• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.113-121
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• 2012

본 연구에서는 부산시 금정구 금정산 일대에서 채취한 단층비지대의 공학적 특성을 여러 형태의 절리모형실험을 통하여 파악하였다. 이 지역은 양산단층과 동래단층과 같은 주요 대규모 단층과 부수적인 소규모 단층이 다수 분포하고 있어, 이 지역의 시추공 중 이러한 단층을 관통한 시추공에서 단층비지 및 흑운모 화강암 절리 시료를 추출하여 실내 실험에 사용하였다. 우선 단층비지대의 광물학적 특성을 파악하기 위한 XRD 및 SEM 분석에서는 단층비지대가 수분 함유에 따른 급격한 전단강도 감소를 예측할 수 있는 판상구조의 점토광물인 kaolinite, montmorillonite, illite, sericite으로 이루어져 있는 것으로 파악되었다. 단층비지에 대한 전단강도 특성은 비지 자체의 전단강도 측정과 단층비지를 충전한 여러 형태의 자연 및 인공절리면에 대한 절리면의 전단강도 측정으로 구하였다. 실험 결과, 단층비지가 충전된 절리면은 충전물질이 없는 절리면보다 급격한 전단강도의 감소가 발생하였으며, 단층비지의 내부 마찰각보다 절리면 사이에 충전된 단층비지의 마찰각이 더욱 낮게 측정되었다. 이러한 실험 결과는 암반과 접하고 있는 단층비지의 전단 특성은 단층비지 자체가 가진 전단강도보다 더욱 작은 값을 가지기 때문에 암반 구조물의 안정성을 저해하는 요소로 작용할 수 있다는 것을 보여주고 있다.

• 암석학회지
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• 제28권4호
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• pp.347-357
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• 2019

한반도 동남부에 발달하는 양산단층의 주 단층대가 울산시 울주군 두동면 천전리 일대에서 확인되었다. 단층대는 폭 약 100 m에 달하며, 주로 남-북 방향으로 거의 수직에 가까운 고각의 단층대를 이루고 있다. 주 단층대는 주로 남-북 방향의 단층비지 및 단층각력과 함께 이들에 둘러싸인 모암의 렌즈들로 구성된다. 고각의 전단면에서 주로 관찰되는 단층조선은 거의 수평으로 주향이동운동이 가장 우세하게 단층대에 남아 있다. 단층전단감각에 의하면 대부분 우향의 주향이동운동이 우세하다. 동시에 동측으로 중각으로 경사하는 소규모 단층들이 고각의 전단면들을 자르며, 동측의 상반이 서쪽으로 이동한 역단층운동을 보이기도 하여, 주 운동인 우향의 주향이동 이후에 동-서 방향의 압축에 의한 역단층운동이 후속하였음을 지시하고 있다. 또한, 주 단층대 내에는 주로 남-북 방향인 단층대와는 달리 북동-남서 내지는 동-서 방향에 가까운 단층대가 국지적으로 발달하고 있다. 이들은 연속적인 우향의 전단변형의 존재를 지시하는 비대칭 습곡과 함께 발달하고 있음이 특징적이다. 따라서 주 단층대는 우향의 연속적인 변형효과와 후기의 동-서 압축에 의한 효과까지 중첩되어 매우 복잡한 단층대의 기하학적인 양상을 보이고 있다. 이들과 함께 단층대를 부정합으로 피복하는 하성역층 또한 단층운동에 의해 잘려져 있어, 제4기 단층운동의 존재를 지시하고 있다. 이들 제4기 단층은 단층대의 중심부이자 서쪽의 유천층군 화산암과 동쪽의 하양층군 퇴적암이 접하는 경계부 단층면 근처에서 발달하고 있다. 따라서 양산단층의 주 단층대와 단층핵 부분의 파악이 제4기 단층과 활성단층을 찾는데 중요함을 보여주는 좋은 예라고 판단된다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2002년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.277-279
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• 2002

• 암석학회지
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• 제25권3호
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• pp.211-230
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• 2016

