본 연구에서는 점토차수재의 대체물질로서 매립지 현장토에 첨가재(시멘트, 벤토나이트 고화제)를 혼합하는 방법인 개량혼합토 공법을 대상으로 하여, 토목 환경적인 연구로서 차수/강도 효과 및 회분식/컬럼식 테스트를 통한 중금속의 고정능력에 관한 평가를 수행하였다. 지반공학적 연구(투수계수/압축실험)를 실시한 결과, CL 계열의 현장토(CL)에 첨가재(시멘트, 벤토나이트: 팽윤도로 구분하여 고품위 벤토나이트 B\circled1. 저품위 벤토나이트 B\circled2. 고화제)를 혼합함으로써 폐기물 매립지의 법적 기준(1x10-7cm/sec 이하)을 만족하였다. 또한 개량혼합토 제조시 시멘트 : 벤토나이트 : 고화제 = 90 : 60 : 1의 비율이 가장 적합하였으며, 팽윤도로 구별된 저품위 벤토나이트(B\circled2)의 사용가능성을 보여주었다. 첨가재의 종류에 따른 개량혼합토(column2, 3, 4)의 양이온교환능력(Cation Exchange Capacity, CEC) 측정 결과, 현장토와 비교하여 약 1.5배 정도 CEC가 증가한 것을 확인할 수 있었으나, 첨가재에 따른 큰 차이점은 보이지 않았다. 화학구성과 결정구조의 변화를 살펴보기 위한 XRF와 SEM측정 결과, 첨가재에 따른 고화토의 결정구조의 큰 변화 양상을 확인할 수 없었다. 컬럼을 사용하여 중금속($Pb^{2+}$$Cu^{2+}$ , $Cd^{2+}$ , $Zn^{2+}$ l00mg/L)을 혼합한 인공침출수를 현장토(columnl)와 첨가재의 종류에 따른 개량혼합토(column2, 3, 4)에 적용시킨 결과, 현장토의 경우, 유출수의 pH가 감소됨과 동시에 $Cd^{2+}$ 와 $Zn^{2+}$가 유출되어 거의 파과점까지 도달하였으며, 현장토의 중금속 고정능력은 $Pb^{2+}$ ≒$Cu^{2+}$ > $Zn^{2+}$ > $Cd^{2+}$ 순으로 나타났다. 개량혼합토의 경우, 동일한 시점에서 column l에서 보여졌던 파과 현상은 나타나지 않았고, 팽윤도가 높은 B\circled1(column 2)보다 저급의 B\circled2(column 3)를 첨가한 개량혼합토가 화학적으로 훨씬 안정함을 보여주었으며, 시멘트, 벤토나이트와 함께 보조적으로 고화제(column 4)를 첨가했을 경우, 이러한 결과가 한층 더 두드러진다.
다공질매질을 구성하고 있는 다양한 매질들의 전기적 특성 중의 하나인 유전율상수를 이용하여 지하수 유동 및 매질의 구조를 파악하기 위한 새로운 유전율추적자시험법(dielectric tracer test method)을 본 연구에서 제안하였다. 추적자물질로는 비중이 물과 동일한 에탄올혼합액체(ethanol mixing liquid, EML)를 제작하였으며, 각기 다른 공극률을 갖는 포화 표준사 및 강모래 층에 대해 매질의 유전율상수를 측정할 수 있는 FDR system및 측정센서를 적용해 추적자시험을 실시하였다. 또한 이들의 결과와 비교하기 위하여 추적자물질인 염분농도 $3\%$를 갖는 염분수용액의 농도 변화를 electro multi-meter로 측정하여 비교 검토하였다. 두 시험결과에서 EML추적자시험의 경우, 각각의 포화 흙칼럼에서의 EML 농도변화를 명확히 확인할 수 있었으나, 염분수용액을 적용한 시험에서는 이들이 지속적으로 칼럼 내 하단부로 침전되어 염분농도 변화에 의한 물의 침투 이동은 확인할 수 없었다. 이는 염분수용액의 비중이 물보다 무겁기 때문에 포화토 내 물의 이동 속도에 비례하여 지속적으로 하단부로 침전이 이루어지는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 물의 비중과 동일한 EML 추적자물질과 이들의 유전율상수 변화를 측정할 수 있는 FDR system을 적용하여 유전율추적자시험의 적용 가능성을 실내추적자시험을 통하여 확인하였다.
