• 지질공학
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• 제18권2호
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• pp.185-190
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• 2008

이천온천원보호지구에는 9개의 온천공이 개발되어 있다. MRD-2 온천공이 996 m 심도까지 추가 굴착되기 이전의 온천공들의 굴착 심도는 166-294 m 범위였으며, 지하수면은 지표로부터 약 50m 정도 하부에 위치하였다. 이들 온천공에서 지표 온도와 공저온도를 이용한 연구지역의 지온경사는 최고 $64^{\circ}C/km$ (SB-2 온천공), 최저 $45^{\circ}C/km$ (SB-1 온천공), 평균 $54.28^{\circ}C/km$로 산정되었다. 그러나 심부까지 추가 굴착된 MRD-2 온천공을 관찰한 결과, 연구지역은 지표로부터 720 m 심도 이내 범위의 암반 균열계에 의해 매우 심한 열적 교란상태를 겪고 있는 것으로 나타났다. 이에 반하여, 심도 720 m 이하의 심부지역에서는 지하수의 유동이 존재하지 않는 것으로 관찰되었다. 따라서 연구지역의 지온경사는 열적으로 안정된 720 m 이하의 심도 구간 자료를 이용하여 $33^{\circ}C/km$로 재산정 되었으며, 이 값이 연구지역인 이천온천원지구에서의 합리적인 지온경사로 해석된다. 양수시험시 측정된 용출온도 $36^{\circ}C$는 지표하 720 m 심도에서의 온도 검층 결과와 일치되어 이 지점이 지하수 유동 및 열적 교란의 하부 경계가 되고 있음을 뒷받침하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.150-168
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• 2023

암석의 이방성 거동은 조암광물들의 방향성 배열과 미세균열의 분포 특성이 주된 원인이다. 특히, 퇴적암과 변성암은 횡등방성 강도 및 변형 특성을 또렷이 나타내는 경우가 많다. 그러므로 암석역학적 설계과정에서는 횡등방성 암석의 변형 및 파괴 특성을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 횡등방성 암석의 변형은 실내시험을 통해 측정할 수 있는 5개의 독립된 탄성정수를 이용하여 기술된다. 이 연구에서는 문헌에 보고된 실험자료를 이용하여 횡등방성 암석의 겉보기 탄성정수의 방향성 변화 특성을 분석하였다. 임의 방향으로 회전된 직각좌표계에서 겉보기 탄성정수 값을 효율적이고 체계적으로 계산하기 위해 Mehrabadi & Cowin의 구성방정식을 도입하였다. 문헌에 보고된 4개 횡등방성 암석을 선택하여 연약면의 방향 변화가 겉보기 탄성계수, 겉보기 전단 탄성계수, 겉보기 포아송비의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 새로운 탄성정수 제약 조건식을 제안하였다. 제안한 제약 조건식을 만족하면 횡등방성 암석에서 겉보기 탄성정수의 방향성 변화는 직관적으로 예측되는 경향과 일치하게 된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.71-83
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• 2009

숏크리트는 터널에서 적용되는 요요한 주지보재이다. 숏크리트의 품질평가는 터널의 안전한 시공과 효과적인 운영을 위한 핵심 요소이다. 숏크리트가 암반에 적절히 타설되었다 하더라도, 막장 및 벤치부에서의 발파, 수축, 지반의 변형 등으로 인해 숏크리트 균열발생 및 배면공동 등의 문제를 야기한다. 본 논문에서는 비파괴 시험인 충격 반항 기법(Impact-Echo) 및 지하레이다 탐사(GPR)를 이용하여 경임에 타설된 숏크리트 배면의 접착상태를 평가하고자 하였다. 기존의 수치해석 연구에 대한 검증과 더불어 현장 적용성에 대한 검토를 위해 실험적 연구를 수행하였다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실 및 공동 조건으로 구분할 수 있다. 실내 실대형 시험체에 이 세 가지 숏크리트 접착상태를 조사하였다. 충격반향시험으로부터 획득된 신호는 시간영역, 주파수 영역, 및 시간-주파수 영역에서 각각 분석되었다. 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었으며, 그 결과는 기존의 수치해석 연구로부터 획득한 신호특성과 잘 부합하였다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 다음과 같은 특징들을 나타낸다. 즉, 주파수 영역에서 자기스펙트럼밀도가 커지며, 기하학적 감쇠비는 감소하고, 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타내며, 숏크리트 두께가 얇을수록 그 공진시간이 길어진다. 또한 본 연구에서 제시한 상관계수를 이용하여 숏크리트의 접착상태를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구 결과를 바탕으로 숏크리트의 접착상태를 평가할 수 있는 평가 기법 및 평가 기준을 제안하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.89-103
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• 2024