금왕단층(Keumwang fault)을 따라 실시한 자세한 지질조사를 통해 쥐라기 후기 및 백악기 초기에 발생한 연성 전단작용 이후에 취성단층 특징을 보이는 재활동이 여러 번 일어났음이 밝혀졌다. 금왕단층은 단층비지로 이루어진 약 10~50 m 폭의 단층핵과 이를 둘러싸고 있는 약 30~100 m 폭의 단층손상대로 이루어져 있다. 연구지역 내 선캠브리아 누대 편마암과 쥐라기 화강암 내에서는 서로 다른 변형환경, 변형시기, 변형기작에 의해 구별되는 최소 6단계의 단층운동이 관찰된다. 첫 번째 단계의 전단운동은 쥐라기 후기 및 백악기 초기에 일어났으며, 좌수향 연성 전단에 의해 압쇄암 계열이 금왕전단대를 따라 형성되었다. 두 번째 단계에서는 주로 취성변형 환경에서 금왕단층을 따라 파쇄암 계열이 압쇄암 계열 위에 중첩되었다. 모암에서 초파쇄암으로 가까워질수록 반상변정의 원마도와 기질의 함량이 증가한 것은 단층의 중심으로 갈수록 파쇄유동이 증가한 것을 지시한다. 세 번째 단계에서는 두 번째 단계에 형성된 파쇄암대에 단층비지대가 중첩되었으며, 좌수향 주향이동 운동에 의해 단층을 따라 퇴적 분지(음성, 풍암분지)들이 형성되었다. 단층비지에 떠있는 파쇄암 잔유물들은 취성변형 환경에서 금왕단층이 여러 번 재활동 했음을 지시한다. 네 번째 단계에서는 금왕단층이 재활동하여 퇴적 분지 내에 안행상의 습곡, 절리 및 단층 등이 형성되었다. 대부분의 전단변형이 엽리 및 전단면을 따라 집중된 반면, 퇴적 분지 내 이암에서는 전반적으로 변형이 단층손상대에 분산된 양상을 보인다. 네 번째 단계 동안 세립의 안산암이 관입을 하였다. 다섯 번째 단계에서는 안산암에 우수향 주향이동 단층운동을 지시하는 전단면과 전단띠가 발달하였다. 단층비지의 ESR(Electron Spin Resonance) 연대 자료에 의하면, 여섯 번째 단계에서는 활동기에 단층운동이 집중적으로 일어나고 휴지기에는 일어나지 않았으며, 주향방향을 따라 단층운동이 이동하는 경향을 보여준다.

• 암석학회지
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• 제18권4호
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• pp.293-305
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• 2009

경상분지 영양지괴와 의성지괴가 접하는 길안-청송 지역은 선캠브리아기 변성암류, 트라이아스기 청송 화강암, 백악기 퇴적암류(일직층, 후평동층, 점곡층), 그리고 백악기 화성암류(안산암, 석영반암, 규장암) 등으로 구성되어 있으며, (서)북서, 북북서, 동북동, 남북, (북)북동 등 경상분지를 대표하는 다양한 방향의 단층들이 발달한다. 본 연구는 이들 단층의 발달사 및 운동성을 조사하기 위해 길안-청송 지역에 발달하는 단열계의 기하학적 운동학적 특성을 파악하였다. 그 결과, 연구지역내 발달하는 단층들의 운동성은 대부분 주향이 동성으로 인지되며, 방향성별 단열조의 출현빈도는 동북동, 북북서, (서)북서, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 높게 나타난다. 방향성별 단열조의 연장성은 (서)북서, 북북서, 동북동, (북)북동, 남북 등의 방향 순으로 우세하게 나타나고, 이러한 우세 방향성은 단층들의 연장성과 거의 일치한다. 방향성별 단열조의 발달사 및 운동성은 (1) (서)북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (2) (서)북서 방향과 북북서 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 우수향, 후자: 좌수향) $\rightarrow$ (3) 북북서 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (4) (서) 북서 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (5) 동북동 방향 단열조의 우수향 전단단열운동 $\rightarrow$ (6) 동북동 방향과 남북 방향 단열조의 공액성 전단단열운동(전자: 좌수향, 후자: 우수향) $\rightarrow$ (7) (북)북동 방향 단열조의 좌수향 전단단열운동 등으로 요약되고, 이러한 연구결과는 길안-청송 지역에 발달하는 단층들의 발달사 및 운동성과 밀접한 관련성 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.127-140
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• 2015

단층은 굴착공사 중 발생하는 붕괴의 주요원인 중 하나이다. 하지만 단층대 내에서 주요 파괴면으로 작용하는 단층 핵은 파쇄암과 가우지가 불균질하게 분포하는 부분으로서 전단강도의 분포범위가 넓기 때문에 안정성 해석 시 경험적으로 결정되는 경우가 많다. 본 연구에서는 경주와 울산의 12개 지점에서 채취한 62개의 단층 핵 시료를 대상으로 직접전단시험과 입도 분석을 수행하였다. 실내시험으로 얻어진 결과를 이용하여 회귀 분석을 수행하여 수직응력별 입도에 따른 전단강도의 범위를 결정하였다. 자갈의 무게비는 전단강도와 비례하며, 실트 및 점토의 무게비는 반비례하는 것으로 나타났다. 결정계수는 대부분 약 0.7 이상으로 시료의 불균질성을 고려할 때 비교적 높게 나타났으며, 분석된 회귀모형의 95% 신뢰 구간을 설정하여 무게비에 따른 전단강도의 상한과 하한 범위를 결정하였다.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.397-409
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• 2014

