KR102263616B1 - 온천수 라돈 저감시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온천수 라돈 저감시스템에 관한 것이다. 본 발명에서는 관정에서 펌핑한 라돈 포함 온천수를 라돈저감탱크에서 상하방향으로 지그재그 형태로 유동시키면서 온천수의 탱크 내 체류시간을 증대시킨다. 체류 과정에서 온천수에 공기를 주입하여 온천수 내 라돈이 제거된다. 또한 라돈저감탱크에서 상하방향으로 지그재그 유동하는 온천수의 이동경로상 최종 단계에 위치한 온천수만을 선별적으로 펌핑하여 저장탱크로 이송한다. 수용가에서는 라돈이 최대한 제거된 온천수를 공급받아 안전하게 사용할 수 있다.

Description

온천수 라돈 저감시스템{SYSTEM FOR REMOVING RADON IN PHREATIC WATER}

본 발명은 지하수 처리기술에 관한 것으로서, 특히 온천수에 포함되어 있는 라돈을 제거하는 시스템에 관한 것이다.

지하수는 식수, 농엽용수, 공업용수 등으로 널리 활용된다. 지하수 중 온도가 높은 것은 온천수로 활용되었으며, 근래에는 지하수의 온도가 계절에 관계없이 일정 범위로 유지되는 점을 이용하여 지열낸난방에도 이용한다. 물의 단순 이용에서 열의 이용으로 확대된 셈이다.

또한 최근에는 기후변화에 대응하기 위한 방안으로 지하수의 중요도는 더욱 증가하고 있다. 기후변화로 인한 이상 가뭄이 빈번하게 발생하는데, 가뭄이 지속되면 지표수는 즉시 영향을 받아 수량이 급격하게 감소하는 반면 지하수는 지표수에 비하여 훨씬 느리게 반응하므로 안정적 활용이 가능하기 때문이다.

이렇게 지하수는 오래전부터 활용되었지만, 시대를 거듭하며 활용 방안은 더욱 다양화되고 있으며, 최근 기후 변화와 더불어 수자원으로서의 중요도는 더욱 확대될 전망이다.

지하수의 중요도가 확대될수록 지하수의 안전한 이용을 위해서 철저한 수질 관리가 요청된다. 특히 사람이 직접 음용하거나 사용하는 경우라면 수질 관리가 더욱 중요하다.

사람이 직접 지하수를 사용하는 활용방법 중 하나는 온천수이다. 그러나 지하수에 라돈이 안전 기준치 이상으로 포함되어 있는 경우가 빈번하게 보고되는 바, 지하수의 사용전에 라돈 농도를 상시적으로 모니터링하고, 지하수로부터 라돈을 제거하기 위한 시스템이 요청된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 경제적인 설비를 통해 온천수 내 라돈을 기준치 이하로 저감할 수 있는 온천수 라돈 저감시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 온천수 라돈 저감시스템은,

온천수 내 라돈을 제거하기 위한 것으로서, 지하수 관정에서 펌핑된 온천수를 일시적으로 저장하며, 환풍구가 형성되어 있는 라돈저감탱크; 상기 라돈저감탱크에 공기를 주입하여 라돈을 제거하기 위한 송풍기; 상기 라돈저감탱크에서 라돈이 제거된 온천수를 수용하는 저장탱크; 및 상기 라돈저감탱크에 설치되어 온천수를 상기 저장탱크로 펌핑하기 위한 것으로서, 상기 라돈저감탱크의 수위면에 위치하는 부력체와, 상기 부력체에 설치되는 펌프를 구비하는 펌핑유닛;을 구비하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 라돈저감탱크에는 상기 온천수가 관정으로부터 유입되며 상기 송풍기로부터 공기가 공급되는 제1챔버와, 상기 온천수가 상기 저장탱크로 배출되며 상기 펌핑유닛이 설치되는 제2챔버와, 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에 배치되어 상기 제1챔버의 상측 및 상기 제2챔버의 하측과 연통되는 중간챔버가 형성되며, 온천수는 상기 제1챔버의 하측으로 유입되어 상방으로 이동한 후, 상기 중간챔버를 거쳐 상기 제2챔버의 하측으로 유입되어 상하방향을 따라 지그재그 경로를 형성한다.

