• 지질공학
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• 제24권4호
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• pp.535-550
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• 2014

지하수내 존재하고 있는 자연방사성물질인 우라늄과 라돈-222의 산출특성과 지화학적 기원을 알아보기 위해 괴산지역 연구부지내 120 m 깊이의 지하수 관정을 시추하여 심도별 시추코어의 암석화학적 특성과 지하수의 화학적 특성을 분석하였다. 시추코어 샘플 분석과 함께 더블패커시스템과 베일러를 이용하여 8개의 심도별 지하수 시료를 채취하여 지화학적 특성 분석을 수행하였다. 시추코어 분석결과, 주요 암종은 화강반암과 점판암이었으며 일부 구간에서는 탄산염암과 석회규산염암, 페그마타이트가 확인되었다. 심도별 지하수의 pH는 7.8~8.4의 범위이며, 화학적 유형은 Na-$HCO_3$형태를 보였다. 암석 및 광물 내 우라늄과 토륨의 함량은 각각 < 0.2~14.8 ppm과 0.56~45.0 ppm의 범위였으며, 암석현미경과 전자현미경(EPMA) 관찰 결과 자연방사성원소(우라늄) 함유 광물은 흑운모내 포획된 모나자이트 광물인 것으로 확인되었다. 우라늄은 이들 광물의 주요 구성원소를 치환하여 존재하는 것으로 보이며 파쇄대와 같은 주요 대수층 구간에서 용해되어 지하수와 함께 용출되는 것으로 보인다. 라돈-222의 함량은 우라늄의 함량과 어떠한 상관성을 보이지 않았으며 향후, 라돈가스 기원 추적을 위해서는 헬륨과 네온 등 영족기체 동위원소비를 이용한 간접적인 방법을 적용하여 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.95-111
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• 2012

본 연구에서는 기존조사에서 지하수내 U과 Rn-222의 산출이 높은 지역으로 알려진 경도 이천시 관고동 민방위비상용 지하수공지역 인근에 새로운 시추공을 시추하여 지하수내 자연방사성물질의 산출특성과 암석화학적 상관관계를 알아보고자 하였다. 연구지역은 흑운모화강암 지질로 114 m 심도의 시추공을 확보하고, 더블패커를 이용하여 심도별로 지하수를 채취하여 U, Th을 포함한 화학성분과 Rn-222를 분석하였다. 그리고 시추코어 암석의 방사성물질 함유 특성을 비롯한 화학성분을 분석하였다. 심도별 4개 구간에 대해서 2차례 채취한 지하수의 pH는 6.5~8.6의 범위를 보이고, 화학적 유형은 Ca-$HCO_3$ 형으로 속한다. 심도별 및 시기별로 수리화학적 특성 및 자연방사성물질의 함량에서 큰 차이를 보인다. 지하수내 우라늄과 라돈-222의 함량은 8.81~1,101 ppb와 5,990~11,970 pCi/L를 각각 보여 우라늄은 3개 구간에서 Rn-222는 전 구간에서 미국 EPA 기준을 초과한다. 암석내 우라늄과 토륨의 함량은 각각 최고 18.3 ppm와 17.5 ppm을 보인다. 현미경관찰과 전자현미분석(EPMA)을 통한 자연방사성원소(U, Th)를 함유하는 광물로는 K장석, 흑운모내 포획된 광물인 모나자이트, 일메나이트, 인회석으로 확인되었다. U과 Th 성분은 광물의 주요 구성원소를 치환하여 존재하는 것으로 보인다. 시추코어내 우라늄 함량이 특징적으로 높지 않은 조건에서 지하수내 우라늄과 라돈-222 농도가 높은 것은 화학적 조건보다는 대수층 파쇄대의 파쇄정도와 지하수 유동량과 같은 물리적 요소가 더 큰 작용을 한 것으로 보인다. 라돈-222는 불활성가스인 영족기체 동위원소($^3He/^4He$, $^4He/^{20}Ne$) 상관관계 분석을 통하여 간접적으로 기원을 해석할 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제15권1호
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• pp.1-8
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• 2005

전기전도도 측정방법에 의한 수리전도도 측정 기법 개발의 일환으로, 모형 시추공을 이용한 실내 실험에 이은 원위치 현장 적용 시험을 실시하였다. 현장 적용은 사전 현장 적용실험을 거쳐 춘천시 봉명리 강원대학교 산림학습원 구역내에 있는 BM-2와 BM-3의 두 시추공에서 이루어졌다. 두 시추공을 양수정과 측정공으로 서로 번갈아 사용하며 염수 주입과 종료를 기준으로 다수의 시계열 전기전도도 자료를 획득하였다. 이들 시계열 전기전도도 분포곡선의 분석으로부터 공별, 심도별 수리 특성 정보를 얻을 수 있었으며, 원위치 현장 투수시험 방법으로서의 가능성이 확인되었다.

