)의 두께부(612)는 제1 로드부(611)에서 파이프의 두께가 상대적으로 두꺼운 부분으로 정의되며, 에어 주입 로드(610)의 두께부(612)에 에어 분사구(640)가 형성되게 함으로써 고압 에어의 분사 방향을 손쉽게 조절할 수 있는 이점이 있다. 도면에서는 에어 주입 로드(610)의 두께부(612)를 형성함에 있어서 중심부를주변부에 비해 더욱 두껍게 하는 것으로 도시되어 있으나, 중심부와 주변부를 모두 두껍게 형성하는 것으로 이루어질 수 있음은 물론이다.

이러한 에어 분사구(640)는, 에어 주입 로드(610)의 두께부(612)에서 서로 나란한 방향으로 형성된 제1 에어 분사구(641), 제2 에어 분사구(642), 제3 에어 분사구(643)를 포함하여 구성될 수 있다.

설명의 편의상 에어 주입 로드(610)의 중앙부, 즉 가운데에 위치한 에어 분사구(640)를 제1 에어 분사구(641)이라 하고, 제1 에어 분사구(641)의 일측에 위치하는 에어 분사구(640)를 제2 에어 분사구(642)이라 하고, 제1 에어 분사구(641)의 타측에 위치하는 에어 분사구(640)를 제3 에어 분사구(643)이라 한다.

에어 주입 로드(610)의 안쪽에는 물 혼합 정화제 주입 로드(620)가 구비되어 있다. 이러한 물 혼합 정화제 주입 로드(620)는 물 혼합 정화제와 함께 에어를 동시에 고압으로 분사할 수 있는 장형의 파이프로서 중공인 내부에 물 혼합 정화제가 공급된 후 측면을 통해 물 혼합 정화제를 외부로 분사하는데, 이러한 물 혼합 정화제 주입 로드(620)는 내부가 중공인 파이프 형상의 제2 로드부(621)와, 제2 로드부(621)의 측면에서 돌출 형성되어 물 혼합 정화제와 함께 에어가 동시에 지중 수평 방향으로 분사되게 하는 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)을 포함하여 구성된다.

물 혼합 정화제 분사 노즐(650)은 에어 분사 노즐(640)의 내부에 배치되어 물 혼합 정화제가 고압으로 분사될 수 있게 하는 것으로, 이러한 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)의 측단에는 에어 분사구(640)보다 작은 크기의 물 혼합 정화제 분사구(650)가 형성된다.

결국, 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)에 의해 물 혼합 정화제와 에어를 동시에 고압으로 분사할 수 있다. 즉, 물 혼합 정화제 분사구(650)를 통해서는 물 혼합 정화제를 고압으로 분사되게 하고, 그 외측으로는 에어 분사구(640)를 통해 에어를 고압으로 분사되게 하여 물 혼합 정화제 및 에어를 동시에 고압으로 분사되게 할 수 있다.

구체적으로, 이러한 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)은 물 혼합 정화제 주입 로드(620)의 외측에서 에어 분사구(640)보다 작은 크기로 뾰족하게 형성되어 에어 분사구(640)에 끼워지는 물 혼합 정화제 분사구(650)를 포함하여 구성될 수 있다.

따라서, 에어 분사구(640)와 물 혼합 정화제 분사구(650)는 서로 간극을 가진 상태로 결합되어 에어와 함께 물 혼합 정화제가 지중 수평 방향으로 고압으로 분사될 수 있도록 한다.

여기서, 물 혼합 정화제 분사구(650)는 에어 분사구(640)의 제1 에어 분사구(641), 제2 에어 분사구(642), 제3 에어 분사구(643)에 각각 끼워지는 제1 물 혼합 정화제 분사구(661), 제2 물 혼합 정화제 분사구(662), 제3 물 혼합 정화제 분사구(663)를 포함하여 구성될 수 있다.

