KR100885039B1 - 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법 - Google Patents

산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산성배수가 발생하는 건설현장과 휴폐광산지역 등의 절토, 성토 면에 식생을 피복 시키는 생태복원 녹화공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 산성배수의 발생을 억제하기 위하여 인산액비를 살포하여 인산액비 처리하고, 모세관 현상에 의하여 상승하는 산성배수를 중화시키기 위하여 인산액비 처리된 표면에 중화층을 포함하도록 하는 생태복원 녹화공법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법에 있어서, 상기 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 0.01~0.1M의 인산(PO4 3 -)을 함유한 인산액비를 살포하여 인산액비 처리층을 형성하는 단계와; 상기 인산액비 처리층에 정수장 슬러지, 완숙퇴비, 석회 고토 및 점도 증가제를 중량비로 혼합하여 이루어진 인공토양을 도포하여 중화층을 형성하는 단계와; 상기 중화층에 섬유네트를 부착시키는 단계와; 상기 섬유네트 상에 취부기를 통하여 식생기반재 층을 형성하는 단계를 포함하도록 이루어진다.
상기 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에는 이랑 또는 고랑을 형성하여 살포되는 인산액비가 유실되지 않고 잘 스며들도록 하고,
상기 인공토양은 완숙퇴비 50중량부, 정수장 슬러지 33~38중량부, 석회 고토 10~15중량부, 점도증강제 2중량부로 이루어진다.
산성배수, 절토, 성토 면, 인산, 중화층

Description

산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법{Revegetation method for cut and embankment surface producing acid drainage.}
본 발명은 산성배수가 발생하는 건설현장과 휴폐광산지역 등의 절토, 성토 면에 식생을 피복시키는 생태복원 녹화공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 산성배수의 발생을 억제하기 위하여 인산액비를 살포하여 인산액비 처리하고, 모세관 현상에 의하여 상승하는 산성배수를 중화시키기 위하여 인산액비 처리된 표면에 중화층을 포함하도록 하는 생태복원 녹화공법에 관한 것이다.
식생 녹화는 휴폐광산의 공해방지사업에서 주요 분야이고, 건설현장에서 절토, 성토 면에 대한 녹화는 친환경건설사업 수행의 필수항목이며, 식생공(식생피복)은 잔디 등과 같은 식물로 절토, 성토 면을 피복하여 우수에 의한 침식 및 토사 유출을 방지하고, 표면온도 변화를 완화하며 식물 뿌리가 표토를 결박하여 동결에 의한 붕괴를 억제하는 작용을 한다. 또한 사면녹화로 주변의 자연환경과 조화를 이룰 수 있고, 경제성이 우수하여 흙, 사면뿐만 아니라 암반사면에도 널리 시공하고 있다.
일반적으로 건설현장과 휴폐광산지역 등의 절토, 성토 면에 식생을 하여 생태복원을 하기 위한 녹화공법이 아래와 같이 다양하게 제시되어 있다.
