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문제 정의
- 또한 투수시험을 통해 파쇄 전·후 Bottom ash의 투수성 변화를 확인하여 성토재 및 뒷채움재로서의 재활용성을 검토하고자 하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 Bottom ash의 파쇄성을 파악하기 위해 다짐에너지를 달리 하여 입자파쇄를 실시하였으며 기존에 제시된 다양한 파쇄지수 산정 방법을 이용하여 다짐 정도에 따른 파쇄지수를 산정하였다. 그리고 일반적으로 파쇄성이 크다고 알려진 풍화토에 대한 선행 연구 결과와 비교하였다. 또한 투수시험을 통해 파쇄 전·후 Bottom ash의 투수성 변화를 확인하여 성토재 및 뒷채움재로서의 재활용성을 검토하고자 하였다.
- 본 연구에서는 Bottom ash의 파쇄특성을 평가하기 위해 현장 과다짐 조건을 고려하여 파쇄 전·후의 입도분석 및 투수시험을 실시하였다. 다양한 연구자가 제시한 파쇄지수를 산정하여 Bottom ash의 파쇄성을 평가하였으며, 일반적으로 파쇄성이 크다고 알려진 풍화토에 대한 파쇄 실험 결과와 비교, 분석하였다. 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
- 다짐 에너지를 달리하여 입자 파쇄를 실시한 시료에 대하여 입도 분석 및 투수 시험을 실시하였다. 다짐 후 입도 분석을 실시할 경우, 미세 입자들의 흡착으로 인해 입자의 크기가 과대평가 될 수 있다 (Noh et al.
- 그런데 표준 A 다짐에서 규정된 래머의 직경은 5 cm으로 몰드의 직경 10 cm보다 작기 때문에 다짐 시 전 면적에 대하여 일정한 다짐을 기대하기 힘들며, 다짐이 편중된 경우 시료의 일부 구간에서만 파쇄가 나타나므로 파쇄지수의 정확한 측정이 어렵게 된다. 따라서 본 연구에서는 직경이 10 cm인 래머를 이용하여 입자 파쇄 시 몰드의 전단면을 고르게 다지는 방법을 사용하였으며 표준 A 다짐의 다짐에너지를 고려하여 래머는 무게 4.48 kg, 낙하고 45 cm이며 낙하횟수를 각각 28, 56, 84회로 달리하여 실험을 실시하였다. 다짐에 사용한 몰드와 래머의 규격은 Fig.
- , 2006). 따라서 파쇄시료의 정확한 파쇄지수 산정을 위해 세립분의 정확한 파악이 가능하고 동일 조건으로 시험할 수 있는 수세법을 이용하여 입도분석을 실시하였다.
- 본 연구에서는 Bottom Ash를 몰드에 느슨하게 성형한 후래머를 이용한 타격으로 입자파쇄를 실시하였다. Bottom Ash와 같은 모래질 시료를 다짐시험 시 두 개의 최적함수비가 나타나는데, 이 중 현장 다짐조건을 고려하기 위해 높은 쪽의 함수비인 20 %를 적용하였다 (Choi et al.
- 본 연구에서는 Bottom ash의 파쇄성을 파악하기 위해 다짐에너지를 달리 하여 입자파쇄를 실시하였으며 기존에 제시된 다양한 파쇄지수 산정 방법을 이용하여 다짐 정도에 따른 파쇄지수를 산정하였다. 그리고 일반적으로 파쇄성이 크다고 알려진 풍화토에 대한 선행 연구 결과와 비교하였다.
- 본 연구에서는 Bottom ash의 파쇄특성을 평가하기 위해 현장 과다짐 조건을 고려하여 파쇄 전·후의 입도분석 및 투수시험을 실시하였다.
- Marsal (1967)이 제시한 파쇄지수 B는 입도 분포곡선의 파쇄 전·후 통과율의 차이로 산정된다. 본 연구에서는 KS F 2302에서 제시하는 체 가름 시험용 공칭 체인 No. 4, No. 10, No. 20, No. 40, No. 60, No. 100, No. 200 체 통과율을 기준으로 산정하였으며 공칭 체 호칭에 따라 BN (N번체 통과량을 기준으로 산정한 B)로 명기하였다.
