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한국의 지열자료 GIS 공간 D/B 구축과 지열류량 분포 (GIS spatial D/B formation of geothermal data and Distribution of Heat Flow of Korea)

  • 김형찬;이영민;박정민
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.459-460
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    • 2006
  • 현재 남한의 지열류량 측정값으로는 총 363개 지점의 자료가 측정 및 수집되어 있다. 이것은 Mizutani et at. (1970), 장정진 외(1970), 그리고 서정희(1976) 등의 자료, 총 35개의 자료도 추가된 것이다. 1989년 이후부터 측정된 지열류량 자료는 217개 자료이며(임정웅 외, 1989; 임정웅 외, 1996; Lim and Kim, 1997; 염병우 외, 1997), 모두 직접 측정한 것이나, 1989년 이후 보고된 지열류량 자료에 약간의 오류가 있어 이번 연구에서 수정 보완하였다. 또한 과거의 자료 35개 자료는 이미 지열류량 측정치가 논문화 되어 있는 것으로 암석시료는 없다 1989년 이후 2004년까지 자료 217개 2005년도 추가 자료 111개의 지열류량 자료는 암석시료도 있으며, 측정기기가 서로 달라 오차가 있을 수 있어 서로 보정을 해야 할 필요가 있어 시추공 주변 암석을 새로 수집해서 신장비로 다시 측정 보정하였다. 지열류량 D/B 구축은 각 자료의 일련번호, 고유번호 (Sn.), 위경도 좌표 (longitude, lattitude), 암석의 열전도도(thermal conductivity), 지온경사 (thermal gradient), 지열류량 (heat flow)등으로 구성되어 있다. 지열류량 자료 공간 데이터베이스는 점 속성을 가지며 자료형태는 각종 소프트웨어와 호환성이 좋은 shape 파일 형태로 작성하였다. 또만 최근 천부 토양 및 암석 열물성을 이용한 냉난방시스템 즉, Heat Pump System 설계를 위하여 반드시 들어가야 하는 요소인 열확산율, 공극율, 밀도, 비열 등 열물성 특성을 추가하여 GIS 공간 D/B구축하였다. 대륙붕 자료 4개 자료를 제외하고 359개의 지열류량 자료를 이용하여 한반도 남부, 즉 남한의 지열류량 분포도를 작성 분석해 본 결과(그림 1), 우리나라의 지열류량 이상대는 아산만 주변, 보령, 유성, 진안, 울진, 포항, 부산 지역과 포천, 속초, 충주, 수안보 등 지역에서 나타난다 이러한 이상대 주변에는 대개 온천이 발달되어 있었거나 새로 개발되어 있는 곳이다. 온천에 이용하고 있는 시추공의 자료는 배제하였으나 온천이응으로 직접적으로 영향을 받지 않은 시추공의 자료는 사용하였다 이러한 온천 주변 지역이라 하더라도 실제는 온천의 pumping 으로 인한 대류현상으로 주변 일대의 온도를 올려놓았기 때문에 비교적 높은 지열류량 값을 보인다. 한편 한반도 남동부 일대는 이번 추가된 자료에 의해 새로운 지열류량 분포 변화가 나타났다 강원 북부 오색온천지역 부근에서 높은 지열류량 분포를 보이며 또한 우리나라 대단층 중의 하나인 양산단층과 같은 방향으로 발달한 밀양단층, 모량단층, 동래단층 등 주변부로 NNE-SSW 방향의 지열류량 이상대가 발달한다. 이것으로 볼 때 지열류량은 지질구조와 무관하지 않음을 파악할 수 있다. 특히 이러한 단층대 주변은 지열수의 순환이 깊은 심도까지 가능하므로 이러한 대류현상으로 지표부근까지 높은 지온 전달이 되어 나타나는 것으로 판단된다.

