[논문]부산 금정산 일대 지하수공내 공막힘 물질의 특징과 형성원인

추창오; 함세영; 이정환; 이충모; 추연우; 한석종; 김무진; 조희남

doi:10.9720/kseg.2012.22.1.067

[국내논문] 부산 금정산 일대 지하수공내 공막힘 물질의 특징과 형성원인
Characterization and Formation Mechanisms of Clogging Materials in Groundwater Wells, Mt. Geumjeong Area, Busan, Korea 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.22 no.1, 2012년, pp.67 - 81

추창오 (안동대학교 지구환경과학과) , 함세영 (부산대학교 지질환경과학과) , 이정환 (부산대학교 지질환경과학과) , 이충모 (부산대학교 지질환경과학과) , 추연우 (부산대학교 지질환경과학과) , 한석종 (지오에스지) , 김무진 (SJ지반기술(주)) , 조희남 ((주)지앤지테크놀러지)

초록
AI-Helper

금정산 일대 지하수공으로부터 공막힘 물질(clogging material)의 형성원인과 특성을 연구하였다. 공막힘 원시료는 레이저입도측정기를 이용하여 입도분포 분석을 하였고, 광물분석, 미세구조특성분석을 위하여 X-선회절분석(XRD)과 전자현미경(SEM, TEM)분석을 실시하였다. 대부분의 시료들은 로그정규분포에 가까운 입도분포의 특성을 나타내나 일부 시료에서는 여러 구간에서 높은 빈도분포를 보인다. 이 같은 입도특징은 입자의 형성단계가 다양하여 입자의 크기가 다르거나, 물질의 종류 자체가 다름을 의미한다. XRD 분석결과에 의하면, 공막힘 물질들은 주로 침철석, 페리하이드라이트, 래피도크로사이트와 같이 결정도가 낮은 철수산화물이 우세하며, 일부는 철, 망간, 아연의 금속물질, 또는 석영, 장석, 운모 및 스멕타이트 등으로 구성된다. 적갈색 시료의 경우 철수산화물, 암적색 및 암흑색 시료는 철수산화물, 망간수산화물, 회백색 및 연갈색 시료는 스멕타이트, 석영, 장석, 철수산화물 등으로 이루어진다. SEM하에서 공막힘 물질은 주로 철수산화물과 미량의 암편으로 구성되는데, 철박테리아의 일종인 Gallionella와 Leptothrix가 철수산화물과 흔히 수반된다. TEM하에서 철박테리아는 협막과 내부에 철수산화물의 덩어리를 산점상의 형태로 보유하고 있어 대사과정에서 철의 침전작용과 밀접하게 관련됨을 보인다. 석영, 장석, 백운모와 같은 조암광물은 지하수공 분포지역인 금정산 일대의 화강암편으로부터 유래한 것으로 토양이나 대수층으로부터 유래되었다. 지하수공의 성능을 잘 유지하려면 공막힘물질의 형성원인 규명이 중요한 과제이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The physical, chemical, and biological properties of clogging materials formed within groundwater wells in the Mt. Geumjeong area, Busan, Korea, were characterized. The particle size distribution (PSD) of clogging materials was measured by a laser analyzer. XRD, SEM, and TEM analyses were performed to obtain mineralogical information on the clogging materials, with an emphasis on identifying and characterizing the mineral species. In most cases, PSD data exhibited an near log-normal distribution; however, variations in frequency distribution were found in some intervals (bi-or trimodal distributions), raising the possibility that particles originated from several sources or were formed at different times. XRD data revealed that the clogging materials were mainly amorphous ironhydroxides such as goethite, ferrihydrite, and lapidocrocite, with lesser amounts of Fe, Mn, and Zn metals and silicates such as quartz, feldspar, micas, and smectite. Reddish brown material was amorphous hydrous ferriciron (HFO), and dark red and dark black materials were Fe, Mn-hydroxides. Greyish white and pale brown materials consisted of silicates. SEM observations indicated that the clogging materials were mainly HFO associated with iron bacteria such as Gallionella and Leptothrix, with small amounts of rock fragments. In TEM analysis, disseminated iron particles were commonly observed in the cell and sheath of iron bacteria, indicating that iron was precipitated in close association with the metabolism of bacterial activity. Rock-forming minerals such as quartz, feldspar, and micas were primarily derived from soils or granite aquifers, which are widely distributed in the study area. The results indicate the importance of elucidating the formation mechanisms of clogging materials to ensure sustainable well capacity.

