KR100332962B1 - 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염토양을 굴착할 필요 없이 환경콘을 지반에 직접 관입하여, 인체와 오염원과의 직접적인 접촉이 없도록 하며, 심도별로 연속적인 지층의 오염정도를 빠르고 신속하게 측정할 수 있는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치에 관한 것이다.

본 발명은 소정길이를 가지고 지반에 관입되는 환경콘 몸체; 상기 환경콘 몸체의 선단부에 장착되어 오염된 흙 속의 간극수나 지하수를 유입시키는 오염물질 유입관; 상기 환경콘 몸체의 상부측에 내장되며, 부지 내에 발생하는 전위를 측정하여 오염지역의 비저항 분포를 파악하기 위한 전기 비저항 계측수단; 상기 전기비저항 계측수단의 하부측에 위치되며, 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 흙시료에 접촉하여 오염된 지반의 pH를 측정하는 pH 계측수단; 및 상기 pH 계측수단의 일측에 설치되며, 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 흙시료에 접촉하여 지반의 ORP 및 온도를 측정하는 ORP 및 온도 계측수단을 포함하는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치를 제공한다.

Description

오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치{Multi Envi-Cone Penetration System}

본 발명은 시료를 채취하지 않고 지반의 오염정보를 조사할 수 있는 환경콘 관입장치에 관한 것으로, 특히 인체와 오염원의 직접적인 접촉없이 조사가 가능하며, 연속적인 지층의 오염형상을 빠르고 신뢰성있게 조사할 수 있는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유기화합물 등으로 오염된 토양은 식수원인 지하수의 오염과 직결되어 지반 전체 환경에 복구하기 어려운 피해를 입히게 된다. 특히, 매립장의 침출수, 낡은 지하저장탱크(Underground Storage Tanks; USTs)의 오염물 누출, 농약의 과다사용, 폐광산의 폐기물, 산업공단지역 등에서의 지반오염은 심각한 상황이다.

지반오염문제를 해결하기 위해서는 오염원 및 오염영역의 탐지가 선행되어야 하고, 오염조사 기술의 확보도 필수적이다. 그러나, 국내의 오염지반 조사현황은 일부업체에 의하여 현재 오염지반 조사작업이 수행되고 있으나, 아직까지 국내 실정에 맞는 오염지반 조사기법 장비의 개발이 미흡하고, 대부분이 외국에서 개발된 기법이나 장비를 도입하여 사용하고 있는 실정이다. 기존의 토양 환경보전업무 편람(환경부, 1997)에서 제시하고 있는 오염토양 조사방법은 오염지역의 시료를 채취하여 실험실에서 오염도를 측정하도록 되어 있어 경제적으로도 많은 비용이 발생하고, 많은 양의 오염정보를 짧은 시간 내에 얻기에는 한계가 있다. 따라서, 광범위한 오염지역에 대한 조사를 위해서는 오염상황을 과학적이고 경제적으로 분석할 수있는 새로운 조사기법 및 장비의 개발이 필요한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오염지역을 과학적이고 경제적으로 지중 환경 특성을 조사할 수 있는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 오염토양을 굴착할 필요 없이 환경콘을 지반에 직접 관입하여, 인체와 오염원과의 직접적인 접촉이 없도록 하며, 심도별로 연속적인 지층의 오염정도를 빠르고 신속하게 측정할 수 있는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

도1은 본 발명에 의한 환경콘 관입장치의 전체구성도.

도2는 본 발명에 의한 환경콘 관입장치의 분석항목을 나타낸 그래프도.

도3은 본 발명에 의한 환경콘 관입장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도.

도4는 본 발명의 요부인 환경콘의 구성을 나타낸 개략도.

도5는 본 발명의 요부인 전기비저항 측정센서의 측원원리를 나타낸 개념도.

*도면에 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 환경콘 몸체 2: 전기비저항 측정센서

3: pH측정센서 4: 오염물 채취센서

5: ORP 및 온도측정센서 6: 오염물 및 지하수 추출장치

7: 오염시료 유입관 8: 연결커넥터

9: 케이블

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정길이를 가지고 지반에 관입되는 환경콘 몸체; 상기 환경콘 몸체의 선단부에 장착되어 흙시료가 측정센서와 접촉되도록 유입시키는 오염시료 유입관; 상기 환경콘 몸체의 상부측에 내장되며, 부지내에 발생하는 전위를 측정하여 오염지역의 비저항 분포를 파악하기 위한 전기 비저항 계측수단; 상기 전기비저항 계측수단의 하부측에 위치되며, 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 흙시료에 접촉하여 오염된 지반의 pH를 측정하는 pH 계측수단; 및 상기 pH 계측수단의 일측에 설치되며, 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 흙시료에 접촉하여 지반의 ORP 및 온도를 측정하는 ORP 및 온도 계측수단을 포함하는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치는 오염토양의 굴착없이 환경콘을 지반에 직접 관입하여 지층의 오염민감도를 깊이별로 측정할 수 있도록 구현한 것으로, 본 발명에 의한 환경콘 관입장치(100)는 도1에 도시한 바와 같이 환경콘을 관입시키기 위한 로드장치(200)와 연결되며, 상기 환경콘 관입장치(100)에서 얻어진 정보들은 지반조사 차량(300)에 탑재된 계측장치(400)를 통하여 표출된다.

