간척지 토양에서 대공극 중간층위의 형성이 가지는 제염 촉진 효과를 구명하기 위하여 석탄바닥재를 대공극층으로 가지는 다층토주 (multi-layered soil column)를 만들어 실내 실험을 수행하였다. 시험토양의 투수성을 조사한 결과, 표토층은 초기 $K_{sat}$ 0.25 cm $hr^{-1}$에서부터 240시간 후 투수가 정지하여 $K_{sat}$ 0 cm $hr^{-1}$을 나타내었고 심토층은 초기부터 투수가 되지 않아 $K_{sat}$ 0 cm $hr^{-1}$을 나타내었다. 표토에 5 $cmol_c\;kg^{-1}$의 석고를 혼합한 다층토주의 $K_{sat}$ 값은 표토 30cm+CBA 20 cm+심토 20 cm 토주에서 $0.39{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$를 나타내었고, 표토 30cm+CBA 30 cm+심토 20 cm 토주에서 $0.31{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$을 나타내었다. 반면 대공극층을 가지지 않은 표토 30cm+ 심토 20 cm 토주는 $K_{sat}$$0.64{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$로 매우 낮은 값을 나타내었다. 다층토주 용출액의 EC가 1 dS $m^{-1}$ 이하로 감소한 시간은 대공극 중간층을 가진 토주가 대공극층이 없는 토주 (표토 30 cm+심토 20 cm)에 비해 크게 짧았다. 다층토주 용출액의 양이온 농도는 심토층을 가진 다층토주는 $Na^+>Mg^{2+}>K^+>Ca^{2+}$ 순으로 높았고, 심토층이 없는 다층토주는 $Na^+>Mg^{2+}>Ca^{2+}>K^+$순으로 높았다. 다층토주의 이온용출 후 표토의 화학성은 모든 토주에서 EC가 0.31 dS $m^{-1}$ 이하로 감소하여 시험전의 33.9 dS $m^{-1}$에 비해 99% 이상 저하되었다. 토양의 치환성 Na는 0.1~0.2 $cmol_c\;kg^{-1}$ 범위로 시험전에 비해 95~96% 감소하였고, 반면 치환성 Ca는 2.56~2.96 $cmol_c\;kg^{-1}$ 범위로 시험 전 대비 98~129% 증가하였다.
간척지 토양에서 대공극 중간층위의 형성이 가지는 제염 촉진 효과를 구명하기 위하여 석탄바닥재를 대공극층으로 가지는 다층토주 (multi-layered soil column)를 만들어 실내 실험을 수행하였다. 시험토양의 투수성을 조사한 결과, 표토층은 초기 $K_{sat}$ 0.25 cm $hr^{-1}$에서부터 240시간 후 투수가 정지하여 $K_{sat}$ 0 cm $hr^{-1}$을 나타내었고 심토층은 초기부터 투수가 되지 않아 $K_{sat}$ 0 cm $hr^{-1}$을 나타내었다. 표토에 5 $cmol_c\;kg^{-1}$의 석고를 혼합한 다층토주의 $K_{sat}$ 값은 표토 30cm+CBA 20 cm+심토 20 cm 토주에서 $0.39{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$를 나타내었고, 표토 30cm+CBA 30 cm+심토 20 cm 토주에서 $0.31{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$을 나타내었다. 반면 대공극층을 가지지 않은 표토 30cm+ 심토 20 cm 토주는 $K_{sat}$$0.64{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$로 매우 낮은 값을 나타내었다. 다층토주 용출액의 EC가 1 dS $m^{-1}$ 이하로 감소한 시간은 대공극 중간층을 가진 토주가 대공극층이 없는 토주 (표토 30 cm+심토 20 cm)에 비해 크게 짧았다. 다층토주 용출액의 양이온 농도는 심토층을 가진 다층토주는 $Na^+>Mg^{2+}>K^+>Ca^{2+}$ 순으로 높았고, 심토층이 없는 다층토주는 $Na^+>Mg^{2+}>Ca^{2+}>K^+$순으로 높았다. 다층토주의 이온용출 후 표토의 화학성은 모든 토주에서 EC가 0.31 dS $m^{-1}$ 이하로 감소하여 시험전의 33.9 dS $m^{-1}$에 비해 99% 이상 저하되었다. 토양의 치환성 Na는 0.1~0.2 $cmol_c\;kg^{-1}$ 범위로 시험전에 비해 95~96% 감소하였고, 반면 치환성 Ca는 2.56~2.96 $cmol_c\;kg^{-1}$ 범위로 시험 전 대비 98~129% 증가하였다.
