KR100805340B1

KR100805340B1 - 오염수 차단층 조성방법

Info

Publication number: KR100805340B1
Application number: KR1020060075948A
Authority: KR
Inventors: 진성기
Original assignee: (주) 에드벡트
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-20
Also published as: KR20080014361A

Abstract

오염수 차단층 조성방법에 관한 것으로 특히 폐 광산, 인공호수, 골프장 연못 및 폐기물 매립장 등에서 강우나 하천수에 의해 오염원을 통과하여 누출되는 오염수를 완전히 차단하여 주변 오염을 근원적으로 차단하고자 하는 것이다. 이를 위하여 두 층의 경계면의 간극 속에 칼사이트(CaCO₃)및 실리카 칼슘(CaSiO₂) 및 브루사이트(Mg(OH)₂)수화물로 구성된 삼층 씰(Triple Seal)을 형성하여 유해한 오염수의 외부 유출을 근본적으로 차단하도록 한다. 이를 위하여 원지반이나 오염원 상부에 상·하 두 층으로 구분하여 현장 사용토에 상호 화학 반응에 필요한 상부층혼합재와 하부층혼합재(TSL-1, TSL-2)를 각각 혼합한 후 다짐함으로써 이루어진다. 이로써 오염수의 일차적인 외부 유출을 방지하는 이중 씰(Double Seal)의 “자체형성”기능과 차단층 파손시 침전반응이 다시 시작되어 씰이 재생성되는 “자체 보수“의 기능을 동시에 갖게 되는 효과가 있다.

하천수, 오염원, 삼층 씰, 이중 씰, 상부층혼합재, 하부층혼합재.

Description

오염수 차단층 조성방법{The composition method for barrier layers of contaminated water}

도 1은 본 발명 오염수 완전 차폐를 위한 불용해성 씰의 개념도,

도 2는 차단층내 불용해성 씰 형성 모식도,

도 3은 불용해성 씰 파손 후 자체보수(Self Repairing)형성 모식도,

도 4는 공장 배합 시설도,

도 5는 현장에서의 시공 순서도,

도 6a는 상부층 혼합재(TSL-1)의 입도 분포도,

도 6b는 하부층 혼합재(TSL-2)의 입도 분포도,

도 6c는 현장 사용토의 입도 분포도,

도 6d는 본 발명에 따른 오염수 차단층 조성방법에서의 삼중 씰 라이너 시스템 공시체의 최대 건조면도 및 최적 함수비 결정도,

도 7은 시간 경과에 따른 2개 공시체의 투수 계수변화도이다.

***** 도면중 부호의 설명 *****

1 : 상부혼합재층, 2 : 하부혼합재층

3 : 이중 불용해성 씰 4 : 오염원

5 : 강우 6 : 하천수

7 : 현장사용토 8 : 상부층혼합재(TSL-1)

9 : 분산재(NC) 10 : 불용해성 씰

11 : 하부층혼합재(TSL-2) 12 : 원 지반

13 : 재형성된 불용해성 씰

본 발명은 오염수 차단층 조성방법에 관한 것으로 특히 폐광산, 인공호수, 골프장 연못 및 폐기물매립장 등에서 강우나 하천수에 의해 오염원을 통과하여 누출되는 오염수를 완전히 차폐하도록 상·하부층 경계면상에 삼중 불용해성 씰(Triple Unsoluble Seal)의 생성에 의해 차폐함으로써 주변 환경오염을 근원적으로 차단할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 이해를 위하여 불용해성 씰(Seals)에 대해 먼저 설명한다. 즉 불용해성 씰은 최초 뉴욕대 및 네덜란드 ECN연구소와 공동으로 롱 아일랜드의 인공 호안블럭상에 Ca(OH)₂가 해수중의 Mg⁺ ²및 CO3⁺²와 반응하여 칼사이트(Calcite/CaCO₃)및 브루사이트(Brucite/Mg(OH)₂)씰(Seal)이 형성되어 블록의 크랙(Ceack)부위를 메우는 현상을 발견하였고, 아메드(Ahmed)(1994년) 및 돌만(Dollman)(1993년)등은 황화물 광산지역내 광산 쓰레기 위에서 시더라이트(Siderite/FeCO₃)씰이 생성되어 광산지역내 산성오수의 유출을 감소시켰다고 보고 하였으며, Schuiling & Van Gaans(1990년)은 우크라이나내 티타늄 공장의 방류수가 유입된 42㎢면적의 연못 하부에서 이수석고(CaSO₄·2H₂O)및 니트로자로사이트(Nitrojarosite / NaFe(SO₄)₂(OH)₆)로 구성된 씰층이 생성되어 유황산 연못의 오수 누출이 방지되었음을 보고하고 있다.

