[논문]지중 시공 벽체의 매립장 침출수 차단성 연구

고용일

doi:10.14481/jkges.2018.19.10.27

초록
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원호활동파괴가 발생한 해안 폐기물 매립장에서 기초지반 전단강도의 보완과 폐기물 침출수가 지하수나 인접지반으로 유동되는 것을 차단하는 최종 시설로서 시멘트계 지중벽체를 시공한 후, 침출수 차단효과를 확인하였다. (1) 육안 확인 및 (2) 압축강도 시험에 의하면 지중에 시공된 벽체의 품질이 상당히 양호하다는 사실을 확인할 수 있고 (3) 현장 투수시험과 (4) 성분 및 성분비 분석과 (5) 질량 분석기를 통해서 얻게 되는 크로마토그램의 분포패턴 판정 등 중복적인 실험 및 조사 분석에 의해서 벽체의 수밀성이나 침출수의 이동에 대한 차단성이 매우 크다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 폐기물 매립장 내에서 발생하는 침출수와 같은 고농도 환경오염수가 매립장 밖으로 유출되거나 침투하는 것에 대한 신뢰적인 차단 여부는 이 5가지의 조사 및 시험을 실시하는 방안에 의하여 객관적으로 판단될 수 있다고 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of cutting-off the leakage was identified by the cement based wall mass constructed in underground, as complete facilities for reinforcement in shear strength of landfill which was subjected to circular failure and for cutting-off the leachate from the costal waste landfill. By (1) visual...

The effect of cutting-off the leakage was identified by the cement based wall mass constructed in underground, as complete facilities for reinforcement in shear strength of landfill which was subjected to circular failure and for cutting-off the leachate from the costal waste landfill. By (1) visual inspection after underground excavating and (2) compressive strength test for core of underground wall, it could be identified that quality of wall mass constructed in underground was so effective, and by additional test, so as (3) in-situ permeability test in the hole after coring wall mass, (4) analyzing the characteristics of basic components and their profiles through the series of chemical experiments and (5) deciding the general distribution patterns from the chromatograms using GC-MS, it could be identified that watertight and cutting-off the leachate of wall mass constructed in underground was very effective. Therefore, it is concluded that five types of tests suggested in this study can judge the effect of cutting-off the leakage or infiltration of very high concentrated leachate from the waste landfill.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Soil profile including road on coastal embankment
그림 Fig. 2. Detail of excavation aspect for investigating wall mass in underground
표 Table 1. Result of uniaxial compressive strength test
표 Table 2. Result of in-situ permeability test
그림 Fig. 3. Station & site of investigating and sampling
그림 Fig. 4. Distribution of the ratio(testing value of principal components in sample water / estimating value of principal components in seawater)
그림 Fig. 5. Typical GC-MS chromatogram of east lake water
그림 Fig. 6. Typical GC-MS chromatogram of underground water
그림 Fig. 7. Typical GC-MS chromatogram of seawater

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 공용 중이던 해안 폐기물 매립장이 파괴되어 폐기물 침출수가 유출되는 상황에서 지반의 전단파괴에 대한 대책과 폐기물 침출수가 지중을 통해서 매립장 밖으로 유출 또는 침투되는 것을 방지하여 지하수나 인접지반으로 유동되는 것을 차단하는 최종 시설로서, 지중벽체를 시공한 현장에서 이 지중벽체의 역할 중 본 현장에서 특히 중요성이 강조된 역할인 침출수 차단효과에 대한 확인을 실시하고자 한다.