In order to evaluate the long-term permeability performace of the geotextiles, for five different combination of geotextiles and soils the long-term column test method The results obtained are as follows; 1.The gradient range of the initial stage of the long-term permeability curves varied with respect to the soil types, while that of the final stage varied according to the interaction of the soil/geotextile system. 2.The time required for a given soil/geotextile system to reach a interactive stable stage was measured ahout 100 hours for the standard sand and 150 to 600 hours for the silty content soils, respectively. 3.There were no differences between the plain woven geotextile and the non-geotextile in the long-term permeability performance. 4.As the silt content increased, the long-term performance of the geotextiles decreased, and the limiting silt content was about 15%. 5.The thickness and area density of the geotextiles did not influence on the variation of the seepage quantities. 6.The ayerage slope and the transition time of the long-time flow curve were calculated. 7.In order to evaluate the mechanism of soil/geotextile system more perfectly, the gradient ratio test or the hydraulic conductivity test is required.
본 연구에서는 선철의 제조과정에서 부산물로 발생되는 수경성 입도조정 고로 슬래그(이하HMS-25라 함)의 철도 노반재로서의 적용성 및 성능평가 검토를 하였다. 실험은 기본물성 측정을 위한실내시험, 일축압축강도시험 및 정ㆍ동적 특성분석을 위한 모형토조실험 및 공진주/비틂 전단시험을 실시하였다. HMS-25의 일축압축강도시험 결과, 수경성에 의한 강도 증진 효과를 확인하였다. 토조시헌에서는 HMS-25를 이용하여 조성한 노반이 흙노반에 비해 지지력 및 침하량측면에서 효과적인 것으로 나타났다. 공진주/비틂전단시험에서는 전단탄성계수는 구속압의 0.5 제곱으로 증가하였으며, 재령에 따라 증가하는 경향을 보였다.
To quantitatively investigate the effects of manure compost on the soil and water environment including ground water the elution patterns of anions and hydraulic conductivity wore estimated with four different depth(15, 30, 45 60cm) and four variable ratio of compost treatment(0, 2, 4, 6%) through soil column test. 1. There were over 95% of elution of chloride and nitrate within 0.1 pore volume(PV), and sulfate within 0.2 PV. With 2 ton/10a of cow manure compost treatment recommended total 40 kg/10a of anions added was recovered as effluent at the amount of 17kg chloride, 5.4kg nitrate, and 13.2kg sulfate, respectively However, phosphate rarely recovered in the effluent due to the strong affinity for sorption sites in soils. 2. In multi-layered soil column the maximum peaks of each anion eluted were retardated with increasing soil depth and the amount of organic matter(OM) treatment. 3. With increasing OM up to 2% the saturated hydraulic conductivity(SHC) was greatly decreased, but the slight decrease in SHC was found by addition of OM greater than 4%. In multi-layered soil column SHC was more effected by the lower SHV layer than by that of the higher.
In order to treat paddy soils contaminated by Pb, Cd, and As near the abandoned mine, $H_2PO_4$ was used for stabilization of Pb ($PO_4$/Pb mole ratio of 2/1). In addition, $CaCO_3$ and $FeSO_4$ were used as stabilizers for treating Cd and As (2% w/w), respectively. Leaching tests were conducted with artificial rain in the column to assess the heavy metal stabilization efficiency. The mass of heavy metals in the effluents passed through the columns were analyzed. The remaining heavy metals in the soils were also analyzed as Korean soil standard method, phytoavailability test and sequential extraction test. Lead in the effluent was not detected when $H_2PO_4$ was used as a stabilizer. This result suggests that $H_2PO_4$ is efficient for Pb stabilization. In addition results of sequential extraction scheme suggest that heavy metals are present as residual forms which is not easily extracted.