또 호클리(Hockly)및 반 데르 솔루트(Van der Sloot)(1989년)등은 “인위적인 불용해성 침전물 생성이라는 새로운 복합 차단층 개념을 도입하였고, 이후 네덜란드ECN(Energy Research Center)(1996년)은 실험실 내에서 화학약품간의 반응에 의한 불용해성 침전물 생성을 위한 실내 시험을 수행하였다.

현재까지 밝혀진 불용해성 씰의 종류로는 표 1에서와 같이 칼사이트(Calcite)군, 도로마이트(Dolomite)군, 아라고나이트(Aragonite)군 등을 들 수 있으나 이는 장기간의 세월이 경과한 후에 자연스럽게 생성되는 현상으로서 단기간에 인위적인 생성이 곤란한 실정이었다.

카보네이트(Carbonate)광물의 종류

칼사이트(Calcite)군		돌로마이트(Dolomite)군		아라고나이트(Aragonite)군
광물	화학식	광물	화학식	광물	화학식
Calcite	CaCO₃	Dolomite	CaMg(CO₃)₂	Aragonite	CaCO₃
Magnesite	MgCO₃	Ankerite	Ca(Mg,Fe)(CO₃)₂	Witherite	BaCO₃
Siderite	FeCO₃	Kutnohorie	CaMn(CO₃)₂	Strontianite	SrCO₃
Rhodochrosite	MnCO₃	-

이후 국내에 도입된 오염수 차단용 불용해성 씰의 형태는 콘크리트 배합 설계시 보편적으로 발생하는 실리카 반응을 이용한 것으로서 이는 씰 생성시 장기간의 시간이 필요하며, 두 층의 경계면의 간극을 충전(充塡)하기에는 그 생성량이 적은 불완전한 기술이었다. 따라서 상기 기술 등을 폐광산, 인공호수, 골프장 연못, 폐기물매립장 등의 오염수 차단을 위한 차단층으로 적용하기 위해서는 현장에서

1) 단기간에 불용해성 씰 생성의 불확실성

2) 광물 혼합재의 상호 화학반응의 불확실성

3) 불용해성 씰 성능의 불완전성

4) 공사 완료 후 하자발생 우려등에 의해 현장 보급이 거의 전무한 실정이었다. 이후 본 발명자는 상기 기술적 문제를 보완하고 보다 완전한 형태의 오염수 차단용 씰을 생성하기 위해 연구를 수행한 결과 두 층의 층간 경계면의 간극(間隙)속에 칼사이트, 실리카칼슘 및 브루사이트 수화물의 삼중씰(Triple Seal)을 다량으로 용이하게 생성시킬 수 있는 방법을 개발함으로써 오염수 누출을 보다 완전하게 차단시키는데 성공하기에 이르렀다.

본 발명은 폐광산, 인공호수, 골프장 연못 및 폐기물 매립장 등에서 강우나 하천수에 의해 발생한 오염수 차단을 위한 차단층 공사시 단기간 내에 불용성 삼중 씰을 인위적으로 형성시키고 상재하중의 불균형 등으로 인해 발생하는 차단층 크랙 발생시 씰의 재생성이 가능하여 이중으로 된 안전한 오염수 완전 차폐 시스템을 제공하는데 있다.

