염수환경에서의 구리 농도 평가를 위한 Time Domain Reflectometry 프로브 개발

Abstract

전자기파는 주변 매질의 전기전도도와 유전율에 민감한 영향을 받기 때문에 지반의 특성을 평가하는데 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 염수환경에서도 다양한 농도의 중금속을 검측하기 위하여 시간영역반사법을 이용한 전자기파 측정 프로브를 제작하였다. 중금속으로는 구리를 사용하였으며, 실내 실험을 통해 구리 농도에 따라 적용 가능한 프로브를 선정하였다. 실내 실험에서는 염도 3%의 염수에 용해된 구리의 농도가 0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 5, 그리고 10mg/L가 되도록 8단계로 용액을 조성하였다. 프로브는 염수에서도 전자기파를 측정할 수 있도록 5가지의 각기 다른 절연재로 코팅하여 비교하였다. 코팅재로는 에폭시, 탑코트, 바니쉬, 아크릴페인트, 히팅튜브를 사용하였으며 코팅재에 따른 전자기파의 신호 특성을 분석하였다. 실험 결과, 아크릴페인트와 히팅튜브로 코팅된 프로브는 구리 농도에 따른 신호 변화가 관측되지 않았으며, 에폭시, 탑코트, 바니쉬의 경우 구리 농도가 증가함에 따라 반사된 전자기파의 전압의 크기가 감소하는 것으로 나타났다. 에폭시로 1회 코팅한 프로브와 탑코트로 코팅한 프로브는 구리의 농도가 5mg/L 이하일 때 민감한 반응을 보였으나 에폭시로 2회 코팅한 경우, 구리의 농도가 5mg/L보다 클 때 더 민감하게 반응하였다. 본 연구의 결과는 절연재로 코팅된 시간영역반사법을 이용한 전자기파 측정 프로브가 염수에 녹아있는 중금속의 농도를 평가하는데 활용될 수 있음을 보여준다.