지하수의 흐름의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 투수계수 정보에 대한 탁월한 추정 방법으로 파일럿 포인트 방법(Pilot Point Method: PPM)이 있다. 이는 투수계수 정보를 비교적 풍부한 측정자료(e.g. 지하수 수두 정보)를 활용하여 얻어내는 역함수 방법의 하나이다. 본 연구는 지하수 수두 정보에 추적자 정보를 활용하여 기 개발된 민감도 분석을 활용한 파일럿 포인트 방법(D-optimality based Pilot Point Method: DBM)과 동시 검색기반 파일럿 포인트 방법(Simultaneous Search based Pilot Point Method: SSBM)의 활용성을 검증하였다. 그 결과 지하수 수두 정보만을 활용하는 것에 비해 추적자 정보를 활용하는 것이 SSBM이나 DBM 모두 투수계수를 찾는 편차를 축소시켰다. 이는 동일한 조건하에 추적자 농도 정보가 투수계수를 찾는 범위를 한정할 수 있음을 보이는 한 예라고 할 수 있다. SSBM의 경우 민감도 분석이 없어 투수계수를 찾는 절차는 감소시켰지만 DBM에 비해 투수계수를 찾는 편차가 늘어나는 경향을 보였으며 초기 투수계수의 값에 의해 투수계수를 찾는데 영향을 받음을 보였다. 본 연구를 통해 동시 검색기반 파이럿 포인트 방법으로 지하수 수두와 추적자 농도를 활용하는 것이 투수계수를 추정하는 데 적합한 것으로 사료된다.
This study was performed to evaluate the hydraulic conductivity of sand-bentonite mixtures according to 8 kinds of the bentonite content using the reassembled air-entry permeameter. Results obtained are as follows: 1. The maximum dry density and optimum m
3차원 추계학적 방법을 사용하여 성층화된 흙에서 유효 비포화투수계수를 유도하였다. 성층화된 흙의 상관길이는 차이가 있기 때문에 추계학식이 단순화되면서 유효 비포화투수계수에 대한 일반식을 해석적으로 유도할 수 있게 된다. 또한 평균흐름이 특정한 범위(습윤전선, 젖음과정, 마름과정)에서 유효한 단순화된 점근식을 유도하였다. 예증으로 이론적인 결과를 가상 점토에 적용하였다. 그 결과 유효 비포화투수계수는 거시적인 이력현상을 나타냄을 알 수 있었다. 거시적인 이력현상이란 미시적인 미력현상이라기 보다는 오히려 흙의 공간적인 변동으로 인하여 발생하는 것이다. 또한 유효 비포와투수계수는 흙의 비균질성을 무시한 경우보다 비균질성을 고려한 경우에서 크게 나타났다.
다층토양구조에서 유기물과 토양의 깊이가 토양수 이동에 미치는 영향을 조사하기 위하여 풍건한 유기퇴비를 토양에 0, 2, 4, 6%로 처리한 단층과 다층 토양구조를 가진 토양칼럼을 이용하여 포화수리전도도를 측정하였다. 한편 측정된 수리전도도는 현장에서 실제 측정없이 적용하기 위하여 Jury가 제시한 효율적 수리전도도공식을 이용하여 환산한 후 이 수치를 실제값과 비교하여 보았다. 단층과 다층 토양구조의 수리전도도는 토양에 가해진 유기물 함량이 증가함에 따라 수리전도도는 급격히 감소하였으나 다층구조의 경우 토양칼럼의 길이가 길어짐에 따라 길이가 증가된 만큼의 점진적으로 수리전도도가 증가되는 것이 조사되었다. 그러므로 다층구조의 토양에서 실제의 수리전도도값을 얻기 위해서는 Jury 의 효율적 수리전도도공식의 변형이 필요하다.
본 연구에서는 흙-벤토나이트월과 같은 차단벽체에 대한 전기전도도 모니터링 기법의 적용성을 평가하였다. 벤토나이트 함량, 투수계수 및 중금속 농도에 따른 전기전도도 변화를 파악하기 위하여 투수실험과 주상실험을 실시하였다. 흙-벤토나이트 혼합 다짐시편의 전기전도도는 벤토나이트 함량이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 흙-벤토나이트 차단벽체의 투수계수는 벤토나이트 함량과 반비례하는 경향을 나타내었으며, 전기전도도와도 반비례하는 경향을 나타내었다. 주상실험을 통하여 전기전도도 파과곡선과 농도 파과곡선을 동시에 구할 수 있었다. 이 결과는 전기전도도 측정기법이 벽체 내부의 임의 지점에서 중금속의 이동을 감지하고 오염물질의 누출 가능성을 확인하는 유용한 방법으로 활용될 수 있음을 나타낸다. 본 연구결과에 의하면 전기전도도 측정기법이 차단벽체 모니터링에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
자유면대수층의 수리전도도와 전기비저항 사이의 상관관계를 도출하기 위하여 입자크기가 비교적 균일한 주문진표 준사와 여러 가지 입자크기의 유리구슬을 대상으로 정수위 투수 시험과 전기비저항 측정을 실시하였다. 첫 번째 실험에서는 주문진표준사의 입자배열의 변화에 따라서 그리고 두 번째 실험에서는 유리구슬의 입도 변화에 따라서 공극률, 수리전도도, 전기비저항간의 변화를 파악하였다. 그 결과, 첫 번째 실험에서는 주문진표준사의 다짐정도가 커질수록 공극의 크기와 공극률은 감소하기 때문에, 수리전도도는 작아지고 전기비저항은 커지는 경향을 보였다. 두 번째 실험에서는 유리구슬의 입자크기가 커질수록 공극의 크기는 커지지만 공극률은 작아졌으며, 수리전도도와 전기비저항은 모두 증가하는 경향을 보였다. 따라서 입자배열이 입방체 배열에서 능면체 배열로 변화할 때 수리전도도와 전기비저항은 반비례관계를 나타내는 반면, 입자 크기가 커지면 수리전도도와 전기비저항은 비례관계를 나타내는 것으로 밝혀졌다.
