초록
지반을 대상으로 지하수의 이동 및 오염물질 침투에 대한 평가를 위해, 지반을 구성하고 있는 매질의 공극률과 유효공극률을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이들은 물질 이동을 결정하는 중요한 물리적 파라메터이다. 본 연구에서는 새로운 유전율 시스템인 FOR-V (Frequency domain reflectometry with vector network analyzer)를 적용하여 표준사 (Standard sand)와 강모래 (River sand)에 대한 공극률 및 유효공극률을 측정하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 또한, 이들을 측정하기 위해, 다공질 매질에 대한 유전율상수의 특성을 고려한 유전율 믹싱모델 (dielectric FDR-V 시스템을 적용한 주입실험 (Injection test)과 주입물질의 농도를 측정하는 치환실험 (Replacement test)을 수행하였다. 두 종류의 실험 결과치를 비교한 결과, 측정된 유효공극률을 공극률과 비교해 보면, 약 85 - 92 %의 범위 내에 존재하는 것으로 측정되었다. 일반적인 흙의 유효공극률은 공극률에 대해 약 90 % 범위 내에 분포하고 있는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 다소 낮은 결과치를 보이고 있다. 이러한 현상은 시스템의 측정 프로브의 측정 범위가 직경 0.36 cm의 동축측정프로브 끝부분에서 이루어져 비교적 작기 때문에 제작된 흙 시료전 체적에 대한 유효공극률의 결과치이기 보다는 프로브가 위치한 지점에 대한 측정치로 판단된다. 이러한 측정 프로브의 특성을 고려해 볼 때, FDR-V 시스템은 연구자가 의도한 연구에 따라 특정 지점에 대한 지반의 정밀한 물리적 특성을 파악할 수 있을 것으로 사료된다.
In order to evaluate groundwater movement and the infiltration of contaminants, such as petroleum products, the determination of porosity and effective porosity is very important. Porosity and effective porosity are important physical parameters that determine the transfer and movement of water and solutes in porous media. Various methods of determining these parameters have been developed, with varying degrees of accuracy and applicability. Most of the existing methods produce static results. They do not produce instantaneous and real time of porosity and effective porosity in a porous media. In this study, we used a new permittivity method called Frequency Domain Reflectometry with Vector analyzer (FDR-V) to determine the porosity and effective porosity of some sand samples in the laboratory. The advantage of the FDR-V method is that it instantaneously determines the temporal variation of dielectric constants of porous media. Then, the porosity and the effective porosity of porous media are computed using well established empirical equations. Results obtained from the FDR-V method compared favorably with results from other permittivity methods such as gravimetric, injection and replacement tests. The ratio of effective porosity to porosity was 85 - 92 %, when FDR-V was used. This value compared favourably with 90 %, which has been usually quoted in previous studies. Considering the convenience and its applicability, the EDR-V permittivity holds a great potential in porous media and contaminant transport studies.