본 연구는 인산염을 이용하여 오염토양 내 존재하는 납을 불용성 금속인산염으로 고정화시킨 후 자연 상태에서 장기간의 용출특성을 평가하고자 칼럼실험을 수행하였다. 장기용출 실험결과 용출용액 중 납은 거의 검출되지 않았으며 잔류인의 농도도 0.1 mg/L 이하로 나타났다. 이는 납 오염토양에 액상인산염을 주입하여 형성된 hydroxypyromorphite가 장기적으로 안정한 화합물이기 때문으로 사료된다. 장기용출실험 후 칼럼 내 납의 이동특성은 미반응 토양에서는 수직방향으로 이동하는 것으로 나타난 반면에 반응토양에서는 안정한 상태를 유지하고 있었다.
Immobilization of contaminants in contaminated soils by solidification processes is an attractive potential remediation process. In this study, the treatability of lead, copper, toluene, and COD was investigated by leaching test. Industrial sand was adopted as the test material and was contaminated with lead copper, and toluene to 100mg/kg, 500mg/kg, 200mg/kg respectively. P solidifying agent was used as the binder(20% by weight of contaminated soil) in the solidification treatment. The leachability of contaminants leached from the solidified soil was evaluated using column test. The percentage of contaminants leached from the solidified soil was significantly reduced by reaction of waste species with cement components and encapsulation reaction of binder. Based on the tests, it is ascertained solidification process can be a very effective method to control the elution of contaminants from the contaminated soil.
본 연구에서는 불포화토의 포화도를 구하기 위해 디지털 이미지기법(DIA)을 적용하였다. 실험을 위한 시료는 주문진 표준사를 사용하였다. 1차원 모래기둥 시험을 실시하여 일정수위상태에서의 디지털 이미지의 colour number($C_n$)와 포화도(S)와의 상관식을 구하였다. 함수특성곡선(SWCC)을 구하기 위해 Buchner funnel이 부착된 hanging water column test를 실시하였으며, $C_n\;-\;S$ 관계식을 이용하여 각 suction head 단계에 따른 average colour number로부터 포화도를 산정하였다. Hanging water column test와 DIA기법으로부터 산정된 포화도를 비교해 본 결과, DIA기법을 이용하여 SWCC을 효과적으로 예측할 수 있음을 보였다.
The characteristics of As and heavy metals depend on the oxidation/reduction condition of the soil environment. The most heavy metals are immobilized by the reduction condition whereas As, Fe and Mn become more soluble. Therefore this study estimated the stabilization efficiency of the agricultural paddy soil in the vicinity of the abandoned mine using a flooded column test including analysis of the soil solution, contaminants fractionation and rice grain. Limestone and steelmaking slag were used as amendments for stabilization of the contaminated soil. In an analysis of the soil solution, the mobile characteristics of Fe and Mn, which were used as electron acceptors of the microorganisms, were controlled by increasing the pH by adding alkali amendments. This means that the contaminants combined with Fe and Mn can be stable under flooded reduction condition. However, the concentrations of cationic heavy metals (Cd, Pb, and Zn) were also decreased without amendments because the carbonates produced from microbial respiration increased the pH of the soil solution. In the amended soil, the specific sorbed fraction of As and carbonates fraction of heavy metals were increased when compared to the control soil at the end of the column test. Especially in heavy metals, the increase of carbonates fraction seems to be influenced by alkali amendments rather than microbial respiration. Because of the stabilization effect in the flooded paddy soil, the contents of As and Zn in rice grain from amended soil were lower than that of the control soil. But additional research is needed because of the relatively higher Pb content identified in the rice grain from the amended.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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