1. 서 론
폐기물 매립시설에서는 오염물질의 유출을 방지하기 위해 설치되는 차수층의 투수계수를 1.0×10-7cm/sec 이하로 규정하고 있다(Ministry of Environment, 2018). 이에 따라 혼합차수재, 점토차수재, 지오멤브레인 차수재, 토목섬유 점토차수재 등 현재까지 개발된 차수재의 종류는 수십 종에 이른다. 이 중 혼합차수재는 물과 접촉 시 수분을 흡수하는 성질인 팽윤성(Swelling)이 높은 물질을 흙과 혼합하여 만든 차수재로써 대표적으로 흙-벤토나이트가 활용되고 있다. 벤토나이트는 교환성 층간 양이온이 칼슘(Calcium)으로 채워지는 경우 칼슘 벤토나이트, 나트륨(Soduim)으로 채워지는 경우 나트륨 벤토나이트로 분류된다(Sarvaiya et al., 2017). 특히, 나트륨 벤토나이트는 물과 접촉 시 단위 층 간격이 150Å 이상까지 팽윤이 가능하지만, 칼슘 벤토나이트는 20Å 정도만 팽윤하기 때문에 나트륨 벤토나이트를 혼합차수재로써 주로 적용되고 있다(Fukushima, 1984).
현재 국내에서는 칼슘 벤토나이트 원석만 채굴되고 있으며, 나트륨 벤토나이트 원석은 여러 나라로부터 수입하거나 국내에서 채굴한 칼슘 벤토나이트 원석을 공장에서 나트륨 벤토나이트로 전환하여 활용되고 있는 실정이다(MIFAFF, 2012). 이러한 국내 상황을 고려하였을 때 칼슘 벤토나이트를 차수재로 활용하기 방안 모색이 필요하다.
국내에서 벤토나이트를 혼합차수재로 활용한 연구는 1990년부터 차수재로 활용하기 위한 연구가 진행된 바 있으나 나트륨 벤토나이트를 활용한 연구이다(Lee and Lee, 2001; Bae, 2000; Kim, 2003). 또한 2010년 이후 칼슘 벤토나이트를 혼합차수재로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있으나 다짐 및 투수계수 특성에 국한되어 연구된 사례가 대부분이다(Park, 2013; Lee, 2010). 그러나 칼슘 벤토나이트의 혼합비에 따라 물리적 특성이 상이하며, 다양한 혼합비에 따른 혼합물 구조의 변화가 투수능 변화에 크게 영향을 줄 것으로 예측된다.
본 연구에서는 칼슘 벤토나이트 혼합에 따른 다짐 및 투수계수 특성을 평가하고, 혼합물 구조의 특성 변화를 살펴보고자 한다. 이를 위해 칼슘 벤토나이트의 혼합비를 0∼50%로 변화시킨 칼슘 벤토나이트-모래 혼합차수재에 대해 다짐시험을 실시하여 최적함수비를 구한 후 변수위 투수시험을 실시하여 칼슘 벤토나이트 혼합비에 따른 투수 특성을 평가하였다. 또한 혼합차수재의 구조 특성 변화를 규명하기 위해 전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy analysis, SEM) 분석을 진행하였다. 이 연구는 칼슘 벤토나이트를 대표적인 차수재 중 하나인 나트륨 벤토나이트를 대체하여 혼합차수재로 활용하기 위한 기초자료로 활용할 수 있으리라 판단된다.
2. 재료 및 방법
2.1 대상 시료
국내에서는 칼슘 벤토나이트 원석은 주로 울산-경주-포항 일대에서 렌즈상 또는 층상으로 분포한다(Ministry of Environment, 2004) 본 연구에서 사용한 칼슘 벤토나이트는 포항시 소재 S 벤토나이트 광산에서 채굴된 것으로 Fig. 1, 입경분포는 Fig. 2와 같다. Table 1은 S 광산에서 채굴한 칼슘 벤토나이트와 선행연구된 나트륨 벤토나이트의 화학적 특성을 나타내고 있다(Lee and Lee, 2001). 일반적으로 칼슘 벤토나이트는 CaO 함량이 Na2O 보다 높게 분석되는데(Koh et al., 2002), X-ray fluorescence(XRF) 분석 결과도 CaO 함량(2.44%)이 Na2O 함량(2.35)보다 0.09% 높게 분석되었다.
