KR20210083856A - 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오염토양 또는 오염지하수의 오염물질 오염도를 실시간으로 측정 분석할 수 있게 일괄적으로 원격 제어하여 오염토양 또는 오염지하수의 오염도 및 정화진척도를 효율적으로 모니터링함을 제공하도록, 오염토양을 물 또는 용매로 세정한 오염물질추출액 또는 오염물질로 오염된 오염지하수를 저장하는 복수의 샘플링수조와, 상기 샘플링수조로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 일정량 채취하여 샘플링할 수 있게 구동하는 정량채취기와, 상기 정량채취기로부터 샘플링한 오염물질추출액 또는 오염지하수 샘플이 주입되어 오염도를 측정하기 위한 분석기기를 포함하여 구성하는 오염도분석장치와; 상기 오염도분석장치로부터 측정된 각 샘플링수조의 오염도 데이터를 유선 또는 무선 전송하여 데이터를 저장하는 관리서버와; 상기 관리서버와 연결하여 상기 오염도분석장치에 신호를 송신 가능하되, 상기 오염도분석장치 중 복수의 상기 샘플링수조를 선택하여 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염물질을 순차적으로 분석하게 제어하는 분석제어장치;를 포함하는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오염토양 또는 오염지하수의 오염물질 오염도를 실시간으로 측정 분석할 수 있게 일괄적으로 원격 제어하여 오염토양 또는 오염지하수의 오염도 및 정화진척도를 효율적으로 모니터링하는 것이 가능한 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템에 관한 것이다.
토양은 외부환경에 의해 쉽게 오염될 수 있으며, 한번 오염된 토양은 자연 정화되는데 있어 긴 시간이 요구되며, 토양오염은 지하수오염을 유발하기 때문에 동·식물과 인간생활에 있어 2차적 문제를 발생시키고 있다.
상기 토양오염 및 지하수오염을 유발하는 여러 가지 환경오염물질 중에서도 다환 방향족탄소화합물인 Polyaromatic hydrocarbon(PHC)와 Benzene, Toluene, Ethyl benzene, Xylene(BTEX) 등은 난분해성 물질에 속하며, Trichlroethylene(TCE)와 tetrachloroethylene(PCE)는 산업체에서 기름제거 용매, 방향제, 드라이크리닝 등으로 많이 사용되는 물질로 부적절하게 취급함으로써 토양 및 지하수를 오염시키는 주요 오염원이 되고 있다.
또한, PCE와 TCE는 생태계내에서 미생물에 의해 환원 탈염소화 반응을 일으켜 발암물질인 Dichloroetheneisomer(DCE)와 Vinylchloride(VC)를 생성하게 하며, 발암 유발 의심 물질로 구분되고 있다.(ATSDR, 1997)
따라서, 현재 정부에서는 환경보존법으로 토양이나 지하수를 대상으로 TCE, PCE 등 염화유기탄소와 다환 방향족 탄소화합물 측정을 의무화하고 있는데, 토양오염에 따른 국민건강 및 환경상의 위해를 예방하고 토양생태계의 보전을 위하여 오염된 토양을 정화하는 등 토양을 적정하게 관리·보전하기 위해 토양환경보전법을 제정하여 시행하고 있으며, 수질오염을 방지하고 수질보전을 도모하기 위해 수질환경보전법을 제정하여 시행하고 있다.
이에 따라 토양 또는 지하수를 적정하게 관리·보전하기 위해서는 우선 토양또는 지하수가 오염되었는지를 여부를 판단하여야 하며, 오염된 토양 또는 지하수는 적절한 정화처리에 의해 복원되어야 한다.
토양 또는 지하수가 오염되었는지 여부를 판단하기 위해 오염이 의심되는 토양을 굴착·채취하여 실험실에 구비된 다양한 고가의 분석장비(gas chromatography, UV/Vis, AAS, ICP, purge & trap GC-MS, FT-IR, NIR, 형광분석기 등)를 통해 오염물질을 분석함으로써 토양오염 또는 지하수오염 여부를 판단할 수 있다.
상기 실험실에 구비된 고가의 분석 장비를 이용하여 토양 또는 지하수의 오염물질을 분석하는 방법은 한국등록특허 10-0534041(2005년11월30일)에 레이저 유도 형광(Laser-Induced Fluorescence)기술을 이용하는 유류 오염토양의 모니터링 방법에 있어서, 광원부에서 발생하는 레이저를 광섬유를 통해 유류 오염토양에 전달하는 단계; 상기 레이저에 의해 유류 오염토양 중의 오염물질로부터 방출되는 형광과 유류 오염토양 중의 토양로부터 산란되는 디퓨즈 리플렉턴스(diffuse reflectance)를 광섬유를 통해 검출부에 전달하는 단계; 및 상기 형광의 스펙트럼을 시분석한 후 적분하고, 이 적분값을 상기 디퓨즈 리플렉턴스(diffusereflectance)로 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유류 오염토양의 모니터링 방법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1121663(2012년02월22일)에 오일샌드의 오일성분과 모래성분의 함량에 대한 적외선분광분석(FT-IR)에 따른 오일성분과 모래성분의 특성 주파수의 피크를 기준으로 검정곡선을 작성하는 1단계; 및 측정대상인 오일샌드를 적외선 분광 분석하여 상기 작성한 검정곡선과 대비하는 2단계를 포함하는 오일샌드의 오일성분 함량 측정방법이 공지되어 있다.
