KR20010102876A

KR20010102876A - 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010102876A
Application number: KR1020010061095A
Authority: KR
Inventors: 전인
Original assignee: 전인
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2001-11-17

Abstract

본 발명은 핵자기 공명(NMR: Nuclear Magnetic Resonance) 원리를 이용하여 수질 오염을 측정할 수 있도록, 한 개의 핵자기 공명 기기 본체에 물 속에 담구어 설치해 놓는 여러 개의 측정 센서를 케이블로 연결하여 여러 장소의 수질 오염물질의 양을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 고정 자기장을 인가할 수 있는 한 쌍으로 된 쌍코일(4), 상기 쌍코일(4)의 중앙부에 위치하며 물을 담을 수 있는 실린더(5), 상기 실린더(5)외측에 감겨서 교류전압에 의해 발생된 전자기파를 상기 실린더(5) 내부의 대상오염 물질에 조사시키며, 이에 따라서 반응되어 나오는 상기 대상 오염 물질의 핵자기 공명 신호를 검출하는 픽업 코일(3), 상기 실린더(5) 내부의 물을 교환하는 피스톤(6), 상기 피스톤(6)을 구동시키는 전동기(7), 상기 실린더(5) 외측 공간에 장착되는 온도계(11), 상기 실린더(5)의 양쪽 입구에 부착되는 다중망(10)과 케이스(12)로 구성된 측정 센서; 및 상기 측정 센서로부터 핵자기 공명 신호를 관측하는 핵자기 공명 기기 본체, 상기 측정 센서와 핵자기 공명 기기 본체를 연결하는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 여러 곳의 수질 오염의 정도를 상시적으로 측정하고 감시할 수 있으며, 한 개의 측정 센서로 여러 종류의 수질 오염 물질의 양을 측정할 수 있다는 장점과, 또한, 모든 측정이 원격으로 이루어지기 때문에 측정하고자 하는 수질 오염 물질의 종류와 측정할 장소의 순서를 미리 입력시켜놓음으로써 수질오염의 측정을 자동으로 수행시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 장치 및 방법{An apparatus and method of water pollution measurement using the Nuclear Magnetic Resonance}

본 발명은 핵자기 공명(NMR: Nuclear Magnetic Resonance) 원리를 이용하여 수질 오염을 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것으로써, 한 개의 핵자기 공명기기 본체에 물 속에 담구어 놓는 여러 개의 측정 센서를 케이블로 연결하여 여러장소의 수질 오염 상태를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에 수질 오염을 측정하는 방법은, 채수에 의한 방법을 주로 사용하였다. 이 방법은 수질오염을 측정하고자 하는 곳의 물을 채집하여 분석이 가능한 기기가 있는 곳으로 물을 가져와서 측정하는 것이다.

이러한 채수에 의한 수질 오염 측정은, 여러 종류의 수질오염원을 정밀하게 측정할 수 있다는 장점이 있으나, 물의 수집 후 측정까지 시간이 많이 걸린다는 점, 비용과 인력이 많이 든다는 점, 오염 측정이 지속적이지 못하다는 점 등의 단점이 있었다. 따라서, 수질오염 측정의 본 기능인 수질오염을 예방하고 감시하는 역할을 제대로 수행하지 못했다.

종래에 채수에 의한 수질 오염 측정의 또다른 방법은, 측정 기기를 현장에 가지고 가서 채집한 물의 수질 상태를 측정하는 것이다.

이 방법은, 측정에 걸리는 시간이 짧다는 장점이 있으나, 측정이 가능한 수질 오염 종류가 적다는 점, 측정할 수 있는 수질 오염의 종류가 가지고 간 측정기에 의해 제한된다는 점 등의 단점이 있었다.

종래에 수질 오염을 측정하는 또다른 방법은, 앞의 방법을 자동화시킨 것으로, 여러 종류의 수질 오염 측정 기기들을 모아놓고, 측정하고자 하는 여러현장에 각각 호스를 연결하여 물을 끌어들여서 측정하는 방식이다.

