KR20030083465A - Measuring device and Evaluation system for Radon gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하공간 공사현장에서 활용되는 라돈 가스 측정 장치 및 라돈 가스 위해도 평가 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a radon gas measurement device and radon gas risk assessment system utilized in the underground construction site.
라돈(Rn)은 우라늄과 토륨 방사능 계열에서 라듐(Ra)의 방사능붕괴로 생기는 가스성 물질로 무색, 무취의 특성을 가지고 있으며, 불활성이어서 이동도가 크고 공기보다 무겁기 때문에 인간에게 쉽게 흡입될 가능성이 크다. 이러한 라돈은 흡연에 이은 제2의 폐암 발생 원인이 되며, 특히 실내 대기중 라듐의 농도가 매우 적을지라도 방사선 발생에 의해 폐에 손상을 입힐 수 있으며, 토양가스, 건축자재, 지하수등에 의해 라돈이 꾸준히 실내 공간으로 유입되어 지구상 어느 공간에서나 분포할 수 있다는 점에 문제의 심각성이 있다.Radon (Rn) is a gaseous substance caused by the radioactive decay of radium (Ra) in the uranium and thorium radioactive series. It has colorless and odorless properties. Big. Radon is the second cause of lung cancer following smoking. Especially, even if the concentration of radium in the indoor atmosphere is very low, radiation can be damaged by the generation of radiation, and radon is steadily affected by soil gas, building materials, and groundwater. There is a serious problem in that it can be introduced into the interior space and distributed in any space on earth.
그러나, 라돈 방사능의 문제가 심각한 것임에도 불구하고 국내에서는 일반인에게 거의 인식되지 않았으며 정부의 규제 조치 역시 미흡하고 지하공간 공사현장에서 유용한 라돈 가스 측정 및 라돈 가스 위해도 평가 시스템이 건설 현장에 적용된 사례는 거의 전무한 실정에 있다. 국외의 경우에도 체계적인 방법으로 라돈을 측정하는 시스템은 찾아볼 수 없으며 산발적으로 라돈 농도를 측정하는 장치에만 의존하고 있는 실정이다.However, despite the serious problem of radon radioactivity, it is hardly recognized by the public in Korea, and there are insufficient governmental regulatory measures, and the radon gas measurement and radon gas risk assessment system, which is useful at underground construction sites, is applied to construction sites. Is almost absent. Even in foreign countries, a system for measuring radon in a systematic manner cannot be found, and only a device for measuring radon concentration sporadically exists.
따라서, 본 발명은 지하공간에 존재하는 라돈의 농도를 측정하는 장치, 그리고 이들 장치를 시스템화 한 위해성 평가 모델을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a device for measuring the concentration of radon present in the underground space, and a risk assessment model systemizing these devices.
도 1a는 본 발명에 따른 시추공에서의 라돈 농도 측정을 위한 장치의 구성도,Figure 1a is a block diagram of a device for measuring the radon concentration in the borehole according to the present invention,
도 1b는 본 발명에 따른 다수의 시추공에서의 라돈 농도 측정을 위한 장치의 구성도,1b is a block diagram of an apparatus for measuring radon concentration in a plurality of boreholes according to the present invention;
도 1c는 본 발명에 따른 라돈 가스 함유 공기를 포집하기 위한 필터 홀더의 상세도,1C is a detailed view of a filter holder for collecting radon gas-containing air according to the present invention;
도 1d는 본 발명에 따른 밀봉 수단으로서의 타이곤 패킹 부재를 도시한 상세도,1D is a detailed view of the tygon packing member as the sealing means according to the present invention;
도 2a는 본 발명에 따른 지표지반 - 대기로의 라돈 플럭스를 측정하기 위한 폐쇄형 장치를 도시한 구성도,2a is a schematic view of a closed device for measuring radon flux to ground-surface to the atmosphere according to the present invention;
도 2b는 본 발명에 따른 지표지반 - 대기로의 라돈 플럭스를 측정하기 위한 개방형 장치를 도시한 구성도,FIG. 2B is a schematic view of an open device for measuring radon flux to ground-surface to the atmosphere according to the present invention; FIG.
도 3a는 본 발명에 따른 매질에서 공극으로 이동하는 라돈의 발산율을 측정하는 장치를 도시한 구성도,Figure 3a is a block diagram showing an apparatus for measuring the divergence rate of radon moving to the pores in the medium according to the present invention,
도 3b는 본 발명에 따른 라돈의 생성 매질에서 타 매질로 이동하는 라돈의발산율을 측정하는 장치를 도시한 구성도,Figure 3b is a block diagram showing an apparatus for measuring the rate of divergence of radon moving from the production medium of radon to another medium according to the present invention,
도 4a는 본 발명에 따른 지하 공간에서의 라돈 농도를 검출하는 장치를 보인 구성도, 그리고Figure 4a is a block diagram showing an apparatus for detecting the radon concentration in the underground space according to the present invention, and
도 4b는 도 4a의 콘테이너부를 확대하여 도시한 사시도이다.4B is an enlarged perspective view of the container portion of FIG. 4A.
