초록 ▼

(1차년도)
1. 산성배수 발생개연성이 높은 암석의 분포지역 파악.
- 문헌연구 : 황화광물의 생성조건, 황화광물 함유 암석의 분포지역.
- 현장조사 : 사면에서 산성배수 발생여부 조사, 사면배수의 현장분석(pH, EC, alkalinity)
2. 암석에 대한 평가기법 확립.
- 시료채취 및 분석 : 황화광물함량, 광물조성, 최대산발생능력, 순산발생능력, 순산발생량, 산중화능력
- 위해도 평가 : 순산발생량/순산발생능력, 산중화능력/최대산발생량, 현장조사 결과의 비 교분석.
3. 산성배수에 의한

(1차년도)
1. 산성배수 발생개연성이 높은 암석의 분포지역 파악.
- 문헌연구 : 황화광물의 생성조건, 황화광물 함유 암석의 분포지역.
- 현장조사 : 사면에서 산성배수 발생여부 조사, 사면배수의 현장분석(pH, EC, alkalinity)
2. 암석에 대한 평가기법 확립.
- 시료채취 및 분석 : 황화광물함량, 광물조성, 최대산발생능력, 순산발생능력, 순산발생량, 산중화능력
- 위해도 평가 : 순산발생량/순산발생능력, 산중화능력/최대산발생량, 현장조사 결과의 비 교분석.
3. 산성배수에 의한 피해현황 파악.
- 지반공학적 측면(사면안정성) : 암석의 풍화정도, 사면구조물의 부식상태.
조사, 암석의 풍화 시험, 산성배수에 의한 콘크리트 부식시험.
- 환경적 측면(오염물질 부하) : 식생상태, 경관, 배수 채취 및 분석.
4. 산성배수 발생억제를 위한 피막형성의 핵심기술의 확보.
- 표준 황철석의 산화기작 규명 : 반응속도, Fe와 S의 산화특성.
- 최적피막형성 조건의 도출 : $PO_{4}^{3-},\;H_{2}O_{2}$, pH, 반응온도.
- 피막의 황화광물 산화저감 효율 : $H_{2}O_{2}$ 농도별 산화시험.
- 피막의 내구성 : pH 3-10 환경에서 $PO_{4}^{3-}$ 용출시험.
- 표면분석 : 반사현미경, 전자현미경(SEM), 표면분석기(XPS).
(2차년도)
1. 암석 유형별 최적피막형성 조건 도출.
- 안산암, 편마암, 제3기 퇴적암, 폐석탄의 산성배수 발생개연성 시험.
- 다양한 농도의 $H_{2}O_{2}$와 $KH_{2}PO_{4}$를 가지는 피막형성제와 암석분말을 반응시키고 반응 후 용액을 분석하여 피막형성 정도를 파악.
- 반응 후 전자현미경(SEM)을 이용하여 피막형성 여부를 확인함.
2. Silicate를 이용한 함황철석 암석의 피막형성 시험.
- 함황철석 안산암 분말과 다양한 농도의 H2O2와 Na-silicate, buffer를 함유한 용액과 반응 시키고 반응 후 용액을 분석하여 피막형성정도를 파악.
- 반응 후 전자현미경(SEM)을 이용하여 피막형성 여부를 확인함.
3. 피막형성제가 콘크리트 강도에 미치는 영향 파악.
- 시멘트+주문진 표준사+물(피막형성제 0-100%)를 이용하여 성형 후 28일간 양생.
- 양생 후 콘크리트 코어의 일축압축 강도 시험.
4. 피막형성처리가 식생성장에 미치는 영향 파악.
- 토양+암석분말+모래의 인공토양을 화분에 채우고 물, H2O2 처리, 피막형성처리 후 ryegrass의 발아 및 성장 시험
- 침출수와 토양 분석.
5. 현장시험시공을 위한 실내모사실험.
- 암석을 아크릴 박스에 채우고 물, 피막처리 후에 산화.
- 용액의 분석을 통하여 암석으로부터 발생된 산의 량을 계산
6. 현장시험시공.
- 산성배수 발생 절취사면과 성토사면을 대상으로 피막형처리.
- 산발생량, 암석의 풍화정도, 식생의 성장상태를 모니터링.
(3차년도)
1. 산성배수 발생 암사면 대상 현장시험시공
- 피막의 안정성 및 효율성 모니터링
- 사면배수 수질 및 안정성 변화 모니터링
- 시공비용 산출 및 경제성 검토
- 시공메뉴얼 및 유지관리 체크리스트 작성
2. 산성배수 발생기원 토양의 식생피복 시험시공
- 피막처리제 토양주입 장치고안 및 실험
- 식생성장상태 모니터링
- 토양의 화학적 특성변화 시험