이 방법은, 채수 후 실험실 분석 방법의 가장 취약점인 측정 시간 지연을 물을 운반하는 방법 자체를 변화시킴으로써 어느 정도 해결한 것이긴 하지만, 근본적으로는 실험실 자체를 축소하여 현장 부근으로 옳긴 것과 비슷한 효과를 낼뿐이다. 따라서, 이러한 시스템을 설치하는 비용과 수질오염 측정에 소요되는 비용이 많이 든다는 단점이 있다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 핵자기 공명 원리를 이용하여 수질 오염을 측정하기 위해, 핵자기 공명 기기 본체에 연결되는 수질 오염 측정 센서가 구비되며, 수질오염을 측정하고자 하는 여러현장에 각각 측정 센서만을 설치해놓고, 각각의 측정 센서를 한 개의 핵자기 공명본체에 케이블로 연결하여, 여러 장소의 수질 오염 정도를 수질 오염의 종류별로 즉시 측정하고, 항상 감시할 수 있으며, 비용이 적게드는, 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 장치 및 그 방법을 제공하고자 하는데 있다.

제 1도는 핵자기 공명을 이용한 수질 오염 측정 원리.

제 2도는 핵자기 공명을 이용한 수질 오염 측정기기 구성도.

제 3도는 본 발명의 측정 센서의 평면투시도.

제 4도는 본 발명의 측정 센서의 정면투시도.

제 5도는 본 발명의 측정 센서의 측면투시도.

제 6도는 본 발명의 측정 센서의 전원 공급 부분만을 나타낸 도.

제 7도 a는 본 발명의 측정 센서의 온도계쪽 케이스, b는 컨넥터쪽 케이스.

제 8도 a는 본 발명의 측정 센서의 실린더와 픽업코일 부분을 나타낸 도, b는 분해도.

제 9도는 본 발명의 측정 센서의 분해도.

제 10도 a는 본 발명의 측정 센서의 사시도, b는 망을 분리한 상태의 사시도.

제 11도 a는 본 발명의 측정 센서의 평면도, b는 밑면도.

제 12도 a는 본 발명의 측정 센서의 정면도, b는 측면도.

제 13도는 본 발명의 측정 센서의 반절개도.

제 14도는 본 발명의 측정 센서의 부분절개도.

제 15도는 본 발명의 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 방법을 나타낸 흐름도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 .. 측정 센서 2 .. 케이블