제안 방법

(2) 앞에서 실시한 육안 확인 및 2가지의 지반공학적 시험으로는 일반적인 지하수의 유출에 대한 차단이 확인될 수는 있다고 판단되지만, 폐기물 매립장 내에서 발생하는 침출수와 같은 고농도 환경오염수의 매립장 밖으로의 유출이나 침투에 대한 차단 여부에 대해서 더욱 객관적으로 확인될 필요가 있기 때문에 주변의 수질 현황에 대해 성분 및 성분비 분석과 질량 분석기를 통해서 얻게 되는 크로마토그램의 분포패턴 판정을 추가적으로 실시하였다.
원호활동파괴가 발생한 해안 폐기물 매립장에서 기초지반 전단강도의 보완과 폐기물 침출수가 지하수나 인접지반으로 유동되는 것을 차단하는 최종 시설로서 시멘트계 지중벽체를 시공한 후, 침출수 차단효과에 대하여 일반적인 육안확인 및 2가지의 지반공학적 시험뿐 아니라 주변 지하수나 해수 등 대상지역 주변의 수질 현황에 대해 성분 및 성분비분석과 질량 분석기를 통해서 얻게 되는 크로마토그램의 분포패턴 판정 등을 엄밀하게 실시한 결과를 정리하였다.
침출수 차단효과에 대한 확인을 위해 사용되고 있는 몇 가지 방안 중, 본 현장에 실제 실시된 방안(Koh, 2017)은 일반적인 지하수의 차수효과를 확인하기 위해 실시되는 육안확인 및 2가지의 지반공학적 시험(①지반을 굴착한 후 지중연속벽체의 육안 확인, ②벽체의 코아 채취 후 일축압축강도시험, ③벽체 코아 채취 시 현장 투수시험)를 실시하고, 주변 지하수나 해수 등 대상지역 주변의 수질 현황에 대해 성분(Koh, 2012) 및 성분비 분석과 질량 분석기를 통해서 얻게 되는 크로마토그램의 분포패턴 판정을 추가적으로 실시하는 것으로, 폐기물 매립장 내에서 발생하는 침출수와 같은 고농도 환경오염수가 매립장 밖으로 유출되거나 침투하는 것에 대한 신뢰적인 차단 여부를 객관적으로 판단할 수 있는 방안임을 본 연구를 통해 확인하고자 한다.

대상 데이터

본 연구에서 대상으로 하는 현장 지중에 시공된 벽체용 직경은 1,000mm, 시공 깊이는 13m∼22.5m, over lapping형 으로 시공된 벽체의 총 연장은 3,000m 이상이다.

데이터처리

본 분석기법은 ‘해수 중 주요성분의 비는 일정하다’는 이론을 바탕으로 염분 35psu의 해수 중 주요성분의 농도를 기준으로 주요원소에 대한 실측값과 실측 염분 값으로 환산한 예측 값의 비를 토대로 해수와 그 외 지점들의 분포패턴을 비교·분석하였다. 각 지점의 분포패턴을 분석하기에 앞서 해수의 실측 값과 예측 값을 비교해본 결과 거의 일치함을 확인할 수 있었기에 본 기법을 적용하였다.

이론/모형

동호수 지중수 그리고 해수의 상호 간의 유사성을 판별하기 위하여 일반적으로 원유와 제품유 등을 구별하고 판별하는데 이용되는 유지문분석 기법을 이용하였다. 유지문분석기법은 높은 감도와 선택성을 가지고 있는 검출기기인 GC(Gas Chromatography)-MS(Mass Spectrometry)를 이용하여 검출한 크로마토그램의 피크형태 그리고 미지의 물질이 검출되어 나온 피크의 머무름 시간 등을 비교･분석하여 판별하는 방법이다.