보다 구체적으로, 상기 제1챔버와 중간챔버는 상기 라돈저감탱크의 하면으로부터 상측의 일정 높이까지 연장형성되는 제1격벽에 의하여 구분되며, 상기 중간챔버와 제2챔버는 상기 라돈저감탱크의 상면으로부터 하측의 일정 높이까지 연장형성되는 제2격벽에 의하여 구분되어, 상기 제1격벽의 상부와 상기 제2격벽의 하부를 통해 온천수가 유동된다.

본 발명의 일 예에서, 상기 라돈저감탱크는 복수 개 배치되어 관정에서 공급된 온천수는 복수의 상기 라돈저감탱크를 순차적으로 통과하며 라돈이 저감된다.

본 발명의 일 예에서, 상기 저장탱크는 냉수탱크와 온수탱크를 구비하며, 상기 냉수탱크는 상기 라돈저감탱크에서 라돈이 제거된 온천수를 공급받으며, 상기 온수탱크는 지하수 관정으로부터 직접 온천수를 공급받거나 또는 상기 라돈저감탱크로부터 라돈이 저감된 온천수를 공급받을 수 있다.

본 발명의 또 다른 예에서, 상기 온수탱크에는 환풍구가 형성되며, 상기 온수탱크로 공기를 주입하여 라돈을 제거하기 위한 송풍기와, 상기 온수탱크의 물을 펌핑하기 위한 것으로서, 상기 온수탱크의 수위면에 위치하는 부력체와, 상기 부력체에 설치되는 펌프를 구비하는 펌핑유닛을 더 포함한다.

특히, 상기 온수탱크는 가열유닛을 더 구비하며,상기 온수탱크로 공급되는 공기량은 상기 라돈저감탱크로 공급되는 공기량보다 적을 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 펌핑유닛은 상기 라돈저감탱크에 설치되어 온천수가 배출되는 배출관을 더 구비하며, 상기 부력체는 고리형으로 형성되어 상기 배출관에 끼워져 온천수의 수위에 따라 상기 배출관을 따라 상하로 이동가능하며, 상기 펌프는 상기 부력체에 연결되어 상기 부력체와 함께 이동하되, 상기 펌프의 출구는 상기 배출관으로 연결된다.

본 발명의 일 예에서, 상기 송풍기를 통해 공급되는 공기량을 조절하기 위한 콘트롤러를 더 구비하며,

Q = RE/H(100-RE) …연산식

(여기서, Q=Va(공기량)/Vw(관정펌핑량), H는 라돈배계수, RE는 라돈 제거율(%)임)

상기 콘트롤러는 기설정된 온천수의 라돈 제거율(RE)과, 관정펌핑량(Vw) 및 기측정된 라돈배계수(H)를 입력받은 후, 상기 연산식에 의하여 공기량(Va)을 결정한 후 상기 송풍기를 구동한다.

