• 지질공학
• /
• 제33권3호
• /
• pp.371-388
• /
• 2023

지층구성이 복잡하고 저투수성의 토양이 분포하는 경우 정화효율은 급격히 저하되고 실질적인 정화가 이루어지지 않거나 정화기간이 증가하는 등의 문제가 발생한다. 효율적인 정화를 위해서는 투수성이 개선되어 오염된 구간으로 정화제 주입하여 오염물질과 충분한 접촉이 이루어져야 한다. 본 연구는 균열형성과 효과적인 정화제 유도를 위해 플라즈마 블라스팅, 공압파쇄, 진공추출을 복합적으로 활용하는 PPV 공법의 유체 전달특성을 분석하고 기존공법과의 비교를 통해 개선효과를 평가하였다. 연구는 TPH(Total petroleum hydrocarbons)로 오염된 실제 오염부지에 대한 정화제 전달효과를 확인하기 위한 실증시험을 수행하였으며 정화제의 전달특성과 영향범위 등을 산정하기 위해 주입량과 주입시간을 모니터링하고, 정성적인 지중환경 변화요인을 확인하고자 전기비저항탐사를 수행하였다. 또한, 투수시험을 수행하여 각 공법에 대한 투수성 변화를 평가하였다. 정화제의 주입량 모니터링 결과, 주입량은 대조군 대비 실험군의 주입량이 약 4.74~7.48배 증가하였고, 단위 시간 당 주입 유량(L/min)은 약 5.00~7.54배 실험군의 전달률이 빠른 것으로 분석되었다. 전기비저항탐사 결과, 실험군의 비저항변화비는 대조군과는 달리 지표까지 영향을 주어 비저항값이 전체적으로 감소하는 경향을 보인다. 따라서 실험군은 지표 상부에 분포하는 토사층까지 과산화수소 등의 유체 확산이 이루어져 저비저항 변화비가 감소하는 것을 볼 수 있으며 주입정과 추출정 사이의 수평적 변화비는 약 1.12~2.38배 비저항값이 감소되었다. 투수성의 경우, 대조군과 실험군 모두 유사한 초기 투수성을 보였으나 과산화수소의 정화기작 영향으로 투수성이 감소하는 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 수리전도도의 변화를 정량적으로 평가하면, 대조군은 시험 종료 후 초기 수리전도도 대비 21.1%의 수리전도도를 나타내어 투수성이 급격히 저하되는 양상을 보였으나 실험군은 실험종료 후 초기치 대비 81.3%로 초기 수리전도도와 근접한 값을 나타내는 것으로 파악되었다. 현장조사로 확인된 수리전도도와 정화재 주입실험을 통한 정화제 주입용량(m³/hr), 토양특성분석(함수비, 밀도)을 통한 공극률(%)의 분석을 통해 영향반경(ROI)을 산정산 결과, PPV 공법의 영향반경(ROI)은 대조군에 비해 평균 220% 개선되는 것으로 확인되었다. 이와 같은 성과는 PPV 공법 적용으로 인하여 기존공법 대비 보다 넓은 범위에 걸쳐 효율적인 정화제 전달이 가능하고 정화기작에서 나타나는 투수성 저해요인을 상당부분 극복할 수 있으며, 약 2배 이상의 영향반경 증대를 통해 정화효율을 높일 수 있음을 지시하는 중요한 지표로 볼 수 있다.