이를 위하여 원 지반이나 오염원 상부에 현장 사용토에 상호 화학반응에 필요한 특수한 광물재료를 혼합하여 다짐한 층을 상부와 하부로 구분하여 두 층으로 구성하였고 강우나 하천수가 오염원을 통과할 때 발생하는 오염수를 매개체로 하여 단기간에 하부의 광물 혼합재와 반응하여 이중 불용성 씰을 형성시켜 오염수의 유출을 방지하고 차단층에 크랙 발생시 씰이 재형성되는 “자체 보수기능을 보유하도록 함으로서 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면과 실시예에 따라 상술하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명키 위한 불용성 씰의 개념도로 오염원(4)은 상부혼합재층(1)과 하부혼합재층(2)으로 둘러싼 형태의 구성으로 되어있고 상기 상부혼합재층(1) 및 하부혼합재층(2)사이의 간극에 이중 불용해성 씰(3)로 구성됨을 보여주고 있다.

도 2는 상기 도 1에서의 차단층내 불용해성 씰의 모식도로 상부층혼합재(이하 “TSL-1”이라 한다)(8)은 현장사용토(7)와 분산재(이하 NC라 약칭한다)(9)로 구성되고 원지반(元地盤)에 형성된 하부층혼합재(TSL-2)(11)은 상기 상부층혼합재(이하 “TSL-1”이라 한다)(8)와의 사이에 불용해성 씰(10)이 형성되어 있음을 보여주고 있다. 도면에서 부호 5는 강우를 표시하고 6은 하천수를 의미한다. 도 3은 불용해성 씰이 파손 후 자체보수(Self Repairing)형성 모형도로 부호 13은 재현된 불용성 씰을 의미하는 것이다.

도 4는 각종 혼합재와 분산재(NC)를 혼합기에 의해 혼합하여 싸이로에 저장되고 저장된 혼합재는 출하 시설을 통해 상차하여 현장에 수송할 수 있도록 되어 있음을 보여주는 것이며, 도 5는 현장에서의 시공 순서도로 현장토의 선별, 건조, 저장된 것을 최대20㎜체로 스크린작업에 의해 통과된 현장토와 상부층혼합재(TSL-1)(8) 및 하부층혼합재(TSL-2)(11)를 혼합하는 혼합기에 의해 혼합된 것을 50 및 20㎜선별기에 투입하여 통과된 것을 출하하여 현장에 투입하고 포설과 롤러다짐 및 부직포 포설과 살수(撒水)를 거처 시공을 완료하는 과정을 표시한다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 상기 상부층혼합재(TSL-1), 하부층혼합재(TSL-2) 및 현장 사용토의 입도를 나타내는 입도 분포도이고 도 6d는 본 발명에 따른 오염수 차단층 조성방법에서의 트리플 씰 라이너(Triple Seal Liner 이하 “TSL"이라 약칭한다)공시체의 최대 건조밀도 및 최적 함수비 결정을 표시하는 그래프이고, 도 7은 시간 경과에 따른 2개 공시체의 투수(透水)계수(計數) 변화도를 보여주는 그래프이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 오염수 차단층 조성방법에서의 TSL(Triple Seal Line)시스템은 오염수의 완전 차폐를 위한 것으로 두 층과의 경계면 사이에 칼사이트 및 브루사이트로 구성된 이중 씰(3)(10)을 형성하여 유해한 오염수가 외부로의 유출을 근본적으로 차단하도록 하는 것이다.

본 발명은 원지반(12)이나 오염원(4)상부에 두 층으로 구성되며, 각 층은 상,하부혼합재층(1)(2)로 구성되어 현장토와 상호 화학반응에 필요한 특수한 광물재료를 혼합 다짐함으로써 구성된다. 여기서 상부층혼합재(TSL-1)에 첨가되는 분산재(NC)는 강우(5)나 하천수 또는 지하수(6)가 오염원(4)을 통과시 발생하는 오염수를 매개체로 하여 단기간에 하부층혼합재(TSL-2)와 반응하여 씰(Seal)을 형성시키고, 상부층혼합재(TSL-1)는 비금속 점토광물의 일종인 층상 규산염광물로서 국내에 서는 울산 및 안동, 홍성, 청양, 부여 및 가평광산에서 산출되는 것이며, 대부분이 SiO₂가 35~40%, MgO가 30~40%정도로 구성되어 있는 광물을 200메쉬로 분쇄하여 사용한다. 상부층에 혼합되는 분산재(NC)(8)및 오염수와 상부층혼합재(TSL-1)의 반응에 의해 TSL-1에서 실리카(Si⁺⁺)및 마그네슘 이온(Mg⁺⁺)을 해리시켜 오염수의 흐름에 따라 아래 쪽으로 이동하며, TSL-2와 반응하여 두 층의 경계면의 간극 속에 단기간에 칼사이트 씰을 형성 시키고, 장기간에 걸쳐 실리카칼슘 및 브루사이트 씰을 형성하여 삼중 씰이 자체 형성되는 것이다.