Table 1. Physical properties of S mine calcium bentonite and sodium bentonite
| Component | S mine calcium bentonite | Sodium bentonite |
| wt % | ||
| SiO2 | 52.50 | 60.60 |
| Al2O3 | 18.40 | 17.70 |
| Fe2O3 | 18.30 | 2.89 |
| CaO | 2.44 | 2.64 |
| Na2O | 2.35 | 4.46 |
| etc. | 6.01 | 10.96 |
본 연구에서 사용된 S 광산 칼슘 벤토나이트에 대한 X Ray Diffraction(XRD) 분석 결과 몬모릴로나이트((Ca,Na)0.3 Al2(Si,Al)4O10(OH)2·xH2O)가 주구성광물이고, 조장석(NaAlSi3O8)과 소량의 크리스토발라이트(SiO2)를 함유하고 있는 것으로 분석되었다. 이는 Sa et al., 2018이 발표한 나트름 벤토나이트의 주구성광물이 몬모릴로나이트라는 것과 동일하다. Table 1에 함유되어 있는 Na2O는 조장석에 기인된 것으로 추측된다. Table 2는 광산에서 채굴한 칼슘 벤토나이트와 선행연구된 나트륨 벤토나이트의 물리적 특성을 나타내고 있다(Melissa C. et al., 2018; Mohammed Y. and Aysar H.S., 2016; Yildiz et al., 1999).
Table 2. Components of S mine calcium bentonite and sodium bentonite by X-ray fluorescence (XRF)
칼슘 벤토나이트의 비표면적은 나트륨 벤토나이트 보다 약 44% 높은 것으로 분석되었다. 특히, 차수재로써 활용 시 가장 중요한 영향인자인 팽윤도는 칼슘 벤토나이트가 나트륨 벤토나이트에 비해 약 10.7배 낮은 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 토양-벤토나이트 혼합토의 입경이 세립화가 될수록 압력에 대한 영향이 감소한다는 선행연구 및 시료의 균질성을 위하여 0.15mm 이하의 건조된 칼슘 벤토나이트만 사용하였다(Kim D. M. and Kim K. Y., 2006).
본 연구에서 사용된 모래는 KS L 5100에서 활용되는 압축강도 시험용 표준모래를 사용한 것으로 모습은 Fig. 3, 입경분포는 Fig. 4와 같으며, 화학적 조성은 Table 3과 같다. Table 4는 압축강도 시험용 표준모래의 물리적 특성을 나타내고 있다.
본 연구에서 사용된 모래에 대한 XRD 분석 결과 석영(SiO2)가 주구성광물이며, 다른 광물은 검출되지 않았다.
Table 3. Components of sand by XRF
| Components | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | etc. |
| wt % | 52.50 | 18.40 | 18.30 | 1.760 |
Table 4. Physical properties of sand in this study
| Component | Sand |
| Specific gravity, Gs | 2.61 |
| Optimum Moisture Content (OMC), % | 11.23 |
| Dry density, (g/cm3) | 1.82 |
| Surface area, (m2/g) | 0.16 |
2.2 대상 시료의 배합비
본 연구에서는 칼슘 벤토나이트와 모래의 배합비를 Table 5와 같이 건조중량비 기준으로 10%, 20%, 30%, 40%, 50%로 선정하였다. 칼슘 벤토나이트와 모래의 혼합물은 배합비에 따라 특성 변화가 매우 크므로, 다짐시험 및 변수위 투수시험 진행을 통해 배합비에 따른 다짐 및 투수계수 특성 변화 분석을 진행하였다. 또한, 구조 특성 변화를 살펴보기 위해 배합비에 따른 전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy analysis, SEM) 분석을 진행하였다.
