• 자원환경지질
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• 제54권6호
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• pp.615-627
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• 2021

전라남도 고흥군 백일도에 발달하는 우수향 주향이동 단층인 백일도단층은 응회질 사암과 화산력응회암의 분포를 규제하며 복잡한 단열계를 수반한다. 본 연구에서는 백일도단층 주변의 상세 단열 지도를 기반으로 원조사법 및 위상기하 분석법을 통해 단열계의 기하 및 연결성의 공간적 변화를 파악하였다. 분석 결과 단열계의 밀도와 연결성은 화산력응회암에서보다 응회질 사암에서 더욱 높게 나타난다. 응회암질 사암 내 단층의 주향에 대한 구조적 위치에 따라 단열군의 방향 분산도, 밀도, 그리고 평균 길이가 변화한다. 또한 단층 굴곡 주변에는 단층과 고각을 이루거나 휘어진 단열이 집중되어 발달한다. 상세한 단열 관찰과 분석을 통해 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 도출하였다. (1) 응회질 사암 내 단열계의 높은 밀도는 석영, 장석과 같은 취성 광물의 높은 비율에 의해 제어된다. (2) 단열계의 연결성은 구조적 위치에 따른 단열군 방향의 다양화 및 연장성의 증가에 의해 향상된다. (3) 불규칙한 기하를 가진 단층 굴곡은 단층 주변의 응력을 집중 및 교란시켜 단층과 고각을 이루거나 휘어진 단열을 발생시킨다. 연구 결과는 단층 주변 단열계의 발달을 제어하는 여러 지질학적, 구조적 요인에 대한 이해를 증진시키는 데에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제44권2호
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• pp.95-107
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• 2011

모이산-은산 천열수 금-은광상을 배태하고 있는 황산 화산암들은 성산지구 전반에 널리 분포하며, 대규모 열수변질작용을 수반한다. 열수변질작용에 따른 지구화학적 변화특성을 파악하기 위해 모이산과 주변 화산암으로 구분하여 분석되었으며, 이들은 대체적으로 석영안산암질 내지 유문암질 조성을 갖는다. 천열수계에서 수반되는 열수변질작용은 모암으로부터 알카리원소들을 쉽게 유동시키기 때문에, 일정한 지구화학적 변화를 보인다. 이러한 특성은 열수변질작용의 정도를 정량화하는데 적용될 수 있다. 모이산 화산암들의 AI지수에 따른 $Na_2O$ 함량변화는 미약한 정도에서부터 상당히 강한 변질작용을 수반하는 단계로 정량화 될 수 있다. $K_2O$ 함량의 증가에 따른 $CaO+Na_2O$ 함량의 감소는 열수유체로부터 지속적인 $K^+$의 유입과 모암 내 장석류들의 $Ca^{2+}$와 $Na^{2+}$성분들이 제거되는 견운모화작용의 결과로 이해된다. 일부 모이산 화산암들의 선적인 변화는 강산 열수유체로부터 모든 알카리 성분들이 완전히 제거되는 강고령토변질작용의 결과로 이해될 수 있다. 또한 AI지수와 CCPI지수의 변화양상은 함금-은 석영맥을 형성시킨 광화유체의 유입으로 모이산 화산암들의 장석류가 일라이트로 교대되는 견운모변질작용과 Mg와 Fe의 활동도 증가에 따른 견운모+녹니석+황철석 변질작용에 해당하는 두 가지 변질양상을 갖는다. 미량원소 및 희토류원소들에서도 열수변질작용과 관련된 지구화학적 변화특성을 보인다. 친지각원소인 $Sr^{2+}$ 의 상당한 결핍은 열수변질작용동안 장석류들이 알루미나 규산염광물 혹은 충상규산염광물들로 변질되는 과정에서 $Ca^{2+}$가 제거되면서 이를 치환하고 있는 $Sr^{2+}$이 함께 제거된 것으로 보인다. 상대적으로 낮은 총 희토류함량(모이산: 119-182 ppm; 성산지구:111-209 ppm)과 완만한 부의 기울기는 열수변질작용동안 상당한 LREE원소들이 제거되었음을 지시된다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.565-578
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• 2012

