전기전도도 측정을 통한 반류수 MLE공정에서 공기공급 제어기술 개발

장신요(Shinyo Chang),신풍식(Pung Shik Shin),정연구(Yeon-Koo Jeong),최영준(Young June Choi) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.3

목적 : 반류수를 대상으로 무산소조에서 전기전도도 측정을 통해 호기조의 공기공급량을 제어할 수 있는 기술을 개발하여 공정성능 향상 및 에너지 사용량 절감을 달성하고자 하였다. 방법 : 전기전도도가 생물학적처리의 운전지표로 활용될 수 있는지를 검증하기 위해 각 공정별 수질인자와 전기전도도의 상관성 분석을 여름철(메탄올 투입), 겨울철, 가을철 시기로 나누어 실험하였다. 기존에 제시된 필요공기량 수식을 간단히 정리하여 경험식을 제시하고, 이를 활용해 전기전도도 범위에 공기공급량을 순차적으로 넣어 조견표를 작성하였다. 성능평가는 암모니아성질소와 총무기질소의 제거효율, SNR과 SDNR, 공기공급량의 변화, 유입수 변화에 대한 공정의 안정성 등을 기준으로 판단하였다. 결과 및 토의 : 계절별로 전기전도도와 각 수질항목의 상관계수가 0.5267 ~ 0.9115 범위로 암모니아성질소, 총무기질소, DOC, 인산염인 순서로 높게 산출되었다. 상관계수 0.5 이상으로 생물학적 처리공정의 운전지표로 전기전도도 가 활용될 수 있음을 알 수 있었다. 전기전도도와 암모니아성질소의 회귀식은 계절별로 재현성이 확보되어 전기전도도를 통해 암모니아성질소를 추정하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 호기조 말단 DO가 3.4 mg/L 정도에서 겨울철 질소처리효율이 가장 양호하였다. 호기조 DO는 공기공급량으로 제어할 수 있으며 질소와 상관성이 높은 전기전도도를 직접 측정하여 공기공급량을 제어하고 질소처리효율을 향상시키는 것이 가능함을 알 수 있었다. 전기전도도와 유입유량을 통해 필요공기량을 산정할 수 있는 경험식을 제시하였고, 식 계수를 구한 결과 A", (B" + X") 는 각각 0.0589 (m³-air/h)/(m³/h)/(μS/cm), -77.562 (m³-air/h)/(m³/h)로 나타낼 수 있었다. 겨울철기간 무산소조의 전기전도도 측정값에 따라서 공기공급량을 자동 제어한 결과는 총무기질소 제거효율과 SDNR이 실플랜트 조건보다 각각 8.3%, 0.007 g-N/g-MLSS/d 높게 나타났다. 자동제어한 기간 동안에 공기공급량/유입유량 평균비가 36(m³-air/h)/(m³/h)로 실플랜트 조건보다 공기공급량을 21.7% 감소시킬 수 있었다. 결론 : 전기전도도 기반 MLE공정의 공기공급 제어기술은 질소제거 효율 향상 및 에너지 사용량 절감을 동시에 달성할 수 있을 것으로 판단된다. Objectives : This study aimed to achieve improved process performance and energy saving by developing a technology to control the air supply of an aerobic basin by measuring the conductivity in the anoxic basin. Methods : To verify whether conductivity can be used as an operation indicator of biological treatment, the correlation analysis between water quality factor and conductivity of each process was conducted by dividing into summer (methanol input), winter and autumn periods. An empirical formula was presented by briefly arranging the required air quantity formula, and a quick reference was prepared by putting air supply in the conductivity range sequentially. The performance evaluation was judged based on the removal efficiency of ammonia nitrogen and total inorganic nitrogen, SNR and SDNR, the change of air supply, the stability of the process against inflow change. Results and Discussion : The seasonal correlation coefficients of conductivity and water quality items were calculated in the order of ammonia nitrogen, total inorganic nitrogen, DOC, and phosphate in the range of 0.5267 ~ 0.9115. It was found that the conductivity could be used as an operation indicator of the biological treatment process with a correlation coefficient of 0.5 or more. The regression equations for the conductivity and ammonia nitrogen are secured by season, so it is possible to estimate the ammonia nitrogen through the conductivity. At the end of the aerobic basin DO was 3.4 mg/L, the nitrogen treatment efficiency in winter was the best. The aerobic basin DO can be controlled by the air supply, and it can be seen that it is possible to control the air supply and improve the nitrogen treatment efficiency by directly measuring the conductivity having a high correlation with nitrogen. An empirical formula for estimating the required air volume through conductivity and inflow is presented. A" and (B" + X") are 0.0589 (m³-air/h)/(m³/h)/(μS/cm) and -77.562 (m³-air/h)/(m³/h). The result of automatic control of air supply according to the measured conductivity of anoxic tank during winter season showed that total inorganic nitrogen removal efficiency and SDNR were 8.3% and 0.007 g-N/g-MLSS/d higher than the actual plant conditions, respectively. During the automatic control period, the air supply/inflow average ratio was 36 (m³-air/h)/(m³/h), which could reduce the air supply by 21.7% compared to the actual plant conditions. Conclusions : The air supply can be estimated from the flow rate and conductivity. The air supply control technology of the conductivity-based MLE process will be able to simultaneously improve nitrogen removal efficiency and reduce energy consumption.

