• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.266-273
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• 2016

본 연구는 울릉도 화산체 하부에 있는 마그마 방이 냉각될 때 주변에 발생하는 열전달을 컴퓨터 수치모델링을 이용하여 계산하였다. 마그마 방은 울릉도 화산체 중앙의 정상부에서 2.9 km 깊이에 위치하며, 지름 10 km, 두께 300 m 혹은 600 m의 디스크 형태로 가정되었다. 본 연구의 수치모델링을 이용하여 계산된 화산체의 지온증가율은 시추공 검층으로 관찰된 지온증가율인 $95^{\circ}C/km$와 유사하다. 본 연구에서 사용된 수치모델링에는 많은 가정이 적용되었기 때문에 연구 결과를 울릉도의 지열 해석에 직접 적용하는 데에는 한계가 있다. 그러나, 시추공에서 관찰된 높은 지온증가율은 화산체 하부에 용융 또는 고체 상태로 존재하는 뜨거운 마그마 방에서의 열전달에 의한 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.140-150
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• 2022

이 논문은 울릉도, 독도를 포함하는 동해 울릉분지 해저 화산그룹(가칭: 울릉도-독도 화산그룹)의 분화사를 복원하고 미래 분화 가능성을 평가하기 위해 진행중인 육상-해양 복합 다중스케일 화산연구의 개념과 지금까지의 결과를 소개하는데 목적을 둔다. 다중채널 탄성파반사자료 해석을 통해 유추되는 울릉도-독도 화산그룹의 주 활동 시기는 대략 5-2.5 Ma로, 동쪽 끝의 이사부평정해산에서 처음 시작되어 서쪽의 울릉도로 전파된 것으로 해석된다. 울릉도의 육상부는 5단계에 걸쳐 생성되었으며 최종 단계에 접어들어 폭발성 분화를 통해 폭 약 3 km의 칼데라 지형과 그 내부에 화산돔을 형성하였다. 울릉도의 마지막 분화 산물인 알봉 화산돔과 그 하부의 수증기마그마성 분화로부터 기원된 층단위 N-1 화산쇄설층은 기존 포놀라이트질 마그마방으로 유입된 보다 염기성의 새로운 마그마의 분화로부터 생성되었다. 층단위 N-1과 알봉 분석이 갖는 조면안산암질 전암조성은 기존 포놀라이트질 마그마방 하부에 존재한 고철질 집적암이 새로 주입된 마그마를 오염시킨 결과로, 그 자체가 마그마의 조성을 지시하지는 않는다. 층단위 N-1과 알봉 화산돔에서 확인되는 새로운 마그마 주입의 증거들은 최근 밝혀진 울릉도의 높은 지온구배 및 분화주기와 더불어 울릉도가 여전히 작동중인 마그마 배관체계를 갖는 활화산임을 암시한다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권2호
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• pp.177-187
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• 2019

백두산에서는 밀레니엄 대분화 이후로도 수 차례의 화산활동이 계속되어 마그마 거동 감시 연구의 필요성이 지속적으로 제기되고 있다. 마그마방의 깊이 및 규모를 파악하기 위해서는 다양한 지구물리학적 접근이 필요하며, 본 연구에서는 전기비저항 탐사의 적용성을 검토하고자 한다. 국경으로 인해 공간적 제한이 있는 백두산에서 심부에 위치한 마그마를 탐사하기 위해서는 측선의 길이가 수십 킬로미터 이상이 되는 대규모 전기탐사가 이루어져야 하며, 이를 위해서는 분산계측 시스템의 도입과 이에 최적화된 탐사 설계가 필수적으로 요구된다. 따라서 자체 개발된 분산계측 시스템을 활용하는 탐사설계안을 제시하고 전산실험을 통해 적용 가능성을 분석하였다. 단일 측선과 비동일선상 송신원 배열을 사용한 탐사설계안을 이용하여 다수의 측선 설치가 필요한 일반적인 3차원 탐사에 준하는 역산 해석 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 이 탐사설계안이 백두산 심부 물리탐사에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 암석학회지
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• 제23권2호
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• pp.119-138
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• 2014

