• 지구물리와물리탐사
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• 제20권2호
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• pp.100-113
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• 2017

유도분극(induced polarization; IP) 탐사는 분극 현상으로 인해 매질에서 발생하는 과전압을 측정하는 전기전자 탐사법으로 주로 금속 광상을 찾을 때 사용되었으나 장비의 발전에 힘입어 최근에는 지하수, 환경 오염, 지반 등 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있다. IP 탐사에는 충전율을 측정하는 시간영역 IP 탐사, 진동수 효과를 측정하는 진동수영역 IP 탐사, 그리고 복소수 전기비저항을 측정하는 복소 전기비저항 탐사와 광대역 IP (spectral IP; SIP) 탐사 등이 있다. 또한, 최근에는 전극 형태의 측정 방법의 단점을 보완하기 위해 전자기 유도에 기초한 IP 법도 개발되어 지속적으로 연구가 진행되고 있다. 다양한 IP 탐사법에 대한 체계적인 이해를 돕기 위해 이 논문에서는 1) 송신원 형태와 측정 자료를 기준으로 IP 탐사법을 분류하고 이들에 대한 개념 정리와 함께 2) 각 탐사법의 수치 모델링 및 역산 알고리듬 발전 과정을 자세히 기술하고 3) 마지막으로 IP 탐사의 다양한 현장 활용 사례를 소개하고자 한다.

• 암석학회지
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• 제21권4호
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• pp.415-429
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• 2012

화산가스의 측정법은 크게 원격 측정법과 직접 채취법이 있다. 원격 측정법에서 COSPEC는 $SO_2$를, Li-COR는 $CO_2$를, FT-IR는 다양한 화산가스를 측정한다. 하지만 주변 수계의 영향으로 백두산의 화산가스 농도가 낮아 원격 측정법에 의한 화산가스의 분석은 불가능하다. 대신 직접 채취법은 화산체에서 분출하는 화산가스를 직접 채취해 분석하는 방법으로 화산가스의 농도가 낮은 백두산에 적용할 수 있다. 직접 채취법은 포집방법에 따라서 진공병법과 관류병법이 있으며, 포집용액에 따라 Giggenbach method, $NH_4OH$ method, acid condensate method로 나뉜다. 직접 채취법에 의해 얻은 시료는 전처리 과정을 거친 후 포집용액과 화산가스의 종류에 따라서 GC, IC, HPLC, 적정법, TOC-IC, ICP-MS 등을 이용해 분석한다. 최근 들어 백두산이 가까운 장래에 다시 분출할 것이라는 징후가 속속 보고되고 있다. 하지만, 현재 우리나라는 화산가스의 채취 및 분석법이 확립되지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 지금까지 보고된 다양한 화산가스의 측정법을 검토하고, 이들 중 백두산 화산가스의 측정에 활용 가능한 기법을 상술했다.

• Spatial Information Research
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• 제20권3호
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• pp.39-50
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• 2012

본 연구는 금강유역을 대상으로 과거 약 30년간의 기상 수문시계열자료들을 수집해 다양한 통계분석을 수행하여 기후변화의 영향을 정량적으로 파악하고자 하였다. 기상자료로 금강유역 기상관측소 8개소의 37개년(1973~2009)의 기온, 강수량, 상대습도 자료를 수집하였고, 하천수위자료는 수위자료와 수위-유량관계곡선의 신뢰성 문제, 이후 수행될 장기유출분석을 고려하여 공주, 규암 수위관측소의 36개년(1973~2008)의 자료를 이용하였다. 수집된 자료의 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 산출하여 연 계절별로 수문기상인자의 경년변화를 파악한 결과 기상인자 중 강수량의 변동성이 가장 크게 나타나 경년별 변화가 큰 것으로 분석되었다. 수문학적 지속성 분석을 위해 Run 검정, Turning Point 검정, Anderson Exact검정을 이용하여 시계열자료에 주기성이 있는지 분석한 결과 기온과 강수는 무작위성, 상대습도, 하천수위는 지속성을 가지는 인자로 분석되었고 지하수위는 관측소별, 기간별로 무작위성과 지 속성이 혼재되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 경향성 분석을 위해 단순 선형 회귀분석과 Mann-Kendall 검정법을 이용한 결과 기온은 연 계절 모두 증가경향이 나타났고, 강수량은 여름에만 증가경향이 나타났으며, 상대습도는 뚜렷한 감소경향을 보였다. 본 연구의 결과는 기후변화로 인해 발생될 수 있는 수자원의 영향을 평가하고 미래 물 관리 적응기술 개발 및 계획 수립을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국광물학회지
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• 제30권4호
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• pp.161-172
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• 2017

