KR102103491B1 - 토착 미생물의 생자극과 미립자 주입의 연계를 통한 수변 구조물의 누수 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토착 미생물의 생자극과 미립자 주입의 연계를 통한 수변 구조물의 누수 보강 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 수변 구조물의 누수 보강 방법은 고령화 또는 이미 누수가 발생한 수변 구조물에서 제체 손상의 위험을 최소화하고 친환경적인 누수보강이 이루어지도록, 토착 미생물의 생자극과 미립자 주입의 연계를 이용한다.

Description

토착 미생물의 생자극과 미립자 주입의 연계를 통한 수변 구조물의 누수 보강 방법{Reinforcement Method for Water Leaking of Water Facilities using Soil Microbes Biostimulation and Microparticles Injection}

본 발명은 저수지, 댐, 둑, 저수 또는 방수 목적의 제방 시설 등의 수변 구조물에 대한 누수 보강 방법에 관한 것으로서, 특히, 토착 미생물의 생자극과 미립자 주입의 연계를 통한 수변 구조물의 누수 보강 방법에 관한 것이다.

흙 댐이나 제방과 같은 시설물은 고령화에 따라 누수가 발생할 수 있기 때문에 정밀진단, 보수보강에 대한 고도의 기술이 요구되고 있는 실정이다. 특히, 일부 필댐(fill dam)의 경우, 제체(dam body)의 노후화에 따라 침투, 누수량이 증가하고 있으며 이는 갑작스런 댐의 파괴 및 대규모의 재해의 원인이 될 수 있다. 현재는 이러한 누수를 보수, 보강하기 위하여 시멘트 그라우팅(Cement Grouting) 주입 기반의 일반 보수기법이 가장 많이 이용되고 있으나 시멘트 그라우팅 주입 기반의 일반 보수기법을 흙 댐이나 제방과 같은 소규모 시설물에 적용할 경우 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.

예를 들어, 시멘트 그라우팅 시공에 의할 때, 과주입으로 인한 코어부 수압할렬(hydraulic fracturing)과 같은 시설물 손상이 나타날 수 있으며, 호수 내 수질오염과 같은 환경문제가 나타날 수 있고, 장기적으로 볼 때 누수 재발의 확률이 높아질 수 있는 문제점이 있다.

이와 같은 시공 및 유지관리 과정에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 해결하기 위해서 제체 손상의 위험을 최소화하고 친환경적인 누수보강기술의 개발이 불가피한 실정이다.

선행기술문헌으로서, 논문 "Cunningham, A. B., Sharp, R. R., Hiebert, R., & James, G. (2003). Subsurface biofilm barriers for the containment and remediation of contaminated groundwater. Bioremediation Journal, 7(3-4), 151-164.", 또는 "Van Beek, V. M., Den Hamer, D., Lambert, J. W. M., Latil, M. N., & Van Der Zon, W. H. (2007, April). Biosealing, a natural sealing mechanism that locates and repairs leaks. In Proceedings of the 1th international conference on self healing materials, Noordwijk aan Zee, The Netherlands (pp. 18-20)." 등이 참조될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 고령화 또는 이미 누수가 발생한 수변 구조물에서 제체 손상의 위험을 최소화하고 친환경적인 누수보강이 이루어지도록, 토착 미생물의 생자극과 미립자 주입의 연계를 이용하는 수변 구조물의 누수 보강 방법을 제공하는 데 있다.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 수변 구조물의 누수 보강 방법은, 수변 구조물의 누수 유로 중으로 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 배양액을 주입하여 바이오 물질의 형성을 유도해 공극 크기를 감소시킴으로써 누수를 저감시키는 1차 누수저감단계; 및 상기 바이오 물질이 형성된 상기 누수 유로 중으로 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시키는 2차 누수저감단계를 포함한다.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 수변 구조물의 누수 보강 방법은, 수변 구조물의 누수 유로 중으로 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 배양액을 주입함과 동시에, 상기 누수 유로 중으로 고체입자를 주입하는 단계를 포함하고, 상기 배양액의 주입에 의해 바이오 물질의 형성을 유도함으로써 공극 크기를 감소시키고, 상기 고체입자가 공극는 갇히도록 함으로써 누수를 저감시킬 수도 있다.

