KR20090016071A - 심도별 토양공극수를 추출하기 위한 추출장치 - Google Patents

Abstract

토양오염에 따른 심도별 토양공극수를 추출하기 위한 추출장치 개시된다. 토양공극수 추출장치는 공극수 추출용 압력펌프 및 토양공극수 추출부로 구성되며, 공극수 추출용 압력펌프는 압력을 발생시키고, 추출된 토양공극수를 지상으로 포집한다. 또한, 토양공극수 추출부는 공극수 추출용 압력펌프에 연결되고, 불포화층 토양 및 포화층 토양공극수를 동시에 추출한다. 토양장력의 세기에 따라 강한 흡착수인 모세관수와 약한 흡착수인 중력수에 해당하는 토양공극수를 동시에 추출함으로써 토양공극수의 평형과 비평형 농도를 측정가능하게 한다.

불포화층, 포화층, 토양오염물질, 토양공극수 추출장치, 토양공극수

Description

심도별 토양공극수를 추출하기 위한 추출장치{Extraction System for Extracting of Soil Pore Water}

본 발명은 토양 및 지하수의 오염현황을 살펴볼 수 있는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불포화층 토양과 포화층 토양 내의 토양공극수를 추출하기 위한 연속추출장치에 관한 것이다.

산업의 발전으로 환경오염이 심각한 문제로 대두되고 있다. 전 지구적인 매체순환에 기반한 오염의 확산은 대기, 수질, 토양 및 지하수오염에 영향을 끼친다.

토양오염 물질로는 카드뮴, 철, 비소 및 니켈이 있으며, 대부분 중금속으로 이루어져 있기 때문에 인체에 해롭다. 오염된 토양을 기반으로 한 농작물을 식용하거나, 지하수를 음용하면 직접적으로 인체에 영향을 끼치기 때문에 토양오염 및 지하수 오염은 더 큰 문제가 되고 있다. 그러므로 토양오염의 확산과 거동이 정확히 분석되고 빠른 시간 내에 정화되어야만 한다.

그러나, 토양과 지하수의 오염은 지반에 기반을 두고 있기 때문에 공간적인 오염 확산 분포나 거동을 예측하기가 어려운 실정이다. 이러한 어려움을 극복할 수 있는 장치와 방법이 개발되어야 하며, 유해폐기물로부터 유출되는 오염물질의 토양 오염확산을 예측하여야 한다.

토양오염이 심각한 상황에서 오염의 확산을 모니터링하기 위한 방법들 및 토양을 복원하기 위한 방법들이 연구 개발되고 있다.

토양 오염도를 측정하기 위해서는 심도별 토양이 구비되어야 하는데, 심도별 토양을 동시에 채취하기에는 어려움이 있다. 또한, 토양만으로는 오염도를 측정할 수 없으며, 퇴적물 입자 사이의 빈 공간에 침투되어 있는 공극수가 구비되어야 한다. 즉, 각 심도별 공극수가 구비되어야만 오염의 확산도를 예측할 수 있다.

채취된 토양에서 공극수를 추출하는 방법은 크게 두 가지로 분리 할 수 있다. 퇴적물에 외부의 기체압력을 가하여 공극수를 짜내는 방법인 기체압력 추출법 및 퇴적물을 원심분리 하여 공극수를 분리 해내는 원심분리추출법이 있다.

원심분리추출법은 공극수를 포함한 퇴적물을 원심분리 함으로써, 공극수와 퇴적물 입자를 분리시키는 방법이다. 이 방법은 공기와의 접촉을 최소화할 수 있으며, 시험방법이 비교적 쉽다는 장점이 있는 반면, 추출하여 얻을 수 있는 공극수의 부피에 제한이 있는 단점이 있다.

