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문제 정의
- 본 연구는 과거 농지로 사용되었으나 쓰레기 매립 완료 후 10여년 경과된 소규모 단순매립지를 건축물부지로서의 재이용을 목적으로 매립된 쓰레기층에 대하여 시멘트에 의한 JSP 공법으로 지반안정화 보강 공사를 실시한 매립장을 대상으로 안정화 전·후의 매립가스를 측정하여 화학조성과 인체에 미치는 환경적 영향을 평가하여 매립지를 주거 및 산업, 기타 부지로써 재이용시 자료로서 제공하고자 한다.
제안 방법
- 이에 따라 소규모 매립지의 지반안정화 후 재이용시 매립가스의 변화를 알아보기 위해 지반안정화 전 1회, 지반안정화 후 2회에 대하여 측정 분석하였다. 공사전은 1999년 6월에 실시하였으며(연익준 등, 2002), 2002년 2월 지반안정화 공사 후 단기간의 영향을 알아보기 위해 2000년 4월에 매립가스를 분석하였고, 안정화 후 2년 4개월 이 경과한 후인 2002년 6월에 분석하였다.
- 매립가스중 CH4 및 기타 가스상 물질의 분석은 매립가스 포집관으로부터 공기시료주머니(PE bag)에 가스를 포집하여 GC/ATD/FID(Perkin Elmer Auto System XL GC)로 분석하였다. 이 때 사용한 GC-FIC의 승온조건은 50～200℃까지 4℃/min의 속도로 하였으며, detector의 온도는 250℃ 이었으며, carrier gas는 H2/Air를 1:10으로 하여 사용하였고, GC의 제어는 ATD-400 소프트웨어를 이용하였다.
- 매립가스중 CO, CO2, SO2, NOx, O2의 분석은 Bacharch사의 Combustion Gas Analyzer(Model 300 NEX)를 이용하여 매립가스 포집관으로부터 가스를 포집하여 현장에서 5회에 걸쳐 실시하였다. CO2와 O2는 %로 CO, SO2, NOx는 ppm단위로 분석결과를 얻었다.
- 매립가스중 H2S, NH3는 흡수액을 조제하여 흡수병에 넣고 공기시료채취기로 가스 포집관으로부터 매립가스를 흡입 흡수시킨후 대기 공정시험법에(동화기술, 2000)따라 분석하였으며 5회에 걸쳐 실시하였다.
- JSP jetting machine 설치 후 물과 공기를 사용하여 소정의 심도까지 굴진 후 시멘트와 공기를 고압으로 분사한 다음 적정한 시간동안 회전하여 주입하였는데, 이때 200kg/㎠의 압력을 이용하여 6m까지 주입하였으며, 시공 후 기둥의 확인 결과 기둥의 직경이 80cm로 구근이 형성되었으며 일축압축강도는 50～140kg/㎠인 것으로 나타났다. 이에 따라 소규모 매립지의 지반안정화 후 재이용시 매립가스의 변화를 알아보기 위해 지반안정화 전 1회, 지반안정화 후 2회에 대하여 측정 분석하였다. 공사전은 1999년 6월에 실시하였으며(연익준 등, 2002), 2002년 2월 지반안정화 공사 후 단기간의 영향을 알아보기 위해 2000년 4월에 매립가스를 분석하였고, 안정화 후 2년 4개월 이 경과한 후인 2002년 6월에 분석하였다.
- 보강공법은 연약지반구간의 지반특성과 상재하중, 시공조건 등을 고려하여 기 설계에서 고압분사식 개량공법인 JSP 공법이 선정되었으며, 이에 따라 쓰레기 매립지반으로서의 보강공법을 적용하여 시공하였다. 재이용을 목적으로 시멘트에 의한 지반 보강 공사로 매립된 쓰레기층에 대하여 시공한 후 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 측정하였다. JSP jetting machine 설치 후 물과 공기를 사용하여 소정의 심도까지 굴진 후 시멘트와 공기를 고압으로 분사한 다음 적정한 시간동안 회전하여 주입하였다.
- 본 연구조사 대상지인 투기형 비위생매립지는 지방의 중소도시 외각에 위치하고 있으며 면적은 20,483㎡로 이 중 약 60%에 해당하는 약 12,600㎡가 과거 논이었으나 지반성토를 위해 1982년경부터 생활쓰레기를 매립하기 시작하여 1985년경 매립이 완료된 지역으로 매립 후 10여년이 경과된 소규모 단순 투기형 비위생매립장으로 침출수 유출과 관련된 설비나 매립가스 처리를 위한 가스 포집관 등 매립과 관계된 부속시설이 전무한 실정이다. 지반안정화 보강 공사전 매립 폐기물 굴착시 매립가스의 발생량은 매립된 폐기물이 안정기에 있어 많지 않았으나 악취가 심한 편으로 이는 매립층 하부의 침출수중에 포함된 유기성분들의 혐기성 분해결과이며 이에 따른 결과는 연(연익준 등, 2002)에 의하여 분석되어졌으며, 재이용을 목적으로 매립된 쓰레기층에 대하여 시멘트에 의한 지반공사인 JSP 공법으로 지반공사를 시공한 후 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 측정하였다. JSP jetting machine 설치 후 물과 공기를 사용하여 소정의 심도까지 굴진 후 시멘트와 공기를 고압으로 분사한 다음 적정한 시간동안 회전하여 주입하였는데, 이때 200kg/㎠의 압력을 이용하여 6m까지 주입하였으며, 시공 후 기둥의 확인 결과 기둥의 직경이 80cm로 구근이 형성되었으며 일축압축강도는 50～140kg/㎠인 것으로 나타났다.