상기 1차 누수저감단계에서, 상기 배양액에 의해 상기 박테리아 또는 미생물의 생장이 촉진되어 생성된 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄을 포함하는 상기 바이오 물질이 형성되어 상기 공극 크기를 감소시킨다.

상기 1차 누수저감단계 전에, 상기 누수 유로 주변에서 채취된 토양 샘플을 기초로 해당 지역에 서식하는 상기 박테리아 또는 미생물의 생장을 촉진시키는 물질을 포함하는 상기 배양액을 제조하는 단계를 더 포함한다.

상기 배양액은, 바이오 폴리머를 생성하기 위하여, 발효기작의 촉진을 위한 수크로스(Sucrose), 또는 발효기작의 촉진과 비타민(Vitamin)을 공급하기 위한 효모추출물(Yeast extract) 중 어느 하나 이상을 포함한다. 여기서, 수크로스(Sucrose)의 함량은 도달하고자 하는 투수율에 따라 30~300g/L일 수 있다. 바이오 폴리머를 생성하기 위한 상기 배양액은 미리 결정된 최적 pH 조성을 위하여 인산완충액(Phosphate buffer)을 더 포함할 수 있다.

상기 배양액은, 바이오 필름을 생성하기 위하여, 박테리아 또는 미생물의 혐기 호흡이 가능하도록 전자 수용기의 역할이 가능한 푸마르산염(Fumarate) 또는 질산염(Nitrate) 중 어느 하나 이상을 포함한다. 상기 배양액은, 박테리아 또는 미생물의 종류에 따라 Casein, Soya peptone, NaCl, Dipotassium phosphate 또는 Dextrose 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 바이오 필름을 생성하기 위한 상기 배양액은 미리 결정된 최적 pH 조성을 위하여 인산완충액(Phosphate buffer)를 더 포함할 수 있다.

상기 2차 누수저감단계에서, 상기 바이오 물질이 형성된 지역으로의 침투가 가능할 정도로 직경이 작은 실트 또는 점토를 포함하는 상기 고체입자를 주입한다.

상기 고체입자는 목표 투수율에 따라 미리 정해진 물 1L당 1-10% (질량비) 농도 사이의 비율로 조절되도록 선택되고 주입되며 상기 고체입자의 크기는 직경 50마이크로미터 이하이다.

본 발명에 따른 수변 구조물의 누수 보강 방법에 따르면, 1차적으로 토착 미생물의 생자극을 통해 부산물(예, 바이오필름, 바이오폴리머 등)을 생성해 누수를 저감할 수 있으며, 1차 누수 저감이 완료되어 부산물이 생성된 위치에 추가적인 미립자(예, 점토, 실트 등) 주입을 통해 2차적인 누수 저감이 이루어져, 고령화 또는 이미 누수가 발생한 수변 구조물에서 제체 손상의 위험을 최소화하고 친환경적으로 누수보강이 이루어지도록 할 수 있다.

즉, 저수지, 댐, 둑, 제방 시설 등의 수변 구조물에 이미 서식하고 있는 토착 미생물의 번식에 적합한 영양분을 공급함으로써 바이오 물질(예, 바이오 필름, 바이오 폴리머 등)의 생성을 촉진시켜 1차적으로 댐의 누수를 보강할 수 있다. 나아가, 바이오 물질에 의한 1차 누수 저감 효과를 증진시키기 위하여 부산물 생성에 의해 투수성이 저감된 지점에 실트나 점토 같은 환경에 무해한 미립자를 주입함으로써 2차적인 누수 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 흙 댐 등의 기존 수변 구조물에 서식하는 미생물의 대사를 자극하여 생성된 부산물을 이용하여 누수를 저감함으로써, 기존에 존재하던 그라우팅 기법을 대체하여 경제성을 높이고 친환경적인 물질을 통해 수질 오염을 방지하며 코어 손상 등의 방지를 통해 시설물의 수명을 늘리는 효과가 있다. 또한, 투수성이 저감된 부위에 추가적인 미립자를 주입함으로써 이중의 투수성 저감 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수변 구조물의 누수 유로 보강 방법의 개념을 설명하기 위한 수변 구조물의 단면도이다.
도 2는 수변 구조물의 누수 발생으로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 누수유로 보강 방법에 따른 1차, 2차 누수 저감 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 박테리아의 농도에 따른 바이오폴리머인 Dextran의 생성 모습의 예들에 대한 사진이다.
도 4는 바이오폴리머의 확대 사진의 일례이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수변 구조물의 누수 유로 보강 방법의 개념을 설명하기 위한 수변 구조물의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수변 구조물의 누수 유로 보강 방법은, 수변 구조물(100)에 누수가 발생되면 수변 구조물(100) 주위의 토양 샘플을 채취해 이를 기초로 해당 지역에 서식하는 토착 박테리아 또는 미생물의 군집을 분석하고 해당 박테리아 또는 미생물의 생장을 촉진시키는 물질을 포함하는 배양액을 제조한 후, 이를 이용하여 1차 누수저감과 2차 누수저감을 위한 각 단계를 실시하는 과정을 포함한다.

