KR20230017594A - 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 - Google Patents

수중 미세플라스틱 오염도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지면에 설치되는 지지부(100); 상기 지지부(100)에 의해 지면으로부터 상측으로 이격되도록 지지됨과 아울러, 내부에 필터가 탈착 가능하도록 수납되는 필터홀더(200); 오염수를 펌핑하여 상기 필터홀더(200)에 공급하는 공급호스(310); 상기 필터홀더(200)에서 필터링된 오염수를 상기 필터홀더(200)로부터 배출하는 배출호스(320); 펌핑되는 오염수의 양을 측정하도록, 상기 공급호스(310) 또는 배출호스(320)의 중간에 설치되는 유량계(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치를 제시함으로써, 조사결과의 신뢰성이 높고 재현이 가능하도록 한다.
이는 미세플라스틱의 측정에 특화된 장비로서, 시료와 접촉하는 부품에 플라스틱 제품을 사용하지 않고, 섬유 등 미세플라스틱이 부유하고 있는 공기와의 접촉을 차단하여 시료채취 시 발생할 수 있는 교차오염을 방지하므로, 조사결과의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 현장에서 필터링(여과)하는 장치를 사용하므로, 시료의 부피를 줄일 수 있어 대량시료채취가 가능하고, 적산유량계에 의해 실시간으로 채취수량을 확인할 수 있어 정확성 및 효율성을 확보할 수 있으며, 크기가 작고 가벼우며 분리가 가능하여 휴대성이 우수하며, 지지부에 시료채취도구 등을 올려놓을 수 있어 별도의 작업공간을 요구하지 않으므로, 협소한 공간에서도 시료채취가 가능하다는 효과가 있다.

Description

수중 미세플라스틱 오염도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법{MEASURING APPARATUS FOR POLUTION LEVEL OF MICRO-PLASTIC AND MEASURING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 환경 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법에 관한 것이다.
현재 조사자마다 미세플라스틱 시료를 채취하는 방법은 매우 다양하다.
일반적으로 대량으로 미세플라스틱 시료를 채취하기 위해 현장에서 그물 또는 호스를 이용해 현장 여과하여 시료의 부피를 줄이는 방식을 이용하고 있다.
전자는 그물을 수중에 넣고 일정시간동안 방치한 후 깨끗한 물로 역세척 하여 그 역세척한 물을 병에 담아 이것을 시료로 한다.
그러나 이 방법은 시료채취량을 정량화 하는데 어려움이 있으며 그물로부터 미세플라스틱을 분리해내는 과정에서 대기 중 노출로 인한 교차오염이 발생할 가능성이 상당히 높다.
후자는 호스를 이용하여 물을 채수해 필터를 통과하게 하는 방식으로 그 필터에 수집된 물질을 시료로 한다.
이 방법은 그물에 비해 외부오염이 발생할 가능성은 적으나, 사용을 지양해야 하는 플라스틱이 포함된 재료(플라스틱 재질의 필터하우징, 필터, 호스 등)를 사용하는 경우가 빈번하여 이로 인한 시료의 교차오염이 발생하는 경우가 있다.
또한, 시료채취 과정뿐만 아니라 시료를 운반하는 과정에서도 플라스틱 재질의 보관용기를 사용하는 경우가 있어 이로 인한 교차오염이 발생할 수 있다.
미세플라스틱은 외부오염에 매우 민감하기 때문에 위와 같이 시료채취 및 운반/보관 과정에서 공기 중 노출 및 플라스틱 제품 사용할 경우 교차오염이 발생할 수 있으며 이는 조사 결과를 신뢰할 수 없게 만든다.
또한 동일한 물시료를 대상으로 하더라도 그물 또는 호스를 이용하는 경우에 따라 검출되는 미세플라스틱의 개수 및 형태가 다를 수 있기 때문에 여러 연구자들 간 조사 결과의 비교가 어려울 수 있다.
따라서 현재 많은 연구자들이 어려움을 겪고 있으므로 조사결과의 신뢰성과 재현성 위해 통일된 미세플라스틱 시료채취 방법 및 장비가 시급하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 조사결과의 신뢰성이 높고 재현이 가능한 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 지면에 설치되는 지지부(100); 상기 지지부(100)에 의해 지면으로부터 상측으로 이격되도록 지지됨과 아울러, 내부에 필터가 탈착 가능하도록 수납되는 필터홀더(200); 오염수를 펌핑하여 상기 필터홀더(200)에 공급하는 공급호스(310); 상기 필터홀더(200)에서 필터링된 오염수를 상기 필터홀더(200)로부터 배출하는 배출호스(320); 펌핑되는 오염수의 양을 측정하도록, 상기 공급호스(310) 또는 배출호스(320)의 중간에 설치되는 유량계(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치를 제시한다.