그러나, 상기한 특허들은 오염토양 굴착과정에서 시료를 채취하여 실험실에서 분석하고 있으나, 시료가 굴착·채취된 장소에서 멀리 떨어진 시험실에서 시료를 분석하여 오염 여부를 판단하기 때문에 시료의 운송과정에서 시료가 변질될 뿐만 아니라 많은 시간이 소요되기 때문에 정화기간 연장, 정화 비용증가 및 오염원 이동에 따른 오염범위 확산을 방지할 수 없는 문제점이 있었으며, 오염도의 실시간으로 모니텅링이 불가능한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 현장에서 실시간으로 오염도를 진단하는 장치가 개발되었는데, 한국등록특허 10-1017065(2011년02월16일)에 센서류의 신호선이 인입되어 연결되어져 토양을 시추하기 위한 지중관입 및 인발기, 및 관입로드와; 상기 관입로드를 고정하기 위해 보관대가 구비된 센서연결형 관입로드 보관기와; 상기 관입로드로부터 시추된 토양의 깊이를 측정하게 되며, 관입로드를 타격하기 위한 토양시추기 타격햄머부에 연결되어진 변위센서와, 상기 변위센서와 줄로 연결되어지게 토양시추기 지면 지지대에 연결된 연결고리로 구성되어진 관입깊이 측정기와; 상기 관입로드와 관입로드 연결 어댑터로 연결되어지며, 토양오염 측정센서와 지질정보 측정센서, 및 기타 측정센서가 장착되어 시추된 지중으로 관입되면서 토양의 오염 및 지질에 대한 정보를 측정하게 되는 토양오염 및 지질정보 측정 어셈블리와; 상기 토양오염 및 지질정보 측정 어셈블리와 전기적으로 연결되어 토양오염 측정센서로부터 측정된 토양의 오염도를 계측하게 되는 토양오염 계측기; 및 상기 지질정보 측정센서로부터 측정된 지질에 대한 정보를 계측하게 되는 지질정보 계측기와; 상기의 토양오염 계측기, 지질정보 계측기, 및 관입깊이 측정기의 신호를 전송받아 컴퓨터로 통합전송하게 되는 센서 출력신호 처리계측기; 로 구성되어진 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 현장용 실시간 직관식 토양오염도 진단장치가 개발된바 있다.
그러나, 상기 한국등록특허 10-1017065의 특허기술은 현장에서 토양 내 유류 농도를 진단하기 위해서는 땅속으로 박혀진 관입로드 내에 삽입되는 토양오염 및 지질정보 측정 어셈블리 및 각종 계측장비를 항상 휴대하고 이동하여야 함으로써 실험실 장비를 모두 현장으로 옮겨놓은 듯한 것이어서 현장에서 토양 내 유류 농도를 측정하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 상기 한국등록특허 10-1017065의 특허기술은 고가격의 토양오염 및 지질정보 측정 어셈블리를 사용하여야만 하며, 각종 분석장비 및 컴퓨터 등이 설치된 공간이 필요로 하는 문제가 있었으므로 현장에서 토양시료를 채취하여 분석하는 것이 아니라, 많은 장비를 현장에 구비하여 지중으로 관입로드를 관입시킨 상태에서 각종 센서로 이루어진 측정 어셈블리를 관입로드의 내부를 통해 지중으로 넣어 진단하는 것이어서 토양 내 유류농도를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 지하수오염물질의 농도를 광학적으로 측정하기 위해 가시광 영역에서의 흡광 광도법(Absorption Photometry)이 이용되고 있다. 흡광 광도법(Absorption Photometry)이란, 용액에 흡수되는 빛의 양과 용액의 농도와의 상관관계를 이용하여 용액의 농도를 정량하는 방법으로서, 물질에 따라 정해진 발색시약으로 시료를 발색하고, 발색된 시료에 광을 조사하여 조사된 광의 특정 파장에서의 흡광도를 측정하며, 측정된 흡광도에 기초하여 시료에 대한 화학 정량을 분석하는 방법이다.