Table 5. Type of mixing ratio of sand and calcium bentonite for this study
| Mixing ratio (w/w %) | |
| Sand | Calcium bentonite |
| 90 | 10 |
| 80 | 20 |
| 70 | 30 |
| 60 | 40 |
| 50 | 50 |
2.3 시험 방법
2.3.1 다짐 특성
투수계수는 함수비가 증가함에 따라 감소하다 최적함수비보다 습윤 측으로 3∼4% 증가된 함수비에서 점토의 구조가 면모구조에서 분산구조로 변화하면서 간극이 감소하기 때문에 최소 투수계수를 가진다고 하였다(Lee, 2006). 따라서 본 연구에서는 투수계수 분석을 위해 위와 같은 조건으로 실시하기 위해 다짐 시험을 실시하였다. 모래와 칼슘 벤토나이트 배합비에 대한 다짐시험은 KS F 2312에 준하여 시행하였다. 또한 시공에서는 성형된 시편의 최대건조단위중량의 90∼95%를 요구하고 있기 때문에 최대건조단위중량의 95%를 이상을 목표로 성형하였다. 이러한 이유로 다짐에너지를 일정하게 가하기 위하여 Fig. 5와 Fig. 6과 같이 자동 다짐 시험기를 사용하여 다짐시험을 진행하여 시편을 제조하였다.
2.3.2 투수 특성
KS F 2322에서는 사질토와 같이 투수계수가 큰 토양인 경우 정수위 투수시험, 점성토와 같이 투수계수가 낮은 토양인 경우 변수위 투수시험을 실시하도록 규정하고 있다. 폐기물 매립시설에서 차수재로 활용하기 위해서는 투수계수가 1.0×10-7cm/sec 이하이므로, 본 연구에서는 변수위 투수시험을 실시하였다. 변수위 투수시험은 Fig. 7과 같이 토양투수성 측정기를 사용하여 진행하였다(Usem, 2019). 투수계수 분석을 위한 시편은 함수비는 다짐시험으로부터 도출된 최적함수비 보다 3% 높은 비율을 적용하여 제조하였다.
본 연구에서의 투수계수 계산은 시편의 단면적 및 두께, 투수량과 단위용적질량 및 수압의 관계로부터 식 (1)을 통해 계산하였으며, 식 (2)를 통해 투수계수의 온도 보정을 진행하였다.
- 투수계수의 계산
| $$K=\frac{2.3\times a\times L}{A\times t}\times\log_{10}\frac{H_1}{H_2}\left(cm/\sec\right)$$ | (1) |
a : 변수위 눈금관 단면적 (cm2)
A : 시편 단면적 (cm2)
L : 시편 두께 (cm)
t : 시간 (sec)
H1 : 변수위 눈금관의 상부회선 (cm)
H2 : 변수위 눈금관의 하부회선 (cm)
- 투수계수의 온도 보정
| $$K_{15}=K_T\times\frac{\eta_r}{\eta_{15}}\left(cm/\sec\right)$$ | (2) |
K15 : 온도 15°C의 투수계수
KT : 온도 T°C의 투수계수
ηT : 온도 T°C의 물의 점성
η15 : 온도 15°C의 물의 점성
2.3.3 구조 특성
전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy analysis, SEM)은 물질을 관찰하고 원소의 종류와 질량비, 원자비 측정을 통해 물질 종류를 규명하기 위한 분석이다. 본 연구에서는 칼슘 벤토나이트 혼합비 증가에 따른 구조 변화를 관찰하기 위해 SEM 분석을 진행하였다. 또한 SEM 분석 진행 전 전자가 빠져나가는 현상을 방지하기 위한 목적으로 백금 코팅을 진행하였으며, 백금 코팅을 진행한 칼슘 벤토나이트와 모래 혼합물은 가속전압 5.0kV, 작동 거리 10mm로 조작하여 SEM 분석을 진행하였다(JEOL, 2019).
3. 결과 및 고찰
3.1 다짐 특성
칼슘 벤토나이트 배합비에 따른 다짐시험을 하여 얻은 다짐 특성은 Table 7과 같으며, 나트륨 벤토나이트를 활용한 선행연구들로부터 다짐시험을 하여 얻은 다짐 특성은 Table 8에 나타내었다.
Table 7을 보면, 칼슘 벤토나이트 배합비 증가에 따라서 최적함수비는 증가하였으며, 건조밀도는 감소하는 경향을 나타내었다. 최적함수비는 칼슘 벤토나이트 배합비가 0% ∼50%로 증가함에 따라 11.23%에서 21.25%로 증가하였다. 또한 건조밀도는 1.82g/cm3에서 1.56g/cm3으로 감소하였다. 이러한 경향은 Table 8에서 수행한 나트륨 벤토나이트 혼합차수재에 관한 선행연구들과 동일한 결과이다(Lee and Lee, 2001; Bae, 2000; Kim, 2003). 선행연구에서의 최적함수비는 나트륨 벤토나이트 배합비가 3%∼25%로 증가함에 따라 13.60%에서 21.71%로 증가하였다. 또한 건조밀도는 1.91g/cm3에서 1.48g/cm3으로 감소하였다.