태백산분지 캠브리아기 세송층의 퇴적상이 정밀 주상도 작업과 야외조사에 의해 분석되었다. 결과로 5개의 퇴적상이 세송층 내에서 인지되었으며 이들은 석회질 단괴를 포함한 셰일상, 망상형 와케스톤-팩스톤상, 엽리질 실트암상, 세립 및 중립질 사암상, 석회 잔자갈 역암상 등을 포함한다. 퇴적상 분석과 함께 수행된 수직적 상변화에 대한 연구는 세송층이 외대륙붕 및 내대륙붕 환경 하에서 상대적인 해수면의 하강에 의해 퇴적되었음을 지시한다. 특히, 세송층 최상부에 10 m 두께의 세립 및 중립질 사암층의 천해성 퇴적양상은 동 시기인 로렌시아 대륙의 Steptoean Stage(Dunderburgia) 퇴적층 내에서 나타나는 퇴적상 변화와 매우 유사한 양상을 보인다. 이러한 두 대륙 사이의 동 시기 퇴적층의 퇴적상에 관한 비교는 세송층의 퇴적이 캠브리아기 중기 후반에서 캠브리아기 후기 초반 동안에 있었던 전 지구적인 해수면의 하강의 영향을 잘 반영하고 있음을 암시한다. 또한 세송층 상부구간의 세립 및 중립질 천해성 사암층 내에는 시퀀스 층서학적으로 의미가 있는 하나의 층서불연속면이 인지된다. 이러한 층서불연속면은 로렌시아 대륙에서 정의되었던 Sauk II-III 시퀀스 경계면에 대비될 수도 있다. 따라서 본 연구에서 도출된 결과는 태백산분지 내 캠브리아기 중기 및 후기 퇴적층(예; 세송층)들의 지역 간 대비에 있어서 새로운 층서적 사고의 틀로 사용될 수 있으며, 향후 대륙 간 층서대비에 있어 매우 유용한 정보를 제공해 줄 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제45권4호
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• pp.377-384
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• 2012

다목적위성인 아리랑 2호 (KOMPSAT-II)에 장착된 위성의 자세제어를 위한 삼축자력계(Triaxial Magnetometer, TAM)에서 측정된 지구자기장의 삼성분 자료로부터 지구 외핵에서부터 오는 주지구자기장 (main geomagnetic field)의 모델을 계산하였다. 일반적으로 지자기 표준모델이라고도 일컫는 IGRF(International Geomagnetic Reference Model)과의 비교를 통해 제작된 모델과의 상관성을 연구하였다. 선행연구에서는 KOMPSAT-I의 3일 자료만을 통해 제작한 것과 달리 2007년 11월과 12월 자료를 항공우주연구원의 협조를 받아 모델에 활용하였다. 선행 연구에서는 구면조화 함수의 차수가 5까지의 유사성을 보인 반면 이번에 얻은 모델은 차수 8-9까지 유사성을 보이며 그 이후 차수 13까지 계산에서는 국제표준모델과 많은 차이를 나타내었다. KOMPSAT-II 자료를 통한 지구자기장 모델을 제작하는 데 있어서 적절한 자료선별과정과 이와 관련된 극지방자료의 포함여부와 외부자기장성분의 적절한 제거 및 위성에 탑재한 측정자력계의 정확도가 국제지자기표준모델과의 유사성 여부에 중요한 요소로 작용하였다. 수년간의 자료입수가 가능할 경우 지구자기장의 영년변화연구에도 지상의 지자기관측소자료와 함께 KOMPSAT-II 자료의 활용이 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제49권4호
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• pp.269-280
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• 2016

지역에 최적화된 스레피안 구면함수(spherical Slepian function)를 활용하여 남극을 중심으로 반경 $20^{\circ}$ 범위의 지역에 지각 자기이상의 3개의 방향 성분과 6개의 구배성분들을 표현하였다. 2013년 11월 유럽 항공 우주국이 발사한 3개의 자력 위성인 Swarm은 궤도 전개를 통해 동서 방향의 구배값은 물론 남북 및 수직방향의 구배값을 얻을 수 있도록 계획하였다. 이미 발사된 여러 중력위성들(i.e., GRACE and GOCE) 역시 이러한 구배값을 활용하여 보다 정확한 중력 이상값 및 지표에서의 시간에 따른 중력변화 연구등을 수행해 왔으나 자력 위성자료를 통해서는 많은 연구들이 이루어지고 있지 않는 상태이다. 한편 지역화 모델링은 관심 지역 또는 자료 분포의 제한인 지역인 경우에 활용될 수 있다. 또한 전지구 모델보다 효율적인 연산이 가능하여 위성자료로부터 고해상도의 지각 자기이상값을 표현할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 또한 기존의 전지구 구면조화함수의 선형 결합으로 이루어진 기저함수들은 서로 직교성(orthogonality)이 유지되므로 스레피안 구면함수의 계수를 전지구 구면조화함수의 계수로 변환이 가능하여 스펙트럼 분석에 활용할 수 있다. 따라서 Swarm 위성자료의 구배 성분을 이용한 지역화 모델링 방법은 앞으로 많은 활용이 기대되며 여기서는 Swarm 위성자료로부터 얻어진 지각 자기이상값의 전지구 조화함수 계수 모델을 사용하여 자기이상의 방향성분과 구배성분을 유도하고 이를 스레피안 구면 조화함수에 적용하여 관심지역인 남극지역의 방향 성분과 구배 성분을 표현하고 이에 대한 결과를 토의 하고자 한다.