기체압력 추출법은 퇴적물 내 공극에 있는 공극수를 질소기체 압력으로 밀어냄으로써 퇴적물로부터 공극수를 분리하는 방법으로, 공극수를 추출하는 용기가 클 때는 공극수를 원하는 양만큼 추출할 수 있는 장점이 있는 반면, 이 장치나 실험방법은 원심분리법에 비해 복잡하고, 불편한 단점이 있다.

종래에 장치를 이용한 공극수 채취 방법은 토양과 암석 단면의 시료를 채취하여 상기의 공극수 추출방법을 이용한 방법 및 지하수에 관정을 설치하여 직접 공 극수를 추출하는 방법이 있었다. 상기의 장치들을 이용한 방법은 포화층 토양에 국한된 기술로서, 지하수 토양오염의 모니터링으로만 사용될 수 있다. 또한, 관정 설치 및 운영의 어려움이 문제가 되고 있다.

불포화층 토양 내의 공극수를 채취하기 위해서는 토양라이시미터(soil lysimeter)를 이용하는 방법이 있다. 토양라이시미터는 포화층 또는 불포화 토양의 공극수를 채취 할 수 있다. 토양라이시미터는 모세관압력 라이시미터와 비장력계 라이시미터로 구분된다. 모세관압력 라이시미터는 장력을 걸어주면서 측정하며, 주로 중력수를 추출한다. 비장력계 라이시미터는 장력을 가압하지 않고 측정하며, 모세관수를 추출할 수 있다.

그러나, 종래의 기술 장치는 공극수를 포화층 또는 불포화층에서 따로 추출 하는 방법이며, 심도별 토양의 공극수를 동시에 추출하기에는 어려운 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 토양공극수의 심도별 추출을 동시에 가능하게 하여, 중력수 및 모세관수를 동시에 추출할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 압력을 발생시키고, 추출된 토양공극수를 지상으로 포집하기 위한 공극수 추출용 압력펌프 및 상기 공극수 추출용 압력펌프에 연결되고, 불포화층 토양 및 포화층 토양공극수를 동시에 추출하는 토양공극수 추출부를 포함하는 토양공극수 추출장치를 제공한다.

여기에서, 상기 토양공극수 추출장치는 상기 토양공극수 추출부의 토양수분압력을 측정하는 토양장력센서 및 상기 토양장력센서에서 측정된 토양수분의 장력을 계산하는 토양장력 측정부를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 토양장력센서는 심도별 압력을 측정하기 위한 토양장력 센서 프로브를 포함하며, 상기 토양공극수가 추출될 때의 압력차를 상기 토양장력 센서 프로브가 측정하여 수분압력 값을 도출할 수 있다.

여기에서, 상기 토양장력 센서 프로브는 적어도 두개의 프로브를 가질 수 있다.

여기에서, 상기 토양공극수 추출부는 상기 불포화층 토양의 중력수 및 상기 포화층 토양의 모세관수를 동시에 추출할 수 있다.

여기에서, 상기 토양공극수 추출부는 상기 토양공극수 추출부를 보호하고, 상기 토양공극수가 유입되는 통로가 되는 외곽튜브, 심도에 따라 상기 토양공극수를 유입시켜 보관하는 다공성 세라믹 컵 및 상기 심도에 따른 상기 토양공극수를 지상으로 포집시키는 통로인 토양공극수 추출관을 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 외각튜브는 내부식성과 불투성의 특성을 가지는 제 1튜브, 부식을 방지하고 상기 토양공극수의 유입을 원활하게 하는 제 2튜브를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 제 1튜브는 아크릴재질로 구성되며, 상기 제 2튜브는 스테인리스 재질로 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 토양공극수 추출관은, 토양의 깊이에 따라 적어도 두개의 토양공극수 추출관을 갖을 수 있다.

상기와 같은 토양 불포화층과 포화층에서 심도별 토양공극수의 토양공극수 추출장치에 따르면, 토양 불포화층과 포화층에서 중력수 또는 모세관수 추출이 동시에 가능하다.

