KR20190065794A - Integrated management system of open field shallow carbon dioxide release experiment - Google Patents

Integrated management system of open field shallow carbon dioxide release experiment Download PDF

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KR20190065794A
KR20190065794A KR1020170165318A KR20170165318A KR20190065794A KR 20190065794 A KR20190065794 A KR 20190065794A KR 1020170165318 A KR1020170165318 A KR 1020170165318A KR 20170165318 A KR20170165318 A KR 20170165318A KR 20190065794 A KR20190065794 A KR 20190065794A
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Abstract

The present invention relates to an integrated management system for innate carbon dioxide leakage test. According to the present invention, the integrated management system for innate carbon dioxide leakage test comprises: an injection part (10) for injecting carbon dioxide (2) for injection into the underground; and a gas measuring part (20) disposed in the soil (1) for measuring a concentration of carbon dioxide at a predetermined underground depth and a flux of the leaked gas leaking from the surface.

Description

이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템{INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM OF OPEN FIELD SHALLOW CARBON DIOXIDE RELEASE EXPERIMENT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated management system,

본 발명은 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실외에서, 지중에 저장된 이산화탄소의 누출과 유사한 환경을 조성하여 지중 이산화탄소의 확산 경향과 식물 및 토양 생태계에 미치는 영향을 실험적으로 확인할 수 있는 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an integrated management system for a carbon dioxide helium leakage experiment, and more particularly, to an environment similar to the leakage of carbon dioxide stored in the ground in an outdoor environment to experimentally confirm the spreading tendency of the carbon dioxide in the ground and the influence on the plant and soil ecosystem Lt; / RTI >

기후변화와 지구온난화는 환경문제인 동시에 경제문제와 직결되므로, 자국의 산업경쟁력과 경제활동 보호를 위해 각국은 혁신적인 에너지 기술 확보에 열을 올리고 있다. 혁신적 에너지 기술 중 이산화탄소 포집 및 저장(carbon dioxide capture and storage, CCS) 기술은 단일 기술로는 이산화탄소 감축에 대한 기여도가 가장 클 것으로 평가되어 가장 주목받는 기술분야에 해당한다.Climate change and global warming are both environmental and economic problems, and countries are keen on securing innovative energy technologies to protect their industrial competitiveness and economic activities. Among the innovative energy technologies, carbon dioxide capture and storage (CCS) technology is one of the most noteworthy technology areas, with a single technology that has the largest contribution to CO2 reduction.

이산화탄소 저장 기술로는 해양 저장 기술, 광물 탄산염화 기술 및 지중 저장 기술 등이 있다. 해양 저장 기술(ocean storage technology)은 기체, 액체, 고체 또는 수화물(hydrate) 상태로 이산화탄소를 해양이나 해저 바닥에 분사 또는 주입하여 저장하는 기술이다. 그러나 이산화탄소의 해양 분사 및 주입은 해양 생태계를 빠른 속도로 파괴시키고, 해양 자체가 열린계로써, 대기와 함께 탄소 순환을 형성하기 때문에, 주입된 이산화탄소의 장기적이고 안정적인 저장을 보장할 수 없는 문제가 있다.Carbon dioxide storage technologies include ocean storage technology, mineral carbonation technology, and underground storage technology. Ocean storage technology is a technology that injects or injects carbon dioxide into the ocean or bottom of the ocean in the form of gas, liquid, solid or hydrate. However, there is a problem that the long-term and stable storage of the injected carbon dioxide can not be guaranteed because the marine injection and infusion of carbon dioxide destroys the marine ecosystem at a high speed and the ocean itself is an open system and forms a carbon cycle with the atmosphere.

광물 탄산염화 기술(mineral carbonation technology)은 이산화탄소를 주로 칼슘과 마그네슘 등의 금속 산화물(metal oxide)과 화학적으로 반응시켜서 불용해성의 탄산염 광물(carbonate mineral) 상태로 침전시켜서 이산화탄소를 저장하는 기술이다. 그러나 이러한 광물 침전 화학 반응은 그 반응 속도가 너무나 느리고, 많은 양의 반응 에너지가 필요하며, 생성된 탄산염 광물의 저장과 처리 자체가 새로운 환경 문제를 야기시킬 수 있다.Mineral carbonation technology is a technology for chemically reacting carbon dioxide with metal oxides such as calcium and magnesium to deposit carbon dioxide in the form of an insoluble carbonate mineral. However, these mineral precipitation chemistries are very slow in their reaction rates, require a large amount of reaction energy, and storage and treatment of the generated carbonate minerals can cause new environmental problems.

지중 저장 기술(geologic storage technology)은 육상이나 해저에서 750 ~ 2,000 m 심도에 존재하는 적합한 지층(geologic formation)에 이산화탄소를 주입하여 저장하는 기술로서, 선진국에서 석유 및 천연가스 개발 사업과 연계하여 활발히 개발·적용되고 있으며, 이산화탄소 지중 저장이 석유 및 천연가스 회수 증진 등과 같은 부가가치 효과도 가지므로, 현재까지 세 가지 이산화탄소 저장 기술 중에서 지중 저장 기술이 가장 효과적이고 경제적인 기술로 평가되고 있다.Geologic storage technology is a technology that injects carbon dioxide into suitable geological formations at 750 to 2,000 m depth on the land or sea floor. It is actively developed in developed countries in connection with oil and natural gas development projects. And since carbon dioxide underground storage has added value effects such as improvement of oil and natural gas recovery, among the three carbon dioxide storage technologies, underground storage technology has been evaluated as the most effective and economical technology to date.

이러한 이산화탄소 지중 저장을 위해서, 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 이산화탄소 지중 저장 통합 관리 시스템이 개발되었다. 이산화탄소 지중 저장에는 지층 특성화 및 평가 기술, 시추 및 주입 기술, 거동 예측 또는 수치 모델링 기술, 거동 관측 기술, 환경 영향 평가 기술, 및 폐쇄 후 관리 기술이 요구된다. 여기서, 환경 영향 평가 기술, 및 폐쇄 후 관리 기술은 이산화탄소의 누출 특성을 분석하고, 지상으로의 누출 모니터링을 통하여 이산화탄소 지중 저장의 장기적인 안정성을 제고하기 위한 기술로서, 종래 이산화탄소 지중 저장 통합 관리 시스템에서 중요한 핵심 기술이다. For such carbon dioxide underground storage, a carbon dioxide underground storage integrated management system has been developed, as disclosed in the following prior art documents. Carbon dioxide underground storage requires stratification and characterization techniques, drilling and injection techniques, behavior prediction or numerical modeling techniques, behavior monitoring techniques, environmental impact assessment techniques, and post-closure management techniques. Here, the environmental impact assessment technology and the post-closure management technology are technologies for analyzing the leakage characteristics of carbon dioxide and enhancing the long-term stability of the underground storage of carbon dioxide by monitoring the leakage to the ground. It is a core technology.