포화된 사질토의 전기전도도에 중금속과 염분 농도가 미치는 영향

이동수(Dongsoo Lee),홍영호(Young-Ho Hong),홍원택(Won-Teak Hong),채광석(Kwang-Seok Chae),이종섭(Jong-Sub Lee) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.10

포화된 흙의 전기적인 특성은 흙 주위에 있는 간극수의 전기전도도에 크게 의존하므로, 흙의 전기전도도 변화를 이용하여 지반속으로의 오염물 침투를 감지하는데 널리 활용되고 있다. 본 연구의 목적은 포화시료에 대해 염분비와 납의 농도 변화에 따른 흙의 전기적 특성 변화를 조사하는 것이다. 전기저항과 시간영역반사법 신호측정을 위한 센서를 매설한 원통형 셀 내부에 담수 및 염분 농도 1%, 2% 그리고 3%의 염수용액을 0~10mg/L 사이의 6가지 납 표준용액과 혼합하여 수용액을 준비하였다. 이후 수용액 속에 건조시킨 모래시료를 수중강사법을 이용하여 조성하였다. 조성된 포화시료에 대해 셀 내부에 설치된 센서들로부터 전기저항과 시간영역반사법 신호를 측정하고 이 결과로부터 전기전도도를 산정하였다. 실험 결과, 주파수 1kHz에서 측정된 전기저항으로부터 산정한 전기전도도는 납의 농도가 증가함에 따라 연속적으로 증가하는 것으로 나타났으므로 전기저항으로부터 산정한 전기전도도가 오염정도를 파악하기 위해 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 시간영역반사법으로부터 산정한 전기전도도의 경우 저농도에서의 납의 농도 변화에도 전기전도도가 변화하지만, 납의 농도가 증가함에 따라 변화 정도는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 즉, 시간영역반사법은 중금속 누출여부를 조사하는데 적합한 것으로 평가되었다. 본 연구는 전기저항과 시간영역반사법의 상호보완적인 특성을 활용한다면 해안 및 해양환경에서도 중금속의 누출 및 오염을 감지할 수 있음을 보여준다. As the electrical property of fully saturated soils is dependent on the pore water, it has been commonly used for the detection of the contamination into the ground. The objective of this study is to investigate the electrical characteristics according to the salinity and the lead concentration in fully saturated soils. Fresh water and saline water with the salinity of 1%, 2% and 3%, which are mixed with 6 different lead solutions with the range of 0~10 mg/L, are prepared in the cylindrical cell incorporated with sensors for measuring electrical resistance and time domain reflectometry signal. Then, the dried sands are water-pluviated into the cell. The electrical resistance and the time domain reflectometry signal are used to estimate the electrical conductivity. Test results show that electrical conductivity determined from electrical resistance at the frequency of 1 kHz continuously increases with an increase in the lead concentration, thus it may be used for the estimation of the contaminant level. In addition, the electrical conductivity estimated by the time domain reflectometry changes even at very low concentration of lead, the variation rate decreases as the lead concentration increases. Thus, the time domain reflectometry can be used for the investigation of the heavy metal leakage. This study demonstrates that complementary characteristics of electrical resistance and time domain reflectometry may be used for the detection of the leakage and contamination of heavy metal in coastal and marine environments.