국내 특허등록 제0735686호(명칭; 경사면 식재용 토양 조성물을 이용한 녹화공법)에는, 유기질 부산물인 톱밥 5 내지 10 중량부, 수피 15 내지 20 중량부, 탈지강 10 내지 20 중량부, 퇴비 20 내지 40 중량부, 코코피트 5 내지 10 중량부와; 황토 20 내지 40 중량부와; 토양 미생물인 바실러스 5 내지 20 중량부와; 아미노산 액비 5 내지 10 중량부와; 토양 보습제인 테라코템 20 내지 30 중량부를 포함하여 구성된 경사면 식재용 토양 조성물에, 초본류의 종자를 혼합하여 0.5 내지 10㎝ 이내의 두께로 경사면에 살포하여 녹화하는 경사면 식재용 토양조성물을 이용한 녹화공법이 제시되어 있고,
국내 특허등록 제0735459호(명칭; 경사면의 녹화공법 및 이에 적용되는 녹화구조물)에는, 경사면을 평평하게 고르는 단계와; 상기 경사면에 토목섬유를 덮어 토목섬유층을 형성하는 단계와; 상기 토목섬유층에 다수개의 토양포대를 설치하여 토양포대층을 형성하는 단계와; 상기 토양포대층에 식생매트를 덮는 단계와; 상기 식생매트와 토양포대, 토목섬유층을 관통하여 경사면까지 앵커볼트를 박아 고정시키는 단계와; 상기 식생매트에 식물 종자가 혼합된 식생토양을 살포하고 다지는 단계; 를 포함하여 이루어진 경사면의 녹화공법이 제시되어 있으며,
국내 특허등록 제0733917호(명칭; 절토 및 성토 면 안정을 위한 녹화공법)에는, 절개지의 절토 및 성토 면을 정리한 후 안정, 녹화를 동시에 수행하는 녹화공 법으로서, 상기 정리된 절토 및 성토 면의 표면에 정수장슬러지, 포틀랜드시멘트, 석고 및 제올라이트를 중량비로 혼합하여 이루어진 인공토양을 10~20cm 의 두께로 도포하여 절토 및 성토 면을 안정화시키는 절토 및 성토 면 안정화단계, 상기 안정된 절토 및 성토 면의 건조율이 50% 이상일때 식물종자를 포함하는 롤타입의 식생매트를 상기 인공토양에 부착시키는 식생매트 부착단계, 상기 부착된 식생매트 상에 미생물활성재제, 뿌리심근촉진제, 표토안정제, 보습제를 혼합한 유기질 토양개량재를 취부기를 통해 상기 식생매트에 침투시키는 유기질 토양개량재 취부단계를 포함하여 이루어지고, 상기 인공토양은 정수장슬러지 40~60중량%, 포틀랜드시멘트 5~10중량%, 석고 5~10중량%, 제올라이트 10~15중량%를 교반하여 혼합시킨 다음 고흡수성 폴리머(Potoss-ium acrylamide copolymer)를 5~30중량%으로 첨가하여 이루어지는 절토 및 성토 면 안정을 위한 녹화공법이 제시되어 있다.
상기에 제시된 기술들은 산성배수에 의하여 식생이 고사되는 문제점에 노출되어 있다. 즉, 산성배수가 발생될 개연성이 높거나 산성배수가 발생되고 있는 절토, 성토 면에 대한 식생피복은 양질토사로 표면을 성토한 후 식재하는 일반적인 공법은, 성토층 하부에 존재하는 산성배수 발생물질은 일정 수준의 수분을 함유하고 있어 산성배수가 지속적으로 발생하고, 하부에서 생성된 산성배수는 모세관현상에 의하여 표면으로 상승하여 상부에 식재된 식물을 고사시키게 된다.
산성배수를 발생시키는 황화광물은 암석, 퇴적물, 토양에 흔히 산출되는 광물로서, 퇴적물의 속성작용 또는 유황을 많이 함유한 열수와 암석과 반응 또는 열수로부터 직접침전 등 다양한 지질작용에 의하여 생성되며 생성조건에 따라 그 종 류가 다양하다. 상기 황화광물은 지하 혹은 수면 아래에서 대기접촉이 차단된 상태로 존재하면 안정하나 건설, 광업활동 등에 의하여 지표에 노출되면 산소와 반응하여 산화, 용해된다. 상기 황화광물의 용해, 산화, 침전물의 생성은 산소를 소모하고, 수소 이온을 발생시킨다.
황철석은 가장 흔한 황화광물의 일종으로서 다른 황화광물에 비해 산화과정에서 많은 량의 황산을 생성한다. 또한 미량원소로 함유된 중금속이 황철석의 산화과정에서 용출되어 주변지역의 토양 및 지표수 오염의 원인이 된다. 이러한 황철석의 산화에 대한 세부적인 반응과정은 아래와 같다.