< 도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명 ><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
(10): 라돈 검출기 (100): 시추공케이싱 (101): 필터홀더(10): radon detector (100): borehole casing (101): filter holder
(102): 호스 (30): 라돈측정용셀 (200): 공기펌프(102): hose (30): radon measuring cell (200): air pump
(120): 포집용 콘테이너 (121) : 고무패킹120: collecting container (121): rubber packing
본 발명은 지하공간에서의 라돈 농도 측정은 물론 라돈의 생성, 발산 및 이동을 고려하여 종합적으로 라돈 위해성을 평가할 수 있는 모델을 제공하고 있다. 이를 위하여 본 발명은 (1)지하 시추공내에서 라돈을 측정하는 장치 (2)지표-대기로 발산되는 라돈 플럭스를 측정하는 장치 (3)라돈 발산율을 측정하는 장치 및 (4)지하공간(예;공동, 터널등)의 벽면에서 생성 및 이동되는 라돈 농도를 측정하는 장치 각각을 제공한다.The present invention provides a model capable of comprehensively evaluating radon risk in consideration of radon concentration measurement in the underground space, as well as generation, divergence and movement of radon. To this end, the present invention (1) a device for measuring radon in the underground borehole (2) a device for measuring the radon flux emitted to the indicator-air (3) a device for measuring the radon divergence rate and (4) underground space ; Provide a device for measuring the concentration of radon generated and moved in the walls of the cavity (tunnel, tunnel, etc.).
나아가, 본 발명은 위의 (1) 내지 (4)의 측정 장치를 통합하여 각각의 라돈 농도 내지 발산율을 알아내고 이로부터 라돈의 위해성을 효율적으로 평가하는 시스템을 제공한다.Furthermore, the present invention integrates the measuring apparatus of (1) to (4) above to provide a system for finding out each radon concentration or divergence rate and efficiently evaluating the risk of radon therefrom.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1. 지하시추공에서의 라돈 가스 측정 장치1. Radon gas measuring device in underground borehole
시추공에서의 라돈 측정은 지반에서 시추공 작업이 진행중 이거나 작업이 종료된 직후에 해당 시추공에서 직접 라돈 함유 가스를 추출하여 라돈 농도를 측정하는 것이다.Radon measurement in boreholes is the measurement of radon concentrations by extracting radon-containing gases directly from the borehole immediately after or at the end of the operation.
이를 위한 본 발명의 라돈 가스 측정 장치는 도 1a에 도시한 것과 같이, 지반층(20)에 천공된 시추공을 유지하는 시추공 케이싱(100)내에 내부 가스 유동이 가능한 호스(102)가 케이싱의 길이 방향을 따라 소정의 측정 지점에 설치되고, 호스(102)의 일단에는 필터홀더(101)가 장착되어 있다. 상기 필터홀더(101)는 도 1c에 도시한 것과 같이, 상부필터캡(113), O링(114), 필터(111), 하부필터캡(112)이 차례로 조립되어 만들어지는데, 라돈 농도 측정을 위해 필요한 지하 유동 가스외의 이물질이 호스내로 유입되거나 포집 가스가 호스 단부에서 누설되는 것이 방지되고 있다. 또한, 상기 호스(102)가 지면을 통과하는 부근에는 도 1d에 도시한 것과 같은 타이곤튜빙(Tygon packing)패킹부재(103)가 설치되어 케이싱(100)을 완전 밀봉하여 지면 접합부에서의 누설과 지표대기와이 혼합을 방지하고 있으며, 상기 호스(102)는 이 타이곤튜빙패킹부재(103)를 통해 지상에 설치된 라돈측정용셀(30)에 연통되어 있다. 라돈 측정용 셀(30)은 공기펌프와 같은 동력원(200)에 연결되어 있다. 라돈 검출기(10)는 셀(30)에서 최종 포집된 가스에 대하여 라돈 농도의 정량적인 측정을 수행한다. 라돈 검출기(10)는 공지의 라돈 검출기를 이용할 수 있는데, 이는 라돈의 방사능량(라돈은 기체 형태로 존재하는 유일한 방사능 원소이다.)을 토대로 라돈 농도를 계산하여 사용자에게 알려 준다. 이러한 구성으로 이루어진본 발명의 측정 장치는 셀(30)에 연결된 공기 펌프(200)를 구동하여 시추공 내부까지 연통된 호스(102)에서 토양가스(G)를 흡입하여 셀(30)로 전송시킴으로써 라돈 함유 가스를 포집한다.In the radon gas measuring apparatus of the present invention for this purpose, as shown in Figure 1a, the hose 102, which allows the internal gas flow in the borehole casing 100 to maintain the borehole drilled in the ground layer 20, the longitudinal direction of the casing The filter holder 101 is installed at a predetermined measuring point along one end of the hose 102. The filter holder 101 is made by assembling