KR20200094330A - 컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고심도의 지하수를 양수하기 위한 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치는 몸통관, 상기 몸통관 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판. 상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치, 상기 몸통관에 연결된 컴프레서를 포함한다.

Description

컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치 및 방법{Apparatus and method for pumping the underground water by using compressor}

본 발명은 고심도의 지하수를 양수하기 위하여 컴프레서를 이용하여 몸통관 내부의 공기압을 상승시켜 상기 지하수를 양수하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 컴프레서가 몸통관 내부에 압력을 가하면 밀폐장치가 몸통관의 하부를 밀폐시켜 몸통관 내부 압력이 상승되어 위로 향하고, 이때 고심도의 지하수가 지상으로 양수되는 것으로서, 상기 밀폐장치는 볼(ball)의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 배경이 되는 지하수 양수장치에 있어서, 일반적으로, 농업용, 공업용 등의 용수 및 농어촌의 생활용수를 공급하기 위해서는 지반에 관정(管井)을 뚫고, 관정의 상부에 케이싱을 설치하며, 상기 케이싱을 관통하여 관정의 내부에 양수관을 삽입한 다음 펌프를 사용하여 지하수를 양수하여 사용하고 있는 것이 일반적인 형태이다. 따라서, 암반 사이에 흐르고 있는 지하수는 암반공을 통하여 관정에 모이게 되고, 상기 관정에 모인 지하수는 수중모터펌프의 작동에 의해 강제 흡입된 후 양수관을 따라 송수배관으로 공급된다.

또한, 비중이 물보다 큰 DNAPL과 같은 오염물질의 경우에는, 관정의 상부에서부터 양수가능한 LNAPL과 달리, 관정의 하부에서부터 지하수를 양수하여야 오염물질의 회수가 효율적으로 이루어질 수 있는데, 수중모터펌프가 양수할 수 있는 심도는 한정되어 있으므로 종래에는 등록실용신안공보 제20-0260750호와 같은 별도의 심정펌프를 사용하여 고심도의 오염물질을 양수하여 왔다.

다만, DNAPL과 같은 오염물질은 부식성이 높아 등록실용신안공보 제20-0260750호와 같은 심정펌프를 사용하는 경우 오염물질에 의한 부식으로 고장이 잦고, 수리비용이 고가이며, 구성이 복잡하여 설치가 어렵다는 등의 단점이 있었다. 또한, 심정펌프를 사용하는 경우 각각의 관정에 양수시마다 관정에 삽입하여 운영하고 회수하는 방식으로 적용하므로 매번 시료를 채위하는 경우에 시간과 인력 투입의 측면에서 비효율적이라는 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 종래에는 오염물질을 분리하여 처리하는 공정을 적용하거나, 관정 내에 심정펌프를 운영하거나 지상에서 펌프의 흠기관을 넣어서 지하수를 양수하는 방법을 적용하였으나, 양수 깊이의 한계와 장비의 부식으로 인한 문제가 여전히 존재하고 있었다.

따라서, 이러한 현상을 해결하기 위하여 구조가 간단하고 수리가 용이하되, DNAPL과 같이 부식성이 높은 오염물질에서도 부식되지 않고 지하 깊은 곳의 지하수를 양수할 수 있는 지하수 양수 장치 및 그 방법에 대한 발명의 필요성이 대두되고 있다.

또한, 특허등록공보 제10-1429471호와 같이 토양 오염물질을 물 등의 액체로 세정하는 지중고압분사장비(PMI-system)를 사용하는 경우 지중고압분사장비로 천공된 빈 공간에는 오염물질, 정화약액 등을 포함하는 지하수가 발생하며, 상기 지중고압분사장비는 필수적으로 컴프레서를 구비하므로, 별도의 수중모터펌프를 구비하지 않고도 위 컴프레서만을 이용하여 지하수를 효과적으로 양수할 수 있는 지하수 양수 장치 및 그 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.