• 아시안잔디학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.83-91
• /
• 2006

본 연구는 폐 타이어를 미사질 토양에 혼합하여 경기장 식재층으로서의 질을 향상 시키고자 실시하였다. 특히 본 실험을 통해 토양에 혼합되는 폐 타이어의 입경 크기와 혼합량에 따라 식재층의 토양 물리적 특성을 측정하고자 하였다. 실험에서 두 종류의 토양 [Arenzville silt loam(coarse-silty, mixed, nonacid, mesic Typic Udifluvents), Hosmer silty clay loam(fine-silty, mixed, mesic Typic Fragiudalfs)]과 입경 크기(3.5, 6.5, 9.5mm)에 따라 세 가지의 폐 타이어를 사용하였다. 각각 크기별 토양에 혼합된 폐 타이어의 혼합 비율은 0에서 0.4 $g{\cdot}g^{-1}$ 사이였다. 각각의 처리구에 대한 실험 진행 및 물리성 조사는 미국 골프협회 Green Section Record 의 기준 방법에 준해서 실시하였다. 본 실험의 결과 토양에 혼합된 폐 타이어의 비율이 증가 할수록 토양의 총 공극량은 감소하였다. 하지만 입경 크기와 상관없이 폐 타이어의 혼합량이 0.15 $g{\cdot}g^{-1}$ 이하인 경우에는 대공극과 포화투수계수에 차이가 없었다. 반면 폐타이어가 0.15 $g{\cdot}g^{-1}$ 이상으로 혼합된 토양은 대 공극, 포화 투수계수, 그리고 공기 투과율이 대조구에 비해 통계적으로 유의하게 개선되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.367-367
• /
• 2022

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. LID 기법은 자연적 기작(mechanisms)과 공정(process)을 이용하여 생태계의 물질순환(물순환 포함)과 에너지 흐름이 원활하도록 조성하는 기법으로, 불투수층면에서 발생되는 강우유출수를 관리 가능하다. LID 시설에는 전처리 시설을 두어 초기 고농도의 입자상 물질을 저감시키고, 강우유출수 저류공간을 통한 유출저감, 첨두유량 등을 저감시킨다. 이러한 전처리 시설에는 유기물질 및 영양소의 생물학적 제거를 위한 미생물 서식공간의 제공 등의 역할을 수행하기 위하여 다양한 여재를 적용하고 있다. 본 연구는 비점오염물질 유입이 LID 기법 전처리 시설 내 여재층의 물리·화학적 및 생물학적 환경을 평가하였다. 3개 시설 모두 100%의 불투수층에서 발생되는 강우유출수를 처리하는 LID 시설을 연구대상으로 선정하였으며, 각각의 전처리 시설에는 자갈, 우드칩, 쇄석 등이 적용되어 있다. 퇴적물의 경우 가장 상부에 존재하는 층으로 퇴적물의 오염물질 농도는 2~10.7배 이상 매우 높게 나타났다. 우드칩의 경우 다른 여재에 비해 높은 함수량과 유기물 함량을 보였으며 이는 우드칩의 수분을 보유하는 능력과 거친 표면공극에 오염물질이 부착되기 때문으로 나타났다. 또한, 같은 무기성 여재인 쇄석과 자갈의 경우 여재 크기의 차이를 보임에도 불구하고 미생물의 군집구성과 함수량의 차이를 보이는 것으로 평가되었다. 유기물의 함량이 낮은 강우유출수의 생물학적 처리능력을 향상시키기 위해서는 유기성 여재가 필요하며, 다공성 무기 멀칭재를 적용하고 하부의 토양은 적정 유기물을 배합하여 질산화 및 탈질화 유도가 가능하도록 설계가 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.211-219
• /
• 2017

분무식 방수 멤브레인은 3-5mm 두께로 숏크리트 또는 콘크리트 면에 타설하여 불투수층을 형성시킴으로써 방수효과를 나타낸다. 본 연구는 공극을 포함하는 분무식 방수 멤브레인을 조사하기 위하여 X-ray CT기술을 이용하여 내부구조를 파악하였다. 분무식 방수 멤브레인의 X-ray이미지를 얻기 전에 28일 동안 500kPa의 수압을 작용시키는 방수성능시험을 수행하였고 물이 침투되어있는 멤브레인 시편에 대해 X-ray CT를 실시하였다. 그 결과, 멤브레인 내부의 큰 공극들이 포화되어 있지 않은 점과 미세공극의 포화도가 높은 점을 볼 때, 수분의 이동이 미세공극을 통해 이루어지는 것으로 예상할 수 있었다. 또한 X-ray 이미지는 멤브레인 내부의 공극 크기 및 분포와 함수여부를 판단하는데 효과적임을 알 수 있었으나, 함수량을 계산하기 위해 적용하는 임계값에 따라 함수율의 차이가 발생할 수 있으므로 이에 대한 주의가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.540-540
• /
• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제13권3호
• /
• pp.5-20
• /
• 1997