3 .. 픽업 코일 4 .. 쌍코일

5 .. 실린더 6 .. 피스톤

7 .. 전동기 8 .. 구동줄

9 .. 도르래 10 .. 다중망

11 .. 온도계 12 .. 케이스

13 .. 컨넥터 14 .. 코일 감개

15 .. 망 16 .. 실린더 덮개

17 .. 고정구 18 .. 온도계 고정구

19 .. 전동기 고정구 20 .. 온도계쪽 케이스

21 .. 컨넥터쪽 케이스

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 장치의 구성은, 측정하고자 하는 물을 가두어 둘 수 있는 실린더(5); 상기 실린더(5) 내에 삽입되어 물을 교환할 수 있도록 이동이 가능한 피스톤(6); 상기 피스톤(6)에 양방향으로 연결된 구동줄(8); 상기 구동줄(8)을 구동하여 피스톤(6)을 이동시키는 전동기(7); 상기 실린더(5)에 상기 피스톤(6)을 삽입할 수 있도록 상기 실린더(5)의 한쪽 부분에 마개 형태로 된 실린더 덮개(16); 상기 구동줄(8)을 유도하도록 상기 실린더(5)와 상기 실린더 덮개(16)에 장착되는 네 개의 도르래(9); 이물질의 출입을 막도록 상기 실린더(5)의 양쪽에 장착되는 여러 개의망으로 된 다중망(10); 상기 실린더(5)의 외측에 감기어 수질 오염물질의 핵자기 공명 신호를 측정할 수 있는 픽업 코일(3); 상기 픽업 코일(3)의 축방향과 수직한 방향으로 고정된 자기장을 인가하도록 대향된 방향으로 위치한 한쌍으로 된 쌍코일(4); 상기 쌍코일(4)을 감을 수 있는 두 개의 코일 감개(14); 전체를 감싸는 원통형의 케이스(12); 물의 온도를 측정하는 온도계(11); 상기 온도계(11)를 상기 케이스(12) 내부에 장착할 수 있도록 한 온도계 고정구(18); 상기 전동기(7)를 상기 케이스(12) 내부에 장착하도록 한 전동기 고정구(19); 상기 케이스(12)의 외벽에 장착되어 상기 픽업 코일(3)과 쌍코일(4) 그리고 전동기(7)와 온도계(11)의 전선들을 외부로 연결해주는 컨넥터(13); 외부의 이물질을 1차적으로 차단하도록 상기 원통형 케이스(12)의 둘레를 에워싸는 망(15); 상기 케이스(12)를 특정 장소에 고정할 수 있도록 케이스(12)의 외부 하단에 형성된 고정구(17)로 구성되는 측정 센서(1): 및 핵자기 공명기기 본체, 상기 측정 센서(1)와 핵자기공명기기 본체를 연결해주는 케이블(2)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 방법은, 핵자기 공명 원리를 이용한 수질 오염 측정센서를 구비하는 단계(30); 수질 오염의 정도를 측정하고자 하는 물을 교환하는 단계(31); 물의 온도를 측정하는 단계(32); 측정하고자하는 수질 오염의 종류에 따라 서로 다른 세기의 고정 자기장을 인가하는 단계(33); 픽업 코일(3)에 특정 주파수의 교류 전류를 흘려줌으로써 픽업 코일(3) 안에 교류 자기장이 발생되도록 전자기파를 인가하는 단계(34); 픽업코일로부터 수질 오염 물질의 핵자기 공명 신호를 측정하는단계(35); 온도를 다시 측정하는 단계(36); 온도의 변화를 확인하는 단계(37); 핵자기공명 신호의 세기를 저장하는 단계(38)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 핵자기 공명을 이용한 수질 오염 측정 원리를 나타낸 것이다. 일반적으로, 핵자기 공명은 외부에서 인가된 고정 자기장에 의해서 분리된 원자핵의 핵자기모멘트의 에너지 준위들과 외부에서 입사시킨 교류 자기장 사이에 발생되는 공명 현상이다.

핵자기 공명에서 교류 자기장을 가하는 방법은 코일을 사용하며, 대상물을 코일의 내부에 넣고 공명 신호를 관측하였다. 즉, 코일에 전자기파 신호를 인가하고, 인가된 전자기파에 의하여 반응되어서 대상물로부터 출력되는 핵자기 공명 신호를 관측하게 된다.

고정 자기장을 인가하는 방법은 주로 대향된 위치에 놓인 한 쌍의 쌍코일(4)에 직류 전류를 흘려줌으로써, 양쪽 코일의 중간 위치에 비교적 일정한 자기장이 형성되도록 한다. 이러한 고정 자기장은 내부에 있는 대상 핵들의 핵자기모멘트의 에너지 상태를 분리시키는데, 이러한 분리된 에너지 상태 사이의 값에 해당되는 전자기파를 픽업 코일(3)을 통해 입사시키면 핵자기모멘트들은 분리된 에너지 상태사이를 오가게 되며, 이 때 유도 자기장이 형성되고, 픽업 코일(3)에는 유도 자기장에 의한 유도 전류가 형성되는데, 이것이 바로 핵자기 공명 신호이다.

