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문제 정의
- 본 연구는 유수지 준설오니에 대한 실내 토질시험, 적정량 산출시험을 수행하였다. 또한, 해안 및 내륙매립을 실시하였을 경우 환경적 영향에 대하여 연구하기 위하여 용출실험과 Columm시험을 수행하였다.
- 어려움을 갖는다. 본 연구는 인천제철 유수지의 하상오니를 채취하여 각종 토질시험 및 최적토량 산정시험을 통하여 준설매립토의 적정량을 산출하고 환경적인 영향을 평가하는데 있다.
- 하게 된다. 본 연구에서는 적정량 산출시험을 통하여 도출한 준설오니의 적정 토사량을 근거로 하여 임의의 함수비 상태에서의 필요한 야적장 용적을 산출하였다.
가설 설정
- 야적장에서 채취한 임의 시료의 자연함수비는 Table 5에 나타낸 바와 같으며, 준설용적 산출과정은 준설오니가 완전히 포화되었음을 가정하였다.함수비에 따른 야적장 준설용적은 Table 6에 나타낸 바와 같다.
제안 방법
- 토사량을 산출하였다. 1차 적정토량 시험 방법은 특수제작한 샘플러를 이용하여 채취한 시료를 잘 교반하여 1000mZ 용량의 메스실린더에 채운 후 105t 정도의 온도에서 건조시킨 후 무게를 측정하여 적정 토량을 산출하였다a
- Column 시험은 고화처리된 유수지 준설 오니의 오염물질의 확산량을 검토하기 위하여, 유수지 준설 오니의 고화처리시료를 Column의 중앙에 넣고, 물을 투과시켜 투과수의 중금속 함량 변화을 측정하였다.
- 5cm를 설치하였다. 그러나, 유수지 준설오니의 고화처리시료의 투수계수가 10-7'cm/sec 이하로 상당히 적어 자연 투수에 의한 시험이 어렵기 때문에 상부에 압력 게이지를설치하고 평균압력 lkg/cnf의 수압을 가하여 10m의 수두가 유지되도록 하였다.
- 적정량 산출시험을 수행하였다. 또한, 해안 및 내륙매립을 실시하였을 경우 환경적 영향에 대하여 연구하기 위하여 용출실험과 Columm시험을 수행하였다. 상기의 시험 및 연구결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 본 연구에서는 샘플의 200체 통과량이 모두 10% 이상이어서 입도 분포시험은 비중계분석을 실시하였다. 특히 유수지 준설오니는 생활하수 및 우수의 침전으로 발생되므로 유기물함량이 많을 것으로 판단되어, 독일의 유기물함량 표준시험법 DIN18128에 의거하여 유기물함량 시험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 정확한 자료를 얻기 위해 유수지의 4지점에 대하여 시료를 채취하여 -70P~ 180P 용량의 항온항습기에서 수분을 완전히 건조시켜 1 차 적정토량 산출을 실시하였으며, 2차적으로 유기물함량 측정을 통하여 실제적인 토사량을 산출하였다. 1차 적정토량 시험 방법은 시료를 잘 교반하여1000ml 용량의 메스실린더에 채운 후 10512정도의 온도에서 건조시킨 후 건조시료의 무게를 측정하여 시료의 부피를 계산한다.
- 또한 샘플러의 직경은 6cm이고 길이가 250cm이며, 샘플러 연결관과 샘플튜브로 구성되어 있다. 시료채취 과정에서 추출 시 시료의 유실을 막기 위하여 샘플러를 원하는 심도까지 관입한 후, 수동개폐장치를 사용하여 유입노즐을 막은 후 시료를 추출하였다. 본 연구의 시료를 채취한 인천 제철유수지는 총면적 285,000rrf, 계획배수량 1, 500㎥/분으로 개략적인 유수지 형태와 시료채취위치는 Fig.
- 유수지 준설오니를 해안 및 내륙 매립재로 사용할 경우 관계법령에는 토양환경보전법, 폐기물 관리법, 해양오염 관리법 등이 있는데 이 중 해양오염 관리법이 가장 엄격하여 본 연구에서는 해양오염 관리법에 의한 기준과 결과치를 비교하였다. Table 7은 해양오염 관리법에 의한 폐기물 해양배출 처리기준과 본 연구에 사용된 유수지 준설오니 자체 및 고화처리시료의 성분분석을 비교하여 나타낸 것이다.