상기 상부층혼합재(TSL-1)와 하부층혼합재(TSL-2)는 천연광물로서 구성되며, 그 화학성분 분석표는 표2와 같다.

TSL시스템 혼합재의 화학성분 (단위: %)

구분	SiO₂	MgO	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	K₂O	Na₂O	SO₃	lg.Loss
TSL-1	35.0- 38.0	30.0-35.0	9.0- 11.0	5.0- 7.0	1.0- 2.0	0.9- 1.3	3.0- 4.0	1.3- 2.0	0.7- 14.8
TSL-2	11.0- 11.0	3.0- 5.0	4.0- 7.0	2.5- 4.5	50.0- 55.0	0.5- 1.2	0.5- 1.1	11.0- 13.0	0.2- 11.5

또한, 차단층 파손시 침전반응은 재시작되어 재형성되는 불용해성 씰(13)이 형성되어 “자체 보수”의 기능을 동시에 갖게 되는 것이다.

본 발명의 효과를 측정하기 위해 실내 변수위 투수법에 의한 장기간에 걸친투수계수 시험결과 226일 경과시 최소 투수계수는 1.75x10^-9m/sec이하로 법정 차단층 투수계수 관리기준인 1x10^-8m/sec이하였으며, 씰의 인위적인 파손 이후로 약 60일 이내에 씰 파손 이전의 시험 초기 상태로 회복되어 자체 보수 능력을 입증할 수 있었다.

상기에서 혼합재인 TSL-1내부에 첨가되는 분산재(NC)(8)는 탄산수소나트륨을 침전 분리한 후 불에 말린 물질로 실리카 이온(Si⁺⁺)및 마그네슘(Mg⁺⁺)이온의 분리를 촉진시키고 하부의 TSL-2(11)와 반응하여 칼사이트(CaCO₃)의 형성을 용이하게 하는 것이며, 상부층혼합재와 하부층혼합재 및 분산재의 혼합비는 다음과 같다.

항목			표준 혼합량	비고
혼합비	상부 (TSL-1)	점성토	8~15%/㎥	TSL-1과 TSL-2 혼합비는 현장사용토의 실내 최대건조밀도(γdmax)를 기준으로 중량비로 관리
		사질토	7~13%/㎥
	하부 (TSL-1)	점성토	9~15%/㎥
		사질토	8~13%/㎥
	분산제(NC)		TSL-1 혼합량의 1/10

[변수위 투수시험]

본 발명의 효과를 측정하기 위해 TSL공시체를 제작하여 실내에서 변수위 투수시험에 따른 시간 변화에 따른 투수계수 변화와 인위적인 씰 파손에 따른 자체보수 능력을 시험했다.

혼합재료는 TSL-1및 TSL-2는 현장 사용토와 중량비로 혼합한 것이며, 현장 사용토는 점성토가 사용되었다.

자체형성 및 자체보수 씰생성에 사용된 상. 하부층은 중량비로 현장사용토(점토질 모래)90%에 혼합재(TSL-1,TSL-2)10%를 사용하여 공시체를 제작하였다.

씰의 생성을 위한 TSL공시체를 제작하기 위해 PH, 함수비, 용해량, 입도분포 등을 조사하였고, 표 3에서 TSL-1및 TSL-2의 특성을 보여준다. 증류수 속에 각각 15분과 60분 동안 TSL-1, 2의 혼합비(L/S)를 10ℓ/kg로 현탁시켜 PH 및 전도성을 측정했으며, 건조 물질함량 및 함수비는 105℃ 온도에서 24시간 동안 건조시킨 후 측정했다. 용해물질량은 60분 동안 혼합비(L/S)10ℓ/kg로 증류수 속에서 현탁시킨 후 잔유물은 105℃ 온도에서 24시간 건조시켜 중량을 측정하였다.