터널 시공 중 나타나는 단층은 방향, 규모 및 강도를 예측하기 어려우면서 지반의 강도를 결정하는 중요한 요소이다. 그러나, 많은 시공 현장에서 단층대의 강도 및 암반분류를 경험적으로 적용하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 전국 9개의 지역의 단층에서 총 109개의 시료를 획득하여 직접전단시험과 입도분석을 수행하였다. 또한 6개의 다중회귀모델을 설정하고 97개의 데이터를 이용하여 회귀분석을 실시한 후 전단강도와 단층물질의 무게비의 상관성을 분석하였다. 분석된 6개의 모델을 대상으로 분석에 사용되지 않은 12개의 시험데이터를 이용하여 검증을 실시한 결과 모든 모델에서 결정계수 $R^2{\geq}0.6$을 보이며, Model 5에 비하여 상대적으로 수직응력을 세분화 하여 고려할 수 있는 Model 1과 3이 $R^2{\geq}0.69$으로 높게 나타났다. 향후 단층 물질의 전단강도 산정에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.197-213
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• 2019

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석기법을 이용하여 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층 내 물 주입시험을 수치적으로 모델링하고, 단층의 재활성과 수리역학적 거동 특성을 살펴보았다. TOUGH2 해석에서는 단층을 Darcy의 법칙과 삼승법칙(Cubic law)을 따르는 연속체 요소로 모델링하였으며, FLAC3D 해석에서는 미끄러짐과 개폐가 허용되는 불연속 인터페이스 요소를 통해 모사하였다. 현장에서 획득한 단층의 균열개방압력(fracture opening pressure), 주입율, 모니터링 압력, 변위 곡선 등을 바탕으로, 단층의 탄성적 변형과 파괴에 의한 수직팽창 특성을 반영할 수 있는 수리간극모델과 수리역학 커플링 관계를 해석모델에 반영하였다. 한편, 현지응력 조건, 단층의 강도 및 변형 특성에 따른 파라미터 해석을 실시하여 각 입력변수가 해석 결과에 미치는 영향을 분석하였으며, 이를 통해 현장시험 결과를 가장 잘 재현할 수 있는 파라미터 조합을 선정하였다. 해석 결과, 균열개방압력에서 단층의 주입율과 모니터링 압력이 크게 증가하는 현상을 합리적으로 재현할 수 있었다. 하지만, 동일한 입력 변수 조건에서 단층의 전단변위와 파괴영역의 범위는 현장시험 결과에 비해 과대평가되는 결과를 보였다. 이는 해석모델에서는 고압의 주입조건에서 단층의 지속적인 전단파괴가 유도되는 반면, 현장에서는 수리간극의 변화가 전단 미끄러짐보다는 인장력에 의한 단층면의 개방(tensile opening)에 크게 의존하는 것으로 추정되기 때문이다.

• 지질공학
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• 제23권3호
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• pp.217-225
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• 2013

강릉지역의 NNE-SSW 주향을 갖는 선형구조(임곡단층)를 대상으로, ASTER 영상과 항공사진을 이용한 구조 영상 분석과 야외지질조사를 통해 단층의 기하 및 운동학적 특성을 관찰하고 단층의 지질역학적 특성에 대한 분석을 시도하였다. 현생 응력장 하에서 임곡단층의 운동 가능성 여부를 파악하기 위해 이용된 주변 지진자료는 이 지역의 현생 최대응력방향이 약 N$70^{\circ}$E이며 주향이동과 역단층 운동에 유리한 응력상태임을 보여준다. 현생 응력장 하에서 임곡단층이 운동하기에는 최적의 방향에서 오차 범위 밖의 주향을 보여 전단 성향이 낮은 것으로 분석되었다. 그러나 단층의 역학적 특성을 나타내는 마찰계수(${\mu}$)가 상당히 낮을 경우(예를 들어 0.25 이하) 현생 응력장 하에서도 운동 가능성이 있는 것으로 파악된다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.493-505
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• 2013

본 수치해석논문에서는 절리와 단층대를 포함한 지열저류층에 수리자극을 가할 시 수반되는 유도지진과 단층대의 변형을 개별요소법을 사용하여 모델링하였다. 수채해석기법은 2차원 입자유동코드를 기반으로 하며 수리역학적 상호작용기법과 미소파괴음의 모멘트텐서 역산알고리즘이 결합되었다. 수치해석의 주요결과로는 시공간적으로 변하는 유도지진의 분포와 규모 그리고 단층대의 변형(파괴 및 전단변위)과 주입유체압력의 시공간적 분포와의 상관관계이다. 첫 번째 수치해석으로부터 절리가 분포하는 지열저류층에서의 수리자극에 의한 유도지진의 분포는 주입유체의 점성에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다. 주입유체의 점성이 낮은 경우 (1 cP), 유도지진의 발생범위가 큰 것으로 나타났으며, 주입 후 발생하는 유도지진의 개수와 규모 또한 높게 나타났다. 단층대가 존재하는 지열저류층의 수리자극 모델링의 결과, 주입정의 위치가 단층대와 가까운 경우 작은 주입수 압력분포(<0.1 MPa)로도 단층대의 파괴와 전단변형을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서 소개한 수치해석기법은 수리자극을 통한 지열저류층 개발 시 유도지진의 분포와 규모를 실제 유체주입작업전에 예측할 수 있게 함으로써 지열에너지개발 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.