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시멘트 그라우트재에서 $Cr^{6+}$용출특성에 관한 연구
A Study on Leaching Characteristics of $Cr^{6+}$ in Cement Grout Materials

김동우   (수도권매립지관리공사CC0187072  ); 이재영   (서울시립대학교 환경공학부UU0000710  ); 천병식   (한양대학교 토목공학과UU0001519  );
  • 초록

    그동안 고분자계열 약액에 비하여 상대적으로 독성이 약한 시멘트 계열 약액이 환경에 미치는 영향을 경미하게 다루어졌으나 최근 일본에서 시멘트계열 약액을 사용한 공사현장에서 발암물질인 6가 크롬의 용출로 일본 건설성에서는 이에 대한 규정을 발효하고 시행하여 엄격히 관리하고 있으나 우리나라에서는 상대적으로 이에 대한 연구가 부족한 실정이다 본 연구에서는 다양한 현장조건에서의 시멘트계 그라우트재에서의 6가 크롬 용출특성을 파악하기 위해, 현장 배합비를 기초로 하여 다양한 현장조건에 따른 용출실험을 통하여, 시멘트계 그라우트재의 6가 크롬 용출 특성을 파악하였다. 먼저 원재료인 시멘트의 6가 크롬 함유량 실험을 한 결과 보통 포틀랜트 시멘트에서 22.1 mg/kg으로 다른 재료에 비해 가장 많이 함유되어 있었으며, 호모겔 그리고 샌드겔에서의 용출실험 결과 폐기물 공정시험법에 의할 경우 규제기준인 1.5 kg/L를 대체적으로 만족하였으나, 토양오염공정시험법에 의할 경우 특히 보통 포틀랜트 시멘트가 4.85 mg/kg으로 '가' 지역의 우려기준인 4 mg/kg보다 높은 값을 나타내었다. 모의 주입장치를 이용한 실험결과 물시멘트 비와 주입압이 증가함에 따라 몰드 밖으로 나오는 배출액 중의 6가 크롬의 용출량이 커지는 경향을 나타내었으며, 주입압이 4 이상일 경우 수질오염보전법상의 규정인 0.5 mg/L를 초과하여 검출되었다. 최근 pH4의 산성비 및 매립지의 산생성 단계에서 pH 5이하의 침출수에 의한 그라우트재에서의 6가 크롬의 용출특성을 알아보기 위한 pH에 따른 6가 크롬의 용출경향을 실험한 결과 강산성 및 강염기 상태에서 6가 크롬의 용출량이 급격히 증가하는 경향을 보여 그라우트재가 주입되는 환경에 따라 6가 크롬의 용출량이 증가할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 그라우트재가 해안 또는 매립지에 적용될 경우 해수와 침출수에 의한 강도의 변화를 살펴보기 위해 실험한 결과 초순수 중에서 양생 시켰을 때 보다 강도발현 현저히 저하되었으며, 시멘트 종에 따라서는 '보통포틀랜트 시멘트>마이크로 시멘트>슬래그' 시멘트의 순으로 영향을 받는 것으로 나타났다. 이는 강도의 저하로 인한 오염물질의 누출 및 6가 크롬의 용출을 증가시킬 수 있다는 것을 짐작할 수 있다. 이와 같은 결과를 통하여, 그라우트재의 종류에 따라 6가 크롬의 용출량은 현재 규제치를 초과하여 용출되어 질 수 있는 가능성이 있으며, 과압 또는 과량의 주입이 6가 크롬의 용출량을 증가시킬 수 있다고 할 수 있었다. 또한 일반 현장과 다른 특수한 현장에서는 강도 및 pH에 따른 6가 크롬의 용출량을 고려한 재료 선택 및 배합비가 마련되어져야 할 것으로 판단되어진다.