- 폐기물 매립지역중 5개 지점을 선정하여 분석한 후 그 평균값을 구했으며, 각 선정 지점에는 지름 20cm, 길이 8m의 PVC관으로 매립가스 포집관을 제작하여 설치하고 10일후부터 CO, CO2, SO2, NOx 및 O2 가스 분석은 현장에서 실시하였으며, H2S, NH3는 습식방법에 의해 흡수액에 흡수시켜 포집하고, CH4 및 기타 가스상 물질 등은 공기시료주머니에 각각 포집한 후 실험실에서 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구조사 대상지인 투기형 비위생매립지는 지방의 중소도시 외각에 위치하고 있으며 면적은 20,483㎡로 이 중 약 60%에 해당하는 약 12,600㎡가 과거 논이었으나 지반성토를 위해 1982년경부터 생활쓰레기를 매립하기 시작하여 1985년경 매립이 완료된 지역으로 매립 후 10여년이 경과된 소규모 단순 투기형 비위생매립장으로 침출수 유출과 관련된 설비나 매립가스 처리를 위한 가스 포집관 등 매립과 관계된 부속시설이 전무한 실정이다. 지반안정화 보강 공사전 매립 폐기물 굴착시 매립가스의 발생량은 매립된 폐기물이 안정기에 있어 많지 않았으나 악취가 심한 편으로 이는 매립층 하부의 침출수중에 포함된 유기성분들의 혐기성 분해결과이며 이에 따른 결과는 연(연익준 등, 2002)에 의하여 분석되어졌으며, 재이용을 목적으로 매립된 쓰레기층에 대하여 시멘트에 의한 지반공사인 JSP 공법으로 지반공사를 시공한 후 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 측정하였다.
이론/모형
- 8cm까지 다양한 분포를 보이고 있어 지반 개량 없이 기초지반으로 사용할 경우 부등침하량이 최대 47cm까지 발생할 수 있으므로 이에 대한 대책공법이 필요한 것으로 나타났다. 보강공법은 연약지반구간의 지반특성과 상재하중, 시공조건 등을 고려하여 기 설계에서 고압분사식 개량공법인 JSP 공법이 선정되었으며, 이에 따라 쓰레기 매립지반으로서의 보강공법을 적용하여 시공하였다. 재이용을 목적으로 시멘트에 의한 지반 보강 공사로 매립된 쓰레기층에 대하여 시공한 후 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 측정하였다.
성능/효과
- 1. CO는 지반안정화 공사전 매립가스중 농도가 12.2ppm으로 나타났으나 공사후 28개월후에는 1.6ppm으로 감소되었으며, CO2 역시 안정화전 매립가스 중에 8.28%값이 지반안정화후 전혀 검출되지 않는 것으로 나타났다.
- 2. O2는 안정화 공사후에 늘어난 것으로 분석되었는데, 이는 주로 JSP 공사로 인한 공기의 주입시 유입된 것으로 보이며, 또한 분석시 포집 과정에서 공기중의 산소가 미량 유입된 것으로 추정되며, SO2는 매립가스 중 H2S의 일부가 산화된 것으로 추정되어지는 가스가 공사전 1.2ppm의 값을 나타내었으며, 공사후에는 전혀 검출되지 않았으며, NOx는 지반안정화후 0.9ppm으로 현저한 감소를 보였다.
- 3. 매립가스 중 H2S와 NH3는 각각 안정화전 123.51ppm과 171.54ppm로 TWA값을 초과하여 문제가 되었으나, 안정화 직후 각각 55.59ppm, 20.51ppm으로 낮아진 후 다시 시간경과에 따라 9.04ppm과 11.82 ppm으로 낮아져 안정화전 가장 문제시 되었던 가스가 지반안정화를 통하여 현저히 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
- 5. CH4의 농도는 안정화전 1,247ppm으로 매우 낮은 값을 나타내고 있었으며 안정화후에는 전혀 검출되지 않았고, CH4외에 42가지 가스성분들에 대해서도 분석을 한 결과 안정화후의 농도가 인체에 대한 유해성을 나타내기에는 너무 미량농도들인 것으로 나타나거나 전혀 검출되지 않아 환경적인 영향을 주지 않을 것으로 판단 된다.
- CO는 지반안정화 공사전 매립가스중 농도가 12.2ppm으로 나타났으나 공사 직후 81.2%의 급격한 감소율을 보였으며, 시간경과 후 1.8ppm으로 TLV-TWA값 50ppm보다 훨씬 낮은 것으로 분석되었다. CO2 역시 공사전 매립가스 중에 8.
