오염토양 지중차단벽 기술, 종류, 얇은막벽 차수공법

오염토양 지중차단벽 기술

지중차단벽은 매립지나 슬러리월, 그라우트, 투과성 반응벽 및 복토층 설계에서 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 지중차단벽 시스템의 기능은 오염물질을 차단하고 특히 침출수 등과 같은 수분의 침투를 최소화합니다. 또한 오염물질을 환경으로 재용출될 가능성이 적은 물리적인 형태로 전환시켜 주며, 수리학적 흐름을 최소화하거나 또는 오염물질의 지제, 처리를 도모할 수 있도록 용해된 오염물질 또는 반응물의 현재의 흐름에 수직으로 차단층을 형성해 줍니다. 차단 시스템의 성능평가하는 과정에서는 차단벽에서 사용되는 물질의 특성, 차단벽의 범위, 차단벽의 배치에 따라 평가됩니다. 지중차단벽의 처리대상 오염물질은 일부 방사능 물질을 포함한 금속류, 유기물과 무기물이 혼합되어 있는 물질로 볼 수 있습니다. 지중차단벽의 영향인자는 토양의 투수계수, 토양구조, 미생물, 전자수용체, 영양물질, 오염원의 농도 및 독성이 있습니다. 지중차단벽의 제한요소로는 벽체에 미생물의 성장과 침적에 의해 추출정이 막힐 수 있는 단점이 있으며, 용해도가 낮고 농도가 높은 오염원은 독성이 강해 생물학적 분해가 불가능합니다. 또한 투수성이 높은 토양에 유리하고, 비교적 투수성이 낮은 대수층에서는 적용하기 어려우며, 지속적인 유지, 관리가 필요하다는 단점이 있습니다.

지중차단벽의 종류

지중차단벽에는 슬러리월, 그라우트 커튼, 스틸시트파일링, 진동빔차단벽, 심층혼합처리공법, 얇은 막벽차수공법 등이 있습니다. 슬러리월은 낮은 투수성을 가진 토양에 가용한 다른 첨가제 등의 오염물질 거동을 제어하는 물질을 지중 트렌치에 채워 넣는 공법입니다. 투수계수가 다소 높은 지역에 유용하며, 지하수의 흐름을 우회시킴으로써 오염되지 않은 지하수를 오염된 지역으로부터 격리시킬 수 있습니다. 지하로의 침출수 흐름을 제어하고 오염물질의 분해 또는 지체(retardation) 효과를 증진시킬 수 있으며, 슬러리월의 구성은 수평, 수직 배열로 구분될 수 있습니다. 설계목적에 따라 슬러리월은 오염원 전단에 위치하여 지하수에 의한 오염물질의 영향을 최소화할 수 있으며, 오염물질 플룸의 이동을 감소시키고 분해를 촉진할 수 있도록 오염원 후단에 위치하기도 하지만 일반적으로 슬러리월은 오염원을 완벽하게 둘러싸는 형태를 가집니다. 그라우튼 커튼 공법은 지중에 공극을 채울 수 있는 물질들을 땅속에 양수해 넣음으로써 유체의 흐름속도를 감소시키는 차단벽을 말합니다. 일반적으로 그라우트 혼합물은 토양이나 암반층 등을 통과하는 파이프를 통하여 압력으로 주입됩니다. 그라우트 혼합물이 땅속으로 주입되는 지점에서의 유효영향반경은 주입되는 압력과 주입시간, 그라우트의 성질, 지중 토양의 수리학적 특성에 따라 다르며, 주입지점은 인접주입지점 사이에 틈이 생기지 않도록 선정해야 합니다. 스티시트파일링은 전통적인 토목엔지니어링 건설로서 강재로 제작된 강널말뚝을 진동 해머로 지반에 타입 하여 연속벽체를 형성하여 지중의 물의 흐름을 감소시키기 위하여 널리 사용되는 차단공법입니다. 장점으로는 원지반토의 굴착량을 최소로 하면서 공사를 빠르게 진행할 수 있으며, 단점으로는 지반의 토질조건에 영향을 많이 받으며, 또한 부재 간의 연결 부분에서 차수성을 확보하는 방안이 문제점으로 대두되고 있습니다. 연결 부분에서의 누출을 감소시키기 위하여 스틸시트파일링은 시멘트-벤토나이트와 함께 사용하며, 연결부에는 지수재를 도포하여 차수성을 확보하여야 합니다.

얇은 막벽 차수공법

얇은 막벽 차수 공법은 토목합성수지의 초 저 투수능 차수기능을 이용하여 차수벽을 설치하는 기술입니다. 가장 일반적인 제품은 HDPE(Hihe density polyethylene, 고밀도 폴리에틸렌)을 가장 많이 사용하고 있습니다. HDPE 시트 공법은 슬러리벽체의 지하수 윗부분이 습윤/건조과정의 반복으로 균열 등의 손상이 발생하는 문제에 대처하여 벽체의 연속성을 확보하기 위하여 1970년대 말에 처음 사용되었으며, 그 후 80년대부터 HDPE 자체만으로 차단벽을 건설하기 시작하였습니다. 시공방법은 슬러리 공법으로 개착식 트렌치를 굴착하고 트렌치 안에 수직으로 HDPE 시트를 설치하는 방법과 진동빔 공법을 이용하여 설치하는 방법이 있습니다. HDPE 시트 양쪽 가장자리에 스틸시트파일과 유사한 연결부가 접합되어 있어 HDPE 시트를 같은 폭의 강철판에 부착한 후 조인트를 통해 삽입하여 벽체의 바닥까지 끌어내려 고정합니다. 연결부에는 물에 접촉할 때 팽창하는 지수재를 삽입하여 이 부분을 통한 누수를 방지합니다.