04 포스터 발표 : 토양 환경 분야(PS) ; PS-17 : 토성에 따른 전기전도도의 포화 침출액법과 1:5 추출법 간의 상관계수 차이

도효석 ( Hyo Seok Do ),김민규 ( Min Gyu Kim ),곽진석 ( Jin Seok Kwak ),김선영 ( Sun Young Kim ) 한국환경농학회 2015 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2015 No.-

토양의 전기전도도 측정은 토양 염도를 추정하기 위한 포괄적 지표로 사용된다. 토양의 전기전도도를 측정하기 위하여 사용하는 포화침출액법은 토양 염도평가의 표준방법으로 토양 시료에 증류수를 가해 포화반죽을 얻어 전기전도도를 측정한다. 포화침출액의 조제가 어려울 경우, 건조토양과 증류수를 일정비율로 혼합하여 전기전도도를 측정함으로써 추출된 토양용액에 대한 전기전도도(EC) 값으로부터 포화침출액법을 통한 전기전도도값(ECe)을 환산할 수 있다. 이 때 두 전기전도도사이에 존재하는 상관계수는 토성의 특성에 따라 다른 값을 갖는 것으로 보인다. 본 연구에서는 토양 입경에 따른 포화침출액법과 1:5 추출법 사이의 상관계수를 정리해보고자 하였다. 분석에 사용된 토양시료는 우리나라 서남해안 간척지 토양으로, 조립질 토양과 세립질 토양이 다양하게 분포되어 있는 지역에서 채취하였으며, 토양 및 식물체 분석법(국립농업과학원, 2000)에따른 포화 침출액법과 1:5 추출법으로 분석하였다. 토성에 따라 전기전도도를 비교하기 위하여, 토성은 모래 함량이 많은 사토, 사양토, 미사함량이 많은 미사토, 양토, 점토 함량이 많은 미사질 식토, 식양토로 총 6개로 분류하였다. 일반적으로 포화 침출액법과 1:5 추출법 간의 상관계수는 6~8로 통용되어 왔다. 그러나 실제 토양 시료 전기전도도의 상관계수를 비교하여 보니 4~13까지 다양한 값을 나타내고 있다. 점토 함량이 적고 모래 함량이 높은 사토나 사양토 같은 경우 상관계수가 8~13 정도로 높게 나타나고 점토함량이 높은 토양 일수록 상관계수가 4~7 정도로 낮게 나타났다. 이번 연구의 분석 결과를 통하여 통용되어 사용하는 상관계수는 모든 토양에 적용하는 것이 아니라 토성에 따른 다른 상관계수를 적용하는 것이 적합한 것으로 보인다.

표준사와 유리구슬을 이용한 수리전도도와 전기비저항의 관계

김수동,박삼규,함세영,Kim, Soodong,Park, Samgyu,Hamm, Se-Yeong 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.3

