1. 서 론

매립은 폐기물 처리에 있어 경제적 이점으로 인해 널리 사용되고 있으나 폐기물 매립으로 발생하는 침출수는 용해된 유기 화합물, 중금속 및 이종 유기 화합물을 포함하고 있어 유출 시 매립지 주변 토양이나 지하수 뿐만 아니라 인근 지반환경을 오염시킨다(Chen et al., 2019; Jin et al., 2020; Kjeldsen et al., 2002). 특히, 도시생활 폐기물 매립지 침출수 내에 높은 농도로 존재하는 황산염(SO42-)은 자연 황순환의 불균형 및 인체에 유해한 영향을 끼치기 때문에 배출 기준 농도 범위(250-1,000mg/L)에 맞게 관리되어야 한다(Chien et al., 1968; Lens et al., 1998; Liang, 2014).

침출수 내에 황산염을 제거하기 위한 연구가 다방면으로 진행되었다. 금속 양이온(Fe, Al, 그리고 Ca) 혹은 석회(lime)를 이용한 응고 및 침전 기법은 황산염의 농도를 매우 감소시켰고 알루미늄 전극을 사용한 전기응집(electrocoagulation, EC) 기법 또한 95%의 황산염 제거 효율을 보였다(Aygun et al., 2019; Ilhan et al., 2008; Kumar and Bishnoi, 2017; Ramalho et al., 2023; Tejera et al., 2020). 하지만 응고 및 침전 과정에서 사용된 특정 이온 농도의 증가가 주변 환경에 영향을 미칠 수 있으며 침전물 생성을 위한 pH 조정 및 다량의 침전 슬러지 제거가 요구되는 단점이 존재한다(Abbas et al., 2009; Aygun et al., 2019; Sinharoy et al., 2020). EC 기법은 전극 주위에 형성된 산화 필름으로 인해 높은 전기 에너지가 소모되어 경제성이 떨어진다(Sharma et al., 2020). 또한, 대다수 매립지의 차수층을 구성하고 있는 다짐 점토는 매우 적은 양의 황산염을 흡착하기 때문에 황산염이 주변 환경으로 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 도시생활 폐기물 매립지 차수층을 개발할 필요가 있다(Rao and Sridharan, 1984).

최근 지속가능한 친환경 건설 기법에 대한 관심이 증대되면서 바이오 재료를 적용하여 지반을 개량하고자 하는 시도가 늘고 있다. 바이오 재료를 사용한 지반 개량은 흙 내부에서 미생물의 활성도에 따라 화학적 반응이 유발되고 그에 따른 부산물을 통해 흙의 공학적 물성치를 개선하는 것을 말하며 여기서 부산물로는 바이오 미네랄, 바이오 가스, 그리고 바이오 필름이 포함된다(DeJong et al., 2010; Dunsmore et al., 2004; Miyake et al., 2022; Nakano, 2018). 특히, 바이오 미네랄의 일종인 탄산칼슘의 침전을 통해 흙 입자간 결합을 유도하는 바이오 시멘테이션은 지반의 강도 및 강성도를 증진시킬 뿐만 아니라 투수성을 낮출 수 있어 사면 안정, 콘크리트의 균열 치유, 비산먼지 억제, 그리고 중금속 이온 고정과 같은 다양한 목적에 적용이 가능하다(Dakhane et al., 2018; Li et al., 2022; Song et al., 2019; Sun et al., 2022). 다양한 탄산칼슘 생성 반응에서 빠른 생성속도를 보이는 요소 가수분해 방식이 지반 개량을 위한 목적으로 많이 사용되고 있으며 요소의 가수분해에서는 요소(CO(NH₂)₂)가 미생물(bacteria) 혹은 효소(enzyme)에 의해 분해되어 탄산염(CO₃^2-)을 생성하게 되고(식 (1)) 이것이 칼슘 이온(Ca²⁺)과 결합하여 탄산칼슘(CaCO₃)을 형성하게 된다(식 (2))(Kim et al., 2020).

본 연구는 침출수 내 황산염 포집 기능을 가진 매립지 차수층 시스템 개발을 위해 바이오 시멘테이션 기법에 포함된 칼슘 이온을 활용하였다. 황산염은 칼슘이온이 존재할 때 석고로 침전되며(식 (3)) 석고는 60℃ 이하에서 열역학적으로 안정한 고체 화합물이다.