등록실용신안공보 제20-0260750호(2002. 05. 13 공개)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 DNAPL 등 펌프를 부식시키기 쉬운 오염물질을 포함하는 고심도의 지하수를 양수하는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 수중모터를 사용하지 않고 컴프레서만을 이용하여 구성이 간단하고 수리가 용이한 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 오염물질을 원활하게 양수하여 처리시스템과 함께 운영하거나 각각의 이격된 관정을 이동하면서 컴프레서 연결만으로 오염된 지하수를 양수하는 지하수 양수 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하고자 하는 본 발명은 몸통관, 상기 몸통관 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판, 상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치, 상기 몸통관에 연결된 컴프레서를 포함하는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 제공한다.

상기 몸통관은 지하수가 양수되는 제1관 및 공기가 주입되는 제2관을 포함하며, 상기 컴프레서는 상기 제2관과 연결되어 상기 제2관을 통하여 상기 몸통관 내부로 공기를 주입하는 것이 바람직하다.

상기 제1관은 상기 제2관보다 더 긴 형태로 제공되는 것이 바람직하다.

상기 밀폐장치는 상기 몸통관 내부를 따라 움직이는 볼(ball)을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 밀폐장치는 걸림턱을 포함하며, 상기 걸림턱은 상기 볼(ball)이 빠져나갈 수 없도록 상기 몸통관의 하부에 볼의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는 것이 바람직하다.

상기 몸통관 내부에 압력센서 및 상기 압력센서로부터 수신되는 데이터를 분석하여 몸통관 내부 압력을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 몸통관, 상기 몸통관 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판, 상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치, 상기 몸통관에 연결된 컴프레서를 포함하는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치에 있어서, 지하수 양수 장치를 관정에 삽입하여 지하수 양수를 준비하는 준비 단계(S10), 상기 밀폐장치를 개방하여 지하수가 상기 몸통관 내부로 유입되는 지하수 유입 단계(S20), 상기 몸통관의 일정한 높이까지 지하수가 차오르면 상기 컴프레서가 상기 몸통관 내부로 공기를 주입하는 공기 주입 단계(S30), 상기 밀폐장치를 작동하여 몸통관 하부를 폐쇄하는 지하수 차단 단계(S40), 및 상기 지하수 차단 단계 이후 상기 컴프레서가 상기 몸통관 내부로 공기를 주입함으로써 지하수의 양수가 이루어지는 양수 단계(S50)를 포함하는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법을 제공한다.

상기 몸통관은 지하수가 양수되는 제1관 및 상기 컴프레서가 연결되는 제2관을 포함하며, 상기 컴프레서는 상기 제2관을 통하여 상기 몸통관 내부로 공기를 주입하는 것이 바람직하다.

상기 준비 단계는 관정에 미리 설치된 상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치에서 상기 컴프레서가 분리된 지하수 양수 장치에 상기 컴프레서를 연결하는 공정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치는 상기 몸통관 내부의 수위를 측정하는 센서 또는 수위 측정 장치 및 상기 센서 또는 상기 수위 측정 장치로부터 상기 몸통관 내부의 수위 정보를 수신하는 제어부를 포함하며, 상기 공기 주입 단계(S30)는 상기 몸통관 내부의 수위가 일정한 높이에 이르면 상기 제어부에 의하여 상기 컴프레서가 작동하여 공기 주입이 자동적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 밀폐장치는 상기 몸통관 내부를 따라 움직이는 볼 및 상기 볼이 상기 몸통관의 하단으로 빠져나갈 수 없도록 상기 몸통관의 하부에 볼의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는 걸림턱을 포함하며, 상기 지하수 차단 단계(S40)는 상기 볼이 상기 몸통관 하부를 폐쇄함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 컴프레서에 의한 공기 주입은 상기 지하수 차단 단계와 양수 단계에 걸쳐 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 몸통관 내부의 수위가 일정한 높이 이하로 내려가면 상기 자하수 유입단계, 상기 지하수 차단 단계 및 상기 양수 단계가 차례대로 재실행되는 것이 바람직하다.

