IEG 환경지질연구정보센터

10월 25일(목)․응용지질학│암석학

2007 추계지질과학연합학술대회 초록집 3

국내산 벤토나이트의 압축 및 수리적 특성

안향식

․조호영

고려대학교 지구환경과학과, [email protected]

압축된 나트륨벤토나이트는 우수한 팽윤성, 큰 이온흡착 능력, 물에 대한 낮은 수리전도도와 같은 특성 때문에 방사성폐기물 처분장 차단벽의 완충물질 또는 뒷채움채로 사용이 고려되고 있다. 방사성 폐기물은 장기적인 안정성을 위해 자연생태계로부터 매우 오랜 기간 동안(>

10,000년) 격리되어야 한다. 그러나 지하수와 압축 나트륨벤토나이트의 장기간 접촉할 경우 압 축나트륨벤토나이트의 수리적 성질이 변화될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 발생 가 능한 조건 변화에 따른 국내산 벤토나이트의 압축 및 수리적 특성을 정량적으로 조사하기 위해 경상도 지역에서 산출되는 국내산 칼슘벤토나이트와 공장에서 활성화된 나트륨벤토나이트를 대상으로 층간교환성양이온, 양이온교환능력 등 기본적인 물리화학적 성질을 측정하고 표준다 짐실험을 통해 벤토나이트 종류에 따른 압축 특성을 조사하였다. 또한 연성벽체투수시험기를 이용하여 현장에서 발생 가능한 조건 하에서 벤토나이트 종류에 따른 압축벤토나이트의 투수계 수를 측정하였다. 국내산 칼슘 벤토나이트의 양이온 교환능력은 80meq/100g이고 교환성 양이 온 중 Na

이온이 차지하는 비율은 15%, Ca

이온은 77%, Mg

은 7%, K

는 2% 이다. 공장에서 활성화된 나트륨벤토나이트의 교환성 양이온은 Na

64%, Ca

29%, Mg

5%, K

2%로 구성 되어 있다. 같은 압축 노력이 가해졌을 경우 (592 KN×m/m

) 주어진 함수율에서 공장에서 활성 화된 나트륨벤토나이트의 건조단위중량이 국내산 칼슘 벤토나이트의 건조단위중량보다 작았 다. 동일한 시료의 건조단위 중량 하에서 활성화된 나트륨벤토나이트는 칼슘벤토나이트 보다 큰 투수계수를 나타내었다(칼슘 벤토나이트 6×10

cm/s, 나트륨벤토나이트 1×10

cm/s). 칼슘 벤토나이트는 시료의 건조단위중량의 증가함에 따라 투수계수의 변화는 거의 없었다. 시료의 부피가 팽창하지 않도록 조정한 조건에서 0.1몰의 CaCl

용액을 투과용액으로 사용하였을 경 우, 동일한 건조단위중량으로 압축된 칼슘벤토나이트와 나트륨벤토나이트의 투수계수는 거의 같았다(5 ~ 6×10

cm/s). 그러나 칼슘으로 실험실에서 나트륨을 모두 치환시킨 칼슘벤토나이 트의 경우, 동일한 건조단위중량으로 압축된 시료의 투수계수는 국내산 칼슘벤토나이트와 활성 화된 나트륨벤토나이트 투수계수 보다 약 20배 이상 크다(1.2×10

cm/s). 이는 교환성 양이온의 종류가 압축 정도에 상관없이 투수계수에 크게 영향을 미친다는 것을 나타낸다. 유효응력 또한 벤토나이트의 투수계수에 영향을 주었다. 유효응력이 감소함에 따라 투수계수는 약 10배 정도 증가했다. 시료의 초기 포화용액의 종류 또한 투수계수에 크게 영향을 주었다. 14KN/m

의 건조 단위중량으로 압축된 공장에서 활성화된 나트륨벤토나이트를 증류수에 3일간 포화시킨 후 1몰 CaCl

용액을 통과시켜 측정된 투수계수는 2×10

cm/s 이었으나 압축한 후 증류수에 포화시키 지 않고 바로 1몰 CaCl

용액을 통과시킨 시료의 투수계수는 1.1×10

cm/s 이었다.

1-3 구두