상기 흡광광도법을 이용한 오염도측정기술로는, 한국등록특허 특2003-0080533(2003년10월17일)에 특정의 파장 대역의 광을 발진하는 광원; 일단 또는 광원 측 단부가 광원에 접속되고 타단 또는 측정 측 단부가 측정하려는 토양 중에 삽입되며, 광원으로부터 발진되어 그 광원 측 단부에 집속된 광을 파이버 코어를 경유하여 측정 측단부를 통해 토양 중에 입사시키고, 그와 같이 입사된 광에 의해 토양 중의 유류 오염물이 광 여기된 상태에서 그 유류 오염물로부터 방출되는 형광을 다시 그측정 측 단부를 통해 파이버 코어를 경유하여 광원 측 단부 쪽으로 전송하는 파이버 프로브; 광원으로부터 발진된 광을 파이버 프로브의 광원 측 단부에 집속하는 제1 집속 장치; 토양과 대면된 파이버 프로브의 측정 측 단부에 배치되어 파이버 프로브의 파이버 코어를 경유하여 입사되는 광을 토양에 집속하고, 토양 중의 유류 오염물로부터 방출된 형광을 다시 파이버 프로브의 측정 측 단부에 집속하는 제2 집속장치; 토양 중의 유류 오염물로부터 방출되어 파이버 프로브를 통해 전송된 형광을 검출하는 형광 검출 장치; 형광 검출 장치에 선행 배치되어 형광 검출 장치에 입력되는 형광 중에 들어 있는 다른 광 성분을 필터링하는 필터링장치; 및 형광 검출 장치에서 검출된 형광 신호 출력으로부터 그 파장 대역 및 세기를 측정하는 계측 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양 유류 오염 측정 시스템이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1406884(2014년06월05일)에 UV-VIS 영역의 파장 성분을 포함하는 빛을 방출하는 광원부; 참고용 시료부와, 측정하고자 하는 수질을 포함하는 측정시료부 및 상기 측정 시료부에 장착되어 측정 시료부의 오염 부분을 모니터링하는 PLC 형광센서 모듈로 이루어진 샘플부; 및 광원을 샘플에 조사하여 형성된 흡광을 그레이팅(grating)에 의해 광을 파장별로 분산시키는 다중화기(polychromator)를 포함하는 장치와; 광 다이오드 어레이(Photo Diode Array; PDA) 또는 전자 결합 소자(Charge Coupled Device;CCD) 중에서 선택된 다중 채널 검출기;가 장착되고, 측정값을 디지털 신호로 변환하여 신호 처리된 흡광 데이터와 계측값을 RS485 통신을 통해 컴퓨터로 전송하는 광검출부;로 이루어진 흡광도 측정 분석 시스템; 및 상기 흡광도 측정 분석 시스템과 연결되는 시리얼 포트와, 내부 시스템 점검시 사용하는 관리자가 접속하기 위한 콘솔 포트와, 네트워크 방식에 따라 사용 가능하도록 형성되는 이더넷 포트와, 전원이 입력되는 전원 포트로 이루어지는 입력부와; 관리자의 입력이 이루어지도록 키패드와, 관리자에게 시스템 상황을 알리도록 표시하는 LCD로 이루어지는 사용자 인터페이스와; 임베디드 리눅스 환경하에 동작되어 시스템을 전반적으로 제어하고, 상기 입력부를 통해 입력되는 계측값의 분석하여 선별 처리하여 중계하고, 해당 제어 신호를 출력하는 중앙 처리 모듈과, 상기 중앙 처리 모듈로부터 경보 발생 제어 신호가 입력되고, 해당 계측값이 전송되면 음향 또는 단문 메시지 또는 전자우편으로 관리자에 보고하는 경보 설정모듈과, 상기 중앙 처리 모듈로부터 전송되는 상기 데이터 측정부의 가동시간, 계측값이 입력되면, 이를 이용하여 시간별 평균값을 매시간마다 보고서 일보로 저장하고, 일보를 취합하여 주보, 월보, 년보로 저장하여 가동 이력과 계측값의 주요한 이력 데이터를 저장부에 저장시키는 보고서 처리 모듈과, 상기 중앙 처리 모듈로부터 전송되는 계측값의 실시간 추이 현황을 분석하여 제공하는 추이 감시 처리 모듈과, 각 구성부에서 처리되는 해당 데이터를 웹으로 전송하는 웹 처리 모듈과 상기 샘플부의 PLC 플레이트 상의 오염여부에 관한 데이터를 수신하여 세척을 수행하기 위한 세척 모듈을 구비하는 중앙처리부와; 상기 중앙처리부로부터 처리된 데이터를 저장하고, 확장이 가능한 플래쉬 디스크를 사용하고, 내부에 임베디드 리눅스 환경하에서 사용되는 DB 엔진이 탑재되는 저장부; 및 단문 서비스(SMS) 또는 전자 우편(EMail)의 지원을 위한 시리얼 포트와, 인터넷망과 연결되는 이더넷 포트로 이루어지는 출력부로 이루어지는 통합 관리서버와; 인터넷망을 통해 고유 아이피를 할당받고, 상기 통합 관리 서버에 가상 아이피를 제공하는 아이피 공유기; 및 상기 통합 관리 서버에서 웹상으로 계측값을 전송하도록 상기 아이피 공유기를 통해 상기 통합 관리 서버를 인터넷망과 연결시켜주는 모뎀을 포함하는 계측 데이터의 분석 및 제어 시스템;으로 이루어지고, 상기 PLC형 광센서 모듈은 샘플부의 오염물질 흡착 여부를 감지하기 위한 광센서 모듈을 포함하는 평탄형 광도파로(PLC); 상기 광도파로의 회로와 광섬유를 연결하는 파이버 블록; 및 상기 파이버 블록의 출력단에 접속되어 상기 샘플부의 오염 여부를 감지하여 광신호를 입출력하는 광섬유;를 포함하고, 상기 PLC형 광센서 모듈은 자동 세척장치와 연동되어 오염물질 흡착시 데이터 전송 프로그램에 의하여 세척을 수행하는 것을 특징으로 하는 수질내 유기오염물의 실시간 검출을 위한 다파장 분석 기반 온라인 수질 측정 시스템이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1684407(2016년12월02일)에 