처분 환경에서는 혐기성 부식, 방사선 분해, 미생물 분해와 같은 다양한 원인으로 처분용기와 완충재의 경계면에서 기체가 발생할 수 있다. 기체의 발생 속도가 완충재 내부에서의 확산 속도보다 빠를 경우, 완충재 내부에 기체가 압축되어 공극 압력이 증가함으로써 완충재의 물리적 손상을 유발할 수 있다. 특히 이때 발생한 균열을 통해 기체돌파현상이라 불리는 급격한 기체 이동 현상과 함께 방사성 핵종이 누출될 가능성이 있다. 따라서 처분 시스템의 안전성 평가를 위해서는 이러한 기체 발생 및 이동 현상에 대한 이해가 필수적이다. 이 연구에는 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 시험 장치를 문헌 연구를 통해 구축하고, 이를 활용하여 한국형 처분 시스템의 완충재 후보 물질 중 하나인 Bentonile WRK (Clariant Ltd.) 분말로 제작한 압축 시료에 대한 기체 주입 시험을 수행하였다. 시험 결과, 완충재 내 기체돌파현상 발생 지점에서 일반적으로 관측되는 특성인 응력 및 압력의 급격한 상승 경향이 뚜렷하게 관찰되었다. 또한 완충재 팽윤으로 기인한 응력의 범위는 4.7~9.1 MPa이었으며, 기체 유입 압력으로 간주할 수 있는 기체돌파현상 발생 시의 압력은 약 7.8 MPa로 확인되었다. 구축된 장치는 향후 완충재의 초기 물성 및 기체 주입 실험 초기 조건에 대한 데이터베이스 구축을 위한 다양한 실험에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.41-53
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• 2012

강우에 수반된 급경사지의 붕괴는 지반에 수분이 침투하여 평형상태에서 중력방향으로 지반이 이동하는 현상으로 지형과 지질 등에 의한 내적 요소와 강우, 지진 등에 의한 외적요인에 따라 붕괴의 정도가 달라진다. 암종에 따른 수분의 침투특성을 파악하기 위해 백악기말 고철질화강암이 분포하는 부산 금정산 지역과 퇴적암이 분포하는 지역 중 단양지역(사암), 진주지역(셰일), 포항지역(이암-미고결퇴적암) 등 4개 지역을 시범지역으로 선정하여 전기비저항 모니터링탐사를 실시하였다. 탐사기간은 우기가 시작되는 6월부터 하절기를 지나 건기에 해당하는 11월까지 수행하였다. 모니터링 결과 금정 지역과 진주 지역은 표준 강우량 산정 시 우기 동안의 선행강우량의 영향은 6월에서 10월까지의 전체 강우를 대상으로 산정할 필요성이 있고 반감기의 산정 시 이에 대한 고려가 필요할 것으로 판단된다. 또한 저비저항 이상대의 수직적인 분포는 수분의 침투가 지표에서 하부 지반으로 균일하게 발생하는 것이 아니라 풍화대의 균열이나 토층의 이완된 간극을 따라 발생하고 있다. 포항지역 미고결퇴적암은 수분의 침투 형태가 화강암 및 쇄설퇴적암과는 상이하며, 강우 이후 하부지반으로 침투되는 속도가 빠르고 하부의 암반대수층으로 함양되는 기간이 짧아 현재 사용되는 표준강우량 산정 시 적용하는 선행강우량의 영향기간과 유사한 시간을 보인다. 지반의 함수 정도에 의해 단양의 쇄설성 퇴적암 분포지의 하부 지반에서 관찰되는 저비저항 이상대의 유지 기간은 포항지역과 유사하며, 집중호우 시측방으로 수분이 확산되는 정도는 진주의 쇄설성 퇴적암과 같은 형태를 보인다. 이상의 분석결과에서 단양 지역은 선행 강우량이 미치는 기간이 3주 정도로 추정된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권2호
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• pp.53-61
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• 2002

