• 한국지반공학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.7-16
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• 2023

본 연구는 매립지 침출수 내 황산염 농도를 저감하기 위해 친환경 지반개량 공법인 Enzyme Induced Carbonate Precipitation(EICP) 공법을 활용하였다. 황산염의 화학적 침전을 유도하기 위해 충분한 탄산칼슘을 생성함과 동시에 여분의 칼슘 이온을 남길 수 있는 최적의 EICP 혼합비가 계산되었다. 최적 혼합비로 처리된 사질토 시편에서 황산염 침전이 전단 강성도에 미치는 영향을 확인하고자 전단파 속도를 측정하였고 전단파 속도 측정은 EICP 반응 및 황산염 반응 시간동안 수행되었다. 실험 결과, 생성된 침전물에 따른 전단 강성도의 발달을 확인하였고 주사전자현미경(SEM)으로 침전물의 유형 및 패턴을 시각적으로 관찰하였다. 고순도 우레아제의 대체제로서 백태가루를 효소로 사용한 EICP 용액의 경우 고순도 EICP 용액과 동일한 탄산칼슘 생성 효율에서 보다 낮은 황산염 제거 효율을 보였는데 이는 백태가루에 포함된 불순물이 석고의 침전을 방해하기 때문이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.39-47
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• 2021

최근 효소 기반 탄산칼슘 침전(EICP) 기법은 시멘트 기반 지반보강공법의 대안 중 하나로 간주되어 왔다. 하지만 EICP 기법에서 발생하는 환경 유해 부산물인 암모늄 이온의 배출에 대한 문제는 해결되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 칼슘 치환 제올라이트를 사용하여 환경 유해 부산물이 없는 EICP(Ze-EICP)의 실험적 연구를 수행하고자 한다. 실험결과는 칼슘 치환 제올라이트를 사용하는 Ze-EICP가 염화칼슘을 사용하는 EICP와 비교하여 암모늄 이온은 96.96%가 제거되었으며, 거의 동일한 양의 탄산칼슘이 침전되었음을 보여주었다. 또한 Ze-EICP는 제올라이트의 조밀화와 탄산칼슘의 고결화로 인해 EICP 대비 높은 강도증진 효과를 보여주었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.421-427
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• 2019

Coastal erosion is becoming a significant problem in Greece, Bangladesh, and globally. For the prevention and minimization of damage from coastal erosion, combinations of various structures have been used conventionally. However, most of these methods are expensive. Therefore, creating artificial beachrock using local ureolytic bacteria and the MICP (Microbially Induced Carbonate Precipitation) method can be an alternative for coastal erosion protection, as it is a sustainable and eco-friendly biological ground improvement technique. Most research on MICP has been confined to land ureolytic bacteria and limited attention has been paid to coastal ureolytic bacteria for the measurement of urease activity. Subsequently, their various environmental effects have not been investigated. Therefore, for the successful application of MICP to coastal erosion protection, the type of bacteria, bacterial cell concentration, reaction temperature, cell culture duration, carbonate precipitation trend, pH of the media that controls the activity of the urease enzyme, etc., are evaluated. In this study, the effects of temperature, pH, and culture duration, as well as the trend in carbonate precipitation of coastal ureolytic bacteria isolated from two coastal regions in Greece and Bangladesh, were evaluated. The results showed that urease activity of coastal ureolytic bacteria species relies on some environmental parameters that are very important for successful sand solidification. In future, we aim to apply these findings towards the creation of artificial beachrock in combination with a geotextile tube for coastal erosion protection in Mediterranean countries, Bangladesh, and globally, for bio-mediated soil improvement.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권2호
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• pp.165-174
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• 2020

The enzyme-induced carbonate precipitation (EICP) method has been investigated to improve the hydro-mechanical properties of natural soil deposits. This study was conducted to explore the stiffness evolution during various stress scenarios. First, the optimal concentration of urea, CaCl₂, and urease for the maximum efficiency of calcite precipitation was identified. The results show that the optimal recipe is 0.5 g/L and 0.9 g/L of urease for 0.5 M CaCl₂ and 1 M CaCl₂ solutions with a urea-CaCl₂ molar ratio of 1.5. The shear stiffness of EICP-treated sands remains constant up to debonding stresses, and further loading induces the reduction of S-wave velocity. It was also found that the debonding stress at which stiffness loss occurs depends on the void ratio, not on cementation solution. Repeated loading-unloading deteriorates the bonding quality, thereby reducing the debonding stress. Scanning electron microscopy and X-ray images reveal that higher concentrations of CaCl₂ solution facilitate heterogeneous nucleation to form larger CaCO₃ nodules and 11-12 % of CaCO₃ forms at the interparticle contact as the main contributor to the evolution of shear stiffness.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.17-28
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• 2020

