서해병 폐기물 배출해역 오염심화구역의 퇴적물 정화·복원을 위해 2013, 2014, 2016, 2017년에 준설토를 피복하였다. 피복 효과 평 가를 위해 배출해역 내 피복구역(5개 정점)과 자연회복구역(2개 정점)을 설정하고 2014년부터 2020년까지 연 1회 구역별 표층 퇴적물을 채취 하여 퇴적물 물리·화학적 특성 및 저서동물상을 분석하였다. 퇴적물 평균 입도(Mz)는 자연회복구역에서 5.91~7.64 Φ로 세립질이었고 피복구 역에서는 준설토의 영향으로 1.47~3.01 Φ의 조립질 퇴적물로 구성되어 있었다. 유기물 및 중금속 함량은 피복구역에서 자연회복구역 대비 약 50 % 낮아(p<0.05) 준설토 피복 효과가 있는 것으로 판단되었다. 대형저서동물 분석 결과에서는 피복구역의 출현종수, 생태지수가 자연회 복구역보다 낮게 나타났다(p<0.05). 피복구역의 출현종수 및 생태지수의 시계열 분석 결과에서는 2013, 2014년 피복 이후 초기 4년간 증가하 다가 이후 감소하는 경향을 보였다. 이는 피복으로 인해 빠른 성장과 짧은 수명의 특징을 보이는 기회종 생물들이 피복 초기에 우세하다가 2016, 2017년에 추가로 피복이 진행됨에 따라 서식환경이 다시 교란되어 나타난 현상으로 추정된다. AMBI는 자연회복구역 및 피복구역에서 모두 2등급(Good), BPI는 1~2등급 수준을 유지하고 있어 건강한 저서상태로 평가되었다. 따라서 폐기물 배출해역의 오염퇴적물 정화 및 저 서생태계 복원을 위한 준설토 피복은 오염도 저감효과는 나타나지만 저서생태계의 측면에서는 장기적인 모니터링을 통해 회복추이를 관찰 해야 할 것으로 판단된다. 또한 향후 배출해역의 오염심화구역 정화 복원 사업 확대 시 적응적 관리가 필요할 것으로 판단된다.

긴 파이프 라인 굴착 시설에 대한 광범위한 현장 평가는 예상과 달리 프레임 채널에서 생성된 진흙 흐름의 두께 변동이 평활하지 않아 펌프의 효율성에 영향을 미쳤다. 따라서 본 연구는 액체 저항을 줄이고 토양의 두께를 줄이는데 사용되는 전자기장(EMF)에 의하여 구조화된 프레임워크를 평가하는 데 중점을 두었다. 또한, 펌프의 효율성을 평가하기 위하여 빠른 점검이 가능한 프레임워크가 도입하였다. 300m의 절대 채널 길이와 11Kw의 펌프 강도를 사용하여 프레임 워크를 평가하기 위한 탐색적 연구를 수행하였다. 마찬가지로, 카올리나이트와 미분탄은 굴착된 진흙 흐름을 재현하기 위하여 사용하였다. EMF가 굴착토의 유속을 증대시키고 펌프의 효율성을 94.8%까지 구축함을 보인다.

토목섬유 튜브 설계는 토목섬유와 충진재 간의 수리학적 양립성으로 충진압과 토질특성 및 토목섬유 특성, 설치되는 지반의 기초 특성 등과 같은 많은 요소에 의해 성능이 영향을 받기 때문에 매우 복잡하다. 본 연구에서 개발된 하이브리드 토목섬유 튜브는 원주를 다양하게 토목섬유재질로 구성하여 배수성능과 충진능력을 최적화 할 수 있었다. 실험적으로 확인하고자 제작된 복합재질의 토목섬유백에 준설토를 충진시키는 스케일모델시험을 실시하였다. 제작된 4개의 토목섬유백을 활용한 실험을 통하여 보유성능과 충진시간 및 간극수압 등이 평가되었다. 최종적으로 토목섬유의 상호간 재질의 구성방법의 변화 및 원주면 길이의 변화 등으로 토목섬유의 성능을 최적화한 연구결과가 제시되었다.

Coal Ash, a byproduct of coal combustion in power plants, is usually disposed in surface impoundments or wet disposal areas and landfill sites. Toxic substances contained in coal ash which slowly seep into the groundwater and aquifers in nearby impoundments, and which are also dispersed by wind and storm water in landfill sites, lead to serious health and environmental effects. The main focus of this study is to analyze the strength characteristics of the recycled coal ash mixed with dredged soil to test its capabilities from external forces such as in the stacking of geotextile tubes. The SEM and XRF analysis were carried out in order to grasp the grain size and composition of the coal ash and the dredged soil. To find the optimum mixing ratio of the coal ash and dredge soil, the type of deformation and the strength of the different mixtures were obtained by performing a uniaxial compression test. The relationship between the compressive stress and deformation of the uniaxial compression test and the tubular structure formed by injecting the coal ash into geotextile tube was confirmed and the applicability of the geotextile tube reinforced with the recycled and improved fill material is very high.