• 자원환경지질
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• 제44권4호
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• pp.289-302
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• 2011

최근 들어 우리나라에서도 지진의 발생빈도가 증가함에 따라 지진관련 재해에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 지진의 발생빈도가 증가함에 따라 지진에 의해 유발되는 산사태의 발생 가능성에 대한 연구의 필요성이 제기되고 있다. 최근 필리핀 레이테섬 산사태의 경우처럼 집중강우에 의해 포화된 사변에서는 소규모의 지진에 의해서도 대규모의 산사태가 유발될 수 있다는 사실이 밝혀짐에 따라 소규모 지진의 발생빈도가 증가하고 있는 우리나라에서도 지진에 의한 산사태의 발생 가능성이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 강우에 의해 지하수위가 상승하여 포화된 지반 조건에서 소규모 지진에 의해 유발될 수 있는 산사태의 가능성에 대한 분석을 수행하고자 하였다. 이를 위하여 국내의 지질 및 지형특성을 고려할 수 있는 Newmark displacement model을 해석모델로 선정하고 GIS 분석기법을 활용하여 연구대상지역에 대한 산사태 취약성 분석을 실시하였다. 연구 수행을 위하여 수치지형도와 지질도 등을 이용, 사변의 기하학적 특성과 지질공학적 특성에 대해 커버리지 형태인 10 m ${\times}$ 10 m 크기 격자(grid) 형태의 주제도를 작성하였으며 이를 지진특성에 의해 결정되는 Arias intensity와 임계가속도와 결합하여 Newmark 변위를 계산하였다. 본 연구에서는 특히 2007년 l윌 연구지역 주변에서 발생한 규모 4.8의 지진에 대하여 지진에 의해 유발되는 산사태의 취약성을 분석하였으며 지반의 포화정도가 취약성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 지하수위를 변동시켜가며 분석을 수행하였다. 또한 지진의 규모와 진앙까지의 거리가 산사태의 취약성 해석결과에 미치는 영향을 파악하기 위하여 3.0 - 4.0 규모의 지진이 연구지역 내의 다양한 위치에서 발생하는 것을 가정하였으며 집중강우에 의해 지반에 포화된 상황을 고려하기 위해 지하수위를 변동시켜가며 산사태의 취약성을 분석하였다.

• 자원환경지질
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• 제51권4호
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• pp.371-379
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• 2018

많은 나라에서는 화력발전소 석탄연소 잔재물로 생산되는 석탄재를 소량의 시멘트와 혼합, 저강도 콘크리트를 만들어 지반함몰지, 폐갱도, 도로관거 뒷채움재 등으로 재활용하는 방안이 석탄재의 대규모 처리방안으로 자주 검토된다. 본 연구에서는 석탄재로 저강도콘크리트를 만들어 콘크리트 내 중금속함량 변화를 고찰하였다. 이를 위하여 시멘트만을 사용하는 경우와 시멘트의 반을 비산재로 대체하는 경우, 모래를 골재로 사용하는 경우, 그리고 회처리장의 매립재로 모래골재를 대체하는 경우에 대한 콘크리트 공시체를 제작하여 중금속농도 변화를 고찰하였다. 중금속 함량은 토양오염공정시험기준에 따라 이루어졌으며, 중금속함량에 가장 큰 영향을 주는 재료들도 평가하였다. 연구결과, 시멘트는 다른 어떤 재료들 보다 Cu, Pb, Zn에서 현격히 높은 중금속농도를 보였다. 이로 인하여 시멘트를 비산재로 대체할 경우 중금속 농도는 뚜렷이 낮아지는 경향을 보였다. 매립재는 전체적으로 비산재에 비하여 낮은 중금속농도를 보였지만, 모래보다는 높은 Cu 및 Ni농도와 낮은 Pb농도를 보였다. 전체적으로는 콘크리트 내 중금속농도는 각 재료의 혼합에 의하여 결정되는 양상을 보였다. 본 연구에서 제작된 공시체는 모든 조사된 항목에 있어 토양환경보전법이 정한 토양오염우려기준(1지역)보다 현격히 낮은 농도를 보였다.