1차 누수저감단계에서는, 수변 구조물(100)의 누수 유로(130) 중으로 위와 같이 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위해 제조된 배양액을 주입하여, 부피가 더 커지도록 생성되는 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)의 형성을 유도해 공극 크기를 감소시킴으로써 누수를 저감시킨다.

2차 누수저감단계에서는, 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)이 형성된 누수 유로(130) 중으로 실트 또는 점토 등과 같은 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시킨다.

위와 같은 1차 누수저감단계에서 해당 지역에 서식하는 토착 박테리아 또는 미생물의 종에 따라 조금씩 다를 수 있지만 배양액을 주입한 후 수일 내지 수십일 동안 충분히 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)이 형성되도록 기다릴 필요가 있다. 1차 누수저감단계에서, 배양액에 의해 박테리아 또는 미생물의 생장이 촉진되어 바이오 폴리머, 바이오 필름, 바이오 미네랄 등을 포함하는 바이오 물질이 형성되어 누수 유로(130)에 존재하는 공극의 크기를 감소시킬 수 있다.

이후 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)이 충분히 형성된 후, 2차 누수저감단계에서, 위와 같은 바이오 물질이 형성된 누수 유로(130) 중의 해당 지역으로의 침투가 가능할 정도로 직경이 작은 실트 또는 점토를 포함하는 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시킬 수 있게 된다.

도 2는 수변 구조물(100)의 누수 발생으로부터 본 발명의 일 실시예에 따른 누수유로(130) 보강 방법에 따른 1차, 2차 누수 저감 방식을 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 먼저, 도 2와 같이, 흙 댐이나 제방과 같은 수변 구조물(100)의 고령화에 따라 균열 부분들이 연결되어 누수유로(130)가 생겨서 상류측의 물이 하류측으로 누수될 수 있으며, 이와 같은 누수는 더 큰 공극을 만들면서 점점 더 누수량이 증가될 수 있고 이는 갑작스런 댐이나 제방의 파괴 및 대규모의 재해의 원인이 될 수 있다(S110). 흙 댐이나 제방과 같은 수변 구조물(100)의 누수 탐지를 위해서 육안관찰 만으로는 부정확하며 비저항이나 전위 등을 측정하여 누수를 탐지하는 특수전자장비가 이용될 수도 있다.

수변 구조물(100)에 누수가 발생되면 수변 구조물(100) 주위의 토양 샘플을 채취해 이를 기초로 해당 지역에 서식하는 토착 박테리아 또는 미생물의 군집을 분석하고 해당 박테리아 또는 미생물의 생장을 촉진시키는 물질을 포함하는 배양액을 제조한다. 다만, 이와 같은 누수 발생을 예상하고 수변 구조물(100)에 대한 해당 박테리아 또는 미생물의 생장을 촉진시키는 물질을 포함하는 배양액을 미리 제조해 놓을 수도 있다. 흙 댐이나 제방과 같은 수변 구조물(100)에는 바이오 물질(예, 바이오 필름, 바이오 폴리머)을 생성할 수 있는 다양한 종류의 토착 미생물이 서식하고 있다. 수변 구조물(100) 주변의 토양 샘플을 채취한 후 군집 분석을 통해 해당 지역에 서식하는 박테리아 종을 파악할 수 있으며 해당 종의 생장을 촉진할 수 있는 배양액을 제조할 수 있다.

