동전기 복원기술-전기삼투를 중심으로

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동전기 복원기술-전기삼투를 중심으로에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

비활성 점토)와 소듐 일라이트(좀 더 활성 점토)에 대한 시험으로 그림 6에서 예측한 것과 잘 일치하는 결과가 그림 7에 나타나 있다.
전기삼투 효율을 예측하기 위해서는 반드시 함수비, 공극수에서의 전해질 농도 그리고, 점토의 종류를 알아야만 한다. 함수비는 쉽게 측정할 수 있고, 전해질 농도는 전도성 cell을 사용해서 쉽게 결정할수 있으며 점토 종류는 만일 광물학적인
자료를 사용할 수 없을 때에는 소성과 입자 크기로부터 결정할 수 있다. 압밀과 지반 개량을 위한 전기적 처리는 이러한 흙들에 효과적이다. 그러나 표 1의 12번 흙의 경우에는 겨우 0.08에서 0.01 gal/hr/amp의 흐름량이 예측되었고 이러한 지반에서는 전기삼투는 효과적이지 못하다(Mitchell. 1996).
3. 전기동역학의 이용분야
3.1 지반공학에의 이용
전기동역학의 실제 지반공학에의 적용은 1939년 Casagrande에 의해 독일 Salzgitter에서 점토질 실트의 기다란 절토면을 안정화시키기 위해 사용되어 졌는데 그 공사현장의 굴착이 6ft 정도 진행되었을 때 “굴착면 바닥의 흐름활동(flowslides)과 질퍽질퍽한(oozy) 상태” 로 증언되는 불안정한 상태가 나타나서 공사를 진행할수 없었다. Casagrande는 전기삼투를 적용하기로 하고 300 ft길이의 시험 구간을 설치했다. 그는 홈이 파진 4 in의 강철 말뚝을 음극으로 사용했고 이것들은 굴착면 양쪽의 꼭대기 부분에 설치되었다. 그것들은 땅속으로 22.5ft까지 뚫고 들어가서 30ft의 간격으로 설치했다. 다음으로 직경 0.5 in의 가스관을 음극들이 늘어선 사이 가운데에 양극관으로 설치했다.
Casagrande(1952)는 “180 볼트의 전압을 걸고 나서 몇 시간 후에 경사면의 상태가 굴착 작업이 가능한 범위로까지 개선되어졌다. 그리고, 하루 이틀 후에는 심지어 파워셔블의 굴착면 내 작업이 가능할 수도 있게 되었다.... 이 시험 구간의 사면에서는 어떤 가파름 정도에서도 조그만 불안정의 조짐도 없이 굴착이 가능했다.”라고 보고했다.
이 이후에 지반공학 및 지반환경공학 분야에 전기를 이용해서 많은 나라에서 여러 방면으로 사용이 되어졌고, 이것들은 크게 다음과 같이 나뉜다.
1) 배수에 의한 연약지반 처리
지반내에 전극을 삽입하고 전기를 가하면 전기삼투에 의해 물은 양극에서 음극쪽으로 이동하게 된다. 이때 양극으로 더 이상의 추가적인 물의 공급이 없다면 물은 음극에서 배수되면서 압밀이 일어나게 된다. 이러한 배수에 의한 압밀은 Casagrande(1948, 1949, 1952), Soderman and Milligan(1961), Fetzer(1967), 그리고 Bjerrum 등(1967)에 의해 시도되어졌다. 전기삼투를 이용한 압밀은 전통적인 하중에 의한 압밀에 비해 막대한 양의 하중재료의 필요 없이 전기에 의한 공극수압의 감소에 의해 이루어진다.
2) 말뚝의 마찰력 증대와 지지력 증대
지중에 말뚝을 삽입하고 전류를 통하게 되면, 말뚝 주변 흙의 물리적 전기-화학적 변화로 인해 말뚝의 주변마찰력과 지지력이 증가한다는 것이 많은 연구가들(Spangler and King, 1949; Soderman and Milligan, 1961; Stermac, 1970; Thompson, 1971; Butterfield and Johnston, 1977, 1979, 1980)에 의해 보고되었다.
실제로 L. G. Soderman and V. Milligan(1961)은 캐나다 온타리오 연약 호상점토와 느슨한 실트 퇴적물 위에 놓인 Big Pic River Bridge에서 발견되는 어느 깊이에서의 성긴 실트층에서의 과잉 공극수압에 의해서 길다란 마찰 말뚝의 지지력이 연약 호상점토층에 박힌 짧은 길이의 말뚝보다 더 작다는 것을 발견하고 Bridge 피어와 교대 말뚝 부분에 전기삼투를 가해서 과잉 공극수압의 소산뿐만 아니라 말뚝의 지지력도 상당히 증가시켰음을 보였다.
3) 투수계수의 측정
J. Yin, R. J. Finno, J. R. Feldkamp, and K. Chung(1995), R. J. Finno, K. Chung, J. Yin, and J. R. Feldkamp(1995)는 Georgia Kaolin 시료를 가지고 압밀시험, 변수두 시험 그리고 AC 전기삼투를 이용해서 투수계수를 구한 다음, 이 자료들을 비교하여 AC 전기삼투를 이용한 투수계수의 측정이 적어도 압밀시험을 이용한 투수계수 값보다는 신뢰성이 있음을 보였다.
4) 그라우팅, 약액주입
1963년에 Holmes는 불량지반상에 놓인 하부기초를 개량하기 위하여 기존의 고압 그라우팅방법 대신에 전기삼투기법을 적용하였다. 그는 빌딩 하부기초 지반에 음극을 설치하고 빌딩주변의 지중에 삽입된 철제 유공관에 양극을 설치한 후 철제 유공관내에 그라우트제가 공급되도록 하였다. 여기에 전원을 연결시켜 전기삼투현상에 의하여 철제 유공관내의 그라우트제가 빌딩 하부지반으로 유입되도록 하여 빌딩하부의 연약지반을 개량하였다.
이와같은 동전기 그라우팅공법은 재래의 압력식 그라우팅을 적용하기 어려운 세립토 지반에 효과적으로 사용될 수 있다.
5) 기타
기타분야에의 사용으로는 지반 보강 및 지수를 위한 화학그라우트제 주입, 지하수 저하 및 차수시스테, 말뚝의 관입 저항 감소등에 쓰인다.
3.2 지반환경공학에의 이용
1) 매립지 차수
기존 차수재의 단점을 보완하기 위하여 Yeung(1990) 및 Mitchell and Yeung(1991)이 고안한 것으로 점토류 등의 수평 차수재나 슬러리월 등의 연직차수재에 전기시스템을 설치하여 침출 수두와 화학농도 경사에 의하여 물질의 이동을 반대방향으로 유도하여 오염물질의 유출을 방지한다.
2) 슬러지 농축과 폐수처리
함수비가 높은 슬러지의 양단에 전극을 설치하고 전극을 가하게 되면 전기삼투와 전기영동에 의해서 고형입자의 배수 및 침전속도가 가속되어 농축 및 안정화가 빨라진다는 것이 Stanczyk and Feld(1964), Gilarte(1973), Lockhart and Stickland(1984), Sprute 등(1988)에 의하여 이루어

키워드

전기삼투,   동전기복원,   연약지반,   Electro Osmosis,   Electro Kinetics