또한 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 관정으로부터 제거하는 장치 제거 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 장치 제거 단계는 상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치로부터 상기 컴프레서를 제거하는 공정을 실행함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 DNAPL 등 펌프를 부식시키기 쉬운 오염물질을 포함하는 고심도의 지하수를 양수할 경우에도 오염물질에 의한 펌프 등 장치의 부식이 없고 전기의 인입이 없이 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수중모터를 사용하지 않고 컴프레서만을 이용하여 고심도의 지하수를 양수할 수 있으며, 컴프레서는 지상에 구비될 수 있으므로 구성이 간단하고 수리가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주기적으로 오염된 지하수를 양수할 필요가 있을 경우 컴프레서를 제거한 장치를 미리 관정마다 설치해 놓을 수 있어 도난 등의 위험을 방지하면서도, 작업 시에는 상부로 나온 공기관을 컴프레서에 연결하는 간단한 설치 공정으로 바로 양수가 가능한 효과가 있으며, 여러 개의 관정을 이동하면서 작업할 필요가 있는 경우에는 소형 콤프레서를 적용할 수 있으므로 이동의 편리성과 함께 효율적인 운영이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 몸통관 하부의 밀폐장치가 개방된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 몸통관 하부의 밀폐장치가 밀폐된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위해 볼(ball)을 이용한 밀폐장치가 개방된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위해 볼(ball)을 이용한 밀폐장치가 밀폐된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 이용한 지하수 양수 방법을 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 명칭에는 동일 부호를 사용하기로 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 발명의 기타 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치 및 그 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위해 몸통관(10) 하부에 밀폐장치(11)가 개방된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 몸통관(10) 하부에 밀폐장치(11)가 밀폐된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치는 몸통관(10), 몸통관(10) 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판(12), 상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치(11), 몸통관(10)에 연결된 컴프레서(15)를 포함할 수 있다.

몸통관(10)은 내부로 지하수가 유입될 수 있다.

또한, 몸통관(10)은 지하수가 양수되는 제1관(14) 및 공기가 주입되는 제2관(13)을 포함할 수 있다. 컴프레서(15)는 제2관(13)과 연결될 수 있으며, 컴프레서(15)는 제2관(13)을 통하여 몸통관(10) 내부로 공기를 주입할 수 있다. 제1관(14)은 제2관(13)보다 더 긴 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 즉, 제1관(14)의 하단이 지하수에 잠겨 있어야 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 지하수가 지상으로 양수될 수 있으며, 제2관(13)은 지하수 수면보다 높은 곳에서 공기를 주입해야 효율적으로 몸통관 내부의 지하수 수면이 하강할 수 있다. 만일, 제2관(13)이 제1관(14)보다 길어서 제2관(13)의 한쪽 끝이 제1관(14)의 한쪽 끝보다 더 아래에 위치하게 되면 제2관(13)에서 주입된 공기가 제1관(14)으로 들어가게 되어 양수효율이 떨어질 수 있다.

또한, 몸통관(10)은 환경 조건에 따라 다양한 길이로 구비될 수 있다. 예를 들어 지하수층의 폭이 3m 정도로 측정될 경우 몸통관(10)의 길이도 3m 내외로 제공될 수 있다. 바람직하게는 몸통관(10)의 길이는 가장 일반적으로 사용될 수 있는 1m 이상 1.5m 이하의 길이로 제공될 수 있다. 몸통관(10)은 지하수 관정의 내부로 삽입되어 사용될 수 있으며, 일반적으로 20m 이상의 고심도에서 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 몸통관(10)은 일반 수도용 파이프를 사용할 수도 있다.

컴프레서(15)란, 기계를 압축시켜 압력을 높이는 기계적 장치로, 압력기라고도 하며, 컴프레서(15)는 유체를 압축하여 유체에 기계적 에너지를 가한다는 점에서 펌프의 원리와 기본적으로 같지만, 펌프는 액체를 압축하는 것이고, 컴프레서(15)는 기체에 압력을 가하여 압력과 속도를 변화시킨다는 점에서 펌프와 구별된다. 이때 컴프레서(15)는 지중고압분사장비(PMI-system)에 사용되는 컴프레서인 것이 바람직하며, 나아가 휴대용 컴프레서일 수도 있다.

이때, 컴프레서(15)는 직접 지하수 내부로 들어가야 했던 기존의 수중모터와 달리 지상에 위치하여 지하로 공기를 주입하는 장치인 것이 바람직하다.