1차 누수저감단계에서는(S120), 수변 구조물(100)의 누수 유로(130) 중으로 위와 같이 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위해 제조된 배양액을 주입하여 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)의 형성을 유도해 공극 크기를 감소시킴으로써 누수를 저감시킨다. 박테리아 또는 미생물이 서식하고 있는 제체 내 누수 유로(130)를 따라 박테리아 또는 미생물의 대사활동을 촉진하기 위한 배양액을 주입하면, 토착 미생물이 생성하는 바이오 물질을 통해 1차적인 누수 저감 효과를 발생시킬 수 있다.

위와 같은 1차 누수저감단계에서 해당 지역에 서식하는 토착 박테리아 또는 미생물의 종에 따라 조금씩 다를 수 있지만 배양액을 주입한 후 수일 내지 수십일 동안 충분히 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)이 형성되도록 기다릴 필요가 있다. 1차 누수저감단계에서, 배양액에 의해 박테리아 또는 미생물의 생장이 촉진됨으로써 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)이 생성되어 누수 유로(130)에 존재하는 흙 사이의 공극을 메워 공극의 크기를 감소시키고 투수성을 감소킬 수 있다.

박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 배양액은, 박테리아 또는 미생물의 종에 따라 수크로스(Sucrose), 효모추출물(Yeast extract), Tryptic Soy Broth (TSB), Nitrate (NO₃) 등의 다양한 영양물질 중에서 선택되어 사용될 수 있다.

예를 들어, 가장 대표적인 바이오폴리머인 Dextran은 생성 박테리아인 Leuconostoc mesenteroides의 발효기작에 의해 생성되며, 발효기작의 촉진을 위한 수크로스(Sucrose), 또는 발효기작의 촉진과 비타민(Vitamin)을 공급하기 위한 효모추출물(Yeast extract) 등을 포함한 배양액을 이용할 수 있다. Dextran은 설탕으로부터 생성된다. Sucrose는 설탕의 역할을 하고(경제성을 위하여 Sucrose는 실생활에 쓰이는 설탕으로 대체할 수 있음), Yeast extract는 박테리아의 생장에 필요한 비타민(Vitamin)을 공급하고 설탕이 Dextran으로 변화하는데 도움을 주는 역할을 한다. 수크로스(Sucrose)의 양은 감소시키고자 하는 투수율에 따라 조절할 수 있다. 예를 들어, 배양액 전체 용액에서 수크로스(Sucrose)의 함량은 30~300g/L일 수 있다. 바이오폴리머의 생성을 위한 배양액에는 미리 결정된 최적 pH 조성을 위하여 인산완충액(Phosphate buffer)이 더 첨가될 수 있다. 도 3에는 박테리아의 농도에 따른 바이오폴리머인 Dextran의 생성 모습의 예들에 대한 사진을 나타내었다. 도 4는 바이오폴리머의 확대 사진의 일례이다.

바이오필름의 생성 박테리아인 Bacillus subtilis의 경우에는, 산소가 부족한 지중에서 박테리아 또는 미생물의 혐기 호흡이 가능하도록 전자 수용기(Electron acceptor)의 역할이 가능한 푸마르산염(Fumarate) 또는 질산염(Nitrate, NO₃) 등을 포함한 배양액을 이용할 수 있다. 또한, 박테리아 또는 미생물의 종류에 따라, 바이오폴리머 생성을 위한 배양액은, Tryptic Soy Broth (TSB)을 포함할 수 있으며, TSB 배양액은 Casein, Soya peptone, NaCl, Dipotassium phosphate, Dextrose 등을 포함하는 미생물의 배양에 필요한 영양분을 포괄적으로 포함한 물질이다. 바이오 필름의 생성을 위한 배양액에는 미리 결정된 최적 pH 조성을 위하여 인산완충액(Phosphate buffer)이 더 첨가될 수 있다.

그러나, 토착 미생물을 이용한 누수 저감 기술은 온도에 민감한 미생물의 특성 상 겨울과 같이 기온이 낮은 기간에는 효과가 작으며 영양분의 공급이 중단되면 열화될 가능성이 있을 수 있다.

이러한 불편을 해소하기 위하여, 2차 누수저감단계에서는(S130), 바이오 물질(예, 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄 등)이 형성된 누수 유로(130) 중으로 실트 또는 점토 등과 같은 미립자의 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시킨다. 이때 위와 같은 바이오 물질이 형성된 누수 유로(130) 중의 해당 지역으로의 침투가 가능할 정도로 직경이 작은 실트 또는 점토를 포함하는 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시킬 수 있게 된다. 예를 들어, 고체입자는 목표 투수율에 따라 미리 정해진 물 1L당 1-10% (질량비) 농도 사이의 비율로 조절되도록 선택되고 주입되며 고체입자의 크기는 직경 50마이크로미터 이하인 것이 바람직하다.