점토광물은 지하수 바닥부터 산림에 이르는 지구의 얇은 표면에 해당하는 '크리티컬존(critical zone)'에 존재하는 금속원소의 지구화학적 순환에 중요한 역할을 한다. 입자 크기가 매우 작은 점토광물에 대한 원자 수준(atomistic scale)의 연구는 지구화학적 순환 과정에 대한 정확한 기작(mechanism)을 규명할 수 있을 뿐만 아니라 재료개발과 같은 산업분야에도 응용될 수 있다. 원자 간의 페어 퍼텐셜(pair potential)을 파라미터화한 힘 장(force field)을 사용하는 분자동역학(molecular dynamics) 컴퓨터 시뮬레이션은 원자 수준의 정보를 제공할 수 있기 때문에 실험과 함께 점토광물의 결정구조와 반응도 연구에 사용된다. 점토광물 시뮬레이션을 위한 힘 장으로는 이팔면체(dioctahedral) 광물을 기반으로 만들어진 ClayFF 힘 장이 보편적으로 사용된다. 삼팔면체(trioctahedral) 광물 시뮬레이션에도 ClayFF를 사용하는 연구가 보고되고 있으나, 같은 광물을 계산하더라도 각 연구마다 다른 파라미터 값을 사용하고 있기 때문에 파리미터 선택이 시뮬레이션의 정확도에 어떤 영향을 미치는지 체계적인 테스트가 필요하다. 이번 연구에서는 삼팔면체 광물인 수활석, 리자다이트, 활석을 대상으로 팔면체 마그네슘(Mg)의 원자간 페어 퍼텐셜을 나타내는 파라미터 'mgo'와 'mgh'를 각각 사용하여 분자동역학 시뮬레이션 계산결과를 비교하였다. 격자상수, 원자 간의 거리 등 삼팔면체 점토광물의 결정구조는 주어진 두 가지 파라미터에 관계없이 거의 일정한 결과를 보여주었지만, 진동 파워 스펙트럼(vibrational power spectrum)으로 계산한 수산기의 진동수는 파라미터에 따라 상대적으로 뚜렷한 차이를 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1105-1123
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• 2018

도심지 터널굴착 시 지반침하는 지반조건, 굴착방법, 지하수 상태, 터널 지보방법 등 다양한 조건이 복합적으로 작용하여 발생할 수 있으며 대표적인 위험요인은 크게 터널굴착에 의한 지반침하와 지표면함몰로 나눌 수 있다. 터널굴착에 의한 지반침하를 예측하기 위해서는 대상구간의 현황 및 시공조건 등을 반영하고 응력 및 변위를 고려한 수치해석을 수행하여야 한다. 그러므로 터널 전체 노선 및 인근 지장물 현황을 포함하는 영역에 대해, 터널 심도가 변하는 다양한 조건을 고려해야 하는 수치해석의 복잡한 과정을 단순화하여 터널굴착으로 인한 지표면 및 심도별 지반침하를 간편하게 예측하고 평가할 수 있는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 지하안전영향평가 수행 시 주요 평가항목인 터널굴착으로 인한 지반침하를 연구대상으로 선정하고, 지층조건, 지반특성, 토피고(터널심도) 및 터널 중심선으로부터 횡방향 이격거리와 같은 지반침하 영향요소를 고려한 매개변수해석을 수행하여 심도별 지반침하 특성 및 침하 발생경향을 분석하고, 터널굴착으로 인한 지반침하를 간편하게 예측할 수 있는 침하량 평가도표를 도출하였다. 도출된 침하량 평가도표는 수치해석 결과와 비교 분석을 통해 적정성이 검증되었으며 침하량 평가도표를 이용하여 터널굴착 시 지표침하뿐만 아니라 지중 매설물의 위치와 심도에 따른 침하량을 간편하게 예측하고 평가할 수 있다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.553-563
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• 2018

