KR101830890B1 - System and method for measuring underwater carbon dioxide in real-time - Google Patents

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KR101830890B1
KR101830890B1 KR1020170152642A KR20170152642A KR101830890B1 KR 101830890 B1 KR101830890 B1 KR 101830890B1 KR 1020170152642 A KR1020170152642 A KR 1020170152642A KR 20170152642 A KR20170152642 A KR 20170152642A KR 101830890 B1 KR101830890 B1 KR 101830890B1
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하승욱
이성순
이강근
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서울대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed are a real-time underwater carbon dioxide measurement system for measuring a concentration of carbon dioxide contained in underground water in real time, and a method therefor. The real-time underwater carbon dioxide measurement system comprises: an aeration tank; a quantitative peristaltic pump for providing underground water to the aeration tank; a vacuum pump for injecting air into the underground water provided to the aeration tank; a water level controller for discharging underground water discharged from the aeration tank to the outside to constantly maintain the volume of water in the aeration tank; a measuring tank for receiving gas which is balanced with carbon dioxide in the underground water due to aeration in the aeration tank; and a first carbon dioxide sensor arranged in the measuring tank, and measuring a concentration of carbon dioxide in the gas in the measuring tank. Accordingly, groundwater is transferred to an aeration tank without a contact with the atmosphere from a water pumping device or an underwater pump, and thus the groundwater is not lost to the atmosphere. Therefore, reliability of a carbon dioxide measurement value can be guaranteed. Also, an aeration tank and a measuring tank can be formed in a cylinder shape, and thus are able to be miniaturized and to be easy to carry. It is also possible to perform in-situ analysis of groundwater through regular in-situ experiments. In addition, in order to measure carbon dioxide in underground water, only underground water and air (that is, air) to be measured are needed, and additional consumable products such as acid are not needed.

Description

실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING UNDERWATER CARBON DIOXIDE IN REAL-TIME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system and a method for real-time underwater carbon dioxide measurement,

본 발명은 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하수 내의 이산화탄소를 실시간으로 측정하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a real-time underwater carbon dioxide measurement system and method, and more particularly, to a real-time underwater carbon dioxide measurement system and method for measuring carbon dioxide in groundwater in real time.

지하수의 오염 여부를 검사하기 위해서는 지하수에 포함된 용존산소량이나, 이산화탄소량 등 특정 가스의 농도를 측정하여 판정한다. 이 경우 종래에는 지하수에 포함된 특정 가스의 농도를 실시간으로 측정할 수가 없었다. 그래서 종래에는 측정하고자 하는 지하수의 시료를 시료통에 담은 후 실험실로 옮겨서 실험실에서 물 속에 함유된 특정 가스의 농도를 측정하였다.In order to check the contamination of groundwater, determine the concentration of specific gas such as dissolved oxygen amount and carbon dioxide amount contained in ground water. In this case, conventionally, the concentration of the specific gas contained in the groundwater can not be measured in real time. Therefore, conventionally, a sample of the ground water to be measured is put into a sample container, and then transferred to a laboratory to measure the concentration of the specific gas contained in the water in the laboratory.

이 경우 지하수의 시료를 시료통에 담아서 올리는 순간 외부의 에어와 접촉하여 시료 속에 함유된 가스의 농도가 달라지며, 또한 실험실로 옮기는 도중 시료의 온도의 변화 등에 의하여 시료 속에 함유된 가스의 농도가 달라진다. 따라서 실험실로 옮긴 시료에 함유된 가스의 농도는 실제의 지하수에 함유된 가스의 농도와 다르다는 문제점이 있다. 즉 종래에는 수중에서 직접 가스의 농도를 측정하기 어려웠으므로 가스의 농도를 실시간으로 정확하게 측정하는 기술을 구현하기 어려웠다. In this case, the concentration of the gas contained in the sample changes due to contact with the air when the sample of the ground water is loaded into the sample container, and the concentration of the gas contained in the sample is changed due to the change of the temperature of the sample while moving to the laboratory . Therefore, there is a problem that the concentration of the gas contained in the sample transferred to the laboratory differs from the concentration of the gas contained in the actual groundwater. That is, since it is difficult to measure the concentration of gas directly in water in the past, it was difficult to realize a technique of accurately measuring the concentration of gas in real time.

한편, 심부에 저장된 이산화탄소가 매질 내의 균열 또는 구조적 연약대를 따라 누출될 경우 부력에 의해 지표까지 상승한다. 상승하는 이산화탄소는 대기로의 누출 경로로 이동과 동시에 높은 용해도로 인해 많은 양의 이산화탄소가 지하수에 재용해될 수 있다. 특히 천부 대수층 내의 지하수에 이산화탄소가 용해시 일차적으로 지하수의 pH를 낮추고 부차적으로 대수층 매질과 반응하여 중금속 등의 원소들을 지하수로 탈착시키게 된다. 이러한 지하수는 생태계의 변화뿐만 아니라 인간의 건강상의 문제를 초래하기 때문에 실시간으로 누출을 조기에 감지할 수 있어야 하며, 빠른 경보 및 후속 조치가 이루어질 수 있게 하는 시스템이 필요하다. On the other hand, if carbon dioxide stored in the deep part leaks along cracks or structural weakness in the medium, it buoys up to the surface. Elevated carbon dioxide can be reused in groundwater because of the high solubility and at the same time a large amount of carbon dioxide can be transferred to the atmospheric leaking pathway. Particularly, when carbon dioxide is dissolved in the groundwater in the deep aquifer, the pH of the groundwater is firstly lowered, and then the elements such as heavy metals are desorbed into the groundwater by reacting with the aquifer medium. Since such groundwater causes not only ecosystem changes but also human health problems, it is necessary to have a system that can detect leaks in real time in real time and enable quick alarm and follow-up.