바이오 시멘테이션 기법 중 효소를 촉매제로 사용하여 탄산칼슘을 생성하는 Enzyme Induced Carbonate Precipitation(EICP) 공법을 선정하였으며 EICP 용액의 주 재료인 염화칼슘과 요소의 농도를 각 1M, 1.5M로 고정하고 우레아제의 농도를 변화시켜가며 탄산칼슘 생성량을 확인하였다. 다음으로 반응이 종료된 EICP 상등액을 0.1M의 황산염 용액과 반응시켜 황산염 제거 효율을 계산하고 최적 EICP 혼합비를 산정하였다. 최적 EICP 혼합비로 사질토를 처리한 후 황산염 용액 반응으로 생성된 침전물이 시료의 전단 강성도에 미치는 영향을 확인하고자 전단파 속도를 측정하였으며 측정 종료 후 침전물은 주사전자현미경(SEM)을 통해 시각적으로 관찰되었다. 추가적으로, 고순도의 우레아제를 대신하여 저순도의 백태가루를 효소로서 사용하여 황산염 제거 효율을 평가하였다.

2. 탄산칼슘 생성 및 황산염 제거를 위한 EICP 혼합비 결정

높은 황산염 제거 효율을 보이며 충분하게 탄산칼슘을 생성할 수 있는 EICP 용액의 최적 혼합비를 산정하기 위해 튜브 실험을 진행하였다. EICP 용액의 주재료인 염화칼슘과 요소의 농도를 고정한 채 우레아제의 농도를 바꿔가며 탄산칼슘 생성량을 관찰하였고 반응 종료 후 EICP 용액의 상등액과 황산염 용액을 반응시켜 황산염의 농도를 측정하였다.

염화칼슘과 요소의 농도가 동일한 상태에서 고순도 우레아제를 저순도 백태가루로 대체하여 백태가루의 농도에 따른 탄산칼슘 생성량을 측정하였다. 고순도 우레아제를 사용한 최적 EICP 용액에서의 황산염 제거 효율과의 비교를 위해 유사한 양의 탄산칼슘을 생성하는 백태가루 농도를 선정하였으며 황산염 반응은 위와 동일하게 진행되었다.

2.1 고순도 EICP 용액 제조 및 황산염 반응

EICP 반응의 주재료로 염화칼슘(CaCl2·2H2O, C3881, Sigma Aldrich), 요소(urea, U5378, Sigma Aldrich), 우레아제(urease, U1500, Sigma Aldrich), 그리고 수산화나트륨(NaOH, Duksan company)을 사용하였다. Song et al. (2020)을 참고하여 요소/염화칼슘의 몰농도비는 1.5를 사용하였고 각 농도는 1.5M과 1M로 고정하였다. 우레아제의 농도는 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9g/L로 다르게 하였고 동일한 조건에서 각 농도당 3개의 EICP 용액 샘플을 만들었다. EICP 용액은 동일한 부피의 염화칼슘-요소 용액과 우레아제 용액을 특정 농도로 제작한 뒤 따로 준비하였다. 추가적으로 EICP 용액에서 탄산칼슘의 침전이 잘 일어나는 pH 7.5-9.5를 맞추기 위해 염화칼슘-요소 용액에 1.5 × 10-4M의 수산화 나트륨을 첨가하였다. 교반기(MTOPS, HSD180)를 통해 균질해진 두 용액을 15ml 코니칼 튜브에 각각 5ml씩 주입하여 총 10ml의 EICP 용액을 만든 후 상온(20℃±1.5℃)에서 3일간 반응시켰다.

반응이 종결된 후 EICP 상등액 속 존재하는 여분의 칼슘 이온에 의한 황산염 제거 효율을 관찰하기 위해 상등액은 따로 분리되었고 나머지 침전된 탄산칼슘은 100℃ 오븐에서 24시간 건조되었다. 건조된 탄산칼슘의 질량은 ASTM D4373에 언급된 기준을 참고하여 측정하였다. 황산염 제거 효율 관찰을 위해 실제 침출수가 아닌 0.1M의 황산염 용액을 사용하였는데 이는 기존 침출수에 포함된 다양한 이온들이 화학 반응에 미치는 영향을 줄이고 실험동안 동일한 황산염 농도를 유지하기 위함이다. 황산염 용액의 농도는 국내 매립지 침출수 데이터를 기반으로 설정되었으며 황산나트륨(Na₂SO₄, 238597, Sigma Aldrich)을 증류수에 섞어서 제작하였다. 10ml의 EICP 상등액으로부터 3ml를 추출한 뒤 동일한 부피의 황산염 용액과 15ml의 코니칼 튜브에서 균질하게 혼합하였다. 석고 침전 반응은 상온에서 24시간동안 진행되었으며 반응 종결 후 이온크로마토그래피(ICS-1100, Thermo fisher)로 반응 용액 속 황산염의 농도를 측정하였다.