수질을 측정하고자 하는 시료가 위치하는 시료부; 상기 시료부를 향하여 빛을 조사하는 광원부; 상기 광원부로부터 상기 시료부로 빛을 가이드하는 제1 광섬유; 상기 제1 광섬유와 상기 시료부를 연결하고, 상기 제1 광섬유를 통해 가이드된 빛을 상기 시료부로 출력시키는 광출력부; 상기 시료부에 결합되고, 상기 시료부를 통과한 빛을 수광하는 제1 광입력부; 상기 제1 광입력부에 결합되어 상기 제1 광입력부에 수광된 빛을 입력받아 가이드하는 제2 광섬유; 상기 제2 광섬유를 통해 가이드 된 빛의 데이터를 수집하는 검출부; 및 상기 검출부에 수집된 데이터로부터 시료의 수질을 측정하는 연산부;를 포함하고, 상기 시료부는, 시료가 유동하는 유로가 형성되고, 상기 광출력부와 상기 광입력부는, 상기 유로의 외부에 구비되며, 광축이 시료의 유동 방향에 수직하게 배치되고, 상기 유로의 적어도 일측에 결합되어, 상기 광출력부의 출력단과 상기 제1 광입력부의 입력단 중 적어도 어느 하나에 구비된 집광렌즈를 상기 유로 내부로 전 후진시키는 가변부; 를 더 포함하고, 상기 가변부는, 텔레스코프(telescope) 방식으로 시료를 통과하는 광로의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 수질 오염 측정 시스템이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1808255(2017년12월06일)에 농도 측정 대상 시료를 저장하는 시료 저장 탱크; 상기 시료 저장 탱크에 광을 조사하는 광원; 상기 시료 저장 탱크를 사이에 두고 상기 광원의 맞은편에 설치되고, 상기 광원으로부터 조사되어 상기 시료 저장 탱크를 투과한 광을 흡수하여 흡광도를 측정하는 광센서; 상기 광원에 인가되는 전류를 초기값의 배수로 증가시켜 상기 광원으로부터 조사되는 광의 세기를 변화시키는 전류 변환기; 및 상기 광센서의 측정값이 기설정된 범위인지 체크하는 제어부;를 포함하는, 흡광광도법을 이용한 농도 측정장치가 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2018-0044064(2018년05월02일)에 상부 개구로 유입된 물질에 함유된 액체를 배출하는 드레인 팁이 형성된 배럴을 가지며, 상기 배럴의 내강 하부에는 수분목표물질을 결합 유지하여 제거하는 고체상 카트리지가 결합된 고체상 추출형 컬럼과; 유류오염이 의심되는 토양에서 채취되어 고체상 카트리지의 상부에 적층되는 토양시료와; 상기 배럴의 토양시료의 상부에 채워진 유기용매를 상기 드레인 팁 방향으로 가압하여 상기 토양시료에 함유된 석유계총탄화수소의 물질을 제외한 나머지가 제거된 추출용매를 상기 드레인 팁으로 드레인 시키는 가압기와; 상기 드레인 팁으로 배출되는 추출용매에 적외선을 투과시켜 수신되는 적외선을 분석하여 유류농도를 검출하는 근적외선 분광광도계를 포함함을 특징으로 하는 토양 내 유류농도 현장 모니터링 장치가 공지되어 있다.
그러나, 상기한 흡광광도법을 이용한 오염도 측정 특허들은 고가의 장비를 별도로 구성하여야 할 뿐만 아니라, 별도로 고안된 특정 구조의 샘플링 또는 시료용기가 추가로 필요하고, 특히, 한국등록특허 10-1406884의 PLC형 광센서 모듈은 광도파로 및 파이버 블록, 광섬유 등을 포함하여 구성하므로 실시간으로 오염도를 측정하기에는 고가의 장비가 필요하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 종래기술들은 오염도 측정 시스템 및 장치 또는 모니터링 장치에 관한 기술만을 제시하고 있을 뿐, 오염도 측정이나 모니터링을 위하여 장치를 자동으로 제어할 수 있는 기술을 전혀 개시하고 있지 않다는 기술적 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 장소별 지중 관정에서 샘플링한 오염토양의 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염도 측정 분석을 실시간으로 원격 제어할 수 있게 구성하므로 주변 오염토양 또는 오염지하수의 오염도 및 정화진척도에 대한 관리효율을 높이면서 장비구축에 필요한 설비비용 및 관리비용을 최소화할 수 있는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명이 제안하는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템은 오염토양을 물 또는 용매로 세정한 오염물질추출액 또는 오염물질로 오염된 오염지하수를 저장하는 복수의 샘플링수조와, 상기 샘플링수조로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 일정량 채취하여 샘플링할 수 있게 구동하는 정량채취기와, 상기 정량채취기로부터 샘플링한 오염물질추출액 또는 오염지하수 샘플이 주입되어 오염도를 측정하기 위한 분석기기를 포함하여 구성하는 오염도분석장치와; 상기 오염도분석장치로부터 측정된 각 샘플링수조의 오염도 데이터를 유선 또는 무선 전송하여 데이터를 저장하는 관리서버와; 상기 관리서버와 연결하여 상기 오염도분석장치에 신호를 송신 가능하되, 상기 오염도분석장치 중 복수의 상기 샘플링수조를 선택하여 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염물질을 순차적으로 분석하게 제어하는 분석제어장치;를 포함하여 이루어진다.