이와 같이 1차 누수저감단계(S110)와 2차 누수저감단계(S120)에서 누수유로(130)로 배양액과 실트 또는 점토 등의 고체입자를 주입하기 위하여, 수변 구조물(100)의 상부측으로부터 위와 같이 탐사된 누수유로(130) 위치까지 천공작업을 통하여 파이프(110, 120)를 삽입한 후 파이프를 통해 배양액과 실트/점토 등을 주입할 수 있다. 파이프(110, 120)는 누수유로(130)의 상태에 따라 다양한 개수로 선정될 있다. 예를 들어, 상류측의 누수 시작지점부터 시작하여 하류측의 누수 종료지점까지, 소정의 간격으로(예, 수변 구조물 상부에서 볼 때의 5m 간격 등) 파이프(110, 120)를 설치하고 배양액과 실트/점토 등을 주입할 수 있다. 공극이 큰 부위는 더 많은 파이프들을 상대적으로 더 작은 간격으로 설치할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 바이오 물질이 생성된 지점에 미립자를 흘려줌으로써 2차적인 누수 저감 효과를 가능하게 한다. 미립자는 실트 또는 점토와 같이 직경이 마이크로미터(예, 50마이크로미터 이하)로 측정되는 고체입자를 말한다. 이러한 미립자는 바이오 물질이 생성되기 전에는 흙 내부를 자유롭게 유동하지만 바이오 물질이 생성되어 흙 내부의 공극이 감소하면 유동이 제한되고 결과적으로 공극에 갇혀 2차적인 누수 저감 효과를 가져올 것으로 기대된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수변 구조물의 누수 보강 방법에 따르면, 1차적으로 토착 미생물의 생자극을 통해 부산물(예, 바이오필름, 바이오폴리머 등)을 생성해 누수를 저감할 수 있으며, 1차 누수 저감이 완료되어 부산물이 생성된 위치에 추가적인 미립자(예, 점토, 실트 등) 주입을 통해 2차적인 누수 저감이 이루어져, 고령화 또는 이미 누수가 발생한 수변 구조물에서 제체 손상의 위험을 최소화하고 친환경적으로 누수보강이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 저수지, 댐, 둑, 제방 시설 등의 수변 구조물에 이미 서식하고 있는 토착 미생물의 번식에 적합한 영양분을 공급함으로써 바이오 물질(예, 바이오 필름, 바이오 폴리머 등)의 생성을 촉진시켜 1차적으로 댐의 누수를 보강할 수 있다. 나아가, 바이오 물질에 의한 1차 누수 저감 효과를 증진시키기 위하여 부산물 생성에 의해 투수성이 저감된 지점에 실트나 점토 같은 환경에 무해한 미립자를 주입함으로써 2차적인 누수 저감 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 흙 댐 등의 기존 수변 구조물에 서식하는 미생물의 대사를 자극하여 생성된 부산물을 이용하여 누수를 저감함으로써, 기존에 존재하던 그라우팅 기법을 대체하여 경제성을 높이고 친환경적인 물질을 통해 수질 오염을 방지하며 코어 손상 등의 방지를 통해 시설물의 수명을 늘리는 효과가 있다. 또한, 투수성이 저감된 부위에 추가적인 미립자를 주입함으로써 이중의 투수성 저감 효과를 기대할 수 있다.