To investigate desalinization patterns of surface reclaimed saline-sodic soil (RSSS) with subsurface layer of macroporous medium, multi-layered soil columns were constructed. For the multi-layered soil columns, gypsum was treated at the rate of 5 cmolc $kg^{-1}$ in surface (top) while coa...
To investigate desalinization patterns of surface reclaimed saline-sodic soil (RSSS) with subsurface layer of macroporous medium, multi-layered soil columns were constructed. For the multi-layered soil columns, gypsum was treated at the rate of 5 cmolc $kg^{-1}$ in surface (top) while coal bottom ash (CBA) was placed into intermediate layer below the gypsum-treated surface soils followed by the reclaimed saline-sodic soil as bottom layer (BL). The lengths of top soil was 30 cm long while the lengths of the CBA were 20 and 30 cm long. The saturated hydraulic conductivities (Ksat) were $0.39{\times}10^{-4}$ and $0.31{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$ for RSSS(30 cm)-CBA(20 cm)-BL(20 cm) and RSSS(30 cm)-CBA(20 cm)-RSSS(20 cm), respectively while the lowest $K_{sat}$. was $0.064{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$ for RSSS(30 cm)-CBA(20 cm)+BL(20 cm). The time required to reach the lowest EC in eluent, 0.3 dS $m^{-1}$ from 33.9 dS $m^{-1}$ was shorter in multi-layered soil columns with GR-CBA than that of RS-SRS, representing that rate of desalinization was greater than 99%. Exchangeable Na decreased by 94.8~96.2 %, while exchangeable Ca increased by 98~129 %.
To investigate desalinization patterns of surface reclaimed saline-sodic soil (RSSS) with subsurface layer of macroporous medium, multi-layered soil columns were constructed. For the multi-layered soil columns, gypsum was treated at the rate of 5 cmolc $kg^{-1}$ in surface (top) while coal bottom ash (CBA) was placed into intermediate layer below the gypsum-treated surface soils followed by the reclaimed saline-sodic soil as bottom layer (BL). The lengths of top soil was 30 cm long while the lengths of the CBA were 20 and 30 cm long. The saturated hydraulic conductivities (Ksat) were $0.39{\times}10^{-4}$ and $0.31{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$ for RSSS(30 cm)-CBA(20 cm)-BL(20 cm) and RSSS(30 cm)-CBA(20 cm)-RSSS(20 cm), respectively while the lowest $K_{sat}$. was $0.064{\times}10^{-4}cm\;sec^{-1}$ for RSSS(30 cm)-CBA(20 cm)+BL(20 cm). The time required to reach the lowest EC in eluent, 0.3 dS $m^{-1}$ from 33.9 dS $m^{-1}$ was shorter in multi-layered soil columns with GR-CBA than that of RS-SRS, representing that rate of desalinization was greater than 99%. Exchangeable Na decreased by 94.8~96.2 %, while exchangeable Ca increased by 98~129 %.
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문제 정의
다층토양의 투수성 조사에 앞서 그 구성단위가 되는 단일층 토양의 투수성을 조사하였다. Figure 1에 표토층의 Ksat 값의 변화를 시간 경과에 따라 나타내었다.