최근 국내에서 지반함몰의 발생빈도가 증가하고 있으므로 지반함몰 가능성을 사전에 예측할 수 있는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 굴착 전에 지반함몰에 영향을 미치는 18개의 인자들을 지반의 종류, 지하수, 외부 인자 등을 고려하여 6가지 카테고리로 분류하였다. 18개 인자들은 지반함몰 예측을 위한 굴착 전 적용 가능한 지반함몰 위험등급 분류(GSRp) 도표를 구성하는데, 이러한 영향인자들의 중요도, 신뢰성, 저자들의 공학적 판단 등을 종합적으로 고려하여 등급을 나눈 후 점수를 부여하였다. 지반조건과 현장 상황에 따라 적용되는 지반함몰 영향인자가 다르므로 영향인자 별 가중치와 카테고리 별 가중치가 곱해지게 되는데 가중치는 영향인자들의 인용 빈도수를 기준으로 결정되었다. 지반함몰 영향인자 별점수, 인자별 가중치, 지반조건에 따라 부여되는 가중치 등을 종합하여 계산하면 굴착 전의 지반함몰 위험등급을 정량화 할 수 있다. 본 연구를 통하여 제안된 GSRp 도표는 굴착 전 현장에서 실무자들이 지반의 지반함몰 위험성을 예측하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권3호
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• pp.73-77
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• 2021

유도분극법은 분극된 광물 입자와 공극을 채우는 지하수의 계면에서의 전기화학적 반응 차이를 영상화시키는 기술로서 광물탐사와 수리지질학적 조사에서 유용하다. 진동수영역 유도분극법은 시간영역 유도분극탐사법보다 더 나은 품질의 자료를 얻을 수 있지만 긴 자료취득 시간 때문에 현장 탐사에서 활발하게 적용되지 않았다. 하지만 현재 광물탐사 프로젝트는 과거와 비교하여 심부에 있거나 품위가 낮은 광체로 탐사 대상이 바뀜에 따라 고품질의 탐사법을 사용하는 것이 중요하다. 또한 자동 계측에 의해 단축된 탐사 시간은 진동수영역 유도분극탐사법의 현장 적용 가능성을 높였다. 따라서 이 연구는 광물탐사에서 광체 탐지 적합성을 파악하기 위하여 국내 스카른 광상의 탐사 시추공을 대상으로 진동수영역 유도분극 물리검층을 수행했다. 심도별 서로 다른 두 진동수에서 측정된 임피던스 자료로부터 교류 전기비저항, 백분율 진동수 효과, 금속계수를 계산했다. 자철석과 황철석을 포함하는 구간은 다른 구간과 비교하면 상대적으로 낮은 교류 전기비저항, 높은 백분율 진동수 효과, 큰 금속계수를 보였다. 따라서 진동수영역 유도분극법은 앞으로의 광물탐사에서 유용할 것으로 여겨진다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.55-66
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• 2009