본 연구에서는 5개의 시추공에 대한 수리시험을 실시하여 대수층의 수리학적 이방성과 지하수의 주 유동방향을 규명하고자 하였다. 수리시험을 통하여 각각의 공에 대한 최대 투수량계수(T(equation omitted))와 최소 투수량계수( $T_{ηη}$)값을 산출하고 주 텐서방향($\theta$)을 결정하였다. 그 결과 대수층의 비균질성으로 인해 투수량계수텐서값을 원형좌표계에 도시하였을 때 BH-1, BH-4, BH-5공을 제외한 BH-2, BH-3호공의 경우 다른 공에 비해서 이방성타원체에서 많이 벗어남을 보였다. BH-2, BH-3호공을 제외한 3개의 공에서 대수층의 이방성을 분석한 결과, BH-1호공에서 양수시 T(equation omitted)는 $171.90\m^2$/day $T_{ηη}$는 $71.01\m^2$/day이고 주 텐서방향은 $Nl5.39^{\circ}$E로 나타났다. BH-4호공에서 양수시 T(equation omitted)는 $268.20\m^2$/day, $T_{ηη}$는 28.75$\m^2$/day이고 주 텐서방향은 $N7.55^{\circ}$E이며, BH-5호공에서 양수시는 $168.40\m^2$/day. $T_{ηη}$는 $66.80\m^2$/day이고 주 텐서방향은 N76.59$^{\circ}$E로 나타났다. 이 결과는 균열군의 방향을 알아보기 위해 각 공에서 실시한 초음파주사검층 결과인 N0$^{\circ}$~40$^{\circ}$E/$30^{\circ}$~$50^{\circ}$SE, 그리고 $N30^{\circ}$~$80^{\circ}$W/20$^{\circ}$~$50^{\circ}$NE 방향과 잘 일치하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.320-334
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• 2020

본 수치해석연구에서는 국제공동연구프로젝트 DECOVALEX2019의 Task B의 일환으로 PFC3D를 기반으로한 수리역학연계모델을 개발하여 스위스 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층의 유체주입으로 인한 슬립시험을 모사하였다. 이를통해, 개발한 PFC3D 수리역학연계모델이 가진 한계점과 향후 보완할 점을 검토하고자 하였다. PFC3D를 기반으로한 3차원 입자결합모델 내 공극-유동통로모델을 생성하였으며 이를 사용하여 Mont Terri Step 2 단층내 유체주입실험을 모사하였다. 모델링결과 단층대를 따라 주입유체의 유동에 의한 단층대의 변형을 확인하였지만, 관측정에서의 시간에 따른 수압변화는 현장측정치와 부분적으로 일치하는 경향을 확인하였다. 현장측정 관측수압은 초기 유체주입 압력증가에 거의 변화를 보이지 않고 주입수압이 최대치에 도달할때쯤 급격한 증가를 보이는반면, 모델링에서는 주입압력이 증가함에 따라 관측수압도 부드럽게 증가하는 경향을 보였다. 이러한 부분적으로 일치하는 결과의 원인으로는 Mont Terri 현장의 단층을 모사하는 방법에 기인하는 것으로 판단하다. PFC3D에서는 단층을 손상대와 코어균열의 조합으로 모사하였고 단층대의 두께가 약 2 m로 주입유체가 단층대를 통해 유동하도록 모사하였기에 현장에서의 주입유체의 단층내 유동보다 그 유동범위가 크게 모사되었다고 판단한다. 또한, 현장단층에서와 같이 단층내부에 존재하는 충진물질로 인해 단층내 수리유동이 제한되어 국부적으로 과잉공급수압이 형성될 수 있는 기재를 모사하지 못한 점 또한 모델링 결과와 현장측정결과가 부분적으로 일치하는 원인일 수 있다. 단층변형의 경우는 모델링결과와 현장측정결과 유사한 수준으로 일치하는 결과를 확인하였다. 수치모델을 변형하여 단층대의 두께를 감소시키고 단층내 충진 물질의 비균질적인분포를 모사할 수 있는 방법론에 대한 후속 연구를 통해 PFC3D 수리역학연계모델의 유체주입으로 인한 단층활성화 연구로의 적용성을 향상시키는 것을 제안하고 한다.