the upper filter cap 113, the O-ring 114, the filter 111, and the lower filter cap 112 in order as shown in FIG. 1C. Foreign matter other than underground flow gas, which is necessary for this purpose, is prevented from entering the hose or collecting gas leaking from the hose end. Further, in the vicinity of the hose 102 passing through the ground, a Tygon packing packing member 103 as shown in FIG. 1D is installed to completely seal the casing 100, thereby preventing leakage and indices at the ground joint. The mixing with the atmosphere is prevented, and the hose 102 communicates with the radon measuring cell 30 installed on the ground through the tygon tubing packing member 103. The radon measuring cell 30 is connected to a power source 200 such as an air pump. The radon detector 10 performs quantitative measurement of radon concentration for the gas finally collected in the cell 30. The radon detector 10 may use a known radon detector, which calculates the radon concentration based on the amount of radioactive radon (radon is the only radioactive element present in gaseous form) and informs the user. The measuring device of the present invention having such a configuration drives the air pump 200 connected to the cell 30 to suck the soil gas G from the hose 102 communicated to the inside of the borehole, thereby transferring radon to the cell 30. Collect the gas containing.
본 발명에 있어 라돈 농도의 정성적 평가, 즉 이론치와 실측치와의 대비 및 평가는 다음과 같이 행해질 수 있다.In the present invention, the qualitative evaluation of the radon concentration, that is, the contrast between the theoretical value and the measured value and the evaluation can be performed as follows.
먼저, 도 1과 관련하여 심도별 라돈 농도의 계산은 일반적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.First, the calculation of the radon concentration for each depth in relation to FIG. 1 may be generally expressed as follows.
Rn(Z) = Rn(∞) * [1 - exp(-Z/L)]Rn (Z) = Rn (∞) * [1-exp (-Z / L)]
(여기서, Z는 해당심도, ∞는 무한대 심도, L은 라돈 원자의 확산길이로서 라돈의 평균 수명(약 5.5일)동안 이동할 수 있는 거리를 나타낸다.Where Z is the depth of independence, ∞ is the depth of infinity, and L is the diffusion length of the radon atom, representing the distance that can be traveled over the average lifetime of radon (about 5.5 days).
여기서, Rn(∞) 값은Where Rn (∞)
Rn(∞) = [토양밀도(g/㎤) * 1000(단위보정계수) * Ra(pCi/g) *발산계수]Rn (∞) = [soil density (g / cm 3) * 1000 (unit correction factor) * Ra (pCi / g) * divergence factor]
/토양공극률Soil Porosity
의 식을 통해 구하는데, 토양밀도, Ra의 함량, 토양공극률등은 일반적인 실험 및 분석에 의해 얻은 값을 사용하며, 발산계수는 후술하는 도 3의 장치에서 구한 값을 사용할 수 있다.Obtained through the equation, the soil density, Ra content, soil porosity, etc. are used by the values obtained by general experiments and analysis, the divergence coefficient can be used in the device of Figure 3 to be described later.
또한, L은L is also
L = [D/(λ*S)]0.5로 정의되는데, λ는 라돈의 붕괴상수로 2.1*10-6dps (disintegration per second, 초당 붕괴 속도)이며, S는 토양 공극률이고, D는 해당 매질에서의 라돈의 확산 계수로서 매질에 따라 실험적으로 구한 기지의 값을 이용한다.)L = [D / (λ * S)] 0.5 , where λ is the decay constant of radon, 2.1 * 10 -6 dps (disintegration per second), S is the soil porosity, and D is the media As the diffusion coefficient of radon at, we use the known values obtained experimentally according to the medium.)