한국등록특허 제10-1740013호 (등록일자 : 2017. 05. 19.)(발명의 명칭 : 습식산화 방식의 총 유기탄소 측정 방법 및 장치)Korean Registered Patent No. 10-1740013 (Registered Date: May 19, 2017) (Title: Method and apparatus for measuring total organic carbon in wet oxidation system) 한국등록특허 제10-1230143호 (등록일자 : 2013. 01. 30.)(발명의 명칭 : 미세메쉬구조체를 구비한 센서 조립체 및 이를 이용한 실시간 상태 감시 시스템)Korean Registered Patent No. 10-1230143 (Registered Date: Mar. 31, 2013.) Title: Sensor assembly with fine mesh structure and real-time condition monitoring system using the same

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 지하수에 함유된 이산화탄소 농도를 실시간으로 측정하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a real-time underwater carbon dioxide measurement system that measures the concentration of carbon dioxide contained in groundwater in real time.

본 발명의 다른 목적은 상기한 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템을 이용한 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a real-time underwater carbon dioxide measurement method using the real-time underwater carbon dioxide measurement system.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은, 폭기조; 상기 폭기조에 지하수를 제공하는 정량연동펌프; 상기 폭기조에 제공된 지하수에 에어를 주입하는 진공펌프; 상기 폭기조 내의 물 부피를 일정하게 유지시키기 위해 상기 폭기조에서 배출되는 지하수를 외부로 배출하는 수위조절기; 상기 폭기조 내에서 폭기로 인해 지하수 내의 이산화탄소와 평형을 이룬 기체를 수용하는 측정조; 및 상기 측정조 내에 배치되고, 상기 측정조 내의 기체 중 이산화탄소 농도를 측정하는 제1 이산화탄소 센서를 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, a real-time underwater carbon dioxide measuring system according to an embodiment includes an aeration tank; A quantitative peristaltic pump for supplying groundwater to the aeration tank; A vacuum pump for injecting air into the groundwater provided in the aeration tank; A water level controller for discharging the groundwater discharged from the aeration tank to the outside so as to maintain a constant volume of water in the aeration tank; A measuring vessel for receiving a gas equilibrated with carbon dioxide in the groundwater due to aeration in the aeration tank; And a first carbon dioxide sensor disposed in the measuring tank for measuring the concentration of carbon dioxide in the gas in the measuring tank.

일실시예에서, 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은 대기중의 이산화탄소 농도를 측정하는 제2 이산화탄소 센서를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the real-time underwater carbon dioxide measurement system may further include a second carbon dioxide sensor for measuring the atmospheric carbon dioxide concentration.

일실시예에서, 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은 상기 제1 이산화탄소 센서에서 제공되는 제1 이산화탄소 농도 데이터와 상기 제2 이산화탄소 센서에서 제공되는 제2 이산화탄소 농도 데이터를 근거로 수중 이산화탄소 농도의 변화를 모니터링하는 데이터 로거를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the real-time underwater carbon dioxide measurement system may be configured to measure data on the change in CO2 concentration in the water based on the first carbon dioxide concentration data provided by the first carbon dioxide sensor and the second carbon dioxide concentration data provided by the second carbon dioxide sensor And may further include a logger.

일실시예에서, 상기 제1 이산화탄소 센서 및 상기 제2 이산화탄소 센서 각각은 NDIR(Non-dispersive infrared absorption) 가스 센서를 포함할 수 있다. In one embodiment, each of the first carbon dioxide sensor and the second carbon dioxide sensor may comprise a non-dispersive infrared absorption (NDIR) gas sensor.

일실시예에서, 상기 진공펌프는 0.4[L/min] 내지 0.6[L/min]의 에어 주입률로 지하수에 에어를 주입할 수 있다. In one embodiment, the vacuum pump can inject air into the groundwater at an air injection rate of 0.4 [L / min] to 0.6 [L / min].

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일실시예에서, 상기 정량연동펌프는 50[ml/min] 내지 400[ml/min] 지하수 주입률로 지하수를 폭기조에 주입할 수 있다. In one embodiment, the quantitative peristaltic pump can inject groundwater into the aeration tank at a groundwater injection rate of 50 [ml / min] to 400 [ml / min].

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법은, 양수되는 지하수를 일정한 유량으로 폭기조 내에 주입하는 단계; 상기 폭기조 내의 물 부피를 일정하게 유지시키도록 상기 폭기조에서 배출되는 지하수를 외부로 배출하는 단계; 상기 폭기조의 지하수내에 용존하는 이산화탄소를 용출시키기 위해 폭기하는 단계; 상기 폭기조 내에서 폭기로 인해 지하수 내의 이산화탄소와 평형을 이룬 기체를 측정조에 제공하는 단계; 상기 측정조에 배치된 제1 이산화탄소 센서를 통해 수중 이산화탄소 농도를 측정하는 단계; 및 상기 수중 이산화탄소 농도를 근거로 수중 이산화탄소의 변화를 모니터링하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring real-time underwater carbon dioxide, comprising: injecting pumped water into aeration tank at a constant flow rate; Discharging groundwater discharged from the aeration tank to the outside so as to maintain a constant volume of water in the aeration tank; Aeration to dissolve dissolved carbon dioxide in groundwater of the aeration tank; Providing a measurement vessel with gas equilibrated with carbon dioxide in groundwater due to aeration in the aeration tank; Measuring a concentration of carbon dioxide in the water through the first carbon dioxide sensor disposed in the measuring tank; And monitoring the change in carbon dioxide in the water based on the concentration of carbon dioxide in the water.

일실시예에서, 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법은 대기중에 배치된 제2 이산화탄소 센서를 통해 대기중 이산화탄소 농도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the real-time underwater carbon dioxide measurement method may further comprise measuring atmospheric carbon dioxide concentration through a second carbon dioxide sensor disposed in the atmosphere.

일실시예에서, 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법은 상기 대기중 이산화탄소 농도를 근거로 상기 수중 이산화탄소 농도를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the real-time underwater carbon dioxide measurement method may further comprise correcting the underwater carbon dioxide concentration based on the atmospheric carbon dioxide concentration.