- 이를 바탕으로 시험 전·후의 입도분포 곡선의 면적비를 Relative Breakage, Br = Bt/Bp라 하여 파쇄인자를 정의하였다.
- 지수의 분모에 초기 N번 체 누적 통과율이 들어가기 때문에 누적 통과율이 큰 입경에서 지수가 작게 산정되며, 반대로 누적 통과율이 작은 입경에 대해서는 지수가 크게 산정되는 경향이 있다. 이를 이용하여 풍화토의 각 입경별 파쇄지수를 산정하였으며, 입도, 직접전단시험, SEM, Fall cone test, 전기비저항, 유전상수의 측정 결과를 바탕으로 풍화토의 파쇄특성을 잘 표현할 수 있는 파쇄지수 BI40을 제시하였다.
- (1996)는 입자의 파쇄는 입자가 가지는 강도를 초과했을 때 발생한다고 하였으며, 파쇄인자는 파쇄로 인해 변하는 투수성을 평가하여 판단할 수 있다고 하였다. 이에 따라 일반적으로 투수성에 영향을 미친다고 알려진 유효입경(D10)을 이용한 파쇄지수 B10=1-D10f/D10i를 제시하였다. B10은 분산이 적고 파쇄가 크게 일어나는 경우 지수가 1으로 수렴하기 때문에 안정적으로 파쇄지수의 산정이 가능하다.
- 투수 시험을 위한 시료 성형 시 동적 다짐을 수행할 경우 추가적인 파쇄가 발생 할 수 있기 때문에 시료의 파쇄를 최소화하기 위하여 정적 다짐을 수행하였다. 본 연구에서 수행한 입자 파쇄 및 입도, 투수 시험 조건은 Table 2와 같다.
- , 2013). 현장 시공 시 과다한 다짐 에너지가 입자파쇄에 미치는 영향을 파악하기 위해 표준 A 다짐의 다짐 에너지 100 %, 200 %, 300 % 조건으로 입자 파쇄를 실시하였고, 입자 파쇄를 실시하지 않은 원 시료와 비교하였다. 그런데 표준 A 다짐에서 규정된 래머의 직경은 5 cm으로 몰드의 직경 10 cm보다 작기 때문에 다짐 시 전 면적에 대하여 일정한 다짐을 기대하기 힘들며, 다짐이 편중된 경우 시료의 일부 구간에서만 파쇄가 나타나므로 파쇄지수의 정확한 측정이 어렵게 된다.
대상 데이터
- 9은 입자 파쇄에 따른 Bottom ash와 풍화토에 대한 투수계수 산정 결과를 비교한 것이다. 본 연구에서는 파쇄에 따른 영향이 클 것으로 판단되는 입경 4.75 mm이상의 입자 함량이 높은 YH시료와 SCP시료를 대상으로 투수시험을 실시하였다. 결과에서와 같이 Bottom ash는 풍화토에 비해 초기 투수계수가 매우 높으며 입자 파쇄에 따른 투수계수의 감소 폭도 상대적으로 작게 나타났다.
- 일반적인 Bottom ash의 다짐에너지에 따른 파쇄특성을 파악하기 위하여 국내 영흥(YH), 삼천포 (SCP), 태안 (TA), 호남(HN) 지역의 석탄 화력 발전소에서 채취한 시료를 사용하였으며, 기초물성시험결과는 Table 1과 같다. 본 연구에서 사용한 국내 4개 발전소의 Bottom ash는 비중이 2.
성능/효과
- 1. 파쇄지수 B는 다짐에너지가 증가할수록 점차적으로 증가하며, 0.250 mm ~ 0.850 mm의 입경에서 크고, 양단에서 작은 분포를 보인다. 초기 4.
- 2. 파쇄지수 BI를 이용하여 0.150 mm이하의 작은 입경을 가지는 입자의 파쇄성을 판단 할 경우 실제 파쇄가 발생하는 양은 매우 작으나 이에 따른 BI가 매우 민감하게 변화하기 때문에 파쇄성을 과대평가할 가능성이 존재한다.