본 발명은 라돈 포함 온천수에 공기를 주입하여 라돈을 제거하는 설비이다. 무엇보다도 본 발명은 간단한 설비를 이용하여 라돈을 제거하면서, 펌핑된 온천수 중 라돈이 최대한 제거된 부분을 선별적으로 펌핑하여 수용가에 공급하는 것에 장점이 있다. 즉, 제한된 공간 내에서 온천수를 상하방향으로 지그재그 유동시키며 체류시간 및 공기접촉량을 증대시키고, 펌프를 온천수의 이동경로상 가장 마지막 부분(제2챔버의 수위면)에 배치시켜 라돈저감탱크 내에서 체류시간이 가장 길었던 온천수를 선별적으로 펌핑하게 하였다. 이를 통해 수용가로 공급되는 온천수를 안전하게 사용할 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 온천수 라돈 저감시스템의 개략적 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 온천수 라돈 저감시스템의 개략적 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 온천수 라돈 저감시스템에 설치된 펌핑유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 공기 공급량을 연산하는 과정을 설명하기 위한 개략적 흐름도이다.
도 5는 시간에 따른 라돈의 농도 변화를 나타낸 표이다.
도 6은 공기량/펌핑량에 따른 라돈의 제거율을 실험한 그래프이다.
도 7은 공기 주입 및 주입 중단에 따른 라돈 농도의 변화 현상을 실험한 표이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명은 온천수 내 라돈을 저감하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명이 적용되는 주요 대상은 온천수이지만, 본 발명이 반드시 온천수에만 적용되는 것은 아니며, 일반 지하수 또는 라돈 농도가 높아 처리가 필요한 각종 용수에 모두 적용될 수 있다는 점을 미리 밝혀둔다.

또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하 첨부하는 도면을 참고하여, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 온천수 라돈 저감시스템의 개략적 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 온천수 라돈 저감시스템(100)은 지하 관정(w)으로부터 펌핑된 온천수를 처리하기 위한 것이다. 관정(w)에는 파이프라인(p)이 설치되어 미리 정해진 양의 온천수를 펌핑한다.

라돈저감탱크(10)는 관정으로부터 공급된 온천수에서 라돈을 저감하기 위한 설비이다. 라돈저감탱크(10)는 제1챔버(11), 제2챔버(12) 및 중간챔버(13)로 이루어진다. 온천수는 제1챔버(11)의 하단으로 유입되어 상측으로 이동하여 중간챔버(13)로 이월되고, 다시 중간챔버(13)의 하단에서 제2챔버(12)로 진행한다. 즉 온천수는 라돈저감탱크 내에서 상하방향을 따라 지그재그 형태로 유동하면서 일정 시간을 체류하게 된다.

온천수를 지그재그 형태로 유동시키기 위하여 본 실시예에서는 제1격벽(14)과 제2격벽(15)을 이용한다. 즉, 제1격벽(14)은 제1챔버(11)와 중간챔버(13) 사이에 배치되는데, 라돈저감탱크(10)의 하면으로부터 일정 높이까지 상방으로 연장되어, 제1격벽(14)의 상단과 라돈저감탱크(10)의 상면 사이에는 통로가 형성된다. 반대로 제2격벽(15)은 제2챔버(12)와 중간챔버(13) 사이에 배치되는데, 라돈저감탱크(10)의 상면으로부터 일정 높이까지 하방으로 연장되어, 제2격벽(15)의 하단과 라돈저감탱크(10)의 하면 사이에는 통로가 형성된다.

물론 본 발명에서는 온천수가 라돈저감탱크에서 상하방향으로 지그재그 형태로 유동할 수 있도록 상기한 구조의 격벽 이외에 다양한 구성을 채택할 수 있다. 본 실시예에서는 격벽이 라돈저감탱크의 상면과 하면 사이를 완전히 가로막지 않고 상단이나 하단이 개방되어 있지만, 다른 예에서는 완전히 차단한 후, 격벽의 상부나 하부체 관통공을 별도로 형성하여 온천수를 유동시킬 수도 있다. 또는 격벽을 상하방향 이동식으로 설치하여 온천수의 유동경로를 변경할 수도 있다.

본 발명에서 중요한 점은 온천수가 라돈저감탱크 내에서 상하방향으로 지그재그로 유동하면서 제한된 공간 내에서 정해진 체류시간을 유지한다는 점이다. 온천수의 체류시간이 일정 시간 이상 보장되어야 라돈저감이 원하는 수준으로 달성될 수 있기 때문이다.

