• 지구물리와물리탐사
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• 제21권4호
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• pp.231-243
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• 2018

흐름 전위는 지하 공극 내 유체의 흐름에 의해 발생하는 자연 전위로 이러한 흐름 전위를 이용한 자연 전위 탐사는 유체 흐름 뿐만 아니라 지층 유체에 대한 정보도 파악할 수 있는 탐사법이다. 지하 매질과 유체 사이에 존재하는 전기 이중층과 같이 입자가 대전하고 있을 때 여러 원인에 의해 유체가 유동하여 발생하는 계면 동전기 현상 중 하나인 흐름 전위는, 발생 기작이 복잡하고 측정 전위 값이 비교적 작아 잡음에 취약하다는 어려움도 있지만 이를 이용한 자연전위 탐사는 인공적인 송신원이 없어 탐사가 용이할 뿐만 아니라 반복성도 좋기 때문에 지층 유체 모니터링 탐사에 적용이 확대되고 있다. 이 논문에서는 지금까지 흐름 전위의 발생 기작에 대한 연구와 지배 방정식들을 정리하여 설명한 뒤, 매질의 물리적 특성 변화에 따른 흐름 전위 반응 특성 및 다양한 국내외 유체 흐름 자연 전위 탐사의 사례 분석을 수행하였다. 이 기술보고에서는 흐름 전위에 대한 이해도를 높임과 동시에 적용 가능한 다양한 분야를 소개함으로써, 국내에서의 흐름 전위를 이용한 자연전위 탐사의 현장 적용 방안을 제시하고자 한다.

• 자원환경지질
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• 제36권1호
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• pp.49-58
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• 2003

대수층의 수리적 이방성 분석을 위하여 시험정이 규칙적으로 배열된 두 곳의 실험현장에 대하여 양수시험 전후에 장기간의 자연전위 모니터링을 수행하였으며, 자연전위법 적용 이전 단계에서 지표 전기비저항탐사, 노말비저항검층 및 순간수위변화시험을 이용하여 대수층의 수리지질학적 구조를 파악하였다. 최근에 제안된 수치 모델을 이용하여 두 실험현장에 대한 자연전위 모니터링 자료를 해석한 결과 피압 대수층의 특성이 나타나며, 자연전위 자료로 등전위 분포도를 작성한 결과 다양한 방법에서 얻어진 대수층의 이방성 방향과 일치됨을 확인하였다. 따라서 이 연구에서 이용된 대수층시험과 자연전위 자료의 복합해석을 이용한 이방성 분석 기법 적용 결과는 관측정이 없는 단공양수시험 시대수층의 수평적인 이방성 등을 추정하는데 유용할 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권4호
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• pp.257-261
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• 2002

이 연구에서는 수리시설물의 누수 문제에 대한 자연전위법의 적용성을 규명하기 위하여 현장 탐사와 수치모델링을 수행하였다. 이 연구를 수행한 저수지들의 경우는 일반적인 흙 댐의 손상 형태 중 제체 양안 접합부를 통한 누수, 파이핑 형태의 제체를 통한 누수, 사면의 활동파괴와 다짐불량에 의한 구조물 자체 변위가 복합적으로 작용하는 누수가 관찰되었다. Sill(1983)이 개발한 자연전위 모델링 코드를 이들 수리시설물에 적합하도록 변형 개선시켜 누수 모델에 적용한 결과 야외 탐사자료와 유사한 자연전위 이상곡선을 얻을 수 있었다. 따라서 저수지의 경우 누수 유형을 구분한 후 자연전위 모델링을 수행하면 누수 구간 및 누수 유로에 대한 효과적인 규명이 가능한 것으로 밝혀졌다. 방조제의 경우는 해수 유입으로 발생되는 유동전위에 대한 자연전위 모니터링 결과를 조석 변화와 대비 검토한 결과, 변화양상이 서로 일치되어 나타나므로 누수 지점 탐지와 더불어 누수 추세를 밝히는데 모니터링 기법이 효과적임을 알 수 있었으며, 자연전위 모델링을 수행한 결과는 해수 유입에 의한 자연전위 이상이 잘 재현됨을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.182-185
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• 2005