핵자기 공명 신호의 세기는 채우기 인자(filling factor) Q, 전자기파의 진폭, 공명주파수, 그리고 핵의 수에 의해서 결정된다. 그 중 Q는 픽업 코일(3)내에대상시료인 대상물이 채워져 있는 정도를 나타내며, Q가 클수록 공명신호의 세기가 크다. 또한, 전자기파의 진폭이 클수록, 공명주파수가 높을수록, 그리고 핵의 수가 많을수록 공명 신호의 세기가 크다. 따라서 다른 것들을 모두 고정시켰을 때에 공명 신호의 세기는 핵의 수에 비례하므로, 측정된 공명 신호의 세기를 기준치와 비교하여 특정 수질 오염 물질의 양을 알아낼 수 있다.

핵자기 공명 원리를 이용하여 측정할 수 있는 수질 오염원의 종류는, 핵자기모멘트를 가지고 있어서 핵자기 공명 신호를 낼 수 있는 모든 종류의 핵이 포함된다. 핵자기모멘트를 가지기 위해서는 핵스핀이 2분의 1 이상이어야 하는데, 거의 모든 핵이 이에 해당된다.

하지만, 핵자기 공명 신호를 내는 핵들은 그 핵이 속한 분자의 종류에 무관하게 동일한 신호를 내기 때문에, 핵자기 공명 원리를 이용해서 수질 오염 물질의 양을 측정하는 것은 단일 원소로 구성된 것들로 한정되는데, 일반적으로 중금속이라 불리는 것들이 여기에 해당된다.

도 2는 핵자기 공명을 이용한 수질 오염 측정기기 구성도를 나타낸 것이다. 한 개의 핵자기 공명 기기 본체에 다수의 측정 센서(1)가 케이블(2)로 연결되고, 각각의 측정 센서(1)는 수질 오염을 측정하고자 하는 장소에 설치된다. 이러한 측정 센서(1)는 물 속에 잠긴 상태로 설치되고, 핵자기 공명 기기 본체는 특정 장소에 설치된다. 수질 오염의 측정은 동시에 이루어지지 않고, 각 측정 센서(1)를 하나씩 이용하여 순차적으로 측정하며, 특정 수질 오염 물질의 측정이 끝나면 다른 수질 오염 물질의 측정을 위해 고정 자기장의 세기와 인가하는 전자기파의 주파수를 변화시켜서 새로운 측정을 순차적으로 하게 된다.

도 3은 본 발명의 측정 센서의 평면투시도, 도 4는 정면투시도, 도 5는 측면투시도를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 핵자기 공명 신호를 관측하는 픽업 코일(3)은 물을 담을 수 있는 실린더(5)의 외측에 감겨지는데, 실린더(5)를 구성하는 재질은 자기장의 영향을 받지 않는 테프론(Teflon)이나 플라스틱 혹은 유리와 같은 비금속류가 사용된다. 상기 실린더(5)에 물을 교환하기 위해서 물을 강제로 출입시키도록 실린더(5)와 동일한 재질의 피스톤(6)이 삽입된다. 상기 실린더(5)의 양 쪽 입구는 물이 출입할 수 있도록 다수의 구멍이 뚫려져 있으며, 이중 한쪽 벽은 상기 피스톤(6)을 삽입할 수 있도록 실린더 덮개(16)로 구성된다. 상기 실린더 덮개(16) 외측에는 나사선이 형성되어있어서 실린더(5) 내측에 있는 나사선을 따라 삽설된다. 또한, 상기 실린더(5)의 양 쪽 입구의 바깥 부분은 다시 외부로부터 이물질이 유입되지 않도록 여러 겹으로 된 다중망(10)을 부착한다.

상기 피스톤(6)을 구동시키기 위해서 피스톤(6)의 양쪽 방향에 구동줄(8)이 연결되며, 이 구동줄(8)은 실린더(5) 바깥에 있는 전동기(7)에 연결되어 구동력을 받는다. 상기 구동줄(8)의 원활한 작동을 위해 구동줄(8)을 유도하는 네 개의 도르래(9)가 실린더(5) 외측에 고정된다. 상기 전동기(7)는 피스톤(6)을 양 쪽 방향으로 움직여서 물을 교환한다.