그 특성은 아래 표 3와 같다.

TSL-1및 TSL-2의 기본적인 특성

구분	단위	TSL-1	TSL-2	비고
pH	[- log H⁺]	10.23	12.54	L/S=10*, 15 min
pH	[- log H⁺]	10.23	12.55	L/S=10*, 60 min
건조물질량	[% m/m]	88.08	99.91
함수비	[% m/m]	11.92	0.09
전도성	[mS/㎝]	9.73	9.45	L/S=10*, 15 min
전도성	[mS/㎝]	9.69	9.6	L/S=10*, 60 min
용해량	[% m/m]	12.75	0**

105℃ 오븐에서 24시간 건조시킨 후 8개의 다른 체(d＞4㎜, 2＜d＜4㎜, 1＜d＜2㎜, 0.7＜d＜1.0㎜, 0.5＜d＜0.71㎜, 0.2＜d＜0.5㎜, 0.1＜d＜0.2㎜, 와 0.1＜d mm에 의해 체 분석을 실시했다. TSL-1과 TSL-2입도분포는 1) 건조 이후, 2) 잔유물을 건조시켜 거른 다음 혼합비 10ℓ/kg현탁시킨 후의 2가지 조건하에 시행했다. 이와 같은 방법에 의해 TSL-1및 TSL-2의 용해물질량이 구해졌다. 또한, 현장사용토의 입도분포는 105℃ 오븐에서 24시간 건조시킨 후 구한 것이다.

TSL-1의 입도분포를 살펴볼 때 0.1mm이하 입자가 75%, 0.1~02mm입자가 17%, 0.2~0.5mm가 5%로 나타났다. (도 6a참조)

TSL-1을 건조시켜 용해시킨 결과 0.1mm이하 입자가 50%까지 감소하였으며, 0.1~0.2mm입자가 약 8%까지 감소하였다. 그러나 0.5mm이상의 입자는 크게 증가함을 볼 수 있다.

이와 같은 특징은 현장 사용토를 TSL-1과 섞었을 때 중요하고 최적함수비까지 가수를 할 때 중요함을 시사하는 것이다. 상기 도 6a에서 볼 수 있는 바와 같이 TSL-1입자 중량의 약 19%가 물에 용해되는 것으로 나타났다.

도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이 건조되어 용해시킨 TSL-2는 단순 건조된 TSL-2의 입도분포와 같으며, 어떠한 용해현상도 발생하지 않는 것으로 나타났다.

도 6c에서 현장 사용토의 입도분포가 도시되어 있는바 0.5mm이하의 입자가 대부분인 점성토이며, 이는 실내에서 TSL-1, TSL-2와 혼합시 흙에 보유된 수분으로 인해 TSL-1, TSL-2의 미세한 입자가 현장 사용토의 더 큰 입자에 붙어 덩어리지기 때문에 불균등하게 혼합되는 원인이 됨을 뜻하는 것으로 추정된다. 따라서 도 4에 도시와 같이 혼합재 배합공정에서 철저한 품질관리를 통해 재료의 균등 혼합에 철저한 주의가 요구되며, 도 5에 도시와 같이 현장에서의 최적 함수비(Optimum Moisture Content)및 다짐도 관리가 우선적으로 시행되고 각 공정에 맞는 체계적인 현장 품질 관리가 요구되는 것이다.

흙의 함수비는 최대 건조밀도에 매우 중요한 요소이므로 최대 건조밀도(Maximum Dry Density)와 최적 함수비를 결정하기 위해 프로토(Protor) 다짐시험을 실시했다. 프로토 다짐시험은 TSL-1 10%와 현장사용토 90%를 믹서를 통하여 혼합하였다.

TSL공시체 제작을 위해 칼라(규격; 직경 0.1016m, 높이 0.060m)가 준비된 프록토 몰드(규격; 직경 0.1016m, 높이 0.1164m)가 사용되었고, 다짐을 위해 햄머(Hammer)(직경 0.0508m, 중량 2.5kg)의 자유낙하 높이 0,305m로 5층, 25회 다짐을 시행했다.

