• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.457-469
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• 2013

국내 100여개 지역에서 측정된 460개 현지응력자료를 종합 분석하여 국내의 광역적 현지응력 분포 패턴을 분석하고, 심도-응력 및 심도-측압계수 관계식을 제시하였다. 이와 함께 한반도의 지질시대별 고응력장 변화와 최근의 지진 메카니즘에 의한 응력장 추정 결과를 통합하여, 한반도지역의 응력장 분포 패턴인 한국응력지도(Korea Stress Map)를 작성하였다. 세계의 심도-응력 관계식들과 비교를 통해, 본 연구에서 도출된 관계식의 적합성과 수 km 심도에의 유추 적용성을 확인하였다. 그리고 세계응력지도(World Stress Map)과 함께 동북아시아지역의 응력장 패턴을 분석하였다.

• 지질공학
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• 제33권3호
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• pp.371-388
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• 2023

지층구성이 복잡하고 저투수성의 토양이 분포하는 경우 정화효율은 급격히 저하되고 실질적인 정화가 이루어지지 않거나 정화기간이 증가하는 등의 문제가 발생한다. 효율적인 정화를 위해서는 투수성이 개선되어 오염된 구간으로 정화제 주입하여 오염물질과 충분한 접촉이 이루어져야 한다. 본 연구는 균열형성과 효과적인 정화제 유도를 위해 플라즈마 블라스팅, 공압파쇄, 진공추출을 복합적으로 활용하는 PPV 공법의 유체 전달특성을 분석하고 기존공법과의 비교를 통해 개선효과를 평가하였다. 연구는 TPH(Total petroleum hydrocarbons)로 오염된 실제 오염부지에 대한 정화제 전달효과를 확인하기 위한 실증시험을 수행하였으며 정화제의 전달특성과 영향범위 등을 산정하기 위해 주입량과 주입시간을 모니터링하고, 정성적인 지중환경 변화요인을 확인하고자 전기비저항탐사를 수행하였다. 또한, 투수시험을 수행하여 각 공법에 대한 투수성 변화를 평가하였다. 정화제의 주입량 모니터링 결과, 주입량은 대조군 대비 실험군의 주입량이 약 4.74~7.48배 증가하였고, 단위 시간 당 주입 유량(L/min)은 약 5.00~7.54배 실험군의 전달률이 빠른 것으로 분석되었다. 전기비저항탐사 결과, 실험군의 비저항변화비는 대조군과는 달리 지표까지 영향을 주어 비저항값이 전체적으로 감소하는 경향을 보인다. 따라서 실험군은 지표 상부에 분포하는 토사층까지 과산화수소 등의 유체 확산이 이루어져 저비저항 변화비가 감소하는 것을 볼 수 있으며 주입정과 추출정 사이의 수평적 변화비는 약 1.12~2.38배 비저항값이 감소되었다. 투수성의 경우, 대조군과 실험군 모두 유사한 초기 투수성을 보였으나 과산화수소의 정화기작 영향으로 투수성이 감소하는 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 수리전도도의 변화를 정량적으로 평가하면, 대조군은 시험 종료 후 초기 수리전도도 대비 21.1%의 수리전도도를 나타내어 투수성이 급격히 저하되는 양상을 보였으나 실험군은 실험종료 후 초기치 대비 81.3%로 초기 수리전도도와 근접한 값을 나타내는 것으로 파악되었다. 현장조사로 확인된 수리전도도와 정화재 주입실험을 통한 정화제 주입용량(m³/hr), 토양특성분석(함수비, 밀도)을 통한 공극률(%)의 분석을 통해 영향반경(ROI)을 산정산 결과, PPV 공법의 영향반경(ROI)은 대조군에 비해 평균 220% 개선되는 것으로 확인되었다. 이와 같은 성과는 PPV 공법 적용으로 인하여 기존공법 대비 보다 넓은 범위에 걸쳐 효율적인 정화제 전달이 가능하고 정화기작에서 나타나는 투수성 저해요인을 상당부분 극복할 수 있으며, 약 2배 이상의 영향반경 증대를 통해 정화효율을 높일 수 있음을 지시하는 중요한 지표로 볼 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권1호
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• pp.1-10
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• 2016