Bentonite has been generally used as vertical cutoff barrier material and reported to have several problems regarding its low workability, drying shrinkage cracking by particle cohesion, and ineffective waterproof ability under sea water condition. In this study, the particle sealant, the furnace slag coated by the mixture of bentonite, sepiolite and guargum, was developed to compensate these weak points and the hydraulic conductivity of the particle sealant was evaluated. Drying shrinkage cracking and swelling index was estimated to find the optimal mixing ratio of bentonite, sepiolite and guargum. The hydraulic conductivity of the particle sealants having different amount of sealant (bentonite-sepioliteguargum mixture) coating the furnace slag was estimated using the rigid wall permeameter and flexible wall permeameter. The results showed that drying shrinkage cracking was not found in the bentonite-sepiolite mixture with 20% sepiolite contents and the results from free swelling tests for the sealant having 1 : 0.025, 1 : 0.05 and 1 : 0.075 of weight ratios of bentonite-sepiolite mixture and guargum under simulated sea water condition were higher than those for the bentonitesepiolite mixture without guargum under tap water condition. These three sealants were coated on the furnace slag with 50% and 60% of sealant in the particle sealant and the hydraulic conductivity was estimated. In the cases of the particle sealants having 20% sepiolite in the bentonite-sepiolite mixture and 1 : 0.075 weight ratio of the bentonite-sepiolite mixture and guargum, the hydraulic conductivity from the rigid wall permeameter was below $1.0{\times}10^{-7}$ cm/sec under simulated sea water condition. The hydraulic conductivity of the particle sealant having $1.0{\times}10^{-6}$~$1.0{\times}10^{-7}$ cm/sec by the rigid wall permeameter was estimated using the flexible wall permeameter and found to be below $1.0{\times}10^{-7}$ cm/sec.
박테리아를 토양과 같은 다공성 매질에 주입시키고 적절한 기질과 영양분을 공급시키면 박테리아는 매질의 표면에 부착하여 성장한다. 그 결과 바이오필름이 생성되어 공극의 크기가 감소하여 매질의 투수계수가 감소되며, 오염물질을 분해시키는 생물학적 오염분해 능력을 갖게 된다. 본 연구는 투수계수가 비교적 큰 모래와 화강풍화토에 박테리아를 접종, 배양한 후 토양의 투수계수의 변화를 측정하였으며, 배양된 바이오필름의 화학물질에 대한 저항성 및 온도변화에 대한 내구성 실험을 통해 대용 차수재로의 가능성을 평가하였다. 또한 bio-barrier의 유기물질 분해능 및 bio-barrier의 두께에 따른 미생물의 생장도를 column test를 통하여 측정하여 bio-barrier 내에서의 기질의 이동 및 생분해와 박테리아 농도의 분포 변화간의 관계를 제시하였다.
Authors evaluated the feasibility of a permeable reactive biobarrier (PRB) treated with biofilm formed by Beijerinckia indica (B.indica). This study focused on evaluating two potentials of B.indica for the requirements of PRB: reducing the hydraulic conductivity and degrading the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). The hydraulic conductivity was estimated by rigid wall column test and finally the values were converted to the values of intrinsic permeability. The nutrient solution was passed through the biobarrier column to activate the bacterium and then leachate was in turn carried into the column to evaluate the durability of the biobarrier. Phenanthrene was selected as a representative substance of PAHs. The ability of degrading phenanthrene by B.indica was evaluated by two-phase partitioning bioreactor after estimating the possibility with two pretests: observing the colony formation and the optical density on glucose-free medium containing phenanthrene. With the results, B.indica produced large amount of strongly adhesive exopolysaccharides (EPS) and reduced several orders of magnitude of the hydraulic conductivity after 2 weeks of cultivation. Furthermore, about 1000mg/1 of phenanthrene could be degraded by B.indica in the two-phase partitioning bioreactor. In conclusion, the application of the bacterium, B.indica, was found to have a potential role of a PRB to retain and remove contaminants in porous media.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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