라돈저감탱크(10)의 상부에는 환풍구(16)가 형성되며, 환풍구(16)에는 배기팬(17)이 설치되어 환풍을 촉진한다. 본 실시예에서는 제1격벽(14)과 제2격벽(15)으로 인하여 공간이 분리되어 있는 바, 환풍구가 라돈저감탱크(10)의 상부에 2개 설치하지만, 실시예에 따라서는 하나의 환풍구만 설치될 수 있다.

송풍기(20)는 라돈저감탱크(10) 내 온천수에 공기를 공급하기 위한 것이다. 송풍기(20)에는 송풍관(21)이 연결되며, 송풍관(21)은 라돈저감탱크(10)의 하단까지 연장된다.

공기가 공급되면 온천수 내 라돈은 공기와 함께 환풍구를 통해 배출되어 온천수 내 라돈이 제거된다. 도시하지는 않았지만, 본 실시예와 같이 격벽에 의하여 라돈저감탱크의 공간이 분리되어 있는 경우에는 송풍관을 두 갈래로 분기시켜 제1챔버(11)와 제2챔버(12)에 각각 공기를 공급할 수도 있다.

공기 공급에 따른 라돈저감효과에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다. 또한 공기 공급량은 라돈 저감에 있어서 매우 중요한데, 이에 대해서도 후술하기로 한다.

저장탱크(30)는 라돈저감탱크(10)에서 라돈이 제거된 온천수를 저장하기 위한 것으로서, 후술하는 펌핑유닛(40)에 의하여 라돈저감탱크(10)와 연결된다. 본 실시예에서는 저장탱크(30)에도 환풍구(31)와 배기팬(32)이 설치되어, 온천수로부터 나오는 라돈을 배출한다.

펌핑유닛(40)은 라돈저감탱크(10) 내 온천수를 저장탱크(30)로 공급하기 위한 것이다. 펌핑유닛(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 배출관(41), 부력체(42) 및 펌프(43)를 구비한다.

배출관(41)의 일단은 라돈저감탱크(10)에 배치되고, 타단은 저장탱크(30)로 연결되어 온천수를 이송한다.

부력체(42)는 물에 뜰 수 있는 밀도를 가지며 중공형으로 형성되어 배출관(41)에 끼워져 설치된다. 이에 라돈저감탱크(10) 내 온천수의 수위에 따라 부력체(42)는 배출관을 따라 상하방향으로 이동하게 된다.

펌프(43)는 부력체(42)에 결합되어 부력체(42)와 함께 상하방향으로 이동가능하다. 다만 펌프(43)는 수면 아래 수중에 배치되어 온천수를 펌핑한다. 또한 펌프(43)의 출구는 배출관(41)과 연결되어 펌핑된 물을 배출관(41)으로 공급한다. 펌프(43)와 배출관(41) 사이를 연결하는 방법은 다양한데, 본 실시예에서는 휘어질 수 있는 소재의 연결관(44)을 통해 펌핑된 온천수를 배출관으로 보낸다. 배출관의 하단은 고정된 위치에 있고, 펌프(43)는 상하"?향으?* 이동하기 때문에 연결관(44)은 충분한 길이로 이루어져, 펌프(43)가 라돈저감탱크(10)의 최상부에 위치해도 펌프와 배출관의 연결에는 지장이 없다.

본 발명에서 펌프(43)를 부력체(42)에 결합시켜 온천수의 수위에 따라 펌프의 위치가 변화되게 한 점에 특징이 있다. 그 이유는 라돈이 최대한 제거된 상태의 온천수를 저장탱크(10)로 공급하기 위한 것이다.