We estimated the hydraulic conductivity of the sediments using constant-head permeability tests and electrical resistivity measurements with Jumoonjin standard sand of a uniform size and glass beads of different grain sizes. In this study, we determined the variations of the porosity, the hydraulic conductivity, and the resistivity in case 1 (changing the packing of the Jumoonjin standard sand) and in case 2 (varying the size of the glass beads). The results of case 1 showed that the hydraulic conductivity decreased with an increase in the electrical resistivity. This occurred because the sand grain while packing became rhombohedral with the a decrease of both the pore size and porosity. The results of the case 2 showed that the hydraulic conductivity increased due to the increase in the pore size as caused by the increased glass bead size. In addition, the porosity decreased and the electrical resistivity increased. Therefore, the relationship between the hydraulic conductivity and the electrical resistivity is negatively proportional as regards the grain packing with a change from cubic to rhombohedral whereas this relationship is positively proportional to the increase in the grain size. 자유면대수층의 수리전도도와 전기비저항 사이의 상관관계를 도출하기 위하여 입자크기가 비교적 균일한 주문진표 준사와 여러 가지 입자크기의 유리구슬을 대상으로 정수위 투수 시험과 전기비저항 측정을 실시하였다. 첫 번째 실험에서는 주문진표준사의 입자배열의 변화에 따라서 그리고 두 번째 실험에서는 유리구슬의 입도 변화에 따라서 공극률, 수리전도도, 전기비저항간의 변화를 파악하였다. 그 결과, 첫 번째 실험에서는 주문진표준사의 다짐정도가 커질수록 공극의 크기와 공극률은 감소하기 때문에, 수리전도도는 작아지고 전기비저항은 커지는 경향을 보였다. 두 번째 실험에서는 유리구슬의 입자크기가 커질수록 공극의 크기는 커지지만 공극률은 작아졌으며, 수리전도도와 전기비저항은 모두 증가하는 경향을 보였다. 따라서 입자배열이 입방체 배열에서 능면체 배열로 변화할 때 수리전도도와 전기비저항은 반비례관계를 나타내는 반면, 입자 크기가 커지면 수리전도도와 전기비저항은 비례관계를 나타내는 것으로 밝혀졌다.

시추공 수리전도도 상수를 결정하기 위한 전기전도도검층 기법을 이용한 예비모형실험

김영화,임헌태 한국지하수토양환경학회 2003 지하수토양환경 Vol.8 No.1

간단한 모형시추공을 이용한 전기전도도 측정실험을 실시하고 이로부터 시추공에서의 수리상수 결정에 관련된 제반기초 환경을 검증하고 실험에 의한 모델방정식을 유도하였다. 실험은 상대적으로 높은 염도를 공내수로 하고 증류수를 지하수를 사용하여, 지하수의 유입과 유출되는 유량을 일정하게 유지한 상태에서 전기전도도를 측정하는 것으로 이루어졌다. 관찰의 주 대상은 지하수의 유량, 공내수와 지하수 사이의 염도차 및 밀도차에 따른 공내에서의 전기전도도 변화 양상에 있었다. 실험결과, 공내에서의 시간에 따른 전기전도도 변화가 매우 일정한 양상으로 나타남을 보였으며, 유량과 전기전도도 변화율 사이에 양호한 상관관계가 얻어졌다. 이 결과는 향후 추가될 일반적인 수리상수와 검층수리 상수들의 비교연구로 모델방정식에 대한 검증이 이루어진다면, 희석모델에 근거한 전기전도도검층 기법이 수리 상수 결정을 위한 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여 주었다. A geophysical conductivity logging technique has been adopted to determine hydraulic constants using a simplified physical model that depicts the borehole condition. An experiment has been made by monitoring the conductivity change within the model hole using borehole environment water and incoming-outgoing water of different salinity, under the state of constant flow rate by maintaining balance between inflow and outflow. Conductivity variation features were observed that depended on flow rate, salinity contrasts between fluid within the hole and incoming-outgoing fluid, and density contrasts between fluid conductivity within the hole and incoming fluid. The results of the experiment show the uniform change of fluid conductivity within the hole with time, a fairly good correlation between the flow rate and the conductivity change rate. The geophysical conductivity logging technique can be an efficient tool for determining hydraulic constants if the model equation is verified by henceforward experiments.