본 연구에서는 유한변형률 이론에 근거하여 3차원 압밀 지배 방정식을 유도하였다. 이 방정식은 비교적 압밀층의 두께가 두꺼운 경우, 비선형 물성치, 공극비에 따른 비선형 투수계수를 갖는 지반에 적합하다. 기존의 유한차분 수치해석 기법(FTCS)은 지배 방정식이 비선형 이며 복잡한 경우 안정된 해를 얻을 수 없기 때문에 본 연구에서는 특수 유한 차분 기법을 도입하였다. 이 수치해석 기법을 지배 방정식에 적용하면 시간에 따른 압밀량을 예측할 수 있다. 본 해석기법에 의해 구해진 값들을 윅드레인을 설치한 여러 가지 고압축성 토질에서의 실험 결과와 비교한 결과, 최종 압밀량과 시간에 따른 압말량이 잘 일치하고 있다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제9권3호
• /
• pp.41-47
• /
• 2009

포스트텐션 콘크리트 포장(post-tensioned concrete pavement ; PTCP)은 초장스팬 콘크리트 포장(l=120 m)을 구현하고 장기공용성(40년 이상)을 확보하기 위해 개발되었다. 본 논문에서는 PTCP공법의 장점을 효율적으로 활용하기 위하여 고내구성 콘크리트 재료개발에 대한 연구를 수행하였다. 첫째로, 알칼리 골재반응을 억제할 수 있도록 플라이 애시를 20% 치환(단위바인더량대비)하고, 둘째로, 조기강도확보 및 투수저항성을 개선하기 위하여 실리카흄을 적용하였다. 삼성분계 콘크리트의 역학적 특성, 투수저항성 및 표면박리저항성을 평가한 결과, 실리카흄 첨가에 따라 조기강도가 현저히 개선되고, 투수저항성이 "Low"에서 "Very Low" 등급으로 개선되는(ASTM C 1202 기준) 것으로 나타났다. 그러나 실리카흄 첨가량이 증가함에 따라 표면박리저항성이 저하되므로, 내구성을 고려한 현장 적용성을 확보하기 위해서는 단위바인더량 대비 5%이하로 첨가되는 것이 바람직한것으로 나타났다. 공극구조 분석결과, 개선배합에서 간격계수(spacing factor)가 $250\pm15\mu m$로 평가되어 내구성 지수가 향상된 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
• /
• pp.971-975
• /
• 2009

본 연구에서는 격자강우량과 GIS와 연계한 격자기반의 공간수문자료들을 모형의 입력매개변수로 활용하고, 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파(kinematic wave)이론에 의해 유출량을 물리적으로 추적해 나가는 격자기반의 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM(Kwater Distributed RUnoff Model)을 개발하였고, 지표유출량에 가장 큰 영향을 주지만 실제 관측 및 적용이 용이하지 않은 유역의 초기토양함수상태에 대한 자동보정기법을 개발하였다. 개발된 자동보정기법을 이용하여 남강댐유역을 대상으로 적용가능성을 평가하였다. 연구에서 사용한 강우사상은 남강댐 유역에 큰 영향을 준 태풍 루사 (2002년 8월 31일 01시$^{\sim}$9월1일 23시), 태풍 매미 (2003년 9월 12일 01시$^{\sim}$9월13일 23시), 2004년의 대류성강우 (2004년 7월14일 01시$^{\sim}$7월 16일 10시) 및 태풍 에위니아 (2006년 7월 8일 18시$^{\sim}$7월11일 12시)의 총 4개의 사상을 대상으로 하였다. 개발한 유역의 초기토양함수상태 자동보정기법에 의한 유출모의의 적용성을 검토하기 위하여 모의에 사용된 매개변수 중 토지피복도에 의해 결정되는 조도계수와 토양도에 의해 결정되는 유효토심, 흡인수두계수, 공극률 및 투수계수는 4개의 강우사상에서 모두 동일한 조건으로 설정하였고, 유역내 토양 내부 수분함유량 산정을 위한 초기 기저유출량은 검토대상 기간 시점부에서 관측된 유출량으로 설정하였다. 초기토양함수상태 자동보정기법 적용을 통한 유출해석의 정확도는 체적오차 백분율(VER)과 첨두 유량 오차 백분율(QER)을 이용하여 평가하였으며, 이를 통해 본 모형이 유출량에 대한 정확성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서 개발된 자동보정 기법을 적용한 결과, 초기토양조건을 설정하는데 있어서 기존의 시행착오법으로 인해 소요되는 시간과 유역내 토양 특성과 지형형상을 고려하지 않는 설정으로 인해 발생될 수 있는 문제점을 해결할 수 있었으며, 유출계산 결과도 유량의 크기와 첨두시간 모두 관측값과 비교적 잘 맞는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.356-363
• /
• 2017

