• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.513-523
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• 2012

동해 울릉분지의 천부퇴적층은 상부사면에는 함몰사태와 미끄럼사태 퇴적체가 분포하며, 중부와 하부사면에는 쇄설류 퇴적체가 우세하고 분지평원에는 저탁류/반원양성 퇴적체가 분포한다. 기존연구에 의하면 울릉분지에서 가스 또는 가스하이드레이트의 부존이 확인되었으며, 이들에 대한 연구는 해양자원, 환경변화 그리고 지질재해적인 측면에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 고해상도 탄성파 자료를 분석하여 울릉분지에 존재하는 천부가스관련 구조들(음향공백기둥, 증폭반사면, 돔구조, 폭마크, 가스유출구조)의 음향특성 및 분포특성을 파악하였다. 음향공백기둥은 퇴적층 내에서 투명한 기둥형태를 보이며 주로 분지평원에서 나타난다. 강한 진폭특성을 보이는 증폭반사면은 퇴적층 내에서 층리를 따라 수평적으로 수십 km 이상 연장되어 나타난다. 또한, 돔구조는 가스가 퇴적층의 공극을 채워 해저면이 부풀어 오른 형태를 보이며, 하부사면에서 주로 확인된다. 폭마크는 해저면이 움푹 파인 형태로 중부와 하부사면에서 분포한다. 가스유출구조는 주변 퇴적층에 비해 매우 약한 반사강도를 보이며, 중부사면에서 우세하게 나타난다. 이러한 가스관련 구조들은 퇴적층 내에서 가스가 수평 수직적으로 이동하여 수층으로 방출되는 과정 중에 형성된다. 또한, 가스관련 구조들의 분포양상은 상부퇴적층의 퇴적상과 수심에 따른 가스의 용해도 차이에 의해 조절된 것으로 사료된다. 특히, 울릉분지 사면지역의 쇄설류 퇴적체는 무질서하고 불연속적인 퇴적구조를 보이며, 이는 가스의 이동을 용이하게 한다. 반면, 분지의 저탁류 퇴적체는 수평층리가 잘 발달되어 있어, 가스의 수직이동을 제한하는 것으로 해석된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.19-32
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• 2018

심해저 지반에서 가스하이드레이트를 추출하는 경우 diatom과 같은 미세 입자 이동으로 인하여 해저 사면파괴 및 생산성 저하가 발생할 수 있으므로, 미세 입자 이동과 동반한 해저 지반특성 변화에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는, 모래 지반에 대하여 투수가 발생할 시 미세 diatom 입자 이동으로 인한 지반의 수리 특성 변화를 평가하고자 하였다. 우선 동해 울릉분지 가스하이드레이트 퇴적층을 모사하기 위하여 주문진 표준사와 diatom 혼합 시료를 부피비에 따라 15개의 시료로 조성 및 변수위 투수실험을 수행하였다. 또한 diatom 부피비 50% 및 0%인 교호층 시료의 상 하부 수압차를 3kPa, 6kPa, 9kPa로 조정하여 정수위 투수실험을 수행함으로써 미세 diatom 입자 이동을 모사하고 입자이동 구간에서의 투수계수 및 전기비저항을 측정하였다. 변수위 투수 실험 결과, diatom의 부피비가 증가할수록 시료의 투수계수가 감소하였고, 투수계수 감소 곡선은 diatom 부피비가 10% 이하일 때보다 10%~50% 구간에서 기울기가 완만해 졌으며, diatom 부피비가 50%이상일 때 다시 기울기가 증가하였다. 정수위 투수 실험 결과, diatom이 이동하여 diatom 입자 이동 구간의 투수계수는 감소하고 전기비저항은 증가하였다. 본 연구는 미세 입자 이동이 교호층 지반의 투수계수를 감소시키며, 투수계수와 전기비저항의 반비례관계를 바탕으로 미세 입자 이동으로 인한 혼합시료의 거동을 예측할 수 있음을 보여준다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.113-126
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• 2022