안전한 이산화탄소 포집 및 저장기술을 구현하기 위해서는 이산화탄소 거동 및 누출에 대한 지중 모니터링 시스템 개발과 환경위해성 및 환경영향 평가 등이 필요한데, 대부분의 이산화탄소 포집 및 저장기술에 관한 연구는 이산화탄소 포집 부분에 치우쳐 있고, 기술영향평가, 전략환경평가 및 환경영향평가 분석 등을 포함하는 관리방안에 관해서는 연구가 이루어지지 않고 있다.In order to realize safe CO2 capture and storage technology, it is necessary to develop an underground monitoring system for CO2 behavior and leakage, and environmental risk and environmental impact assessment. Most studies on CO2 capture and storage technology are biased toward CO2 capture, There have been no studies on management measures including impact assessment, strategic environmental assessment, and environmental impact assessment analysis.

이에 지중 이산화탄소의 증가가 환경, 토양, 생태 등에 미치는 위해성을 평가하기 위한 연구가 필요하고, 이러한 연구를 수행할 수 있는 모니터링 장비의 개발이 시급하다.Therefore, it is necessary to study the risk of the increase of CO2 in the environment, the environment, the soil and the ecology, and it is urgent to develop monitoring equipment capable of carrying out such research.

KRKR 10-2012-005279710-2012-0052797 AA

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 지중에 저장된 이산화탄소의 누출과 유사한 환경을 조성하고 그에 따른 불포화대 이산화탄소의 누출을 모니터링하고, 지중 이산화탄소의 누출이 식물, 및 생태계에 미치는 영향을 평가할 수 있는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an aspect of the present invention to provide an environment similar to that of carbon dioxide stored in the ground and to monitor the leakage of unsaturated to carbon dioxide, , And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment that can evaluate the impact on the ecosystem.

본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템은 주입용 이산화탄소를 지중(underground)에 주입하는 주입부; 및 토양에 배치되어, 소정의 지중 깊이에서의 이산화탄소의 농도, 및 지표에서 누출되는 누출가스의 플럭스를 측정하는 가스측정부;를 포함한다.According to the present invention, there is provided an integrated management system for a carbon dioxide helium leak test, comprising: an injection unit for injecting carbon dioxide for injection into an underground; And a gas measuring unit disposed in the soil to measure the concentration of carbon dioxide at a predetermined depth of the ground and the flux of the leaking gas leaking from the ground.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 액화 이산화탄소를 저장하는 적어도 하나 이상의 저장탱크, 상기 액화 이산화탄소를 기화시켜 상기 주입용 이산화탄소를 생성하는 기화기, 및 상기 기화기로부터 상기 주입용 이산화탄소를 상기 주입부로 공급하는 공급라인을 포함하는 공급부;를 더 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an integrated management system for a carbon dioxide helium leakage experiment, comprising: at least one storage tank for storing liquefied carbon dioxide; a vaporizer for vaporizing the liquefied carbon dioxide to generate carbon dioxide for injection; And a supply line for supplying the liquid to the injection unit.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 주입부는 양단이 개방되고, 내부에 상기 공급라인이 삽탈되며, 일단이 상기 지중에 박히는 주입관; 일단이 개방된 중공관 형상으로, 외주면에 상기 공급라인으부터 공급되는 상기 주입용 이산화탄소가 배출되도록 관통된 배출홀이 형성되고, 상기 주입관로의 일단에 삽입되어 슬라이딩되면서, 상기 주입관의 내면에 의해 상기 배출홀이 개폐되는 주입헤드; 및 원추형으로, 일단이 뾰족하고, 타단이 상기 주입헤드의 타단에 결합되되 상기 배출홀이 폐쇄되는 방향으로 상기 주입헤드가 슬라이딩될 때에 상기 주입관의 일단에 걸리도록 형성된 팁부;를 포함한다.In the integrated management system for carbon dioxide helium leakage experiment according to the present invention, the injection unit may include an injection pipe having both ends opened, the supply line inserted and removed, and one end being inserted into the ground; A discharge hole is formed on the outer circumferential surface to discharge the carbon dioxide for injection supplied from the supply line and inserted into one end of the injection channel to slide on the inner surface of the injection tube, An injection head in which the discharge hole is opened and closed; And a tip portion that is conical and has a tip and is configured to be hooked at one end of the injection tube when the injection head is slid in a direction in which the other end is coupled to the other end of the injection head and the discharge hole is closed.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 주입부는 상기 팁부의 외면으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 돌기부;를 더 포함하고, 상기 주입관과 상기 주입헤드가 나사결합된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated management system for a carbon dioxide helium leakage experiment, wherein the injection unit further includes at least one protrusion protruded from an outer surface of the tip, wherein the injection tube and the injection head are screwed together.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 가스측정부는 중공관 형상으로 형성되되, 상기 지중에 매설되는 일단의 외주면에 유입홀이 관통되어, 상기 유입홀을 통해 지상에 배치되는 타단으로 상기 이산화탄소를 배출시키는 이산화탄소배출부; 상기 이산화탄소배출부의 타단으로 배출되는 상기 이산화탄소의 농도를 측정하는 농도측정기; 상기 지표에 배치되는 일단이 개방된 중공통 형상으로 형성되어, 상기 누출가스를 내부에 포집하는 가스포집부; 및 상기 가스포집부에 포집된 상기 누출가스의 플럭스를 측정하는 가스센서;를 포함한다.Further, in the integrated management system for carbon dioxide helium leakage experiment according to the present invention, the gas measuring unit is formed in the shape of a hollow tube, and the inlet hole is passed through the outer circumferential surface of one end buried in the ground, A carbon dioxide discharging unit for discharging the carbon dioxide to the other end; A concentration measuring unit for measuring a concentration of the carbon dioxide discharged to the other end of the carbon dioxide discharging unit; A gas collecting part which is disposed in the indicator and is formed in an open hollow cylinder shape and collects the leaking gas therein; And a gas sensor for measuring the flux of the leaking gas collected in the gas collecting part.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 주입용 이산화탄소의 유량을 측정하고 제어하는 유량측정제어부;를 더 포함한다.Further, the integrated carbon dioxide ceiling leakage experiment management system according to the present invention may further include a flow rate measurement controller for measuring and controlling the flow rate of the carbon dioxide for injection.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 측정된 상기 주입용 이산화탄소의 유량, 상기 이산화탄소의 농도, 및 상기 누출가스의 플럭스를 데이터화하여 저장하는 저장서버;를 더 포함한다. Further, the integrated management system for carbon dioxide ceiling leakage experiment according to the present invention may further include a storage server for storing the measured flow rate of the carbon dioxide for injection, the concentration of the carbon dioxide, and the flux of the leaking gas in the form of data.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 저장서버는 기상관측부에서 수집된 기상 데이터를 더 저장한다.Further, in the integrated management system for carbon dioxide ceiling leakage experiment according to the present invention, the storage server further stores the weather data collected from the weather observation unit.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 저장서버에 저장된 데이터를 기반으로, 상기 주입용 이산화탄소가 상기 토양의 생태계에 미치는 영향을 분석하고 데이터화하여 저장하는 환경분석부;를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated management system for a carbon dioxide helium leakage experiment, the system comprising: an environment analysis unit for analyzing, storing, and storing the influence of the carbon dioxide for injection on the ecosystem of the soil based on data stored in the storage server; .

