고함수 슬러리 탈수 압력 여과-전기삼투 모델
높은 함수율을 가진 슬러리는 낮은 투수성, 높은 압축성, 강한 보수성으로 인해 효율적인 탈수가 어렵다. 이는 건설 폐기물 감량 및 자원 활용을 저해하는 주요 원인이다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하고자 압력 여과-전기삼투 탈수 공정의 단계별 메커니즘을 통합한 해석적-수치적 모델을 개발했다. 모델은 압력 구동 단계에 Ruth의 여과 이론과 Terzaghi의 1차원 압밀 이론을 적용하고, 전기 인가 후에는 대변형 전기삼투 압밀 정식을 채택했다. 기존의 단계별 모델과 달리, 본 모델은 단계 간 상태 전이, 수리 및 전기삼투 특성의 비선형적 변화, 시료 두께 및 배수 거리의 동적 업데이트, 그리고 단계 간 매끄러운 수치적 전이를 통합했다. 실험 데이터를 활용하여 압력 및 전기삼투 압밀 구성 요소의 매개변수를 결정하고 성능을 평가했다. 보정된 모델은 미처리 및 CTS 처리 슬러리 모두에서 높은 정확도를 보였다 (R² 값 0.9969 및 0.9991). 체적 변형이 약 10%를 초과할 때 대변형 정식이 소변형 정식보다 관측치와 더 잘 일치했다. 민감도 분석 결과, 누적 탈수량에는 압축 지수가 가장 큰 영향을 미치며, 인가 전압과 초기 전기삼투 계수가 그 뒤를 이었다. 반면, 전기삼투 효율의 시간적 변화를 지배하는 매개변수들은 영향이 적었다. 5V, 20V, 35V 시나리오 중 20V가 탈수 속도와 전기삼투 효율 지속성 사이에서 최적의 균형을 제공했다. 본 모델은 고함수 슬러리의 가압 전기삼투 탈수 공정 분석 및 예비 설계를 위한 실용적인 도구를 제공한다. 향후 추가적인 보정 및 검증을 통해 실제 적용 가능성을 더욱 높일 수 있을 것이다.