이러한 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 및 그 방법에 의하면, 지하수가 양수기나 수중펌프에서 대기와의 접촉없이 폭기조로 이동되므로 대기로의 유실이 없다. 따라서, 이산화탄소 측정치에 대한 신뢰도를 보장할 수 있다. 또한 폭기조와 측정조는 실린더 형상으로 구현이 가능하므로 소형화시킬 수 있어 휴대가 간편하고 정기적으로 현장 실험을 통한 지하수 현장 분석도 가능하며, 현장 설치를 통한 장기적인 실시간 모니터링도 가능하다. 또한 지하수내 이산화탄소 측정을 위해서는 측정하고자 하는 지하수와 대기(즉, 에어)만 필요할 뿐, 산과 같은 추가적인 소모품이 불필요하다. According to such a real-time underwater carbon dioxide measurement system and method, groundwater is transferred to the aeration tank without contact with the atmosphere in a water pump or an underwater pump, so there is no loss to the atmosphere. Therefore, the reliability of the carbon dioxide measurement value can be guaranteed. In addition, the aeration tank and measurement tank can be realized in a cylinder shape, which makes it possible to miniaturize the system easily, and it is also possible to perform on-site analysis of groundwater through field experiments on a regular basis. In addition, for measurement of carbon dioxide in groundwater, only the groundwater and air (ie, air) to be measured are required, and additional consumables such as acid are unnecessary.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 측정 시스템에 대한 민감도로서 정량연동펌프에 의한 지하수 주입율(water flowrate)에 대해 용출되는 이산화탄소 농도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3는 측정 시스템에 대한 민감도로서 진공펌프에 의한 에어 주입율(air flowrate)에 대해 용출되는 산소 및 이산화탄소의 농도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a block diagram schematically illustrating a real-time underwater carbon dioxide measurement system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph for explaining the concentration of carbon dioxide eluted to a groundwater inflow rate by a quantitative peristaltic pump as a sensitivity to a measurement system. FIG.
FIG. 3 is a graph for explaining the concentration of oxygen and carbon dioxide eluted with respect to an air flow rate by a vacuum pump as a sensitivity to a measurement system. FIG.
4 is a flowchart illustrating a method for measuring real-time underwater carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 블럭도이다. 1 is a block diagram schematically illustrating a real-time underwater carbon dioxide measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은, 폭기조(110), 정량연동펌프(120), 진공펌프(130), 측정조(140), 제1 이산화탄소 센서(150) 및 데이터 로거(160)를 포함한다. 1, a real-time underwater carbon dioxide measurement system according to an embodiment of the present invention includes an aeration tank 110, a quantitative peristaltic pump 120, a vacuum pump 130, a measurement tank 140, a first carbon dioxide sensor 150 and a data logger 160.

폭기조(110)는 원통형상을 갖고서 지면에 대해 수직하게 배치된다. 폭기조(110)의 측부에는 외부로부터 지하수가 주입되는 제1 관로(112)에 연결된 지하수 주입구가 형성된다. 또한 폭기조(110)의 상부측에는 외부로부터 에어가 주입되는 제2 관로(114)에 연결된 에어 주입구 및 외부로 에어를 유출하는 제3 관로(116)에 연결된 에어 유출구가 형성된다. 또한 폭기조(110)의 바닥부에는 외부로 지하수를 유출하는 제4 관로(118)에 연결된 지하수 유출구가 형성된다. The aeration tank 110 is disposed vertically with respect to the ground with a cylindrical shape. A groundwater inlet connected to the first conduit 112 through which groundwater is injected from the outside is formed on the side of the aeration tank 110. An air inlet port connected to the second channel 114 into which air is injected from the outside and an air outlet connected to the third channel 116 through which air flows out to the outside are formed on the upper side of the aeration tank 110. [ The bottom of the aeration tank 110 is also provided with a groundwater outlet connected to the fourth conduit 118 for discharging the groundwater to the outside.

정량연동펌프(120)는 제1 관로(112)에 연결된 지하수 주입구를 통해 폭기조(110)에 지하수를 제공한다. The metering peristaltic pump 120 supplies groundwater to the aeration tank 110 through an underground water inlet connected to the first conduit 112.

도 2는 측정 시스템에 대한 민감도로서 정량연동펌프(120)에 의한 지하수 주입율(water flowrate)에 대해 용출되는 이산화탄소 농도를 설명하기 위한 그래프이다. 2 is a graph for explaining the concentration of carbon dioxide eluted to the groundwater inflow rate by the quantitative peristaltic pump 120 as the sensitivity to the measurement system.

도 2를 참조하면, 지하수가 50[ml/min]의 주입율로 주입되면, 용출되는 이산화탄소 농도는 700ppm이고, 지하수가 140[ml/min]의 주입율로 주입되면, 용출되는 이산화탄소 농도는 950ppm인 것을 확인할 수 있다. 또한 지하수가 210[ml/min]의 주입율로 주입되면, 용출되는 이산화탄소 농도는 1150ppm이고, 지하수가 300[ml/min]의 주입율로 주입되면, 용출되는 이산화탄소 농도는 1250ppm이고, 지하수가 390[ml/min]의 주입율로 주입되면, 용출되는 이산화탄소 농도는 1390ppm인 것을 확인할 수 있다. 2, when the groundwater is injected at an injection rate of 50 ml / min, the eluted carbon dioxide concentration is 700 ppm. When the groundwater is injected at an injection rate of 140 ml / min, the eluted carbon dioxide concentration is 950 ppm . When the groundwater is injected at an injection rate of 210 ml / min, the dissolved carbon dioxide concentration is 1150 ppm. When the groundwater is injected at an injection rate of 300 ml / min, the dissolved carbon dioxide concentration is 1250 ppm. When injected at an injection rate of [ml / min], it can be confirmed that the concentration of carbon dioxide eluted is 1390 ppm.

이러한 결과를 바탕으로 측정된 이산화탄소 분석 결과의 지하수 주입 유량에 대한 보정이 가능하다. Based on these results, it is possible to calibrate the groundwater injection flow rate of the measured carbon dioxide analysis results.