앞에서 설명한 것처럼, 온천수는 라돈저감탱크(10)의 하단으로 유입된 후 상하방향으로 지그재그 유동한 후 최종적으로 라돈저감탱크(10) 제2챔버(12)의 상부에 배치된다. 즉 제2챔버(12)의 상부에 위치한 온천수는 가장 오랜 시간 동안 라돈저감탱크 내에서 체류했고 공기와의 접촉도 가장 ?騙年? 바, 결과적으로 라돈이 가장 많이 제거된 상태이다. 본 발명에서는 라돈저감탱크 내 라돈 제거가 충분히 이루어진 온천수만을 펌핑하기 위하여 펌프(43)를 수면의 직하부에 배치하는 것이다.

즉, 본 발명에서는 간단한 설비를 이용하여 온천수 내 라돈을 효과적으로 저감하기 위한 구성을 제시한다. 이를 위하여 온천수가 라돈저감탱크 내에서 상하방향으로 지그재그로 유동하여 제한된 공간 내에서 체류시간을 길게 확보하여 공기와의 접촉을 증대시킨다. 또한 라돈저감탱크에서 가장 오래 체류한 온천수만을 선별적으로 펌핑하여 저장탱크(30)로 보냄으로써 저장탱크(30)로 유입되는 온천수의 라돈 농도를 기준치 이하로 낮출 수 있다.

저장탱크(30) 내 온천수는 공급관(33)을 통해 온천장 등 수용가로 공급된다.

도 2를 참고하여 본 발명의 제2실시예를 설명하기로 한다.

제2실시예에 따른 온천수 라돈 저감시스템(200)은 제1실시예와 비교하여 라돈저감탱크가 두 개로 구성된다는 점, 저장탱크 역시 온수탱크와 냉수탱크로 분리된다는 점, 온수탱크에 별도의 송풍기가 설치된다는 점에서 차이가 있다. 그러나 라돈을 제거하기 위한 구성은 제1실시예와 동일하다.

관정(w)에서 파이프라인(p)을 통해 펌핑된 온천수는 분리되어 첫 번째 라돈저감탱크(10a)와 온수탱크(39)로 각각 공급된다.

분기된 온천수 중 일부는 첫 번째 라돈저감탱크(10a)와 두 번째 라돈저감탱크(10b)를 순차적으로 통과한다. 제1격벽(14)과 제2격벽(15)의 구성, 환풍구(16)와 배기팬(17)이 설치된 점을 포함하여 제2실시예의 라돈저감탱크(10a,10b)의 구성은 제1실시예와 동일하다.

송풍기(20)에 연결된 송풍관(21)은 두 갈래로 분기되어 각각의 라돈저감탱크(10a,10b)로 각각 연결되어 공기를 주입한다. 두 개의 라돈저감탱크(10a,10b)의 각 제2챔버(12)에는 펌핑유닛(40a,40b)이 설치된다는 점도 동일하다. 다만 첫 번째 펌핑유닛(40a)의 배출관(41a)은 두 번째 라돈저감탱크(10b)의 제1챔버(11)로 연결된다. 그리고 두 번째 펌핑유닛(40b)의 배출관(41b)은 후술하는 냉수탱크(38)로 연결된다. 펌핑유닛(40a,40b)에서 부력체(42)와 펌프의 구성은 제1실시예와 그 구성 및 작용이 동일하다. 즉 각 라돈저감탱크에서 가장 오래 체류한 온천수를 선별적으로 배출관을 통해 배출한다.

2개의 라돈저감탱크(10a,10b)에서 온천수는 대략 24시간씩 체류하면서 라돈이 저감된다. 실시예에 따라서는 라돈저감탱크의 개수를 더 늘리거나, 라돈저감탱크의 볼륨을 키워서 더 오랜 시간 머물게 할 수도 있다.

라돈저감탱크(10a,10b)에서 라돈이 제거된 온천수는 냉수탱크(38)로 공급된다. 라돈저감탱크를 지나면서 온도가 하강하였고, 온천장 등에서도 온수와 냉수를 혼합하여 온도를 조절하므로, 식은 온천수는 냉수탱크(38)로 보내어 활용한다. 다만 배출관(41b)는 방향 조절 밸브(36,37)를 통해 온천수를 온수탱크(39)로 공급할 수도 있다. 냉수탱크(38)에도 잔여 라돈이 탈기될 수 있는 환풍구(31)과 배기팬(32)이 설치되며, 하부에 공기를 공급할 수 있는 폭기구(미도시)가 마련되어 있다.

