개념 한 쪽
오염지하수 정화시설 운영에서는 지하수 흐름을 차단하거나 통제하는 차수벽과 반응벽체의 설계·운영 원리, 그리고 관측정 마감 등에 필요한 재료량 계산 능력을 요구한다는 점을 이해한다.
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출제기준 단원 「오염지하수 정화시설 운영」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 슬러리월 기능 판단 | 1 | 슬러리월의 차단 기능 및 적용 지반 조건을 가려내기 |
| 키드인 형태 장단점 비교 | 1 | 키드인 슬러리월의 장점과 비용·적용 범위를 구별하기 |
| 벤토나이트 주입량 계산 | 1 | 원기둥 체적과 밀도·안전율로 재료량을 계산하기 |
슬러리월(Slurry Wall)은 지하에 설치하는 차단벽으로서 오염된 지하수의 흐름을 차단하여 확산을 억제하는 목적을 가진다. 슬러리월은 주변 지반의 투수계수에 따라 효용이 달라지며, 주변 지반이 이미 투수계수가 낮은 경우에는 설치의 실익이 적을 수 있음을 지적한다.
키드인 형태의 슬러리월은 바닥부를 불투수층까지 내려 설치하는 방식으로, 지하수의 우회 경로를 줄여 오염물 누출을 최소화하는 장점을 가진다. 깊이 관입으로 비용이 증가할 수 있으나 불투수층이 존재하면 다양한 오염물 처리에 적용 가능하여 적용 범위가 반드시 한정된다고 볼 수 없음을 설명한다.
관측정이나 보링 구멍의 마감에 사용하는 벤토나이트 주입량 계산은 원기둥 체적 공식(πr²h)을 이용하여 체적을 구하고, 체적에 재료의 밀도를 곱하여 질량을 산정한 뒤 안전율을 적용하여 최종 필요량을 산출하는 절차를 따른다. 단위 환산을 정확히 하고 반지름을 사용하여 체적을 계산하는 점을 강조한다.
이 개념은 차수벽의 물리적 역할과 적용 조건, 그리고 현장 마감용 재료의 양 산정 절차를 묻는 문제 유형에 집중하므로 설계·계산 문제에서 단위와 공식 적용을 정확히 하는 능력이 중요함을 결론으로 제시한다.
문제 예시는 관측정 마감 시 벤토나이트 주입량 계산 절차를 보인다. 조건은 보링 직경 250mm, 마감 깊이 1.5m, 구멍 4개, 벤토나이트 밀도 1.8g/cm³(=1,800kg/m³), 안전율 1.1이다.
1) 한 구멍의 체적을 구한다: 반지름 r=0.125m 이므로 V=π×r²×h ≒ 3.14×0.125²×1.5 ≒ 0.0736m³라 계산한다. 2) 질량을 구한다: 0.0736m³×1,800kg/m³ ≒ 132.5kg라 산정한다. 3) 4개 구멍을 합하고 안전율을 곱한다: 132.5kg×4＝530kg, 여기에 안전율 1.1을 곱하면 ≒583kg가 되어 약 590kg을 필요량으로 산정한다.
수직방어벽인 슬러리월에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 슬러리월은 지하수의 흐름을 차단하기 위해 설치하는 수직 방어벽으로, 지하수 유동을 통제하기 위해서는 주변 지반의 투수계수가 높은(투수성이 좋은) 지역에 적용해야 차단 효과가 큽니다. 슬러리월 자체의 투수계수가 매우 낮아야 하지만, 설치 대상 지역이 투수계수가 이미 매우 낮다면 차단벽을 설치할 실익이 적습니다.
슬러리월은 투수계수가 높은 지반에서 지하수 유동 차단에 유용하며, 투수계수가 매우 낮은 곳에서는 실익이 적다.
전체봉합형태인 키드인슬러리월(keyed-in slurry wall)의 수평적 도식에 따른 장, 단점으로 틀린 것은?
정답 ④ · 키드인슬러리월(keyed-in slurry wall)은 차수벽의 저부를 불투수층 안에 깊게 관입시켜 지하수 흐름을 완전히 차단하고 우회시키는 구조입니다. 이는 불투수층이 깊고 안정적인 곳이라면 다양한 오염물질에 적용 가능하므로, '적용 가능한 폐기물의 범위가 한정됨'은 틀린 설명입니다.
키드인슬러리월은 불투수층 관입으로 지하수 흐름을 차단하므로 적용 범위가 한정되지 않는다.
100m 직경의 지하수 관측정을 설치하기 위해 4군데 지점에 250mm 직경으로 심도 17m 까지 보링하였다. 보링 후 관측정을 삽입하고 지표로부터 1.5m 깊이까지만 벤토나이트를 넣어 마감처리를 하였다면 소요되는 벤토나이트의양은 얼마인가? (단, 벤토나이트 밀도 = 1.8g/cm3, 안전율 = 1.1)
정답 ③ · 1개 관측정에 주입하는 벤토나이트의 체적을 구하면 다음과 같습니다. 보링 구멍의 반지름은 250mm/2 = 0.125m이고, 지표부터 1.5m 깊이까지 그라우팅하므로 체적 V = π × (0.125)² × 1.5 ≒ 0.0736m³입니다.
벤토나이트 주입량은 보링 구멍의 체적에 밀도와 안전율을 곱하여 계산하며, 4개 구멍의 총량은 약 590kg이다.
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