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남한지역 지질특성과 지열류량의 상호 관련성 (Geological Characteristics and Heat Flow Relationship in South Korea)

  • 김형찬;이사로;송무영
    • 자원환경지질
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    • 제37권4호
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    • pp.391-400
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    • 2004
  • 이 연구에서는 남한의 지열류량 총 247개 자료와 지질 및 지질시대와의 상관관계를 파악하였다. 이를 위해 지열류량 공간 DB를 구축하였으며, 이를 1:1,000,000지질도 공간 DB와 GIS를 이용하여 교차 분석하였다. 그 결과 남한의 평균 지열류량은 64$\pm$14mW$m^{-2}$의 값을 보였다. 암석의 종류별 비교에서는 퇴적암류 분포지역에서 74mW$m^{-2}$로 가장 높은 지열류량을 보였으며, 변성암류 분포지역에서 약간 낮은 61 mWm$^{-2}$ 의 지열류량을 보였다. 화산퇴적암류나 심성암류 분포지역에서는 각각 62, 63mW$m^{-2}$의 지열류량을 보였다. 지질시대별 지층과 지열류량간에서의 관계에서는 가장 신기에 속하는 신생대 지층이 분포하는 지역에서 가장 높은 91mW$m^{-2}$의 지열류량값을 보였으며, 중생대, 고생대 지층이 분포하는 지역이 65mW$m^{-2}$이며, 고기인 원생대, 시생대 지층이 분포하는 지역이 각각 55, 61mW$m^{-2}$로 가장 낮은 지열류량을 보였다.

선구조 밀도에 따른 지열류량 분포 특성 분석 (Analysis on distribution characteristics of heat flow related with lineament density)

  • 백승균;김형찬;박맹언
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.501-504
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    • 2007
  • 선구조 밀도에 따른 지열류량 분포 특성을 파악하기 위하여 선구조의 빈도 및 연장에 의한 선구조 밀도 분포도를 각각 작성하고, 측정 위치별 지열류량 값과 비교 분석하였다. 두드러진 단층의 발달과 많은 온천이 분포하는 경상분지 남부를 연구 대상지역으로 하였으며, 음영기복도 및 위성영상으로 부터 1km 이상되는 1337개의 선구조를 추출하였고, 빈도및 길이에 따른 선구조 분포 밀도도를 작성하였다. 연구 지역 내 51개의 지열류량 자료를 이용하여 측정위치별 선구조 밀도 값을 획득하고 지열류량 값과의 상관성을 파악하기 위하여 선형회귀 분석을 실시하였다.

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지열분포와 단층 및 선구조 방향성과의 상호연관성 (Distribution characteristics of geothermal anomalies related with direction of faults and lineaments)

  • 백승균;김형찬;이철우;박정민
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.608-610
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    • 2009
  • 지열 분포에 관련된 지질구조의 특성을 파악하기 위하여 지온경사, 지열류량 자료와 인접한 선구조의 방향성에 대한 상관성 분석을 실시하였다. GIS를 이용하여 지열정보데이터베이스에서 발췌한 209개 지온경사 자료와 218개 지열류량 자료에 대하여 전국 광역단열도로부터 가장 인접한 선구조를 추출하고 10도 간격의 방향별 지온경사 및 지열류량 자료 빈도 및 평균값을 그래프에 도시하였다. 인접 선구조의 방향별 지온경사 평균은 $N30^{\circ}{\sim}40^{\circ}W$, $N10^{\circ}{\sim}20^{\circ}E$ 방향에서 $58.9^{\circ}C/km$, $54.9^{\circ}C/km$로 가장 높았고, 인접 선구조의 방향별 지열류량 평균은 $N80^{\circ}{\sim}90^{\circ}W$, $N50^{\circ}{\sim}60^{\circ}W$ 방향에서 98.71 $mW/m^2$, $98.70mW/m^2$로 가장 높았다. 각 선구조 상의 좌표들을 이용하여 지열류량 분포도에서 지열류량 값을 추출한 결과 $N10^{\circ}W{\sim}N40^{\circ}E$, $N60^{\circ}{\sim}70^{\circ}W$, $N50^{\circ}{\sim}60^{\circ}E$ 방향의 지열류량 높은 것으로 나타났다. 결과적으로 지온경사와 지열류량 자료에 대한 인접 선구조의 방향은 북북동, 북서, 서북서 방향이 우세한 것으로 나타났다. 이는 우리나라 조구조 운동과 관련한 단층, 절리 등의 단열구조의 우세 방향과 잘 일치하는 것으로 해석된다.