또한, Table 8을 보면, 선행연구들은 다양한 팽윤도(10ml/2g∼30ml/2g)를 가진 나트륨 벤토나이트를 3%∼ 25%로 배합하여 연구를 진행하였다. 나트륨 벤토나이트 배합비는 칼슘 벤토나이트 배합비에 비해 50% 적게 혼합되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유는 나트륨 벤토나이트와 칼슘 벤토나이트의 팽윤도 차이에 따른 것으로 판단된다. 특히, 선행연구들에서 공통으로 수행된 나트륨 벤토나이트 5% 혼합차수재를 보면, 팽윤도가 증가함에 따라 반드시 최적함수비가 증가하고, 건조밀도가 감소하지는 않는다. 이러한 이유는 혼합차수재의 최적함수비와 건조밀도는 벤토나이트 팽윤도뿐만 아니라 모래 또는 토양의 입도 등과 같은 물성도 영향을 미치는 것으로 사료된다. 또한, 토양-벤토나이트 혼합차수재의 건조밀도는 벤토나이트 배합비가 증가함에 따라 반드시 감소하지는 않는다(Hong and Kim, 2002). 이러한 이유는 토양 및 입경 분포에 따라 물성도 영향을 미치기 때문이다(Park and Kim, 2017).
본 연구에서는 차수재의 균질성을 위해 0.15mm 이하의 칼슘 벤토나이트만을 사용하였다. 이는 칼슘 벤토나이트의 배합비가 증가하면, 세립토의 비율이 증가하는 것을 말한다. 일반적으로 세립토의 비율이 증가함에 따라 최적함수비는 증가하며, 건조밀도는 감소한다(Lee, 2006). 따라서 칼슘 벤토나이트 배합비가 증가함에 따라 최적함수비는 증가하고, 건조밀도는 감소하는 특성이 발생한 것으로 판단된다. 이러한 특성이 발생되는 다른 이유 중 하나는 모래와 칼슘 벤토나이트의 비표면적 차이로 인해 발생한 것으로 판단된다. 칼슘 벤토나이트의 비표면적은 67.75m2/g, 모래의 비표면적은 0.16m2/g으로 분석되었다. 이는 비표면적이 상대적으로 큰 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 수분 보유력이 증가하게 된다. 따라서 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 보유되는 물의 양이 증가하며, 수화 반응의 증가에 의해 비중이 감소하기 때문으로 사료된다.
Table 7. Compaction characteristics of sand-calcium bentonite mixtures
Table 8. Compaction characteristics of sand-sodium bentonite mixtures
3.2 투수 특성
칼슘 벤토나이트 투수시험을 위하여 칼슘 벤토나이트 다짐시험을 하여 얻은 최적함수비보다 3% 높은 비율을 적용하여 시편을 제작하여 투수시험을 실시하였다. 칼슘 벤토나이트 투수시험을 하여 얻은 변수위 투수 특성은 Table 9과 같으며, 나트륨 벤토나이트를 활용한 선행연구들로부터 투수시험을 하여 얻은 변수위 투수 특성은 Table 10에 나타내었다.
Table 9. Permeability characteristics of sand-calcium bentonite mixtures
| Mixing ratio (w/w %) | Coefficient of permeability (cm/sec) | |
| Sand | Calcium bentonite | |
| 100 | - | 2.90 × 10-2 |
| 90 | 10 | 3.30 × 10-4 |
| 80 | 20 | 8.45 × 10-6 |
| 70 | 30 | 1.52 × 10-7 |
| 60 | 40 | 9.54 × 10-8 |
| 50 | 50 | 8.26 × 10-8 |
Table 10. Permeability characteristics of sand-sodium bentonite mixtures
Table 7을 보면, 칼슘 벤토나이트 배합비 증가에 따라서 최적함수비는 증가하였으며, 건조밀도는 감소하는 경향을 나타내었다. 최적함수비는 칼슘 벤토나이트 배합비가 0% ∼50%로 증가함에 따라 11.23%에서 21.25%로 증가하였다. 또한 건조밀도는 1.82g/cm3에서 1.56g/cm3으로 감소하였다. 이러한 경향은 Table 8에서 수행한 나트륨 벤토나이트 혼합차수재에 관한 선행연구들과 동일한 결과이다(Lee and Lee, 2001; Bae, 2000; Kim, 2003). 선행연구에서의 최적함수비는 나트륨 벤토나이트 배합비가 3%∼25%로 증가함에 따라 13.20%에서 21.71%로 증가하였다. 또한 건조밀도는 1.91g/cm3에서 1.48g/cm3으로 감소하였다.