• 자원환경지질
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• 제53권3호
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• pp.271-285
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• 2020

본 연구는 절리의 기하학적 속성이 절리성 암반의 변형 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 삼차원 불연속절리망(DFN; discrete fracture network) 시스템에 대한 개별요소법 기반의 응력-변형 해석과 관련된 수치실험을 수행하였다. 1~2 개의 확정적 방향성을 갖는 절리군을 사용하여 절리의 빈도와 길이분포를 달리하며 추계론적으로 생성한 총 12개의 1000㎥ 정육면체 DFN 블록에 대하여 삼차원 직교좌표계의 축 방향에 따른 변형계수가 산정되었다. 또한, 일부 DFN 블록은 삼차원상에서 매 30° 간격의 선주향 및 선경사 방향을 축차응력 방향으로 설정하고 변형계수를 산정하였다. 절리의 길이가 증가할수록 DFN 블록의 변형계수는 더욱 저감되는 것으로 평가되었다. 절리의 빈도 증가는 절리의 길이가 짧아서 상대적으로 암교 효과가 큰 경우 DFN 블록의 변형계수 저감에 유의미한 영향을 미치지 못 할 가능성도 있지만 절리길이가 길수록 절리빈도의 증가가 DFN의 이방적 변형계수에 지대한 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 절리의 길이와 빈도 변화에 따른 이방적 변형계수의 변화는 DFN에 분포하는 절리군의 개수 및 방향성에 크게 좌우된다. DFN 블록의 변형 특성은 삼차원상의 방향에 따라 다르게 발현되는 것으로 평가되었다. 마지막으로 본 연구는 절리의 기하학적 속성이 고려된 응력-변형 해석을 위한 수치해석 절차를 제시하였으며 현장규모의 실무 적용을 위한 방법론에 대하여 토의하였다.

• 자원환경지질
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• 제44권3호
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• pp.239-246
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• 2011

도서지역의 지하수는 중요한 수자원으로 이용되고 있으나 지하수의 과잉 개발은 해수침투를 유발하거나 온천공에서는 온도 저하 등의 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구는 석모도 매음리 일대의 온천공 및 지하수공에서 장기 모니터링을 실시하여 연구지역의 수리지질 특성을 추정하였다. 온천공 모니터링 결과 계절적인 수위 변화나 지속적인 수위 하강 또는 상승은 나타나지 않았으며, 공내 약 10 m 내외 심도에서 측정된 지하수온은 몇 개의 공에서 대기 최고온도와 2~5개월 정도의 시간차를 보이며 일년 주기로 나타났다. 그리고 조석 변동에 따른 유효응력 변화를 분석하여 저류계수를 계산하였다. 조석 영향을 분석한 결과 조석효율 요소를 이용하여 계산된 저류계수가 시간지연 요소를 이용한 값들보다 다소 크게 나타났다. 여러 가지 대수층 조건을 가정한 조석 분석법은 넓은 범위의 저류계수 값을 산정할 수 있으나, 본 연구에서 적용한 조석 분석법으로 계산된 값은 합리적이라 판단된다. 측정된 수위 및 조석 변동 형태가 동남향 방향으로 유사한 이유는 지반내 수리지질적인 연결성 또는 단열계의 분포특성에 의한 것으로 추정된다. 본 연구의 결과는 적정 지하수 사용량 또는 지하수 부존 평가나 온천공들의 개발 및 허가량 등에 대한 평가 자료로 이용될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제50권3호
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• pp.239-250
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• 2017

정량적인 산사태 취약성 분석 중 물리 모델 기반의 분석(physically based approach)은 산사태의 발생 메커니즘 과정을 고려할 수 있는 장점으로 인해 다양한 취약성 분석기법 중 가장 효과적인 기법으로 알려져 있다. 물리 모델 분석은 사면의 지형학적 및 지질공학적 특성과 관련된 입력 자료들을 활용하는데, 현장으로부터 지질공학적 특성을 획득하는 과정에서 지반의 공간적 변동성과 복잡한 지질조건으로 인해 불확실성이 발생하며 이는 부정확한 결과를 초래한다. 따라서 이러한 불확실성을 정량화하기 위하여 확률론적 기법이 활용되어 왔다. 그러나 확률론적 분석을 수행하기 위해 필요한 입력변수의 확률특성은 현장 조사나 실험에서의 수량 제약으로 인하여 정확하게 파악하기 힘들다는 문제가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 이러한 원인으로 인해 발생하는 불확실성을 다루기 위하여 퍼지집합이론(fuzzy set theory)을 활용하였다. 특히, 본 연구에서는 퍼지집합이론과 몬테카를로기법(Monte Carlo simulation)을 결합한 분석기법을 제안하였고 이를 실제 산사태가 발생한 연구지역에 적용하여 적정성을 파악하였다. 이를 위하여 1998년 8월 대규모의 산사태가 발생한 경상북도 상주시 일대를 연구지역으로 선정하고 산사태 취약성 분석을 수행하였다. 또한 퍼지몬테카를로기법(Fuzzy Monte Carlo simulation)의 예측 정확도 비교를 위해, 기존의 확률론적 기법인 몬테카를로기법(Monte Carlo simulation)과 안전율 수행 결과와 비교분석 하였다. 그 결과 퍼지몬테카를로기법(Fuzzy Monte Carlo simulation)이 다른 기법에 비해 가장 좋은 예측의 정확도를 보였다.