    The aim of research is the evaluation of the $Cr^{6+}$ emission features of the liquid injection through emission experiments in varying conditions, based on a field-mixing ratio. The results showed that the content of $Cr^{6+}$ content in cement measured had an Ordinary Potland Cement (OPC) of 25.3 mg/kg, which constitute the largest portion among the other materials. Likewise, the emission experiment of homo-gel and sand-gel generally satisfied the standard of KSLT (Korea Standard Leaching Test) in waste of 1.5 mg/L, but in case of the standard of KSLT in soil the emission of OPC $Cr^{6+}$ of 4.85 mg/kg. These conditions is a little exceeded the criteria in the 'Ga' area in terms of Korea Soil Environmental Preservation Law. In addition, results generated by the mock-up injection facilities revealed that $Cr^{6+}$ emission increased as Water/Cement and injection pressure increased. At injection pressure higher than 4 kg/㎤, $Cr^{6+}$ emission exceeded the water preservation standard of 0.5 mg/L. Similarly, a pattern experiment of C $r^{6+}$ emission according to pH was conducted, in order to evaluate the $Cr^{6+}$ emission features of grout materials in leachate below pH 5 such as pH 4 acid rain or landfill. Results show that $Cr^{6+}$ emission dramatically increased in high acidic or basic state. It indicates that $Cr^{6+}$ emission will probably increase in an environment where grout materials are injected. On the other hand, concentration of leachate was determined in areas where grout materials are used. The results show that the concentration of emission in an ultra purity condition does not manifest intensity, and is affected in the OPC>MC>SC order. It means that the pollutants or $Cr^{6+}$ emission increases with decreasing concentration. As such, $Cr^{6+}$ emission will probably exceed the countermeasure criteria according to the types of gout materials. Similarly, high pressure or injection will cause increased $Cr^{6+}$ emission. Therefore, the selection of materials or mixing ratio should be considered in general as well as according to specific industries, based on the strength and pH of $Cr^{6+}$ emission.


  • 주제어

    폐기물 공정시험법 .   6가크롬 .   시멘트 .   침출수.  

  • 참고문헌 (6)

    1. Qotaibi, Z. et al., 'Analysis of Magnesia Chrome Refractories Weard in a Rotary Cement Cement Kiln', Ann. Chim. Sci. Mat., 23, 169-172 (1988) 
    2. Frias, M., 'Determination and Quantification of Total Chromium and Water Soluble Chromium Contents in Commercial Cements', Cemet and Concrete Research, 25(2), 433-439 (1995) 
    3. 천병식, 2001,'지반개량 재료로서의 시멘트 사용에 의한 지반오염문제 및 대책', 한국지반공학회지, 17(8) (2001) 
    4. 천병식, '건설기술자를 위한 지반주입공법', 원기술 pp. 17-18 (1996) 
    5. Krishina, 'Effect of Large Additions of Cd, Pb, Cr, Zn, to Cement Raw Metalon the Composition and Properities of the Clinker and Cement', Cemet and Concrete Research, 26(3), 377-385 (1993) 
    6. 森麟, 田村 昌仁, 福井, 義弘, '指向性高壓注入における藥液の注入形態とその支配條件', 日本 第25回工質工學硏究發表講演集, 1911-1914 (1990) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Lee, Jundae ; Shin, Eunchul 2009. "Behavior of Rapidly Expansion Materials for Maintenance Railroad Bed Subjected to Cyclic Loading" 한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, 10(2): 45~50     

 저자의 다른 논문

  • 이재영 (88)

    1. 1997 "소수성 유기오염물질로 오염된 토양에 대한 혼합 계면활성제를 이용한 토양세척기법의 적용성 연구" 지하수환경 = Journal of the Korean Society of Groundwater Environment 4 (2): 103~108    
    2. 1997 "프랑스 A-71고속도로변 Retention Pond의 기능평가" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 2 (1): 73~81    
    3. 1997 "쓰레기 수송관로 방식의 적용사례 및 실용에 관한 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 2 (1): 109~117    
    4. 1998 "불량매립지 폐기물의 고형화를 위한 기초적 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 3 (1): 75~81    
    5. 1999 "벤토나이트 첨가시 불량폐기물매립지의 침출수에 미치는 화학적 특성에 관한 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 4 (1): 75~83    
    6. 1999 "서울의 토양측정망중 BTEX 농도 조사에 관한 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 4 (2): 45~53    
    7. 1999 "연직 차수벽을 이용한 폐기물매립지 침출수 오염 제어 사례 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 4 (2): 163~174    
    8. 2000 "폐기물 매립지 건설시 옥외 노출된 Geotextiles의 내구성에 관한 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 5 (1): 75~83    
    9. 2000 "생물여과층에 의한 납의 이동억제효과에 관한 연구" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 5 (2): 99~105    
    10. 2000 "폐기물 매립지 바닥층의 고화토 포설시 동결/융해 현상에 관한 연구" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 16 (1): 179~189    
  • 천병식 (170)

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