상기 지하수가 제1관(14)을 통하여 상승할 때 그 유량을 제어하기 위한 수단으로써, 본 발명에 따른 지하수 양수 장치는 제1관(14)을 개폐(開閉)가능할 수 있도록 하는 밸브(valve, 16)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 몸통관(10) 내부에 압력센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 압력센서로부터 수신되는 데이터를 분석하여 몸통관(10) 내부 압력을 조절하는 제어부를 더 구비할 수도 있다. 따라서, 상기 제어부의 작동을 통하여 컴프레서를 이용한 지하수 양수장치를 자동으로 운영할 수도 있다.

이때, 상기 지하수란 "땅속의 토사ㆍ암석 따위의 빈틈을 채우고 있는 물"만을 의미하는 것이 아니라, 물보다 비중이 커서 지하수 하부로 가라앉기 쉬운 액체 오염물질, 특히 DNAPL(Dense Nonaqueous Phase Layer Chemicals)과 같이 기름, 석유 등을 포함하는 개념이다.

따라서, 본 발명에 따른 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치는 비중이 물보다 큰 오염물질, 특히 DNAPL가 포함된 지하수에 적용하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위하여 볼(ball, 110)을 이용한 밀폐장치(11)가 개방된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 볼(ball, 110)을 이용한 밀폐장치(11)가 밀폐된 상태의 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 나타내는 도면이다.

도 3에 따르면, 본 발명에 따른 컴프레서를 이용한 양수 장치는 몸통관(10), 몸통관(10) 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판(12), 상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치(11), 몸통관(10)에 연결된 컴프레서(15)를 포함하되, 밀폐장치(11)는 밸브(valve) 또는 몸통관(10) 내부를 따라 움직이는 볼(ball, 110)을 포함하는 것이 바람직하다.

밀폐장치(11)는 볼(ball, 110)과 함께 걸림턱(100)을 포함할 수 있다. 걸림턱(100)은 볼(ball, 110)이 몸통관(10)의 하단으로 빠져나갈 수 없도록 몸통관(10)의 하부에 볼의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는 것이 바람직하다. 걸림턱(100)은 테이퍼면을 갖도록 환형으로 형성되거나 돌기 형태로 돌출 형성될 수 있다. 걸림턱(100)은 테프론(Teflon), 천연고무, 합성고무 등을 재료로 포함할 수 있으며, 이와 같이 어느 정도 탄성을 가진 물질을 재료로 포함하는 것이 완전한 밀폐에 도움이 될 수 있다.

한편, 몸통관(10)의 단면의 너비는 볼(ball, 110)이 상, 하로 이동할 수 있도록 볼(ball, 110)의 너비보다 커야 한다.

볼(ball, 110)은 지하수에 잠기도록 물보다 큰 비중의 재질로 제공되는 것이 바람직하다. 도 3과 같이, 컴프레서(15)의 작동이 없으면, 지하수의 수면이 몸통관 내부를 따라 상승하게 되고, 이때 지하수가 상승하는 수압에 의하여 볼(ball, 110)은 약간 상승하게 된다.

반대로 도 4와 같이, 컴프레서(15)가 작동하여 지하수의 수면이 낮아지면 몸통관 내부의 압력이 지하수가 상승하는 수압보다 높아진다. 따라서, 몸통관 내부의 압력 중 일부는 지하수가 양수관으로 상승하도록 작용하며, 나머지는 볼(ball, 110)이 하부로 밀려나도록 작용한다.

즉. 컴프레서(15)의 공기주입으로 상승된 공기압이 몸통관(10)의 내부의 압력을 상승시켜 몸통관(10) 내부의 지하수 수면을 아래로 하강시키고, 그로 인하여 몸통관(10) 내부에서 하강압력이 상승하여 볼(ball, 110)을 몸통관(10)의 하부로 밀어내게 된다. 위 압력으로 인하여 볼(ball, 110)과 걸림턱(100)이 압착된다. 따라서 본 발명의 제2 실시예는 이러한 원리를 통하여 몸통관(10)의 하부를 밀폐하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 본 발명의 구성요소인 제2 실시예로서 볼(ball, 110)을 이용한 밀폐장치(11)는, 볼(ball, 110)이 걸림턱(100)의 테이퍼면을 따라 상승/하강함에 따라 몸통관(10) 하단을 밀폐한다. 또한, 밀폐장치(11)에 의한 지하수 유입의 차단은 몸통관(10) 하단의 관통공을 밀폐함으로써 달성될 수 있다.