에어 분사 노즐(640)과 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)은, 도 2에 도시된 바와 같이 각각 에어 주입 로드(610)와 물 혼합 정화제 주입 로드(620)의 표면 둘레 방향을 따라서 적어도 두 개 이상으로 형성될 수 있으며, 이때 에어 분사 노즐(640)과 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)이 각각 3개의 분사구(641~643, 651~653)로 형성되면서 에어와 물 혼합 정화제를 동시에 고압으로 분사하면서 오염토양이 효율적으로 교반 및 정화시킬 수 있게 된다.

특히, 에어 분사 노즐(640)에 결합된 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)은 전체적으로 에어 주입 로드(610)의 표면으로 돌출되지 않도록 설계하여 전체적으로 직천공 분사 주입관(600)이 지중으로 직천공되는 과정에서 큰 부하가 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 물 혼합 정화제 주입 로드(620)의 안쪽에는 충진제 주입 로드(630)가 배치되어 있다. 충진제 주입 로드(630)는 충진제와 함께 에어를 동시에 고압으로 분사할 수 있는 장형의 파이프로서 중공인 내부에 충진제가 공급된 후 하면을 통해 충진제를 외부로 분사하는데, 이러한 충진제 주입 로드(630)는 내부가 중공인 파이프 형상의 제3 로드부(631)와, 제3 로드부(631)의 하면에서 콘 형상으로 이루어져 충진제가 지중 수직 방향으로 분사되게 하는 충진제 분사 노즐(660)이 구비된 제2 콘부(632)를 포함하여 구성된다.

충진제 분사 노즐(660)은 충진제 주입 로드(630)의 하단에서 콘 형상으로 이루어진 제2 콘부(632)에서 충진제를 고압으로 분사할 수 있는 통로를 제공하는 중공 형상의 구조를 가진 충진제 분사구(660)를 포함하여 구성되는데, 이러한 충진제 분사구(660)는 제1 충진제 분사구(661), 제2 충진제 분사구(662), 제3 충진제 분사구(663)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 충진제 분사구(661)는 가운데에 위치하여 지중 제1 수직 방향으로 충진제를 분사하며, 제2 충진제 분사구(662)는 제1 충진제 분사구(661)의 일측에 위치하여 지중 제1 수직 방향으로 충진제를 분사하며, 제3 충진제 분사구(663)는 제1 충진제 분사구(661)의 타측에 위치하여 지중 제1 수직 방향으로 충진제를 분사하여 충진제가 서로 동일한 지중 나란한 수직 방향으로 분사될 수 있도록 하여 균일하게 충진제가 분사될 수 있도록 한다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 오염 토양 정화 시스템의 직천공 분사 주입관(600)은, 에어 분사 노즐(640)에 결합되는 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)과 에어 분사 노즐(650)과 결합되지 않는 충진제 분사 노즐(660)을 통하여 고압의 에어와 물 혼합 정화제 또는 충진제가 각각 지중의 수평 방향과 수직 방향으로 각각 선택적으로 분사되게 함으로써 물 혼합 정화제와 충진제의 흐름을 개선하여 오염 토양의 효율적인 정화와 안정화가 가능하게 된다.

직천공 분사 주입관(600)은 내부에 상기의 분사관(300)으로부터 공급되는 에어와 물 혼합 정화제 및 충진제는 제1 내지 제3 운반관(미도시)을 통하여 에어 분사 노즐(640), 물 혼합 정화제 분사 노즐(650), 충진제 분사 노즐(660)로 운반될 수 있다.

다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관의 변형례에 대하여 설명한다. 도 5는 도 3에 도시된 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관의 변형례를 나타낸 횡단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 오염 토양의 정화 시스템의 직천공 분사 주입관(600a)의 변형례는, 에어 분사 노즐(640a)에 결합되는 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)의 구조를 변형시켜 물 혼합 정화제와 함께 에어가 더욱 효율적으로 지중 수평 방향으로 분사될 수 있도록 한다.

즉, 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되는 제1 에어 분사구(641a)가 중간에 위치하고, 양 옆으로 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되지 않는 제2 에어 분사구(642a)와 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되지 않는 제3 에어 분사구(643a)가 위치하면서 물 혼합 정화제와 동시에 에어가 고압으로 지중 수평 방향으로 분사될 수 있도록 한다.