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 저장서버에 저장된 데이터, 및 상기 환경분석부에 저장된 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 디스플레이하는 모니터링부;를 더 포함한다.In addition, the integrated carbon dioxide ceiling leakage experiment management system according to the present invention may further include a monitoring unit displaying at least one of data stored in the storage server and data stored in the environment analysis unit in real time.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 있어서, 상기 토양의 온도 및 습도를 측정하는 온습도측정부;를 더 포함한다.In addition, the integrated management system for CO2 leakage experiment according to the present invention may further include a temperature and humidity measuring unit for measuring temperature and humidity of the soil.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따르면, 실제 지중 이산화탄소 누출과 유사하게 실외에서 토양 속으로 이산화탄소를 다량 방출시킬 수 있으며, 이를 통하여 지중 이산화탄소 가스의 거동 및 이산화탄소의 누출이 식물과 토양 등 생태계에 미치는 영향을 관찰하고 향후 이산화탄소 누출을 예측하는데 중요한 정보를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to release a large amount of carbon dioxide into the soil from the outdoors similar to the actual leakage of underground carbon dioxide. Through this, it is observed that the effect of the carbon dioxide gas in the ground and the leakage of the carbon dioxide on the ecosystem such as plants and soil, It can provide important information for predicting leakage.

또한, 이산화탄소 포집 및 저장 사업 시에 이산화탄소 누출에 빠르게 대응할 수 있을 뿐만 아니라 그 사업의 안전성을 증명하는데 적용될 수 있다.In addition, it can be applied not only to quickly respond to carbon dioxide leaks during carbon dioxide capture and storage, but also to demonstrate the safety of the project.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 주입부의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 가스측정부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템의 구성도이다.
도 6은 이산화탄소 주입 후 지중 이산화탄소 농도의 변화를 나타내는 사진이다.
도 7은 이산화탄소 주입 전후 지중 이산화탄소 및 산소 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 이산화탄소 주입 전후 이산화탄소 플럭스의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 이산화탄소 주입 전후 메탄 플럭스의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 이산화탄소 주입 전후 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 형광 및 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11은 이산화탄소 주입 전후 소나무와 굴참나무 묘목의 광합성량, 기공전도도, 및 증산량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 이산화탄소 주입 전후 고구마의 엽록소 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of an integrated management system for a carbon dioxide ceiling leakage experiment according to an embodiment of the present invention; FIG.
Figures 2 and 3 are cross-sectional views of the injection portion shown in Figure 1;
4 is a perspective view of the gas measurement unit shown in Fig.
FIG. 5 is a configuration diagram of an integrated management system for a carbon dioxide ceiling leakage experiment according to another embodiment of the present invention.
6 is a photograph showing the change in the concentration of carbon dioxide in the ground after carbon dioxide injection.
7 is a graph showing changes in carbon dioxide and oxygen concentration in the ground before and after the injection of carbon dioxide.
8 is a graph showing changes in carbon dioxide flux before and after the injection of carbon dioxide.
9 is a graph showing changes in methane flux before and after the injection of carbon dioxide.
10 is a graph showing changes in chlorophyll fluorescence and content of pine trees and oak oak seedlings before and after the injection of carbon dioxide.
11 is a graph showing changes in photosynthesis amount, pore conductivity, and amount of evaporation of pine and oak seedlings before and after the injection of carbon dioxide.
12 is a graph showing changes in chlorophyll content of sweet potato before and after carbon dioxide injection.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms "first "," second ", and the like are used to distinguish one element from another element, and the element is not limited thereto. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템의 구성도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 주입부의 단면도이며, 도 4는 도 1에 도시된 가스측정부의 사시도이다.1 is a cross-sectional view of the injection unit shown in FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view of the gas measurement unit shown in FIG. 1, and FIG. to be.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템은 주입용 이산화탄소(2)를 지중(underground)에 주입하는 주입부(10); 및 토양(1)에 배치되어, 소정의 지중 깊이에서의 이산화탄소의 농도, 및 지표에서 누출되는 누출가스의 플럭스를 측정하는 가스측정부(20);를 포함한다.As shown in FIG. 1, the integrated management system for carbon dioxide helium leakage experiment according to the present invention includes an injection unit 10 for injecting carbon dioxide 2 for injection into the underground; And a gas measuring unit 20 disposed in the soil 1 for measuring the concentration of carbon dioxide at a predetermined depth in the ground and the flux of the leaked gas leaking from the ground.

본 발명은 지중에 저장된 이산화탄소의 누출과 유사한 환경을 조성하여 지중 이산화탄소의 확산 경향과 식물 및 토양 생태계에 미치는 영향을 실험적으로 확인하는 시스템으로서, 종래의 이산화탄소 포집 및 저장기술이 이산화탄소 포집 분야에 치우쳐 있는바, 이산화탄소 거동 및 누출을 모니터링하고, 이산화탄소가 환경에 미치는 영향을 분석할 수 있는 장비를 제공하고자 안출되었다.The present invention is a system for experimentally confirming the spreading tendency of underground carbon dioxide and its effects on vegetation and soil ecosystem by establishing an environment similar to that of carbon dioxide stored in the ground. Conventional carbon dioxide capture and storage technology is biased toward carbon dioxide capture Bar, carbon dioxide behavior and leakage, and to provide equipment for analyzing the environmental impact of carbon dioxide.

구체적으로, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템은, 주입부(10), 및 가스측정부(20)를 포함한다.Specifically, the integrated carbon dioxide ceiling leak experiment management system according to the present invention includes an injection unit 10 and a gas measurement unit 20.

주입부(10)는, 이산화탄소 천부누출실험을 위해, 실험용 토양(1) 내에 이산화탄소를 주입할 수 있도록 제공되는 장치이다. 여기서, 이산화탄소 천부누출실험은 실제 지중(underground)에 저장된 이산화탄소의 거동과, 지표로 누출된 이산화탄소가 생태계에 미치는 영향을 분석하기 위해, 실외에서 이와 유사한 환경을 조성하여 행하는 실험을 의미하고, 실험용 토양(1)은 그 실험이 행해지는 토양을 의미한다. 이때, 실험용 토양(1)은 일정 영역씩 구획하여, 다수의 영역으로 분할될 수 있고, 분할된 영역마다 서로 다른 토양과 식생 환경으로 조성될 수 있으며, 그 영역마다 개별적으로 주입부(10)에 의해 이산화탄소가 주입될 수 있다.The injection unit 10 is a device provided so that carbon dioxide can be injected into the experimental soil 1 for a carbon dioxide leak test. Here, the CO2 leakage experiment refers to an experiment in which the behavior of carbon dioxide stored in the underground and the effect of the carbon dioxide leaked to the surface on the ecosystem are carried out by creating similar environment outdoors, (1) means the soil on which the experiment is conducted. At this time, the experimental soil (1) is divided into a plurality of regions by a predetermined region, and can be formed into different soil and vegetation environments for each divided region. Carbon dioxide can be injected.

한편, 주입부(10)에 의해 주입되는 주입용 이산화탄소(2)는 기체 상태로, 공급부(30)에 의해 공급될 수 있다. 여기서, 일실시예에 따른 공급부(30)는, 저장탱크(31), 기화기(33), 및 공급라인(35)을 포함할 수 있다. On the other hand, the injecting carbon dioxide 2 injected by the injecting section 10 can be supplied by the supplying section 30 in a gaseous state. Here, the supply unit 30 according to one embodiment may include a storage tank 31, a vaporizer 33, and a supply line 35.