상기 지지부(100)는, 삼각대(110); 심부에 필터홀더 설치공(121)이 형성되고, 상기 삼각대(110) 위에 설치된 지지판(120);을 포함하고, 상기 필터홀더(200)는 상기 필터홀더 설치공(121)의 상부에 설치된 것이 바람직하다.
상기 공급호스(310)와 필터홀더(200)의 사이에는, 상기 공급호스(310)와 필터홀더(200)의 상호 회전구동을 허용하여 상기 공급호스(310)의 꼬임을 방지하도록, 회전부(210)가 설치된 것이 바람직하다.
상기 배출호스(320)는, 상단이 상기 필터홀더(200)의 하부에 연결되고, 하단이 상기 유량계(400)에 연결된 상부 배출호스(321); 상단이 상기 유량계(400)에 연결된 하부 배출호스(322);를 포함하고, 상기 유량계(400)는 상기 삼각대(110)의 중앙부에 설치된 것이 바람직하다.
상기 필터홀더(200), 공급호스(310), 지지판(120), 회전부(210)는 금속 또는 실리콘 재질에 의해 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 측정장치를 이용한 수중 미세플라스틱 오염도 측정방법으로서, 오염수 채수위치에 상기 측정장치를 설치하는 단계; 상기 필터홀더(200)에 필터를 장착하는 단계; 오염수를 펌핑하여 상기 공급호스(310)를 통해 상기 필터홀더(200)에 공급하여, 상기 필터에 의해 오염물질이 여과되도록 함과 아울러, 필터링된 오염수를 상기 필터홀더(200)로부터 상기 배출호스(320)를 통해 배출하는 단계; 상기 유량계(400)에 의해 측정된 수량이 목표수량에 도달하면 펌핑을 중지하고, 상기 필터홀더(200)로부터 상기 필터를 추출하여 보관하는 단계; 상기 필터에 의해 추출된 오염물의 양, 모양, 크기, 종류와 상기 목표수량으로부터 오염수의 오염도를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정방법을 제시한다.
본 발명은 조사결과의 신뢰성이 높고 재현이 가능한 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법을 제시한다.
또한 미세플라스틱의 측정에 특화된 장비로서, 시료와 접촉하는 부품에 플라스틱 제품을 사용하지 않고, 섬유 등 미세플라스틱이 부유하고 있는 공기와의 접촉을 차단하여 시료채취 시 발생할 수 있는 교차오염을 방지하므로, 조사결과의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한 현장에서 필터링(여과)하는 장치를 사용하므로, 시료의 부피를 줄일 수 있어 대량시료채취가 가능하다.
또한 적산유량계에 의해 실시간으로 수량을 확인할 수 있어 정확성 및 효율성을 확보할 수 있다.
또한 크기가 작고 가벼우며 분리가 가능하여 휴대성이 우수하며, 지지부에 시료채취도구 등을 올려놓을 수 있어 별도의 작업공간을 요구하지 않으므로, 협소한 공간에서도 시료채취가 가능하다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 측정장치의 구성도.
도 2는 측정장치의 분해도.
도 3은 지지판의 평면도.
도 4는 유량계 및 배출호스의 구성도.
도 5,6은 측정장치의 사진.
도 7은 지지판의 사진.
도 8은 필터홀더의 사진.
도 9는 공급호스, 회전부, 필터홀더 및 배출호스의 결합체의 측면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치는 기본적으로, 지면에 설치되는 지지부(100); 지지부(100)에 의해 지면으로부터 상측으로 이격되도록 지지됨과 아울러, 내부에 필터가 탈착 가능하도록 수납되는 필터홀더(200); 오염수를 펌핑하여 필터홀더(200)에 공급하는 공급호스(310); 필터홀더(200)에서 필터링된 오염수를 필터홀더(200)로부터 배출하는 배출호스(320); 펌핑되는 오염수의 양을 측정하도록, 공급호스(310) 또는 배출호스(320)의 중간에 설치되는 유량계(400);를 포함하여 구성된다.
일반적으로 오염수(지하수, 지표수, 수돗물 등)에 미세플라스틱은 저농도로 존재할 것으로 예상되므로, 의미있는 수중 미세플라스틱 오염도를 측정하기 위해서는, 대량(500L 이상)으로 물시료를 채취하는 것이 권장된다.
대량의 오염수를 분석실까지 운반하여 오염도를 측정하는 것은 효율적이지 못하므로, 현장에서 대량의 오염수를 여과하면서 오염물을 추출하는 방식에 의해 시료의 부피를 줄여야 한다.