고로슬래그는 제철과정에서 생산되는 산업부산물로써, 냉각방법에 따라 서냉슬래그와 급냉슬래그로 구분된다. 본 연구에서는 콘크리트 결합재로써 서냉슬래그를 시멘트에 대하여 부분 대체(0, 5, 10, 20, 30 및 40%)하여 삼성분계 시멘트 콘크리트 공시체를 제조하였으며, 강도, 흡수율, 투수공극량 등 콘크리트의 역학적 특성뿐 만 아니라, 염소이온 침투저항성, 탄산화 저항성 등 콘크리트의 내구성능을 실험적으로 평가함으로써, 서냉슬래그의 콘크리트용 혼화재료로써 적용 가능성에 대하여 고찰하고자 하였다. 본 연구를 통하여 도출된 실험결과로부터, 서냉슬래그를 약 10% 대체할 경우, 콘크리트의 성능은 만족할 만한 수준의 성능을 나타내는 것으로 조사되었다. 그러나, 서냉슬래그를 30% 이상 사용한 콘크리트는 결정질의 AS가 다량 대체됨으로 인하여 수화반응 및 포졸란 반응 등 결합재의 경화반응이 상대적으로 지연된 탓으로 인하여 역학적 성능 및 내구성이 다소 떨어지는 결과를 나타내었다. 따라서, AS를 콘크리트용 결합재로 적용하기 위한 최적 대체율이 존재하는 것으로 나타났으며, 건설재료의 경제적 및 환경적 관점에서 AS를 약 10% 정도까지 적용할 경우, 구조용 콘크리트 재료로써 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권12호
• /
• pp.785-792
• /
• 2017

최근 양질의 천연골재의 부족으로 인하여 콘크리트용 순환골재의 적용성에 대한 관심이 증가하고 있다. 그러나, 순환골재는 다량의 부착모르타르를 포함하고 있어 콘크리트의 강도감소, 내구성 저하, 균열발생의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 순환 굵은골재 콘크리트의 역학적 성능 및 내구성에 대한 나일론 섬유의 영향에 대하여 실험적으로 고찰하였다. 섬유보강 순환골재 콘크리트 공시체를 제조하기 위하여 나일론 섬유를 0. 0.6 및 $1.2kg/m^3$의 3단계로 혼입하였으며, 콘크리트의 압축 및 쪼갬 인장강도, 흡수율, 투수공극량 및 총통과전하량을 측정하여 섬유보강 부순골재 콘크리트와 비교, 고찰하였다. 또, 수화생성물, 천이지대 등 미세조직구조를 관찰하기 위하여 재령 28일 콘크리트에 대하여 주사형전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. 본 실험에서 도출된 실험결과에 의하면, 순환골재 콘크리트는 부순골재 콘크리트에 비하여 성능이 떨어지는 것으로 나타났으나, 순환골재 콘크리트에 나일론 섬유를 혼입할 경우, 나일론 섬유의 가교작용으로 인하여 시멘트 매트릭스의 부착력을 증진시켜 콘크리트의 성능을 개선시키는 것으로 조사되었다.