사질토의 투수계수와 전기전도도 간의 상관관계

Abstract

본 연구에서는 이론적 고찰을 통해 Kozeny-Carman식을 변형하여 전기전도도 측정을 통한 사질토의 투수계수 추정식을 제안하였다. 제안된 예측식에 대한 실험적 검증을 위해 6종류의 사질토에 대하여 4개의 전극을 설치한 정수위투수시험을 실시하였으며, 다양한 변수들 하에 시험을 진행하였다. 시험 결과, 사질토에서 흙 입자 표면을 통한 전기전도는 미미하였으며, 간극수의 전기전도도가 투수계수와 formation facotor에 미치는 영향은 제한적이었다. 흙 입자의유효입경이 formation factor에 미치는 영향은 미미하였으나 투수계수에는 큰 영향을 주었다. 제안된 식을 활용하여투수계수를 예측하기 위해서는 형상계수와 Archie’s m에 대한 정보가 필요하여 error norm방법을 사용해 형상계수를구하였다. 또한, 간극률을 변화시키며 측정된 formation factor를 사용하여 Archie’s m을 구하였다. formation factor를사용하여 계산한 투수계수를 측정값과 같이 도시한 결과, 계산된 투수계수는 측정된 투수계수와 유사한 값을 보여주었다. 기존 Kozeny-Carman식과 본 연구에서 제안하는 전기전도도를 이용한 투수식 간의 정량적인 비교를 위해, 정규화된 투수계수를 사용하여 형상계수, Archie’s m, 간극률에 따른 정규화된 투수계수의 변화를 비교한 결과, 형상계수와 Archie’s m의 변화에 따른 정규화된 투수계수의 변화 폭에 비해, 간극률의 변화에 따른 정규화된 투수계수는 매우큰 폭으로 변하였다. 따라서 본 연구에서 제안하는 전기전도도를 이용한 투수계수 예측식이 기존 Kozeny-Carman식보다 더 높은 신뢰도를 보일 것으로 판단된다.