저장탱크(31)는 액화 이산화탄소를 저장하는 용기로서, 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 이러한 저장탱크(31)는 관로에 의해 기화기(33)와 연결될 수 있다. 기화기(33)는 액화 이산화탄소를 기화시켜 기체 상태의 이산화탄소를 생성하는데, 이때 생성된 이산화탄소가 주입용 이산화탄소(2)가 된다. 한편, 기화기(33)와 주입부(10)는 공급라인(35)에 의해 서로 연결되므로, 주입용 이산화탄소(2)는 공급라인(35)을 따라, 주입부(10)로 공급된다. 여기서, 공급라인(35)은 중공관 형상으로 형성되어, 내부에 주입용 이산화탄소(2)가 이동할 수 있는 통로를 제공하는데, 주입부(10)가 넓은 면적의 지중에 주입용 이산화탄소(2)를 주입할 수 있도록, 다수 개가 구비될 수 있고, 이때 지중에 매설되거나 또는 지표에 노출된 상태로 흩어져 배치될 수 있다. 다만, 공급라인(35)의 개수나 배치되는 위치가 반드시 위와 같이 한정되어야 하는 것은 아니다. 일례로, 롤(roll)에 감아서 보관하다가, 실험을 하는 경우에만 풀어서 사용할 수도 있다.The storage tank 31 is a container for storing liquefied carbon dioxide, and at least one can be used. The storage tank 31 may be connected to the vaporizer 33 by a pipeline. The vaporizer 33 vaporizes the liquefied carbon dioxide to generate carbon dioxide in a gaseous state. At this time, the generated carbon dioxide becomes carbon dioxide 2 for injection. The carburetor 33 and the injection unit 10 are connected to each other by the supply line 35 so that the carbon dioxide for injection 2 is supplied to the injection unit 10 along the supply line 35. Here, the supply line 35 is formed in the shape of a hollow tube, and provides a passage through which the carbon dioxide 2 for injection can move. The injection unit 10 is provided with a large area of carbon dioxide 2 for injection A plurality of such holes may be provided so that they can be injected. At this time, they may be buried in the ground or scattered and disposed on the surface of the ground. However, the number of the supply lines 35 and the position in which they are disposed are not necessarily limited to the above. For example, it can be rolled and stored on rolls, and then used only when experimenting.

가스측정부(20)는, 소정의 지중 깊이에서의 이산화탄소의 농도, 및 지표에서 누출되는 누출가스의 플럭스를 측정할 수 있는 장비로 구성되어, 실험용 토양(1)에, 다수의 영역으로 구획된 경우에는 그 영역마다 배치될 수 있다. 여기서, 이산화탄소의 농도는 주입된 주입용 이산화탄소(2)의 지중에서의 거동을 분석하는 자료로 활용될 수 있고, 누출가스의 플럭스는 지중에서 지표로 누출되는 가스의 거동 및 누출되는 토양 영역에서 그 가스가 생태계에 미치는 영향을 분석하는 자료로 활용될 수 있다. 이때, 누출가스는 이산화탄소를 비롯하여 메탄, 산소 등 지표로 누출되는 모든 가스를 포함할 수 있다.The gas measuring unit 20 is constituted by a device capable of measuring the concentration of carbon dioxide at a predetermined depth in the ground and the flux of the leaked gas leaking from the surface of the ground so that the experimental soil 1 is divided into a plurality of areas And may be arranged for each of the regions. Here, the concentration of carbon dioxide can be used as a data for analyzing the behavior of the injected carbon dioxide (2) in the ground, and the flux of the leaking gas can be obtained by analyzing the behavior of the gas leaking from the ground to the land surface, It can be used as a data to analyze the effect of gas on ecosystem. At this time, the leaking gas may include carbon dioxide, and all the gases leaking into the ground such as methane and oxygen.

또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템은, 유량측정제어부(40)를 더 포함할 수 있다.In addition, the integrated carbon dioxide ceiling leak experiment management system according to the present invention may further include a flow measurement control unit 40. [

유량측정제어부(40)는, 주입용 이산화탄소(2)의 유량을 측정하고, 제어할 수 있도록 구성된 장비이다. 여기서, 유량계(flow meter)를 사용하여, 주입용 이산화탄소(2)의 유량을 측정하고, 유량제어밸브(folw control valve)를 통해 그 유량을 제어할 수 있다.The flow measurement control unit 40 is a device configured to measure and control the flow rate of the carbon dioxide 2 for injection. Here, the flow rate of the carbon dioxide 2 for injection can be measured using a flow meter, and the flow rate thereof can be controlled through a folw control valve.

한편, 본 실시예에서, 저장서버(50)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the storage server 50 may further be included.

저장서버(50)는, 전술한 주입용 이산화탄소(2)의 유량, 이산화탄소의 농도, 및 누출가스의 플럭스를 데이터화하여 저장한다. 주입용 이산화탄소(2)의 유량, 이산화탄소의 농도, 및 누출가스의 플럭스는 실험용 토양(1)의 생태계에 영향을 미치는 인자이므로, 실험용 토양(1)의 구획 영역별, 시간대별로 저장서버(50)에 저장되어, 생태계에 미치는 영향을 분석할 때 기본자료로 활용된다. The storage server 50 stores the flow rate of the above-described carbon dioxide 2 for injection, the concentration of carbon dioxide, and the flux of the leaked gas as data. Since the flow rate of the carbon dioxide for injection 2, the concentration of carbon dioxide, and the flux of the leaking gas are factors affecting the ecosystem of the experimental soil 1, the storage server 50, And are used as basic data when analyzing the impact on the ecosystem.

또한, 저장서버(50)는, 실험용 토양(1)의 생태계에 영향을 미치는 기상 데이터를 더 저장할 수도 있다. 여기서, 기상 데이터는 기상관측부(WS)에서 수집된 기상 정보로부터 얻을 수 있다.In addition, the storage server 50 may further store weather data that affects the ecosystem of the laboratory soil 1. Here, the weather data can be obtained from the weather information collected by the weather observation unit WS.

이하에서는 전술한 주입부(10), 및 가스측정부(20)의 구체적 구성에 대해 설명한다.Hereinafter, the specific configuration of the above-described injection section 10 and the gas measurement section 20 will be described.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 주입부(10)의 단면도로서, 도 2를 참고로, 일실시예에 따른 주입부(10)는, 주입관(11), 주입헤드(13), 및 팁부(15)를 포함할 수 있다.2 and 3 are sectional views of the injection unit 10 shown in FIG. 1, with reference to FIG. 2, the injection unit 10 according to one embodiment includes an injection tube 11, an injection head 13, And a tip portion 15.