FeS2 + 3.5O2 + H2O ---→ FeSO4 + SO4 2 - + 2H+
2FeSO4 + 0.5O2 + SO4 2 - + 2H+ ---→ Fe2(SO4)3 + H2O
FeS2 + Fe2(SO4)3 ---→ 3FeSO4 + 2SO
2S0 + 3O2 + 2H2O ---→ 2SO4 2 - + 4H+
Fe3 + + 3H2O ---→ Fe(OH)3 + 3H+
-----------------------------------------------
FeS2 + 3.5O2 + 4H2O ---→ Fe(OH)3 + 2SO4 2 - + 5H+
황철석의 산화반응은 미생물의 작용과 순수 무기적인 반응의 복합과정으로, 황철석의 산화에 관여하는 미생물들은 Thiobacilus ferrooxidans , Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus novellus , Thiobacillus acidophillus , Sulfurlobus acidocaldarious, Leptospirillum ferrooxidans 등이 있다.
일반적으로 산성배수는 pH4 이하의 강산성이며 다량의 중금속, 알루미늄, 철 등을 함유하며, 산성배수에 함유된 중금속, 철, 알루미늄은 황화광물의 산화에 의한 용출과 다른 광물로부터 산성배수에 의한 용해에 기인하는 것으로 알려져 있다.
산성배수에 의한 피해는 휴폐광산지역의 주요환경문제로만 인식되어왔으나 최근에는 건설현장에서 지반굴착 및 각종공사에 의하여 절토된 암석 혹은 토사에 함유된 황화광물이 대기 및 용존산소를 함유한 물과 반응하여 강산성의 배수를 발생시켜 산성배수에 의한 피해가 사례가 빈번히 발생하고 있다.
산성배수는 토양, 지표수, 지하수를 산성화시키고 중금속으로 오염시키며, 또한 산성배수는 구조물의 부식, 암석풍화촉진에 의한 사면붕괴, 붉은색(산화철) 혹은 흰색(알루미늄화합물)의 침전물에 의한 경관훼손, 식생고사 등 다양한 문제를 야기한다. 특히, 건설현장과 휴폐광산지역에서 산성배수에 의한 식생고사는 토사의 유실과 오염확산을 수반한다.
산성배수의 영향을 받은 토양은 수소이온(H+)의 농도가 높으며 수소이온은 식물뿌리를 상하게 하여 성장과 발육이 저해될 뿐만 아니라 병해에 약하게 하며, 산성배수에 함유된 철은 산성배수가 주변물질과 반응하여 중화되면서 식물뿌리 혹은 토양표면에 산화철광물로 침전하게 되고, 침전된 산화철은 토양의 통기성과 식 물뿌리의 성장을 저해한다.
산성배수가 발생되는 건설현장과 휴폐광산지역 등에서 산성배수에 대한 적절한 대책이 없이 수행되는 식생녹화가 실패하는 사례가 빈번히 발생하며, 산성배수 발생지역에서 효율적으로 식생을 피복시킬 수 있는 녹화공법의 개발과 현장적용이 필요하다.
상기와 같이 본 발명은, 산성배수가 발생하는 건설현장과 휴폐광산지역 등의 절토, 성토 면에 효율적으로 식생을 피복시킬 수 있는 생태복원 녹화공법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자 본 발명은,
산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법에 있어서,
상기 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 0.01~0.1M의 인산(PO4 3 -)을 함유한 인산액비를 살포하여 인산액비처리층을 형성하는 단계와;
상기 인산액비처리층에 정수장 슬러지, 완숙퇴비, 석회 고토 및 점도증가제를 중량비로 혼합하여 이루어진 인공토양을 도포하여 중화층을 형성하는 단계와;
상기 중화층에 섬유네트를 부착시키는 단계와;
상기 섬유네트 상에 취부기를 통하여 식생기반재 층을 형성하는 단계를 포함하도록 이루어진다.
상기 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 살포되는 인산액비가 유실되지 않고 잘 스며들 수 있도록 이랑 또는 고랑 등을 형성하고, 상기 이랑 또는 고랑이 형성된 표면에 인산액비를 살포하는 것이 바람직하다.