본 연구에서는 석탄바닥재를 소재로 활용하여 작토층의 하부에 대공극 층위 (Macroporous layer)를 형성한 간척지 다층토양 (Multi-layered soil) 구조에서 대공극 층위가 가지는 제염 촉진 효과를 구명하기 위하여 석탄바닥 재층을 소재로 한 대공극층을 가지는 다층토양 토주 (soil column)를 만들고 실내 실험을 통하여 토주내 토양에서의 수분과 용질의 이동 및 토양중 이온 분포를 조사·분석하였다.
제안 방법
Ksat 측정 후 다층토주를 5cm 단위로 절단하여 건조 후 토양의 화학성을 분석하였다. 이때 토양의 분석방법 은 1.
토양시료는 이 토양의 대표지점에서 지표면에서 30 cm 깊이까지의 표토와 30~60 cm 깊지의 심토를 채취하여 음건 후 2 mm 체를 통과시킨 것을 토주 (Soil column) 실험에 사용하였다. Ksat의 측정을 위한 토주는 2mm 체를 통과시킨 Table 1의 시험토양을 Acryl column (I.D. 4.9 cm)에 토주의 높이를 표토는 30 cm, 심토는 20 cm, 토주내 용적밀도를 표토는 1.30 g cm-3, 심토는 1.45 g cm-3로 충진하여 만들었다. Ksat 측정은 각각의 다층토주 (土柱)를 증류수로 하향 포화시키고 수두 (water head)의 높이를 10 cm로 일정하게 유지하면서 토주의 바닥 면에서 용출액을 수집하여 시간 경과에 따른 용출액의 부피를 측정하여 Darcy’s Law (Eq.
간척지 토양에서 대공극 중간층위의 형성이 가지는 제염 촉진 효과를 구명하기 위하여 석탄바닥재를 대공극층으로 가지는 다층토주 (multi-layered soil column)를 만들어 실내 실험을 수행하였다. 시험토양의 투수성을 조사한 결과, 표토층은 초기 Ksat 0.
96 g cm-3로 조정하였다. 그리고 다층 토주의 경우 표토층+석탄바닥재층 토주는 표토층 토주 (30 cm)에 석탄바닥재층 토주 (10, 20 cm)를 연결하여 다층토주 (40, 50 cm)를 제작하였다. 다층의 표토층+석탄바닥재층+심토층 토주는 표토층 토주에 석탄바닥재층 토주 (20, 30 cm)를 연결하고 그 하부에 심층 토주 (20 cm)를 연결하여 다층 토주 (70, 80 cm)를 제작하였다.
다층의 표토층+석탄바닥재층+심토층 토주는 표토층 토주에 석탄바닥재층 토주 (20, 30 cm)를 연결하고 그 하부에 심층 토주 (20 cm)를 연결하여 다층 토주 (70, 80 cm)를 제작하였다. 그리고 표토+심토 토주는 표토층 토주 (30 cm)에 ②의 심토층 토주 (30 cm)를 연결하여 다층 토주 (60 cm)를 제작하였다.
그리고 다층 토주의 경우 표토층+석탄바닥재층 토주는 표토층 토주 (30 cm)에 석탄바닥재층 토주 (10, 20 cm)를 연결하여 다층토주 (40, 50 cm)를 제작하였다. 다층의 표토층+석탄바닥재층+심토층 토주는 표토층 토주에 석탄바닥재층 토주 (20, 30 cm)를 연결하고 그 하부에 심층 토주 (20 cm)를 연결하여 다층 토주 (70, 80 cm)를 제작하였다. 그리고 표토+심토 토주는 표토층 토주 (30 cm)에 ②의 심토층 토주 (30 cm)를 연결하여 다층 토주 (60 cm)를 제작하였다.
대공극층위 (macroporous layer)를 형성한 간척지 다층토양에서 수분과 이온의 이동특성을 구명하기 위하여 표토 하부에 석탄바닥재를 충진한 다층토주를 제작하여 Ksat을 측정하였다.