이러한 방법으로 해당 심도Z에서 라돈 농도값을 이론적으로 계산할 수 있으며, 실제 시추공에서 심도별로 얻어진 측정치와 비교하게 된다. 라돈 농도는 변화량이 많은 공기 분위기 중에서 측정하는 것이므로 매우 가변적이고 불확실성의 소지가 많다. 그러나, 시추공 내에서 심도별로 반복 측정하여 얻어진 여러 측정치군을 이론적으로 계산한 값과 비교하여, 회귀 분석법등을 통해 가장 근접한 데이터 세트의 라돈 농도값을 대표값으로 정하면, 라돈 농도 절대값의 가변 범위를 정성적인 데이터로 보정하는 셈이 되므로, 더욱 정확히 해당 심도에서의 라돈 농도를 산출할 수 있다.In this way, the radon concentration can be theoretically calculated at the corresponding depth Z and compared with the measurements obtained for each depth in the actual borehole. Radon concentrations are highly variable and potentially uncertain because they are measured in varying air atmospheres. However, if the radon concentration value of the closest data set is determined as a representative value by comparing several groups of measurement values obtained by repeatedly measuring the depths in the borehole with theoretical values, the variable range of the absolute value of the radon concentration Since it is corrected by qualitative data, it is possible to calculate the radon concentration at the corresponding depth more accurately.
나아가, 본 발명의 측정 장치는 도 1b에 도시한 것과 같이, 시추공에서의 심도별 라돈 측정을 위해 활용될 수 있다. 이 경우의 측정장치는 다수의 시추공내의 호스(102,102.....102) 단부에 설치된 필터홀더(101)가 각각의 심도에 따라 배설되어 있으며, 각 호스(102)는 도 1a에 도시한 것과 마찬가지로 각각의 라돈 측정용 셀(30)에 연결되어 있다. 셀(30,30..30)에 포집된 토양가스(G)는 각 상이한 지하 심도에서의 포집가스이므로, 이러한 장치를 활용하면 다양한 지하 지점에서 라돈 함유량을 측정하여 전체 시추공 내에서의 라돈 농도의 대표값(평균값)을 산출할 수 있다.Furthermore, the measuring device of the present invention can be utilized for the radon measurement by depth in the borehole, as shown in Figure 1b. In this case, the measuring apparatus is provided with filter holders 101 installed at the ends of the hoses 102, 102,... 102 in the plurality of boreholes according to their respective depths, and each hose 102 is similar to that shown in FIG. 1A. It is likewise connected to each radon measuring cell 30. Since the soil gas (G) collected in the cells (30, 30..30) is collected at different underground depths, such a device can be used to measure radon content at various underground points to determine the radon concentration in the entire borehole. The representative value (average value) can be calculated.
2. 지표지반-대기로의 라돈 플럭스 측정 장치 및 방법2. Apparatus and method for measuring radon flux to ground-air
지표지반-대기로의 라돈 플럭스 측정은 지표를 통과하여 대기중으로 발산되는 지반층 토양가스(G)내의 라돈 플럭스를 측정하는 것이다.The measurement of radon flux to ground-to-air is the measurement of radon flux in ground-layer soil gas (G) that passes through the surface and is released into the atmosphere.
이를 수행하는 장치는 도 2a에 도시한 폐쇄형과 도 2b에 도시한 개방형의 두 유형이 있는데, 먼저 폐쇄형에 대하여 설명하면, 도 2a에 도시한 것과 같이, 포집용컨테이너(120) 모서리는 쐐기형침탑(122)에 의해 지반에 고정되어 있으며, 상기 콘테이너(120) 높이의 대략 중간 지점에는 고무패킹(121)이 설치되어 콘테이너 내부 공간과 외부대기를 밀봉시키고 있다. 콘테이너(120)는 박스형의 직육면체로 밑면이 없는 형태인데, 높이는 30 - 50cm, 폭은 50 - 80cm인 것이 바람직하고, 고무패킹(121)은 콘테이너의 양쪽 옆면을 따라 4-10개 정도 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 호스(102)가 밀봉용의 고무패킹(123)을 통해 콘테이너(120)의 상면을 통과하여 그 일단에는 가스를 포집하기 위한 필터홀더(101)가 설치되어 있으며, 다시 호스(102)의 타단은 도 1에서 설명한 것과 동일하게 라돈 측정용 셀(30)에 연결되어 있다. 이러한 구성으로 이루어져 있으므로, 콘테이너(120)의 내부 공간은 지표면에만 개방되어 있고, 외기와는 완전히 차단된 상태가 된다. 그리고, 도 1에서 설명한 것과 동일하게 공기 펌프(200)를 구동하여 호스(102)단부에 설치된 필터홀더(101)를 통해 가스를 포집하여 이를 셀(30)로 전달한다. 라돈 측정용 셀(30)에는 지반에서 확산 및 발산된 토양가스만이 포집되며, 이를 대상으로 라돈 검출기(10)를 사용하여 라돈 농도를 측정하게 된다.There are two types of apparatus for performing this, the closed type shown in FIG. 2A and the open type shown in FIG. 2B. First, the closed type is described. As shown in FIG. 2A, the edge of the collecting container 120 is wedge. It is fixed to the ground by the mold needle tower 122, and the rubber packing 121 is installed at an approximately halfway point of the container 120 to seal the inner space of the container and the outside atmosphere. Container 120 is a box-shaped rectangular parallelepiped form without a bottom, it is preferable that the height is 30-50cm, the width is 50-80cm, the rubber packing 121 is to be installed about 4-10 along both sides of the container. desirable. Then, the hose 102 passes through the upper surface of the container 120 through the rubber packing 123 for sealing, and at one end thereof, a filter holder 101 for collecting gas is installed. The other end is connected to the radon measuring cell 30 in the same manner as described in FIG. Since it consists of such a structure, the internal space of the container 120 is open only to the ground surface, and will be in the state completely interrupted | blocked with the outside air. In addition, as described in FIG. 1, the air pump 200 is driven to collect gas through the filter holder 101 installed at the end of the hose 102, and then transfer the gas to the cell 30. Only the soil gas diffused and diverged from the ground is collected in the radon measuring cell 30, and the radon concentration is measured using the radon detector 10.