도 6d에 도시와 같이 프록토 다짐시험에서 결정된 최적함수비(O.M.C)는 23%였으며, 최대건조밀도(ｒ_dmax)는 1.577kg/㎥이고 습윤 밀도는 1.938kg/㎥이었다.

투수시험을 위해 상부 및 하부층 공시체들은 준비과정이 동일하고 모든 재료들은 105℃ 오븐에서 24시간 건조되어 혼합한 것이다. 먼저, 건조시킨 사용토가 믹서(체적 4.5㎥ 및 직경 0.20m)안에 부어져 TSL-1과 TSL-2를 각각 서서히 투입되었으며, 120~180rpm의 회전속도로 균일하게 혼합하였다. 예상 프록토 함수비까지 물을 가수한 후 균질혼합을 위해 다시 5분간 혼합을 시행했다. 투수계수 측정을 위해 상부 및 하부층 공시체를 각각 준비하여 TSL-1공시체를 TSL-2공시체에 올려놓아 TSL시스템 공시체를 준비했다.

투수계수 및 시간경과 투수계수 변화는 투수방법에 의하여 시행되었다.

본 발명에 따른 오염수 차단층 조성방법에서의 TSL시스템 공시체는 상. 하부층으로 구분하여 투수계수 측정용 실린더 내에서 실시되었고 측정용 실린더는 2개의 원형 유리튜브로 구성되어 있으며, 내부튜브는 여러 개의 구멍이 뚫려 있으며, 안쪽에 연성 고무엠브레인을 사용하여 TSL시스템 공시체를 거치함으로써 공시체에 구속압을 가할 수 있도록 했다. 투수 측정용 씰과 측정기기를 연결하여 무수계수 및 시간에 따른 투수계수변화를 측정했다. 실린더 상·하는 투수시험 장치의 상·하부의 물의 유출입부와 연결되었고 수압은 실린더 바닥부에서 적용할 수 있도록 했다. 물은 수압(1.9kg/㎠)에 의해 공시체 내부를 통과할 수 있으며, 공시체를 통과한 물은 실린더 상부의 배출공을 통해 배수되었다. 외부 실린더는 구속압 장치와 연결되어 있으며, 다공성 내부 튜브와 연성고무 멜브레인에 방사선방향으로 구속압을 가할 수 있게 하였다. 방사선 방향으로 물의 흐름 방향에 수직한 구속압을 가함으로써 내부 튜브 외부로 물의 누출을 방지하고 공시체와 내부 튜브사이의 벽면효과를 제거할 수 있도록 했다. TSL시스템 공시체의 포화 후에 투수계수 측정이 시작되었으며, TSL시스템 공시체에 1.9kg/㎠의 축방향으로 물의 유입량을 측정하여 일정시점의 투수계수를 측정하였다.

TSL시스템 공시체의 낮은 투수계수로 인해 약 7주일의 간격으로 측정이 시행되었으며, 투수계수가 최초 투수계수에 비해 1단계(1x10^-1cm/sec)정도 떨어진 시기에 “자체보수”특성이 조사되었고, 이것은 TSL시스템 공시체를 실린더내 거치 후 130일 경과 후에 생성된 실링(Sealing)층에 1.5㎜구멍을 5개 뚫어 인위적으로 파손시켜 수행했다. 파손된 실링층은 TSL시스템 공시체의 자체 보수 특성으로 인해 재형성되어 투수계수가 다시 감소되었다.

도 7에 도시와 같이 투수계수는 시간이 경과함에 따라 감소한다. 두 개의 TSL시스템 공시체가 동시에 준비되었으며, 한 공시체는 인위적인 파손 이후 물이 누수되어 더 이상의 측정이 불가능하였다.

시험 시작시 투수계수가 약 10^-8/sec수준으로 낮은 이유는 사용토가 점성토의 특성을 갖는데 기인되며, 결과적으로 TSL시스템 공시체 내에 형성된 씰의 생성은 상대적으로 느리며 약 80~100일이 경과시 투수계수는 1x10^-8m/sec 이하의 수준으로 낮아졌다.