2.2 저순도 EICP 용액 제조 및 황산염 반응

고순도 우레아제의 높은 비용으로 인한 EICP 공법의 현장 적용 한계에 따라 고순도 우레아제를 대체할 수 있는 다양한 재료가 연구되어졌다(Dilrukshi et al., 2018; Khodadadi Tirkolaei et al., 2020; Song et al., 2019). 따라서, 본 연구에서는 구하기 용이하고 가격이 저렴한 백태가루를 대체재로 선택하였으며 이는 1m³ 처리시 고순도 효소 대비 약 300배 저렴한 것으로 계산되었다. 백태가루와 증류수 혼합액은 15분간 3,000rpm의 원심분리 과정을 거쳐 입자를 가라 앉히고 상등액을 저순도 효소로서 사용하였고 염화칼슘과 요소는 고순도 EICP 혼합비와 동일한 농도를 적용하였다.

반응 실험 전, 저순도 효소의 활성도를 측정하였다. Whiffin et al.(2007)은 효소의 요소분해반응으로 유발된 전기 전도도의 변화를 이용하여 활성도를 계산하였다. 이를 참고하여 3ml의 저순도 효소 용액과 27ml의 1.11M 요소 용액을 혼합한 뒤 15분동안 1분 간격으로 전기 전도도를 측정하였다. 저순도 효소의 농도는 5g/L부터 75g/L까지 10g/L 간격으로 준비되었다.

탄산칼슘 생성 반응은 분리하여 준비된 염화칼슘-요소 용액과 저순도 효소 용액을 하나로 합친 뒤 상온에서 3일간 진행되었다. 여기서 저순도 효소의 농도는 5g/L부터 45g/L까지 5g/L 간격으로 설정되었다. 다음으로, 반응이 종료된 EICP 용액에서 상등액을 분리한 뒤 ASTM D4373을 기준으로 탄산칼슘 생성량을 측정했으며 고순도 EICP 혼합비와 유사하게 탄산칼슘을 생성한 특정 저순도 효소 농도를 선택하였다. 해당 농도의 EICP 상등액과 황산염을 반응시켜 황산염 제거 효율을 관찰하였다(Fig. 1).

Fig. 1

Experimental process for measurement of the (a) activity of soybean crude urease and (b) CaCO₃ production rate in EICP reaction. ^*ec = Electrical conductivity

2.3 실험 결과

Fig. 2는 3일의 EICP 반응 시간 동안 고순도 우레아제의 농도에 따른 탄산칼슘 생성 효율과 그에 맞는 황산염 제거 효율을 보여준다. 탄산칼슘 생성 효율은 실제로 생성된 탄산칼슘의 양과 최대로 생성될 수 있는 탄산칼슘 양의 비로 정의했다. 여기서 최대 탄산칼슘 생성량은 EICP 용액을 구성하는 재료들의 혼합비에 따라 이론적으로 계산되는 탄산칼슘의 양을 의미한다. 덧붙여 황산염 제거 효율은 제거된 황산염 농도와 초기 황산염 농도(0.05M)의 비로 정의했다. 초기 황산염의 농도가 0.05M인 이유는 0.1M의 황산염 용액이 동일한 양의 상등액과 혼합되었기 때문이다. 실험 결과, 우레아제의 농도가 증가함에 따라 탄산칼슘 생성 효율은 점진적으로 증가하여 0.7g/L와 0.9g/L에서 약 80%에 도달했다(Fig. 2a). 탄산칼슘 생성 효율이 100%에 수렴한다는 것은 EICP 용액 상에 칼슘 이온이 거의 존재하지 않는 것을 의미하며 이에 따라 황산염 제거 효율은 우레아제의 농도가 증가할수록 감소하였다(Fig. 2b). 매립지 차수층의 관점에서 EICP 용액의 최적 농도는 침출수 내 황산염 최대 제거 및 탄산칼슘 생성에 의한 강도 증진을 동시에 고려하였으며 위 결과에 따라 본 연구에서는 77%의 황산염 제거 효율과 46%의 탄산칼슘 생성효율을 보이는 0.3g/L의 우레아제 농도를 최적 농도로 선정하였다.

