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토양내 불포화지대 및 포화지대에서의 DNAPL 과 LNAPL 의 이동현상에 대한 모사
이종협,김주형 한국화학공학회 1998 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.36 No.6
본 연구에서는 비중이 서로 다른 고밀도비수상액체(Denser-than-water Non-Aqueous Phase Liquids ; DNAPLs) 또는 저밀도비수상액체(Lighter-than-water Non-Aqueous Phase Liquids ; LNAPLs)가 지하토양에 노출되었을 때 그 이동현상을 모사하였다. 대상 시스템으로 지하수의 흐름이 부분적으로 존재하는 임의의 불균일층을 가지는 토양구조를 가정하였고 DNAPL로 1,1-dichloroacetone, LNAPL로 n-hexane을 선정하여 지하토양을 따라 이동하는 오염물에 대한 형태학적 변화를 관찰하기 위하여 비정상상태에 대한 모사연구를 수행하였다. 연구결과 DNAPLs와 LNAPLs의 이동현상은 불포화지대 및 포화지대에서 중력, 지하수 유동 및 부력에 의하여 영향을 받음을 보여주었다. 또한, NAPLs의 토양의 특성에 따른 영향과 DNAPL과 LNAPL간의 지하수와의 경계면에서의 거동현상의 차이를 관찰하였다. 불포화지대에서는 중력의 영향으로 DNAPLs가 2배 이상 빠르게 수직으로 이동하였고, 이때 형태학적 관찰을 통하여 DNAPLs는 첫 번째 지층 경계면에서 유동 저항 효과가 더 적음을 확인하였다. 불포화지대에서는 LNAPLs의 경우 지하수면 위에 연속적 막을 형성하며 지하수 흐름을 따라 수평으로 퍼지는 반면, DNAPLs의 경우에는 불연속적 막을 이루며 퍼지다가 지하수면 아래 몇 개의 핵을 형성하며 수직으로 확산되어 가는 양상을 나타내었다. 이때, LNAPLs의 경우 연속막은 수평 방향뿐만 아니라 수직방향으로도 연속성을 가진다는 것이 본 연구를 통해 확인되었다. 현장에서 관찰하기 어려운 비정상상태에 대한 NAPLs 확산의 가시적인 모사결과는 복잡한 DNAPLs와 LNAPLs의 거동현상을 이해하고 오염정도를 예측하며, 오염된 토양의 정화기술을 선정하고 공정설계의 기초 자료를 제공하는데 도움이 될 것이다. This study is to simulate the transport phenomena of LNAPLs and DNAPls spilled in saturated and unsaturated zones. The model system consists of four heterogeneous layers with different permeabilities and goundwater flow at the bottom layer. In the study, LNAPL and DNAPL are assumed to be n-hexane and 1,1-dichloroacetone, respectively. Results show that the transport phenomena and morphology of the NAPLs change with the extent of water saturation, groundwater flow and buoyancy. In the unsaturated zone, the DNAPL migrates vertically two times faster than the LNAPL due to the gravity. Also, the lateral deformation of the DNAPL becomes smaller than that of the LNAPL in the interface between the layers. When the spilled NAPLs reach at the top of the water-table, the LNAPL forms the continuous film on the water table and spreads horizontally with water flow. In contrast, the DNAPL builds up the discontinuous plumes on the water-table and creates the several nuclears under the water table. Also, the profiles of volume fraction of DNAPL and LNAPL in vertical direction are estimated. Results would provide a tool to understand the transport phenomena of NAPLs spilled in the underground and provide a basis for the selection of the remediation technologies of both soils and groundwater polluted with NAPLs.
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