[논문]폐콘크리트 재활용을 위한 지반환경공학적 특성 분석

정하익; 김상근; 정길수; 진현식

문제 정의

시행하여 사업장내에서 발생하는 폐기물에 대하여 단계적으로 건설폐기물의 재활용 비 율을 증진시킬 계획에 있다. 따라서 본 연구에서는 단지내에서 발생되는 폐콘크리트의 pH, 유기물 함량, 중금속 농도 등의 환경적 특성을 분석하여 재활용방안을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 택지개발현장에서 실시되고 있는 지장물 철거에 의해 발생되고 있는 폐콘크리트를 이용하여 실내 및 현장시험을 실시하고 관련 법규에서 제한하고 있는 품질기준과 비교 분석하여 재활용할 수 있는 방안과 보다 더 환경친화적인 처리 방법을 모색하였다. 실험은 폐콘크리트의 공학적 환경적 특성을 분석하기 위하여 비중, 입도, pH 등의 실험을 실시하였으며, 재활용방법을 모색하기 위하여 폐콘크 리트의 기본 특성 및 다짐, CBR시험 등을 실시하였다.
실험은 폐콘크리트의 공학적 환경적 특성을 분석하기 위하여 비중, 입도, pH 등의 실험을 실시하였으며, 재활용방법을 모색하기 위하여 폐콘크 리트의 기본 특성 및 다짐, CBR시험 등을 실시하였다. 실험결과는 폐기물관리법에서 규정하고 있는 재활용방법에 따른 공학적 환경적 품질기준과 비교하여 그 처리 방법을 모색하고자 한다.

제안 방법

다층 지반을 연속적으로 해석하기 위해서는 모델링 지반의 경계면 조건을 적용해야한다. 2개의 서로 다른 층이 연속적임을 감안한 식을 사용하였고 배수재가 설치된 지반과 설치되지 않은 지반을 포함한 경계조건을 적용하였다.
본 연구에서는 택지개발현장에서 실시되고 있는 지장물 철거에 의해 발생되고 있는 폐콘크리트를 이용하여 실내 및 현장시험을 실시하고 관련 법규에서 제한하고 있는 품질기준과 비교 분석하여 재활용할 수 있는 방안과 보다 더 환경친화적인 처리 방법을 모색하였다. 실험은 폐콘크리트의 공학적 환경적 특성을 분석하기 위하여 비중, 입도, pH 등의 실험을 실시하였으며, 재활용방법을 모색하기 위하여 폐콘크 리트의 기본 특성 및 다짐, CBR시험 등을 실시하였다. 실험결과는 폐기물관리법에서 규정하고 있는 재활용방법에 따른 공학적 환경적 품질기준과 비교하여 그 처리 방법을 모색하고자 한다.
연구대상 지구내에서 건물의 해체를 통하여 선별 또는 분쇄된 폐콘크리트에 대한 환경특성을 먼저 살펴보았다. 폐콘크리트는 해체 및 선별 콘크리트를 대상으로 크기별로 채취하였다.
지구내 발생 폐기물 등을 재활용하는데 있어 폐기물 및 토양오염기준을 충분히 만족시켜 주변환경오 염의 우려가 없다고 인정되는 경우에는 지구내에서 발생되는 폐콘크리트의 함수비, 마모감량, 입도, 다 짐, CBR 등의 토질공학적 특성을 분석한 후, 관련 법규에서 제한하고 있는 품질기준과 비교 분석하여 재활용할 수 있는 처리 방법을 모색한다.
폐콘크리트의 마모감량을 살펴보기 위하여 로스엔젤레스 마모시험기를 이용하여 마모시험을 실시하였다. 폐콘크리트의 마모감량은 47.

대상 데이터

연구대상 지구내에서 건물의 해체를 통하여 선별 또는 분쇄된 폐콘크리트에 대한 환경특성을 먼저 살펴보았다. 폐콘크리트는 해체 및 선별 콘크리트를 대상으로 크기별로 채취하였다. 채취된 폐콘크리트 의 pH 및 유기물 함량을 분석하여 표 1에 나타내었다.

이론/모형

드래인재가 포함된 지반과 포함되지 않은 지반의 2차원 압밀 해석을 위해서는 Terzaghi 식과 Barron 식을 사용해야 한다.