성능/효과

(1) 육안으로 확인한 지중벽체의 상태는 양호하게 형성되어 있음을 확인되었고 코아 압축강도는 모두 설계기준 강도 5.90MN/m²를 상회하고 있어 지중에 시공된 벽체의 품질이 상당히 양호하다는 사실을 확인하였으며, 현장 투수시험에 의해 구해진 모든 투수계수는 설계기준인 1×10^-6cm/sec 미만으로 지중에 시공된 벽체의 수밀성이나 지하수의 이동에 대한 차단성이 매우 크다는 사실을 확인하였다.
(3) 각 지점의 성분 및 성분비에 대한 전체적인 분포패턴을 보면 지중수는 해수의 분포패턴과 거의 유사하고, 동호수의 경우 일부 성분에서만 해수와 유사한 분포패턴을 보이지만 전체적인 분포패턴은 해수와 상당한 차이가 있음을 확인함으로써 지중에 시공된 벽체는 수밀성에서나 침출수의 이동에 대한 차단성에서 우수한 것으로 사료된다.
(4) 동호수는 해수와 확연히 다른 크로마토그램 형태를 보이는 반면, 해수와 지중수에서는 일정 구간에서 상당히 유사함을 확인함으로써 지중에 시공된 벽체는 수밀성에서나 침출수의 이동에 대한 차단성에서 우수하다는 사실을 질량 분석기를 통해서 얻게 되는 크로마토그램의 분포패턴 판정에 의해서도 중복적으로 확인할 수 있었다.
(5) 본 연구에서 실시된 5가지 조사 및 시험의 실시가 폐기물 매립장 내에서 발생하는 침출수와 같은 고농도 환경 오염수의 매립장 밖으로 유출이나 침투에 대해 신뢰적으로 차단할 수 있는지 여부를 객관적으로 판단할 수 있는 충분한 방안이라는 사실을 확인할 수 있었다.
7에 의하면 특히 동호수는 해수와 확연히 다른 크로마토그램 형태 등을 보이지는 반면 해수와 지중수는 일정 구간에서는 상당히 유사함을 확인할 수 있다. 이 분석 결과에 따르면 지중에 시공된 벽체의 수밀성이나 침출수의 이동에 대한 차단성이 잘 되고 있음을 정밀한 수질조사 결과의 성분비 분석에 의해서 뿐 아니라 보조방법에 의해서도 중복적으로 확인할 수 있었다.
한편, 지중수의 경우 해수와 비교하면 약간의 차이는 있지만 거의 모든 성분에서 유사하게 나타났다. 즉, 각 지점의 전체적인 분포패턴을 보면 지중수는 해수의 분포패턴과 거의 유사함을 알 수 있었고,동호수의 경우 일부 성분만 해수와 유사한 분포패턴을 보이지만 전체적인 분포패턴은 해수와 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지중벽체에는 무엇이있나	이러한 지중벽체에는 복합형 steel sheet pile류 벽체, overlapping형 SCW류 벽체, over lapping형 지반 grouting류 벽체, 지하 연속벽 등이 있는데 본 현장의 지반이 지반변형 및 파괴에 민감해 있는 지반임을 감안할 때 되도록 소규모장비시공이면서 시공 중에 지반을 되도록 적게 교란시키고 해수와 지하수의 화학적 성분에 의한 지중벽체 형성이나 내구성에의 영향이 없으며 경제성도 갖춘 반영구적인 벽체가 타당할 것으로 여겨 over lapping형 지반 grouting류 벽체를 시공하였다. 주재료로는 시멘트계 몰탈을 사용하여 지중에서 auger 등으로 흙과 교반을 병행하여 주입하는 방식의 시공은 우선 간단한 편이고 시공 중 토사유출이 적어 잔토가 소량이며 수질오염의 우려도 적을 뿐 아니라 지중벽체 강도가 상당히 크고 차수성이 좋아 일반적으로 많이 사용되는 종류이다(한라건설기술연구소, 1996).
	해안 제방도로를 포함한 본 현장의 지층 구성에서 슬래그층은 어디에 있나	1과 같다. 본체가 주로 깨친 돌로 되어있는 해안 제방도로의 저면에 바로 접해서 모래입자 크기의 슬래그가 포설되어 있으며 이 슬래그 층의 하부는 해성퇴적층인 실트질 점토와 섞여 싵트성 모래층을 이루고 있고, 그 하부로는 실트성 점토로 분류되는 원지반인 해성점토층이 20m 전후하여 형성되어 하부 아래로 모래 및 사력층, 기반암층의 순서로 지층이 구성되어 있다(한국지반공학회, 2009).
	지중벽체의 주재료를 말하라	이러한 지중벽체에는 복합형 steel sheet pile류 벽체, overlapping형 SCW류 벽체, over lapping형 지반 grouting류 벽체, 지하 연속벽 등이 있는데 본 현장의 지반이 지반변형 및 파괴에 민감해 있는 지반임을 감안할 때 되도록 소규모장비시공이면서 시공 중에 지반을 되도록 적게 교란시키고 해수와 지하수의 화학적 성분에 의한 지중벽체 형성이나 내구성에의 영향이 없으며 경제성도 갖춘 반영구적인 벽체가 타당할 것으로 여겨 over lapping형 지반 grouting류 벽체를 시공하였다. 주재료로는 시멘트계 몰탈을 사용하여 지중에서 auger 등으로 흙과 교반을 병행하여 주입하는 방식의 시공은 우선 간단한 편이고 시공 중 토사유출이 적어 잔토가 소량이며 수질오염의 우려도 적을 뿐 아니라 지중벽체 강도가 상당히 크고 차수성이 좋아 일반적으로 많이 사용되는 종류이다(한라건설기술연구소, 1996).

참고문헌 (6)

국토교통부 (2016), 구조물기초설계기준.
한국지반공학회 (2009), 인선이엔티 지정 폐기물 매립시설 및 주변지반 변형에 따른 원인분석 및 대책공법 연구보고서.
한라건설기술연구소 (1996), 흙막이 구조물 공사의 안정성 확 보방안 연구(I), pp. 20-41.
Koh, Y. I. (2012), The environmental analyzing method of mixed coal ash in ash pond to recycle as a construction material, Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 13, No. 12, pp.75-79 (In Korean).
Koh, Y. I. (2017), The method of certification waterproof effect for consecutive column-wall in underground, Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 18, No. 9, pp. 5-9 (In Korean).

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Lambe, T. W. and Whitman, R. V. (1986), Soil Mechanics, SI Version, John Wiley & Sons Inc., Seoul, pp. 27-51.

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