Fig. 2

Experimental tube test results with varied urease concentrations in 1.5M urea-1M CaCl₂ solution. (a) CaCO₃ production rate and (b) SO₄^2- removal rate

Fig. 3a는 백태가루 농도에 따른 활성도를 나타낸다. 백태가루의 농도가 증가함에 따라 활성도는 증가하였으며, 본 연구에서 사용한 백태가루 농도는 1.02-9.26mM urea/min의 범위를 보였다. 효소가 0.5-10mM urea/min의 활성도를 가질 경우 지반 개량을 위해 사용하기 적합하다고 언급한 이전 연구를 참고하여 본 연구에서 사용한 백태가루는 충분한 개량 효과를 보일 것으로 판단하였다(van Paassen et al., 2010; Whiffin et al., 2007). 백태가루를 효소로 사용한 EICP 반응에서 탄산칼슘 생성 효율은 백태가루의 농도가 25g/L에 도달할 때까지 선형적으로 증가하였고 45g/L에서 최대에 도달하였다. 고순도 EICP 혼합비의 탄산칼슘 생성 효율(46%)을 고려하여 약 53%의 탄산칼슘 생성 효율을 보인 15g/L의 백태가루 농도를 최적 농도로 선정하였다(Fig. 3b).

Fig. 3

Measurement of (a) activity and (b) CaCO₃ production rate with 1.5M urea-1M CaCl₂ solution at varied soybean crude urease concentrations after 3 days

15g/L의 백태가루 EICP 용액의 황산염 제거 효율은 18%로 측정되었으며 이는 고순도 EICP 용액과 비교하여 59% 낮은 결과였다. 이는 백태가루의 포함된 다량의 불순물이 탄산칼슘의 침전반응을 방해하였기 때문인 것으로 판단된다. 일반적으로 결정화 과정에서 불순물들은 화학 반응의 유도 기간을 지연시키고 결정의 성장을 방해하며(Dai et al., 2022; Nicoleau et al., 2019), 또한 Meng et al.(2021)은 백태가루에 이와 같은 불순물이 포함되어 있다고 언급하였다.

3. EICP로 처리된 사질토의 황산염 용액 반응에 의한 전단 강성도

EICP 처리 및 황산염 용액 반응에 의해 생성된 각 침전물(탄산칼슘과 석고)이 사질토의 전단 강성도에 미치는 영향을 관찰하기 위해 전단파 속도를 측정하였다. 본 연구에서는 EICP 처리에 의한 시멘테이션 효과가 시료 내에서 균질하도록 하기 위해 3회에 걸쳐 용액을 오이도미터 셀에 주입하고 각 주입에 따라 적당량의 사질토를 부어 탬핑(tamping) 방식으로 시료를 제작하였다. 사질토는 주문진 표준사(USCS = SP, G_s = 2.65, C_u = 1.94, C_c = 1.09, D₅₀ = 0.542, e_max = 0.897, e_min = 0.6)(Chang et al., 2017)를 사용하였으며 시편은 상대밀도 70%가 되도록 조성하였다. 2.2절에서 결정된 최적 혼합비의 EICP 용액은 시료의 1 공극 부피만큼 준비되었으며 0.1M의 황산염 용액을 셀의 하부에서 상부로 순환시키며 공극 내 칼슘 이온과 황산염의 침전 반응을 유도하였다.

3.1 실험 방법

전단파 속도 측정을 위해 직경 80mm, 높이 100mm의 오이도미터 셀을 제작하였고 셀의 하부 및 상부 캡에 한 쌍의 벤더 엘리먼트를 장착하였다. 하부의 벤더 엘리먼트를 통해 신호발생기(33220A, Agilent)에서 생성된 50Hz의 사각파가 시료에 기계적 진동을 유발하고 상부 엘리먼트는 기계적 진동을 수신하여 전기적 신호로 변환한다. 변환된 신호는 필터 증폭기(Model 3944, Krohn-hite, HP = 100Hz, LP = 500kHz)를 거쳐 오실로스코프(DSO5014, Agilent)로 전달된다. 전단파 속도(V_s)는 상부 캡 및 셀의 하부에 장착된 벤더 엘리먼트 간격(L)을 전단파가 이동하는 시간(t_first)으로 나눠 계산되었으며 본 연구에서는 신호의 “first deflection time point”를 t_first로 선택하였다.