또한, 본 발명의 토양공극수 추출장치는 심도별 토양공극수를 지상에서 토양장력에 따라 추출할 수 있다. 토양장력의 세기에 따라 강한 흡착수인 모세관수와 약한 흡착수인 중력수에 해당하는 토양공극수를 동시에 추출함으로써 토양공극수와 토양표면의 평형과 비평형 농도를 측정 가능케 한다. 공극수 포집부분은 다공성 매질의 세라믹으로 구성되어 토양으로부터의 토양공극수 유입을 원활하게 하고, 심도별 토양공극수의 동시추출로 오염물질의 확산거동을 예측할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

그리고, 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양공극수 추출장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 토양공극수 추출부를 나타내는 투시도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토양공극수 추출장 치는 공극수 추출용 압력펌프(110), 토양공극수 추출부(120), 토양장력센서(130) 및 토양장력 측정부(140)로 구성된다.

공극수 추출용 압력펌프(110)는 압력을 발생시키고, 추출된 토양공극수를 지상으로 포집하며, 토양공극수 추출부(120)는 토양의 불포화층(152)과 포화층(154)에서 심도별 토양 공극수를 동시에 추출할 수 있다. 토양장력센서(130)는 토양공극수 추출부(120)의 토양수분압력을 측정한다. 또한, 토양장력 측정부(140)는 토양장력센서(130)에서 측정된 토양수분압력을 토양수분의 장력으로 계산한다. 여기서 토양장력센서(130) 및 토양장력 측정부(140)는 본 토양공극수 추출장치에 필수적인 요소는 아니며, 분리될 수도 있다.

상기 토양공극수 추출부(120)는 외곽튜브(122), 다공성 세라믹 컵(126) 및 토양공극수 추출관(128)로 구성된다.

외곽튜브(122)는 상기 토양공극수 추출부(120)를 보호하고, 토양 공극수가 유입되는 통로를 제공한다. 또한, 상기 외곽튜브(122)는 제1 튜브(122A) 및 제2 튜브(122B)로 구성된다. 제1 튜브(122A)는 토양공극수 추출부(120)를 토양으로부터 분리하고, 보호하는 기능을 수행한다.

따라서, 제1 튜브(122A)는 내부식성과 불투성의 특성을 가지도록 구비된다. 바람직하게는, 상기 제1 튜브(122A)는 가벼우며, 내부식성과 불투성의 특성을 가지고, 용이하게 입수가 가능한 아크릴 재질로 구성된다. 또한, 제2 튜브(122B)는 부식을 방지하고 토양공극수의 유입을 원활하게 한다. 따라서, 상기 제2 튜브(122B)는 공극을 가진 스테인리스 재질로 구성됨이 바람직하다. 즉, 공극을 구비한 스테 인리스 재질의 제2 튜브(122B)를 통해 토양공극수는 토양공극수 추출부(120)의 다공성 세라믹 컵(126)으로 유입될 수 있다.

다공성 세라믹 컵(126)은 다량의 공극으로 구성되어 있으며, 심도별 토양공극수를 유입시켜 보관하는 용기로 사용된다. 또한, 3~5㎛의 공극을 구비하고 있어, 토양공극수 뿐만 아니라 콜로이드성 입자물질도 추출할 수 있다.

토양공극수 추출관(128)은 토양공극수 추출부(120)가 진공상태로 구비되기 위한 공기의 이동통로 역할 및 다공성 세라믹 컵(126)에 유입된 토양공극수를 지상으로 포집시키기 위한 수로역할을 한다. 상기 토양공극수 추출관(128)은 복수개로 구성된다. 각각의 토양공극수 추출관(128)은 토양의 깊이에 따라 구비된다. 즉, 불포화층(152)의 토양 공극수를 추출하고, 동시에 포화층(154)의 토양 공극수를 추출하기 위해, 적어도 두개의 토양공극수 추출관(128)들이 구비되어야한다. 또한, 필요에 따라서는 그 이상의 토양공극수 추출관(128)들을 구비하여 다양한 깊이에서의 토양 공극수를 추출하고 분석할 수 있도록 한다.