상기 인산액비의 살포는 고압분사기를 이용하여 표면에 살포하는 것으로 2회 내지 5회 반복하여 살포하며, 바람직하게는 인산액비의 살포와 표면 교반을 실시한다.
즉, 인산액비를 살포하고, 표면을 교반하고, 다시 인산액비를 살포하고, 표면을 교반하는 방법으로 실시하는 것이 가장 바람직하다.
상기 중화층은, 강우 강도가 높은 경우 일부 인산액비처리층 하부까지 우수가 침투하여 산성배수를 발생시킬 개연성이 있으며, 인산액비처리층 하부에서 생성된 산성배수가 모세관현상에 의하여 식생기반재로 상승하여 식생의 성장과 활착을 저해할 개연성이 있으므로 인산액비처리층 상부에 중화층을 설치하여 모세관현상에 의하여 상승하는 산성배수를 중화시켜 산성배수에 의한 식생성장 장애를 근원적으로 방지할 수 있도록 한 것이다. 이러한 중화층은 산성배수에 대한 높은 중화능력을 가지는 물질(석회 고토, 정수장 슬러지, 유기물 등)을 함유하여야 한다. 또한 경사면에서 식생피복을 실시할 경우 사면에서 안정하게 유지되어야 하므로 점도증가제를 함유해야 한다.
이러한 상기 중화층을 형성하는 인공토양은 완숙퇴비 50중량부, 정수장 슬러지 33~38중량부, 석회 고토 10~15중량부, 점도증강제 2중량부로 이루어진다.
상기 정수장 슬러지는 지표수를 취수하여 식수로 사용하기 위한 정수처리과정의 부산물로, 정수처리과정의 주요공정인 부유물질 제거에는 응집제인 alum [Al2(SO4)3], 중화제인 lime [Ca(OH)2], 슬러지의 탈수촉진제인 유기중합체를 사용하며, 정수처리과정에서 발생하는 슬러지는 많은 량의 알루미늄화합물, 칼슘화합물, 유기물질을 함유하게 된다. 정수장 슬러지는 독성물질을 함유하지 않은 안전한 물질로 알려있으며 슬러지에 함유된 칼슘화합물, 유기물질, 잔존 lime은 산성배수에 대한 높은 중화능력을 가지는 특징이 있다.
상기 완숙퇴비는 미생물에 의하여 1차 분해된 유기물질(humic acid, fulvic acid 등)이 대부분을 차지하며, 미생물에 의한 1차 분해 유기물질은 토양 유기물과 유사하며 높은 양이온교환능력(cation exchange capacity, CEC, 200cmolc/kg)과 높은 함량의 영양분을 함유한다. 특히 완숙퇴비의 높은 CEC는 산성배수에 대한 높은 완충능력(buffer capacity)을 가지며, 높은 함량의 영양분은 식생의 성장과 활착에 중요한 요소가 된다.
상기 정수장 슬러지에 함유된 Ca(OH)2와 완숙퇴비의 CEC에 의한 산성배수에 대한 중화는 반응속도가 빠르고 능력이 높으나, 장기적인 효용성 측면에서 지속적으로 중화능력을 유지할 수 있는 물질의 첨가가 필요하다. 그럼으로 첨가되는 성분이 용해도가 비교적 낮으면서 산에 대한 높은 중화능력을 갖춘 석회고토가 사용된다. 상기 석회고토는 자연물질로서 산성토양 개량재로 많이 활용되고 있으며 CaCO3와 MgCO3가 주성분이다.
구 분 용 해 도 산에 대한 중화반응
CaCO3 Ksp=3.8*10-9 CaCO3 + 2H+ --> Ca2 + + H2O + CO2
MgCO3 Ksp=3.5*10-8 MgCO3 + 2H+ --> Ca2 + + H2O + CO2
상기 CaCO3와 MgCO3 1몰(M;mole)은 수소이온 2몰(M;mole)을 중화시킬 수 있 으며, CaCO3 1g은 산성배수와 유사한 pH3 황산용액(수소이온농도 10-3M) 20L를 중화시킬 수 있고, MgCO3 1g은 pH3 황산용액 23.8L를 중화시킬 수 있다. 따라서 CaCO3와 MgCO3가 주성분인 석회 고토 1g은 pH3 황산용액 20L 이상을 중화시킬 수 있다.