상기 픽업 코일(3)의 축방향과 수직한 방향으로 고정 자기장을 인가하기 위해서 한 쌍으로 된 쌍코일(4)을 두 개의 코일 감개(14)에 감아서 상기 실린더(5)의외측 대향되는 방향에 설치한다. 상기 쌍코일(4)에는 직류 전류를 흘려주는데, 직류 전류에 의해서 양쪽 코일에 유도되는 자기장의 방향이 같도록 양쪽 코일의 감는 방향을 동일하게 함으로써 실린더(5) 내부에는 거의 균일한 고정 자기장이 형성되도록 한다.

핵자기 공명 신호의 주파수는 온도에 따라 달라지므로, 온도 측정은 필수적이다. 따라서, 온도를 측정하는 온도계(11)를 측정 센서(1) 안쪽에 장착한다.

측정 센서(1)를 감싸는 원통형 케이스(12)는 전자기파의 영향을 받지않는 재질로 구성되며, 상기 케이스(12)의 외측 벽은 다시 이물질의 유입을 차단하는 망(15)으로 감싼다. 상기 측정 센서(1)는 수질 오염을 측정하고자 하는 물 속에 설치되므로 이를 위해 케이스(12) 하단부 중앙에는 암나사선이 있는 고정구(17)를 형성한다.

상기 측정 센서(1)는 케이블(2)을 통해 핵자기 공명 기기 본체와 연결되는 데, 상기 케이블(2)과 측정 센서(1)을 연결하는 컨넥터(13)를 케이스(12)의 외벽에 형성한다.

도 6은 본 발명의 측정 센서의 전원 공급 부분과 컨넥터를 나타낸 도면이다.

상기 측정 센서(1) 안에 전선들은 총 7 개의 단자를 필요로 한다. 이중에서 주의를 요구하는 것은 픽업 코일(3)의 연결이다. 실린더(5) 내에 있는 수질 오염측정 대상 핵들의 핵자기모멘트 신호는 픽업 코일(3)로 검출되어 케이블(2)을 통해 핵자기 공명 기기 본체에 전송되는데, 그 신호의 세기는 상당히 미약하다. 따라서 픽업 코일(3)과 핵자기 공명 기기 본체를 연결하는 선은 동축케이블을 이용하여 외부로부터 들어오는 전파를 차단해야 한다. 그러므로 상기 케이블(2)은 동축케이블을 포함하여 추가로 다섯 개의 일반 전선으로 구성된다. 도 6에 도시된 컨넥터(13)의 안쪽 두 개의 원형 단자는 상기 픽업 코일(3)을 연결하는 동축케이블 형태를 띠고 있다.

제 7도 a는 본 발명의 측정 센서의 온도계쪽 케이스(20)이고, b는 컨넥터쪽케이스(21)를 나타낸 도면이다.

측정 센서(1)의 케이스(12)는 원통형 구조이지만, 조립을 용이하게 하기 위해서 이를 반으로 나누어 온도계쪽 케이스(20)와 컨넥터쪽 케이스(21)로 구성된다. 온도계쪽 케이스(20)의 내측 벽에는 온도계 고정구(18)를 이용하여 온도계(11)를 고정한다. 컨넥터쪽 케이스(21)의 내측 벽에는 전동기(7)를 고정할 수 있는 전동기고정구(19)가 부착된다.

제 8도 a는 본 발명의 측정 센서의 실린더와 픽업코일 부분을 나타낸 도이고, b는 이를 분해한 도면이다.

도시된 바와 같이, 실린더(5)의 양쪽 입구 쪽에는 외부로부터 유입되는 이물질을 차단하기 위해서 여러 겹으로 된 다중망(10)이 장착된다.

제 9도는 본 발명의 측정 센서의 분해도이다.