토양공극수를 추출하기 위해 공극수 추출용 압력펌프(110)가 가동되면, 음압(진공) 상태가 되는데, 음압에 의한 압력차로 각 심도별 토양의 내부에 있던 토양공극수가 다공성 세라믹 컵(126) 내부로 유입된다. 다공성 세라믹 컵(126)이 진공상태가 되면 토양에 비해 세라믹 컵(126) 내부는 저압상태가 되고, 상대적으로 토양공극수는 고압상태가 된다. 토양공극수의 수분장력은 평형 상태를 이루려 하므로, 고압상태의 토양공극수는 저압상태의 다공성 세라믹 컵(126)으로 유입된다. 이러한 원리를 이용하여 토양공극수를 추출한다(토양공극수의 추출흐름(160)은 도1참 조).

공극수 추출용 압력펌프(110)를 재작동하면, 상술한 바와 같이 지상은 토양공극수 추출부(120)에 비해 고압상태가 되므로, 각각의 다공성 세라믹 컵(126)으로 유입된 토양공극수를 토양공극수 추출관(128)을 통하여 지상으로 포집시킬 수 있다.

토양장력센서(130)는 다양하게 구성될 수 있다. 즉, 상기 다공성 세라믹 컵(126)에 유입된 토양공극수의 압력을 측정하기 위한 센서라면 어느 것이나 사용가능하다. 예컨대, 토양장력센서(130)는 긴 프로브(132)들로 구성될 수 있다. 이 프로브(132)는 심도별로 구비되어있는 다공성 세라믹 컵(126)의 내부에 위치될 수 있다. 토양공극수가 추출될 때의 압력은 심도별로 차이가 있는데, 이 압력차를 토양장력 센서(130)의 프로브(132)가 측정하여 수분압력 값이 도출된다. 즉, 토양공극수가 토양 속에 붙어있는 힘을 장력이라 하는데, 토양 속에 붙어있는 힘 자체를 측정하기엔 어려움이 있다. 그러므로, 토양입자에 붙잡혀 있는 토양공극수가 공극수 추출용 압력펌프(110)에 의해 추출될 때 필요한 압력 값을 측정한다. 다공성 세라믹 컵(126) 내부로 유입된 토양공극수 양이 많으면 그만큼 수분을 잡아당기기 위한 압력이 작게 요구되므로 수분장력은 낮게 측정되고, 다공성 세라믹 컵(126) 내부의 토양공극수 양이 적으면 수분을 잡아당기기 위한 압력이 많이 요구되는 것이므로 수분장력은 높게 측정된다.

또한, 상기 토양장력 센서(130)에는 소정의 두께를 가진 튜브들이 연결되어 토출되는 토양 공극수의 압력을 토양장력 센서(130)에 직접 전달할 수 있는 구조를 취할 수도 있다.

토양장력 센서(130)의 프로브(132)는 불포화층(152) 또는 포화층(154)에서 측정되므로 적어도 두개 이상의 막대가 구비되어야 하며, 이렇게 측정된 값은 토양장력 측정부(140)를 통하여 토양수분장력이 계산된다.

이러한 방식을 이용하여 공극수 추출용 압력펌프(110)의 약한 압력 또는 강한 압력으로 변화시켜 토양수분의 화학적 조성을 측정할 수 있으며, 각 심도별 토양의 내부에 함유된 중력수 및 모세관수를 추출할 수 있는 토양수분장력을 계산할 수 있다.

실험예 1: 토양공극수 추출압력 실험

토양입자에 흡착된 토양공극수의 추출을 위해, 토양공극수 추출이 가능한 압력을 측정하였다.