도 1을 다시 참조하면, 진공펌프(130)는 제2 관로(114)에 연결된 에어 주입구를 통해 폭기조(110)에 제공된 지하수에 에어를 주입한다. 진공펌프(130)와 제2 관로(114) 사이에는 밸브 및 유량계가 배치될 수 있다. 밸브는 진공펌프(130)에서 폭기조(110)에 주입되는 에어의 주입량을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 불필요하게 진공펌프(130)가 동작하는 것을 방지할 수 있다. 유량계는 진공펌프(130)에서 폭기조(110)에 주입되는 에어의 주입량을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 폭기조(110)에 주입되는 에어의 주입량을 최적화시킬 수 있다. Referring again to FIG. 1, the vacuum pump 130 injects air into the groundwater supplied to the aeration tank 110 through an air inlet connected to the second duct 114. A valve and a flow meter may be disposed between the vacuum pump 130 and the second conduit 114. The valve may serve to cut off the amount of air injected into the aeration tank 110 from the vacuum pump 130. Accordingly, it is possible to prevent the vacuum pump 130 from operating unnecessarily. The flow meter may control the amount of air injected into the aeration tank 110 from the vacuum pump 130. Thus, the amount of air injected into the aeration tank 110 can be optimized.

도 3는 측정 시스템에 대한 민감도로서 진공펌프(130)에 의한 에어 주입율(air flowrate)에 대해 용출되는 산소 및 이산화탄소의 농도를 설명하기 위한 그래프이다. 3 is a graph for explaining the concentration of oxygen and carbon dioxide eluted to the air flow rate by the vacuum pump 130 as the sensitivity to the measurement system.

도 3에 도시된 바와 같이, 진공펌프(130)에 의해 지하수에 0.3[L/min]의 에어 주입율로 에어가 주입되면 용출되는 이산화탄소 농도는 대략 20%, 진공펌프(130)에 의해 지하수에 0.4[L/min]의 에어 주입율로 에어가 주입되면 용출되는 이산화탄소 농도는 대략 23.1%인 것을 확인할 수 있다. 또한 진공펌프(130)에 의해 지하수에 0.5[L/min]의 에어 주입율로 에어가 주입되면 용출되는 이산화탄소 농도는 대략 24.8%, 진공펌프(130)에 의해 지하수에 0.6[L/min]의 에어 주입율로 에어가 주입되면 용출되는 이산화탄소 농도는 대략 22.5%인 것을 확인할 수 있다. 또한 진공펌프(130)에 의해 지하수에 1[L/min]의 에어 주입율로 에어가 주입되면 용출되는 이산화탄소 농도는 대략 18%인 것을 확인할 수 있다. 3, when the air is injected into the groundwater by the vacuum pump 130 at an air injection rate of 0.3 [L / min], the concentration of carbon dioxide eluted is approximately 20%, and the vacuum pump 130 When air is injected at an air injection rate of 0.4 [L / min], the concentration of carbon dioxide eluted is approximately 23.1%. Also, when air is injected into the groundwater by the vacuum pump 130 at an air injection rate of 0.5 L / min, the concentration of carbon dioxide eluted is approximately 24.8% and that of the groundwater is 0.6 L / min by the vacuum pump 130 When air is injected at the air injection rate, it is confirmed that the concentration of carbon dioxide eluted is approximately 22.5%. Further, when the air is injected into the groundwater by the vacuum pump 130 at an air injection rate of 1 [L / min], it is confirmed that the concentration of carbon dioxide eluted is approximately 18%.

즉, 진공펌프(130)를 통해 지하수에 에어를 주입할 때 이산화탄소의 농도는 18% 내지 24.8%의 범위에 존재하는 것을 확인할 수 있다. That is, when the air is injected into the groundwater through the vacuum pump 130, the concentration of carbon dioxide is in the range of 18% to 24.8%.

따라서, 보다 많은 양의 이산화탄소를 용출시키기 위해서는 적절한 에어주입률이 요구된다. 본 실시예에 따르면, 진공펌프(130)에 의한 에어주입률을 0.4[L/min] 내지 0.6[L/min]로 설정하는 것이 바람직하다. Therefore, in order to elute a larger amount of carbon dioxide, an appropriate air injection rate is required. According to this embodiment, it is preferable to set the air injection rate by the vacuum pump 130 from 0.4 [L / min] to 0.6 [L / min].

도 1을 다시 참조하면, 측정조(140)는 예를 들어 실린더 형상을 갖고서 제1 이산화탄소 센서(150)를 수용한다. 측정조(140)의 하부에는 폭기조(110)의 에어유출구와의 연결을 위한 제5 관로(142)가 배치되고, 상부에는 통기구가 형성된다. 폭기조(110) 내의 용출 기체는 측정조(140)의 하부에 배치된 제5 관로(142)를 유입되고, 측정조(140)의 상부에 형성된 통기구를 통해 외부로 배출된다. 이때 용출 기체는 측정조(140) 내부에 배치된 제1 이산화탄소 센서(150)를 경유한다. Referring back to FIG. 1, the measuring tank 140 has a cylindrical shape, for example, and accommodates the first carbon dioxide sensor 150. A fifth channel 142 for connection to the air outlet of the aeration tank 110 is disposed below the measurement tank 140, and a ventilation hole is formed in the upper portion. The eluted gas in the aeration tank 110 flows into the fifth channel 142 disposed below the measurement tank 140 and is discharged to the outside through the vent hole formed in the upper portion of the measurement tank 140. At this time, the elution gas passes through the first carbon dioxide sensor 150 disposed inside the measuring tank 140.

제1 이산화탄소 센서(150)는 측정조(140) 내부에 배치되어 제3 관로(116)에 연결된 에어 유출구를 통해 폭기조(110) 내의 기체를 제공받아 기체 중 이산화탄소 농도, 즉 수중 이산화탄소 농도를 측정하고, 측정된 수중 이산화탄소 측정치를 데이터 로거(160)에 제공한다. 제1 이산화탄소 센서(150)는 측정조(140) 내에 배치될 수 있다. 측정조(140)와 폭기조(110)는 제3 관로(116)를 통해 연결될 수 있다. The first carbon dioxide sensor 150 measures the concentration of carbon dioxide in the gas, that is, the concentration of carbon dioxide in the water, by receiving the gas in the aeration tank 110 through an air outlet provided in the measuring tank 140 and connected to the third conduit 116 And provides the measured data of underwater carbon dioxide to the data logger 160. The first carbon dioxide sensor 150 may be disposed in the measuring tank 140. The measurement tank 140 and the aeration tank 110 may be connected to each other through the third conduit 116.