30 g cm–3로 하여 30 cm 깊이로 충진하였다. 심토층 토주는 Table 1의 심토를 내경 (ID 4.9 cm)의 Acryl Column에 20, 30 cm 깊이로 충진하였다. 이때 용적밀도 (Bulk density)는 1.
표토층 토주는 2 mm 체를 통과한 표토 (Table 1)에 CaSO4·2H2O 5 cmolc kg-1을 완전 혼합하여 Acryl Column (ID 4.9 cm×L 50 cm)에 용적밀도를 1.30 g cm–3로 하여 30 cm 깊이로 충진하였다.
45 g cm-3으로 조정하였다. 한편 석탄바닥재층 토주는 Table 2, Table 3의 석탄바닥재를 Acryl Column (ID 4.9cm)에 10, 20, 30 cm 깊이로 충진하였다. 이때 용적밀도 (Bulk density)는 0.
대상 데이터
시험 토양은 간척 후 작물재배가 이루어지지 않은 전북 김제시 광활면 인근 새만금 간척지의 문포통 토양을 선택하였다. 토양시료는 이 토양의 대표지점에서 지표면에서 30 cm 깊이까지의 표토와 30~60 cm 깊지의 심토를 채취하여 음건 후 2 mm 체를 통과시킨 것을 토주 (Soil column) 실험에 사용하였다.
시험 토양은 간척 후 작물재배가 이루어지지 않은 전북 김제시 광활면 인근 새만금 간척지의 문포통 토양을 선택하였다. 토양시료는 이 토양의 대표지점에서 지표면에서 30 cm 깊이까지의 표토와 30~60 cm 깊지의 심토를 채취하여 음건 후 2 mm 체를 통과시킨 것을 토주 (Soil column) 실험에 사용하였다. Ksat의 측정을 위한 토주는 2mm 체를 통과시킨 Table 1의 시험토양을 Acryl column (I.
성능/효과
TS30 토주의 용출액 EC는 초기 164.6 dS m-1로부터 빠르게 감소하여 36시간 후 0.5 dS m-1로 저하되었고, TS30+CBA10 토주는 초기 183.9 dS m-1로부터 34시간 후 0.7 dS m-1로 감소되었으며 TS30+CBA20 토주의 EC는 초기 98.1 dS m-1로부터 감소하여 42시간 후 0.5 dS m–1을 나타내었다.
TS30+CBA20+SS20 토주의 EC는 초기 193.5 dS m-1로부터 감소되어 88.5시간 후 0.7 dS m-1을 나타내었고 TS30+CBA30+SS20 토주의 EC는 초기 196.9 dS m-1로부터 84.5시간 후 0.8 dS m-1을 나타낸 반면 석탄바닥재층을 없는 TS30+SS20 토주의 EC는 초기 197.2 dS m-1로부터 0.9 dS m-1로 감소하는데 124.7시간이 소요 되어 석탄바닥재층을 가진 토주와 같은 수준의 EC로 저하되는데 1.4배 정도 시간이 더 소요되었다. 용출액의 EC가 1 dS m-1이하로 감소한 시간은 대공극층을 가진 다층토양 (TS30+CBA20/30+SS20)이 대공극층이 없는 다층토양 (TS30+SS20)에 비해 크게 짧았는데, 이는 석탄바닥재층을 가진 다층토양이 대조토양에 비해 투수성이 더 높았기 때문으로 판단된다.
(1997)은 계화도 간척지에서 1979년부터 1983년까지 5년간 암거배수 시공 후 암거간격 및 년차에 따른 제염 효과 및 쌀수량을 검토하였다. 그 결과, 토양의 염농도가 벼 재배 한계인 0.3%에 달하는 연차는 5 m 간격 암거 1년, 8 m 간격 2년인데 반해 무암거는 3년이었고, 암거위치에서 멀어질수록 제염효과가 경감되어 암거시공 중간부위에서 제염효과가 가장 낮았으며, 암거에 의한 수직적인 배수효과는 30 cm까지는 토심이 깊을수록 컸으나 그 이하에서는 경감되었다고 보고하였다. Koo et al.