두 개의 코일 감개(14)는 자기장의 영향을 받지 않는 재질로 구성되어 있으며, 쌍코일(4)은 하나의 전선을 이용하여 두 개의 코일 감개(14)에 같은 방향으로 감겨진다. 이렇게 함으로서 쌍코일(4)의 중앙 실린더(5)가 놓여지는 부분에 비교적균일한 고정 자기장을 형성할 수 있다.

제 10도 a는 본 발명의 측정 센서의 사시도이고, b는 망을 분리한 상태의 사시도를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 외부로부터 유입되는 이물질은 1차적으로 망(15)이 차단하며, 2차적으로 다중망(10)이 차단한다.

제 11도 a는 본 발명의 측정 센서의 평면도이고, b는 밑면도를 나타낸 도면이다.

제 12도 a는 본 발명의 측정 센서의 정면도이고, b는 측면도를 나타낸 도면이다.

도 13은 본 발명의 측정 센서의 반절개도이고, 도 14는 부분절개도를 나타낸 도면이다.

본 발명의 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 방법을 도 15의 흐름도를 참조하여 설명한다.

먼저, 핵자기 공명 기기 본체에 케이블(2)로 연결되어 물 속에 설치할 수 있는 측정 센서(1)를 구비한다.(30)

그런 다음, 측정 센서(1) 내의 실린더(5) 안에 있는 물을 전동기(7)를 작동시켜서 교환한다.(31)

이 때, 물을 완전히 교환하기 위해서 전동기(7)의 회전 방향을 여러 차례 바꾸어줌으로써 실린더(5) 내의 피스톤(6)을 여러번 왕복시킨다.

그런 다음, 측정 센서(1) 내에 장착된 온도계(11)를 이용하여 물의 온도를 측정한다.(32)

일반적으로, 핵자기 공명 주파수는 온도에 따라 달라지며, 온도에 따른 공명주파수의 변화량은 대상 오염 물질의 종류에 따라 다르다. 그러므로 특정 대상오염 물질의 핵자기 공명 신호를 관측하고자 할 때에 온도의 측정은 필수적이다. 따라서, 핵자기 공명 신호를 관측하고자 하는 대상 오염 물질의 종류가 결정되면, 온도에 따른 대상 오염 물질의 핵자기 공명 주파수 데이터와 온도계(11)에서 읽어들인 온도 값을 기준으로 핵자기 공명 기기 본체에서 발진하는 주파수를 결정한다.

그런 다음, 쌍코일(4)에 직류 전류를 공급하여 고정 자기장을 인가한다.(33)

이 때, 고정 자기장의 세기는 쌍코일(4)에 공급하는 직류 전류의 세기에 비례하는데, 고정 자기장의 세기는 측정하고자 하는 대상 오염 물질의 종류와 온도에 따라 달라진다.

그런 다음, 핵자기 공명 신호를 관측하고자 하는 대상 오염 물질의 종류, 고정 자기장의 세기, 그리고 온도에 의해서 결정된 핵자기 공명 주파수에 해당되는 전자기파를 픽업 코일(3)을 통해 실린더(5) 내의 물에 인가한다.(34)

그런 다음, 실린더(5) 내에 있는 물 속의 측정 대상 오염 물질의 핵자기 공명 신호를 픽업 코일(3)을 통해 측정한다.(35)

이 때에 나오는 핵자기 공명 신호의 세기는 아주 미약하므로 신호를 여러번 측정하여 계속 더해줌으로써 신호의 세기를 증폭시키는데, 이는 실제로 신호의 세기가 커지는 것이 아니라 신호 대 잡음비(S/N 비)를 증가시킴으로써 잡음으로부터 신호를 구분시키는 작업이다.

그런 다음, 다시 온도를 측정한다.(36)

온도의 재측정은 핵자기 공명 신호를 관측하는 동안에 고정 자기장이나 픽업 코일(3)에 인가된 교류 자기장을 형성하기 위해서 흘려주는 전류에 의해 측정센서(1) 내부의 온도가 변했을 가능성이 있기 때문이다.