- 3. 다짐에너지 증가에 따라 D15i/D15f, B10은 시료에 따른 큰 차이 없이 유사한 경향을 보이며 증가하고 있으며 이로 인해 Bottom ash의 파쇄 정도에 따른 투수계수의 감소 양상은 시료의 종류에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 실제로, 파쇄 정도에 따른 투수계수 측정 결과 YH시료와 SCP시료의 파쇄에 따른 투수계수 감소 양상은 매우 유사하게 나타났다.
- 4. 기존에 제시된 다양한 파쇄지수는 그 목적에 따라 지수의 산정 방법이나 범위에 큰 차이가 있다. 이에 따라 입자의 파쇄성을 평가할 경우 여러 가지 파쇄지수를 적용·산정하여 그 목적에 따라 파쇄성에 대한 평가를 수행하여야 할 것이다.
- 5. Bottom ash의 투수계수는 풍화토에 비해 매우 높게 나타났으나 입자 파쇄에 따른 투수계수의 감소폭은 작게 나타났다. 이에 따라 Bottom ash는 기본적으로 풍화토에 비해 높은 배수성능을 기대할 수 있으며, 현장에서 과다짐 등에 의해 파쇄가 발생하더라도 배수성능이 잘 유지될 수 있을 것이라 판단된다.
- 75 mm체 잔류율에 기인한다. SCP, TA, HN시료는 다짐에 따라 Br이 비교적 선형적으로 증가하고 있으며, 최대 0.08 ~ 0.11로 비교적 낮은 파쇄성을 나타내었다. 다짐에너지 증가에 따른 D15i/D15f, B10은 전체 시료에서 유사한 경향을 보이며 증가하고 있으며 이에 따라 Bottom ash의 파쇄 정도에 따른 투수계수의 감소양상은 시료의 종류에 따라 큰 차이를 보이지 않을 것이라 판단된다.
- 75 mm이상의 입자 함량이 높은 YH시료와 SCP시료를 대상으로 투수시험을 실시하였다. 결과에서와 같이 Bottom ash는 풍화토에 비해 초기 투수계수가 매우 높으며 입자 파쇄에 따른 투수계수의 감소 폭도 상대적으로 작게 나타났다. 또한, 현장의 과다짐 조건을 고려한 다짐에너지 수준인 1661.
- 7은 Bottom ash의 다짐에너지 별 파쇄지수 BI의 산정 결과이다. 다짐에너지가 증가함에 따라 BI가 높게 산정되며,입경이 작아질수록 대체적으로 BI가 높게 나타났다. 동일한크기의 다짐에너지에서 BI는 입경이 작아질수록 점차 증가하나 0.
- 일반적인 Bottom ash의 다짐에너지에 따른 파쇄특성을 파악하기 위하여 국내 영흥(YH), 삼천포 (SCP), 태안 (TA), 호남(HN) 지역의 석탄 화력 발전소에서 채취한 시료를 사용하였으며, 기초물성시험결과는 Table 1과 같다. 본 연구에서 사용한 국내 4개 발전소의 Bottom ash는 비중이 2.15 ~ 2.21로 일반적인 흙에 비하여 상대적으로 낮은 비중을 가지고 있으며, 비소성으로 나타났다. Fig.
- 둥근 기포 형태의 입자 형상이 관측되며, 입자 내부에 공동이 형성된 다공질 재료임이 확인 가능하다. 입도분석 결과, 입경 0.075 mm 이하의 입자가 2.77 ~ 5.70 %로 매우 낮게 나타났으며 입경 4.75 mm 이상의 입자는 영흥 지역 Bottom ash의 경우 24.50 %로 타 지역에 비해 높으며 이에 반해 삼천포 지역 Bottom ash는 1 % 미만이다.
후속연구
- 이에 따라 입자의 파쇄성을 평가할 경우 여러 가지 파쇄지수를 적용·산정하여 그 목적에 따라 파쇄성에 대한 평가를 수행하여야 할 것이다.
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