물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되지 않는 제2 에어 분사구(642a) 및 제3 에어 분사구(643a)에서 분사되는 에어의 흐름은 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되는 제1 에어 분사구(641a)에서 분사되는 물 혼합 정화제와 에어의 주된 흐름이 피복되게 하는 보조적인 흐름을 형성하면서 오염 토양에 대하여 지중 수평 방향으로 균일하게 분사될 수 있도록 하여 지반 특성에 기인한 물 혼합 정화제 및 에어 흐름성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 주위 오염 토양과의 간섭에 대하여 교반 및 정화 능력이 더욱 향상될 수 있도록 한다.

구체적으로, 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되지 않는 제2 에어 분사구(642a)와 제3 에어 분사구(643a)는 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되는 제1 에어 분사구(641a)에 가까워지는 방향으로 15°정도 경사지는 배출 유로(미부호)를 각각 구비할 수 있다.

이러한 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되지 않는 제2 에어 분사구(642a)와 제3 에어 분사구(643a)을 이용하면, 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되는 제1 에어 분사구(641a)에서 분사된 물 혼합 정화제 및 에어의 주된 흐름에 대해서 물 혼합 정화제 분사 노즐(650a)과 결합되지 않는 제2 에어 분사구(642a)와 제3 에어 분사구(643a)에서 분사된 에어가 제1 보조적 흐름 및 제2 보조적 흐름을 형성하면서 고압의 에어가 분사되게 함으로써, 제1 보조적 흐름 및 제2 보조적 흐름은 고압의 에어와 물 혼합 정화제의 주된 흐름 양측에서 샌드위치 상으로 피복할 수 있기 때문에, 고압의 에어와 물 혼합 정화제의 주된 흐름이 비산되거나, 주위 오염 토양과의 간섭을 최소화하여 고압의 에어와 물 혼합 정화제의 주된 흐름의 교반 및 정화 능력이 향상시킬 수 있다.

특히 제2 및 제3 에어 분사구(642a, 643a)는 제1 에어 분사구(641a)의 축선에 대해서 15°의 각도로 위치하는 배출 유로에 기인한 제1 및 제2 보조적 흐름을 형성하면서 고압의 물 혼합 정화제와 함께 에어를 분사하고 있기 때문에, 제1 에어 분사구(641a)에서의 주된 흐름이 제2 및 제3 에어 분사구(642a, 643a)의 피복 기류에 의해 오염 토양을 더욱 효율적으로 교반 및 정화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관(600)의 측면에는 센싱 유닛(700)이 구비될 수 있다. 이러한 센싱 유닛(700)은 센서 모듈(710)과 카메라 모듈(720)을 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관(600) 측면은 지중의 수평 방향과 마주하도록 구비되고, 따라서, 센싱 유닛(700)을 이루는 센서 모듈(710)과 카메라 모듈(720)은 직천공 분사 주입관(600)에 대하여 지중 수평 방향을 향할 수 있다.

따라서, 센싱 유닛(700)은 직천공 분사 주입관(600)의 수평 방향의 지중 오염도 데이터를 검출하고 지중 영상을 촬영할 수 있다.

한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 직천공 분사 주입관(600)의 하부에 별도이 센싱 유닛이 구비되어 직천공 분사 주입관(600)의 하부의 지중 오염도 데이터를 검출하고 지중 영상을 촬영할 수 있음은 물론이다.

센서 모듈(710)은 지중 오염 환경상태를 측정하기 위한 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출할 수 있다.

그리고, 카메라 모듈(720)은 지중 영상을 촬영할 수 있는데, 예를 들면 어두운 토양 내에서 직천공되는 토양의 상태를 촬영할 수 있도록, 전면에 렌즈가 구비되고, 적외선으로 미세한 불빛을 감지하여 수백 내지 수만 배로 신호를 증폭하는 장치가 구비될 수 있다.

또한, 카메라 모듈(720)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 카메라 모듈(720)은 토양 촬영을 용이하게 할 수 있다.