경상북도 포항시 동해면 석리지역의 국도변에 위치한 이암으로 구성된 사면에서 실제로 발생한 사면붕괴 사례를 중심으로 이암사면의 강우유형에 따른 침투해석을 시행하여 강우가 사면에 미치는 안정성 분석에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 붕괴가 발생한 사면을 대상으로 정밀지표조사, 지구물리탐사 및 시추조사를 수행한 후 상세 지층상태를 분석하고, 붕괴 활동면이 위치하는 구간에 대하여 slaking/swelling시험을 통해 내구성이 저하되는 것을 파악하고, 현장투수시험을 통해 토층별 투수성을 파악하였다. 또한 한계평형해석 프로그램인 Talren 97을 이용하여 역해석에 의한 강도정수의 변화분석 및 Slope/W 프로그램을 이용하여 호우시 침투거동과 강우량에 따른 사면내 수압의 변화에 의한 불안정하게 되는 과정을 분석하였다. 실제 붕괴이력을 갖는 사면을 대상으로 지형적인 조건과 서로 상이한 강우조건을 적용하여 사면의 지질구조대 발달 및 사면표면의 상태에 따른 강우침투로 인한 지하수의 상승과 강우지속시간에 따른 침투해석을 통해 사면의 안정성을 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권8호
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• pp.5-11
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• 2023

최근 이상기후로 인한 집중호우가 빈번히 발생함에 따라 비탈면의 표층 유실 및 간극수압의 증가로 인한 비탈면의 붕괴가 자주 발생하고 있다. 비탈면의 붕괴를 방지하기 위해서 활동저항력을 증가시키거나 간극수압을 감소시키는 등의 다양한 공법들이 적용되고 있으며, 활동저항력과 간극수압의 조건을 동시에 만족시킬 수 있는 공법이 적용되면 비탈면 붕괴에 효율적으로 대응할 수 있기 때문에 이에 관한 연구가 꾸준히 수행되고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 기존 수평으로 적용되는 배수재의 매설 경사를 상향 방향으로 매설하여, 비탈면의 보강 및 배수 기능을 모두 만족시킬 수 있는 상향식 비탈면 보강 공법을 제안하였다. 또한, 제안한 공법의 보강 및 배수효과가 가장 우수한 매설각도를 확인하기 위해 대표 단면에 수평 배수재를 0°~60°로 10° 단위로 설정한 조건에서 공법의 보강 및 배수 효과를 확인하였으며, 배수효과가 가장 뛰어난 40°와 안전율이 가장 우수한 20°의 조건으로 실내 모형실험을 수행하여 수치해석 결과를 검증하였다. 그 결과, 수치해석 결과와 마찬가지로 40°에서 상대적으로 배수효과가 높게 나타났으며, 20°의 경우 원활한 배수가 이루어지지 않아 비탈면이 붕괴되는 현상을 관찰할 수 있었다. 또한, 상향식 비탈면 보강재의 보강 및 배수효과를 확인할 수 있었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.38-61
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• 2023

발파의 영향으로 생기는 굴착손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ) 영역은 응력재분배 등으로 응력이 변화하며 처분장이 위치하는 깊은 심도에서는 그 영향이 두드러진다. 특히 균열생성으로 인한 투수특성 증가는 지하수 유입량 증가 및 방사성 핵종의 유출 가능성을 증가시키므로 반드시 고려되어야 하는 영역이다. 본 연구에서는 FLAC2D Version 7.0을 이용하여 EDZ가 없는 경우(No EDZ), EDZ가 있으며 거리에 따라 일정한 물성을 갖는 경우(Uniform EDZ), EDZ가 있으며 거리와 위치에 따라 무작위 물성을 갖는 경우(Random EDZ) 3가지로 나누어 비교하여 손상대 유무에 따른 수리-역학적 복합거동 분석을 통해 안정성 해석을 진행하였다. 그 결과 터널 변위의 경우 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 평균 423 %, Uniform EDZ에 비해 16 % 크게 나타났다. 지하수 유입량은 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 최대 17.3 %, Uniform EDZ에 비해 10.8 % 증가하였다. 굴착 후 응력재분배에 의해 터널 주변의 투수계수는 터널 벽면 모서리 부분과 터널 천정 부근에서 최대 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 측압계수가 증가함에 따라 터널 벽면 주변의 투수계수는 부분적으로 증가하지만 터널 전면에서의 지하수 유입량은 감소하는 경향을 보였다. FLAC3D를 이용한 역학적 해석에서도 FLAC2D와 유사한 결과를 보였으며 터널 굴착 진행에 따른 소성대의 발생으로 인한 약간의 차이를 확인할 수 있었다.