이와 같이 지반조사차량(300)에 연결되는 상기 환경콘 관입장치(100)는 도2에 도시한 바와 같이 소정길이를 가지고 지반에 관입되는 환경콘 몸체(1)와, 상기 환경콘 몸체(1)의 상부측에 내장되며 부지내에 발생하는 전위를 측정하여 오염지역의 비저항 분포를 파악하기 위한 전기비저항 측정센서(2)와, 상기 전기 비저항 측정센서(2)의 하부측에 위치되어 오염된 지반의 pH를 측정하는 pH센서(3)와, 상기 환경콘 몸체(1)의 중앙부에 장착되되 상기 pH센서(3)의 하부측에 위치되어 지중 내의 오염물질을 지표위로 올리기 위한 오염물 채취 튜브(4)와, 상기 오염물 채취 튜브(4)의 주연부에 설치되어 오염지반의 산화환원능을 측정하는 ORP(Oxidation Reduction Potential) 및 온도를 측정하는 ORP 및 온도 측정센서(5)와, 상기 오염물 채취 튜브(4)의 선단부에 연결되어 지중내의 토양간극속에 존재하고 있는 오염물질과 지하수를 채취하고, 상기 시료의 채취 완료 후에는 상기 오염물 채취 튜브의 안쪽면을 청소하기 위한 오염물 및 지하수 추출장치(6)와, 상기 환경콘 몸체(1)의 선단부에 장착되어 흙시료가 pH측정센서(3) 및 ORP 및 온도 측정센서(5)와 접촉되도록 유입시키는 오염시료 유입관(7)과, 상기 전기비저항 측정센서(2), pH센서(3), ORP 및 온도측정센서(5)에서 측정된 정보를 외부의 계측장비(400)로 전송하기 위한 연결수단으로 구성된다.

상기 전기비저항 측정센서(2)는 도4에 도시한 바와 같이, 상기 환경콘 몸체(1) 내면에 소정 간격으로 설치된 다수의 전극링(2a)이 구비되어 전기비저항을 측정할 수 있는 구조인데, 상기 전극링(2a)은 부식이 적고 전기전도율이 좋은 티타늄 재질로 제작된다.

또한, ORP센서(5)와 pH센서(3)는 무보충식 센서를 사용하여 센서의 보충액을 교체하는 불편함을 제거하였다.

또한, 상기 오염시료 유입관(7)은 도3에 도시한 바와 같이 그의 저부에 분할판으로 구획된 다수의 구멍(7a)과, 측부에 상기 저부구멍(7a)과 연통하도록 형성된 측부구멍(7b)을 포함하되, 상기 측부 구멍(7b)상에는 상기 pH센서(3), ORP 및 온도측정센서(5)가 위치되어 저부 구멍(7a)을 통하여 유입되는 흙시료가 상기 각 센서(3, 5)에 접촉된 후, 측부구멍(7b)을 통하여 배출되도록 하고 있다.

상기 연결수단은 상기 pH센서(3), ORP 및 온도측정센서(5)를 연결하기 위한 연결 커넥터(8)와, 상기 연결커넥터 및 전기 비저항 측정센서와 계측장비 사이를 연결하는 케이블(9)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 지반조사차량(300)에 연결된 로드장치(200)에 본 발명의 환경콘관입장치(100)을 장착하여 오염지역의 지반내에 관입시키게 된다. 이때, 상기 전기비저항 측정센서(2)는 지중의 지층 심도별로 달리 발생되는 전위를 측정하여 오염지역의 비저항분포를 파악하여 계측장비(400)로 전송된다.

상기와 같은 전기비저항 측정은, 일반적으로 전류전극과 전위전극을 이용하여 지하매질의 전기비저항 분포를 알아내는 방법으로, 전류 전극을 통해 대지에 공급된 전류의 크기와 이에 의해 발생된 전위의 크기를 측정함으로써, 전기비저항치의 변화양상을 파악하고, 이를 해석하여 지반의 오염범위, 오염농도, 오염두께, 지질구조등을 파악할 수 있다.