Abstract ▼

Ground has been frequently excavated because of construction of new roads and modification of existing roads in Korea. Ground excavation especially in the area with sulfide rich bedrock generates acid rock drainage(ARD). The ARD on road cut slope has been known to reduce the slope stability, to corr

Ground has been frequently excavated because of construction of new roads and modification of existing roads in Korea. Ground excavation especially in the area with sulfide rich bedrock generates acid rock drainage(ARD). The ARD on road cut slope has been known to reduce the slope stability, to corrode the slope structure and to discharge the contaminants and is a pending problem in construction field in Korea. The objective of this study is to develop a coating technology to reduce ARD generation from the road cut slope. The research works of the first year covered followings: 1) figure out the area of ARD generating rock, 2) evaluation of ARD generation potential for sulfide containing rocks, 3) investigation of negative effects of ARD in terms of engineering and environment, and 4) search the optimum condition for ARD reduction; the second year: 1) figure out the optimum condition for phosphate coating, 2) development silicate coating technology, 3) development of revegetation technology for acid sulfate soil in a greenhouse, 4) evaluation of the effect of coating solution on concrete strength, 5) field application of coating technology; the third year : 1) field application of coating technology for the reduction of ARD generation and revegetation, 2) evaluation of cost and effectiveness of coating technology, 3) field manual of coating technology.
There were four type rocks in Korea which had ARD generation potential: Okcheon group in Chungcheong-do, Mesozoic volcanic rock in southern province, Peongan group in Ganwon-do, and Tertiary sedimentary and volcanic rocks. We categorized rocks into three groups according degree of harm in terms of foundation engineering and environment: group I(NP/MPA < 1 or NAPP > 100), group II(1 < NP/MPA < 2 or 0 < NAPP < 100) and group III(NP/MPA > 2 or NAPP < 0). Where NP stands for neutralization potential, MPA for maximum potential acidity and NAPP for net acid production potential. A strategy for ARD reduction may be required for the group I and a careful management may be needed for the group II. However, there is no ARD generation potential for the group III. Acid rock drainage on cut slope accelerated rock weathering and corroded slope structures resulting in reduction of slope stability. The cut slope with ARD had bad vegetation coverage and whit and red colored stains resulting bad landscape. There was also an environmental concern due to contaminated drainage with heavy metals and low pH. The optimum coating solution was pH 6(NaOAc) 0.01M $PO_{4}^{3-}$ 0.01M $H_{2}O_{2}$ which reduced greater than 80% ARD production. The solution produced a surface coating of 5 ${\AA}$ in thickness on pyrite and the coating was quitely stable in pH 3 to 10 solution.