라돈 플럭스는 라돈 검출기로 측정한 라돈 농도를 바탕으로 다음 식으로 계산한다.Radon flux is calculated from the following equation based on radon concentration measured with a radon detector.
Flux = 측정된 라돈농도 / (측정시간 * 단면적)Flux = measured radon concentration / (measurement time * cross-sectional area)
즉, 단위 시간당 단위 면적의 지표에서 대기로 방출되는 라돈 농도가 플럭스값이 되는데, 도 2의 경우 컨테이너의 면적이 "단면적"이 된다.That is, the radon concentration emitted to the atmosphere from the surface of the unit area per unit time becomes a flux value, in the case of Figure 2 the area of the container is "cross-sectional area".
한편, 도 2b에 도시한 개방형은 도 2a의 장치에서 고무패킹(121)을 제거한 것으로 나머지 구성은 폐쇄형과 같은데, 이 경우에는 콘테이너(120)의 양 측면이 개방되는 결과, 토양가스에 더하여 대기 성분이 혼합된 가스가 포집되며 이 혼합가스를 대상으로 라돈 플럭스를 측정하게 된다. 개방형의 경우는 인간의 실제 생활 영역에서 라돈 함유량을 측정한다는 점에 의의가 있다. 혼합가스의 라돈 농도는 페쇄형에서 측정한 라돈 농도보다 낮게 된다. 또, 이상 설명한 것과 같은 장치는 개방형과 폐쇄형으로의 전환이 극히 용이하다는 장점이 있다.On the other hand, the open type shown in Figure 2b is removed from the rubber packing 121 in the device of Figure 2a is the same as the closed configuration, in this case, both sides of the container 120 is opened, as a result, the atmosphere in addition to the soil gas The mixed gas is collected and radon flux is measured for the mixed gas. The open case is significant because it measures the radon content in the real human realm. The radon concentration of the mixed gas is lower than the radon concentration measured in the closed type. In addition, the apparatus as described above has the advantage that it is extremely easy to switch between open and closed.
3. 라돈 발산율 측정 장치 및 방법3. Apparatus and method for measuring radon divergence rate
본 발명에 따른 라돈 발산율 측정은 매질에서 공극으로 이동한 라돈의 발산(emanation)율을 측정하는 방식과 라돈이 생성된 매질에서 다른 매질(예; 대기층)로 전달되는 발산(exhalation)율을 측정하는 방식이 있다.The radon divergence rate measurement according to the present invention measures the emanation rate of radon moved from the medium to the pore and the rate of exhalation delivered from the medium in which radon is generated to another medium (eg, the atmospheric layer). There is a way.
먼저, 전자를 수행하기 위한 장치는 도 3a에 도시한 것과 같이, 바람직하게는 직사각형 칼럼형의 밀폐용기(130)내에 토양(지반물질)이 충전되어 있으며, 상기 용기(130)주위로는 토양 내부까지 연장된 다수의 물주입통로(131,131...131)가 용기의 상면, 측면 주위에서 균등한 간격을 두고 설치되어 있다. 용기의 크기는 높이가 50 - 100cm, 단면적은 20cm * 20 cm인 것이 바람직하며, 물주입구는 8개 설치하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 가스를 포집하기 위한 필터홀더(101)가 용기(130)의 상면, 하면 및 측면 주위에 설치되는데(본 실시예에서는 6개), 그 설치 위치는 토양 내의 가스를 균등히 채취하도록 적의 변경될 수 있다. 필터홀더(101)는 도 1에서 설명한 것과 마찬가지로 호스에 연결되어, 각 용기(130)주위에서 포집한 가스가 라돈 측정용 셀(30)로 전달된다.First, as shown in FIG. 3A, an apparatus for performing the former is preferably filled with soil (ground material) in a rectangular column-type sealed container 130, and around the container 130 in the soil. A plurality of water injection passages (131, 131 ... 131) extending up to are provided at equal intervals around the upper and side surfaces of the container. The size of the container is preferably 50-100cm in height, the cross-sectional area is 20cm * 20 cm, it is preferable to install eight water inlets, but is not necessarily limited thereto. Then, filter holders 101 for collecting gas are installed around the top, bottom, and side surfaces of the container 130 (six in this embodiment), and the installation positions thereof may be changed to collect the gas in the soil evenly. Can be. The filter holder 101 is connected to a hose as described in FIG. 1, and the gas collected around each container 130 is delivered to the radon measuring cell 30.