토양표면으로부터 30cm 하부에 위치한 토양공극수 추출관(128)으로부터, 펌프유속을 3, 5, 7, 9, 15, 21 mL/min의 속도로 하였다. 최적의 진공상태를 구비하기 위해 초기 20분은 평형, 중기 20분은 가압추출 및 후기 20분은 평형을 유지시켜 측정을 하였다.

도 3은 펌프유속에 따른 추출시간과 토양공극수의 수분압력에 대한 그래프이다.

도 3을 참조하면, 20분간 평형을 유지시켰을 때, 3mL/min 내지 21mL/min의 펌프유속을 이용한 추출에서의 토양공극수 수분압력은 8kPa을 나타내었다. 다음의 20분간의 가압추출 구간에서는 펌프유속이 3mL/min일 때, 10kPa의 수분압력을 보이다 점차 증가하여 펌프유속이 15mL/min가 되었을 때, 토양 중력수를 추출할 수 있는 30kPa의 수분압력을 나타내었다. 즉, 펌프유속이 15mL/min일때 토양공극에 존재하는 토양공극수를 추출할 수 있는 최소 압력이 되고, 이 압력이 토양수분장력이라 할 수 있다. 또한 펌프유속을 21mL/min까지 증가시키면, 토양입자에 강하게 흡착된 모세관수의 일부를 추출할 수 있는 압력 이상인 43kPa의 수분압력을 보였다. 즉, 모세관수를 추출할 수 있는 토양수분장력은 43kPa이 된다.

토양공극수 중 중력수는 토양표면과 상대적으로 비평형을 이룬 화학적 조성을 갖는다. 반면에 모세관수는 토양공극과 강하게 결합하고 있어 토양표면과 화학적으로 평형관계에 있으므로, 모세관수의 화학적 조성이 중력수에 비해 평형에 가깝다고 할 수 있다.

지중의 토양에서 토양표면과 오랫동안 접촉하고 있는 공극수는 평형에 가깝고, 중력수와 같이 토양공극수내 체류시간이 적은 공극수는 비평형에 가깝다.

따라서, 오염된 토양표면과 평형을 이루고 있는 토양공극수의 추출을 위해서는 토양표면과 평형관계를 이루는 모세관수의 토양공극수를 추출해야 하며, 펌프유속이 21mL/min 이상일 때 43kPa의 수분압력으로 모세관수의 토양공극수를 추출할 수 있다.

실험예 2: 금속오염물질과 유기오염물질 추출실험

모세관수에서 추출된 토양공극수를 금속오염물질 및 유기오염물질로 분류하 여 토양공극수가 토양표면과 평형을 이루는지에 대한 여부를 조사하였다. 상기 실험예 1에서 도출된 값을 이용하여, 21mL/min 이상의 펌프유속을 주어 40kPa 이상의 수분압력으로 실험하였다.

여기서 금속오염물질은 고농도의 금속성분과 저농도의 금속성분을 포함한다. 표층으로부터 30cm 하부에 위치한 토양공극수 추출관(128)으로부터 토양공극수를 20분간 5분 간격으로 시료채취를 하였다. 이때, 토양공극수의 추출을 위해 사용한 오염토양은 비소로 오염된 토양 및 유류오염 토양에서 각각 행해졌다.

도 4a 및 도 4b는 토양공극수 추출장치에 의한 추출시간에 따른 추출 금속오염물질농도의 그래프들이다.

도 4a를 참조하면, 고농도 금속성분 오염물질의 추출시간에 따른 농도변화를 알 수 있다. 고농도의 금속성분은 비소, 철 및 아연을 포함하며, 초기 5분 동안 고농도 금속성분의 농도가 증가하였다. 또한, 철이 가장 큰 농도변화가 나타났으며, 아연이 가장 작은 농도변화를 나타냈다.