또한, 볼(ball, 110)은 테프론(Teflon), 천연고무, 합성고무 등을 재료로 포함할 수 있으며, 이와 같이 어느 정도 탄성을 가진 물질을 재료로 포함하는 것이 완전한 밀폐에 도움이 될 수 있다. 특히, 테프론(Teflon) 등과 같이 오염물질에 대한 내화학성이 있는 재료를 사용하는 경우 오염물질을 포함한 지하수에도 부식이 잘 되지 않으므로 부식으로 인한 고장률이 낮으므로 수리비 등 관리비용을 절감할 수 있고, 부식에 의한 오염물질 양수 불량 확률을 낮출 수 있다.

또한, 볼(ball, 110)의 비중은 물보다 큰 것이 바람직하다. 볼(ball, 110)이 물보다 비중이 작아 물 위에 뜨는 경우 컴프레서를 이용하여 공기를 몸통관 내부로 주입하여 공기압을 상승시키더라도 몸통관 내부의 지하수가 외부로 다 빠져나간 후에야 비로소 볼(ball)이 몸통관 하부를 밀폐할 수 있는 위치에 도달한다. 따라서, 볼(ball, 110)은 지하수가 차오르더라도 물 위로 떠오르지 않도록 적정한 비중을 가지는 것이 중요하며, 이러한 점에서 약 2 정도의 비중을 가지는 테프론(Tefron)이 볼(ball)의 재료로서 가장 바람직하고, 더욱이 비중이 1보다 크며 플라스틱을 부식시키는 성질이 있는 DNAPL(Dense Nonaqueous Phase Layer Chemicals)과 같은 오염물질을 포함하는 지하수의 경우에 더욱 적합할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 이용한 지하수 양수 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 따르면, 본 발명에 따른 컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법은 준비 단계(제1 단계, S10), 지하수 유입 단계(제2 단계, S20), 공기 주입 단계(제3 단계, S30), 지하수 차단 단계(제4 단계, S40), 양수 단계(제5 단계, S50)를 포함한다.

준비 단계(제1 단계, S10)는 몸통관(10), 몸통관(10) 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판(12), 상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치(11), 몸통관(10)에 연결된 컴프레서(15)를 포함하는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 관정에 삽입하여 지하수 양수를 준비하는 단계이다. 만약 오염된 지하수를 주기적으로 양수할 필요가 있는 경우에는 준비 단계(제1 단계, S10) 이전에 컴프레서(15)를 제외한 지하수 양수 장치가 미리 관정에 설치되어 있을 수 있으며, 이 경우 준비 단계(제1 단계, S10)는 제2관(13)에 컴프레서(15)를 연결하는 공정으로 이루어질 수 있다.

지하수 유입 단계(제2 단계, S20)에서는 지하수가 몸통관(10) 내부로 유입된다. 지하수의 유입은 준비 단계(제1 단계, S10) 이후 밀폐장치(11)가 개방됨으로써 시작된다. 밀폐장치(11)의 개방은 지하수의 상승 압력에 의하여 이루어질 수 있다. 또한 밀폐장치(11)의 개방은 별도의 개폐장치에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 개폐장치는 제어부에 의하여 작동될 수 있다. 지하수 유입 단계(제2 단계, S20)는 몸통관(10)의 일정한 높이까지 지하수가 차오를 때까지 진행된다. 상기 몸통관(10)의 상기 일정한 높이는 현장 조건에 따라 사전적으로 설정될 수 있다.

공기 주입 단계(제3 단계, S30)에서는 컴프레서(15)가 몸통관(10) 내부로 공기를 주입한다. 컴프레서(15)에 의한 공기 주입은 지하수 유입 단계(제2 단계, S20)에서 몸통관(10)의 상기 일정한 높이까지 지하수가 차오른 후 이루어진다. 몸통관(10) 내부의 수위 측정은 별도의 센서나 수위 측정 장치에 의하여 이루어질 수 있다. 몸통관(10) 내부의 수위 정보는 제어부로 전달되어 제어부에 의하여 컴프레서(15)에 의한 공기 주입이 자동적으로 이루어질 수 있다.