전기저항센서가 부착된 주상실험기에서 측정된 전기저항값을 이용한 용질의 이동해석

김용성(Kim Yong-Sung),김재진(Kim Jae-Jin),박준범(Park Junboum) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 C Vol.28 No.4

A column testing device capable of measuring the electrical resistivity of soil at 3 different locations was developed to verify applicability of bulk electrical conductivity (BEC) breakthrough curves in monitoring contaminant transport. Tracer injection tests were conducted with three different types of saturated sands to obtain average linear velocities and longitudinal hydrodynamic dispersion coefficients based on BEC breakthrough curves and effluent solute breakthrough curves. Comparative analysis of transport parameters obtained from curve fitting the results into the analytical solutions confirmed the validity of resistance measurements in estimating time-continuous resident solute concentration. Under the assumption that a linear relationship exists between σ<SUB>sat</SUB>-σ<SUB>w</SUB>-C, the BEC breakthrough curves are able to effectively reduce the laborious and time-consuming processes involved in the conventional method of sampling and analysis. In order to reduce possible uncertainties in analyzing the BEC breakthrough curves, it was recommended that resistance measurements take place nearby the effluent boundary. In addition, a sufficient electrical contrast or difference in the electrical conductivity of the influent and the saturating solution is required to conduct reliable analysis. 본 연구에서는 오염용질의 이동특성을 분석하기 위한 측정방법으로서 전기저항센서를 부착한 주상실험기를 개발하였으며 3가지의 포화사질토에 비반응성 추적자를 주입하여 그 적용성을 평가하였다. 측정된 전기저항 값을 바탕으로 전기전도도 파과곡선을 얻었으며, 추정된 농도자료를 이류-확산 방정식에 대입하여 수리분산계수를 산정하였다. 유출수 파괴곡선에서 추정된 평균간극유속과 종분산계수를 바탕으로 전기전도도 파과곡선의 신뢰성을 평가해본 결과 전제된 σ<SUB>sat</SUB>-σ<SUB>w</SUB>-C(흙의 전기전도도-간극수의 전기전도도-간극수 내 용질의 농도) 사이의 선형 조건이 성립할 시 측정된 전기저항치는 흙 매질내 간극수 용질의 상대농도를 간접적으로 추정할 수 있는 인자임을 확인하였다. 전기전도도 파과곡선은 실제농도(resident concentration)의 시간적 변화를 나타낼 수 있는 만큼 시간연속적인 전기저항 측정은 많은 시간과 노력이 요구되는 용출수 샘플링과 분석을 효과적으로 대체할 수 있을 것으로 판단되었다. 불확실성을 줄이기 위해 저항측정위치와 주입되는 용액과 포화간극수와의 전기적 차이가 고려되어야함을 확인하였다.

무증상의 당뇨병성 신경병증을 배제에 필요한 최소한의 전기진단 검사의 적용

김대열,문혜진,양서연 대한근전도전기진단의학회 2013 대한근전도 전기진단의학회지 Vol.15 No.2

목적: 본 연구의 목적은 무증상 당뇨병성 말초신경병증을 배제하는데 있어서 당뇨병 환자의 전기진단학적 검사를 최소화하는 방법을 찾는 것이다. 방법: 본 전기진단 검사실에 의뢰된 975명의 제 2형 당뇨병 환자들을 연구 대상으로 하였다. 신경전도검사에서 아래의 4개 항목으로 총 15가지의 검사 종류의 조합을 만들었다. 즉 비골 운동신경전도검사, 비골 F 검사, 경골 운동신경전도검사와 F 검사 4가지 종류로 조합을 정하였다. 모든 조합에서 비복 감각신경전도검사는 반드시 포함되었다. 그래서 각 조합 방법에 따른 특이도, 음성 예측값 및 비정상 수치 빈도를 계산하였다. 결과: 연구기준에 포함된 무증상의 528명 환자 중에서 96명이 무증상 당뇨병성 말초신경병증으로 진단되었다. 최소화한 신경전도검사 조합들 중에서 비복신경 감각신경전도검사, 비골 운동신경전도검사, 비골 F 검사 및 경골 F 검사의 조합이 가장 높은 음성 예측값(94.3%)을 보였으며 다른 조합들에 비해 의미 있게 비정상 수치 빈도를 보였다. 결론: 무증상의 당뇨병 환자에서 당뇨병성 말초신경병증을 배제하는 데 있어서 상기 최소화된 신경전도검사 조합은 시간 및 비용을 절약하고, 신경전도검사를 통한 환자의 고통을 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.

