[논문]미세 Diatom 입자 이동에 의한 모래지반의 투수 특성 변화

표원미; 이종섭; 이주용; 홍원택

doi:10.7843/kgs.2018.34.2.19

미세 Diatom 입자 이동에 의한 모래지반의 투수 특성 변화
Change of Hydraulic Properties of Sand due to Fine Diatom Particle Migration 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.34 no.2, 2018년, pp.19 - 32

표원미 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 이종섭 (고려대학교 건축사회환경공학부) , 이주용 (한국지질자원연구원 석유해저자원연구부) , 홍원택 (고려대학교 건축사회환경공학부)

초록
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심해저 지반에서 가스하이드레이트를 추출하는 경우 diatom과 같은 미세 입자 이동으로 인하여 해저 사면파괴 및 생산성 저하가 발생할 수 있으므로, 미세 입자 이동과 동반한 해저 지반특성 변화에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는, 모래 지반에 대하여 투수가 발생할 시 미세 diatom 입자 이동으로 인한 지반의 수리 특성 변화를 평가하고자 하였다. 우선 동해 울릉분지 가스하이드레이트 퇴적층을 모사하기 위하여 주문진 표준사와 diatom 혼합 시료를 부피비에 따라 15개의 시료로 조성 및 변수위 투수실험을 수행하였다. 또한 diatom 부피비 50% 및 0%인 교호층 시료의 상 하부 수압차를 3kPa, 6kPa, 9kPa로 조정하여 정수위 투수실험을 수행함으로써 미세 diatom 입자 이동을 모사하고 입자이동 구간에서의 투수계수 및 전기비저항을 측정하였다. 변수위 투수 실험 결과, diatom의 부피비가 증가할수록 시료의 투수계수가 감소하였고, 투수계수 감소 곡선은 diatom 부피비가 10% 이하일 때보다 10%~50% 구간에서 기울기가 완만해 졌으며, diatom 부피비가 50%이상일 때 다시 기울기가 증가하였다. 정수위 투수 실험 결과, diatom이 이동하여 diatom 입자 이동 구간의 투수계수는 감소하고 전기비저항은 증가하였다. 본 연구는 미세 입자 이동이 교호층 지반의 투수계수를 감소시키며, 투수계수와 전기비저항의 반비례관계를 바탕으로 미세 입자 이동으로 인한 혼합시료의 거동을 예측할 수 있음을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

During the process of gas hydrate extraction in the deep seabed, fine diatom particle migration occurs, which causes the seabed slope failure and the productivity deterioration of the gas hydrate. Therefore, a study related with the changes of the ground characteristics due to the fine particle migration is required. The objective of this study is to investigate the change of hydraulic properties of sand due to the migration of fine diatom particle in sandy soils. In order to simulate the sediments of the Ulleung basin gas hydrate in the East Sea, fifteen sand-diatom mixtures that have different diatom volume fractions (DVF) are prepared. During the falling head permeability tests, the coefficients of permeability are measured according to the DVF. In addition, for the simulation of the fine diatom particle migration, constant head permeability tests are conducted by applying the hydraulic pressures of 3 kPa, 6kPa, and 9 kPa on a specimen composed of two layers: a specimen with 50% DVF in upper layer and a specimen with 0% DVF in lower layer. Furthermore, the coefficient of permeability and the electrical resistivity of the migration zone are measured during the constant head permeability test. The falling head permeability tests show that the coefficient of permeability decreases as the DVF of the specimen increases. In addition, the gradient of the coefficient of permeability curve decreases in the DVF range of 10%~50% compared with that of 0%~10%, and increases above 50% in DVF. The result of constant head permeability tests shows that the coefficient of permeability decreases and electrical resistivity increases in the migration zone due to the fine diatom particle migration. This study demonstrates that fine diatom particle migration reduces the permeability of the soils and the behavior of the migration zone due to the fine diatom particle migration may be estimated based on the reversal relationship between the coefficient of permeability and the electrical resistivity.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	sand-diatom 혼합물에서 diatom 혼합비가 30% 미만일 때 간극비의 감소폭이 작고, diatom혼합비가 30% 이상일 때 간극비의 증가폭이 크게 나타난 이유는?	하지만 타 연구들에 비해 sand-diatom 혼합물에서는 diatom 혼합비가 30% 미만일 때 간극비의 감소폭이 작고, diatom혼합비가 30% 이상일 때 간극비의 증가폭이 크게 나타났다. 이는 다공성 입자인 diatom이 입자들 간의 간극과입자 내부의 간극을 동시에 가지는 double porosity의 특성을 가지므로, diatom 부피비가 커질 때 diatom 내부간극으로 인한 간극비의 증가폭이 크기 때문이다. 또한Fig.
	가스하이드레이트란?	최근, 비교적 접근이 용이한 내륙지역의 매장자원이고갈되어 감에 따라 대체 자원 개발에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히, 심해저 지반 및 동토 지반에 매장되어있는 가스하이드레이트는 천연가스가 압축되어 격자 구조의 물 분자에 결합한 고체 형태의 에너지로서, 1cm3의 가스하이드레이트 내에 약 170cm3의 가스가 함유되어 있는 고밀도 친환경 에너지원이다. 세계 각국의 연구자들은 이 가스하이드레이트를 차세대 에너지 자원으로 활용하기 위한 연구와 기술 개발을 활발히 수행하고있다.
	심해저 지반에서 가스하이드레이트를 추출하는 경우 발생하는 것은?	심해저 지반에서 가스하이드레이트를 추출하는 경우 diatom과 같은 미세 입자 이동으로 인하여 해저 사면파괴 및 생산성 저하가 발생할 수 있으므로, 미세 입자 이동과 동반한 해저 지반특성 변화에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는, 모래 지반에 대하여 투수가 발생할 시 미세 diatom 입자 이동으로 인한 지반의 수리 특성 변화를 평가하고자 하였다.

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