여기서, 주입관(11)은 양단이 개방된 중공관 형태로, 내부에 공급라인(35)이 삽탈될 수 있도록 형성된다. 이러한 주입관(11)의 일단은 실험용 토양(1)의 지중에 박히고, 그 반대쪽 타단은 지상에 노출되므로, 타탄을 통해 공급라인(35)을 삽입하거나, 제거할 수 있다. 한편, 주입관(11)은 지표에 대해 소정의 각도로 기울어져, 지중에 박힐 수 있고, 이때 박히는 깊이는 주입용 이산화탄소(2)를 주입하기 위한 지중 깊이를 고려하여 정할 수 있다.Here, the injection tube 11 is formed in the form of a hollow tube having both open ends, so that the supply line 35 can be inserted therein. One end of the injection pipe 11 is buried in the ground of the experimental soil 1 and the other end of the injection pipe 11 is exposed on the ground. Thus, the supply line 35 can be inserted or removed through the tartan. On the other hand, the injection pipe 11 may be inclined at a predetermined angle with respect to the ground so as to be embedded in the ground, and the depth of penetration can be determined in consideration of the depth of the ground for injecting the carbon dioxide 2 for injection.

주입헤드(13)는 일단이 개방된 중공관 형상으로, 주입관(11)의 일단에 삽입되어 슬라이딩되도록 형성된다. 따라서, 주입헤드(13)의 내부와 주입관(11)의 내부는 서로 소통하므로, 주입용 이산화탄소(2)를 배출하는 공급라인(35)의 일단은 주입헤드(13) 내부에 배치될 수 있다. 또한, 주입헤드(13)가 주입관(11) 내에서 슬라이딩되므로, 주입헤드(13)가 주입관(11)의 타단과 가까워지는 방향으로 움직이면, 주입헤드(13)의 외주면은 주입관(11)의 내면에 의해 커버되고, 주입헤드(13)가 주입관(11)의 타단과 멀어지는 방향으로 움직이면, 주입헤드(13)의 외주면이 외부로 노출되게 된다. 한편, 주입헤드(13)의 외주면에는 공급라인(35)을 따라 배출된 주입용 이산화탄소(2)가 외부로 배출될 수 있도록, 배출홀(13a)이 관통되어 형성된다. 따라서, 배출홀(13a)은 주입헤드(13)의 슬라이딩 방향에 따라, 주입관(11)의 내면에 의해 개폐되므로, 배출홀(13a)이 개방될 때에만, 주입용 이산화탄소(2)가 외부로 배출되게 된다.The injection head 13 has a hollow tube shape having an open end and is inserted into one end of the injection tube 11 to be slid. Therefore, since the inside of the injection head 13 communicates with the inside of the injection tube 11, one end of the supply line 35 for discharging the carbon dioxide for injection 2 can be disposed inside the injection head 13 . Since the injection head 13 is slid in the injection tube 11 so that the injection head 13 moves in the direction of approaching the other end of the injection tube 11, And when the injection head 13 moves in the direction away from the other end of the injection tube 11, the outer peripheral surface of the injection head 13 is exposed to the outside. On the other hand, the discharge hole 13a is formed on the outer circumferential surface of the injection head 13 so that the carbon dioxide 2 for injection discharged along the supply line 35 can be discharged to the outside. Therefore, the discharge hole 13a is opened and closed by the inner surface of the injection tube 11 along the sliding direction of the injection head 13, so that only when the discharge hole 13a is opened, Respectively.

한편, 주입헤드(13) 내의 주입용 이산화탄소(2)가 주입헤드(13)의 개방된 일단을 통해, 주입관(11)의 내부를 따라 외부로 배출될 수도 있으므로, 이를 방지하기 위해서 주입헤드(13)의 내주면으로부터 돌출된 역류방지벽(17)이 제공될 수 있다. 여기서, 역류방지벽(17)은 중심부에 공급라인(35)이 통과할 수 있는 천공을 구비한 디스크(disk) 형상으로 형성되어, 주입용 이산화탄소(2)의 역류를 방지할 수 있다. 또한, 그 천공에 공급라인(35)이 억지끼움되어, 공급라인(35)이 고정되는 동시에, 공급라인(35)과 천공 내면 사이에 기밀이 유지될 수 있다.On the other hand, since the injection carbon dioxide 2 in the injection head 13 may be discharged to the outside along the inside of the injection tube 11 through the open end of the injection head 13, 13) protruding from the inner circumferential surface of the backflow preventing wall 17 can be provided. Here, the backflow prevention wall 17 is formed in the shape of a disk having a perforation through which the supply line 35 can pass, so that backflow of the carbon dioxide for injection 2 can be prevented. Further, the supply line 35 is forced into the perforations, so that the supply line 35 can be fixed, and the airtightness can be maintained between the supply line 35 and the inner surface of the perforation.

팁부(15)는 지중에 쉽게 박힐 수 있도록, 일단이 뾰족한 원추형으로 형성된 부재이다. 그 일단이 반대쪽 타단은 주입헤드(13)의 타단에 결합되는데, 배출홀(13a)이 폐쇄되는 방향으로 주입헤드(13)가 슬라이딩될 때에 주입관(11)의 일단에 걸리도록 형성되므로, 주입헤드(13)의 슬라이딩되는 깊이를 제한한다.The tip portion 15 is a conically formed member having one end thereof so as to be easily stuck in the ground. And the other end of the one end is connected to the other end of the injection head 13 and is formed so as to be caught at one end of the injection tube 11 when the injection head 13 is slid in the direction in which the discharge hole 13a is closed, Thereby limiting the depth at which the head 13 slides.

이렇게 형성된 주입부(10)는, 지중을 향해 전진하며 박히는 동안에는, 토양(1)과의 저항에 의해 주입헤드(13)의 외주면이 주입관(11)에 의해 커버되므로, 주입용 이산화탄소(2)를 주입하고자 하는 경우에는, 주입관(11)을 후퇴시켜 배출홀(13a)을 개방시킨다. 이때, 팁부(15)가 지중에 박혀 고정되고, 주입관(11)은 팁부(15)에 의해 천공된 지중의 공간을 따라 이동했기 때문에, 주입관(11)을 당기면, 팁부(15)와 연결된 주입헤드(13)는 움직이지 않고, 주입관(11)만 후퇴하게 된다.Since the outer peripheral surface of the injection head 13 is covered by the injection tube 11 due to the resistance with the soil 1 while the injection unit 10 thus formed advances toward the ground and is stuck, The injection tube 11 is retracted to open the discharge hole 13a. At this time, since the tip portion 15 is fixed by being fixed to the ground and the injection tube 11 is moved along the space in the ground drilled by the tip portion 15, when the injection tube 11 is pulled, the tip portion 15 is connected to the tip portion 15 The injection head 13 does not move, and only the injection tube 11 is retracted.

다만, 토양(1)의 공극 내에 많은 수분이 포함된 경우, 주입관(11)을 당길 때에, 팁부(15)와 주입헤드(13)가 함께 당겨질 수도 있는바, 도 3를 참고로, 다른 실시예에 따른 주입부(10')는, 돌기부(19)를 더 포함하고, 주입관(11)과 주입헤드(13)가 나사결합될 수 있다.However, in the case where a large amount of water is contained in the pores of the soil 1, the tip portion 15 and the injection head 13 may be pulled together when the injection tube 11 is pulled. The injection section 10 'according to the example further includes the protrusion 19, and the injection tube 11 and the injection head 13 can be screwed together.