The information for the distribution of rocks with ARD generation potential may be utilized as a basic data in an evaluation of environmental impact, investigation and planing for the future construction projects. The evaluation method for ARD generation potential for rocks can a standard rock evaluation method. We expect a great demand for the coating technique for ARD reduction in the field of slope management.
Treated cut slope with coating technology reduced ARD and rock weathering. The coating solution reduced Al availability of soil and enhanced plant growth.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...4
• SUMMARY...10
• 목차...13
• CONTENTS...17
• 표 목록...22
• 그림목록...23
• 제 1 장. 서론...27
• 제 1 절. 연구의 필요성...27
• 1. 산성배수와 건설사업...27
• 2. 황화광물의 산화와 산성배수의 생성...28
• 3. 산성배수에 의한 피해...31
• 4. 산성배수 발생 절취사면 처리현황과 문제점...31
• 5. 산성배수 발생정도와 암석유형의 상관관계...33
• 6. 피막형성기술을 이용한 산성배수의 발생 저감...33
• 제 2 절. 연구의 중요성...34
• 제 3 절. 연구목표 및 범위...35
• 1. 1차년도 연구...35
• 2. 2차년도 연구...36
• 3. 3차년도 연구...36
• 제 2 장. 국내.외 기술개발 현황...38
• 제 1 절. 국내 기술동향...39
• 1. 산성배수의 환경영향 관련 국내 기술동향...39
• 2. 산성배수 발생억제 관련 국내 기술동향...40
• 제 2 절. 국제 기술동향...41
• 1. 산성배수의 환경영향 관련 국제 기술동향...41
• 2. 산성배수 발생억제 관련 국제 기술동향...42
• 제 3 절. 건설현장에서 산성배수에 의한 피해저감대책 적용 사례...43
• 제 4 절. 기술동향 분석 결론...44
• 제 3 장. 연구개발 수행 내용 및 결과...45
• 제 1 절. 표준 시료를 이용한 황철석의 산화 및 산성배수 발생특성 규명...45
• 1. 이론적 접근 방법...45
• 2. 연구방법...46
• 3. 연구결과...46
• 제 2 절. 문헌조사를 통한 산성배수 발생가능지역 가능지역의 추출 및 현장 확인...49
• 1. 이론적 접근 방법 및 현장조사...49
• 2. 연구결과...49
• 제 3 절. 암석의 산성배수 발생가능성 및 위해도 평가...52
• 1. 이론적 접근 방법...52
• 2. 연구 방법...52
• 3. 연구 결과...53
• 제 4 절. 산성배수가 발생되는 절취사면의 현황조사...58
• 1. 이론적 접근방법...58
• 2. 조사 방법...59
• 3. 조사 결과...59
• 제 5 절. 황철석의 산화가 암석의 물성에 미치는 영향...66
• 1. 이론적 접근방법...66
• 2. 실험 방법...67
• 3. 연구 결과...70
• 제 6 절. 산성배수에 의한 콘크리트 구조물의 부식...79
• 1. 이론적 접근 방법...79
• 2. 시험 방법...80
• 제 7 절. 백화현상과 산성배수 발생 사면의 흰색 침전물의 비교분석...83
• 1. 이론적 접근...83
• 2. 시료 채취 및 분석...83
• 3. 연구 결과...84
• 제 8 절. 최적 피막형성 조건 도출...85
• 1. 이론적 접근 방법...85
• 2. 시험 방법...85
• 3. 연구 결과...88
• 제 9 절. 암석 유형별 최적 피막형성 조건 도출...96
• 1. 이론적 접근방법...96
• 2. 연구 방법...96
• 3. 결과...97
• 제 10 절. Silicate를 이용한 함황철석 암석의 피막형성...99
• 1. 이론적 접근방법...99
• 2. 연구방법...100
• 3. 연구결과...101
• 제 11 절. 피막형성제가 콘크리트 강도에 미치는 영향...105
• 1. 이론적 접근 방법...105
• 2. 실험방법...106
• 3. 연구결과...107
• 제 12 절. 피막형성처리를 이용한 특이산성토 식생피복...108
• 1. 이론적 접근방법...108
• 2. 실험방법...109
• 3. 연구결과...110
• 제 13 절. 코팅처리를 이용한 산성배수 발생 흙사면의 자연식생피복...114
• 1. 이론적 접근...114
• 2. 실험방법...114
• 3. 연구결과...115
• 제 14 절. 코팅처리제 주입을 활용한 산성배수 발생암석 기원 토양의 식생피복...115
• 1. 이론적 배경...115
• 2. 실험 방법...116
• 3. 연구결과...118
• 제 15 절. 암반사면 및 성토층으로부터 산성배수 발생억제...120
• 1. 이론적 배경...120
• 2. 실험 방법...120
• 3. 연구 결과...122
• 제 16 절. 산성암반배수가 발생되는 암반사면의 인산염 피막형성 처리...123
• 1. 이론적 배경...123
• 2. 실험방법...124
• 3. 연구결과...125
• 제 17 절. 산성암반배수가 발생되는 암반사면의 인산염 피막형성 처리(시험시공)...127
• 1. 이론적 배경...127
• 2. 실험 방법...128
• 3. 연구 결과...131
• 제 18 절. 산성배수 발생사면의 산성배수 발생억제를 위한 피막처리 공사시방서...132
• 1. 일반사항...132
• 2. 재료...133
• 3. 시공...133
• 4. 품질관리...134
• 제 19 절. 유지관리지침...135
• 1. 일반사항...135
• 2. 피막형성제가 살포된 사면의 점검...135
• 3. 피막형성제가 살포된 사면의 손상조치...135
• 제 20 절. 시공비용 산출, 경제성 검토 및 타 분야 적용성 검토...136
• 제 21 절. 평가기법 및 대책공법의 현장적용 사례...145
• 1. 이론적 접근 및 목표...145
• 2. 연구방법...146
• 3. 연구결과...148
• 4. 산성암반배수에 대한 대책공법 검토...158
• 5. 결론...160
• 제 4 장. 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...166
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획...171
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...181
• 제 7 장. 참고문헌...182