상기 환경콘 몸체(1)가 지중으로 관입되는 과정에서, 그의 선단부에 설치된 오염시료 유입관(7)의 저부구멍(7a)을 통하여 흙시료가 유입되게 되며, 상기 저부구멍(7a)을 통해 유입된 흙시료는 pH센서(3)와 ORP 및 온도측정센서(5)에 접촉하게 되며, 상기 각 센서(3, 5)는 흙시료와 반응하여 오염된 지반의 pH, ORP 및 온도의 변화를 측정하게 된다.

또한, 상기 저부구멍(7a)을 통해 채취된 일부 흙시료는 오염물 및 지하수 추출장치(6)의 진공펌프(도시하지 않음)를 통해 흡입되어 오염물 채취 튜브(4)로 유입되어 지표면 위로 올려지게 되며, 나머지 흙시료는 측부구멍(7b)을 통하여 배출되게 된다. 상기 pH센서(3), ORP 및 온도측정센서(5)는 연결커넥터(8)와 케이블(9)을 통해 상기 계측장비(400)로 전송된다. 또한, 상기 오염물 및 지하수의 추출이 완료된 다음에는 물이나 별도의 약품을 사용하여 오염물 및 지하수 추출장치(6)에 설치된 압축펌프를 통해 튜브 내부면을 청소할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 환경콘 몸체(1)를 지중으로 관입시킨 후 전기비저항 측정센서(2)를 통해 측정된 전기 비저항으로 지층의 심도별로 오염정보를 연속적으로 계측장비(400)에 전송할 수 있고, 또 상기 pH센서(3), ORP 및 온도측정센서(5)를 통해 pH, ORP 및 온도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 오염물 및 지하수 추출장치(6)를 통해 오염물의 채취가 가능하여 오염물의 성분 분석을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 환경콘 관입장치를 이용하여 분석한 항목은 도5에 도시한 바와 같다.

본 도에서는 환경콘 몸체를 오염예상지점에 관입하여 상기 전기비저항 측정센서(2), pH 측정센서(3), ORP 및 온도측정센서(5)와 같은 오염측정센서들의 오염민감도를 깊이별로 관측하여 측정센서별로 반응한 결과를 분석한 것이다. 상기 측정결과를 토대로 각 측정값의 상호관계를 분석하여 오염예상지역의 오염범위, 농도, 두께, 지질구조등을 파악하여 오염물의 형태 및 거시적 분포를 판단한다. 이와 같은 결과를 바탕으로 향후 지반정화 대책공법을 마련하는 기초자료로 활용한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 지반 조사 차량에 의해 오염지역을 자유로이 탐색할 수 있으며, 오염토양 굴착이 필요 없이 환경콘 몸체가 직접 지중으로 관입됨으로써 인체와 오염관의 직접적인 접촉이 없으며, 오염원의 종류에 관계없이 지반의 오염특성을 정확히 분석할 수 있으며, 또 환경콘 몸체를 지중에 관입하면서 심도별로 오염정보를 연속적으로 측정하여 빠르고 신뢰성있는 자료를 계측장비에 제공할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (5)

1. 소정길이를 가지고 지반에 관입되는 환경콘 몸체;

   상기 환경콘 몸체의 선단부에 장착되어 흙시료가 측정센서와 접촉되도록 유입시키는 오염시료 유입관;

   상기 환경콘 몸체의 상부측에 내장되며, 부지내에 발생하는 전위를 측정하여 오염지역의 비저항 분포를 파악하기 위한 전기 비저항 계측수단;

   상기 전기비저항 계측수단의 하부측에 위치되며, 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 흙시료에 접촉하여 오염된 지반의 pH를 측정하는 pH 계측수단 ; 및

   상기 pH 계측수단의 일측에 설치되며, 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 흙시료에 접촉하여 지반의 ORP 및 온도를 측정하는 ORP 및 온도 계측수단

   을 포함하는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 전기비저항 계측수단은

   환경콘 몸체의 내주면에 소정 간격으로 끼워지는 전극링을 포함하되, 상기 전극링의 전류 크기와 그에 의해 발생된 전위의 크기를 측정하여 지하매질의 전기 비저항 분포를 측정하는 전기 비저항 측정센서로 이루어진 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전기비저항 계측수단의 전극링이 티타늄 재질로 이루어진 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 pH 계측수단의 하부측 환경콘 몸체내에 장착되어 지중 내의 오염물질을 지표위로 올리기 위한 오염물 채취 튜브; 및

   상기 오염물 체취 튜브의 선단부에 장착되어 상기 오염시료 유입관을 통해 유입되는 지중내의 오염물질과 지하수를 채취하여 오염물 채취 튜브로 인입시키기 위한 오염물 및 지하수 추출수단

   을 더 포함하는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 오염시료 유입관은 분할판으로 구획된 다수의 저부구멍과, 측부에 형성되어 상기 저부구멍과 연통하는 측부구멍을 포함하는 오염토양의 형태 및 분포 파악을 위한 환경콘 관입장치.