돌기부(19)는 팁부(15)의 외면으로부터 돌출된 형태로, 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 이러한 형상으로 돌기부(19)가 형성되면, 팁부(15)가 그 일단에서 타단을 향하는 축을 중심으로 회전하고자 할 때에, 큰 저항력이 생겨, 팁부(15)의 회전을 방해한다.The protruding portion 19 protrudes from the outer surface of the tip portion 15, and at least one protruding portion 19 may be formed. When the projecting portion 19 is formed in this shape, a large resistance is generated when the tip portion 15 is about to rotate about the axis from the one end toward the other end, and the rotation of the tip portion 15 is interrupted.

이때, 주입헤드(13)와 나사결합되는 주입관(11)을 회전시키면, 팁부(15)가 고정되어 주입관(11)만 회전하므로, 그 나사결합이 풀리면서, 주입관(11)은 후퇴하고, 이로 인해 배출홀(13a)이 개방될 수 있다.At this time, when the injection tube 11 screwed to the injection head 13 is rotated, the tip portion 15 is fixed and only the injection tube 11 rotates, so that the injection tube 11 is retracted So that the discharge hole 13a can be opened.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템의 가스측정부(20)는, 이산화탄소배출부(21), 농도측정기(23), 가스포집부(25), 및 가스센서(27)를 더 포함할 수 있다.4, the gas measuring unit 20 of the integrated carbon dioxide ceiling leak test management system according to the present invention includes a carbon dioxide discharging unit 21, a concentration measuring device 23, a gas collecting unit 25, And may further include a sensor 27.

이산화탄소배출부(21)는, 중공관 형상으로 형성된 부재로서, 그 일단은 지중에 매설되고, 반대쪽 타단은 지상으로 노출되도록 실험용 토양(1)에 배치된다. 여기서, 그 일단의 외주면에는 유입홀(21a)이 관통 형성되는바, 그 유입홀(21a)을 통해 지중의 이산화탄소가 타단으로 배출된다. 따라서, 소정의 지중 깊이에, 이산화탄소배출부(21)의 일단을 위치시킴으로써, 그 깊이에서의 이산화탄소를 지상으로 배출하여 그 깊이에서의 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있다. The carbon dioxide discharging portion 21 is a member formed in the shape of a hollow tube and is disposed in the laboratory soil 1 so that one end thereof is buried in the ground and the other opposite end is exposed on the ground. Here, an inflow hole 21a is formed through the outer peripheral surface at one end, and carbon dioxide in the ground is discharged through the inflow hole 21a to the other end. Therefore, by placing one end of the carbon dioxide discharging portion 21 at a predetermined depth in the ground, carbon dioxide at the depth can be discharged to the ground, and the concentration of carbon dioxide at the depth can be measured.

농도측정기(23)는 이산화탄소배출부(21)의 타단을 통해 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정한다. 여기서, 농도측정기(23)는 가스의 성분별 농도를 측정할 수 있도록 구성된 모든 공지의 가스농도측정기일 수 있다.The concentration measuring device 23 measures the concentration of carbon dioxide discharged through the other end of the carbon dioxide discharging portion 21. [ Here, the concentration measuring instrument 23 may be any known gas concentration measuring instrument configured to measure the concentrations of the components of the gas.

가스포집부(25)는 일단이 개방된 중공통 형상으로 형성되어, 그 일단이 실험용 토양(1)의 지표에 배치됨으로써, 지표로부터 누출되는 누출가스를 그 내부 공간에 포집한다. 이때, 가스포집부(25)의 타단을 포함한 외주면에 가스센서(27)가 연결되어, 누출가스의 플럭스를 측정할 수 있다.The gas collecting part 25 is formed into a hollow tube whose one end is opened, and one end thereof is disposed on the surface of the laboratory soil 1, thereby collecting the leaked gas leaking from the ground in the inner space thereof. At this time, the gas sensor 27 is connected to the outer circumferential surface including the other end of the gas trapping part 25, and the flux of the leaked gas can be measured.

여기서, 가스센서(27)는 가스를 검출하는 센서로서, 기체 속에 포함되어 있는 특정 가스의 성분량에 의해 신호를 발신하도록 형성된 모든 공지의 센서를 포함할 수 있다.Here, the gas sensor 27 is a sensor for detecting gas, and may include any known sensor configured to emit a signal by the amount of the specific gas contained in the gas.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템의 구성도이다.FIG. 5 is a configuration diagram of an integrated management system for a carbon dioxide ceiling leakage experiment according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 이산화탄소 천부노출실험 통합관리시스템은, 환경분석부(60)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the carbon dioxide full exposure experiment integrated management system according to the present embodiment may further include an environment analysis unit 60.

환경분석부(60)는, 전술한 저장서버(50)에 저장된 데이터를 기반으로, 주입용 이산화탄소(2)가 실험용 토양(1)의 생태계에 미치는 영향을 분석하고, 그 분석결과를 데이터화하여 저장한다. 주입용 이산화탄소(2)가 실험용 토양(1)의 지중에 주입되면, 주입되는 유량에 따라, 지중 내의 이산화탄소 농도, 산소 농도, 누출되는 이산화탄소와 메탄 등 기타 가스의 플럭스가 변하므로, 이에 따라 식물 및 토양 생태계에 영향을 미치게 된다. 이때, 식생 식물의 엽록소 형광과 함량, 광합성량, 기공전도도, 증산량의 변화를 관찰하고, 그 관찰 결과로부터 이산화탄소가 토양 생태계에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 또한, 저장서버(50)에 저장된 기상 데이터를 활용하여, 이산화탄소가 기상 조건에 따라 어떠한 영향을 미치는지도 분석할 수 있다. 이러한 환경분석부(60)는 소정의 소프트웨어와 하드웨어가 상호작동하는 컴퓨터 등에 의해 구현될 수 있다.The environmental analysis unit 60 analyzes the influence of the carbon dioxide 2 for injection on the ecosystem of the laboratory soil 1 based on the data stored in the storage server 50 described above and data of the analysis result is stored do. When the carbon dioxide 2 for injection is injected into the ground of the experimental soil 1, the concentration of carbon dioxide in the ground, the concentration of oxygen in the ground, and the flux of other gases such as carbon dioxide and methane are changed accordingly, Affecting the soil ecosystem. At this time, the changes in chlorophyll fluorescence and content, photosynthesis, pore conductivity, and transpiration of vegetation can be observed and the effect of carbon dioxide on soil ecosystem can be analyzed. In addition, by using the weather data stored in the storage server 50, it is possible to analyze how the carbon dioxide affects the weather condition. The environment analysis unit 60 may be implemented by a computer or the like in which predetermined software and hardware operate in cooperation with each other.