셰일가스 개발 과정에서 수압 파쇄에 의해 발생하는 미소지진의 진원 분포는 균열대의 특성을 파악하는 데 필요한 중요한 정보를 제공한다. 본 연구에서는 가상의 진원에 대하여 부정확한 속도 구조 모델이 선형 역산법을 이용한 진원 결정 프로그램인 hypoellipse와 hypoDD의 결과에 어떠한 영향을 미치는 지에 대해서 알아보았다. 총 98개의 가상 관측소를 반경 4 km의 원내에 배치하였고, 25개의 지진들이 판상으로 분포한 가상 지진 세트를 관측망의 중심부에서부터 남쪽으로 1 km 간격으로 5곳에 배치하였다(S0 ~ S4). 역산 결과의 정확성을 정량적으로 평가하기 위해 진원들의 평균 위치의 차이를 의미하는 $d_1$, 가정한 진원에 대한 면적비 r, 근사 평면과 실제 평면의 경사 차이 ${\theta}$, 근사 평면과 실제 평면의 주향 차이 ${\phi}$, 근사 평면으로부터 진원들이 떨어진 거리의 제곱평균제곱근 $d_2$, 평면상에서의 진원들의 패턴의 정확성 $d_3$의 6가지 파라미터를 정의하였다. 층상 구조를 가정한 기준 속도 구조를 만들어 합성 주시자료를 계산하였으며, 속도 구조의 부정확성을 고려하기 위하여 진원 역산에 사용한 속도 구조 모델은 각 층의 기준 속도를 중심으로 0.1 km/s, 0.2 km/s, 및 0.3 km/s의 표준편차를 가지는 정규분포를 이용하여 구성하였다. 속도의 부정확성에 비례하여 오차가 커지는 파라미터에는 $d_1$, r, ${\theta}$, 및 $d_3$가 있으며, 나머지 두 파라미터는 S4의 경우를 제외하면 속도 부정확성의 정도와 관계없이 일정한 오차를 보여준다. S0, S1, S2, S3의 경우, hypoellipse와 hypoDD 모두 비슷한 $d_1$ 값을 나타낸다. 하지만 다른 파라미터의 경우 hypoDD가 훨씬 나은 결과를 보여주며, 진원의 상대적 오차는 속도 구조의 부정확도와 관계없이 수 미터 이하이다. 수압 파쇄의 부피 양상을 알기 위한 목적으로 상대적 진원 위치 부정확성을 수 미터 이내로 제한시키기 위해서 hypoellipse에서는 0.2 km/s 이내의 속도 오차의 표준편차를 가져야하며, hypoDD에서는 속도 오차의 표준편차 값이 0.3 km/s일 때에도 상대적 진원 위치 오차를 수 미터 이내로 제한시킬 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권4호
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• pp.207-215
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• 2017

비전통 에너지 자원의 하나인 셰일가스를 개발하기 위해서는 수평시추와 수압파쇄가 필요하고 이 작업들은 수평응력차비가 낮은 곳에서 실시한다. 수평응력차비는 일반적으로 최대 수평응력과 최소 수평응력을 측정하여 구하지만 동탄성계수와 이방성변수를 활용하여 구하기도 한다. 본 연구에서는 단양 석회암 암석코어 시료실험을 통해 이방성 특성을 살펴보고 수평응력차비를 구하였다. 단양 석회암체에서 퇴적 층리면에 수직, 45도, 수평방향으로 된 암석코어 시료를 성형하고 P파 속도, S파 속도, 밀도를 측정한 후 동탄성계수, 컴플라이언스계수를 구하여 수평응력차비를 계산하였다. 시료분석결과 수평응력차비는 약 0.185로 제시하였다. 단양 석회암은 층리 대칭축에 따라서 P파, S파의 속도가 변화하여 Thomsen 매개변수 값도 이와 같은 특징을 잘 반영하고 있으며 수평응력차비는 포아송 비보다 컴플라이언스 값에 영향을 많이 받고 있다. 향후 SH파 속도를 측정할 경우 좀 더 정확한 암석물리 물성을 구할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제24권4호
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• pp.62-72
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• 2020

본 연구에서는 캐나다 혼리버(Horn-River) 분지를 대상으로 셰일가스 저류층의 신뢰성 있는 생산성 평가와 미래 생산량 예측을 위한 효율적인 이력검증(history matching) 방법을 제안하였다. 이를 위해 셰일가스 저류층의 물성인자가 생산성에 미치는 영향을 분석하기 위한 민감도 분석을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으로 저류층 물성인자를 4가지 case로 분류하여 이력검증의 목적함수로 활용하였다. 이력검증 이후 추가 취득된 약 3년간의 생산 자료를 포함하여 맹검시험(blind test)을 수행한 결과, Case 1(모든 물성인자)은 7.67%, Case 2(생산 영향인자)는 7.13%, Case 3(제어 가능 물성인자)는 17.54%, Case 4(제어 불가능 물성인자)는 10.04%의 생산량 오차율이 나타났다. 이는 이력검증을 수행한 초기 4년간의 생산 자료의 경우에는 모든 물성인자를 고려한 생산예측이 효과적이나, 향후 생산량 예측을 함에 있어 Case 2와 같이 생산성에 대해 민감도가 높은 물성인자를 고려할 때 가장 높은 신뢰도가 나타남을 의미한다. 가장 높은 신뢰도를 갖는 Case 2 모델을 이용해서 예측한 셰일가스 저류층 생산정의 긍극가채매장량은 2030년 12월 기준 약 17.24 Bcf이며, 원시부존량 대비 회수율은 약 32.2%이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.1-10
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• 2018

