An Experimental Study to Improve Permeability and Cleaning Efficiency of Oil Contaminated Soil by Plasma Blasting

Plasma blasting which is generated by high voltage arc discharge of electricity is applied to soil mass to improve permeability of soil and cleaning efficiency of oil contamination. A new high voltage generator was manufactured and three types of soil including silty sand, silty sand mixed with lime and silty sand mixed with cement were prepared. Small and large soil columns were produced using these types of soil and plasma blasting was performed within soil columns to investigate the variation of soil volume penetrated by fluid and permeability. Soil volume penetrated by fluid increased by 11~71% when plasma blasting was applied in soil. Although plasma blasting with low electricity voltage induced horizontal fracture and fluid penetrated along this weak plane, plasma blasting with high voltage induced spherical penetration of fluid. Plasma blasting increased the permeability of soil. Permeabilty of soils mixed with lime and cement increased by 450~1,052% with plasma blasting. Permeability of soil increased as discharge voltage increased when plasma blasing was applied once. However, several blastings with the same discharge voltage increase or decrease permeability of soil. Oil contaminated soil was prepared by adding diesel into soil artificially and plasma blasting was performed in these oil contaminated soil. Cleaning efficiency increased by average of 393% for soil located nearby the blasting and by average of 239% for soil located far from the blasting. Cleaning efficiency did not show any correlation with discharge voltage. All these results indicated that plasma blasting might be used for in-situ cleaning of oil contaminated soil because plasma blasting increased permeability of soil and cleaning efficiency.

플라즈마 블라스팅을 이용한 유류오염토양의 투수성과 정화효율 개선을 위한 실험적 연구

유류오염 토양의 투수성 및 정화효율을 개선하기 위하여 고전압 아크 방전에 의한 플라즈마 블라스팅을 토양에 적용하였다. 이 연구를 위하여 고전압 발생장치를 새로 제작하였고, 실트질 모래인 토양시료, 토양시료에 소석회를 혼합한 시료와 토양시료에 시멘트를 혼합한 세 종류의 토양시료를 다져서 소형 토조와 대형 토조를 제작한 후 각각의 토조내에서 플라즈마 블라스팅을 시행하여 유체확산의 범위와 투수성의 변화를 측정하였다. 플라즈마 블라스팅이 시행된 토양시료에서는 플라즈마 블라스팅이 시행되지 않은 대조군에 비해 유체의 확산 부피가 약 11~71% 증가하였다. 낮은 전압하에서 플라즈마 블라스팅이 시행되면 토양 내에서는 구조적 취약면(다짐면)을 따라 수평적 확산이 우세하게 나타났으나 높은 전압에 의한 플라즈마 블라스팅은 토양 내에 구형의 입체적인 확산을 발생시켰다. 플라즈마 블라스팅은 투수성 또한 증가시켰으며, 소석회 및 시멘트가 혼합된 토양에서 더욱 뚜렷하게 관찰되어, 플라즈마 블라스팅이 시행된 시료들은 대조군 시료에 비해 투수계수가 450~1,052% 범위로 증가하였다. 플라즈마 블라스팅이 1회만 실시된 토양시료의 투수계수는 방전 전압이 높아질수록 증가하였으나 동일한 전압으로 여러 번의 블라스팅이 시행된 토양시료의 투수계수는 증가하거나 감소하였다. 토양시료에 경유를 이용하여 인위적으로 오염시킨 토양시료에 플라즈마 블라스팅을 실시하여 정화효율을 측정하였다. 플라즈마 블라스팅이 시행되면, 방전지점 근처의 토양에서는 평균 393%, 방전지점으로부터 20 cm 이상 이격된 하부 토양에서는 평균 239% 정도의 정화효율이 개선되었으나 방전 전압과 정화효율은 상관성을 보이지 않았다. 위의 결과는 플라즈마 블라스팅이 토양의 투수성과 정화효율을 상당히 개선하므로, 유류오염 토양의 원위치 정화에 효율적으로 이용될 가능성을 보여주었다.