야외규모 TCE 질량전이 모델의 개발

본 연구에서는 야외규모 TCE (trichloroethylene) 질량전이역학을 평가하기 위해 TCE의 대수층 내 유입 및 용해상 거동을 고해상도 수치 모사를 실시하였다. 공간적으로 불균질한 대수층 $10{\times}10{\times}10m$ 도메인 내부의 유입된 TCE 분포를 모사하기 위해 본 연구를 통해 개발된 정성적 침투모델(percolation model)이 이용되었다. 이를 기초로 하여 연계되어진 (coupled) 지하수 유동 및 용해상 거동 장기 (long-term) 모사를 실시하였다. 지엽적으로 일어나는 질량전이는 기존 연구를 통하여 발표되어진 실험실규모 연구에 기초하였다. 지하수가 도메인을 지나 흘러나가는 경계면에서 측정되어진 용해상 (aqueous phase) TCE의 질량선속 (mass flux)을 통해 실질 야외규모 질량전이 상수가 계산되었다. 관찰된 바 야외규모 질량전이 상수는 실험실 연구를 통해 측정된 값에 비하여 휠씬 작은 값을 보였으며 이는 지하수 유속 및 TCE의 불균질한 분포에 기인한다. 야외규모 질량전이 상수는 평균 지하수 유속에 직접 비례하는 것으로 관찰되었고 이는 기존 실험실 연구를 통해 알려진 평균 지하수 유속의 0.7승이라는 결과와 대조되는 것이다. 또한 모사를 통해 관찰된 야외규모 질량전이 상수는 상대 TCE 질량의 고갈상수 승에 비례함을 보였다. 이러한 고갈상수는 TCE가 측방으로 퍼지는 현상이 강한 대수층, 즉 저투수성 층의 발달이 양호한 대수층, 에서는 1보다 작은 값을 갖고 그렇지 않은 대수층, 즉 저투수성 층의 발달이 미약한 대수층, 에서는 대체적으로 1보다 높은 값을 갖는 것으로 관측되었다. 이는 DNAPL의 측방 퍼짐이 강한 대수층에서는 용해로 인한 시간에 따른 오염원 부근에서의 농도 감소가 미약하기 때문인 것이며, 그와 반대로 DNAPL의 측방 퍼짐이 약한 대수층에서는 시간이 지남에 따라 용해에 의해 지속적으로 오염원 부근에서의 농도가 감소 또는 소멸함으로 인하여 측정되는 용해상 DNAPL의 질량 선속 역시 계속적으로 감소되는 것으로 밝혀졌다.