용존산소는, 황철석의 산화제로서 산성배수를 발생시키는 주요원인이며, 우수는 일반적으로 약 8ppm의 용존산소를 함유하고, 하부로 침투하는 우수가 황철석과 반응하여 산성배수를 발생시킨다.
상기 중화층의 물질인 인공토양은 다량의 유기물질을 함유하고 있으며 미생물의 유기물질 분해활동에 의하여 우수에 함유되어 있는 용존산소를 하기식과 같이 제거할 수 있는 것이다.
C6H12O6 + 6O2 ----> 6CO2 + H2O
용존산소는, 황철석의 산화제로서 산성배수를 발생시키는 주요원인이며, 우수는 일반적으로 약 8ppm의 용존산소를 함유하고, 하부로 침투하는 우수가 황철석과 반응하여 산성배수를 발생시킨다.
상기 점도증가제는 일반적으로 CMC와 천연섬유가 사용된다.
상기 섬유네트 상에 취부기를 통하여 형성되는 식생기반재 층은 산성배수를 중화시킬 수 있는 능력뿐만 아니라 식생의 발아와 성장을 양호하게 유지하기 위하여 적정한 보습력과 영양분(비료성분)을 가지고 있어야 한다. 또한 경사면에 사용할 경우 사면에서 흘러내리지 않고 유지될 수 있도록 적정 점성을 유지하여야 한 다. 일반적으로 식생기반재 층은 대생토, 녹생토 등이 사용된다.
상기 인산액비를 살포하여 형성되는 인산액비 처리층은 10~20㎝이고, 상기 인공토양을 도포하여 형성되는 중화층은 2~4㎝이며, 상기 식생기반재 층은 3~15㎝으로 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명은, 산성배수가 발생하여 식생이 어려운 건설현장과 휴폐광산지역의 절토, 성토 면에 식생이 가능하도록 함으로써 자연친화적으로 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1과 같이 본 발명은 면 고르기 단계와, 이랑 또는 고랑을 형성하는 단계와, 인산액비를 살포하는 단계와, 표토교반 단계와, 인공토양을 도포하여 중화층을 형성하는 단계와, 섬유네트를 설치하는 단계와, 식생기반재 층을 형성하는 단계로 이루어지며, 도 1과 같이 산성배수 발생층(10), 인산액비 처리층(20), 중화층(30)과, 식생기반재 층(40)으로 이루어지고, 상기 중화층(30)과 식생기반제 층(40) 사이에는 섬유네트(50)가 앙카볼트(51)에 의하여 고정설치된다.
즉, 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 0.01~0.1M의 인산(PO4 3 -)을 함유한 인산액비를 살포하여 인산액비 처리층(20)을 형성하고, 상기 인산액비 처리층(20) 에 정수장 슬러지, 완숙퇴비, 석회 고토 및 점도증가제를 중량비로 혼합하여 이루어진 인공토양을 도포하여 중화층(30)을 형성하며, 상기 중화층(30)에 섬유네트(50)를 앙카볼트(51)를 이용하고 부착시키고, 상기 섬유네트(50) 상에 취부기를 통하여 식생기반재 층(40)을 형성한다.
상기 인산액비에 함유된 인산(PO4 3 -)은 지표환경에서 철과 반응하여 안정한 철인산염광물을 생성하는 것으로, 황철석을 인산염으로 처리하면 표면에 노출된 철(Fe) 혹은 황철석의 산화에 의하여 용출된 철과 반응하여 철인산염광물이 황철석 표면에 침전되어 안정한 코팅을 형성하고, 산소와 황철석의 접촉을 차단하게 되며, 산소와 황철석의 접촉차단은 황철석의 산화반응을 차단하여 산성배수발생의 발생을 억제한다. 또한, 인산액비 처리는 산성배수 발생억제뿐만 아니라 일부 잔류하는 인산에 의하여 식생뿌리의 생장을 촉진시켜 식생의 활착을 촉진시킨다.