제1 이산화탄소 센서(150)는 적외선 영역에서 기체 분자가 갖는 흡수 스펙트럼의 성질을 이용하여 특정 기체의 농도를 검출하는 가스 센서인 NDIR(Non-dispersive infrared absorption) 가스 센서일 수 있다. The first carbon dioxide sensor 150 may be a non-dispersive infrared absorption (NDIR) gas sensor that is a gas sensor that detects the concentration of a specific gas using the property of the absorption spectrum of gas molecules in the infrared region.

이러한 타입의 가스 센서는 전기화학 방식 또는 반도체 방식에 비해 선택성이 우수하고 신뢰도가 높으며, 내구성과 안정성이 뛰어나다. 이와 같은 장점으로 인해 고가임에도 불구하고 유해가스의 검출이나 정밀 측정에는 NDIR 방식이 널리 사용되고 있다. 다만, 분석의 신뢰도와 센서 내구성을 위해 수증기를 제거해야하기 때문에 가스만을 투과시키는 멤브레인 필터가 내장된 센서를 사용하는 것이 바람직하다. 사용이 불가능하다면 폭기조에서 측정조로 넘어오는 제3 관로에 수증기 제거 트랩을 설치할 수도 있다. This type of gas sensor has superior selectivity, reliability, durability and stability compared to electrochemical or semiconductor systems. Despite its high cost, the NDIR method is widely used for the detection and precise measurement of harmful gases. However, it is preferable to use a sensor having a membrane filter which permeates only gas because the water vapor must be removed for the reliability of the analysis and the durability of the sensor. If this is not possible, a steam trap can be installed on the third pipeline from the aeration tank to the measuring tank.

데이터 로거(160)는 제1 이산화탄소 센서(150)에서 제공되는 수중 이산화탄소 측정치를 근거로 수중 이산화탄소 농도 변화를 모니터링한다. 모니터링되는 수중 이산화탄소 농도 변화에 상응하는 데이터는 저장되고, 각종 그래프 형식으로 디스플레이 화면 상에 표시될 수 있다. 모니터링되는 수중 이산화탄소 농도 변화가 설정된 임계치를 초과하는 경우 별도의 알람 장치 등을 통해 외부로 경고 메시지를 제공할 수도 있다. The data logger 160 monitors changes in the carbon dioxide concentration in the water based on the underwater carbon dioxide measurements provided by the first carbon dioxide sensor 150. The data corresponding to the monitored changes in the concentration of carbon dioxide in the water can be stored and displayed on the display screen in various graph formats. If the monitored change in CO2 concentration in the water exceeds a preset threshold, a warning message may be provided to the outside through a separate alarm device or the like.

본 실시예에서, 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은 대기중의 이산화탄소 농도를 측정하는 제2 이산화탄소 센서(170)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 데이터 로거(160)는 상기 제1 이산화탄소 센서(150)에서 제공되는 제1 이산화탄소 농도 데이터와 상기 제2 이산화탄소 센서(170)에서 제공되는 제2 이산화탄소 농도 데이터를 근거로 수중 이산화탄소 농도의 변화를 모니터링할 수도 있다. In this embodiment, the real-time underwater carbon dioxide measurement system may further include a second carbon dioxide sensor 170 for measuring the concentration of carbon dioxide in the atmosphere. Here, the data logger 160 calculates a change in the concentration of carbon dioxide in the water based on the first carbon dioxide concentration data provided from the first carbon dioxide sensor 150 and the second carbon dioxide concentration data provided from the second carbon dioxide sensor 170 It can also be monitored.

본 실시예에서, 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은 수위 조절기(180)를 더 포함할 수 있다. 수위 조절기(180)는 상기 폭기조(110) 내의 물 부피를 일정하게 유지시키기 위해 폭기조(110)에서 배출되는 지하수를 외부로 배출하는 역할을 수행한다. 수위 조절기(180)가 없다면 폭기조(110) 내에 물이 빠르게 아래로 빠져나가기 때문에 폭기에 필요한 물 양이 유지되지 못한다. 따라서, 수위 조절기(180)를 배치하는 것이 바람직하다. In this embodiment, the real-time underwater carbon dioxide measurement system may further include a water level controller 180. The water level controller 180 discharges the groundwater discharged from the aeration tank 110 to the outside in order to keep the volume of water in the aeration tank 110 constant. If there is no water level controller 180, the amount of water required for aeration can not be maintained because the water quickly falls down into the aeration tank 110. Therefore, it is preferable to dispose the water level controller 180.

본 발명에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템에서 유체의 흐름은 다음과 같다. The flow of the fluid in the real-time underwater carbon dioxide measurement system according to the present invention is as follows.

양수되는 물은 정량연동펌프(120)에 의해 일정한 유량으로 폭기조(110)내로 주입된다. 이에 따라, 지하수의 폭기가 이루어지는 폭기조(110)로 일정 유량의 공급과 배출을 통해 일정한 부피의 물이 존재하게 되며, 폭기조(110)는 폭기를 통해 용존 이산화탄소를 배출한다. The water to be pumped is injected into the aeration tank 110 at a constant flow rate by the metering pump 120. Accordingly, a certain volume of water is present through the supply and discharge of the constant flow rate to the aeration tank 110 where the ground water is aerated, and the aeration tank 110 discharges dissolved carbon dioxide through aeration.

폭기조(110) 내 주입된 지하수는 폭기조(110) 내의 물 부피가 일정하게 유지되도록 수위 조절기(180)에 배출된다. The injected groundwater in the aeration tank 110 is discharged to the water level controller 180 so that the water volume in the aeration tank 110 is kept constant.

한편, 본 발명에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템에서 기체의 흐름은 다음과 같다. The flow of the gas in the real-time underwater carbon dioxide measurement system according to the present invention is as follows.

