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대수층 토양입자크기에 따른 공기분사 흐름 양상
Effect of Sediment Size On Air Injection and Flowing Aspect of Groundwater Saturated Zone

이준호   (한국외국어대학교 자연과학대학 환경학과UU0001411  ); 박갑성   (한국외국어대학교 자연과학대학 환경학과UU0001411  );
  • 초록

    현장공기분사공정의 복원효율에 있어서 중요한 인자로 작용 할 수 있는 것은 공기가 지하 포화대수층을 통과하면서 생기는 공기분사에 따른 흐름 양상과 토양입자크기에 따른 공기의 영향반경이다. 토양입자크기별 AMG 0.34, 1.38, 3.89 mm diameter 3가지 입자크기로 실험한 결과 AMG 0.34 mm diameter의 포화 대수층에서는 공기가 처음 결정된 방향으로만 흐르는 채널링 현상(channelized air flow)과 포화 대수층 가장 윗면에서는 확장모양(expansion state)을 가졌으며, 공기영향반경은 단위 면적당 15.2%/ $\textrm{m}^2$ 이었다. AMG 1.38, 3.89 mm diameter의 포화 대수층에서는 공기가 퍼지는 현상(pervasive air flow)과 포화 대수층 가장 윗면에서는 각각 붕괴의 조짐(onset of collapse), 안정한 상태로 퍼짐모양(approach to steady state)을 가졌으며, 단위면적당 각각 37.0%/ $\textrm{m}^2$ , 30.0%/ $\textrm{m}^2$ 영향반경이 계산되었다. 이 실험을 통해서 현장공기분사공정에 있어서 토양입자 크기에 따른 최대 영향반경효율을 얻을 수 있는 토양입자의 크기는 AMG 1.5-2.5 mm diameter로 사료된다.


    Laboratory scale study for an air injection and flowing aspect of groundwater saturated zone was conducted for three sediment grains (AMG 0.34, 1.38, 3.89 mm diameter). Air flow for AMG (Average Modal diameter Grains) 0.34 mm diameter grain size provides indication of pattern of channelized air flow in saturated zone and expansion state in above saturated zone. Maximum area of influence is approximately l5.2%/ $\textrm{m}^2$ for AMG of 0.34 mm diameter. For AMG of 1.38 mm and 3.89 mm modal diameter grains, air flow are pervasive air flow, forming a symmetrical cone of influence around the injection point. Maximum areas affected are 37%/ $\textrm{m}^2$ for AMG 1.38 mm diameter and 30%/ $\textrm{m}^2$ for AMG 3.89 mm diameter. AMG 1.38 mm and 3.89 mm diameter grains show onset of collapse and approach to steady state in above saturated zone, respectively. In this study, optimal sites for in situ air sparging, may be grain diameters between about AMG 1.5-2.5 mm diameter.


  • 주제어

    대수층 .   토양입자크기 .   공기흐름 .   영향반경 .   현장공기분사공정.  

  • 참고문헌 (15)

    1. US EPA, A Technology Assessment of Soil Vapor Extraction and Air Sparging, EPA/600/R-92/173, 214p. (1992) 
    2. 박준석, 남궁완, 황의영, '공기공급이 토양내 페놀화합물 제거에 미치는 영향', 한국토양환경학회지, 5(2), pp. 3-12 (2000) 
    3. Lundegard, P.D., amd LaBrecque, D.J., 'Air spaging in a sandy aquifer (Florence, Oregon, U.S.A.) : Actual and apparent radius of influence', Journal of Contaminant Hydrology, 19, pp.1-27 (1995) 
    4. 한정상, 지하수환경과 오염, 박영사, 서울, pp.1-6 (2000) 
    5. Johnston, C.D., Rayner, J.L., and Briegel, D., 'Effectiveness of in situ air sparging for removing NAPL gasoline from a sandy aquifer near Perth, Western Australia', Journal of Contaminant Hydrology, 59, pp. 87-111 (2002) 
    6. 김훈미, 이강근, 'Numerical Simulation and Laboratory Test Analysis of Air Sparging for TCE Remediation', 2003년. 한국지하수토양환경학회 총회 및 춘계학술발표회, pp. 348-351 (2003) 
    7. 환경부, 토양오염공정시험방법 , pp. 26-32 (1999) 
    8. US EPA, Assessing UST Corrective Action Technologies : Diagnostic Evaluation of In Situ SVE-Based System Performance, EPA/600/R-96/041, (1996) 
    9. Carter, M. R., Soil sampling and methods of methods of analysis, Lewis, (1993) 
    10. Peterson, J.W, Lepczyk, P.A., and Lake, K.L., 'Effect of sediment size on area of influence during groundwater remediation by air sparging : a laboratory approach', Environmental Geology, 38(1), pp. 1-6 (1999) 
    11. 김재덕, 김영래, 황경엽, 이성철, '토양증기추출법에 의한 휘발유 오염토앙의 현장복원 연구',한국토양환경학회지, 5(1), pp. 13-23 (2000) 
    12. Peterson, J.W., DeBoer, M.J., and Lake, K.L., 'A laboratory simulation of toluene cleanup by air sparging of watersaturated sands', Journal of Hazardous Materiats, 72, pp.167-178 (2000) 
    13. 공성호,이승희,조욱상,곽무영, '고속도로 주변과 주유소의 토양오염에 관한 연구', 한양대학교 에너지.환경 기술연구소 (1998) 
    14. Braida, W.J., and Ong, S.K., 'Air sparging effectiveness : laboratory characterization of air-channel mass transfer zone for VOC volatilization', Journal of Hazardous Materials, B87, pp. 241-258 (2001) 
    15. Peterson, J.W., Murray, K.S., Tulu, Y.I., and Peuler, B.D., 'Air-flow geometry in air sparging of fine-grained sands', Hydrogeology Journal, 9, pp. 168-176 (2001) 

 저자의 다른 논문

  • 박갑성 (8)

    1. 1993 "주정폐수 혐기성 소화의 저해작용에 관한 연구" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 4 (3): 576~582    
    2. 1998 "난분해 PAHs의 화학적산화에 의한 유사기질동시대사" 토양환경 = Journal of Korea Soil Environment Society 3 (3): 87~92    
    3. 2004 "마이크로웨이브 가열 토양증기추출 공정에 의한 경유 오염 토양처리" 지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment 9 (1): 39~46    
    4. 2004 "경안천의 오염현황" 水質保全 = Journal of Korean Society on Water Quality 20 (6): 698~702    
    5. 2006 "공기분사공정에 의한 유류오염대수층의 TPH, $CO_2$, VOCs 변화 특성" 지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment 11 (6): 18~27    
    6. 2010 "다양한 추출용매를 이용한 중금속 오염 사격장 토양세척 비교" 자원환경지질 = Economic and environmental geology 43 (2): 123~136    
    7. 2013 "토양에서 유기화합물질의 침투 거동 연구" 한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment 29 (4): 489~496  
    8. 2013 "증기추출법과 결합된 공기주입법을 이용한 비수용성액체 해양퇴적물의 TPHs, TCE, PCE 및 BTEX 정화" 자원환경지질 = Economic and environmental geology 46 (5): 425~444    

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