EICP로 처리된 사질토 시편은 10kPa의 수직 하중이 가해진 상태에서 3일간 반응되었으며 전단파 속도는 반응 시간동안 주기적으로 관측되었다. 시편의 공극 내에 존재하는 칼슘 이온과 황산염의 침전반응으로 석고를 생성하기 위해 0.1M 황산염 용액을 셀의 하부에서 상부로 순환시켰다. 황산염 용액은 사질토 시편의 2 공극 부피만큼 준비되었고 튜빙펌프(peristaltic pump, BT-100CA, JIHPUMP)를 이용해 12ml/min로 26분동안 순환되었다. 순환을 마친 뒤, 셀의 하부 밸브를 잠그고 24시간동안 전단파 속도를 측정하였다(Fig. 4).

Fig. 4

Experimental setup for measuring the shear wave velocity during the reaction of EICP and SO₄^2- exposure. (a) Oscilloscope, (b) Signal generator, (c) Filter amplifier, (d) Peristaltic pump, (e) SO₄^2- reservoir, and (f) Oedometer cell

3.2 실험 결과

Fig. 5a는 고순도 EICP 처리 및 황산염 반응 동안 시편 내 전단파 도달 시간 및 속도의 변화를 보여준다. EICP 반응이 진행함에 따라 전단파가 상부 캡에 도달하는 시간이 점차 단축되는 것을 볼 수 있으며 황산염 용액을 순환시킨 이후 도달 시간은 소량 감소하였다. 실험에서 시료의 침하가 발생되지 않아 전단파의 이동거리가 고정되어 있기 때문에 도달 시간의 감소는 시료의 전단파 속도가 증가한다는 것을 의미한다. 전단파 속도는 EICP 반응의 탄산칼슘 침전에 의해 입자간 결합이 유도되어 초기에 급격하게 증가한 뒤 72시간에 1,400m/s로 수렴하였으며(Song et al., 2020) 황산염 용액 순환 이후 1,480m/s(A 지점)로 증가하였다. 이는 황산염이 공극 내 존재하는 여분의 칼슘 이온과 반응하여 석고로 침전된 것을 의미한다. 석고 침전이 시편의 전단파 속도에 미치는 영향에 대해 DeJong et al.(2006)은 시료 중량의 약 5%에 해당하는 석고로 사질토를 처리하여 약 2-3배의 전단파 속도 증가를 보였으며 Lee et al.(2011)은 석고 처리량에 따른 전단 강성도의 변화를 관찰하여 두 값 사이에 비례 관계가 존재함을 보였다. 본 연구에서 이론적으로 침전될 수 있는 석고의 양은 0.22 중량 퍼센트로 미미하나 침전된 석고는 시료의 전단파 속도 증가에 명확히 기여하였다. 전단 강성도는 식 (4)에 의해 구해지며 식에서 G = 전단 강성도, ρ = 부피 밀도, V_s = 전단파 속도(L/t_first)를 나타낸다. 고순도 EICP 처리를 통해 사질토 시편의 전단 강성도는 13배 증가하였으며 석고 침전을 통해 1.12배 증가하였다.

Fig. 5b에서 저순도 EICP 용액으로 처리된 시편의 경우 EICP 반응에 의한 도달 시간의 감소는 고순도 시편과 동일하게 관찰되었으나 황산염 용액 순환 이후 도달 시간은 EICP 반응 종료 시와 거의 유사하였다. 전단파 속도는 EICP 반응동안 430m/s에서 2,031m/s로 증가하였고 이후 황산염 용액 반응으로 20m/s(B 지점) 증가하였다. 고순도 및 저순도 EICP 반응에서 탄산칼슘 생성량의 차이로 인해 72시간 반응 이후 전단파 속도가 다르게 관찰되었으며 저순도 효소를 사용한 경우 효소 내 포함된 불순물로 인해 석고의 침전이 방해되어 전단파 속도가 거의 증가하지 않았다.

Fig. 5

Monitored shear waveform and shear wave velocity during (a) lab grade urease and (b) soybean crude urease triggered EICP and SO₄^2- exposure reaction

4. 생성된 침전물의 SEM 및 EDS 분석

EICP 및 황산염 용액 반응으로 생성된 침전물의 유형 및 침전 패턴을 시각적으로 관찰하기 위해 주사전자현미경(SEM)이 사용되었으며 각 침전물들은 에너지 분산 X선 분석(EDS)을 통해 원소 구성 중량비가 분석되었다. 전단파 속도 측정을 마친 3.1절의 시료는 셀에서 분리된 후 100℃ 오븐에서 24시간동안 건조되었다. SEM을 통해 고순도 EICP+황산염 반응 시편(Fig. 6a)에선 입자 표면에 능면체 형태 탄산칼슘과 바늘 형태의 침전물이 생성되었으며 일반적으로 바늘 형태 침전물은 석고 시멘테이션에서 주로 관찰된다(DeJong et al., 2006). 또한 EDS 분석을 통해 해당 입자의 원소가 탄소, 산소, 그리고 황으로 구성되어 있는 것을 확인하였다.