북극해 아메라시아 분지(Amerasia Basin)에 속한 척치 해저평원(Chukchi Abyssal Plain)의 지구조 역사(tectonic history)는 혹독한 해빙 조건으로 인한 관측 부족으로 인하여 아직 밝혀지지 않았다. 지구조역사에 대한 여러 경쟁 가설들은 형성 시기로는 중생대에서 신생대까지, 지각 유형으로는 과도하게 확장된 대륙 지각에서 해양 지각까지, 형성 기작으로는 평행/부채꼴 균열에서 평행이동까지의 광범위한 범위를 갖는다. 2018년(ARA09C 항차)과 2021년(ARA12C 항차)에 쇄빙연구선 아라온을 이용해 해저평원의 수심 2,160~2,250 m 범위의 3개 정점에서 해양지각의 연령 결정에 필수적인 역할을 하는 해양지열의 관측이 이루어졌다. 해양지열 정점은 약 40 km에 걸쳐 확장축에 수직으로 위치한다. 퇴적물 코어 시료의 실험실 열전도도로부터 보정된 현장 열전도도를 사용하면, 관찰된 해양지열은 54~60 mW/m² 범위를 보인다. 해양지각을 가정할 때, 해양지열 관측결과는 형성 시기로서 후기 백악기(중생대)에 해당한다. 추정된 연대는 후기 중생대-신생대 동안 마카로프 분지가 열리면서 척치 해저평원 형성이 활성화되었다는 가설을 뒷받침한다. 이 시기는 동쪽으로 해저평원에 인접한 척치 보더랜드(Chukchi Border Land)의 열개 현상 발생과 동시대이다. 본 연구의 해양지열 관측결과로 퇴적물 내 가스하이드레이트 안정영역 하부(the base of the gas hydrate stability zone)의 위치가 추정되었고(332~367 mbsf), 이는 척치 고원(Chukchi Plateau)에서처럼 가스하이드레이트와 연관된 해저면 모사 반사면을 식별하는 데 도움이 될 것이다. 척치 해저평원의 정확한 형성 과정과 맨틀 열구조에 대한 이해를 높이기 위해 해양지열 관측을 포함한 추가적인 지구물리 탐사가 필요하다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.17-29
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• 2009

에너지 수요의 증가 및 에너지 탐사와 연관되어 해저 지반의 조사가 증가하고 있다. 해수면 2100m 해저 110m 아래에서 얻어진 압력 코어 시료의 메탄 하이드레이트 생산 시험 후 얻어진 사료를 이용하여 울릉 분지 심해토의 지반공학적 특성을 조사하였다. 기본 토성, 광물학적 특성, 화학 조성, 그리고 미세구조 관찰을 위하여 토성 실험, XRD, 그리고 SEM을 실시하였다. 또한, 멀티 센서 압밀셀을 이용하여 두 시료의 압축성, 전단파 및 전자기파 파악하였다. 강도특성은 직접전단실험 이용하여 산정되었다. 주요 광물로는 카오리나이트, 일라이트, 크로라이트(chlorite), 그리고 캘싸이트(calcite)가 관찰되었다. SEM 결과 잘 발달된 내 외부 간극 구조가 관찰되었다. 수직유효응력의 증가에 따라 전단파 속도, 전기비저항, 실수 유전율, 그리고 전기전도도는 이중선형 거동을 보였다. 직접전단실험으로 얻은 마찰각은 약 $21^{\circ}$로 선행연구와 비슷한 결과를 보였다. 본 연구는 가스 하이드레이트와 같은 에너지 자원의 개발 및 새로운 지반공학적 영역의 확보를 위하여 심해 퇴적토의 거동 이해의 중요성을 보여준다.

• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2005년도 후기학술대회논문집
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• pp.156-157
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• 2005

Gas hydrate is ice-like crystalline lattice, formed at appropriate temperature and pressure, in which gas molecules are trapped. It is worldwide popular interesting subject as a potential energy. In korea, a seismic survey for gas hydrate have performed over the East sea by the KIGAM since 1997. In this paper, we had conducted numerical and physical modeling experiments for seismic properties on gas hydrate with field data which had been acquired over the East sea in 1998. We used a finite difference seismic method with staggered grid for 2-D elastic wave equation to generate synthetic seismograms from multi-channel surface seismic survey, OBC(Ocean Bottom Cable) and VSP(Vertical Seismic Profiling). We developed the seismic physical modeling system which is simulated in the deep sea conditions and acquired the physical model data to the various source-receiver geometry. We carried out seismic complex analysis with the obtained data. In numerical and physical modeling data, we observed the phase reversal phenomenon of reflection wave at interface between the gas hydrate and free gas. In seismic physical modeling, seismic properties of the modeling material agree with the seismic velocity estimated from the travel time of reflection events. We could easily find out AVO(Amplitude Versus Offset) in the reflection strength profile through seismic complex analysis.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.49-56
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• 2013

천연자원을 개발하기 위한 심해저 탐사의 필요성이 증가하고 있다. 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(UBGH2)에서 획득된 시료로 지반공학적 기본특성 및 강도특성을 분석하였다. 아터버그 한계, 비표면적, 입도분포 등 기본 토질 실험을 실시하고 선행연구와 비교하였다. 광물학적 특성, 화학 조성, 미세구조 관찰을 위하여 XRD, SEM 그리고 EDS를 실시하였다. 또한 벤더 엘리먼트를 설치한 삼축압축셀을 이용하여 삼축압축실험을 수행하면서 강도정수와 전단파 거동을 분석하였다.