[실시예 1]
1. 적정인산농도 도출
산성배수를 발생시킬 개연성이 높은 옥천층군 변성퇴적암(최대 산발생능력: 48.69 kgCaCO3/t, 중화능력: 0)을 63 μm 이하로 미분하여 암석분말을 형성하고, 상기 암석분말 10g에 0~0.1M의 인(PO4 3 - )농도를 가지는 수용성 인산비료 용액 5ml를 첨가하여 3일 동안 방치한 후 증류수 200ml를 첨가하여 3일 동안 교반 하였으며, 교반 후에 용액의 pH를 측정하여 적정 인산농도를 결정하였다.
도 2과 같이 실험결과 0.01~0.1M의 인산농도(0.95gPO4/L)가 산성배수의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 경제적인 것으로 판명되었다.
일반적으로 인산액비는 수용성 인산을 함유한 시판비료를 사용한다.
2. 인산액비의 처리방법
투수율이 낮은 면은 이랑 또는 고랑 등을 조성한 후 살포하고, 투수율이 높은 면은 이랑 또는 고랑 등을 조성하지 않고 살포한다.
양토(loam soil)와 사질토양(sandy soil)을 대상으로 인산액비의 처리방법을 실험하였다.
대상 표면은 경사면(1:1.5)과 평면을 활용하였으며, 표면은 요철이 없도록 평탄화한 면과, 깊이 10 - 15cm 폭 10 - 15cm를 가지는 이랑과 고량을 조성한 면을 사용하였다.
인산액비는 고압분무기를 활용하여 3회 살포하였으며 총 살포액비량은 80L/m2이며 살포한 후 굴착하여 인산액액비의 침투깊이를 확인하였다.
토 양 경 사 표 면
양토(loamy soil) 평면 -
고랑 & 이랑
경사면(1:1.5) -
고랑 & 이랑
사질토(sandy soil) 평면 -
고랑 & 이랑
경사면(1:1.5) -
고랑 & 이랑
양토 표면에 이랑과 고랑을 조성하지 않은 평면과 사면에서 인산액비의 침투는 매우 느렸으며 사면에서는 유실이 심하게 발생하였고, 이랑과 고랑이 조성된 양토에서는 고랑에 인산액비가 고인 후 이랑으로 스며들었다.
사질 토양의 표면에 이랑과 고랑이 조성되거나 조성되지 않은 평면과 사면 모두에서 인산액비의 침투속도가 빠르며 사면에서 소량의 유실이 발생하였으나, 사질 토양의 사면과 평면조건에서 모두 인산액비의 침투깊이가 10cm 이상인 것으로 확인되었다.
처리방법 실험결과, 점토가 많이 함유된 토사에서는 이랑과 고랑 등을 조성하고, 투수율이 높은 토양에서는 이랑과 고랑을 조성하지 않고 인산액비를 표면에 살포하면 깊이 10cm 이상 처리 가능함을 확인하였다. 투수율이 낮은 표면에서의 인산액비 처리층은 이랑과 고랑 등을 조성하고, 인산액비를 살포하고, 표면을 교반 하는 순으로 처리하는 것이 바람직하다.
3. 중화층 물질인 인공토양의 조성
중화층 물질의 산성배수에 대한 중화능력을 알아보기 위하여 중화층 물질인 인공토양을 건조무게 기준으로 정수장 슬러지 38중량부, 완숙퇴비 50중량부, 석회 고토 10중량부, 점도증가제(CMC와 천연섬유를 1대 9~10 비율로 혼합) 2중량부를 혼합하여 제조하였다.