• 지질공학
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• 제23권2호
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• pp.171-186
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• 2013

본 연구는 대전지역 기존 지하수중 우라늄 및 라돈-222와 같은 자연방사성 물질의 농도가 높은 것으로 알려진 한 지점을 선정하여 121 m 심도의 연구용 시추공을 확보하여 심도별 지하수내 우라늄 및 라돈-222의 산출특성 밝히고, 시추코어를 이용하여 우라늄의 기원에 대한 지화학적 상관성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 더블패커를 이용하여 시추공내 심도별로 6개 지하수 시료를 채취하여 화학성분 분석, 우라늄과 라돈-222의 함량을 분석하였다. 분석결과 지하수의 pH는 중성내지는 알카리성이며, 화학성분상 $Ca-HCO_3(SO_4+Cl)$ 유형에 속한다. 그리고 우라늄과 라돈-222의 농도는 각각 169~1,020 ppb와 $9,190{\pm}96{\sim}32,800{\pm}180$ pCi/L를 보여 심도별 뚜렷한 농도차이를 보이며, 모두 미국 EPA 권고치를 초과하였다. 지하수내 우라늄은 지하 45~50m 심도에서 가장 높은 함량을 보인다. 이 구간 지하수는 약알카리성의 산환환경이며 높은 $HCO_3$의 함량으로 우라늄 용존에 유리한 환경으로 보인다. 지하수내 우라늄의 형태는 우라닐탄산염화합물{$(UO_2CO_3)^0$ 혹은 $(UO_2HCO_3)^+$}이 우세한 것으로 보인다. 라돈-222 함량은 심도가 깊어질수록 증가하는 경향을 보인다. 시추코어에 의한 지질주상도특성을 보면 모암은 복운모화강암이며 페그마타이트가 수 곳에서 확인되었고, 중성질 암맥이 100 m 내외에서 확인되었다. 암석내 우라늄과 토륨의 함량은 0.372~47.4 ppm과 0.388~11.2 ppm의 범위를 보여 기존 국내에서 보고된 함량보다 높은 값을 보인다. 암석현미경 관찰 및 전자현미분석결과 방사성원소를 함유하는 광물로는 장석과 흑운모내 포획된 모자나이트, 인회석, 녹염석 광물로 확인되었으며, 광물내 주요성분을 치환하여 주로 존재한다.

• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.1-20
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• 2004

본 연구는 2000년 시드니올림픽사이트의 해안가를 따라 인위적인 매립으로 인한 지하수 내 수리화학적인 특징을 규명하는데 그 목적이 있다. 올림픽게임지역을 3개의 지역, 즉 간척지역(reclaimed area, 과거에는 강구하였으나 폐기물로 매립되어 있으며 현재는 조수간만 보다 높은 지역), 매립지역(landfill area, 해수면 위에 폐기물을 매립한 지역), 그리고 자연 상태지역(non-infilled area, 폐기물의 매립이 전혀 없었던 지역))으로 나누어 조사하였다. 또한 시추공 심도별로 심부시추공, 천부시추공 및 스텐드파이프로 구분하여 상대적인 농도들의 거동을 상오 비교하였다. 그 결과 간척지역 내 지하수는 Na, K 그리고 Mg 이온이 지배적이지만 매립지역은 Na 그리고 K가 지배적인 이온이다. 또한 간척지역 및 자연 상태지역의 지하수는 Mg 및 Ca 농축이 특징이지만, 매립지역은 K 및 $NO_3$의 농축이 특징이다. 그러나 시추공심도 별로 살펴보면 심부시추공 지하수는 Na와 Mg가 지배적이지만 천부시추공 및 스텐드파이프 지하수는 Na와 K가 지배적인 원소로 나타났다. 간척지역, 매립지역 그리고 자연 상태지역 지하수 내 전기전도도와 중금속 농도와는 명확한 상관관계를 보여 주지 않는다. 간척지역 및 자연 상태지역과 비교 시 매립지역 지하수의 Fe 및 Mn의 농도는 pH가 감소함에 따라 현저히 증가하는 양상을 보여준다. 심부시추공과 천부시추공 지하수 내 평균 전기전도도 값은 스텐드파이프보다 높지만 스텐드파이프 지하수 내 전기전도도 값의 최대 및 최소 값은 현저한 차이를 보이는데 이는 국부적인 공동의 영향으로 사료된다. 심부시추공, 천부시추공, 그리고 스텐드파이프 지하수 내 pH 대비 중금속(Cu, Pb, Zn, Cr) 농도사이의 상관관계는 없었지만 이들 지하수 내 Fe와 Mn은 pH가 감소하면 농도가 증가하는 양상을 보여준다. 지하수 내 농축된 중금속 농도는 매립된 폐기물의 성상과 밀접한 관계를 보이며 해안가를 따라 매립되어 있는 지역의 토양 내 중금속의 용출은 주변 환경에 대한 잠재적인 환경위험을 결정 시 중요한 역할을 한다.