064×10-4 cm sec-1로 매우 낮은 값을 나타내었다. 다층토주 용출액의 EC가 1 dS m-1이하로 감소한 시간은 대공극 중간층을 가진 토주가 대공극층이 없는 토주 (표토 30 cm+심토 20 cm)에 비해 크게 짧았다. 다층토주 용출액의 양이온 농도는 심토층을 가진 다층토주는 Na+ > Mg2+ > K+> Ca2+ 순으로 높았고, 심토층이 없는 다층토주는 Na+ > Mg2+ > Ca2+ > K+순으로 높았다.
Figure 4에 다층토주 용출액의 시간경과에 따른 양이온 농도변화를 나타내었다. 다층토주 용출액의 양이온 농도는 시간경과에 따라 Na+이온이 가장 높았고 Mg2+이온이 두 번째로 높았다. 세 번째로 농도가 높은 양이온은 토주별로 차이가 있었는데, 심토층을 가진 다층토주 (표토층+대공극층+심토층)는 K+이온이 세 번째로 높았고, 심토층이 없는 표토 토주의 경우는 Ca2+이온이 세 번째로 농도가 높았다.
다층토주 용출액의 양이온 농도는 심토층을 가진 다층토주는 Na+ > Mg2+ > K+> Ca2+ 순으로 높았고, 심토층이 없는 다층토주는 Na+ > Mg2+ > Ca2+ > K+순으로 높았다.
다층토주 용출액의 양이온 농도는 심토층을 가진 다층토주는 Na+ > Mg2+ > K+> Ca2+ 순으로 높았고, 심토층이 없는 다층토주는 Na+ > Mg2+ > Ca2+ > K+순으로 높았다. 다층토주의 이온용출 후 표토의 화학성은 모든 토주에서 EC가 0.31 dS m-1 이하로 감소하여 시험전의 33.9 dS m-1에 비해 99% 이상 저하되었다. 토양의 치환성 Na는 0.
대공극 층위를 내재한 다층토양 (표토층+대공극층+ 심토층)은 대조토양 (표토층+심토층) 보다 용출액중 양이온 농도가 더 빨리 감소되는 경향을 보였는데, 이는 다층토양의 투수성이 대조토양에 비해 큰 때문으로, Na+ 이온이 1 cmolc kg-1 이하로 감소하는데 소요된 시간은 TS30+CBA20/30+SS30 다층토양에서 74시간 이내인 반면 대조토양 (TS30+SS30)에서는 109.7시간이 소요되었고, Mg2+이온의 경우에서도 같은 경향이었다.
다층토주 용출액의 양이온 농도는 시간경과에 따라 Na+이온이 가장 높았고 Mg2+이온이 두 번째로 높았다. 세 번째로 농도가 높은 양이온은 토주별로 차이가 있었는데, 심토층을 가진 다층토주 (표토층+대공극층+심토층)는 K+이온이 세 번째로 높았고, 심토층이 없는 표토 토주의 경우는 Ca2+이온이 세 번째로 농도가 높았다. 이와 같은 이유는 심토층을 가진 다층토주의 경우는 표토층에서 유래된 Ca2+ 이온이 심토층 토양에 흡착되어서 용출수중 Ca2+이온의 농도가 가장 낮은 것으로 해석 되었다.
간척지 토양에서 대공극 중간층위의 형성이 가지는 제염 촉진 효과를 구명하기 위하여 석탄바닥재를 대공극층으로 가지는 다층토주 (multi-layered soil column)를 만들어 실내 실험을 수행하였다. 시험토양의 투수성을 조사한 결과, 표토층은 초기 Ksat 0.25 cm hr-1에서부터 240시간 후 투수가 정지하여 Ksat 0 cm hr-1을 나타내었고 심토층은 초기부터 투수가 되지 않아 Ksat 0 cm hr-1을 나타내었다. 표토에 5 cmolc kg-1의 석고를 혼합한 다층토주의 Ksat 값은 표토 30cm+CBA 20 cm+심토 20 cm 토주에서 0.