본 발명의 장치에 따르면, 물주입통로(131,131...131)를 통해 물을 공급함으로써 함수율의 변화에 따라 토양내의 라돈 발산율을 측정할 수 있다. 여기서의 라돈 발산율은 해당 매질에서 이론상 생성된 라돈 원자수에 대한 실제 공극으로 이동한 라돈 원자수의 비의 개념이다. 이론상 생성된 라돈 원자수는 라돈의 모핵종인 라듐과 우라늄의 량에 따라 결정되지만, 실제 토양 내의 공극으로 이동한 라돈 원자수는 매질의 물리 화학적 특성에 의해 가변적이기 마련이다. 그러므로, 라돈 발산율을 측정하여 해당 매질의 라돈 포텐셜을 예측하는 것이다.According to the apparatus of the present invention, by supplying water through the water injection passages (131, 131 ... 131), it is possible to measure the radon divergence rate in the soil according to the change in the moisture content. The radon divergence rate here is the concept of the ratio of the number of radon atoms moved to the actual void to the theoretical number of radon atoms produced in the medium. In theory, the number of radon atoms produced is determined by the amount of radon's parent species, radium and uranium, but the number of radon atoms moved to the pores in the actual soil is variable by the physicochemical properties of the medium. Therefore, the radon divergence rate is measured to predict the radon potential of the medium.
다음, 매질 이동에 따른 발산율을 측정하기 위한 장치는 도 3b에 도시한 것과 같은데, 용기(130)의 하부에만 토양등의 지반물질을 충전하여 상부는 공기가 존재하도록 하며, 물주입구(131)를 토양에 연결하도록 설치하고, 가스를 포집하기 위한 호스 및 필터홀더를 공기가 존재하는 용기(130)부분에 배치한 점에서 도 3a의 장치와 다르다. 또한, 용기(130)내의 토양과 공기 사이에는 격리막(132)을 사용하여 처음 단계에서는 토양 가스와 공기를 차단하도록 구성한다.Next, the apparatus for measuring the divergence rate according to the movement of the medium is the same as shown in Figure 3b, filling the ground material such as soil only in the lower portion of the container 130 so that the air is present in the upper portion, the water inlet 131 Is installed to connect to the soil, and the hose and filter holder for collecting the gas is disposed in the vessel 130 portion where the air is present is different from the apparatus of Figure 3a. In addition, the separation membrane 132 is used between the soil and the air in the container 130 is configured to block the soil gas and air in the first step.
이러한 장치를 사용하는 방법은 해당 지반물질의 공극에서의 라돈을 측정하는 것이 아니라 공극으로 이동 후 다시 대기로 이동한 라돈 가스의 발산율을 측정하는 원리로서 도 2b 장치의 실내 실험 원리와 동일하다 할 수 있다. 즉, 초기 단계에서 공기와 토양을 격리막(132)으로 격리한 후 토양내에 물을 주입하고, 적당한시간 경과 후 격리막(132)을 분리하여 공기 중으로 이동된 라돈 가스의 함량을 측정함으로써 함수율에 따라 제1매질(토양)에서 제2매질(공기)로 이동한 라돈 가스의 발산율을 알 수 있는 것이다.The method of using such a device is not the same as measuring the radon in the pores of the ground material but the rate of divergence of the radon gas moved to the atmosphere after moving to the pores. Can be. That is, in the initial stage, air and soil are separated by the separator 132 and water is injected into the soil, and after a suitable time, the separator 132 is separated to measure the content of radon gas moved into the air. The divergence rate of radon gas transferred from one medium (soil) to the second medium (air) can be known.