본 연구는 효소에 의한 요소 분해를 통해 생성되는 탄산칼슘 침전(EICP)을 지반 내에 유도했을 때의 지반개량 효과를 실내실험으로 분석하였다. 먼저, EICP 용액의 최적 혼합비를 결정하기 위하여 용액 주 재료인 요소, 염화칼슘, 우레아제 농도를 달리했을 때 생성된 탄산칼슘 양을 비교하였다. 다음으로, 산정된 최적 혼합비의 EICP 용액으로 처리된 사질토의 전단 강성도 및 강도를 전단파 속도 측정과 삼축압축시험을 통해 평가하였다. 전단파 속도 측정은 EICP 반응 시간 동안 수행되었으며, 이를 통해 탄산칼슘 침전에 따른 전단 강성도의 발달을 확인할 수 있었다. 삼축압축시험은 압밀배수조건에서 EICP 처리된 시료 그리고 처리되지 않은 시료에 대하여 수행되어, 최종적으로 마찰각 및 점착력을 비교하였다. 마지막으로 X-ray CT 및 SEM 촬영을 통하여 EICP 처리된 시료 내의 탄산칼슘을 시각적으로 조사하였다. 실험 결과, EICP 반응 시작 후 6시간이 지나면 처리된 시료의 전단 강성도는 처리되지 않은 시료에 비하여 19~31배 증가하였다. 또한 EICP 반응에 의해 생성되는 탄산칼슘의 양이 증가할수록 점착력은 증가하는 반면 마찰각은 감소하는 경향을 관찰하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권9호
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• pp.61-69
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• 2017

본 연구에서는 사질토에서의 EICP에 의한 탄산칼슘 침전량을 정량적으로 평가하였다. 생성된 탄산칼슘은 염산과의 반응에 수반되는 이산화탄소 기체 압력 증분을 통해 간접적으로 측정하였으며, 이는 반응이 진행됨에 따라 특정 값으로 수렴하는 경향을 보였다. EICP 용액으로 포화된 주문진표준사의 전단파 속도 및 전기전도도값은 측정된 탄산칼슘량의 수렴시간보다 선행하여 일정한 값에 도달함을 확인하였다. 결정화 모델은 탄산칼슘이 흙 입자간 접촉점과 입자표면에서 생성됨을 나타내며, 이를 통해 최종 전단파 속도 및 최종 전기전도도에 도달하는 시간과 탄산칼슘 생성량의 수렴시간 간의 불일치가 설명 가능함을 보였다. 또한, 용액 농도 0.5g/L를 이용한 최종 전단파 속도는 0.1g/L의 것보다 224% 높은 효율을 나타내었다. 더불어 효소의 농도와 무관하게 전기전도도와 전단파 속도의 상관관계가 있음을 확인하였으며 주사전자현미경과 X-ray CT 이미지 분석을 통해 생성된 탄산칼슘의 공간적 분포를 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권10호
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• pp.67-78
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• 2019

친환경 지반개량공법인 EICP 처리를 통해 실내 및 현장 실험을 실시하여 미세먼지 억제 효율을 평가하였다. 실내 실험에서는 현장 적용성을 고려하여 저렴한 물질로 EICP 용액을 제작하였으며, EICP 용액의 최적 혼합비 및 처리량을 산정하였다. 용액의 최적 혼합비는 요소/염화칼슘의 비율이 1.5 및 백태가루 15g/L일 경우, 최적의 탄산칼슘 생성량을 보였다. EICP 용액 최적 처리량은 $7L/m^2$이며, 미세먼지 억제 실험 및 콘팁저항치 측정 실험을 통해 결정되었다. 현장 실험은 덤프트럭이 통행하는 test-bed에서 살수 실험 및 EICP 실험을 각각 실시하였으며, 현장의 상황에 따라 효율적인 미세먼지 억제법은 달라질 것으로 판단된다.