그런 다음, 온도가 초기 온도를 기준으로 변했는가를 판단한다.(37)

만일, 온도가 변했다면 새로운 온도를 기준으로 고정 자기장과 픽업 코일(3)에 인가하는 전자기파의 주파수를 변경하여 핵자기 공명 신호를 다시 측정한다.

만약, 온도가 변하지 않았다면 측정된 공명 신호의 세기를 핵자기 공명 기기 본체에 저장한다.(38)

측정된 공명 신호의 세기는 측정 대상 오염 물질의 양에 따른 공명 신호의 세기 데이터 베이스와 비교하여 대상 오염 물질의 양을 측정한다.

본 발명에 따르면, 한 개의 핵자기 공명 기기 본체에 여러 개의 측정 센서(1)를 케이블(2)로 연결하여 여러 곳의 수질 오염의 정도를 상시적으로 측정하고 감시할 수 있으며, 한 개의 측정 센서(1)로 여러 종류의 수질 오염 물질의 양을 측정할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 모든 측정이 원격으로 이루어지기 때문에 수질 오염 물질의 양을 측정하기 위해서 현장에 직접 가지 않아도 되며, 측정하고자 하는 수질 오염 물질의 종류와 측정할 장소의 순서를 미리 입력시켜놓음으로써 수질 오염의 측정을 자동으로 수행시킬 수 있다는 장점이 있다.

수질오염을 측정하는 근본적인 이유는 수질 오염을 사전에 예방하고 감시하는 것인데, 이러한 원격 측정 장치는 수질 오염을 예방하고 감시하는 효과를 최대화 할 수 있다는 장점이 있다.

Claims

고정 자기장을 인가할 수 있는 한 쌍으로 된 쌍코일(4), 상기 쌍코일(4)의 중앙부에 위치하며 물을 담을 수 있는 실린더(5), 상기 실린더(5) 외측에 감겨서 교류전압에 의해 발생된 전자기파를 상기 실린더(5) 내부의 대상 오염 물질에 조사시키며, 이에 따라서 반응되어 나오는 상기 대상 오염 물질의 핵자기 공명 신호를 검출하는 픽업 코일(3), 상기 실린더(5) 내부의 물을 교환하는 피스톤(6), 상기 피스톤(6)을 구동시키는 전동기(7), 상기 실린더(5) 외측 공간에 장착되는 온도계(11), 상기 실린더(5)의 양쪽 입구에 부착되는 다중망(10)과 케이스(12)로 구성된 측정 센서(1); 및

상기 측정 센서(1)로부터 핵자기 공명 신호를 관측하는 핵자기 공명 기기 본체, 상기 측정 센서(1)와 핵자기 공명 기기 본체를 연결하는 케이블(2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 측정 센서(1)는,

수질 오염 물질의 양을 측정하고자 하는 물을 가두어 둘 수 있는 실린더(5), 상기 실린더(5) 내에 삽입되어 물을 교환할 수 있도록 이동이 가능한 피스톤(6), 상기 피스톤(6)에 양방향으로 연결된 구동줄(8), 상기 구동줄(8)을 구동하여 피스톤(6)을 이동시키는 전동기(7), 상기 실린더(5)에 상기 피스톤(6)을 삽입할 수 있도록 상기 실린더(5)의 한쪽 부분에 마개 형태로 된 실린더 덮개(16), 상기구동줄(8)을 유도하도록 상기 실린더(5)와 상기 실린더 덮개(16)에 장착되는 네 개의 도르래(9), 이물질의 출입을 막도록 상기 실린더(5)의 양쪽에 장착되는 여러 개의 망으로 된 다중망(10), 상기 실린더(5)의 외측에 감기어 수질 오염물질의 핵자기 공명 신호를 측정할 수 있는 픽업 코일(3), 상기 픽업 코일(3)의 축방향과 수직한 방향으로 고정 자기장을 인가하도록 대향된 방향으로 위치한 한 쌍으로 된 쌍코일(4), 상기 쌍코일(4)을 감을 수 있는 두 개의 코일 감개(14), 전체를 감싸는 원통형의 케이스(12), 물의 온도를 측정하는 온도계(11), 상기 온도계(11)를 상기 케이스(12) 내부에 장착할 수 있도록 한 온도계 고정구(18), 상기 전동기(7)를 상기 케이스(12) 내부에 장착하도록 한 전동기 고정구(19), 상기 케이스(12)의 외벽에 장착되어 상기 픽업 코일(3)과 쌍코일(4) 그리고 전동기(7)와 온도계(11)의 전선들을 외부로 연결해주는 컨넥터(13), 외부의 이물질을 1차적으로 차단하도록 상기 케이스(12)의 둘레를 에워싸는 망(15), 상기 케이스(12)를 특정장소에 고정할 수 있도록 케이스(12)의 외부 하단에 형성된 고정구(17)로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 장치.
핵자기 공명 원리를 이용한 수질 오염 측정센서를 구비하는 단계(30);