• 자원환경지질
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• 제34권3호
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• pp.255-269
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• 2001

여수 북동부 화산암지역에서 다중패커 시스템(Multi-packer system)을 이용하여 구간별로 시료 채취를 수행하고, 시추공 지하수에 대한 지화학 특성 연구를 수행하였다. MP system에 의해 구간별로 격리된 지하수의 pH(up to 9.6)는 기존 시료채취방법에 의해 측정된 pH(7.0~7.9)보다도 매우 높은 값을 보여준다. 시추공 지하수의 수리화학자료는 구간별로 특징적인 화학조성을 나타낸다. 이는 지하수의 지화학적 특성이 단열체계특성에 의해 지배를 받는 지하수 유동로를 따라 진행되는 물-암석 반응에 의해 진화되었음을 지시한다. 특징적으로 시추공 K1 하부구간(심도138~175m)의 지하수는 높은 Ca 함량(up to 160mg/L)과 Cl 함량(up to 293mg/L)을 보이는 Ca-Cl$_2$유형을 보여주며, Na 함량(up to 67mg/L) 과 SO$_4$함량(105mg/L) 역시 기타 구간에 비해 높은 값을 보여준다. 이러한 지하수의 지화학적 특성은 해수혼합, 양이온교환반응 및 황철석의 산화반응 등에 의해 진화된 것으로 해석할 수 있다.

• 지질공학
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• 제21권2호
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• pp.163-178
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• 2011

이 연구에서는 지하수내 존재하는 우라늄과 라돈-222와 같은 자연방사성물질 산출과 지화학적 상관관계를 알아보기 위하여 연구용 부지(충북 청원군 부용면 갈산리)에 120 m 심도로 시추하고, 심도별로 채취된 지하수의 화학적 특성과 시추코어의 암석화학적 특성을 분석하였다 시추코어상 주요 암종은 흑운모편암과 흑운모화강암이며 일부 구간에서 반상화강암과 염기성암맥이 확인되었다. 더블패커 시스템으로 채취한 6개 구간에서 지하수의 pH는 5.66~8.34 범위를 보이고, 화학적 유형은 Ca-$HCO_3$ 형으로 속한다. 심도별 및 시기별로 수리화학적 특성 차이를 보인다. 지하수내 우라늄과 라돈-222의 함량은 최고 683 ppb와 7,600 pCi/L를 각각 보이며, 심도 50~70 m구간에서 가장 높은 값을 보인다. 암석 및 광물내 우라늄과 토륨의 함량은 각각 0.51~23.4 ppm과 0.89~62.6 ppm의 범위를 보이며, 흑운모편암에서 가장 많은 방사성포유물(radioactive inclusion)이 관찰되었고, 현미경관찰과 EPMA 분석결과 방사성원소를 함유하는 광물로는 흑운모내 함유된 소량광물인 모나자이트, 일메나이트로 확인되었다. 우라늄은 이들 광물의 주요 구성원소를 치환하여 존재하며, 일부 석영과 장석 입자내에도 우라늄의 산출이 확인되었다. 시추공 심도 -50~-70 m 구간 지하수에서 높은 방사성물질 함량을 보이는 것은 이 구간의 지하수의 화학적 특성, 즉, 약알칼리성의 pH와 산화환경이고, 중탄산의 함량이 높아 우라늄의 용존에 좋은 조건이 된 것으로 보인다. 지하수내 라돈가스의 함량은 우라늄 농도와 대체로 비례하므로 우라늄의 붕괴와 관련된 것으로 보이며, 라돈가스의 기원에 대한 하나의 해석방법으로 헬륨과 네온등 영족기체 동위원소비를 이용한 간접적인 추적방법을 적용할 필요가 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제34권2호
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• pp.217-228
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• 2024