울산광산 내 지표수와 토양 중의 공극수에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 유비철석을 비롯한 비소함유 광물은 높은 산화-환원 전위 값과 낮은 pH 조건에서 해리되며, 이후 지하수의 진화과정에서 pH가 상승함에 따라 주로 5가의 비소형태로 존재하게 된다. 울산광산지역 지하수의 비소농도는 Eh가 높은 비포화대와 포화대 지하수의 경계부에서 높은 경향을 나타내며, 포화대의 상부에서는 Eh가 비교적 일정하나 비소 농도는 다양한 분포양상을 보인다. 포화대 하부에서 비소의 함량은 매우 낮으며, Eh 감소에 따라 비소 함량이 비례적으로 감소한다. 반응경로 과정에서 비소농도는 Eh<-0.1(V)인 지하수 포화대에서 가장 낮으며, pH가 상대적으로 낮고 산화-환원 전위값이 높은 비포화대에서 증가되는 경향을 보인다. 풍화 반응 정도가 높은 광미와 토양에서 비소농도 높으나, 용출실험에서 비소가 기준치 이하로 용출되는 것은 풍화반응과 토양에 의한 비소의 자연저감이 진행되고 있음을 반영한다. RMB를 이용한 중금속 제거능력 평가 실내실험에서, 산성과 알칼리 조건 모두에서 제거율이 높은 것으로 나타났다. 인회석과 철산화물질로 구성된 RMB는 친환경적이고 2차 오염문제를 극복할 수 있는 물질로서, 비소의 자연저감 능력을 향상시킬 수 있는 정화처리제로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 공학논문집
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• 제2권1호
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• pp.165-174
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• 1997

본 논문에서는 토목.건축 구조물의 시공감리를 위한 지구물리탐사방법의 적용 가능성을 연구하였다. 이를 위하여 제주도 삼양지역에 건설된 삼양수원지의 지하 차수벽의 시공상 부실공사 여부를 지구물리학적인 방법중 전기탐사(전기비저항, 자연전위법)를 중심으로 연구하였다. 수원지 내부에 2개의 물리탐사 측선을 배열하고 부실 시공에 의한 해수유입 여부를 알아내기 위해 각 측선에서 간조와 만조 때 각각 1회씩 전기비저항값을 측정하였으며, 정확성을 높이기 이해 각 측선에서 자연전위법(self-potential method) 탐사를 간조와 만조에 전기탐사와 함께 실시하였다. 탐사결과 얻어진 전기비저항값과 전위차로부터 수원지에서의 시간에 따른 지하구조를 해석함으로써 부실 공사 여부를 해석하였다. 연구결과 만조와 간조 때의 전기비저항값의 차이 및 분포로부터 지하를 통해 해수가 유입됨을 알 수 있었으며, 각 측선에서의 자연전위값의 이상치를 보이는 것은 해수의 유입경로를 보여주는 것으로 판단되어 삼양수원지의 해수침입원인은 부실 공사와 사후처리의 미흡으로 인한 것으로 판단되었다. 본 연구결과 비파괴검사의 일환인 전기비저항탐사와 자연전위탐사 등 지구물리탐사방법이 구조물의 시공감리에 유용함을 시사하고 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권1호
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• pp.92-96
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• 2005

한반도 남서쪽에 위치한 산동저수지에 대하여 저수지 누수문제 파악을 위해 다양한 수리지질학적 방법과 지구물리 방법이 적용되었다. 이 연구에서 적용한 방법은 추적자 시험, 배수에 따른 시추공 수위 변화 및 누수량 변화 측정, 쌍극자배열 전기비저항탐사, 온도 검층 및 자연전위법 등이다. 수리지질학적 방법 적용 결과 누수형태는 댐체 측벽부를 통한 누수로 밝혀졌으며, 지구물리 방법 적용 결과 이러한 누수구간 및 누수로가 확인되었다. 또한 연구결과로서 지구물리방법 중 전기비저항탐사는 누수구간 규명에 효과적이며, 유동전위를 대상으로 한 자연전위법은 누수 지점 및 누수 유로 확인에 매우 높은 적용성을 확인하였다. 특히 자연번위법 적용 결과 누수가 합쳐져 유출되는 지점 근처에서 측정된 자연전위가 상대적으로 강한 음의 값을 나타냄에 따라 누수량의 증가와 자연전위값의 변화는 상관성이 큰 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.96-96
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• 2018