본 연구는 고상폐기물인 준설토와 혼합물질인 점토 및 유리프리트를 이용하여 기능성을 갖는 건축자재용으로의 재활용 가능성을 검토하고자 실시되었다. D항만 준설토의 중금속 함량은 Zn이 526.0~13,150.1 mg/kg의 범위를 나타내는 등 심한 오염상태이었다. 준설토(30P)의 주요 화학조성은 SiO₂(48.30 wt%), Al₂O₃(16.60 wt%), CaO(10.10 wt%), Fe₂O₃(7.75 wt%)이었으며, 점토는 SiO₂가 70.82 wt%, Al₂O₃ 18.78 wt%, 유리프리트는 SiO₂가 71.75 wt%, CaO 13.99 wt%, Na₂O 8.51 wt% 함유되어 있었다. 준설토를 점토에 10~40 wt% 첨가한 후 1,000℃와 1,100℃에서 소성한 시편의 압축 강도는 각각 132.6~178.5 kgf/cm2와 581.2~793.7 kgf/cm²이었다. 준설토가 40 wt% 첨가된 경우 (SC46) 1,100℃에서 소성한 경우가 793.7 kgf/cm²로 1,000℃에서 소성한 경우의 153.0 kgf/cm² 보다 5배 이상 높게 나타나 1,100℃ 온도가 소성에 더 적합한 것으로 판단되었으며, KS 1종벽돌 기준을 만족시켰다. 또한, 시편의 용출시험 결과 폐기물관리법상 지정폐기물 판정기준치를 크게 하회하는 것으로 나타났다.

전라북도 새만금 지역은 내부개발 공사로 인하여 많은 준설토가 발생되고 있으나 다짐에 적합하지 않고 건설재료로서도 적합하지 않아 폐기되는 경우가 많다. 본 연구에서는 준설토를 도로포장 노상층 재료로 재활용하기 위하여 준설토에 고화재인 시멘트와 기포 제(air foam agent)를 혼합하여 준설토 경량혼합토 배합설계를 개발하였으며. 다양한 시멘트양과 기포제 양을 이용하여 경량혼합토 시료를 제작하였다. 회복탄성계수를 구하기 위하여 AASHTO T 307법을 이용하여 경량혼합토 시료에 반복삼축하중을 재하하여 응력변형율을 측정하였다. 회복탄성계수 시험을 위하여 UTM 시험기를 사용하여 구속압력과 축압력을 제하하였으며, 시료의 크기는 직경 100mm에 높이는 200mm로 제작하였다. 시멘트량과 기포제량에 따른 회복탄성계수의 변화를 분석하였다. 또한 기포제량 변화에 따른 전도율 변화를 분석하기 위하여 전도율 시험을 수행하였다. 회복탄성계수를 이용하여 역학경 험적 방법을 이용하여 포장의 공용성을 평가하였다. 회복탄성계수 시험 분석결과 시멘트량이 증가할수록 회복탄성계수는 증가하였으며, 동일한 시멘트량에 서는 기포제량이 증가할수록 회복탄성계수는 증가하였다. 공용성 분석결과 시멘트량이 15% 이상이고 기포제가 20%미만일 때 1백만 ESALs의 차량하중을 만족하는 것으로 나타났다.

More than 45 million tons of marine clay is dredged in the western and southern sea every year in Korea. Dredged soils, which are relatively easily supplied, have been known as an economical fill material for the construction of airports, ports, and industrial land. However, dredged soils can no longer be used as a construction material because they contain various types of heavy metals and organic pollutants. If an electric field is applied to dredged sediments, various phenomena such as electrophoresis, electro-osmosis, electro-migration, electrolysis occur because the surface of marine clay is negatively charged. The interpretation of sedimentation and self-weight consolidation is very important because this behavior is closely related to the stabilization of dredged sediments and the landfilling period. The analytical solution for the calculation of excess pore-water pressure is obtained by determining the initial and boundary conditions. Then, the surface settlement and density profiles are predicted by using this analytical solution. The analytical solution from Esrig’s one-dimensional electrokinetic consolidation theory and this study’s numerical simulation with mass conservation more easily predicted the electrically induced consolidation behavior of dredged sediments than the non-linear finite strain consolidation theory.

More than 50 million tons of dredged soils are produced every year in Korea. Approximately 10% of these dredged soils are dumped into the ocean because of contamination, while 80% are reclaimed to create artificial wetlands, artificial beaches, and ecological parks. The interpretation of sedimentation and self-weight consolidation behavior is very important because this behavior is closely related to the stabilization of dredged soils and the landfilling period. The analytical solution for the calculation of excess pore-water pressure is obtained by determining the initial and boundary conditions. Then, the surface settlement and density profiles are predicted by using this analytical solution. The analytical solution from Terzaghi’s one-dimensional consolidation theory and this study’s numerical simulation with mass conservation more easily predicted the self-weight consolidation behavior of dredged soft soils than the non-linear finite strain consolidation theory.