성능/효과

1) 연구대상 폐콘크리트의 pH는 염기성으로 나타나며 유기물 함량은 5%미만으로 나타났다. 또한, 폐콘 크리트에 대하여 중금속류를 분석한 결과, 폐기물관리법 기준치를 모두 만족하였다.
2) 폐콘크리트에 대하여 장기 연속식 용출시험을 한 결과, 초기에 용출된 중금속류 대부분이 시간이 지 남에 따라 검출되지 않았음을 알 수 있었다.
3) 폐콘크리트의 비중은 2.62~2.67, 소성지수는 비소성(NP), 유효입경 Dme 0.17~0.34mm이고 #200체 통과량은 0.7~5.2의 범위로 나타났다.
4) 폐콘크리트의 다짐특성중 최적함수비는 11.5-14.3%, 최대건조단위중량은 1.761 ~ 1.935g/cm'3 이 고 CBR치는 평균 12.3으로 나타났다.
5) 일반가옥에서 발생되는 폐콘크리트의 마모 감량은 47.21 ~52.3으로 나타났다.
납(Pb)의 경우에는 폐콘크리트에서만 기준치 이하로 낮게 검출되었으며 그 밖의 수은(Hg) 및 6가크롬(Cr申), 테트라클로로에틸렌 및 트리클로로에틸렌, 시안(CN ) 등에 대해서는 검출되지 않았다. 따라서 분석한 중금속류의 화학 농도 결과는 폐기물 관리법 기준치를 모두 충족하는 것으로 나타났다.
한편, 1차 용출수를 실험한 결과 중금속의 농도중 구리, 납, 6가 크롬, 시안 등이 매우 낮게 나 타났으나 2차 용출수에는 구리를 제외한 다른 중금속 등은 모두 검출되지 않았다. 따라서 장기 연속식 용출시험을 한 결과, 초기에 용출된 중금속류 대부분이 시간이 지남에 따라 검출되지 않았음을 알 수 있었다.
1) 연구대상 폐콘크리트의 pH는 염기성으로 나타나며 유기물 함량은 5%미만으로 나타났다. 또한, 폐콘 크리트에 대하여 중금속류를 분석한 결과, 폐기물관리법 기준치를 모두 만족하였다.
장기 연속식 용출실험(Column Leaching Test)은 Column내에 폐콘크리트 시료를 채우고 연속 또는 간헐적으로 주입수(증류수, 해수)를 자연유하되게 하여 통과시킨 후 용출수의 성분을 조사, 분석하는 방 법이다. 본 실험은 실제 폐콘크리트가 장기적으로 매립되어 강우 및 지하수 등에 영향을 받을시 pH, 유 기물농도, 중금속류 등의 성분에 대해 시간경과에 따른 변화를 예상할 수 있다.
3으로 나타났다. 본 연구에서 사용된 폐콘크리트는 신선한 폐 콘크리트가 아니고 오래된 일반 가옥에서 발생된 폐콘크리트로서 마모감량이 크게 나타났다.
지구내 발생되는 해체 폐콘크리트 및 25mm 이하의 선별 폐콘크리트의 구리(Cu) 농도는 0.09~ 1.278 mg/L로 폐기물관리법 기준치인 3.0 mg/L 이내로 검출되었고 카드뮴(Cd) 농도 역시 0.094 mg/L의 농도 로 기준치 보다 약 30% 이내로 검출되었다. 납(Pb)의 경우에는 폐콘크리트에서만 기준치 이하로 낮게 검출되었으며 그 밖의 수은(Hg) 및 6가크롬(Cr申), 테트라클로로에틸렌 및 트리클로로에틸렌, 시안(CN ) 등에 대해서는 검출되지 않았다.
폐콘크리트에 대한 다짐특성 시험 결과 최적함수비는 11.5 ~14.3%이고 최대건조단위중량은 1.761~ 1.935g/cm³으로 나타났다. 폐콘크리트 25mm 이하의 CBR치는 평균 12.
7~12의 범위를 보여 일반적으로 염기성을 가지는 것을 알 수 있다. 폐콘크리트의 유기물함량은 1.3~4.9의 범위를 보여 유기물함량은 크지 않은 것으로 나타났다.
8 mg/L로 매우 낮게 나타났다. 한편, 1차 용출수를 실험한 결과 중금속의 농도중 구리, 납, 6가 크롬, 시안 등이 매우 낮게 나 타났으나 2차 용출수에는 구리를 제외한 다른 중금속 등은 모두 검출되지 않았다. 따라서 장기 연속식 용출시험을 한 결과, 초기에 용출된 중금속류 대부분이 시간이 지남에 따라 검출되지 않았음을 알 수 있었다.
해체 폐콘크리트에 대한 1차 및 2차 용출시험결과를 살펴보면, pH의 농도는 11.4에서 7.7로 시간이 지날수록 중성에 가까워졌으며 유기물 농도 지표인 COD의 값은 2차 분석시 약 6.8 mg/L로 매우 낮게 나타났다. 한편, 1차 용출수를 실험한 결과 중금속의 농도중 구리, 납, 6가 크롬, 시안 등이 매우 낮게 나 타났으나 2차 용출수에는 구리를 제외한 다른 중금속 등은 모두 검출되지 않았다.

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