도 4b를 참조하면, 저농도 금속성분 오염물질의 추출시간에 따른 농도변화를 알 수 있다. 저농도 금속성분은 카드뮴, 코발트, 크롬, 구리, 및 니켈을 포함한다. 토양공극수의 채취결과, 초기 5분동안 가장 큰 농도변화를 보였으며, 시간이 지날수록 농도의 증가율은 점차 감소하였다. 니켈이 가장 큰 변화를 보였으며, 카드뮴은 뚜렷한 변화가 없었다.

따라서, 추출시간에 따른 고농도 및 저농도의 금속오염물질을 포함하는 토양공극수의 토양표면과의 평형여부는 초기 5분 동안은 토양공극수와 토양표면이 평형 을 이루었다. 또한, 5분 이후에는 토양공극수와 토양표면이 비평형관계를 이루었는데, 이는 시간이 지날수록 토양의 표면과 평형을 이루는 토양공극수가 추출되다가 점차 비평형 화학조성을 갖는 공극수가 추출되어 상대적인 평형관계의 화학적 조성에서 멀어지는 특성을 보이기 때문이다. 토양공극수 중 고농도의 금속성분은 철을 다량 포함하였고, 저농도 금속성분은 니켈의 함량이 많았다.

도 5는 토양공극수 추출장치에 의한 추출시간에 따른 추출된 유기오염물질농도의 그래프이다.

도 5를 참조하면, 토양공극수로부터 추출된 나프탈렌, 페난스렌, 안스렌, 파이렌의 유기성분의 추출시간에 따른 농도변화는 금속성분의 농도변화와 동일한 경향을 보였다. 즉, 초기 5분 동안 고농도의 유기성분이 관찰되었고, 시간이 지남에 따라 농도가 감소하였으며, 유기오염물질 중 안스렌이 가장 큰 비율을 차지하였다.

이러한 농도변화는 토양의 표면과 평형을 이루는 토양공극수의 농도가 추출시간이 오래될수록 비평형 화학조성을 갖는 공극수가 추출되어 상대적인 평형관계의 화학적 조성에서 멀어지는 특성을 보이기 때문이다.

따라서, 본 발명의 토양추출장치를 사용한 추출시간에 따른 추출결과로부터 초기 5분 동안은 토양표면과 평형을 이루는 조성의 토양공극수를 얻을 수 있었고, 5분 이후에는 비평형관계의 토양공극수 조성을 얻을 수 있었다.

실험예 3: 심도별 오염물질 추출실험

본 발명의 토양공극수 추출장치의 사용 시 실험예 1은 21mL/min 이상의 펌 프유속으로 40kPa 이상의 수분압력을 이용하였을 때, 토양표면과 토양공극수가 평형상태를 보였다. 또한, 실험예 2로부터 초기 5분 동안의 추출시간에서 토양표면과 토양공극수의 평형상태를 보이는 결과를 나타냈다.

이를 토대로 상기와 같은 최적의 상태로 각 심도에 따른 토양공극수를 추출하였다. 토양공극수 추출장치를 이용하여 토양표층으로부터 심도 30cm 및 60cm의 깊이에서 공극수의 평형 농도를 측정하였다. 여기서 30cm 심도의 토양은 불포화층(152) 토양을 나타내고, 60 cm심도는 포화층(154) 토양을 나타낸다. 본 실험예에서도 오염토양은 비소로 오염된 토양 및 유류오염토양에서 각각 행해졌다.

도 6는 토양공극수 추출장치에 의한 심도에 따른 추출 금속오염물질농도의 그래프이며, 도 7은 토양공극수 추출장치에 의한 심도에 따른 추출 유기오염물질농도의 그래프이다.

포화층(154)의 수분이동은 토양공극수 중 중력수를 포함하며, 중력에 의한 이동으로 수계의 물흐름과 동일하게 이동된다. 또한, 불포화층(152)의 수분이동은 모세관수를 포함하며, 높은 포텐셜 영역에서 낮은 포텐셜 영역으로 이동한다.