- 유수지 준설오니에 대한 실내 토질시험은 각각의 시료채취장소에서 채취한 시료에 대하여 기본물성시험(200번체 통과량 시험, 입도시험, 비중시험, 액 . 소성 시험, 자연함수비 시험) 및 적정량 산출시험을 실시하였다.
- 유수지 준설오니의 적정토량 산출 시 정확한 자료를 얻기 위해 유수지의 4지점에 대하여 시료를 채취하여 -70- +180P용량의 항온항습기에서 수분을 완전히 제거시켜 1차 적정토량 산출을 실시하였으며, 2차적으로 유기물함량 측정을 통하여 실제적인 토사량을 산출하였다. 1차 적정토량 시험 방법은 특수제작한 샘플러를 이용하여 채취한 시료를 잘 교반하여 1000mZ 용량의 메스실린더에 채운 후 105t 정도의 온도에서 건조시킨 후 무게를 측정하여 적정 토량을 산출하였다a
- 준설오니의 환경실험은 준설오니와 고화처리 시료 자체에 대한 용출시험과 고화처리시료에 대한 Column시험을 각각 실시하였다. 준설오니와 고화 처리 시료에 대한 용출시험과 Golumn시험의 상세한 내용은 다음과 같다.
대상 데이터
- 본 시험에서 사용된 준설오니는 인천제철 유수지에서 채취한 시료로서 4곳에서 채취하였다. 각각의 토질정수는 Table 3에 나타나 있으며 각 시료의 입도분포 시험결과는 Fig.
- 본 연구에서는 현 준설작업에 의해 현장주변 야적장에 침전되고 있는 준설오니를 채취하여 준설용적을 산출하였다. 시료채취는 적정량 산출시험 시사용 했던 시료채취기를 사용하여 Fig.
- 본 연구의 대상지인 인천제철 유수지는 인천서구 및 동구의 하수를 정수장에서 정화 처리하여, 밀물 시 저류 하였다가 썰물 시 방류할 수 있도록 설치된 유수지이다. 그러나, 일반적으로 유수지는 시간이 경과함에 따라 토사의 퇴적으로 인해 하상이 높아지거나, 수문의 관리의 소홀로 인하여 장마 및 홍수 시 인근지역의 침수를 유발하는 근원이 되기도 한다.
- 시료채취 과정에서 추출 시 시료의 유실을 막기 위하여 샘플러를 원하는 심도까지 관입한 후, 수동개폐장치를 사용하여 유입노즐을 막은 후 시료를 추출하였다. 본 연구의 시료를 채취한 인천 제철유수지는 총면적 285,000rrf, 계획배수량 1, 500㎥/분으로 개략적인 유수지 형태와 시료채취위치는 Fig. 2에서 보는 바와 같다. 유수지의 수심은 최저 50cm에서 최대 200cm까지 분포하여 시료 채취는 준설용 펌프바지선을 이용하여 수중 채취하였다.
- 준설 오니의 투기위치는 오니펌핑 시, 오니 유출구의 위치를 나타낸다. 시료의 샘플링은 평균심도 1.0m 위치의 시료를 추출하였으며 정확한 산정을 위해 야적장 4지점을 선정하였다.
- 총 4지역에서 각각 채취하였다. 시료채취 시오차를 최대한 줄이기 위하여 특수 제작한 샘플러를 사용하였으며 하상오니의 손실을 최대한 방지하며 시료를 채취하였다. 특수 제작한 샘플러는 Fig.
- 산출하였다. 시료채취는 적정량 산출시험 시사용 했던 시료채취기를 사용하여 Fig. 6에 나타낸 바와 같이 4지점에서 샘플링을 실시하였다. 준설 오니의 투기위치는 오니펌핑 시, 오니 유출구의 위치를 나타낸다.
- 유수지 준설오니의 적정량 산출을 위한 본 연구에 사용한 시료는 인천제철 유수지에서 채취한 시료로 총 4지역에서 각각 채취하였다. 시료채취 시오차를 최대한 줄이기 위하여 특수 제작한 샘플러를 사용하였으며 하상오니의 손실을 최대한 방지하며 시료를 채취하였다.
- 2에서 보는 바와 같다. 유수지의 수심은 최저 50cm에서 최대 200cm까지 분포하여 시료 채취는 준설용 펌프바지선을 이용하여 수중 채취하였다.