금속재료 중 알루미늄(Al)은 일반적으로 많이 사용되는 철강재에 비해 그 비중이 약 $1/3(2.7g/cm^3)$인 경량이고 열전도율이 약 3배($196kcal/^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)로 높은 특성 등을 갖고 있다. 또한 대량생산에 의한 경제성을 가지기 때문에 건축 구조재, 전기 및 가전 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 위와 같은 특성으로 인해 열교환기의 종류에서 응축기(Condenser) 및 증발기(Evaporator)는 알루미늄(Al)을 널리 사용하고 있다. 하지만 단일 응축기 부품에도 이종 알루미늄 소재가 사용됨에 따라 갈바닉 부식이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 상용되고 있는 열교환기 중 응축기에서의 이종 알루미늄 재료로 인해 나타나는 갈바닉 부식 특성을 관찰-분석-연구 하였다. 본 연구에 사용된 알루미늄 재료는 현재 응축기 재료 중에서 각각 Tube와 Fin으로 널리 상용되고 있는 Al 1100과 Al 3003을 사용하였다. 표면 모폴로지는 SEM을 통해 관찰하였고 EDS를 통해 조성원소를 분석하였다. 또한 내식성 평가를 위해 5% NaCl 환경에서의 SST(Salt spray test, 염수분무시험) 시험과 3% NaCl 용액 내 자연침지 시험 및 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험을 진행하였으며 더불어 갈바닉 부식 시험에 따른 혼합 전위 측정 및 외관 관찰을 하였다. 각 재료는 실험에 대해 동일한 표면적을 노출시켜 시험하였다. 5% NaCl 환경에서의 염수분무 시험 결과 Fin(Al 3003)의 경우에는 Tube(Al 1100) 보다 빠른 부식거동을 보이며 국부적인 공식부식(Pitting corrosion)이 촉진되었다. Tube(Al 1100)의 경우에는 치밀한 Al2O3 형성과 부식에 따른 Al(OH)3를 생성함에 따라 Fin(Al 3003)에 비해 느린 부식거동을 보였다. 3% NaCl 용액 내 자연 침지 및 전위 측정 결과 초기 전위는 Fin(Al 3003, 약 -0.85V/SCE)이 Tube(Al 1100, 약 -1.05V/SCE)에 비해 더 높은 값을 가지며 약 72시간 이후 Tube(Al 1100) 시편이 더 안정적인 전위 값을 나타냈다. 이는 안정적인 Al(OH)3 피막 형성에 기인한 것으로 사료된다. 탈기된 3% NaCl 용액 내 전기화학적 동전위 양극 분극 시험 결과 Fin(Al 3003) 시편에서 더 귀한 부식 전위 값을 나타냈지만 부식 전류는 더 낮은 값을 나타냈다. 상기 시험 결과를 바탕으로 Fin-Tube 간 장기간 접촉 시에는 갈바닉 부식이 발생할 수 있을 것으로 사료된다. 갈바닉 부식 시험 결과 초기 혼합 전위는 약 -1.05 V/SCE를 나타냈으며 약 288시간 경과 후 약 -0.85 V/SCE 값을 나타냈다. 이는 자연 전위 측정 및 동전위 양극 분극 시험에서의 부식 전위 값에서 알 수 있듯이 더 비한 전위인 Tube(Al 1100) 시편이 Fin(Al 3003) 시편에 대해 희생양극적(Sacrificial anode)인 역할을 한 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈바닉 부식 전위 측정 간 외관 관찰에서도 Tube(Al 1100) 시편은 빠르게 흑변 하는 것을 확인할 수 있었으며 Fin(Al 3003) 시편은 침지 300시간 이후에도 초기와 유사한 표면 상태 및 광택을 유지하였다. 이상의 SST 시험, 자연 침지 시험, 전기화학적 양극 분극 시험 및 갈바닉 부식 시험 결과를 바탕으로 단일 부품 내 이종 알루미늄 소재 간 접촉 및 그에 따른 갈바닉 부식 발생을 확인할 수 있었다. 따라서 동종 성분이라고 할지라도 단일 부품 제작 시에는 그 사용 환경에 따라 이종 금속 재료의 사용에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.112-115
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• 2003