Fig. 6b는 저순도 EICP+황산염 반응 실험 시편을 관찰한 것으로 구 형태의 탄산칼슘과 석고가 함께 관찰되었다. 주로 저순도 효소를 사용할 경우 구 형태의 탄산칼슘인 바테라이트가 형성되는 것은 일반적이며 이는 저순도 효소내 포함된 단백질 및 미립자가 입자 표면에 흡착되고 표면 에너지를 바꿈으로써 안정된 상태인 방해석으로의 변형을 지연시키기 때문이다(Ferreira et al., 2020; Meng et al., 2021; Naka and Chujo, 2001).

Fig. 6

SEM image and EDS analysis after SO₄^2- exposure through EICP treated sand specimen by (a) lab grade urease and (b) soybean crude urease

5. 결 론

본 연구에서는 EICP 공법으로 처리된 시편 내에 황산염을 침전시켜 포집하기 위해 최적의 탄산칼슘 생성 및 황산염 제거 효율을 갖는 EICP 혼합비를 계산하였다. 해당 혼합비로 처리된 시편에서 탄산칼슘과 황산염 이온의 침전이 전단 강성도에 미치는 영향을 평가하기 위해 벤더 엘리먼트를 사용하여 전단파 속도를 측정하였다. 전단파 속도 측정 이후 시편 내 침전물은 SEM을 통해 종류 및 침전 패턴이 관찰되었고 EDS를 통해 원소 구성비가 확인되었다. 현장 적용성을 고려하여 백태가루를 고순도 효소의 대체재로 사용하였다. 고순도 최적 혼합비와 유사한 탄산칼슘 생성량을 보이는 백태가루의 농도를 설정하여 고순도 EICP 용액과의 황산염 포집 성능을 비교하였고 실험은 동일한 조건에서 수행되었다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.

(1) 요소와 염화칼슘이 각 1.5M, 1M인 용액에서 고순도 우레아제의 농도가 증가할수록 황산염 제거 효율은 감소하였으며 이는 EICP 용액 내 칼슘이온이 존재하지 않는 것을 의미한다. 본 연구는 46%의 탄산칼슘 생성과 77%의 황산염 제거 효율을 보이는 0.3g/L를 최적 농도로 사용하였다.

(2) 고순도 EICP로 처리된 시편에서 전단 강성도는 EICP 반응 초기에 급격히 증가하였으며 72시간 이후 1,400m/s에 도달하였다. 이후 황산염 용액 반응으로 전단파 속도가 80m/s 증가하였는데 이는 침전된 석고 미네랄이 사질토 입자간 결합력 향상에 기여한 것을 의미한다.

(3) 고순도 EICP 용액과 동일한 요소/염화칼슘 농도에서 15g/L의 백태가루 농도는 약 53%의 탄산칼슘 생성 효율과 18%의 황산염 제거 효율을 보였다. 백태가루에 포함된 불순물이 석고 침전 과정을 저해하여 고순도 EICP 용액과 유사한 양의 탄산칼슘을 생성했음에도 충분히 황산염을 제거하지 못한 것으로 보인다. 저순도 EICP 용액으로 처리된 시편에서 황산염 반응에 의한 전단파 속도 변화는 거의 관찰되지 않았다.

(4) SEM 조사결과, 고순도 EICP 용액으로 처리한 시편은 능면체 형태의 탄산칼슘과 바늘 형태의 석고 침전물이 함께 관찰되었고 EDS 분석으로 각 침전물의 원소 구성을 확인하였다. 저순도 EICP 처리 시편은 구 형태의 탄산칼슘인 바테라이트가 관찰되었고 매우 적은 양이 석고가 확인되었다.

본 연구의 고순도 EICP 용액은 충분한 황산염 제거 능력을 보이지만 높은 처리 비용으로 현장 적용성이 떨어진다. 반면, 저순도 EICP 용액은 경제적이나 상대적으로 더 낮은 황산염 제거 효율의 한계를 보였다. 이를 보완하기 위해, 저순도 EICP 용액에 석고 가루를 시드(seed) 결정으로 투입한다면 황산염 제거 효율이 개선될 것으로 예측되며 이에 대한 추가 연구가 필요하다고 판단된다.