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지열 자원 활용을 위한 국내 열생산율 분포 (Distribution of Heat Production for the Utilization of Geothermal Resources in Korea.)

  • 김종찬;이영민;황세호;구민호
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.497-500
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    • 2007
  • 지열류량은 지열자원 개발 시 지열 이상대를 찾는데 있어서 중요한 자료로 사용된다. 우리나라의 지체구조별 지열류량 평균은 경기육괴 66 $mW/m^2$, 옥천습곡대 65 $mW/m^2$, 영남육괴 60 $mW/m^2$, 경상분지 72 $mW/m^2$, 연일분지 75 $mW/m^2$이다. 이러한 대륙 내의 지표 지열류량은 상부 지각내의 방사성 동위원소 붕괴에 의한 열생산율(${\sim}40%$)과 하부지각 및 상부맨틀에서부터 전도되어 올라온 지열류량(${\sim}60%$)으로 설명할 수 있다. 따라서 지열류량의 결정에 있어서 열생산율의 정보는 중요한 부분을 차지한다. 열생산율은 지각 내에 존재하는 주요 방사성 동위 원소인 U, Th, K의 붕괴열에 의한 것이며, 열생산율의 측정은 gamma-ray log 자료를 이용하는 방법과 화학분석을 통한 방법이 있다. 이 연구에서는 두 가지 방법을 이용하여 총 123개(화강암 86개, 편마암 37개) 지점에서의 열생산율을 산출하였다. 화강암의 열생산율 평균은 2.15 ${\mu}W/m^3$이며, 편마암의 열생산율 평균은 2.22 ${\mu}W/m^3$로 나타났다. 지체구조별 열생산율의 평균은 경기육괴 2.52 ${\mu}W/m^3$, 옥천습곡대 2.16 ${\mu}W/m^3$, 영남육괴 2.35 ${\mu}W/m^3$, 경상분지 2.01 ${\mu}W/m^3$로 나타났다. 지체 구조별 열생산율과 지열류량의 상관성 분석에서 우리나라의 경우 지열류량이 높은 지역에서 열생산율이 낮은 경향을 보인다. 따라서 열생산율이 지표 지열류량을 결정하는데 있어서 가장 중요한 요소가 아님을 확인할 수 있다.

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잔여 지열류량과 대륙지각의 특성 (Residual Heat Flow and Crustal Properties)

  • 한욱
    • 자원환경지질
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    • 제27권4호
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    • pp.397-409
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    • 1994
  • 지각의 두께에 따른 지열류량을 표시한 그림에서 나타나는 산만성은 다른 두개의 구조구를 전제하고 지구 동력학적 과정과 열적 감쇠현상을 적용하면 설명이 분명하게 된다. 높은 지열류량은 지각이 가늘게 확장되어 얇아진 열곡지역뿐만 아니라 트러스트 구조작용으로 지각이 두껍게 되고 지각의 열생산이 많은 조산대 지역의 특징이다. 지질학적 시간이 경과함에 따라서 지각평형작용에 의해 두꺼운 지각은 융기와 침식작용으로 얇게 되며 얇은 지각은 침강과 퇴적작용으로 두껍게 된다. 지열류량은 배경의 맨틀 지열류량과 평형을 이루는 값까지 감소하게 된다.