한편, 센싱 유닛(700)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 센싱 유닛(700)에서 생성된 지중 오염도 데이터와 영상 데이터는 제어 유닛(400)로 전달되고, 작업자의 현장 모듈(500)로도 전송된다.

도 6a 및 도 6b는 센싱 유닛의 전면에 구비되는 개폐 유닛을 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 6a 및 도 6b을 참조하여, 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템에 구비되는 개폐 유닛을 설명한다.

도 3과 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 개폐 유닛(800)은, 구동 유닛(200)에 의해 직천공 분사 주입관(600)이 지중의 제1 목표 위치까지 도달하면 개방되게 설정될 수 있다.

이러한 개폐 유닛(800)은, 센싱 유닛(700)의 전면에 구비되어 센싱 유닛(700)의 전면을 선택적으로 개폐할 수 있다.

여기서 개폐 유닛(800)은 도면에 도시된 바와 같이, 센싱 유닛(700)이 에어 주입 로드(610) 측면의 함몰부분에 배치되는 것으로 하고, 개폐 유닛은(800)은 이러한 에어 주입 로드(610) 측면의 함몰부분을 커버하는 방식으로 위치되어 전체적으로 에어 주입 로드(610) 표면으로 돌출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

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 셔터(800a~800c)는 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, 셔터의 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 셔터는 하나의 축(880)에 회전하여 움직일 수 있게 결합될 수 있다. 회전부(840)는 복수 개의 셔터들과 하부 지지부(240)의 사이에서 삽입홀(290)을 중심으로 회전가능하게 구비되고, 제1 내지 제3셔터(800a~800c)가 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 셔터(800a~800c)는 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 센싱 유닛(700)의 전면을 개폐할 수 있다. 센싱 유닛(700)의 전면이 도 6a처럼 닫히면 센싱 유닛(700) 내의 카메라 및/또는 광원이 보호될 수 있다. 그리고, 센싱 유닛(700)의 전면이 도 6b처럼 열리면 센싱 유닛(700) 내의 카메라 및/또는 광원이 노출되어 고압 에어와 물 혼합 정화제의 분사 상태와 지중 수평 방향의 오염 상태를 측정할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템의 구성도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템(10)은 상술한 센싱 유닛(700)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 센싱 유닛(700)로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 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 센싱 유닛(700)에서 전송되는 지중 오염도 데이터와 영상 데이터 정보를 전송받는다. 유선통신도 가능하나 무선통신을 이용하는 것이 보다 바람직하다.

환경 제어 모듈(420)은 센싱 유닛(700)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 센싱 유닛(700)에 있는 카메라 모듈(720)을 제어하여 줌 인, 줌 아웃영상을 선택적으로 촬영하도록 한다. 동시에 영상 데이터 처리 모듈(430)에 의해서 카메라 모듈(720)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, 센싱 유닛(700)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 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템을 사용하여 토양을 직천공 및/또는 정화하는 공정을 설명하면 다음과 같다.

직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템(10)의 구동 유닛(200)의 작용에 의하여 직천공 분사 주입관(600)이 하부로 이동할 수 있다.

이러한 직천공 분사 주입관(600)은 구동 유닛(200)에 의해 회전되면서 기 설정된 지중 제1 목표 위치까지 직천공된다.

그리고 직천공 분사 주입관(600)이 기 설정된 제1 목표 위치에 도달한 경우 직천공 분사 주입관(600)의 하면에 구비된 개폐 유닛(800)이 개방되면서 센싱 유닛(700)이 개방되어 지중 오염 환경상태 및 지중 영상을 촬영할 수 있게 된다.

그리고, 제1 및 제2 펌프(110,120)로부터 에어와 물 혼합 정화제가 공급관(150)과 분사관(300)을 통과한 후, 에어 분사 노즐(640)에 결합된 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)을 통하여 에어와 물 혼합 정화제가 함께 오염 토양의 지중 수평 방향으로 공급될 수 있는데, 이때 에어 분사 노즐(640)에 결합된 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)을 통하여 공급되는 에어와 물 혼합 정화제는 제1 목표 위치를 기준으로 제2 목표 위치까지 상승 및 하강을 반복하면서 오염 토양을 교반 및 정화시킨다.