이상 설명한 장치를 이용한 라돈 발산율의 측정은, 실제 라돈 측정량을 알아낸 다음, 하기식에서The measurement of the radon divergence rate using the apparatus demonstrated above, after finding out the actual radon measurement amount,
Rn(∞) = [토양밀도(g/㎤) * 1000(단위보정계수) * Ra(pCi/g) *발산계수]Rn (∞) = [soil density (g / cm 3) * 1000 (unit correction factor) * Ra (pCi / g) * divergence factor]
/토양공극률Soil Porosity
발산율을 100%로 하여 구한 이론상의 라돈 농도값을 알아내어 양자를 비교함으로써 행한다. 가령, 100pCi/L가 나올 수 있는 매질인데, 실험 결과 30pCi/L가 측정되었다면 발산율은 30%가 된다.The theoretical radon concentration value obtained by setting the divergence rate to 100% is found and compared. For example, a medium capable of producing 100 pCi / L. If the test result is 30 pCi / L, the divergence rate is 30%.
4. 지하공간에서의 라돈 농도 평가 장치 및 방법4. Radon Concentration Evaluation System and Method in Underground Space
이 방법은 지하공간(지하공동, 터널)의 벽면에서 생성 및 이동되어 나오는 는 라돈 농도를 측정하는 것이다. 지하공간 작업장내의 라돈 농도는 인체의 건강에 직접적인 영향을 주는 것이기에 그 근원이 되는 매질에서의 지하 공기로의 라돈 유입량을 정량적, 정성적으로 평가할 필요가 있다.This method measures the radon concentrations generated and transported from the walls of underground spaces (cavities, tunnels). Since radon concentrations in underground work places directly affect human health, it is necessary to quantitatively and qualitatively evaluate the inflow of radon from the underlying medium into the ground air.
이 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 도 4a에 도시한 것과 같이, 지하터널의 벽면 및/또는 바닥면에 포집용콘테이너(150)를 설치하고, 콘테이너와 구조물 사이는 고무 찰흙 또는 실리콘 주입재등을 이용한 밀봉재료(151)를 이용하여 양자를 밀봉함과 동시에 콘테이너(150)를 고정시킨다. 도 4b에 도시한 것과 같이 콘테이너(150)의 내부공간에는 가스를 포집하기 위한 필터홀더 및 호스의 일부가 위치하도록 하여 지하 벽면에서 발산하는 가스를 포집하도록 하고 있다.The apparatus of the present invention for achieving this object is provided with a collecting container 150 on the wall and / or bottom surface of the underground tunnel, and the rubber clay or silicon injection material, such as shown in Figure 4a The sealing material 151 is used to seal the both and fix the container 150 at the same time. As shown in FIG. 4B, a portion of the filter holder and the hose for collecting the gas is positioned in the inner space of the container 150 to collect the gas emitted from the underground wall.
지하공동에 있어, 라돈과 관련된 균형식(mass balance)은 다음의 식으로 표현될 수 있다.In underground cavities, the mass balance associated with radon can be expressed by the equation
SE = λVCin + QCin - QCoutSE = λVCin + QCin-QCout
단, S는 공동의 표면적, E는 단위면적에서 단위 시간당 발산되어 나오는 라돈의 양, λ는 라돈의 붕괴상수, V는 공동의 부피, Q는 단위 시간당 공기의 유동량(환기량), Cin 은 공동 내부의 라돈 농도, Cout 은 공동 외부의 라돈 농도이다. Cout은 Cin 보다 매우 작으므로 무시되며, 위의 식을 정리하면,Where S is the surface area of the cavity, E is the amount of radon diverged per unit time from the unit area, λ is the decay constant of radon, V is the volume of the cavity, Q is the amount of air flow per unit time (ventilation), and Cin is inside the cavity The radon concentration of Cout is the radon concentration outside the cavity. Since Cout is much smaller than Cin, it is ignored.
Cin = SE / (λV + Q)Cin = SE / (λV + Q)
가 된다.Becomes
도 4의 포집용콘테이너를 도 2와 같은 개념을 이용하여 실험을 하면 E의 값을 유추할 수 있으며, 이러한 E값의 평균치로부터 Cin을 이론적으로 계산할 수 있다. 나아가, Q, 즉 환기량을 적절히 조절하면 규제치 이하로 라돈 농도값을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.When the collection container of FIG. 4 is experimented using the same concept as that of FIG. 2, the value of E can be inferred, and Cin can be theoretically calculated from the average value of the E values. Furthermore, it can be seen that by properly adjusting the Q, that is, the ventilation amount, the radon concentration value can be reduced below the regulation value.