본 발명은 현장에서 오염수를 펌프(10) 및 공급호스(310)에 의해 공급하여 필터홀더(200)에 수납된 필터에 의해 오염물 시료를 추출하고, 시료 추출 후 오염물수는 다시 배출호스(320)에 의해 배출하는 방식을 취하므로, 시료의 부피를 줄여 효율적인 측정이 가능하게 한다는 효과가 있다.
또한, 공급호스(310)를 이용하기 때문에 지하수 관정이나 수도꼭지와 같이 시료 입구가 좁은 현장에서도 시료채취가 가능하다.
나아가, 시료의 추출 중 공급 및 배출되는 오염수의 양은 유량계(400)에 의해 측정되므로, 추출된 오염물의 양에 대응하는 오염수의 양을 정확히 알 수 있어, 당해 오염수의 수중 미세플라스틱 오염도 측정의 신뢰도를 높일 수 있다.
지지부(100)는, 삼각대(110); 심부에 필터홀더 설치공(121)이 형성되고, 삼각대(110) 위에 설치된 지지판(120);을 포함하여 구성된다.
필터홀더(200)는 지지판(120)의 필터홀더 설치공(121)의 상부에 설치된다.
지지판(120)은 시료 채취 시 필요한 도구(시료보관함, 핀셋 등)를 올려놓는 용도로 사용할 수 있다.
공급호스(310)와 필터홀더(200)의 사이에는 공급호스(310)의 꼬임을 방지하도록, 공급호스(310)와 필터홀더(200)의 상호 회전구동을 허용하기 위한 회전부(210)가 설치된다.
배출호스(320)는, 상단이 지지판(120)의 필터홀더 설치공(121)에 설치된 필터홀더(200)의 하부에 연결되고, 하단이 유량계(400)에 연결된 상부 배출호스(321); 상단이 유량계(400)에 연결된 하부 배출호스(322);를 포함하여 구성될 수 있고, 이 경우 유량계(400)는 삼각대(110)의 중앙부에 설치된다.
미세플라스틱은 다른 수질분석대상물질보다 외부오염에 특히 민감하기 때문에, 시료채취 및 운반/보관 과정에서 섬유 등 미세플라스틱이 부유하고 있는 공기와 접촉하거나 플라스틱 부재와 접촉하는 경우 교차오염이 발생할 수 있다.
본 발명은 이를 방지하기 위한 것으로서, 오염수가 취수원에서 추출되어, 공급호스(310), 필터홀더(200), 상부 배출호스(321), 유량계(400), 하부 배출호스(322)를 통해 배출되기까지 외기에 노출되지 않으므로, 외기의 오염으로 의한 오염도 측정의 영향을 배제할 수 있다.
특히, 필터홀더(200), 공급호스(310) 및 펌프(10)는, 오염수를 펌핑하여 필터홀더(200)에 공급하여 여과되기까지 외기에 노출되지 않도록 설치되는 것이 바람직하다.
이를 위하여 펌핑 도중 공급호스(310) 내부의 오염수와 펌프 장치의 직접 접촉을 방지할 수 있는 구조의 펌프(10)(연동 펌프(peristaltic pump) 등)를 사용하는 것이 바람직하다.
측정장치가 플라스틱 재질에 의해 형성되는 경우, 그 자체로 인한 오염가능성이 있으므로, 이를 방지하기 위하여, 필터홀더(200), 공급호스(310), 지지판(120), 회전부(210)는 플라스틱 이외의 재질(금속, 실리콘 등)에 의해 형성된다.
이하, 본 발명에 의한 측정장치를 이용한 수중 미세플라스틱 오염도 측정방법에 관하여 설명한다.
오염수 채수위치에 지지부(100)를 설치하고, 나머지 부품을 조립하여 측정장치를 설치한다.
필터홀더(200)의 상부를 분리하고 금속 재질 등에 의한 핀셋으로 필터를 장착한 후, 다시 상부를 결합하는 방식으로 필터홀더(200)에 필터를 장착한다.
취수원으로부터 오염수를 펌핑하여 공급호스(310)를 통해 필터홀더(200)에 공급하여, 필터에 의해 오염물질이 여과되도록 함과 아울러, 필터링된 오염수를 필터홀더(200)로부터 배출호스(320)를 통해 배출한다.
유량계(400)에 의해 측정된 수량이 목표수량에 도달하면 펌핑을 중지하고, 필터홀더(200)로부터 필터를 핀셋으로 추출하여 금속 재질 등에 의한 시료보관함에 보관/밀봉한다.