피압대수층은 이를 통과하는 대심도 시추에서 암편 배출 불능, 지하수의 급격한 공내 유입, 이수 손실 등의 문제를 야기한다. 특히 자분 조건일 경우 과압 공극압이 발생하여 적절한 이수 밀도의 적용이 필수적이다. 이 논문에서는 이수창 분석을 이용하여 피압대수층을 통과하는 시추 중 적정이수밀도(SMD)의 결정방법을 제시하고 이를 사례에 적용하여 적용성을 검토하였다. 심도별 이수창의 하한인 최소이수밀도는 해당 심도의 등가이수밀도 공극압 구배 또는 이에 이송 마진을 더하여 산정되며, 피압대수층의 공극압 구배는 피압지하수위 또는 정두압의 측정으로 구할 수 있다. 시추공이 피압대수층에 도달하면 공극압 구배가 급격히 증가하고, 심도가 증가할 수 록 점차 감소한다. 킥 발생을 방지하기 위한 SMD는 굴진 중인 공저 심도와 그 상부 나공 구간의 최소이수밀도 중 최대값으로 결정할 수 있으며, 피압대수층 진입 이후 SMD는 피압대수층 최상부의 최소이수밀도로서 나공 구간 시추 중 이를 유지하여야 한다. 또한 적절한 케이싱의 설치는 SMD를 낮출 수 있어 고투수성 대수층에 대한 이수 침입 또는 이수 손실의 위험을 감소시킬 수 있다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.1000-1005
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• 2010

국내에 대표적인 표면파 탐사법인 MASW, SASW, HWAW를 비교한 결과에 따르면, 세기법들의 결과가 매우 유사하게 도출되는 것을 확인할 수 있었으나, 각 현장별로 획득한 탐사심도의 차이가 존재하였다. 넓은 시험 측선을 필요로 하는 SASW 및 MASW 기법의 경우 현장 상황 및 조건에 따라 15m 정도의 얕은 심도의 물성만을 획득하였다. 표면파 기법은 토사층에서는 매우 신뢰성있는 결과를 도출하였으며 2차원 영상화를 통한 넓은 영역의 물성치를 빠르고 경제적으로 획득할 수 있는 장점이 있다. 현재 지반조사 시 소수의 시추자료를 이용하여 부지의 특성을 파악하기 때문에 시추공간 물성치 및 지반구조에 대해서 확실한 파악이 이뤄지지 않고 있기 때문에 표면파 기법은 토사층의 물성산출 뿐만 아니라 시추공탐사법을 보완하여 시추공간 물성변화를 파악하는 유용한 시험법이라고 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.339-342
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• 2002

지하수의 인공함양특성을 해석하기 위한 기초조사로서 대구 낙동강변의 강변여과수 개발지역인 충적층내에 부존하는 자연수의 지구화학적 특성을 살펴보았다. 특히 관측공 중 한 공에는 다중패커시스템 (Multi-packer system)을 설치하여 보다 체계적인 심도별 변화를 살펴보았다. 전체적으로 시추공 및 지표수에 대한 현장측정자료는 시기별로 큰 차이를 보이지 않지만 EC값의 경우 장기양수시험이 시작된 시기부터 급격히 낮아지는 경향을 보인다. 연구지역의 자연수는 Ca-HCO$_3$형에서부터 Ca-SO$_4$형에 속하며 특히 미량원소로서 Mn의 함량이 매우 높게 나타나고 있다. 인위적 오염의 지표인 NO$_3$함량은 현재 양수정에서 ~10mg/L 정도의 함량을 보이고 있으며 이밖에 다중패커가 설치된 관측공의 경우 최상부 (6m)에서 ~40mg/L의 높은 함량을 보여준다. 다중패커시스템에 의해 채취된 시료에 대해 심도에 따른 변화를 살려보면 Na, Ca, Mg, HCO$_3$의 함량이 심도에 따라 증가하고 있고, 음이온 중 Cl과 SO$_4$의 경우는 맨 하부구간일 18m에서 채취된 시료들이 시료채취시기와 관계없이 매우 낮은 값을 보인다. 미량원소의 경우 문제가 되는 Mn은 시료채취시기와 관계없이 중간구간인 13.5m구간에서 특히 많은 함량을 보이고 있다. 따라서 강변 여과수로 개발하기 위한 장기양수시험에 있어서 높은 Mn 및 NO$_3$함량에 대한 보다 체계적인 연구와 충적층을 구성하고 있는 모래층, 자갈층, 암반층에 대한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.