이때, 에어 분사 노즐(640)에 결합된 물 혼합 정화제 분사 노즐(650)의 배치 구조를 통하여 고압의 에어에 의해 물 혼합 정화제가 피복되는 분사되는 구조에 의해 더욱 효율적으로 오염토양을 교반 및 정화시킬 수 있게 된다.

다음, 직천공 분사 주입관(600)이 제1 목표 위치를 기준으로 제2 목표 위치까지 기 설정된 속도로 상승하면서 충진제 분사 노즐(660)을 통하여 충진제를 고압으로 분사할 수 있다.

이렇게 교반 및 정화된 오염토양에 직천공 분사 주입관(600)을 제1 목표 위치에서 제2 목표 위치까지 상승시키면서 충진제를 지중 수직 방향으로 분사시킴으로써 오염 토양을 안정화함으로써 오염 토양과 균질한 혼합이 이루어짐에 따라 신속하게 오염 토양의 정화가 이루어질 수 있게 된다.

이때, 또한, 센싱 유닛(700)의 센서 모듈(710)에 포함되는 오염도 센서, pH 센서, 온도 센서, 수분 센서가 지중의 환경을 실시간으로 감시하고, 동시에 개폐 유닛의 개방에 의해 카메라 모듈(720)인 감시 카메라에 의해서 지중 환경상태를 감시한다.

물은 토양의 오염물을 씻어서 세정할 수 있고, 정화액은 오염 토양을 정화할 수 있으며, 고압의 에어가 물과 정화액이 토양에 스며들 수 있도록 촉진할 수 있다.

한편, 센싱 유닛(700)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.

제어 유닛(400)은 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 센싱한 정보가 기준값의 범위를 벗어난 경우 구동 유닛(200)의 상승 속도를 조절하거나, 제1 내지 제3 펌프(110~130)의 출력 강도를 조절하며, 현장 모듈(500)은 센싱 유닛(700)에서 생성한 지중 오염도 데이터와 영상 데이터를 전송받을 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템(10)은, 직천공 분사 주입관(600)을 오염 토양 부분에서 승하강을 반복하면서 고압의 에어와 함께 물 혼합 정화제를 동시에 분사하여 오염 토양을 교반 및 정화시킨 다음 이렇게 교반 및 정화된 오염 토양에 고압의 에어와 함께 충진제를 동시에 고압으로 분사시킴으로서 충진제가 오염 토양과 균질한 혼합이 이루어지면서 신속한 토양의 안정화가 이루어지게 할 뿐만 아니라, 실시간으로 지중 오염 상태를 모니터링하고 결과에 따라 오염 토양에 적합한 조치를 취할 수 있도록 하는 효과가 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: 직천공 분사 주입관 610: 에어 주입 로드
620: 물 혼합 정화제 주입 로드 630: 충진제 주입 로드
640: 에어 분사 노즐 650: 물 혼합 정화제 분사 노즐
660: 충진제 분사 노즐 700: 센싱 유닛
800: 개폐 유닛

Claims (8)