온수탱크(39)는 관정(w) 또는 라돈저감탱크(10b)로부터 선택적으로 온천수를 공급받는다. 라돈저감탱크로부터 공급된 온천수는 라돈이 제거되어 즉시 사용할 수 있지만, 관정에서 공급된 온천수는 라돈저감이 필요하다. 이에 온수탱크(39)에는 별도의 송풍기(29)와 송풍관(28)을 마련하여 온천수로 공기를 주입하여 라돈을 제거한다. 환풍구(31)와 배기팬(32)도 함께 설치되어 라돈의 배출을 촉진한다. 다만 온수탱크는 고온으로 유지되어 라돈 제거에 우호적인 환경인 바, 공기 공급량은 라돈저감탱크보다 적을 수 있다.

또한 라돈저감탱크와 마찬가지로 온수탱크(39) 자체에도 제1격벽(14)과 제2격벽(15)이 설치되어 챔버를 분할하고 온천수의 체류시간을 증대시킨다. 온수탱크(39)의 제2챔버(12)에는 펌핑유닛(40c)이 설치되며, 배출관(41c)을 통해 온천장 등 수용가로 고온의 온천수를 공급한다.

도시하지는 않았지만, 온수탱크(39)에는 별도의 가열수단을 통해 온도를 고온으로 유지할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예와 제2실시예에서는 온천수를 상하방향으로 지그재그 형태로 유동시켜 체류시간을 늘리고, 체류시간이 가장 긴 온천수만을 선별적으로 펌핑하여 저장탱크(냉수탱크, 온수탱크 포함)로 이송하여 수용가에서는 라돈이 기준치 이하로 제거된 온천수를 안전하게 사용할 수 있다.

한편, 공기 공급을 통한 라돈제거에 있어서 가장 중요한 사항은 공기의 공급량을 결정하는 것이다. 도시하지는 않았지만, 본 발명에서는 콘트롤러를 구비하여 공기의 공급량을 결정한다. 도 4를 참고하여 콘트롤러에서 공기 공급량을 연산하는 과정을 설명하기로 한다.

도 4를 참고하면, 관정에서 온천수를 펌핑하는 량, 예컨대 일일 펌핑량(Vw)을 결정한다. 이는 수용가의 규모, 온천수의 저류능력 등을 종합적으로 고려하여 결정할 수 있다. 또한 온천수 내 라돈의 농도를 측정한다. 예컨대 온천수를 심도별, 시간별로 샘플링하여 라돈 농도를 측정할 수 있다. 라돈의 농도와 함께 라돈 배계수(H, Radon　emanation coefficient)를 측정한다. 라돈 배계수(배출계수)는 수온, 전기전조도, 불순물의 양, 라돈의 기액평형 분배상수에 따라 결정되는 값으로 온천수의 물리적, 화학적 성질을 통해 측정할 수 있는 값이다.

온천수의 물리적, 화학적 성상이 측정된 후, 라돈의 제거율(RE)을 결정한다. 라돈의 제거율은 라돈 제거후의 농도가 기준치 이하가 되도록 결정한다. 라돈 제거율(또는 제거목표)이 결정되면, 하기의 연산식에 의하여 공기의 공급량을 결정한다.

Q = RE/H(100-RE) …연산식

(여기서, Q=Va(공기량)/Vw(관정펌핑량), H는 라돈배계수, RE는 라돈 제거율(%)임)

제거율(RE), 라돈배계수(H), 및 관정펌핑량(Vw)은 모두 알고 있는 값이므로, 공기 공기량(Va)은 위의 연산식에 의하여 결정될 수 있다.