쓰레기매립장의 침출수 누출 탐지를 위한 물리탐사법은 침출수의 전기전도도를 대상으로 한 전기탐사법이 주로 적용되어 왔다. 이 연구는 제주도에 위치한 비위생매립지를 대상으로 주변 수리지질환경 파악을 위한 전기비저항 탐사와 더불어 매립장 경계부와 토양층을 통한 침출수 누출 영역을 효율적으로 규명하기 위하여 다중주파수를 이용한 소형루프 전자탐사를 병행하여 수행하였으며, 아울러 오염지역의 천부 지하수 유동 방향을 추정하기 위하여 침출수의 유동에 의해 발생될 수 있는 자연전위를 모니터링 하였다. 전기비저항 탐사 및 자연전위 모니터링 결과 매립지 주변을 통한 침출수의 누출 가능성은 거의 없는 것으로 나타났으며, 이는 주변 하천에서 정기적으로 실시한 수질 분석 결과와 일치된다. 또한 소형루프 전자탐사 자료에 대하여 공간 필터링 및 1차원 역산법을 적용한 결과 매립장 경계부의 위치 및 매립장 내부의 심도별 매립물에 의한 저비저항 이상대를 효과적으로 도출 할 수 있었다.

• 지구물리
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• 제3권2호
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• pp.113-126
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• 2000

난지도 매립장의 안정화에 따른 지질환경 변화를 조사하기 위하여 탐사가 가능한 제 2 매립장 상부와 한강변에 연한 매립지의 기저지역에서 중력, 자력, 쌍극자-쌍극자, 자연전위 탐사를 수행하였다. 제 2 매립장 상부에서 수행한 중력과 자력 탐사 결과를 4 년전의 선행연구 결과와 비교하면 매립장 중앙 부분에서 밀도구배가 작아지고 복잡한 양상을 보였던 자력이상 분포가 많이 단순해진 것으로 나타난다. 이는 매립지의 안정화과정에서 침하와 복토작업이 반복되면서 매립물의 다짐작용이 순조롭게 진행되고 있는 것으로 보인다. 제 1 매립장 차수벽 밖에서 실시한 쌍극자-쌍극자 전기탐사와 자연전위탐사 결과에는 제 1 매립장 주위의 불량한 탐사환경에 의한 영향이 많이 나타난다. 제 2 매립장의 차수벽 안과 밖에서 실시한 쌍극자-쌍극자 전기탐사 결과를 비교하면 차수벽이 침출수를 어느 정도 차단하는 효과를 볼 수 있다. 제 2 매립장의 상부와 사면에서 수행한 자연전위탐사에서는 특별한 자연전위 이상은 나타나지 않으나, 하부의 차수벽 내부에서 수행한 자연전위 탐사 결과에는 침출수를 모으는 집수정의 영향이 크게 나타난다.

• 콘크리트학회지
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• 제4권2호
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• pp.75-81
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• 1992

염분을 함유한 철근콘크리트중의 철근부식에 관한 2년 촉진시험으로부터 콘크리트표면에서 측정한 자연전위값과 실제의 철근 부식상황과를 비교한 결과 철근의 수식상황을 자연전위법을 이용하여 비파괴적으로 진단하는 방법이 유효함을 알았다. 포화칼로멜전극을 사용했을 경우 -300mV이하이면 부식이 발생하였으며 -200mV이상이면 부식이 발생하지 않았다. 또한 부시공시체에 대한 휨강도시험도 행하였으며 중성화에 대한 검토로 행하였다.