• 보존과학회지
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• 제27권1호
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• pp.101-114
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• 2011

선운사 도솔암마애불(보물 제1200호)은 자연암반의 절벽에 새겨진 높이 13.0m의 거대한 마애불 좌상으로 응회암, 석영안산암질 각력응회암, 각력응회암 및 암편질 응회암 등의 화산암 복합체로 구성되어 있다. 마애불의 상부와 하부는 각각 열수변질과 세편화작용이 발생하였다. 이 마애불에 나타나는 손상유형을 크게 물리적, 화학적 및 생물학적 풍화로 구분하여 요인별 훼손상태를 정밀 진단한 결과, 물리적 풍화양상 중 박리박락과 결실이 각각 11.3%, 9.3%로 가장 높은 점유율을 보였다. 박리와 미세균열이 발생한 부분을 중심으로 적외선열화상 분석을 실시한 결과, 육안으로 확인되지 않았던 박리가 함께 나타났다. 마애불 기반암의 화학적 풍화지수와 풍화잠재지수는 각각 55.16~64.01 및 6.14~9.92로서 상당한 풍화단계에 속하는 것으로 나타났다. 표면변색은 암흑색, 적갈색 및 백색 변색이 주로 하부에서 두드러지며, 적갈색변색이 6.9%로 가장 높다. 이들의 P-XRF 측정결과, 공통적으로 Fe 농도가 높으며, 암흑색변색 부위에서는 Mn, 적갈색과 백색변색 부위에서는 S와 Ca의 함량이 높게 검출되었다. 생물학적 풍화는 황갈색 고착지의류와 흑회색 고착지의류가 각각 20.8%, 13.3%로 가장 높은 점유율을 보였다. 마애불의 종합적 훼손율을 비교하면 물리적 훼손이 21.2%, 무기오염물에 의한 변색이 10.8%, 생물학적 훼손율이 39.4%로 나타났다. 한편 마애불 표면 555지점에 대한 초음파속도 측정결과 1,067~3,215m/s평균 2,274m/s의 범위로, 이를 풍화도지수로 환산하면 마애불은 중간풍화(MW)에서 완전한 풍화(HW) 단계에 속하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.491-501
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• 2022

벤토나이트는 고준위 방사성 폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재의 주재료로 고려되고 있다. 처분환경에서 벤토나이트는 열-수리-역학-화학적 복합적 거동을 겪게 된다. 본 연구는 제작된 수화거동 실험용 셀을 사용하여 수화 조건에서 벤토나이트의 거동 특성을 X선 단층촬영 기술을 이용하여 평가하고자 하였다. 플라스틱재료로 만들어진 원통형 셀은 상부의 탈착식 캡을 이용하여 시료 상부에 수직응력을 가하거나 팽윤압을 측정할 수 있도록 제작하였다. 수화실험은 건조밀도 1.4 g/cm³, 함수율 20%의 조건으로 제작된 경주 벤토나이트 블록시료로 수행되었다. 샘플의 직경은 27.5 mm, 높이는 34 mm 이며, 수화 실험 중 0.207 MPa의 일정한 압력으로 물을 주입하였으며, 7일 동안 수화실험을 지속하였다. 하루 동안 수화 과정을 거치면서 벤토나이트가 팽창하여 셀 내부의 공간을 채우는 것을 확인하였다. 또한, 샘플의 X선 CT값의 히스토그램 분석을 통해 수화 과정 초기의 샘플 밀도 증가와 이후 점진적인 밀도 감소가 발생함을 평가할 수 있었다. 평균 CT 값, CT값의 표준 편차, CT값 변화량에 대한 분석을 통해 샘플의 수화 과정에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있었다. 즉, 수화 시작 후 2일 동안 시료 하부 및 상부 영역은 밀도가 감소하고 중간 영역은 밀도가 증가하였다. 그 후 수화가 진행되면서 샘플의 각 위치에서의 밀도 변화는 초기 샘플의 밀도와 비교할 때 그 차이가 점차 감소함을 확인하였다. 샘플 내 균열의 형성과정과 이후 감소되는 현상도 X선 단층촬영에 의해 확인되었다.