폭기를 위한 대기로서 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 주변의 이산화탄소 농도가 일정한 외기는 진공펌프(130)에 의해 흡입된다. The ambient air having a constant carbon dioxide concentration around the real-time underwater carbon dioxide measurement system as the atmosphere for aeration is sucked by the vacuum pump 130.

진공펌프(130)에서 흡입된 대기는 유량계에 의해 일정한 유량으로 폭기조(110)에 공급된다. The atmosphere sucked in by the vacuum pump 130 is supplied to the aeration tank 110 at a constant flow rate by the flow meter.

폭기로 인해 지하수 내의 이산화탄소와 평형을 이룬 기체는 측정조(140)로 이동된다. The gas equilibrating with the carbon dioxide in the groundwater due to aeration is transferred to the measuring tank 140.

측정조(140) 내에 배치된 제1 이산화탄소 센서(150), 즉 NDIR 센서는 수증기로 인한 고정을 방지하기 위해 멤브레인을 사용하여 보호될 수 있다. 측정조(140)에 설치된 NDIR 센서는 5~10초에 1회 측정한다. The first carbon dioxide sensor 150, that is, the NDIR sensor, disposed in the measuring tank 140 can be protected using a membrane to prevent fixing due to water vapor. The NDIR sensor installed in the measuring tank 140 measures once every 5 to 10 seconds.

그러면, 실시간 수중 이산화탄소 농도 분석을 위한 분석 절차를 설명하면 아래와 같다. The analytical procedure for real-time CO2 concentration analysis is described below.

실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 주변에서 벗어가게 튜브를 설치하여 외부의 대기를 진공 펌프(130)를 통해 폭기조(110) 내로 흘려 보낸다. A tube is installed in the vicinity of the real-time underwater carbon dioxide measurement system to flow outside air into the aeration tank (110) through the vacuum pump (130).

상기한 튜브에 인접하게 이산화탄소 센서(170)를 함께 설치하여 유입되는 기체의 농도가 대기 농도를 유지하는지 확인한다. A carbon dioxide sensor 170 is installed adjacent to the tube to confirm that the concentration of the introduced gas maintains the atmospheric concentration.

진공펌프(130)를 거친 기체를 유량계(flowmeter)를 거치게 하여 안정적인 유량을 확보한다. 유량이 적으면 지하수 내 폭기가 제대로 이루어지지 않으며, 유량이 많으면 희석되는 효과를 보인다. 따라서 적정 유량을 확보함이 중요하다. 실험을 통해 제안하는 적정유량은 0.5ml/min일 수 있다. The gas passing through the vacuum pump 130 is passed through a flowmeter to secure a stable flow rate. If the flow rate is low, the aeration in the groundwater is not properly performed. If the flow rate is high, the effect is diluted. Therefore, it is important to secure a proper flow rate. The optimum flow rate suggested by the experiment can be 0.5 ml / min.

유량계를 거친 기체는 폭기조(110) 내의 확산돌(diffusion stone)을 통해 폭기조(110) 하부에서 다량의 에어방울의 형태로 지하수를 폭기시킨다. The gas passing through the flow meter aids the groundwater in the form of a large amount of air bubbles in the lower portion of the aeration tank 110 through diffusion stones in the aeration tank 110.

저농도의 대기로 폭기시 고농도의 지하수와 대기의 에어방울 사이에 평형이 이루어지게 되고, 평형을 이룬 기체는 폭기조(110) 상부를 통해 이산화탄소 센서(150)가 삽입된 측정조(140)의 하부로 유입된다. The equilibrium is established between the groundwater at a high concentration and the atmospheric air bubbles when the air is introduced into the low concentration atmosphere. The equilibrium gas is supplied to the lower part of the measurement tank 140 through which the carbon dioxide sensor 150 is inserted through the upper part of the aeration tank 110 ≪ / RTI >

유입된 폭기후 기체는 이산화탄소 센서(150)를 거치며 이산화탄소 농도가 측정되며, 상부로 배출된다. 이때 폭기조(110)에서는 압력의 유지가 중요하다. 따라서 폭기조(110) 내에서 압력이 변화하는 것을 방지하기 위해, 폭기조(110)의 상부에 배치되는 에어 유입구와 에어 유출구를 제외하는 영역은 막을 수 있다. The introduced gross climate gas passes through the carbon dioxide sensor 150, and the carbon dioxide concentration is measured and discharged to the upper part. At this time, it is important to maintain the pressure in the aeration tank (110). Therefore, in order to prevent the pressure in the aeration tank 110 from changing, an area excluding the air inlet and the air outlet disposed on the upper part of the aeration tank 110 may be blocked.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method for measuring real-time underwater carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 4를 참조하면, 정량연동펌프(120)를 통해 지하수를 폭기조(110)에 주입한다(단계 S100). 1 and 4, the groundwater is injected into the aeration tank 110 through the quantitative peristaltic pump 120 (step S100).

이어, 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템 주변에서 벗어나 설치된 튜브(미도시)를 통해 진공펌프(130)는 에어를 흡입하여 폭기조(110) 내의 지하수에 주입한다(단계 S102). Then, the vacuum pump 130 sucks the air through a tube (not shown) installed off the periphery of the real-time underwater carbon dioxide measurement system, and injects the air into groundwater in the aeration tank 110 (step S102).

이어, 폭기조(110) 내의 용출 기체를 측정조(140)에 제공한다(단계 S104). Then, the eluting gas in the aeration tank 110 is supplied to the measuring tank 140 (step S104).

이어, 측정조(140) 내에서 제1 이산화탄소 센서(150)를 이용하여 수중 CO2 농도를 측정하고 저장한다(단계 S106). Next, the concentration of CO 2 in water is measured and stored in the measuring tank 140 using the first carbon dioxide sensor 150 (step S 106).

이어, 저장된 수중 CO2 농도 변화를 디스플레이 화면상에 표시한다(단계 S108). 상기한 수중 CO2 농도 변화에 대한 표시는 데이터 로거(160)에 의해 수행될 수 있다. Then, the stored CO 2 concentration change is displayed on the display screen (step S108). The above-mentioned indication of the change in the concentration of CO 2 in water can be performed by the data logger 160.