Table 9을 보면, 칼슘 벤토나이트 배합비 증가에 따라서 투수계수는 감소하는 경향을 나타내었다. 투수계수는 칼슘 벤토나이트 배합비가 0%∼50%로 증가함에 따라 2.90×10-2cm/sec에서 8.26×10-8cm/sec로 감소하였다. 이러한 경향은 Table 10에서 수행한 나트륨 벤토나이트 혼합차수재에 관한 선행연구들과 동일한 결과이다(Lee, 2006; Lee and Lee, 2001). 선행연구에서의 투수계수는 나트륨 벤토나이트 배합비가 3%∼20%로 증가함에 따라 6.05×10-7 cm/sec에서 3.74×10-8cm/sec로 감소하였다. 이러한 이유는 벤토나이트의 팽윤성에 기초한다. 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 벤토나이트의 팽윤성에 인해 간극이 좁아지는 비율이 증가하기 때문으로 판단된다. 또한, 칼슘 벤토나이트 배합비가 20% 까지는 투수계수가 급격히 감소하는 경향을 보이며, 칼슘 벤토나이트 배합비가 40% 이상으로 혼합 시 폐기물 매립시설 차수재의 조건인 1.0×10-7 cm/sec 이하의 투수계수 조건을 만족하여 대표적인 차수재 중 하나인 나트륨 벤토나이트를 대체할 수 있는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 Park, 2013이 발표한 칼슘 벤토나이트 배합비가 30% 이상으로 혼합 시 차수재의 투수계수 조건을 만족한다는 선행연구와 다소 차이를 보이는 결과이다. 이는 연구에 사용된 칼슘 벤토나이트의 팽윤성 차이에 의한 것으로 판단된다. 선행연구에서 사용한 칼슘 벤토나이트의 팽윤도는 4.5ml/2g로 분석되었으나, 본 연구에서 사용한 칼슘 벤토나이트의 팽윤도는 2.7ml/2g으로 분석되었다. 이러한 결과는 팽윤도가 선행연구에 비해 60% 수준에 불과한 것으로 평가된다. 벤토나이트의 팽윤성에 기초하여 차수재로 활용하는데, 팽윤도가 선행연구에 비해 60% 수준이기 때문에 칼슘 벤토나이트의 투입량이 증가한 것으로 사료된다.
또한, Table 10을 보면, 선행연구들은 다양한 팽윤도(10ml/2g∼30ml/2g)를 가진 나트륨 벤토나이트를 3%∼ 25%로 배합하여 연구를 진행하였다. 나트륨 벤토나이트의 팽윤도가 20ml/2g 일 때 15%이상으로 혼합 시 폐기물 매립시설 차수재의 투수계수 조건을 만족하는 것으로 나타났다. 특히, 나트륨 벤토나이트 5% 혼합차수재를 보면, 팽윤도가 증가함에 따라 반드시 투수성이 감소하지는 않는다. 이러한 이유는 혼합차수재를 구성하는 토양 또는 모래와 나트륨 벤토나이트의 물성이 불투수능에 영향을 미치기 때문으로 판단된다.
3.3 구조 특성
칼슘 벤토나이트 배합비에 따른 구조 특성을 확인하고자 SEM 분석을 3,000배에서 실시하였으며, SEM 분석을 진행하여 얻은 SEM 이미지는 Fig. 8과 같으며, 나트륨 벤토나이트를 활용한 선행연구로부터 SEM 분석을 진행하여 얻은 SEM 이미지는 Fig. 9에 나타내었다.