상기 오염도분석장치의 샘플링수조는, 각 관정에서 양수된 오염물질추출액 또는 오염지하수를 수용하되 유입조 및 배출조로 구분 구성하고, 상기 유입조 및 상기 배출조의 사이에는 상기 유입조의 오염물질추출액 또는 오염지하수가 상기 배출조를 향해 자연 공급될 수 있게 상단에 형성하는 오버플로우로를 구비한다.
상기 오염도분석장치의 샘플링수조에는, 오염물질의 오염도를 측정하기 위한 수소이온농도센서 및 용존산소농도센서, 산화환원전위센서, 전기전도도센서를 장착 구성하는 측정센서유닛을 구비한다.
상기 오염도분석장치의 정량채취기는, 오염물질추출액 또는 오염지하수를 샘플링 채취하도록 수용하는 정량채취관과, 상기 샘플링수조로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 샘플링 채취하여 상기 정량채취관으로 이동시키는 정량펌프와, 상기 정량펌프와 상기 샘플링수조 간의 공급로 상에 설치하되 복수의 샘플링수조를 묶음 연결하여 상기 샘플링수조별 오염물질추출액 또는 오염지하수가 이동될 수 있게 상기 공급로를 선택적으로 개폐하는 공급포트밸브를 구비한다.
상기 오염도분석장치에는, 상기 분석기기에서 오염도를 측정토록 분석한 후 상기 정량채취관를 세척하는 세정수단을 구성한다.
상기 분석제어장치는, 복수의 상기 샘플링수조 및 상기 정량채취기의 밸브를 넘버링 등록하여 설정하는 수조등록부와, 복수의 상기 샘플링수조에서 분석할 대상인 샘플링수조의 검사일정을 입력 설정하는 분석일정설정부와, 사용자로부터 분석 여부의 설정을 입력 가능하며 분석 상황을 확인 가능하게 표기하는 대시보드부와, 상기 오염도분석장치로부터 순차적으로 분석중인 오염도 분석결과를 실시간으로 출력하는 분석출력부를 구성한다.
상기 분석제어장치에서는, 관정마다 설치된 양수펌프에 대하여 상기 샘플링수조를 향한 양수 여부를 제어하도록 구성한다.
본 발명에 따른 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템에 의하면 관정별로 샘플링한 오염토양의 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염도 측정 분석을 실시간으로 원격 제어하므로, 오염도 실시간 모니터링 또는 정화진척도를 실시간 모니터링함과 동시에 관리자의 관리효율을 향상시키고, 복수의 관정에 대한 일괄적인 관리제어로 설비비용 및 관리비용을 대폭 절감하면서 오염 측정작업의 자동화를 도모할 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에서 오염도분석장치를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 오염도분석장치 중 샘플링수조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 5의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 수조등록부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 분석일정설정부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 대시보드부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 8은 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 분석출력부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에서 오염도분석장치를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에서 오염도분석장치 중 샘플링수조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 5의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 수조등록부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 분석일정설정부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 대시보드부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
도 8은 본 발명에 따른 일실시예에서 분석제어장치 중 분석출력부를 개략적으로 나타내는 예시화면.
본 발명은 오염토양을 물 또는 용매로 세정한 오염물질추출액 또는 오염물질로 오염된 오염지하수를 저장하는 복수의 샘플링수조와, 상기 샘플링수조로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 일정량 채취하여 샘플링할 수 있게 구동하는 정량채취기와, 상기 정량채취기로부터 샘플링한 오염물질추출액 또는 오염지하수 샘플이 주입되어 오염도를 측정하기 위한 분석기기를 포함하여 구성하는 오염도분석장치와; 상기 오염도분석장치로부터 측정된 각 샘플링수조의 오염도 데이터를 유선 또는 무선 전송하여 데이터를 저장하는 관리서버와; 상기 관리서버와 연결하여 상기 오염도분석장치에 신호를 송신 가능하되, 상기 오염도분석장치 중 복수의 상기 샘플링수조를 선택하여 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염물질을 순차적으로 분석하게 제어하는 분석제어장치;를 포함하는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 오염도분석장치(100)와, 관리서버(200)와, 분석제어장치(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 오염도분석장치(100)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 관정별로 취득한 오염원을 수용하는 복수의 샘플링수조(110)와, 상기 샘플링수조(110)로부터 분석대상인 오염원을 샘플링하는 정량채취기(120)와, 해당 오염원의 오염도를 측정하는 분석기기(130)로 구성한다.
상기 샘플링수조(110)는 외부 즉 별도의 관정으로부터 오염토양을 물 또는 용매로 세정한 오염물질추출액 또는 오염물질로 오염된 오염지하수를 수용하여 저장하도록 구성한다.
상기 샘플링수조(110)는 상기 오염도분석장치(100) 내 복수 개를 구비토록 구성하고, 상기 샘플링수조(110)마다 구분된 해당 관정과 연결하여 여러 장소의 관정에서 오염원인 오염물질추출액 또는 오염지하수를 수용 저장한다.