- 시료채취 시오차를 최대한 줄이기 위하여 특수 제작한 샘플러를 사용하였으며 하상오니의 손실을 최대한 방지하며 시료를 채취하였다. 특수 제작한 샘플러는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 오니유입 노즐과 샘플러로 크게 구분되며, 노즐의 입구직경은 8cm, 길이 12cm이다. 또한 샘플러의 직경은 6cm이고 길이가 250cm이며, 샘플러 연결관과 샘플튜브로 구성되어 있다.
데이터처리
- 함수비에 따른 야적장 준설용적은 Table 6에 나타낸 바와 같다. 정확한 값을 도출하기 위해 각 지점에 대하여 3번의 자연함수비 시험을 실시하여 그 평균값을 사용하였다. 시험결과는 함수비는171.
이론/모형
- 분리가 더 많이 되는 것으로 알려져 있다. 본 연구의 용출시험에서는 미국 TCLP법에 의하여 용출을 실시하였다.
- 특히 유수지 준설오니는 생활하수 및 우수의 침전으로 발생되므로 유기물함량이 많을 것으로 판단되어, 독일의 유기물함량 표준시험법 DIN18128에 의거하여 유기물함량 시험을 실시하였다. DIN18128은 유기물이 CO2가스로 산화되어 감소한 무게를 측정하여 유기물의 함량을 측정하는 시험법이다2).
성능/효과
- (2) 준설오니의 비중은 2.17~2.29로 일반적인 점토보다 상당히 낮은 값으로 Gypsum과 유사한 값을 나타내었다.
- (3) 준설오니의 유기물 함량은 4~29%로 시료 채취 위치에 따라 큰 편차를 보이며, 유수지의 오니이기 때문에 유기질 함량이 상당히 높은 값을 나타내고 있다. 아터버그 한계 시험 결과, 액성한계는 35~40%, 소성한계는 30~48%를 범위를 나타내었으며, 소성지수는 약 5~10%을 나타내었다.
- (4) 준설오니의 적정량 산출시험 결과, 함수율은 300~700%의 범위를 보이고 있으며, 물 제거 에 따른 유실용적은 전 체용적 의78.2~87.5%의 범위로 준설오니의 실토사적정토량은 12.5~21.9%의 범위를 나타내었다. 적정량 산출시험 결과 시료채취 위치에 따라 큰 편차를 보이고 있다.
- (5) 현장에서 채취한 오니의 평균자연함수비는 171.40%로 판명되었으며, 유수지 하상오니 45, 000㎥을 준설할 경우 준설용적은 26, 0001㎥으로 판명되었다.
- (6) 유수지 준설오니 자체와 고화처리된 시료에 대한 중금속함량(크롬, 아연, 구리, 카드뮴, 수은, 비소, 납)시험결과 국내 관계법령 중 가장 엄격한 해양오염방지법 기준에 모두 만족하는 결과를 나타내었다.
- 204ppm으로 적합한 것으로 나타났다. As의 경우는 0.007~O.Olppm의 값으로 나타났으나 기준에 미치지 못하는 값으로 나타나 적합한 것으로 나타났으며,Hg의 경우는 0~0.003ppm으로 기준 이하의 값을 나타내었다.
- OOlppm으로기준에 적합하였다. Cu의 경우는 준설오니의 용출 실험 결과 0.0025ppm, 고화처리시료의 경우 0.204ppm으로 적합한 것으로 나타났다. As의 경우는 0.
- 먼저 Cd의 경우는 유수지 준설오니 자체의 용출 실험 전혀 검출이 되지 않아 기준에 적합한 것으로 나타났으며, 고화처리시료의 경우O.OOlppm으로기준에 적합하였다. Cu의 경우는 준설오니의 용출 실험 결과 0.
- 값을 나타내고 있다. 아터버그 한계 시험 결과, 액성한계는 35~40%, 소성한계는 30~48%를 범위를 나타내었으며, 소성지수는 약 5~10%을 나타내었다.
- 구분되어진다. 준설오니의 균등계수는 17.72~38정 도 이 고 , 곡률 계 수는 0.72~1.42로 나타나 입도분포가 좋은 것으로 판명되었다.
- 9%의 범위를 나타내었다. 즉, 준설 오니의 함수율이 높을수록 유시율이 증가하며 또한, 적정토사량은 감소하는 것을 의미한다. Table 4에 나타난 실험결과는 일반적인 하상, 해저 펌프 준설토의 적정토량의 범위인 15~20%에 준하는 것으로 판명되었다.
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