이어, 노이즈 제거가 요구되는지의 여부를 체크한다(단계 S110). 여기서 노이즈는 현재 측정 단계에서 측정된 수중 CO2 농도에 포함되는 노이즈 성분이다. 이전 측정 단계에 대응하는 수중 CO2 농도가 존재하면 측정 초기에 현재 측정된 수중 CO2 농도보다 높은 값으로 측정된다. 따라서, 측정 초기에 대응하는 측정 값은 노이즈 성분으로서 제거하는 것이 바람직하다. 상기한 노이즈 제거에 대한 요구 여부 체크는 데이터 로거(160)에 의해 수행될 수 있다. Next, it is checked whether noise removal is required (step S110). Wherein the noise is a noise component included in the water CO 2 concentration measured in the present measurement step. If the concentration of CO 2 in water corresponding to the previous measurement step is present, it is measured to be higher than the concentration of CO 2 presently measured at the beginning of the measurement. Therefore, it is preferable to remove the corresponding measured value at the beginning of measurement as a noise component. The above-mentioned check for whether noise cancellation is required can be performed by the data logger 160.

단계 S112에서 노이즈 제거가 요구되는 것으로 체크되면, 제2 이산화탄소 센서(170)를 이용하여 측정된 대기중 CO2 농도를 불러온다(단계 S112). 측정된 대기중 CO2 농도는 데이터 로거(160)에서 불러올 수 있다. If it is checked in step S112 that noise removal is required, the measured atmospheric CO 2 concentration is retrieved using the second carbon dioxide sensor 170 (step S112). The measured atmospheric CO 2 concentration can be retrieved from the data logger 160.

이어, 대기중 CO2 농도를 근거로 수중 CO2 농도를 보정한다(단계 S114). 상기한 수중 CO2 농도 보정은 데이터 로거(160)에 의해 수행될 수 있다. Then, to correct the water CO 2 concentration based on the CO 2 concentration in the atmosphere (step S114). The above-described correction of the CO 2 concentration in the water can be performed by the data logger 160.

이어, 보정된 수중 CO2 농도 변화를 디스플레이 화면상에 표시한다(단계 S116). 상기한 보정된 수중 CO2 농도 변화에 대한 표시는 데이터 로거(160)에 의해 수행될 수 있다.Then, the corrected CO 2 concentration change is displayed on the display screen (step S116). An indication of the above-mentioned corrected CO 2 concentration change can be performed by the data logger 160.

단계 S110에서 노이즈 제거가 요구되지 않은 것으로 체크되거나 단계 S116을 수행한 후, 시스템의 종료 여부를 체크하여(단계 S118), 시스템 종료로 체크되면 종료하고, 시스템 미종료로 체크되면 단계 S100으로 피드백한다. If it is determined in step S110 that noise removal is not required or after step S116, whether or not the system is terminated is checked (step S118). If it is checked that the system is terminated, the process is terminated. .

본 실시예에 의하면, 측정대상이 되는 지하수의 연속적인 양수가 가능한 조건에 대해서 적용이 가능하며, 진공펌프의 내구성을 위해 폭기 동작을 중단한다. 지속적인 양수를 통해 폭기조 내로 지하수의 공급이 가능한 경우, 진공펌프를 제어함으로써 주기별 이산화탄소 측정이 가능하다. 지하수의 양수를 제어할 수 있는 경우, 진공펌프를 양수기 제어 시점과 같이 하여 주기적인 측정이 가능하다.According to this embodiment, the aeration operation can be stopped for the durability of the vacuum pump. If groundwater can be supplied into the aeration tank through continuous amniotic fluid, it is possible to measure carbon dioxide per cycle by controlling the vacuum pump. When it is possible to control the amount of ground water, it is possible to measure the vacuum pump periodically like the control point of the water pump.

통상적으로, 지하수 내의 이산화탄소 누출을 판단하기 위해 많은 현장 실험이 진행되었으며, 대부분의 실험들에서 지하수 내 이산화탄소는 이화학 자료를 사용한 열역학적 평형 모델링 결과로 제시한다. 분석을 통해 용해상 이산화탄소에 대한 측정이 이루어지지만 샘플링 과정에서 대기와의 접촉 또는 필터링 과정에서 일어나는 감압 등의 이유로 분석 신뢰도에 영향을 미친다. Typically, many field trials have been conducted to determine CO2 leakage in groundwater. In most experiments, carbon dioxide in groundwater is presented as a result of thermodynamic equilibrium modeling using physicochemical data. Although analysis is performed on dissolved CO2, it affects analytical reliability for reasons such as contact with air during sampling or decompression during filtering process.

이에 반면, 본 발명에 따른 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템은 지하수가 양수기나 수중펌프에서 대기와의 접촉없이 폭기조로 이동되므로 대기로의 유실이 없다. 따라서, 이산화탄소 측정치에 대한 신뢰도를 보장할 수 있다.On the other hand, in the real-time underwater carbon dioxide measurement system according to the present invention, since the groundwater is transferred to the aeration tank without contact with the atmosphere in the water pump or underwater pump, there is no loss to the atmosphere. Therefore, the reliability of the carbon dioxide measurement value can be guaranteed.

또한 현장에 설치한 후 정기적인 양수시설이 갖춰질 경우, 샘플링에 따른 관리가 필요없이 실시간으로 지하수내 이산화탄소의 변화에 대한 측정이 가능하며 하나의 관정 또는 조건에 따라 여러 관정의 순차적 측정도 가능하다. In addition, it is possible to measure the change of carbon dioxide in groundwater in real time without the need of management by sampling when periodical pumping facility is installed after installation on the site.

또한 폭기조와 측정조는 실린더 형상으로 구현이 가능하므로 소형화시킬 수 있어 휴대가 간편하고 정기적으로 현장 실험을 통한 지하수 현장 분석도 가능하며, 현장 설치를 통한 장기적인 실시간 모니터링도 가능하다. In addition, the aeration tank and measurement tank can be realized in a cylinder shape, which makes it possible to miniaturize the system easily, and it is also possible to perform on-site analysis of groundwater through field experiments on a regular basis.