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 논문에서 수행한, 금정산 일대 지하수공으로부터 공막힘 물질의 형성원인과 특성을 연구한 결과는 어떠한가?	공막힘 원시료는 레이저입도측정기를 이용하여 입도분포 분석을 하였고, 광물분석, 미세구조특성분석을 위하여 X-선회절분석(XRD)과 전자현미경(SEM, TEM)분석을 실시하였다. 대부분의 시료들은 로그정규분포에 가까운 입도분포의 특성을 나타내나 일부 시료에서는 여러 구간에서 높은 빈도분포를 보인다. 이 같은 입도특징은 입자의 형성단계가 다양하여 입자의 크기가 다르거나, 물질의 종류 자체가 다름을 의미한다. XRD 분석결과에 의하면, 공막힘 물질들은 주로 침철석, 페리하이드라이트, 래피도크로사이트와 같이 결정도가 낮은 철수산화물이 우세하며, 일부는 철, 망간, 아연의 금속물질, 또는 석영, 장석, 운모 및 스멕타이트 등으로 구성된다. 적갈색 시료의 경우 철수산화물, 암적색 및 암흑색 시료는 철수산화물, 망간수산화물, 회백색 및 연갈색 시료는 스멕타이트, 석영, 장석, 철수산화물 등으로 이루어진다. SEM하에서 공막힘 물질은 주로 철수산화물과 미량의 암편으로 구성되는데, 철박테리아의 일종인 Gallionella와 Leptothrix가 철수산화물과 흔히 수반된다. TEM하에서 철박테리아는 협막과 내부에 철수산화물의 덩어리를 산점상의 형태로 보유하고 있어 대사과정에서 철의 침전작용과 밀접하게 관련됨을 보인다. 석영, 장석, 백운모와 같은 조암광물은 지하수공 분포지역인 금정산 일대의 화강암편으로부터 유래한 것으로 토양이나 대수층으로부터 유래되었다.
	공막힘(clogging) 현상으로 인해 무슨 일이 발생하는가?	공막힘(clogging) 현상은 지하수 관정을 지속적으로 사용함에 따라 거의 모든 지하수공에서 흔히 발생하는데, 최소 채수량에 대해서 80~85%까지 채수량이 감소하고 수질도 저하될 수 있다(Houben and Treskatis, 2007). 공막힘 현상으로 인한 관정의 효율저하 원인은 크게 우물 케이싱, 수중펌프의 산화 및 침식, 지표에서 미립자의 유입과 기계적인 집적같은 물리적 과정, 우물 케이싱, 스크린, 수중 모터의 산화 및 부식, 물-암석 반응으로 인한 광물의 침전과 같은 화학적 과정과 철, 망간박테리아에 의한 침전물 형성과 같은 생물학적 과정이 있다(김규범 외, 2011; 추창오 외, 2011).
	현재 사용하지 않는 방치공은 무엇에 의해 발생하는가?	최근 국내에서 발생하는 불용공은 2009년 12월 기준으로 4,152개이고, 이중에서 3,865개가 처리되었으며, 2008년 말까지 발생한 불용공은 77,247개로서, 이 중 약 12,377개의 공이 제대로 처리되지 못한 방치공에 해당한다(국토해양부와 한국수자원공사, 2010). 현재 사용하지 않는 방치공은 개발과정, 지하수의 수량부족, 수질악화, 상수도의 설치 및 용도변경 등에 의하여 발생하며, 이를 폐공으로 처리하게 된다. 2009년말 기준 폐공처리 공법의 경우 케이싱 제거 및 시멘트슬러리 몰탈 되메움법(56.

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이정환, 함세영, 한석종, 옥순일, 차은지, 조희남, 추창오, 김무진, 2011, 공기-브러쉬와 폭약 세척 방법에 의한 암반관정의 세척 효과 검증, 지질공학, 21(4), 369-379.

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추창오, 함세영, 이정환, 한석종, 김무진, 2011, 지하수공내 공막힘 물질의 광물학적, 수리지질학적 특성 연구: 부산 금정산 일대, 2011년 춘계 지질과학기술 공동학술대회 논문집, p. 307.
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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