쏘일네일링 공법은 일반적으로 중력식 그라우팅 방법으로 사용되고 있으나, 그라우팅으로 인한 공동발생 및 충진 불량 문제를 해결하고자 최근에는 가압식 쏘일네일링 공법의 개발과 적용사례가 증가하고 있다. 가압식 그라우팅은 일반적으로 포틀랜트 시멘트와 물을 혼합하여 사용하나 소요강도 발현까지 10일 이상 걸리기 때문에 초속경 시멘트를 혼합하여 사용하고 있다. 이에 이 논문에서는 가압식 그라우팅 주입시간을 고려하여 적정 겔타임이 확보되는 초속경 시멘트 혼합비 30%가 가압식 쏘일네일링을 하기에 적합하다고 판단하였다. 화강풍화토 지반을 대상으로 모형토조를 제작하여 네일체의 인발실험을 한 결과, 주입시간 10초에서는 변형률 15% 일 때의 인발력이 5.7kN으로 중력식과 비교하였을 때 약 1.5배의 보강효과가 나타났다. 압력시간을 10초, 20초, 30초, 40초의 조건으로 달리할 경우에는 주입시간 증가에 따른 마찰저항력이 선형적으로 증가하나, 한계주입압력을 넘는 수준의 주입시간에서는 수압파쇄 효과로 인해 마찰저항력이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 수치해석을 통하여 무보강 사면과 중력식, 가압식 쏘일네일링으로 보강된 사면의 안정을 비교분석 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.409-415
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• 2020

노후 지방도 급경사지 도로구간의 지하수 등으로 인한 토립자 유출 및 침하가 발생하여 도로 통행에 대하여 안전성을 확보하기 위하여 통행 중인 구간을 최대한 보존하며 시공성을 고려한 저유동성 몰탈형 주입공법 그라우팅 기술이 선정되었다. 특히, 공사 중 과도한 주입압력에 의한 도로하부의 수압파쇄, 급경사지의 토립자 유출 및 도로의 융기 등의 피해가 발생할 우려가 있어 기존 일반적인 저유동성 공법을 새롭게 개선하여 적용하였다. 본 연구는 ◯◯도 ◯◯군에서 발주한 ◯◯고개지구 급경사지 붕괴 위험지역 정비공사로 도로 지반 보강공사 현장에서 수행하였다. 본 연구에서는 개선된 저유동성 몰탈형 그라우팅공법은 새로운 자동화그라우팅 관리시스템을 적용하였으며 특히, 고압조건 예비그라우팅시험에 의한 그라우팅 시공조건 결정 및 개선된 자동화 그라우팅 시스템을 이용한 주입시공 기술을 포함하며, 또한, 개선된 기술의 주입효과평가를 위한 연구를 수행하였다. 개선된 저유동성 몰탈형 그라우팅공법의 적용으로 노후 도로 침하, 건축물 및 토목 구조물의 부등침하 방지 및 지하수 유출 구간에 대한 토립자 유출 방지 등 도로 유지관리 공사 시 원활하게 운영할 수 있는 근거를 마련할 수 있었다. 또한, 향후 노후 도로 침하방지 그라우팅 공사뿐만 아니라 다양한 건축물 및 토목구조물(철도, 지하철, 교량, 지하구조물, 전석 및 석회석 공동구 등) 그라우팅 공사에 적용될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권4호
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• pp.299-308
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• 2009