상기 제조된 인공토양 1g과 pH 3 황산용액을 3일 반응시킨 후 용액의 pH를 측정하였으며, 도 3에서와 같이 인공토양 1g은 pH 3 황산용액 1000ml를 일반 우수의 pH인 5.8까지 중화시켰다. 따라서 중화층 물질인 인공토양은 산성배수에 대하여 높은 중화능력이 있음을 확인하였다.
상기 인공토양에 의한 용존산소 제거효율을 측정하기 위하여 습윤(수분함량 51%) 인공토양 100g과, 증류수(용존산소 7.1ppm) 500ml를 교반하면서 용존산소의 농도를 측정하였다. 반응시간 75분이 경과한 후 첨부된 도 4와 같이 대부분의 용존 산소가 고갈되었음을 확인하였다.
이러한 결과는 중화층의 투수율이 1*10-6m/s(silty sand 투수율)이라고 가정하였을 경우, 중화층 통과 두께 1cm이내(1cm 통과소요시간: 약 166분)에서 용존산소가 고갈될 것으로 판단된다.
그러나, 현장에 설치된 중화층은 일기변화에 따라 수분함량이 변화하게 되고, 일반적으로 토양 혹은 유사한 물질은 건조 시에 미생물의 활동이 약하게 된다. 건조 후 침투하는 우수에 대한 용존산소 제거능력을 측정하기 위하여 풍건 중화층물질(인공토양) 50g과 증류수(용존산소 농도: 7.8ppm) 500ml를 교반하면서 용존산소의 농도를 측정하였다. 첨부된 도 5와 같이 반응시간 280분경과 후 용존산소가 고갈되었다.
이러한 결과는 중화층의 투수율이 1*10-6m/s(silty sand 투수율)이라고 가정하였을 경우 중화층 통과 두께 2cm 이내(2cm 통과소요시간: 약 332분)에서 용존산소가 고갈될 것으로 판단된다.
그럼으로 중화능력, 식생성장, 경사면에서 안정성을 고려하면 중화층 물질인 인공토양은 정수장 슬러지 33~38중량부, 완숙퇴비 50중량부, 석회 고토 10~15중량부, 점도증가제 2중량부가 적정하며, 중화층의 두께는 경제성, 중화능력, 용존산소 제거능력을 고려하면 2~4cm가 적정하다.
4. 식생기반재
절토, 성토 면의 식생피복을 위한 최상부층인 식생기반재는 산성배수를 중화 시킬 수 있는 능력뿐만 아니라 식생의 발아와 성장을 양호하게 유지하기 위하여 적정한 보습력과 영양분(비료성분)을 가지고 있어야 하며, 또한 경사면에 사용할 경우 사면에서 흘러내리지 않고 유지될 수 있도록 적정 점성을 유지하여야 한다. 이러한 능력이 입증된 대생토가 적당하다. 일반적으로 현장에서 적용되는 식생기반재의 취부 두께는 3~15cm이며, 경제성을 고려할 때 최소 두께인 3cm가 적정하다.
[실시예2]
시험시공은 산성배수가 발생되는 물질(옥천계 변성퇴적암: 최대 산발생능력=48.69kgCaCO3/t 중화능력=0)로 성토된 사면(1:1.5)에서 실시하였다.
1. 종자 뿜어 붙이기(seed spray)
본 발명의 식생피복 효율과 비교하기 위하여 일반적으로 현장에 많이 적용되는 종자 뿜어 붙이기를 실시하였다.
자귀나무, 참싸리, 억새, 안고초, 쑥, 톨페스큐, 캔터키블루그라스, 자운영, 벌노랑이, 대금계국, 쑥부쟁이 종자를 혼합하여 사용하였으며, Seed spray에는 1m2당 혼합종자 20g을 살포하였다. 종자 뿜어 붙이기 시공에는 우수에 의하여 종자의 유실을 방지하기 위하여 볏짚 거적으로 덮었다.