5. 본 발명의 통합 시스템의 활용5. Utilization of the integrated system of the present invention
본 발명은 위에서 설명한 1내지 4항목에 따라 라돈 농도, 발산율등의 데이터를 측정하여 이들 결과를 토대로 효과적으로 라돈 위해성을 평가할 수 있는 점에 또 다른 특징이 있다. 예를 들어, 지하철 공사를 하는 경우, 공사 초기의 시추공굴착 후 해당 지반에 있어 심도별로 라돈 농도를 구하여 전반적인 평가(해당 지반의 라돈 포텐셜)를 행하며, 지표중의 플럭스를 측정하여 라돈의 상부 대기로의 발산율을 구한다. 다음, 공극률, 타 매질의 존재를 고려한 발산율을 구하여 해당 지반의 라돈 발산 정도를 판단하고, 마지막으로 실제 지하공간 작업장에서의 라돈 농도를 측정한다. 이 마지막 단계가 가장 인체에 영향을 미치는 라돈 농도를 실측하는 단계이다. 만약에 라돈 농도가 기준치를 상회하면, 그 원인이 가령 해당 지반의 라돈 함량 과다에 의한 것인지(도 1), 지표로부터 빠져 나가는 양이 많아서 인지(도 2), 발산율이 높아서인지(도 3) 혹은 환기량이 작아서 그런 것인지를 실측 데이터 및 이론치로부터 정확히 판단할 수 있으며, 이에 따라 적절한 대비책을 강구할 수 있다. 이러한 통합 모델을 통하여 해당 지반의 라돈 위해도를 평가할 수 있는 체계적인 시스템이 제공되는 것이다.The present invention has another feature in that radon concentration, divergence rate, etc. can be measured according to the above-described items 1 to 4, and the radon risk can be effectively evaluated based on these results. For example, in the case of subway construction, after the drilling rig at the beginning of the construction, the radon concentration is calculated for each depth in the ground, and the overall evaluation (radon potential of the ground) is performed, and the flux in the surface is measured to the upper atmosphere of radon Find the divergence rate of. Next, the degree of radon divergence of the soil is determined by determining the divergence rate considering the porosity and the presence of other media, and finally, measuring the radon concentration in the actual underground workplace. This last step is to measure the radon concentration that most affects the human body. If the radon concentration is higher than the reference value, the cause is due to, for example, excessive radon content in the ground (Fig. 1), whether the amount is largely out of the surface (Fig. 2), or the divergence rate is high (Fig. 3). Alternatively, it is possible to accurately determine whether or not the ventilation amount is small from the measured data and the theoretical value, so that appropriate countermeasures can be taken. This integrated model provides a systematic system for evaluating radon risks in the ground.
종전의 라돈 농도 측정을 위한 선행 기술은 일정 지점에서 단순히 농도만을 검출하는 것에 머물렀으나, 다각적인 환경과 변수(농도, 플럭스, 발산율등)를 고려하여 라돈 농도의 과다 여부 및 그 원인을 정확히 판단할 수 있다는 점에 본 발명의 특징이 있는 것이다.Conventional techniques for measuring radon concentrations have remained only to detect concentration at a certain point, but it is necessary to accurately determine whether radon concentration is excessive and its cause by considering various environments and variables (concentration, flux, divergence rate, etc.). It is a feature of the present invention that it can.
이상 서술한 본 발명은 (1)지하 시추공내에서 라돈을 측정하는 장치 (2)지표-대기로 발산되는 라돈 플럭스를 측정하는 장치 (3)라돈 발산율을 측정하는 장치 및 (4)지하공간의 벽면에서 생성 및 이동되는 라돈 농도를 측정하는 장치들을 제공하므로, 각 경우에 있어 라돈 농도, 플럭스 및 발산율을 정확히 측정할 수 있다. 이러한 장치 각각은 선행 기술에는 알려지지 않은 신규한 것이다.The present invention described above includes (1) an apparatus for measuring radon in an underground borehole, (2) an apparatus for measuring radon flux emitted from an indicator-atmosphere, and (3) an apparatus for measuring radon divergence rate, and (4) an underground space. Devices are provided to measure radon concentrations generated and transported on the wall, so in each case it is possible to accurately measure radon concentrations, fluxes and divergence rates. Each of these devices is novel and unknown in the prior art.
나아가, 본 발명은 위의 (1) 내지 (4)의 측정 장치를 통합하여 라돈의 위해성을 효율적으로 평가하는 시스템을 제공하므로, 라돈 농도를 체계적이고 전반적으로 평가함은 물론 라돈의 위해성의 요인을 분석할 수 있으며, 이에 대한 대비책을 강구할 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.Furthermore, the present invention provides a system for efficiently evaluating the risk of radon by incorporating the measuring device of (1) to (4) above, thereby assessing the radon concentration systematically and overall, as well as the risk factors of radon. It can be analyzed, and the countermeasure can be taken.
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