평탄화층이 전도성 섬유의 전기 및 기계적 특성에 미치는 영향

김은주,유양,한정인 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1

금속 코팅 전도성 섬유는 스마트 전자 섬유 같은 입는 전자 소자에 응용하기 위하여 최근에 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 금속 코팅 전도성 섬유는 단일 섬유로 구성된 PET 모노 필라멘트에 알루미늄을 열증착 방식으로 제작되었다. 평탄화층이 전도성 섬유의 기계 및 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 아크릴 또는 PVP 코팅층을 형성한 후 알루미늄을 증착하여 전기 및 기계적 특성을 측정한 후 비교 분석하였다. 알루미늄 증착 전도성 섬유는 PVP 평탄화층의 두께에 의하여 영향을 받았으며 두께가 1μm와 5μm일 때 전도성 섬유의 전도도는 각각 0.45 S/m, 0.688 S/m으로서 두께가 얇을수록 전도도는 증가하였다. 기계적 특성은 반복 굽힘 실험을 통하여 전도도의 감소를 통하여 관찰하였다. PVP 평탄화층의 두께가 1 μm와 5 μm일 때 각각 약 80000, 45000회에서 전기 전도도가 소멸하였다.

동전기력 복원공정 적용에 따른 세립토양의 전기화학적 특성 변화

고석오 한국지하수토양환경학회 2002 지하수토양환경 Vol.7 No.4

본 연구의 목적은 토양입자에 대한 전기화학적 특성을 평가함으로써 동전기 기술을 실제 현장에서 적용시, 오염물을 효과적으로 제거하기 위한 최적 운전방법이나 인자를 도출하는 것이다. 토양입자의 제타포텐셜을 토양용액의 pH와 계면활성제의 농도에 대하여 측정하여 전기삼투압적 흐름방향 및 흐름율과의 관계를 분석하였다. 동전기 실험동안, 전기삼투압 투과율($k_e$), 전기전도도($\delta_e$) 및 전압분포에 대한 측정을 실시하였다. Kaolinite의 PZC는 4.2정도로 측정되었으며 pH가 증가할수록 제타포텐셜 감은 점점 음의 값이 증가하는 경향을 나타내었다. 주입된 계면활성제 또한 토양 표면의 전기화학적 특성에 영향을 주어 제타포텐셜 값을 변화시키는 결과를 나타내었다. 동전기 실험이 진행되는 동안, 토양시료의 대부분에 걸쳐 낮은 pH값을 나타내었으며 이로 인하여 용액과 전기적 흐름이 낮아지는 결과를 초래하였다. 또한, 전압 분포도 시간에 따라 변화하여 용액과 전기적 흐름 특성에 영향을 주었다. 결과적으로, 낮은 pH에 의한 토양의 제타포텐셜 값의 변화와 구간별로 다른 전압차분포로 인하여 용액과 전기적 흐름이 영향을 받는다는 결과를 본 연구로부터 얻었다. 효과적인 동전기 공정의 적용을 위하여 인위적인 토양 용액의 pH 조절이나 토양의 전기적 특성을 변화시키는 물질 등을 동시에 주입함으로써 오염물을 제거하는 용매의 흐름이 계속적으로 높게 유지되도록 하는 방안이 필요하다. Overall objective of this study was to evaluate the electrochemical characteristics of fine soils during the electrokinetic(EK) remediation. Zeta potential of kaolinite as a function of solution pH and surfactant concentration was investigated to make a relationship with electroosmotic flow direction and rate. During the EK experiments, pH of pore solution, electroosmotic permeability($k_e$), electric conductivity($\delta_e$) and voltage distribution was measured, respectively, The point of zero charge(PZC) of kaolinite was estimated to be about 4.2 and the zeta potential of kaolinite above PZC was more negative as solution pH increased. Sorption of surfactants on the kaolinite altered the zeta potential of kaolinite. resulting from the variation of electrochemical characteristics of kaolinite surface. hs the EK experiment progressed, low pH was predominant over most of the kaolinite specimen and thus resulted in very low mass and charge flow. The $k_e$ and $\delta_e$ was also affected by the variation of voltage drop across the EK column with time. Results from this study implied that zeta potential of kaolinite affected by the pH variation of pore solution and voltage distribution in soil column played important role in the determination of mass and charge flow during EK process. It was also suggested that pH adjustment or addition of suitable sorbates could alter the electrochemical characteristics of soil surface and thus maintain high mass and charge flow rate with time.