이산화탄소 지중저장을 위한 pilot 시험 부지선정을 목적으로, 그 후보지 중 하나인 경상북도 의성 지역에서 2차원 및 3차원 자기지전류(MT) 탐사를 수행하였다. MT 탐사의 목적은 주입된 이산화탄소의 누출통로로 작용할 수 있는 심부 파쇄대를 사전에 탐지하고자 하는 데에 있다. 탐사지역에 분포한 전자기적 잡음원의 영향에 의해 1 Hz 이상의 자료만을 이용하여 2차원 및 3차원 역산을 수행한 결과, $N55\sim65^{\circ}W$ 방향으로 약 1.6 km 심도까지 발달한 파쇄대가 저비저항 이상으로 뚜렷이 나타났으며 이는 백악기 주향이동 단층인 가음단층과 금천단층과 연관이 있는 것으로 해석되었다. 반면 연구지역의 동쪽에는 비록 천부에 소규모 파쇄대가 존재하나 약 2 km 심도까지는 전반적으로 균질한 층을 보이는 것으로 나타났다. 향후 시험시추 및 시추공을 이용한 정밀 탐사가 이루어져야 할 것이며, 대상지의 암석인 일직층의 공극률이 평균 1.47%로 매우 낮으므로 수압파쇄를 통한 인위적인 저류 공간의 생성이 필요할 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.184-196
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• 2019

본 연구에서는 화강암 시편에서 수압 파쇄법에 의해 생성된 미세균열의 3차원 형상을 X-ray CT 영상과 딥러닝을 이용하여 추출하였다. 실험으로 생성된 미세균열은 X-ray CT 영상 상에서 일반적인 영상처리방법으로는 추출하기 매우 어렵고 육안으로만 관찰이 가능한 형태를 지닌다. 하지만 본 연구에서 제안한 합성곱 신경망(Convolutional neural network) 기반 인코더-디코더(Encoder-Decoder) 구조의 딥러닝 모델을 통해 미세균열을 정량적으로 추출할 수 있었다. 특히 픽셀 단위의 미세균열 추출을 위해 인코딩 과정에서 소실되는 정보를 디코딩 과정으로 직접 전달하는 디코더 모델을 제안하였다. 또한, 딥러닝 기반 신경망 학습에 필요한 데이터의 수를 증가시키기 위해 이미지의 분할(Division), 회전(Rotation), 그리고 반전(Flipping) 등으로 데이터를 생성하는 영상 증대 방법을 적용하였으며 이때 최적의 조합을 확인하였다. 최적의 영상 학습 데이터 증대 방법을 적용하였을 때 검증 데이터뿐만 아니라 테스트 데이터에서의 성능 향상을 확인하였다. 학습 데이터의 원본 개수가 딥러닝 기반 신경망의 균열 추출 성능에 미치는 영향을 확인하고 딥러닝 기술을 사용하여 성공적으로 미세균열을 추출하였다.

• 암석학회지
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• 제23권2호
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• pp.75-103
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• 2014

한반도 남동부 일원에는 주요 지질구조선(양산단층대, 울산단층, 연일구조선, 오천단층계 등)을 따라 제4기 단층들이 도처에 분포하고 있으며, 이들의 기하와 운동학적 특징은 한반도의 제4기 지각변형사와 현생응력상태 등을 이해하는 데 중요한 정보들을 제공한다. 이번 연구에서는 진티단층, 모화단층, 수성지2단층 그리고 왕산단층을 대상으로 대자율이방성 방법을 적용하여 단층가우지의 미세구조를 분석하고 단층의 운동감각을 해석하였으며, 그 결과를 바탕으로 단층암의 미세구조 발달과정과 제4기 응력장에 대해 논의하였다. 대자율이방성 측정을 통해 구해진 자기미세구조로부터 단층의 운동감각을 분석한 결과, 왕산단층을 제외한 나머지 세 단층은 모두 역이동성이 우세한 단층운동에 의한 미세구조가 발달되어 있다. 단층면에 거의 평행한 편평형의 미세구조가 발달하는 점과 이방성정도가 클수록 편평형의 정도가 증가하는 특징에 근거할 때, 단층가우지의 미세구조는 점진적인 변형에 의한 최종응력변형이 기록된 것으로 해석된다. 또한, 최후기에 재활된 역단층운동으로 기존의 단층가우지 내에 존재하는 미세구조들은 모두 지워지고 최후기의 운동에 의한 미세구조만이 기록된 것으로 판단된다. 단층가우지의 자기미세구조 분석을 통해 유추된 운동감각으로부터 구해진 고응력장은 동북동-서남서 방향의 압축력이며, 이 응력장은 지진원 메커니즘, 수압파쇄시험 그리고 단층 지구조분석결과를 통해 구해진 한반도 남동부의 고응력장과 부합된다. 결론적으로 한반도 일원은 제4기 동안 동-서 내지 동북동-서남서 방향의 압축성 응력장이 지배적이었던 것으로 해석된다.