본 연구는 준설토-철강슬래그 혼합토를 해양 건설재료로 활용 가능 여부를 확인하기 위하여 선슬래그 15mm 이하, 20mm이하, 40mm이하, 강슬래그 15mm이하, 20mm이하, 40mm이하, 수재, 괴재, BSSF 등 9가지 시료를 대상으로 준설토-철강슬래그 혼합토의 기본물성시험 및 일축압축강도시험을 진행하였다. 혼합토의 일축압축강도시험은 소성영역(함수비 22%)과 액성영역(함수비 30%)으로 나누어 중량비 혼합 20%, 30%, 40%로 양생 3일, 7일, 14일, 28일에 대하여 진행하였다. 시험결과 선슬래그 15mm이하, 20mm이하, 강슬래그 15mm이하, 20mm이하 혼합토의 강도가 현저하게 증가함을 확인하였다.

국내에서는 매년 약 1900만 톤가량의 항만준설토가 발생하고 있다. 항만공사과정에서 발생되는 준설토는 대부분 투기장 매립재로 활용되고 있으나, 정기적인 항로유지 준설 및 오염해역 준설사업에서 발생되는 준설토는 육상 투기장에 매립하거나 외해에 투기하는 방법으로 처분하고 있다. 이러한 투기장은 반면, 국제적으로 폐기물의 외해투기가 해양생태계에 미치는 악영향으로 인하여 금지되는 추세를 보이고 있으며 육상의 매립지 조성이 곤란하기 때문에 준설토의 적절한 재활용 방안 및 투기 시 해양생태계에 미치는 영향을 정량적으로 검토하는 연구가 수행되고 있다. 그러나 우리나라의 경우 아직까지 준설토의 오염현황 파악 및 정부 차원의 준설토 재활용을 위한 정책 및 오염 준설토의 유효한 관리 방안이 없는 실정이다. 따라서, 본 연구자들은 준설토의 중금속 제거를 위하여 각 해역 중에서도 중금속의 함량이 비교적 높은 영도 남항의 준설토를 대상으로 연구를 진행하였다. 먼저, 중금속의 제거를 위하여 비중선별을 실시한 결과, 비중이 작아질수록 중금속 제거율이 높아지는 경향이 나타났다. 이 후 중액선별을 이용하여 중금속이 농축된 부분을 대상으로 XRD 분석을 실시한 결과 Fe2O3, CuFe2O4 등 중금속이 철과 공존하여 존재하는 것으로 나타나 500~5000Gauss로 자력의 세기를 변화하여 자력선별을 실시한 결과, 자력의 세기가 증가할수록 제거효율이 증가하는 것으로 나타났고, 효율이 가장 높은 5000Gauss일 때 Fe, Cu, Pb, Zn의 제거율이 각각 약 30, 27, 28, 16%로 나타났다.

항만 및 공장용지 확보를 위한 해안 매립 시 해저 펌프준설 등의 방법을 이용하여 준설토를 활용하고 있으며, 육상의 경우에도 조립준설토를 성토재로 활용하려는 노력이 진행되고 있다. 서해안 지역의 해저바닥에 분포하는 원지반은 실트질 모래 또는 모래질 실트가 남해안과 동해안에 비해서 많이 분포하고 있고, 다른 연안에 비해 입자 또한 크다. 이러한 특성을 지닌 준설토는 침강과 압밀의 과정도 준설점토와 다른 거동 특성을 보인다. 본 연구에서는 서해안 지역의 비소성준설토를 매립재료로 활용하기 위한 연구의 일환으로 서해안(새만금)지역의 준설매립지반에 대해 모형실험을 실시하여 동다짐 에너지 변화에 따른 원지반의 상대밀도 및 N값의 변화를 예측할 수 있는 예측식을 제안하고, 효율적인 지반설계를 위한 동다짐 에너지를 산정하였다.

최근 준설토의 발생량은 항만공사를 통하여 급격히 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 울산항과 부산항 준설토를 콘크리트 혼합재로의 혼입을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 준설토의 물리적 및 화학적 시험을 수행하였고, 그 결과를 바탕으로 하여 잔골재 대체재로서 준설토를 일정한 비율로 증가시켜 혼입한 모르터 시험체의 압축강도 시험을 수행하였다. 울산항 및 부산항 준설토 모두 혼입비율이 10%일 때 압축강도가 향상됨을 나타내었고, 무기질 실트 성분이 약 70% 함유되어 있는 부산항 준설토의 경우 잔골재의 대체량이 30% 일 때 압축강도가 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 ICP 분석결과, 두 시료 모두 폐기물 해양배출처리기준과 토양오염 우려기준 및 대책기준에 만족하는 결과를 나타내어 콘크리트 재료로의 사용에 있어서 긍정적인 영향을 기대할 수 있었다.