모래는 SEM 상에서 수정(水晶)의 형태를 보이고 있어 일반적인 석영(quartz)의 결정구조를 보이는 것으로 관찰되었다. 또한 세공은 거의 관찰되지 않았는데 이러한 결과는 모래의 비표면적이 0.1623m2/g으로 분석된 것과 동일한 결과이다. 칼슘 벤토나이트는 미립의 판형 입자들이 중첩되어 있는 괴상의 형태를 보이고 있는 것으로 관찰되었다. 이는 선행연구의 몬모릴로나이트 SEM 이미지와 유사하다(Sapargaliyev et al., 2015) 이러한 결과는 칼슘 벤토나이트의 XRD 분석결과 몬모릴로나이트가 검출된 것과 동일하다. 칼슘 벤토나이트에서는 세공이 관찰되었는데 이러한 결과는 칼슘 벤토나이트의 비표면적은 67.75m2/g 으로 분석된 것과 동일한 결과이다. 세공의 관찰은 칼슘 벤토나이트를 본 연구의 목적인 차수재로 활용하는 것 이외에도 오염물질 흡착제로 활용이 가능할 것이라고 판단된다.
특히, Fig. 8 SEM 이미지를 보면, (b)에서 (f)로 칼슘 벤토나이트 배합비 증가에 따라 미립의 판형 몬모릴로나이트(M) 입자 면적이 증가하는 경향이 관찰되었다. 몬모릴로나이트는 팽윤성과 수분보유능이 높은 광물이다. 칼슘 벤토나이트 배합비가 증가한다는 것은 몬모릴로나이트가 증가한다는 것을 말하며, 이는 수분 보유력이 증가하는 것을 의미한다. 따라서 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 최적함수비 및 팽윤도가 증가하기 때문에 투수계수는 감소하게 된다.
또한, Fig. 8 (a)와 Fig. 9의 칼슘 벤토나이트와 나트륨 벤토나이트를 SEM으로 분석한 결과 나트륨 벤토나이트가 칼슘 벤토나이트에 비해 더 뾰족한 모습으로 상이 관찰된다(Koh et al., 2002). 이는 나트륨 벤토나이트의 결정도가 칼슘 벤토나이트에 비해 우수한 것으로 관찰된다. 따라서 나트륨 벤토나이트가 칼슘 벤토나이트 보다 벤토나이트의 물성을 더 잘 나타낼 수 있는 것으로 사료된다. 이러한 결과로 나트륨 벤토나이트 혼합차수재 같은 경우 소량만 혼합하더라도 폐기물 매립시설의 차수재 투수계수 조건을 만족할 수 있는 것으로 사료된다.
4. 결 론
본 연구에서는 칼슘 벤토나이트를 폐기물 매립시설의 대표적인 차수재 중 하나인 나트륨 벤토나이트를 대체하기 위해 칼슘 벤토나이트와 모래를 배합한 혼합물의 다짐과 투수 및 구조 특성 분석을 진행하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
(1) 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 최적함수비는 11.23%에서 21.25%로 증가하는 경향을 보이며, 건조밀도는 1.82g/cm3에서 1.56g/cm3으로 감소하는 경향을 보이는데 이는 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 수분 보유력 및 수화 반응의 증가에 의해 비중이 감소하기 때문으로 판단된다. 또한 혼합차수재를 구성하는 토양 및 칼슘 벤토나이트의 입경 등 물성에 따라 혼합차수재의 건조밀도는 다른 경향성을 보일 수 있기 때문에 혼합차수재를 구성하는 토양 및 칼슘 벤토나이트의 물성 분석이 진행되어야 한다.
(2) 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 투수계수는 2.90×10-2cm/sec에서 8.26×10-8cm/sec로 감소하는 경향을 보이며, 칼슘 벤토나이트가 40% 이상 혼합 시 매립지 차수재의 투수계수 조건을 만족한다. 다만, 혼합차수재를 구성하는 토양 또는 벤토나이트의 물성 및 팽윤도에 따라 칼슘 벤토나이트 배합비가 증감 할 수 있으므로, 혼합차수재로 활용하기 전 물성 분석 및 팽윤도 분석을 통해 배합비를 산정할 필요가 있다.
(3) 칼슘 벤토나이트의 혼합비가 증가함에 따라 몬모릴로나이트 입자 면적이 증가하기 때문에 최적함수비와 팽윤도가 증가하며, 투수계수는 감소하는 경향이 발생한다.
이상과 같은 연구결과로써 칼슘 벤토나이트는 폐기물 매립시설의 대표적인 차수재인 나트륨 벤토나이트를 대체하여 활용이 가능하다고 판단된다.