필터에 의해 추출된 오염물(미세플라스틱)의 양, 모양, 크기, 종류를 푸리에 변환 적외선 분광기(uFTIR, Micro Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 등의 장비에 의해 확인 및 분석하고, 이와 목표수량(유량계의 측정수량)으로부터 오염수의 오염도를 연산한다.
측정장치의 사용 완료 후, 다음과 같은 방법으로 보관, 관리하는 것이 바람직하다.
시료 채취 후, 시료채취방법과 동일한 방법으로 측정장치를 비눗물, 수돗물, 3차 정제수(순수) 순으로 여과 세척한다.
오염수와 직접적으로 접촉하는 필터홀더(200), 공급호스(310), 회전부(210), 핀셋 등을 플라스틱 이외의 재질에 의해 형성된 건조기(데시케이터)에 의해 건조한다.
플라스틱 재질의 건조기를 사용하는 경우에는, 실리콘 또는 유리 재질의 트레이 위에 부품을 올린 후, 알루미늄 호일을 덮어 데시케이터에 의해 건조하는 것이 바람직하다.
건조된 필터홀더(200), 공급호스(310), 회전부(210) 등의 부품은 플라스틱 이외의 재질에 의해 형성된 보관함에 보관한다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 펌프 100 : 지지부
110 : 삼각대 120 : 지지판
121 : 필터홀더 설치공 200 : 필터홀더
210 : 회전부 310 : 공급호스
320 : 배출호스 321 : 상부 배출호스
322 : 하부 배출호스 400 : 유량계

Claims (8)

  1. 지면에 설치되는 지지부(100);
    상기 지지부(100)에 의해 지면으로부터 상측으로 이격되도록 지지됨과 아울러, 내부에 필터가 탈착 가능하도록 수납되는 필터홀더(200);
    오염수를 펌핑하여 상기 필터홀더(200)에 공급하는 공급호스(310);
    상기 필터홀더(200)에서 필터링된 오염수를 상기 필터홀더(200)로부터 배출하는 배출호스(320);
    펌핑되는 오염수의 양을 측정하도록, 상기 공급호스(310) 또는 배출호스(320)의 중간에 설치되는 유량계(400);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부(100)는,
    삼각대(110);
    심부에 필터홀더 설치공(121)이 형성되고, 상기 삼각대(110) 위에 설치된 지지판(120);을 포함하고,
    상기 필터홀더(200)는 상기 필터홀더 설치공(121)의 상부에 설치된 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공급호스(310)와 필터홀더(200)의 사이에는, 상기 공급호스(310)와 필터홀더(200)의 상호 회전구동을 허용하여 상기 공급호스(310)의 꼬임을 방지하도록, 회전부(210)가 설치된 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출호스(320)는,
    상단이 상기 필터홀더(200)의 하부에 연결되고, 하단이 상기 유량계(400)에 연결된 상부 배출호스(321);
    상단이 상기 유량계(400)에 연결된 하부 배출호스(322);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 필터홀더(200), 공급호스(310), 지지판(120), 회전부(210)는 플라스틱 이외의 재질에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터홀더(200), 공급호스(310) 및 펌프(10)는,
    오염수를 펌핑하여 상기 필터홀더(200)에 공급하여 여과되기까지 외기에 노출되지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 측정장치를 이용한 수중 미세플라스틱 오염도 측정방법으로서,
    오염수 채수위치에 상기 측정장치를 설치하는 단계;
    상기 필터홀더(200)에 필터를 장착하는 단계;
    오염수를 펌핑하여 상기 공급호스(310)를 통해 상기 필터홀더(200)에 공급하여, 상기 필터에 의해 오염물질이 여과되도록 함과 아울러, 필터링된 오염수를 상기 필터홀더(200)로부터 상기 배출호스(320)를 통해 배출하는 단계;
    상기 유량계(400)에 의해 측정된 수량이 목표수량에 도달하면 펌핑을 중지하고, 상기 필터홀더(200)로부터 상기 필터를 추출하여 보관하는 단계;
    상기 필터에 의해 추출된 오염물의 양, 모양, 크기, 종류와 상기 목표수량으로부터 오염수의 오염도를 연산하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 측정장치의 관리 및 보관방법으로서,
    상기 측정장치의 사용 완료 후, 순수에 의해 상기 측정장치를 세척하는 단계;
    오염수와 직접적으로 접촉하는 상기 필터홀더(200), 공급호스(310), 회전부(210)를 플라스틱 이외의 재질에 의해 형성된 건조기에 의해 건조하는 단계;
    상기 필터홀더(200), 공급호스(310), 회전부(210)를 플라스틱 이외의 재질에 의해 형성된 보관함에 보관하는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 수중 미세플라스틱 오염도 측정장치의 관리 및 보관방법.
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