도 6을 참조하면, 금속의 토양오염물질이 토양표면으로부터 낮은 포텐셜 영역으로 이동되는 특성상, 금속성분은 심도 60cm에서 농도가 높았다.

도 7을 참조하면, 유기오염물질들은 30cm의 심도에서 높은 농도의 경향을 보였다.

따라서, 중금속 성분은 포화층에서 용해도와 이동도가 높게 나타나는 특성이 측정되었고, 소수성특성을 갖는 유기오염물질은 불포화층에서 물과 공기의 표면층 에서 더 안정적으로 존재하는 것을 측정할 수 있었다. 이러한 사실은 일반적인 토양에서 관찰되는 토양 오염도를 측정한 것으로, 본 발명의 토양공극수 추출장치가 유효하게 작용할 수 있음을 보여준 것이며, 특히, 불포화층(154) 토양과 포화층(152) 토양 모두에서 오염물질을 효과적으로 추출하고 측정할 수 있었다는 사실은 기존 토양지하수 오염모니터링 시스템을 대체할 수 있다.

이상 실험예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분양의 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양공극수 추출장치의 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 토양공극수 추출부를 나타내는 투시도이다.

도 3은 펌프유속에 따른 추출시간과 토양공극수의 수분압력에 대한 그래프이다.

도 4a 및 도 4b의 토양공극수 추출장치에 의한 추출시간에 따른 추출된 금속오염물질농도의 그래프들이다.

도 5는 토양공극수 추출장치에 의한 추출시간에 따른 추출된 유기오염물질농도의 그래프이다.

도 6은 토양공극수 추출장치에 의한 심도에 따른 추출된 금속오염물질농도의 그래프이다.

도 7은 토양공극수 추출장치에 의한 심도에 따른 추출된 유기오염물질농도의 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 공극수 추출용 압력펌프 120: 토양공극수 추출부

130: 토양장력센서 140: 토양장력 측정부

122: 외곽튜브 126: 다공성 세라믹 컵

138: 토양공극수 추출관

Claims (9)

1. 압력을 발생시키고, 추출된 토양공극수를 지상으로 포집하기 위한 공극수 추출용 압력펌프; 및

   상기 공극수 추출용 압력펌프에 연결되고, 불포화층 토양 및 포화층 토양공극수를 동시에 추출하는 토양공극수 추출부를 포함하는 토양공극수 추출장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토양공극수 추출장치는,

   상기 토양공극수 추출부의 토양수분압력을 측정하는 토양장력센서; 및

   상기 토양장력센서에서 측정된 토양수분의 장력을 계산하는 토양장력 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 토양장력센서는,

   심도별 압력을 측정하기 위한 토양장력 센서 프로브를 포함하며, 상기 토양공극수가 추출될 때의 압력차를 상기 토양장력 센서 프로브가 측정하여 수분압력 값을 도출하는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 토양장력 센서 프로브는,

   적어도 두개의 프로브를 가지는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 토양공극수 추출부는

   상기 불포화층 토양의 중력수 및 상기 포화층 토양의 모세관수를 동시에 추출하는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 토양공극수 추출부는,

   상기 토양공극수 추출부를 보호하고, 상기 토양공극수가 유입되는 통로가 되는 외곽튜브;

   심도에 따라 상기 토양공극수를 유입시켜 보관하는 다공성 세라믹 컵; 및

   상기 심도에 따른 상기 토양공극수를 지상으로 포집시키는 통로인 토양공극수 추출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 외각튜브는,

   내부식성과 불투성의 특성을 가지는 제 1튜브; 및

   부식을 방지하고 상기 토양공극수의 유입을 원활하게 하는 제 2튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 1튜브는 아크릴재질로 구성되며, 상기 제 2튜브는 스테인리스 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 토양공극수 추출관은, 토양의 깊이에 따라 적어도 두개의 토양공극수 추출관을 갖는 것을 특징으로 하는 토양공극수 추출장치.

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