지하수 차단 단계(제4 단계, S40)에서는 밀폐장치(11)의 작동에 의하여 몸통관(10) 하부를 폐쇄한다. 밀폐장치(11)의 작동에 의한 몸통관(10) 하부의 폐쇄는 제어부가 밀폐장치(11)를 작동시킴으로써 이루어질 수 있다. 또한 밀폐장치(11)의 작동에 의한 몸통관(10) 하부의 폐쇄는 컴프레서(15)의 공기 주입에 의하여 몸통관(10) 내부의 압력이 상승함으로써 밀폐장치(11)가 하강 압력을 받아 몸통관 하부를 봉쇄함으로써 이루어질 수 있다. 밀폐장치(11)는 몸통관(10) 내부를 따라 움직이는 볼(ball, 110) 및 볼(ball, 110)이 몸통관(10)의 하단으로 빠져나갈 수 없도록 몸통관(10)의 하부에 볼의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는 걸림턱(100)을 포함할 수 있다. 몸통관(10) 하부가 폐쇄됨으로써 몸통관(1) 내부로 유입되는 지하수의 흐름과 몸통관(1) 내부로부터 지하로 유출되는 지하수의 흐름이 차단된다.

양수 단계(제5 단계, S50)에서는 지하수가 제1관(14)을 통하여 양수된다. 제1관(14)을 통한 지하수의 양수는 몸통관(10) 하부가 폐쇄된 후에도 컴프레서(15)에 의하여 계속 공기가 몸통관(10) 내부로 주입됨으로써 몸통관(10) 내부의 압력이 상승함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 대략 몸통관(10) 내부의 수위 하강분에 해당하는 지하수 양만큼 양수가 이루어진다. 컴프레서(15)에 의한 공기 주입은 지하수 차단 단계(제4 단계, S40)와 양수 단계(제5 단계, S50)에 걸쳐 연속적으로 이루어질 수 있다. 특히 밀폐장치(11)가 볼(ball, 110)과 같이 몸통관(10) 내부의 압력상승에 의하여 하강함으로써 몸통관(10) 하부를 봉쇄하는 장치인 경우에는, 컴프레서(15)에 의한 공기 주입은 지하수 차단 단계(제4 단계, S40)와 양수 단계(제5 단계, S50)에 걸쳐 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 지하수 유입 단계(제2 단계, S20) 내지 양수 단계(제5 단계, S50)는 반복적으로 차례대로 실행될 수 있다. 양수 단계(제5 단계, S50) 이후 지하수 유입 단계(제2 단계, S20)의 재실행은 몸통관(10) 내부의 수위가 일정한 높이 이하로 내려가는 경우에 이루어질 수 있다. 상기 지하수 유입 단계(제2 단계, S20)가 재실행되는 일정한 높이의 수위는 작업 조건, 환경, 제1관(14)의 길이와 폭 등을 고려하여 사전에 설정될 수 있으며, 별도의 센서나 수위 측정 장치에 의하여 수위 측정이 이루어질 수 있다. 몸통관(10) 내부의 수위 정보는 제어부로 전달되어 제어부에 의하여 지하수 유입 단계(제2 단계, S20)의 재실행이 자동적으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 이용한 지하수 양수 방법은 장치 제거 단계(제6 단계, S60)를 포함할 수 있다.

장치 제거 단계(제6 단계, S60)에서는 지하수로부터 오염물질의 회수가 완료되었다고 판단되거나, 다른 이유로 작업이 완료되었다고 판단될 경우 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 관정으로부터 제거한다. 만약 해당 관정에서 주기적으로 오염된 지하수를 양수해야 할 필요성이 있는 경우에는 장치 제거 단계(제6 단계, S60)는 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치로부터 컴프레서(15)를 제거하는 공정을 실행함으로써 완료될 수 있다. 장치 제거 단계(제6 단계, S60)에서 컴프레서(15)만을 제거한 경우 다음 주기의 지하수 양수 방법의 준비 단계(제1 단계, S10)는 제2관(13)에 컴프레서(15)를 연결하는 공정으로 이루어질 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 몸통관 100: 걸림턱
11: 밀폐장치 110: 볼(ball)
12: 차단판 13: 제2관
14: 제1관 15: 컴프레서
16: 밸브