상기 샘플링수조(110)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 관정에서 양수된 오염물질추출액 또는 오염지하수를 수용하되, 좌우로 구분 구획된 구조로 유입조(111) 및 배출조(113)를 구비토록 구성한다. 즉, 상기 샘플링수조(110)에는 관정에서 양수된 오염물질추출액 또는 오염지하수가 유입관(111a)을 통해 상기 유입조(111) 내 공급되고, 상기 정량채취기(120)에 의하여 상기 배출조(113)로부터 배출관(113a)으로 이동하도록 구성한다.
상기 샘플링수조(110)에서 상기 유입조(111) 및 상기 배출조(113)의 사이에는 상기 유입조(111)의 오염물질추출액 또는 오염지하수가 상기 배출조(113)를 향해 자연 공급될 수 있게 상단에 형성하는 오버플로우로(115)를 구비한다.
상기 오염도분석장치(100)에는 상기 샘플링수조(110)에 대응하여 오염물질추출액 또는 오염지하수 내 오염물질의 오염도를 측정하기 위한 측정센서유닛(117)을 구성한다.
상기 측정센서유닛(117)으로는 수소이온농도센서 및 용존산소농도센서, 산화환원전위센서, 전기전도도센서를 장착 구성한다.
상기 측정센서유닛(117)에서 측정한 측정정보는 상기 분석기기(130)의 분석정보와 함께 상기 관리서버(200)에 전송한다.
상기 정량채취기(120)는 상기 샘플링수조(110)로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 일정량 채취하여 샘플링할 수 있게 구동한다.
상기 정량채취기(120)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 오염물질추출액 또는 오염지하수를 샘플링 채취하도록 수용하는 정량채취관(121)과, 상기 샘플링수조(110)로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 샘플링 채취하여 상기 정량채취관(121)로 이동시키는 정량펌프(123)와, 상기 정량펌프(123)와 상기 샘플링수조(110) 간의 공급로를 개폐하는 공급포트밸브(125)를 구성한다.
상기 오염도분석장치(100)에는 상기 정량채취관(121)을 주기적으로 세척할 수 있는 세정수단(127)을 구성한다.
상기 세정수단(127)에서는 상기 분석기기(130)에서 오염도를 측정토록 분석한 후 상기 정량채취관(121)을 세척한다. 즉, 상기 정량채취관(121)에 샘플링된 오염물질추출액 또는 오염지하수가 상기 분석기기(130)로 공급되면 상기 세정수단(127)에서 상기 정량채취관(121)에 유체를 공급하여 세척한다.
상기 세정수단(127)에서는 상기 정량채취관(121)에 대하여 증류수 및 용매 등의 유체를 이용하여 1차 세척하고, 상기 정량채취관(121)에 외부 공기를 주입하여 상기 정량채취관(121) 내 잔류하는 상부 공기를 제거하도록 2차 세척한다.
상기 공급포트밸브(125)는 복수의 샘플링수조(110)를 묶음 연결한다. 예를 들면, 도 2에서처럼 복수 개의 샘플링수조(110)에서 5개씩 하나의 상기 공급포트밸브(125)에 대응하여 묶음 연결하도록 구성한다.
상기 공급포트밸브(125)에서는 상기 샘플링수조(110)별 오염물질추출액 또는 오염지하수가 이동될 수 있게 상기 공급로를 선택적으로 개폐한다. 즉, 상기 공급포트밸브(125)의 구분된 포트에 각 샘플링수조(110)가 연결된 구조를 이루어 복수의 상기 샘플링수조(110)를 선택적으로 개폐할 수 있게 구성한다.
상기 오염도분석장치(100)에는 상기 정량채취기(120)의 정량펌프(123)를 세척하기 위한 세척액을 공급 가능하게 연결 구성한다.
상기에서 정량채취기(120)의 정량펌프(123)를 향한 세척액의 공급구조는 상기 공급포트밸브(125)에 세척액의 공급라인이 연결되어 상기 공급포트밸브(125)의 개폐 설정으로 세척액이 공급되도록 구성한다.
상기에서 세척액으로는 메탄올 및 증류수를 구비하되, 메탄올에 의해 1차 세척한 후, 증류수에 의해 2차 세척하므로, 복수의 샘플링수조(110)에 대한 연속적인 샘플링 채취가 용이하다.
상기 분석기기(130)는 상기 정량채취기(120)로부터 샘플링한 오염물질추출액 또는 오염지하수 샘플이 주입되어 오염도를 측정한다.
상기 분석기기(130)는 오염물질에 따라 기체크로마토그래피(GC), 기체크로마토그래피-질량분석계(GC-MS), 원자흡수분광광도계, 원자발광광도계, 흡광광도계, 적외선분광광도계, 자외선분광광도계를 포함하여 구성되는 분석장치를 선택하여 이용할 수 있다.
상기에서 분석기기(130)의 오염도 분석메커니즘 및 분석과정은 일반적으로 널리 알려진 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 분석기기(130)로 오염도를 분석할 수 있는 오염물질은 지하수정화기준 또는 토양정화기준에 규정된 것으로서, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 석유계총탄화수소(TPH), 트리클로로에틸렌(TCE), 테트라클로로에틸렌(PCE), 유기인화합물, 벤조피렌, PCB, 시안, 페놀을 포함하는 석유계오염물질과; 비소, 납, 카드뮴, 6가크롬, 구리, 수은, 아연, 니켈, 불소를 포함하는 중금속오염물질;을 포함한다.