나아가, 본 실시예에서는, 온습도측정부(80)를 더 포함하여, 토양(1)의 온도 및 습도를 측정할 수 있다. 이때 측정된 정보는 데이터화되어 저장서버(50)에 저장된 후, 상기 분석과정에서 토양의 온습도 정보로 활용될 수도 있다. 따라서, 지중에 주입되는 이산화탄소의 유량, 소정의 깊이에서의 이산화탄소의 농도, 지표에서 누출되는 누출가스의 플럭스, 기상, 토양의 온습도 등을 종합적으로 고려하여, 이산화탄소가 토양 생태계에 미치는 영향을 분석할 수 있다. 여기서, 온습도측정부(80)는 온도측정기, 및 습도측정기로 구현될 수 있다.Furthermore, in the present embodiment, the temperature and humidity of the soil 1 can be measured by further including the temperature / humidity measuring unit 80. At this time, the measured information may be converted into data and stored in the storage server 50, and then utilized as the temperature and humidity information of the soil in the analysis process. Therefore, the effect of carbon dioxide on soil ecosystem should be analyzed, taking into consideration both the flow rate of carbon dioxide injected into the ground, the concentration of carbon dioxide at a given depth, the flux of leaking gas from the surface, the weather, and the temperature and humidity of the soil . Here, the temperature / humidity measuring unit 80 may be implemented by a temperature measuring instrument and a humidity measuring instrument.

또한, 본 실시예에서는, 모니터링부(70)를 더 포함할 수 있다. 모니터링부(70)는 이산화탄소의 거동 및 이산화탄소가 생태계에 미치는 영향을 실시간으로 디스플레이한다. 따라서, 모니터링부(70)는 저장서버(50)에 저장된 데이터, 및 환경분석부(60)에서 저장된 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 출력하므로, 실험자는 이산화탄소가 토양 생태계에 미치는 영향을 실시간으로 확인할 수 있다.In this embodiment, the monitoring unit 70 may be further included. The monitoring unit 70 displays in real time the behavior of carbon dioxide and the effect of carbon dioxide on the ecosystem. Therefore, the monitoring unit 70 outputs at least one of the data stored in the storage server 50 and the data stored in the environment analysis unit 60, so that the experimenter can check the effect of the carbon dioxide on the soil ecosystem in real time have.

이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 따른 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템에 관하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, an integrated management system for a carbon dioxide helium leakage experiment according to the present invention will be described in detail with reference to specific examples.

실시예 1Example 1

실험용 토양을 2개의 구획으로 분할하고, 각각의 분할영역에 주입부를 통해 이산화탄소를 주입하였다. 여기서, 그 분할영역 중 어느 하나인 제1 영역에는, 소나무(Pinus densiflora, P. densiflora)와 굴참나무(Quercus variabilis, Q. variabilis) 묘목을, 다른 하나인 제2 영역에는 고구마를 각각 심고, 소정의 시간 격차를 두어 실험을 진행했다. 이때, 지표로부터 50㎝ 깊이에 주입헤드가 위치하도록, 주입관을 지표에 대해 비스듬히 기울여 지중에 삽입했다. 이산화탄소배출부는, 그 유입홀이 지표로부터 15㎝ 깊이에 배치되도록, 지중에 삽입하여, 그 깊이에서의 이산화탄소, 및 산소의 농도를 측정하였다. 또한, 가스포집부를 설치하여, 제1 영역에서는 이산화탄소의 플럭스 변화, 제2 영역에서는 메탄의 플럭스 변화를 측정하였다.The experimental soil was divided into two compartments, and carbon dioxide was injected into each of the compartments through the injection part. Here, any one of a first region of the partition, pine (Pinus densiflora , P. densiflora ) and Quercus variabilis ( Q. variabilis ) seedlings were planted in the second area, and sweet potatoes were planted in the second area, respectively. At this time, the injection pipe was inclined at an angle to the surface of the ground so that the injection head was located at a depth of 50 cm from the surface. The carbon dioxide discharging portion was inserted into the ground so that the inflow hole was located at a depth of 15 cm from the surface of the ground, and the concentration of carbon dioxide and oxygen at the depth was measured. Further, a gas trapping portion was provided to measure a change in the flux of carbon dioxide in the first region and a change in flux of methane in the second region.

평가예 1Evaluation example 1

도 6은 이산화탄소 주입 후 지중 이산화탄소 농도의 변화를 나타내는 사진이고, 도 7은 이산화탄소 주입 전후 지중 이산화탄소 및 산소 농도의 변화를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 8은 이산화탄소 주입 전후 이산화탄소 플럭스의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 9는 이산화탄소 주입 전후 메탄 플럭스의 변화를 나타내는 그래프이다. 여기서 이산화탄소 주입 전 그래프 변화는 Control plot(실선)으로, 이산화탄소 주입 후에는 Treatment plot(점선)으로 나타냈다.FIG. 6 is a photograph showing a change in the concentration of carbon dioxide in the ground after carbon dioxide injection, and FIG. 7 is a graph showing changes in carbon dioxide and oxygen concentration in the ground before and after the injection of carbon dioxide. FIG. 8 is a graph showing changes in carbon dioxide flux before and after the carbon dioxide injection, and FIG. 9 is a graph showing changes in methane flux before and after the carbon dioxide injection. Here, the graph change before the carbon dioxide injection was indicated by the control plot (solid line) and after the carbon dioxide injection by the treatment plot (dotted line).

도 6을 참고로, 이산화탄소 주입 이후, 날짜에 따라 지중 이산화탄소의 농도가 변하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the concentration of carbon dioxide in the ground changes with the date after the carbon dioxide injection.

또한, 이산화탄소 주입 전과 주입 후에, 제1 영역에서의 소나무 및 굴참나무 묘목 각각에서 이산화탄소 및 산소의 농도가 각각 다른 양상으로 변화하였고(도 7 참고), 이산화탄소 플럭스도 이산화탄소의 주입됨에 따라 변하는 것을 확인할 수 있었다(도 8 참고).Also, before and after the carbon dioxide injection, the concentrations of carbon dioxide and oxygen in the pine and oak seedlings of the first region were changed to different states (see FIG. 7), and the carbon dioxide flux also changed with the injection of carbon dioxide (See FIG. 8).

제2 영역의 메탄 플럭스도 이산화탄소 주입 전과 주입 후에 다르게 나타났다(도 9 참고).Methane flux of the second region was also different before and after the injection of carbon dioxide (see FIG. 9).

한편, 도 10 및 도 11에서, 이산화탄소가 소나무 및 굴참나무 묘목에 미치는 영향을 분석하였는데, 엽록소 형광과 함량, 광합성량(Pn), 기공전도도(Gs), 및 증산량(E)이 각각 달라졌다.On the other hand, in FIGS. 10 and 11, the influence of carbon dioxide on the pine and oak seedlings was analyzed. The chlorophyll fluorescence, content, photosynthesis (Pn), pore conductivity (Gs) and amount of evaporation (E) were changed.