용출시험 후 표토층 (0~30 cm)의 치환성 Na+는 다층 토주별로 0.13~0.16 cmolc kg-1 범위로 용출시험전과 비교할 때 94.8~96.2% 감소되었고, 치환성 Mg2+는 0.64~ 0.78 cmolc kg-1 범위로 당초 시험토양의 함량대비 61.0~ 68.0% 감소되었으며, K+는 평균 0.35~0.40 cmolc kg-1 범위로 시험전에 비해 46.9~49.1% 감소된 반면, Ca2+는 다층토주별로 2.56~2.96 cmolc kg-1 범위로 용출시험 전에 비해 98~129% 증가되었다.
이상의 결과로부터 석탄바닥재층을 보유한 다층토양은 대조 토양에 비해 더 큰 Ksat값을 가진다고 판단할 수 있었다.
Table 4에 다층토주의 용출 시험후 토양의 깊이별 토양 EC를 5 cm단위로 나타내었다. 토양의 EC는 모든 다층토주에서 표토층은 0.31 dS m-1 이하로, 심토층은 0.34 dS m-1 이하로 저하되어 초기 시험토양의 EC값에 비해 표토는 99.1% 이상, 심토는 97.8% 이상 저하되었다.
토양의 치환성 Na는 0.1~0.2 cmolc kg-1 범위로 시험전에 비해 95~96% 감소하였고, 반면 치환성 Ca는 2.56~2.96 cmolc kg-1 범위로 시험 전 대비 98~129% 증가하였다.
토주내 토양의 치환성양이온은 석고의 혼합에 따라 토양중 치환성 Na+, Mg2+, K+이온은 감소한 반면 치환성 Ca2+이온은 크게 증가한 결과를 얻을 수 있었다. Ca2+이온은 수화도가 작아 토양의 입단화작용을 증진시킨다(Cho et al.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
새로이 조성된 간척지 토양의 특징은?
새로이 조성된 간척지 토양은 일반적으로 지하수위가 높고 수직배수가 불량하며, 높은 염농도로 인하여 토양 용액내 삼투압이 높아 작물의 정상적인 생육이 불가능 하다. 따라서 일정 수준까지 제염이 이루어져야 작물의 재배가 가능하다 (Yoo et al.
염농도가 높은 간척지 토양에서 작물 재배를 위해 중요한 것은?
, 1993). 염농도가 높은 간척지 토양에서 작물재배를 위해 토양을 개량하는데 있어서 가장 중요한 요소는 토양의 수리전도도 (Hydraulic conductivity)를 증가시켜 지하배수에 의해 염분을 용탈 시키는 방법이다 (Koo et al., 1986).
계화도 간척지에서 1979년부터 1983년까지 5년간 암거배수 시공 후 암거간격 및 년차에 따른 제염 효과 및 쌀수량을 검토한 결과는 무엇인가?
(1997) 은 계화도 간척지에서 1979년부터 1983년까지 5년간 암거배수 시공 후 암거간격 및 년차에 따른 제염 효과 및 쌀수량을 검토하였다. 그 결과, 토양의 염농도가 벼 재배 한계인 0.3%에 달하는 연차는 5 m 간격 암거 1년, 8 m 간격 2년인데 반해 무암거는 3년이었고, 암거위치에서 멀어질수록 제염효과가 경감되어 암거시공 중간부위 에서 제염효과가 가장 낮았으며, 암거에 의한 수직적인 배수효과는 30 cm까지는 토심이 깊을수록 컸으나 그 이하에서는 경감되었다고 보고하였다. Koo et al.
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