상기 관리서버(200)는 상기 오염도분석장치(100)로부터 측정된 각 샘플링수조(110)의 오염도 데이터를 유선 또는 무선 전송 가능하게 구성한다.
상기 관리서버(200)에는 상기 오염도분석장치(100)로부터 전송된 오염도 측정 데이터를 상기 샘플링수조(110)별로 구분한 채 저장하여 측정 데이터를 데이터베이스화한다.
상기 분석제어장치(300)에서는 상기 관리서버(200)에 데이터베이스화된 측정 데이터를 실시간으로 확인하여 모니터링함과 동시에 상기 오염도분석장치(100)를 실시간으로 제어하는 기능을 수행한다.
상기 분석제어장치(300)는 상기 관리서버(200)와 통신 연결하여 상기 오염도분석장치(100)에 신호를 송신 가능하되, 상기 오염도분석장치(100)에 제어신호를 송신할 수 있게 구성한다.
상기 분석제어장치(300)에서는 상기 오염도분석장치(100) 중 복수의 상기 샘플링수조(110)를 선택적으로 분석할 수 있게 제어한다. 즉, 상기 분석제어장치(300)에서는 복수의 상기 샘플링수조(110)마다 넘버링하여 고유번호를 기록하고, 상기 분석제어장치(300)에서 고유번호의 샘플링수조(110)를 선택하여 선택된 샘플링수조(110)의 오염물질을 분석하게 상기 오염도분석장치(100)를 제어한다.
상기 분석제어장치(300)에서는 상기 샘플링수조(110)의 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염물질을 순차적으로 분석할 수 있게 제어한다. 즉, 상기 분석제어장치(300)에서는 복수의 샘플링수조(110)를 선택하여 분석하되, 복수의 샘플링수조(110)에 대한 선택 순서에 맞춰 순차적으로 오염도를 분석하게 상기 오염도분석장치(100)를 제어한다.
상기 분석제어장치(300)는 관리PC 상에 프로그래밍하여 상기 오염도분석장치(100)의 제어를 위한 입출력수단을 구비토록 구성한다.
상기 분석제어장치(300)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 오염도 분석시 실시간 모니터링 및 제어를 일괄적으로 진행할 수 있는 구조로서, 수조등록부(310) 및 분석일정설정부(320), 대시보드부(330), 분석출력부(340)를 구성한다.
상기 수조등록부(310)는 복수의 상기 샘플링수조(110) 및 상기 정량채취기(120)의 밸브(공급포트밸브(125))를 넘버링 등록하여 설정한다. 즉, 상기 샘플링수조(110)마다 상기 공급포트밸브(125)를 연계하여 넘버링 등록한다.
예를 들면, 상기 수조등록부(310)에서는 도 5의 (a)에서처럼 복수의 상기 공급포트밸브(125)를 각각 넘버링 저장하여 등록 설정하고, 도 5의 (b)에서처럼 상기 샘플링수조(110)를 넘버링 저장하되 상기 공급포트밸브(125)를 상호 연계하여 넘버링 저장 등록하게 된다.
상기 수조등록부(310)에서는 사용자가 샘플링수조(110)의 고유번호를 선택한 후 순서대로 표시하여 사용자가 용이하게 확인할 수 있게 구성한다.
상기에서 샘플링수조(110) 및 공급포트밸브(125)는 각각 저장 및 삭제 가능하며, 각 설정 내용을 수정하여 새로입력 가능하게 구성한다.
상기 분석일정설정부(320)에서는 복수의 상기 샘플링수조(110)에서 분석할 대상인 샘플링수조(110)의 검사일정을 입력 설정한다.
예를 들면, 상기 분석일정설정부(320)에서는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 수조등록부(310)에서 등록한 복수의 샘플링수조(110)를 나열하여 표시하고, 상기 샘플링수조(110)에 대한 분석 시작일자를 비롯하여 일 반복주기(예를 들면, 하루만 또는 날마다 반복), 일별 수행빈도(예를 들면, 한번, 여러번, 계속)를 선택 설정하여 저장한다.
상기 대시보드부(330)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 사용자로부터 분석 여부의 설정을 입력 가능하며, 분석 상황을 확인 가능하게 표기한다. 즉, 상기 대시보드부(330)는 사용자로부터 조작 설정할 수 있는 형태로서, 분석시작을 위한 시작버튼 및 분석 일시 정지를 위한 중지버튼을 구비하여 분석 여부를 조작 설정하고, 상기 샘플링수조(110) 별로 분석 상황을 실시간으로 확인할 수 있게 표기한다.
상기 분석출력부(340)는 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 오염도분석장치(100)로부터 순차적으로 분석중인 오염도 분석결과를 실시간으로 출력한다.
상기 분석출력부(340)에서는 상기 샘플링수조(110)별 오염물질의 오염도 수치변화추이를 그래프로 실시간 출력하게 구성하고, 분석과정에서 검출된 물질 및 검출시간, 검출농도 등을 문자형태로 표시한다.