1. 고압의 에어를 공급하는 제1 펌프와, 물 혼합 정화제를 공급하는 제2 펌프와, 충진제를 공급하는 제3 펌프를 포함하는 펌프 유닛;과,
   최외측에 배치되면서 상기 제1 펌프와 연결되어 고압의 에어가 지중의 수평 방향으로 분사되게 하는 에어 분사 노즐을 포함하는 에어 주입 로드와, 상기 에어 주입 로드의 내측에 배치되면서 상기 제2 펌프와 연결되고 물 혼합 정화제가 상기 에어와 함께 지중 수평 방향으로 분사되게 하도록 상기 에어 분사 노즐에 결합되는 물 혼합 정화제 분사 노즐을 포함하는 물 혼합 정화제 주입 로드와, 상기 물 혼합 정화제 주입 로드의 내측에 위치하면서 상기 제3 펌프와 연결되어 충진제가 상기 에어와 함께 지중 수직 방향으로 분사되도록 충진제 분사 노즐이 구비된 충진제 주입 로드를 포함하는 직천공 분사 주입관;과,
   상기 직천공 분사 주입관의 승강과 회전을 제어하는 구동 유닛;과,
   상기 직천공 분사 주입관의 적어도 어느 일면에 구비되어 지중 오염 환경상태를 측정하기 위한 오염도, 입도, pH, 온도, 수분을 포함하는 지중 오염도 데이터를 검출하는 센서 모듈과, 지중 영상을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하는 센싱 유닛;과,
   상기 직천공 분사 주입관의 적어도 어느 일면에 구비되어 상기 센싱 유닛을 선택적으로 개폐하는 개폐 유닛;과,
   상기 센싱 유닛으로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 데이터를 이용하여 상기 펌프 유닛과 구동 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛;을 포함하고,
   상기 개폐 유닛은,
   하우징;과,
   상기 하우징의 하부에 배치되며 상기 센싱 유닛에 대응되도록 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 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 직천공 분사 주입관은,
   상기 구동 유닛에 의해 하강 및 회전되어 지중의 제1 목표 위치까지 도달한 경우 상기 개폐 유닛이 선택적으로 개방되어 상기 센싱 유닛이 지중 오염 데이터 및 영상 촬영이 가능하게 되며,
   상기 제어 유닛은,
   상기 직천공 분사 주입관이 상기 제1 목표 위치를 기준으로 제2 목표 위치까지 상승과 하강을 반복하면서 상기 제1 및 제2 펌프를 통하여 고압의 에어와 함께 물 혼합 정화제가 동시에 지중 수평 방향으로 분사되도록 제어한 다음, 상기 직천공 분사 주입관이 상기 제1 목표 위치를 기준으로 상기 제2 목표 위치까지 기 설정된 속도로 상승하면서 충진제가 지중 수직 방향으로 분사되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 에어 분사 노즐은, 상기 에어 주입 로드의 측면에서 내외측을 관통하는 에어 분사구를 포함하며,
   상기 물 혼합 정화제 분사 노즐은, 상기 물 혼합 정화제 주입 로드의 외측에서 상기 에어 분사구보다 작은 크기로 뾰족하게 돌출 형성되어 상기 에어 분사구에 결합되는 물 혼합 정화제 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 물 혼합 정화제 분사구는,
   상기 에어 주입 로드의 가운데에 위치하는 제1 에어 분사구에 끼워져 지중 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제1 물 혼합 정화제 분사구와,
   상기 제1 에어 분사구의 일측에 위치하는 제2 에어 분사구에 끼워져 상기 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제2 물 혼합 정화제 분사구와,
   상기 제1 에어 분사구의 타측에 위치하는 제3 에어 분사구에 끼워져 상기 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제3 물 혼합 정화제 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 물 혼합 정화제 분사구는,
   상기 에어 주입 로드의 가운데에 위치하는 제1 에어 분사구에 끼워져 지중 제1 방향으로 물 혼합 정화제가 분사되게 하는 제1 물 혼합 정화제 분사구를 포함하고,
   상기 제1 에어 분사구의 양 옆으로는,
   상기 물 혼합 정화제 분사구와 결합되지 않고 고압의 에어만이 지중 제2 방향으로 분사되게 하는 제2 에어 분사구와,
   상기 물 혼합 정화제 분사구와 결합되지 않고 고압의 에어만이 지중 제3 방향으로 분사되게 하는 제3 에어분사구를
   포함하는 것을 특징으로 하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 센싱 유닛은,
   상기 직천공 분사 주입관의 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 카메라 모듈은 적어도 하나의 광원을 포함하고, 상기 적어도 하나의 광원은 가시광선 영역과 자외선 영역의 광을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode)인 것을 특징으로 하는 직천공 분사 주입관을 포함하는 오염 토양의 정화 시스템.

Images