Claims (15)

1. 몸통관;
   상기 몸통관 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판;
   상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치; 및
   상기 몸통관에 연결된 컴프레서;를 포함하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 몸통관은
   지하수가 양수되는 제1관; 및
   공기가 주입되는 제2관을 포함하며,
   상기 컴프레서는 상기 제2관과 연결되어 상기 제2관을 통하여 상기 몸통관 내부로 공기를 주입하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1관은
   상기 제2관보다 더 긴 형태로 제공되는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 밀폐장치는
   상기 몸통관 내부를 따라 움직이는 볼(ball)을 포함하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 밀폐장치는
   걸림턱을 포함하며,
   상기 걸림턱은
   상기 볼(ball)이 빠져나갈 수 없도록 상기 몸통관의 하부에 볼의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 몸통관 내부에 압력센서; 및
   상기 압력센서로부터 수신되는 데이터를 분석하여 몸통관 내부 압력을 조절하는 제어부;를 더 포함하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
7. 몸통관;
   상기 몸통관 하단에 형성되며 관통공을 구비한 차단판;
   상기 관통공으로부터 상승/하강하는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 밀폐장치;
   상기 몸통관에 연결된 컴프레서;를 포함하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치에 있어서,
   지하수 양수 장치를 관정에 삽입하여 지하수 양수를 준비하는 준비 단계;
   상기 밀폐장치를 개방하여 지하수가 상기 몸통관 내부로 유입되는 지하수 유입 단계;
   상기 몸통관의 일정한 높이까지 지하수가 차오르면 상기 컴프레서가 상기 몸통관 내부로 공기를 주입하는 공기 주입 단계;
   상기 밀폐장치를 작동하여 몸통관 하부를 폐쇄하는 지하수 차단 단계; 및
   상기 지하수 차단 단계 이후 상기 컴프레서가 상기 몸통관 내부로 공기를 주입함으로써 지하수의 양수가 이루어지는 양수 단계;를 포함하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 몸통관은
   지하수가 양수되는 제1관; 및
   상기 컴프레서가 연결되는 제2관을 포함하며,
   상기 컴프레서는 상기 제2관을 통하여 상기 몸통관 내부로 공기를 주입하는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 준비 단계는
   관정에 미리 설치된 상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치에서 상기 컴프레서가 분리된 지하수 양수 장치에 상기 컴프레서를 연결하는 공정으로 이루어지는
   컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치는
    상기 몸통관 내부의 수위를 측정하는 센서 또는 수위 측정 장치; 및
    상기 센서 또는 상기 수위 측정 장치로부터 상기 몸통관 내부의 수위 정보를 수신하는 제어부;를 포함하며,
    상기 공기 주입 단계는
    상기 몸통관 내부의 수위가 일정한 높이에 이르면 상기 제어부에 의하여 상기 컴프레서가 작동하여 공기 주입이 자동적으로 이루어지는
    컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
11. 제7항에 있어서,
    상기 밀폐장치는
    상기 몸통관 내부를 따라 움직이는 볼; 및
    상기 볼이 상기 몸통관의 하단으로 빠져나갈 수 없도록 상기 몸통관의 하부에 볼의 직경보다 작은 직경을 갖도록 제공되는 걸림턱;을 포함하며,
    상기 지하수 차단 단계는
    상기 볼이 상기 몸통관 하부를 폐쇄함으로써 이루어지는
    컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 컴프레서에 의한 공기 주입은 상기 지하수 차단 단계와 양수 단계에 걸쳐 연속적으로 이루어지는
    컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치.
13. 제7항에 있어서,
    상기 몸통관 내부의 수위가 일정한 높이 이하로 내려가면 상기 자하수 유입단계, 상기 지하수 차단 단계 및 상기 양수 단계가 차례대로 재실행되는
    컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
14. 제7항에 있어서,
    상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치를 관정으로부터 제거하는 장치 제거 단계를 더 포함하는
    컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 장치 제거 단계는
    상기 컴프레서를 이용한 지하수 양수 장치로부터 상기 컴프레서를 제거하는 공정을 실행함으로써 이루어지는
    컴프레서를 이용한 지하수 양수 방법.

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