또한, 상기 분석제어장치(300)에서는 관정마다 설치된 양수펌프(P)에 대하여 상기 샘플링수조(110)를 향한 양수 여부를 제어하도록 구성한다. 즉, 상기 분석제어장치(300)에서 관정별 양수펌프(P)에 대한 온/오프를 제어하므로, 오염측정에 대해 오염물질추출액 또는 오염지하수의 양수에서부터 분석까지 일괄 제어하는 것이 가능하다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템에 의하면 관정별로 샘플링한 오염토양의 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염도 측정 분석을 실시간으로 원격 제어하므로, 오염도 실시간 모니터링 또는 정화진척도를 실시간 모니터링함과 동시에 관리자의 관리효율을 향상시키고, 복수의 관정에 대한 일괄적인 관리제어로 설비비용 및 관리비용을 대폭 절감하면서 오염 측정작업의 자동화를 도모하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
100 : 오염도분석장치
110 : 샘플링수조
111 : 유입조 113 : 배출조
115 : 오버플로우로 117 : 측정센서유닛
120 : 정량채취기 121 : 정량채취관
123: 정량펌프 125 : 공급포트밸브
127 : 세정수단 130 : 분석기기
200 : 관리서버 300 : 분석제어장치
310 : 수조등록부 320 : 분석일정설정부
330 : 대시보드부 340 : 분석출력부
111 : 유입조 113 : 배출조
115 : 오버플로우로 117 : 측정센서유닛
120 : 정량채취기 121 : 정량채취관
123: 정량펌프 125 : 공급포트밸브
127 : 세정수단 130 : 분석기기
200 : 관리서버 300 : 분석제어장치
310 : 수조등록부 320 : 분석일정설정부
330 : 대시보드부 340 : 분석출력부
Claims (7)
- 오염토양을 물 또는 용매로 세정한 오염물질추출액 또는 오염물질로 오염된 오염지하수를 저장하는 복수의 샘플링수조와, 상기 샘플링수조로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 일정량 채취하여 샘플링할 수 있게 구동하는 정량채취기와, 상기 정량채취기로부터 샘플링한 오염물질추출액 또는 오염지하수 샘플이 주입되어 오염도를 측정하기 위한 분석기기를 포함하여 구성하는 오염도분석장치와;
상기 오염도분석장치로부터 측정된 각 샘플링수조의 오염도 데이터를 유선 또는 무선 전송하여 데이터를 저장하는 관리서버와;
상기 관리서버와 연결하여 상기 오염도분석장치에 신호를 송신 가능하되, 상기 오염도분석장치 중 복수의 상기 샘플링수조를 선택하여 오염물질추출액 또는 오염지하수의 오염물질을 순차적으로 분석하게 제어하는 분석제어장치;를 포함하여 이루어지는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 오염도분석장치의 샘플링수조는, 각 관정에서 양수된 오염물질추출액 또는 오염지하수를 수용하되 유입조 및 배출조로 구분 구성하고,
상기 유입조 및 상기 배출조의 사이에는 상기 유입조의 오염물질추출액 또는 오염지하수가 상기 배출조를 향해 자연 공급될 수 있게 상단에 형성하는 오버플로우로를 구비하는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 오염도분석장치의 샘플링수조에는, 오염물질의 오염도를 측정하기 위한 수소이온농도센서 및 용존산소농도센서, 산화환원전위센서, 전기전도도센서를 장착 구성하는 측정센서유닛을 포함하여 이루어지는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 오염도분석장치의 정량채취기는, 오염물질추출액 또는 오염지하수를 샘플링 채취하도록 수용하는 정량채취관과, 상기 샘플링수조로부터 오염물질추출액 또는 오염지하수를 샘플링 채취하여 상기 정량채취관으로 이동시키는 정량펌프와, 상기 정량펌프와 상기 샘플링수조 간의 공급로 상에 설치하되 복수의 샘플링수조를 묶음 연결하여 상기 샘플링수조별 오염물질추출액 또는 오염지하수가 이동될 수 있게 상기 공급로를 선택적으로 개폐하는 공급포트밸브를 포함하여 이루어지는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
상기 오염도분석장치에는, 상기 분석기기에서 오염도를 측정토록 분석한 후 상기 정량채취관를 세척하는 세정수단을 포함하여 이루어지는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분석제어장치는, 복수의 상기 샘플링수조 및 상기 정량채취기의 밸브를 넘버링 등록하여 설정하는 수조등록부와, 복수의 상기 샘플링수조에서 분석할 대상인 샘플링수조의 검사일정을 입력 설정하는 분석일정설정부와, 사용자로부터 분석 여부의 설정을 입력 가능하며 분석 상황을 확인 가능하게 표기하는 대시보드부와, 상기 오염도분석장치로부터 순차적으로 분석중인 오염도 분석결과를 실시간으로 출력하는 분석출력부를 포함하여 이루어지는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분석제어장치에서는, 관정마다 설치된 양수펌프에 대하여 상기 샘플링수조를 향한 양수 여부를 제어하도록 구성하는 오염토양 또는 오염지하수의 실시간 오염 측정을 위한 원격 제어 시스템.
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| KR102314412B1 (ko) | 2021-10-19 |
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