콘트롤러에서는 위의 값들을 입력받은 후 상기 연산과정을 거쳐 공기의 공급량을 결정하여, 송풍기를 송풍량을 제어한다. 제2실시예와 같이 2개의 라돈저감탱크가 배치되는 경우 결정된 공기 공급량을 분할하여 공기를 주입할 수 있다.

한편, 다른 측면으로 보면, 본 발명에 따른 시스템의 규모와 각 구성요소의 규격을 결정할 때 위의 라돈 제거 연산이 사용될 수 있다.

공기 주입에 따른 라돈 제거 작용에 대하여 설명한다.

먼저 라돈(Rn-222)의 시간(감쇠 시간)에 따른 농도(activity) 변화는 도 5의 표와 같다. 대략 1일에 83.4%, 3.82일에 50%로 감소한다.

본 발명의 연구진은 온천수 펌핑량 대비 공기량(볼륨비, Va/Vw)에 따른 라돈 제거율을 실험하여 도 6의 표에 나타나 있다. 펌핑량 대비 공기량의 볼륨비가 5가 될 때까지 급격하게 라돈이 제거되며, 볼륨비가 10 정도에서 제거율은 수렴하여, 온천수 내 라돈(농도)이 거의 제거됨을 알 수 있다.

또한 본 발명의 연구진은 온천수에 주기적으로 공기를 공급 및 중단을 반복하면서 공기 주입에 따른 온천수 내 라돈의 농도 변화에 대하여 실험하였다. 결과를 도 7의 표에 나타내었다.

도 7을 참고하면, 위쪽의 파란색 원이 라돈 제거율을 나타낸 것이고, 초록색 원이 저감탱크 내 지하수의 라농동도를 나타낸 것이다. 라돈 농도와 라돈 제거율을 보면 상승과 하강이 반복되지만, 서로 반비례하는 형태로 나타난다.

즉, 라돈 농도가 하강하고 제거율이 올라가는 구간이 탱크에 공기를 주입하였을 때 나타나는 현상이며, 반대로 공기주입을 중단하면 반대의 현상이다. 즉 공기의 주입이 온천수 내 라돈 제거에 매우 효과적임을 알 수 있다. 도 7의 표에서는 배기를 시키지 않은 상태에서 실험을 진행한 것이지만, 공기 공급과 함께 환풍구-배기팬을 이용하여 라돈을 배출시키면 온천수 내 라돈이 저감되는 것을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 라돈 포함 온천수에 공기를 주입하여 라돈을 제거하는 설비이다. 무엇보다도 본 발명에서는 간단한 설비를 이용하여 라돈을 저감시키는 것과 함께, 라돈이 최대한 제거된 온천수를 선별적으로 펌핑하여 수용가에 공급하는 것에 장점이 있다. 즉, 제한된 공간 내에서 온천수를 상하방향으로 지그재그 유동시키며 체류시간 및 공기접촉량을 증대시키고, 펌프를 온천수의 이동경로상 가장 마지막 부분(제2챔버의 수위면)에 배치시켜 라돈저감탱크 내에서 체류시간이 가장 길었던 온천수를 선별적으로 펌핑하게 하였다. 이를 통해 수용가로 공급되는 온천수를 안전하게 사용할 수 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100, 200 …온천수 라돈 저감시스템
10, 10a, 10b …라돈저감탱크
16,31 …환풍구, 17,32 …배기팬
20,28 …송풍기, 21,29 …송풍관
30 …저장탱크, 38 …냉수탱크, 39 …온수탱크
40,40a,40b …펌핑유닛, 41a,41b,41c …배출관
42 …부력체, 43 …펌프, 44 …연결관
W …관정, P …파이프라인

Claims (9)