수질 오염의 정도를 측정하고자 하는 물을 교환하는 단계(31);

물의 온도를 측정하는 단계(32);

측정하고자하는 수질 오염의 종류와 온도에 따른 특정 세기의 고정 자기장을 인가하는 단계(33);

픽업 코일(3)에 특정 주파수의 교류 전류를 흘려줌으로써 픽업 코일(3) 안에 교류 자기장이 발생되도록 전자기파를 인가하는 단계(34);

픽업 코일(3)로부터 수질 오염 물질의 핵자기 공명 신호를 측정하는 단계(35);

온도를 다시 측정하는 단계(36);

온도의 변화를 확인하는 단계(37); 및

핵자기 공명 신호의 세기를 저장하는 단계(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 방법.
제3항에 있어서, 상기 측정 센서(1)는,

수질 오염 물질의 양을 측정하고자 하는 물을 가두어 둘 수 있는 실린더(5), 상기 실린더(5) 내에 삽입되어 물을 교환할 수 있도록 이동이 가능한 피스톤(6), 상기 피스톤(6)에 양방향으로 연결된 구동줄(8), 상기 구동줄(8)을 구동하여 피스톤(6)을 이동시키는 전동기(7), 상기 실린더(5)에 상기 피스톤(6)을 삽입할 수 있도록 상기 실린더(5)의 한쪽 부분에 마개 형태로 된 실린더 덮개(16), 상기 구동줄(8)을 유도하도록 상기 실린더(5)와 상기 실린더 덮개(16)에 장착되는 네 개의 도르래(9), 이물질의 출입을 막도록 상기 실린더(5)의 양쪽에 장착되는 여러 개의 망으로 된 다중망(10), 상기 실린더(5)의 외측에 감기어 수질 오염물질의 핵자기 공명 신호를 측정할 수 있는 픽업 코일(3), 상기 픽업 코일(3)의 축방향과 수직한 방향으로 고정 자기장을 인가하도록 대향된 방향으로 위치한 한쌍으로 된 쌍코일(4), 상기 쌍코일(4)을 감을 수 있는 두 개의 코일 감개(14), 전체를 감싸는 원통형의 케이스(12), 물의 온도를 측정하는 온도계(11), 상기 온도계(11)를 상기 케이스(12) 내부에 장착할 수 있도록 한 온도계 고정구(18), 상기 전동기(7)를 상기 케이스(12) 내부에 장착하도록 한 전동기 고정구(19), 상기 케이스(12)의 외벽에 장착되어 상기 픽업 코일(3)과 쌍코일(4) 그리고 전동기(7)와 온도계(11)의 전선들을 외부로 연결해주는 컨넥터(13), 외부의 이물질을 1차적으로 차단하도록 상기 케이스(12)의 둘레를 에워싸는 망(15), 상기 케이스(12)를 특정장소에 고정할 수 있도록 케이스(12)의 외부 하단에 형성된 고정구(17)로 구성되는 것을 특징으로 하는 핵자기 공명 원리를 이용한 수질오염 측정 방법.