도 12에서는, 제2 영역에서의 고구마의 엽록소 함량(SPAD)도 이산화탄소 주입을 전후해서 변하는 것으로 확인되었다. 이때, 이산화탄소 주입 전에는, 가장자리(edge)와 중심부(center)의 엽록소 함량이 거의 비슷한 수준을 유지했으나, 이산화탄소 주입 후에는, 시간이 갈수록, 중심부에서의 엽록소 함량이 가장자리에 비해 상대적으로 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.In FIG. 12, it was confirmed that the chlorophyll content (SPAD) of the sweet potatoes in the second region also changed before and after the carbon dioxide injection. At this time, the chlorophyll content of the edge and center was maintained at about the same level before the carbon dioxide injection, but after the carbon dioxide injection, the chlorophyll content in the center was relatively decreased with time there was.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 토양 2: 주입용 이산화탄소
10, 10': 주입부 11: 주입관
13: 주입헤드 13a: 배출홀
15: 팁부 17: 역류방지벽
19: 돌기부 20: 가스측정부
21: 이산화탄소배출부 21a: 유입홀
23: 농도측정기 25: 가스포집부
27: 가스센서 30: 공급부
31: 저장탱크 33: 기화기
35: 공급라인 40: 유량측정제어부
50: 저장서버 60: 환경분석부
70: 모니터링부 80: 온습도측정부
1: soil 2: carbon dioxide for injection
10, 10 ': injection part 11: injection tube
13: injection head 13a: exhaust hole
15: Tip 17: Backflow prevention wall
19: protrusion 20: gas measuring part
21: Carbon dioxide discharge part 21a: Inflow hole
23: concentration measuring instrument 25: gas collecting part
27: gas sensor 30:
31: storage tank 33: vaporizer
35: supply line 40: flow measurement control unit
50: storage server 60: environment analysis unit
70: Monitoring section 80: Temperature and humidity measuring section

Claims (11)

주입용 이산화탄소를 지중(underground)에 주입하는 주입부; 및
토양에 배치되어, 소정의 지중 깊이에서의 이산화탄소의 농도, 및 지표에서 누출되는 누출가스의 플럭스를 측정하는 가스측정부;
를 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
An injection unit for injecting carbon dioxide for injection into an underground; And
A gas measurement unit disposed in the soil for measuring the concentration of carbon dioxide at a predetermined depth of the ground and the flux of the leakage gas leaking from the ground;
The integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 1에 있어서,
액화 이산화탄소를 저장하는 적어도 하나 이상의 저장탱크, 상기 액화 이산화탄소를 기화시켜 상기 주입용 이산화탄소를 생성하는 기화기, 및 상기 기화기로부터 상기 주입용 이산화탄소를 상기 주입부로 공급하는 공급라인을 포함하는 공급부;
를 더 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method according to claim 1,
A supply unit including at least one storage tank for storing liquefied carbon dioxide, a vaporizer for vaporizing the liquefied carbon dioxide to generate the carbon dioxide for injection, and a supply line for supplying the injection carbon dioxide from the vaporizer to the injection unit;
And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 2에 있어서,
상기 주입부는
양단이 개방되고, 내부에 상기 공급라인이 삽탈되며, 일단이 상기 지중에 박히는 주입관;
일단이 개방된 중공관 형상으로, 외주면에 상기 공급라인으부터 공급되는 상기 주입용 이산화탄소가 배출되도록 관통된 배출홀이 형성되고, 상기 주입관로의 일단에 삽입되어 슬라이딩되면서, 상기 주입관의 내면에 의해 상기 배출홀이 개폐되는 주입헤드; 및
원추형으로, 일단이 뾰족하고, 타단이 상기 주입헤드의 타단에 결합되되 상기 배출홀이 폐쇄되는 방향으로 상기 주입헤드가 슬라이딩될 때에 상기 주입관의 일단에 걸리도록 형성된 팁부;
를 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method of claim 2,
The injection unit
An injection pipe having both ends opened, the supply line inserted and detached therein, and one end being inserted into the ground;
A discharge hole is formed on the outer circumferential surface to discharge the carbon dioxide for injection supplied from the supply line and inserted into one end of the injection channel to slide on the inner surface of the injection tube, An injection head in which the discharge hole is opened and closed; And
A tip portion having a conical shape and one end being sharp and the other end being engaged with the other end of the injection head and being hooked to one end of the injection tube when the injection head is slid in a direction in which the discharge hole is closed;
The integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 3에 있어서,
상기 주입부는
상기 팁부의 외면으로부터 돌출된 적어도 하나 이상의 돌기부;
를 더 포함하고,
상기 주입관과 상기 주입헤드가 나사결합되는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method of claim 3,
The injection unit
At least one protrusion protruding from an outer surface of the tip portion;
Further comprising:
Wherein the injection tube and the injection head are screwed together.
청구항 1에 있어서,
상기 가스측정부는
중공관 형상으로 형성되되, 상기 지중에 매설되는 일단의 외주면에 유입홀이 관통되어, 상기 유입홀을 통해 지상에 배치되는 타단으로 상기 이산화탄소를 배출시키는 이산화탄소배출부;
상기 이산화탄소배출부의 타단으로 배출되는 상기 이산화탄소의 농도를 측정하는 농도측정기;
상기 지표에 배치되는 일단이 개방된 중공통 형상으로 형성되어, 상기 누출가스를 내부에 포집하는 가스포집부; 및
상기 가스포집부에 포집된 상기 누출가스의 플럭스를 측정하는 가스센서;
를 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method according to claim 1,
The gas measuring unit
A carbon dioxide discharging unit which is formed in a hollow tube shape and through which an inflow hole passes through an outer circumferential surface of one end buried in the ground and discharges the carbon dioxide to the other end disposed on the ground through the inflow hole;
A concentration measuring unit for measuring a concentration of the carbon dioxide discharged to the other end of the carbon dioxide discharging unit;
A gas collecting part which is disposed in the indicator and is formed in an open hollow cylinder shape and collects the leaking gas therein; And
A gas sensor for measuring a flux of the leaking gas collected in the gas collecting portion;
The integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 1에 있어서,
상기 주입용 이산화탄소의 유량을 측정하고 제어하는 유량측정제어부;
를 더 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method according to claim 1,
A flow rate measurement control unit for measuring and controlling the flow rate of the carbon dioxide for injection;
And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 6에 있어서,
측정된 상기 주입용 이산화탄소의 유량, 상기 이산화탄소의 농도, 및 상기 누출가스의 플럭스를 데이터화하여 저장하는 저장서버;
를 더 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method of claim 6,
A storage server for storing and storing the measured flow rate of the carbon dioxide for injection, the concentration of the carbon dioxide, and the flux of the leaking gas;
And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 7에 있어서,
상기 저장서버는
기상관측부에서 수집된 기상 데이터를 더 저장하는 이산화탄소 천부누출시험 통합관리시스템.
The method of claim 7,
The storage server
An integrated management system for the carbon dioxide helium leak test, which stores more of the weather data collected by the weather observation unit.
청구항 7에 있어서,
상기 저장서버에 저장된 데이터를 기반으로, 상기 주입용 이산화탄소가 상기 토양의 생태계에 미치는 영향을 분석하고 데이터화하여 저장하는 환경분석부;
를 더 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method of claim 7,
An environment analyzer for analyzing and dataizing the influence of the carbon dioxide for injection on the ecosystem of the soil based on the data stored in the storage server;
And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 9에 있어서,
상기 저장서버에 저장된 데이터, 및 상기 환경분석부에 저장된 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 디스플레이하는 모니터링부;
를 더 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method of claim 9,
A monitoring unit for displaying at least one of data stored in the storage server and data stored in the environment analysis unit in real time;
And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
청구항 1에 있어서,
상기 토양의 온도 및 습도를 측정하는 온습도측정부;
를 더 포함하는 이산화탄소 천부누출실험 통합관리시스템.
The method according to claim 1,
A temperature and humidity measuring unit for measuring temperature and humidity of the soil;
And an integrated management system of carbon dioxide helium leakage experiment.
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