역순환 굴착

역순환 굴착(Reverse Circulation Drilling, RC Drilling)은 굴착 과정에서 통상적인 순환 방식과 반대로 순환 매체를 사용하는 굴착 방식이다. 일반적으로 굴착된 물질(cutting)은 굴착공 내부를 통해 지표면으로 운반되지만, 역순환 굴착에서는 굴착공 외부(드릴 파이프와 굴착공 벽 사이의 공간)를 통해 운반된다는 특징이 있다.

원리 및 과정

역순환 굴착은 공기, 물, 또는 이들의 혼합물을 순환 매체로 사용하며, 굴착공 외부에서 압력을 가하여 굴착된 물질과 함께 순환 매체를 드릴 파이프 내부를 통해 지표면으로 빨아올린다. 이는 마치 진공청소기의 원리와 유사하다고 볼 수 있다. 굴착 비트는 드릴 파이프 하단에 장착되어 회전하면서 암반이나 토사를 파쇄한다. 파쇄된 물질은 순환 매체와 혼합되어 드릴 파이프 내부를 통해 지표면으로 운반되고, 지표면에서 순환 매체와 분리되어 제거된다. 분리된 순환 매체는 다시 굴착공 외부로 주입되어 순환 과정을 반복한다.

장점

• 시료 회수율 향상: 굴착된 물질이 굴착공 내부에서 오염되거나 손실될 가능성이 적어 시료 회수율이 높다. 이는 지질 조사, 광물 탐사 등 정확한 시료 분석이 필요한 경우에 유용하다.
• 정확한 지층 정보 획득: 굴착 과정에서 교란이 적어 지층의 원래 상태를 비교적 잘 유지할 수 있다.
• 대구경 굴착 가능: 일반적으로 다른 굴착 방식에 비해 대구경 굴착에 유리하다.
• 지하수 오염 방지: 굴착 과정에서 지하수와 직접 접촉하는 면적이 적어 지하수 오염 가능성이 낮다.

단점

• 높은 초기 투자 비용: 장비 및 시설 투자 비용이 비교적 높다.
• 숙련된 작업자 필요: 굴착 과정이 복잡하고, 장비 운용에 전문적인 기술이 필요하다.
• 작업 환경 제약: 순환 매체의 공급 및 회수 시스템 구축이 필요하며, 굴착 현장의 환경 조건에 따라 작업 효율이 저하될 수 있다.

적용 분야

역순환 굴착은 주로 다음과 같은 분야에서 활용된다.

• 지질 조사: 정확한 지층 정보 및 시료 획득을 위해 사용된다.
• 광물 탐사: 광맥 위치 및 매장량 파악을 위해 사용된다.
• 대구경 파일 시공: 교량, 건축물 등의 기초 공사에 사용되는 대구경 파일을 시공하는 데 사용된다.
• 지열 발전: 지열 에너지 개발을 위한 시추 작업에 사용된다.
• 지하수 개발: 지하수 개발을 위한 대구경 관정 설치에 사용된다.

참고 문헌

• [관련 학회 논문]
• [굴착 공법 관련 서적]