1. 온천수 내 라돈을 제거하기 위한 것으로서, 지하수 관정에서 펌핑된 온천수를 일시적으로 저장하며, 환풍구가 형성되어 있는 라돈저감탱크;
   상기 라돈저감탱크에 공기를 주입하여 라돈을 제거하기 위한 송풍기;
   상기 라돈저감탱크에서 라돈이 제거된 온천수를 수용하는 저장탱크; 및
   상기 라돈저감탱크에 설치되어 온천수를 상기 저장탱크로 펌핑하기 위한 것으로서, 상기 라돈저감탱크의 수위면에 위치하는 부력체와, 상기 부력체에 설치되는 펌프를 구비하는 펌핑유닛;을 구비하며,
   상기 송풍기를 통해 공급되는 공기량을 조절하기 위한 콘트롤러를 더 구비하며,
   Q = RE/H(100-RE) …연산식
   (여기서, Q=Va(공기량)/Vw(관정펌핑량), H는 라돈배계수, RE는 라돈 제거율(%)임)
   상기 콘트롤러는 기설정된 온천수의 라돈 제거율(RE)과, 관정펌핑량(Vw) 및 기측정된 라돈배계수(H)를 입력받은 후, 상기 연산식에 의하여 공기량(Va)을 결정한 후 상기 송풍기를 구동하는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 라돈저감탱크에는 상기 온천수가 관정으로부터 유입되며 상기 송풍기로부터 공기가 공급되는 제1챔버와, 상기 온천수가 상기 저장탱크로 배출되며 상기 펌핑유닛이 설치되는 제2챔버와, 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에 배치되어 상기 제1챔버의 상측 및 상기 제2챔버의 하측과 연통되는 중간챔버가 형성되며,
   온천수는 상기 제1챔버의 하측으로 유입되어 상방으로 이동한 후, 상기 중간챔버를 거쳐 상기 제2챔버의 하측으로 유입되어 상하방향을 따라 지그재그 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1챔버와 중간챔버는 상기 라돈저감탱크의 하면으로부터 상측의 일정 높이까지 연장형성되는 제1격벽에 의하여 구분되며,
   상기 중간챔버와 제2챔버는 상기 라돈저감탱크의 상면으로부터 하측의 일정 높이까지 연장형성되는 제2격벽에 의하여 구분되어,
   상기 제1격벽의 상부와 상기 제2격벽의 하부를 통해 온천수가 유동되는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 라돈저감탱크는 복수 개 배치되어 관정에서 공급된 온천수는 복수의 상기 라돈저감탱크를 순차적으로 통과하며 라돈이 저감되는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 저장탱크는 냉수탱크와 온수탱크를 구비하며,
   상기 냉수탱크는 상기 라돈저감탱크에서 라돈이 제거된 온천수를 공급받으며,
   상기 온수탱크는 지하수 관정으로부터 직접 온천수를 공급받거나 또는 상기 라돈저감탱크로부터 라돈이 저감된 온천수를 공급받는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 온수탱크에는 환풍구가 형성되며,
   상기 온수탱크로 공기를 주입하여 라돈을 제거하기 위한 송풍기와,
   상기 온수탱크의 물을 펌핑하기 위한 것으로서, 상기 온수탱크의 수위면에 위치하는 부력체와, 상기 부력체에 설치되는 펌프를 구비하는 펌핑유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 온수탱크는 가열유닛을 더 구비하며,
   상기 온수탱크로 공급되는 공기량은 상기 라돈저감탱크로 공급되는 공기량보다 적은 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 펌핑유닛은,
   상기 라돈저감탱크에 설치되어 온천수가 배출되는 배출관을 더 구비하며,
   상기 부력체는 고리형으로 형성되어 상기 배출관에 끼워져 온천수의 수위에 따라 상기 배출관을 따라 상하로 이동가능하며,
   상기 펌프는 상기 부력체에 연결되어 상기 부력체와 함께 이동하되, 상기 펌프의 출구는 상기 배출관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 온천수 라돈 저감시스템.
   
   
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