종자 뿜어 붙이기를 실시한 사면에서 발아는 원활히 진행되었으나 2개월 정도 경과 후 식생이 고사하였다. 이는 성토층으로부터 생성된 산성배수에 의하여 식생이 고사한 것으로 판단된다.
2. 본 발명의 생태복원 녹화공법
식생기반재는 대생토를 사용하였으며, 중화층 물질은 정수장 슬러지 38%, 완숙퇴비 50%, 석회 고토 10%, 점도증가제 2%로 이루어진 인공토양을 사용하였으며, 인산액비 처리에는 0.01M 인(PO4 3-)을 함유한 복합비료 액비를 사용하였다.
인산액비 처리는 시험시공대상사면에 이랑과 고랑을 조성하고 고압분무기를 이용하여 총살포량 80L/m2를 기준으로 3회 살포하여 인산액비 처리층(20)을 형성하였으며, 상기 인산액비 처리층(20)에 인공토양을 도포하여 2㎝의 중화층(30)을 형성하고, 상기 중화층에 후설되는 식생기반재와 중화층이 사면에서 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 섬유네트(50)를 철재 앙카핀(51)으로 고정 설치하였으며, 상기 섬유네트가 설치된 중화층에 대성토를 이용하여 3㎝의 식생기반재층(40)을 형성하였다. 상기 식생기반재층에 자귀나무, 참싸리, 억새, 안고초, 쑥, 톨페스큐, 캔터키블루그라스, 자운영, 벌노랑이, 대금계국, 쑥부쟁이 종자를 혼합하여 1m2당 혼합종자 60g을 살포하였다. 시공 후 식생의 성장 상태를 2개월간 관찰하였다.
즉, 본 발명의 시공순서는 절토, 성토 면의 면고르기 --> 이랑과 고랑 조성 --> 인산액비를 살포하여 인산액비 처리층 형성 --> 표토교반 --> 인공토양를 도포하여 중화층 형성 --> 섬유네트 설치 --> 대생토를 이용한 식생기반재 층 형성 --> 종자심기
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예인 인산액비와 산성배수 발생암석의 반응 표를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예인 중화층 물질과 pH3 황산용액의 반응 표를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예인 습윤 중화층 물질의 용존산소 제거능력을 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예인 풍건 중화층 물질의 용존산소 제거능력을 나타낸 표이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 산성배수 발생층
20 : 인산액비 처리층
30 : 중화층
40 : 식생기반재 층
50 : 섬유네트

Claims (6)

  1. 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법에 있어서,
    상기 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 0.01~0.1M의 인산(PO4 3 -)을 함유한 인산액비를 살포하여 인산액비 처리층을 형성하는 단계와;
    상기 인산액비 처리층에 정수장 슬러지, 완숙퇴비, 석회 고토 및 점도증가제를 중량비로 혼합하여 이루어진 인공토양을 도포하여 중화층을 형성하는 단계와;
    상기 중화층에 섬유네트를 부착시키는 단계와;
    상기 섬유네트 상에 취부기를 통하여 식생기반재 층을 형성하는 단계를 포함하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 이랑 또는 고랑을 형성하고, 상기 이랑 또는 고랑이 형성된 절토, 성토 면에 인산액비를 살포하여 인산액 처리층이 형성됨을 특징으로 하는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법.
  3. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 인산액비 처리층은 인산액비를 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면에 2~5회 살포하여 이루어짐을 특징으로 하는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인산액비의 살포시 인산액비의 살포와 표면의 교반을 번갈아가며 실시함을 특징으로 하는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인공토양은 완숙퇴비 50중량부, 정수장 슬러지 33~38중량부, 석회 고토 10~15중량부, 점도증강제 2중량부로 이루어짐을 특징으로 하는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산액비를 살포하여 형성된 인산액비 처리층은 10~20㎝이며, 상기 인 공토양을 도포하여 형성된 중화층은 2~4㎝이고, 상기 식생기반재 층은 3~15㎝임을 특징으로 하는 산성배수가 발생하는 절토, 성토 면의 생태복원 녹화공법.
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