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관전압과 관전류량이 노출 지수에 미치는 영향 : 원뿔형 피라미드 팬텀 방사선영상 중심으로 (Effects of Tube Voltage and Tube Current on Exposure Index : Focused on Radiographic Images of Cone Pyramid Phantom)

  • 성열훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제13권5호
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    • pp.749-755
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    • 2019
  • 본 연구에서는 관전압과 관전류량이 디지털 방사선영상에서 적용되고 있는 노출 지수에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 방사선발생장치는 인버터방식의 디지털 X선 발생장치를 사용했으며 영상검출체는 포터블 형태의 무선 디텍터를 그리드 없이 사용하였다. 방사선영상은 3D 프린터를 이용하여 제작한 원뿔형 피라미드 팬텀을 이용하여 획득하였다. X선의 관전압 조사조건은 40 kVp부터 120 kVp까지 10 kVp 씩 증가시켰고 각 관전압에서 관전류량은 1 mAs에서부터 128 mAs까지 배수적으로 증가시켰다. 그 결과 관전압이 EI와 높은 $R^2$ 값으로 로그 함수적 관계가 있었으며 관전류량이 매우 높은 선형적인 관계가 있었다. 또한 영상 검출체의 면적선량과 EI도 $R^2$ 값이 0.76 이상으로 높은 상관관계가 있었다. 결론적으로 관전류량이 EI에 선형적으로 영향을 주었으며, 적절한 영상품질 유지를 위해서는 예측이 용이한 관전류량을 주로 조절하는 것이 유리하다고 판단된다.

환산 지열류랑에 관한 연구 (A Study on the Reduced Heat Flow)

  • 한욱
    • 자원환경지질
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    • 제25권2호
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    • pp.153-165
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    • 1992
  • 지질학적 연령이 9억년 이상인 지열류량 지역에서의 환산 지열류량은 $22{\sim}29mWm^{-2}$의 범위에 속한다. 반면, 연령이 그 이하인 지역에서의 환산 지열류량은 $19mWm^{-2}$에서 $58mWm^{-2}$까지 변화가 심하나, 4.5억년까지는 지질학적 연령의 1/2승의 일정한 비율로 감소하여 평형상태에 도달한다.

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자동노출제어장치의 채광창 차폐정도와 농도, 감도의 변화가 관전류량과 영상품질에 미치는 영향 (Effects of Field Configuration Shielding Area and Changing of Density and Sensitivity on Tube Current and Image Quality in Automatic Exposure Control System)

  • 정민규;성열훈
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.635-642
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    • 2020
  • 본 연구에서는 자동노출제어장치(automatic exposure control, AEC)의 채광창 차폐정도와 농도, 감도가 관전류량과 영상품질에 미치는 영향을 분석하였다. 실험에 사용된 장비는 X선관과 간접방식의 디지털검출기가 일체형인 디지털방사선발생장치(Digital Diagnost, Philips, Netherlands)를 사용하였다. 채광창 차폐정도는 3 mm 두께의 납을 이용하여 0%부터 100%까지 12.5%씩 순차적으로 누적 차폐하여 9단계로 구분하였다. 농도는 제조사에서 제시한 3단계(+2.5, 0, -2.5)와 감도 3단계(S200, S400, S800)를 대상으로 하였다. 관전류량 평가는 관전압을 40 kVp로 고정하고 AEC 조절인자들이 교차한 81가지의 조합조건에서 자동 노출된 관전류량을 측정하였다. 영상품질평가는 자체 제작한 원뿔형 피라미드 팬텀의 방사선영상을 육안 평가하여 유효한 영상을 선발하였고 이들의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)을 측정하였다. 그 결과 관전류량은 채광창 차폐정도가 100%, 감도 S200, 농도 2.5일 때 60.0 mAs로 가장 많이 조사되었으며, 채광창 차폐정도가 0%, 감도 S800, 농도 -2.5일 때 0.9 mAs로 가장 적게 조사되었다. SNR은 채광창 차폐정도가 0%, 감도 S200, 농도 2.5일 때 25.2로 가장 우수하였고, 채광창 차폐정도가 25%, 감도 S800, 농도 -2.5일 때 SNR이 4.7로 가장 낮았다.