• 한국재료학회지
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• 제18권2호
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• pp.73-76
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• 2008

[ $SF_6$ ] gas has been widely used as an insulating, cleaning and covering gas due to its outstanding insulating feature and because of its inert properties. However, the global warming potential of $SF_6$ gas is extremely high relative to typical global warming gases such as $CO_2$, CFCs, and $CH_4$. For these reasons, it is necessary to separate and collect waste $SF_6$ gas. In this study, the effects of a surfactant (Tween) on the formation rate of $SF_6$ gas hydrates were investigated. The $SF_6$ gas hydrate formation rate increased with the addition of Tween and showed a nearly 6.5 times faster hydrate formation rate with an addition of 0.2 wt.% Tween compared to an addition of pure water. This is believed to be due to the increased solubility of $SF_6$ gas with the addition of the surfactant. It was also found that $SF_6$ gas hydrate in the surfactant solution showed two-stage hydrate formation rates with a formation rate that increased rapidly in the 2nd stage.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2007

비선형 파동장 역산은 지하의 암석과 물성을 결정하는 물리적인 제약을 위한 탄성파 변수들을 평가하는데 강력한 방법이다. 이 논문에서는 현장자료와 2 차원 탄성파 속도 모델로부터 탄성파 속도 변화를 재구성하여 만들어낸 6 가지 탄성파 속도 모드를 제시하였다. 탄성파 반사파 자료의 정보는 종종 단파장과 장파장 성분으로 나뉘어진다. 지역검색 방법은 만약 초기모델이 실제 모델로부터 동떨어지면 장파장의 속도 변화를 측정하는데 어렵다. 그러면 송신주파수들은 낮은 대역에서 더 높은 대역들로 모델의 탄성파 변수들을 측정하기 위해 변환된다 (frequency-cascade scheme) 탄성파 변수들은 P 파와 S 파 속도가 섬도에 따라 선형으로 변화는 초기 모델 가정하에 각 역산단계에서 (simultaneous mode) 계산된다. P 파와 S 파 속도 $('V_P\;V_S\;mode')$, P 파 임피던스와 포와송 비 $('I_P\;Poisson\;mode')$, P 파와 S 파 임피던스 $('I_P\;I_S\;mode')$와 같은 세가지 모드들이 탄성파 변수들의 역산을 위해 얻어진다. 각 탄성파 역산 단계에서 밀도값들은 세가지 가정하에 개선(update)된다. 탄성파 모델을 위한 각 변수 세트들에서 역산의 정확도를 평가한 결과 $V_P\;V_S$ 모드와 $I_P$ Poisson 모드 사이에 별다른 역산 차이는 없었다. $I_P\;I_S$ 모드들에 대해서도 같은 결론이 예상된다. 이러한 결과들은 전 파장에 걸친 탄성파 파동장 역산의 견고한 기초를 제공한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권2호
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• pp.78-87
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• 2017

MWNI (Minimum Weighted Norm Interpolation)를 이용한 내삽 방법은 고차원으로 확장이 용이하고 상대적으로 계산 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있으나 알리아스 효과가 존재하는 자료의 내삽에 취약하다. 이런 문제의 개선을 위해 제안된 방법이 모델제약(model-constrained) MWNI이다. 이 논문에서는 MWNI를 이용한 방법과 모델제약 MWNI 방법의 두가지 모듈을 개발한 후 알리아스 효과가 존재하는 자료의 내삽 결과를 비교하였다. 시공간 영역(t-x domain)과 주파수-파수 영역(f-k domain)의 결과 그림을 통해서 모델제약 MWNI를 적용했을 때의 결과가 더 효과적임을 확인할 수 있었다. 동해 울릉분지의 가스 하이드레이트 부존 지역의 현장 자료에 내삽을 적용한 결과, 가스침니 구간 전후로 진폭이 급격하게 변하는 자료에서도 내삽이 가능함을 확인할 수 있었다. 또한 매우 불규칙하고 넓은 구간에서 누락된 인공지진파 자료의 정규화를 통해 신호의 연결성 향상이 가능함을 보일 수 있었다. 결과적으로 이 논문에서 개발된 모듈은 현장의 다양한 여건에 의해 불규칙하거나 넓은 간격으로 얻어진 탄성파 자료의 정규화나 내삽에 효율적으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권10호
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• pp.573-577
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• 2015

목질계 연료를 사용하는 발전시설에서 세정되어 나오는 목질계 타르 폐수는 간헐적 발생, 발생량 및 발생농도의 변화가 심하여 제거에 어려움이 있다. 본 연구에서는 목질계 타르폐수를 기존의 bag filter와 활성탄을 이용한 처리방법에서 개선하여 물리 화학적 처리를 통하여 처리특성을 살펴보았다. 목질계 타르폐수의 화학적인 발생성상은 페놀류의 함유량이 구아이아콜류(guaiacols)와 카보하이드레이트류(carbohydrates)에 비해 약 2배 이상 높게 나타났다. pH의 변화에 따라 NaOH와 PAC이 자동주입 되도록 설치하고 최종처리수의 pH, 탁도, SS를 살펴본 결과, 각각 5.9, 12.6 NTU, 15.1 mg/L로 발전설비의 순환수로서의 가능성을 확인하였다. 기존의 백필터(bag filter)를 이용한 물리적 처리공정에서의 화학물질의 제거효율은 약 20%였으며, 응집 및 침전을 통한 처리효율을 개선한 결과, 약 80%의 화학물질 제거효율을 나타내었다.