암석의 전기비저항 측정을 통한 전기뇌관의 사용 안전성 검토

최병희 ( Byung-hee Choi ),류창하 ( Chang-ha Ryu ),신승욱 ( Seung-wook Shin ),김수로 ( Soo-lo Kim ) 대한화약발파공학회 2016 화약발파 Vol.34 No.4

전기뇌관을 사용하는 발파장소에서는 비전기뇌관을 사용하는 개소에 비해 더 많은 주의를 기울여야 한다. 왜냐하면 전기뇌관은 큰 미주전류가 발파회로 속으로 흘러 들어가면 조발이나 불발을 일으킬 수 있기 때문이다. 만일 암석의 전기전도도가 높거나 전기비저항이 낮으면 이런 위험은 더 증가한다. 왜냐하면 이런 암석은 미주전류가 발파회로 속으로 흘러 들어갈 수 있는 통로를 더 많이 제공할 것이기 때문이다. 본 연구에서는 국내의 한 발파장소에서 채취한 몇 개의 암석시편들을 대상으로 전기비저항 시험을 실시함으로써 대상현장에서의 전기뇌관의 사용가능성 여부를 평가하였다. 시험 결과, 황화금속 광물의 함량이 높은 암석시편에서는 전기비저항 값이 39~47 Ω.m로 나타났으며, 이는 여타의 보통암석에서의 15000~21000 Ω.m에 비하면 매우 낮은 수치이다. 특히, 전기비저항이 39 Ω.m인 암석의 경우, 뇌관의 발화전류를 0.4 A로 가정했을 때 암석 1 m를 통해 미주전류가 흐른다면 외부전압이 2 V만 인가되어도 뇌관이 기폭될 수 있는 것으로 나타났다. 발파현장에 황화금속을 다량 함유하고 있는 암석이 많이 분포하고 있다는 점을 고려할 때, 이 시험결과는 대상현장에서는 전기식 발파를 지양해야 함을 의미한다. Much care should be taken when electric caps are used in blast site than when non-electric initiation systems are used. This is because electric caps can cause premature firing or misfires if stray currents of high magnitude flow into the blasting circuit. If the rock has higher electrical conductivity or lower electrical resistivity, such risks will be increased because the rock will provide more passages for the stray currents to flow into the blasting circuit. In this study, several rock samples obtained at a blast site were tested for electrical resistivity to decide whether electric caps could be used or not in the site. The measured electrical resistivity was 39~47 Ω.m for the rock samples that had a higher content of metal sulfides. Contrary, the resistivity was 15000~21000 Ω.m for ordinary rocks. Especially, in the case of the rock of electric resistivity of 39 Ω.m, only 2-V electric potential enables a stray current to flow through the rock of 1-m length, which can cause the premature firing of a detonator whose initiation current is 0.4 A. This result shows that electric initiation system should not be used in the site because rocks containing much amount of metal sulfides are widely distributed there.