- H2S는 폐기물 매립지에서 발생되는 전형적인 성분으로 안정화전 123.51ppm으로 TWA값을 12.3배나 초과함을 알 수 있었는데, 공사 직후 55.59ppm으로 낮아진 후 다시 시간경과에 따라 9.04ppm으로 크게 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 이는 TLV-TWA값이 10ppm으로 값 이내로 판명되었으며, 안정화전 매립가스 양에서 검출된 것의 7.
- 지반안정화 보강 공사전 매립 폐기물 굴착시 매립가스의 발생량은 매립된 폐기물이 안정기에 있어 많지 않았으나 악취가 심한 편으로 이는 매립층 하부의 침출수중에 포함된 유기성분들의 혐기성 분해결과이며 이에 따른 결과는 연(연익준 등, 2002)에 의하여 분석되어졌으며, 재이용을 목적으로 매립된 쓰레기층에 대하여 시멘트에 의한 지반공사인 JSP 공법으로 지반공사를 시공한 후 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 측정하였다. JSP jetting machine 설치 후 물과 공기를 사용하여 소정의 심도까지 굴진 후 시멘트와 공기를 고압으로 분사한 다음 적정한 시간동안 회전하여 주입하였는데, 이때 200kg/㎠의 압력을 이용하여 6m까지 주입하였으며, 시공 후 기둥의 확인 결과 기둥의 직경이 80cm로 구근이 형성되었으며 일축압축강도는 50～140kg/㎠인 것으로 나타났다. 이에 따라 소규모 매립지의 지반안정화 후 재이용시 매립가스의 변화를 알아보기 위해 지반안정화 전 1회, 지반안정화 후 2회에 대하여 측정 분석하였다.
- 따라서 공사전에 가장 문제가 되었던 H2S와 NH3의 농도가 지반안정화를 통하여 현격히 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
- 본 매립지의 매립가스 경우 NH3의 농도는 평균 171.54ppm으로 냄새를 맡을 수 있는 TLV값을 크게 초과할 뿐만 아니라, TWA 기준치인 25ppm(18 mg/㎥)의약 6.8배가 되는 것으로 나타났으나, 공사후 11.82ppm으로 무려 93%가 감소되었으며, TLV값 이내임을 확인할 수 있었다.
- 지반안정화 보강 공사전 매립 폐기물 굴착시 매립가스의 발생량은 매립된 폐기물이 안정기에 있어 많지 않았으나 악취가 심한 편으로 이는 매립층 하부의 침출수중에 포함된 유기성분들의 혐기성 분해결과이며 이에 따른 결과는 연(연익준 등, 2002)에 의하여 분석되어졌으며, 재이용을 목적으로 매립된 쓰레기층에 대하여 시멘트에 의한 지반공사인 JSP 공법으로 지반공사를 시공한 후 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 측정하였다. JSP jetting machine 설치 후 물과 공기를 사용하여 소정의 심도까지 굴진 후 시멘트와 공기를 고압으로 분사한 다음 적정한 시간동안 회전하여 주입하였는데, 이때 200kg/㎠의 압력을 이용하여 6m까지 주입하였으며, 시공 후 기둥의 확인 결과 기둥의 직경이 80cm로 구근이 형성되었으며 일축압축강도는 50～140kg/㎠인 것으로 나타났다. 이에 따라 소규모 매립지의 지반안정화 후 재이용시 매립가스의 변화를 알아보기 위해 지반안정화 전 1회, 지반안정화 후 2회에 대하여 측정 분석하였다.
- 위 결과에 따라 본 부지 내에 기매립된 쓰레기로부터 발생되는 매립가스를 JSP 공법에 따라 안정화 공사후 측정 결과 극히 미량 검출되었거나 전혀 검출되지 않아 지반공사에 따른 안정성과 더불어 매립지 가스 발생 감소에 대한 작용에 대하여도 효과적인 것으로 나타났다.
- 04ppm으로 크게 줄어들었음을 확인할 수 있었다. 이는 TLV-TWA값이 10ppm으로 값 이내로 판명되었으며, 안정화전 매립가스 양에서 검출된 것의 7.3%에 해당하는 양이며, 다시 말해 92.7%의 감소를 가져와 공사전에 초과되었던 문제점을 해소할 수 있었다.
후속연구
- 본 연구조사 대상지는 대상지반에 대해 상재하중 재하시의 즉시침하량과 1차압밀침하량을 산정하고 부패침하량을 산정한 결과 쓰레기층의 총 침하량이 도로부의 허용 잔류 침하량을 초과하여 103.7cm에서부터 56.8cm까지 다양한 분포를 보이고 있어 지반 개량 없이 기초지반으로 사용할 경우 부등침하량이 최대 47cm까지 발생할 수 있으므로 이에 대한 대책공법이 필요한 것으로 나타났다. 보강공법은 연약지반구간의 지반특성과 상재하중, 시공조건 등을 고려하여 기 설계에서 고압분사식 개량공법인 JSP 공법이 선정되었으며, 이에 따라 쓰레기 매립지반으로서의 보강공법을 적용하여 시공하였다.
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