또한 지하수내 이산화탄소 측정을 위해서는 측정하고자 하는 지하수와 대기(즉, 에어)만 필요할 뿐, 산과 같은 추가적인 소모품이 불필요하다. In addition, for measurement of carbon dioxide in groundwater, only the groundwater and air (ie, air) to be measured are required, and additional consumables such as acid are unnecessary.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. You will understand.

110 : 폭기조 112 : 제1 관로
114 : 제2 관로 116 : 제3 관로
118 : 제4 관로 120 : 정량연동펌프
130 : 진공펌프 140 : 측정조
142 : 제5 관로 150 : 제1 이산화탄소 센서
160 : 데이터 로거 170 : 제2 이산화탄소 센서110: aeration tank 112: first pipe
114: second conduit 116: third conduit
118: Fourth conduit 120: Quantitative peristaltic pump
130: Vacuum pump 140: Measuring tank
142: fifth conduit 150: first carbon dioxide sensor
160: Data logger 170: Second carbon dioxide sensor

Claims (10)

폭기조;
상기 폭기조에 지하수를 제공하는 정량연동펌프;
상기 폭기조에 제공된 지하수에 에어를 주입하는 진공펌프;
상기 폭기조 내의 물 부피를 일정하게 유지시키기 위해 상기 폭기조에서 배출되는 지하수를 외부로 배출하는 수위조절기;
상기 폭기조 내에서 폭기로 인해 지하수 내의 이산화탄소와 평형을 이룬 기체를 수용하는 측정조; 및
상기 측정조 내에 배치되고, 상기 측정조 내의 기체 중 이산화탄소 농도를 측정하는 제1 이산화탄소 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템. Aeration tank;
A quantitative peristaltic pump for supplying groundwater to the aeration tank;
A vacuum pump for injecting air into the groundwater provided in the aeration tank;
A water level controller for discharging the groundwater discharged from the aeration tank to the outside so as to maintain a constant volume of water in the aeration tank;
A measuring vessel for receiving a gas equilibrated with carbon dioxide in the groundwater due to aeration in the aeration tank; And
And a first carbon dioxide sensor disposed in the measurement tank for measuring a carbon dioxide concentration in the gas in the measurement tank. 제1항에 있어서, 대기중의 이산화탄소 농도를 측정하는 제2 이산화탄소 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템. 2. The real-time underwater carbon dioxide measurement system according to claim 1, further comprising a second carbon dioxide sensor for measuring the atmospheric carbon dioxide concentration. 제2항에 있어서, 상기 제1 이산화탄소 센서에서 제공되는 제1 이산화탄소 농도 데이터와 상기 제2 이산화탄소 센서에서 제공되는 제2 이산화탄소 농도 데이터를 근거로 수중 이산화탄소 농도의 변화를 모니터링하는 데이터 로거를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템. 3. The method according to claim 2, further comprising a data logger for monitoring a change in CO2 concentration in the water based on the first carbon dioxide concentration data provided by the first carbon dioxide sensor and the second carbon dioxide concentration data provided by the second carbon dioxide sensor Wherein the real-time underwater carbon dioxide measurement system is a real-time underwater carbon dioxide measurement system. 제2항에 있어서, 상기 제1 이산화탄소 센서 및 상기 제2 이산화탄소 센서 각각은 NDIR(Non-dispersive infrared absorption) 가스 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템. The real-time underwater carbon dioxide measurement system according to claim 2, wherein each of the first carbon dioxide sensor and the second carbon dioxide sensor includes a non-dispersive infrared absorption (NDIR) gas sensor. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 진공펌프는 0.4[L/min] 내지 0.6[L/min]의 에어 주입률로 지하수에 에어를 주입하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템. The real-time underwater carbon dioxide measurement system according to claim 1, wherein the vacuum pump injects air into the groundwater at an air injection rate of 0.4 [L / min] to 0.6 [L / min]. 제1항에 있어서, 상기 정량연동펌프는 50[ml/min] 내지 400[ml/min] 지하수 주입률로 지하수를 폭기조에 주입하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 시스템. The real-time underwater carbon dioxide measurement system according to claim 1, wherein the quantitative peristaltic pump injects groundwater into the aeration tank at a groundwater injection rate of 50 [ml / min] to 400 [ml / min]. 양수되는 지하수를 일정한 유량으로 폭기조 내에 주입하는 단계;
상기 폭기조 내의 물 부피를 일정하게 유지시키도록 상기 폭기조에서 배출되는 지하수를 외부로 배출하는 단계;
상기 폭기조의 지하수내에 용존하는 이산화탄소를 용출시키기 위해 폭기하는 단계;
상기 폭기조 내에서 폭기로 인해 지하수 내의 이산화탄소와 평형을 이룬 기체를 측정조에 제공하는 단계;
상기 측정조에 배치된 제1 이산화탄소 센서를 통해 수중 이산화탄소 농도를 측정하는 단계; 및
상기 수중 이산화탄소 농도를 근거로 수중 이산화탄소의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법. Injecting pumped water into the aeration tank at a constant flow rate;
Discharging groundwater discharged from the aeration tank to the outside so as to maintain a constant volume of water in the aeration tank;
Aeration to dissolve dissolved carbon dioxide in groundwater of the aeration tank;
Providing a measurement vessel with gas equilibrated with carbon dioxide in groundwater due to aeration in the aeration tank;
Measuring a concentration of carbon dioxide in the water through the first carbon dioxide sensor disposed in the measuring tank; And
And monitoring the change in carbon dioxide in the water based on the concentration of carbon dioxide in the water. 제8항에 있어서, 대기중에 배치된 제2 이산화탄소 센서를 통해 대기중 이산화탄소 농도를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법. 9. The method of claim 8, further comprising measuring atmospheric carbon dioxide concentration through a second carbon dioxide sensor disposed in the atmosphere. 제9항에 있어서, 상기 대기중 이산화탄소 농도를 근거로 상기 수중 이산화탄소 농도를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 수중 이산화탄소 측정 방법.
10. The method according to claim 9, further comprising correcting the carbon dioxide concentration in the water based on the atmospheric carbon dioxide concentration.
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