위에서 1차 누수저감단계와 2차 누수저감단계를 나누어서 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 1차 누수저감단계에서의 배양액주입과 2차 누수저감단계에서의 고체입자 주입은 동시에 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 수변 구조물의 누수유로(130) 중으로 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 배양액을 주입함과 동시에, 누수유로(130) 중으로 고체입자를 주입하여도, 배양액의 주입에 의해 바이오 물질의 형성을 유도하여 시간이 지날수록 공극 크기를 감소시킬 수 있으며, 동시에 시간이 지나면서 더 많은 바이오 물질의 형성에 의해 더 많은 고체입자가 공극에 갇히도록 함으로써 시간이 지날수록 누수 저감효과가 증대되도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 수변 구조물의 누수 유로의 주변에서 채취된 토양 샘플을 기초로 해당 지역에 서식하는 박테리아 또는 미생물의 생장을 촉진시키는 물질을 포함하는 배양액을 제조하는 단계;
   상기 수변 구조물의 누수 유로 중으로 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 상기 배양액을 주입하여 바이오 물질의 형성을 유도해 공극 크기를 감소시킴으로써 누수를 저감시키는 1차 누수저감단계; 및
   상기 바이오 물질이 형성된 상기 누수 유로 중으로 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시키는 2차 누수저감단계를 포함하고,
   상기 배양액은, 발효기작의 촉진을 위한 수크로스(Sucrose)를 포함하고, 상기 배양액은, 발효기작의 촉진과 비타민(Vitamin)을 공급하기 위한 효모추출물(Yeast extract)을 포함하며, 상기 배양액은, 미리 결정된 최적 pH 조성을 위하여 인산완충액(Phosphate buffer)을 더 포함하고, 상기 수크로스(Sucrose)의 함량은 도달하고자 하는 투수율에 따라 30~300g/L이고,
   상기 1차 누수저감단계에서, 상기 배양액에 의해 상기 박테리아 또는 미생물의 생장이 촉진되어 생성된 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄을 포함하는 상기 바이오 물질이 형성되어 상기 공극 크기를 감소시키고,
   상기 2차 누수저감단계에서, 상기 바이오 물질이 형성된 지역으로의 침투가 가능할 정도로 직경이 작은 실트 또는 점토를 포함하는 상기 고체입자를 주입하며, 상기 고체입자는 목표 투수율에 따라 미리 정해진 물 1L당 1-10% (질량비) 농도 사이의 비율로 조절되도록 선택되고 주입되며 상기 고체입자의 크기는 직경 50마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 수변 구조물의 누수 보강 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 1차 누수저감단계에서 상기 수변 구조물의 상기 누수 유로 중으로 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 상기 배양액을 주입함과 동시에, 상기 2차 누수저감단계에서 상기 누수 유로 중으로 고체입자를 주입하는 것을 특징으로 하는 수변 구조물의 누수 보강 방법.
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8. 수변 구조물의 누수 유로의 주변에서 채취된 토양 샘플을 기초로 해당 지역에 서식하는 박테리아 또는 미생물의 생장을 촉진시키는 물질을 포함하는 배양액을 제조하는 단계;
   상기 수변 구조물의 누수 유로 중으로 박테리아 또는 미생물의 생자극을 위한 상기 배양액을 주입하여 바이오 물질의 형성을 유도해 공극 크기를 감소시킴으로써 누수를 저감시키는 1차 누수저감단계; 및
   상기 바이오 물질이 형성된 상기 누수 유로 중으로 고체입자를 주입하여 공극에 갇히도록 함으로써 누수를 저감시키는 2차 누수저감단계를 포함하고,
   상기 배양액은, 바이오 필름을 생성하기 위하여, 박테리아 또는 미생물의 혐기 호흡이 가능하도록 전자 수용기의 역할이 가능한 푸마르산염(Fumarate) 또는 질산염(Nitrate) 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 배양액은, 박테리아 또는 미생물의 종류에 따라 Casein, Soya peptone, NaCl, Dipotassium phosphate 또는 Dextrose 중 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 배양액은, 미리 결정된 최적 pH 조성을 위하여 인산완충액(Phosphate buffer)를 더 포함하고,
   상기 1차 누수저감단계에서, 상기 배양액에 의해 상기 박테리아 또는 미생물의 생장이 촉진되어 생성된 바이오 폴리머, 바이오 필름 또는 바이오 미네랄을 포함하는 상기 바이오 물질이 형성되어 상기 공극 크기를 감소시키고,
   상기 2차 누수저감단계에서, 상기 바이오 물질이 형성된 지역으로의 침투가 가능할 정도로 직경이 작은 실트 또는 점토를 포함하는 상기 고체입자를 주입하며, 상기 고체입자는 목표 투수율에 따라 미리 정해진 물 1L당 1-10% (질량비) 농도 사이의 비율로 조절되도록 선택되고 주입되며 상기 고체입자의 크기는 직경 50마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 수변 구조물의 누수 보강 방법.
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