또한, 씰의 인위적인 파손 이후 투수계수는 공시체의 초기 수준까지 회복되었으므로 씰의 자체보수 현상은 도 7에서 명백한 바와 같이 약 2단 경과 후 씰의 인위적인 파손 전까지 투수계수는 감소됨을 볼 수 있다. 이는 TSL시스템 공시체내 확산과 삼투과정이 파손된 씰 부위로 새로운 반응물질을 지속적으로 공급하므로 시간경과에 따라 투수계수가 감소한 것으로 판단된다.

다음, 표 4과 표 5에서 볼 수 있는 바와 같이 226일간의 장기간 측정된 투수계수 결과는 법정 차단층 기준인 1x10^-8m/sec이하 임을 보여주고 있다.

TSL공시체1의 투수계수 시험결과

시간(d)	K10[m/s]	비고
0	1,45x10^-8
39	8,44x10^-9
69	6,04x10^-9
137	2,89x10^-9

TSL공시체 2의 투수계수 시험결과

시간(d)	K₁₀[m/s]	비고
13	1,20x10^-8
51	3,56x10^-9
117	2,72x10^-9
130	8,39x10^-9
167	3,22x10^-9
191	2,09x10^-9
226	2,75 x10^-9

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 공시체에 대한 변수위 투수시험결과 공시체 내부에 생성된 이중 불투수성 씰이 투수계수에 영향을 미쳤으며, “자체형성 및 자체보수”기능을 동시에 보유하고 있음이 증명되고, 또한 광물 혼합재의 공장배합 및 현장시공에 대한 철저한 품질관리를 시행할 경우 현장 시공 후 양생 39일 경과 후에 투수계수 기준이 1.0x10^-8m/sec이하이며, 상재 하중의 불균형으로 인한 차단층 파손시 자체보수 기능에 의해 오염수의 외부 유출을 완전히 차단하는 등의 효과가 예상된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정하는 것이 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구의 범위에 속함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 폐광산, 인공호수, 골프장 연못 및 폐기물 매립장 등에서 강우나 하천수에 의해 오염된 오수가 누출됨을 완전히 방지하기 위한 차단층 공사시 단기간 내에 불용해성 삼중 씰을 인위적으로 형성시키는 자체형성 기능과. 상재 하중의 불균등으로 인해 발생하는 차단층 크랙 발생시 씰의 재생성이 가능하여 자체보수의 가능등 이중으로 안전한 오염수 차단 및 차폐할 수 있어서 오염수에 의한 주변의 환경오염을 근본적으로 방지 차단할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

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폐광산, 인공호수, 골프장 연못 및 폐기물 매립장 등에서 강우나 하천수에 의해 오염원을 통과하여 누출되는 오염수를 차폐하기 위해, 차단층은 상·하 2층으로 구성되며, 각 층은 현장 사용토에 상호 화학반응에 필요한 광물혼합재가 혼합되도록 함에 있어서,

상·하 2층으로 구성된 차단층의 경계면의 간극 속에 1시간내에 칼 사이트(CaCO₃) 씰을 형성시키고, 1달이상의 장기간에 걸쳐 실리카칼슘 및 브루사이트 씰을 형성하여 삼중씰(Triple Seal)이 자체형성되는 것을 특징으로 하는 오염수 차단층 조성방법.
제 4항에 있어서,

상부층혼합재와 하부층혼합재는 다음과 같은 화학적 성분과 기본적인 특성을 보유하는 오염수 차단층 조성방법.

구분 SiO₂ MgO Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO K₂O Na₂O SO₃ lg.Loss TSL-1 35.0- 38.0% 30.0- 35.0% 9.0- 11.0% 5.0- 7.0% 1.0- 2.0% 0.9- 1.3% 3.0- 4.0% 1.3- 2.0% 0.7- 14.8% TSL-2 11.0- 13.0% 3.0- 5.0% 4.0- 7.0% 2.5- 4.5% 50.0- 55.0% 0.5- 1.2% 0.5- 1.1% 11.0- 13.00% 0.2- 11.5%

구분 단위 TSL-1 TSL-2 pH [- log H⁺] 9.2-11.2 11.5-13.6 함수비 [% m/m] 10.9-12.9 0.05-0.14 전도성 [mS/cm] 8.6-10.7 8.3-10.6 용해량 [% m/m] 10.0-20.0 0
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