활화산을 감시하는 방법은 육안으로 직접 관찰하는 방법, 과거의 분화 기록 문건을 참조하는 방법, 직접적으로 관측 장비를 동원하여 화산체를 감시하는 방법 등이 있다. 이 중 관측 장비를 이용하여 화산체를 감시하는 방법 중 가장 기본적인 것은 지진활동도의 감시이며, 이외에도 지진계에 기록된 지진활동 중 인위적인 노이즈를 걸러내는 데 효과적인 공진 관측, 그리고 정밀수준기, 전자거리측정기, 경사계, GPS, InSAR 관측법을 통한 지표변형의 감시, 화산가스 감시, 수문학적/기상학적 감시, 기타 지구물리학적 감시 등의 방법이 있다. 이러한 감시 기법을 통해 화산의 활동을 효과적으로 감시하고 이를 통해 지하 마그마방에서의 마그마 거동을 파악함으로써 미래의 화산 분화를 보다 정확하게 예측하고 조기 경보하여 그에 따른 재해의 피해를 경감하고 최소화 할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제39권2호
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• pp.111-128
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• 2006

한반도의 3차원적인 지각구조와 진원의 특성을 P파와 S파의 주행시간 토모그래피 기법을 이용하여 연구하였다. 이 연구의 주요 목적은 진원, 분지 및 심부 구조지역에서의 Vp/Vs 비율의 이상 대를 찾기 위함이다. 이것은 한반도의 보다 세부적인 지진 구조력 데이터의 예측을 고려했다. 지진 토모그래피를 이용한 본 연구의 결과에서 진원에서의 높은 Vp/Vs 비율의 차이를 수직성분에서 찾을 수 있었다. 퇴적 분지와 추가령 구조곡 아래에서 높은 Vp/Vs 비율이 나타났다. 이는 마그마 분출 후 마그마가 고체화되고, 원생수(connate water)로 포화된 여러 파쇄대와 단층에 의한 것으로 추정되어진다. 대부분의 진원에서 높은 Vp/Vs 비율 차이(VRD)를 찾을 수 있었으며, 영월, 경주, 홍성, 대흥, 대관, 랑님 지진의 경우 상부지각에서 속리산, 사리원, 지리산 지진 등은 하부지각 또는, 모호 불연속면 근처에서 나타났다. 특히 대관, 대흥 및 운산에 있는 온천 지역과 높은 VRD가 일치함을 볼 수 있었다. 이것은 또한, 이 지역 하부지각에 용융체(partial melting)의 존재 가능성을 시사한다. 높은 Vp/Vs 비율 차이(VRD)는 단층과 파쇄대에 존재하던 액체 (connate water)가 지진발생 후 탈수화 작용(dehydration)이 발생하여, 강성률이 감소함을 나타낸다. 이러한 것은 진원이 부피의 변화, 전단 파쇄대(shear fracture), 장성률(rigid)의 변화를 포함하는 모멘트 텐서(moment tensor) 에 의해 표현된다는 사실에 기인한다는 것이다. 높은 Vp/Vs 비율의 차이(VRD)는 또한, 백두산의 40km 깊이 아래에서 찾을 수 있는데 이는 강성률을 감소시키는 마그마 방(magma chamber)가 존재함을 암시해준다.

• 암석학회지
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• 제21권3호
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• pp.309-333
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• 2012

장석 반정을 함유한 현무암이 제주도 한라산을 중심으로 남북 방향에서 주로 발견되는데, 그 중 하나인 남쪽사면에 있는 시오름 조면현무암에 반정으로 장석이 매우 우세하게 나타난다. 사장석 반정의 함량이 $10cm^2$ 단위 면적에서 약 20개로 매우 우세하며 연구지역에서 측정된 667개 사장석 결정의 크기는 장축 길이는 최대 13.0mm, 최소 0.7mm 정도(평균 4.2mm), 단축 길이는 최대 8.6mm, 최소 0.5mm 정도(평균 2.3mm)로 측정되었다. 모우드분석 결과에 따르면 시오름 조면현무암은 반정이나 미반정으로 사장석(16~28%), 감람석과 단사휘석(1.5~6%), 자철석이나 티탄철석과 같은 불투명광물(~0.1%)로 이루어졌으며 은미정질 석기는 60~82%이다. 사장석, 감람석, 단사휘석 반정의 성분들은 각각 비토우나이트~안데신, 크리소라이트~하이알로시더라이트, 보통휘석으로 이루어져 있다. 사장석 반정은 정상누대구조, 역누대구조, 진동누대구조, 패치형누대구조 등 다양한 구조를 보여준다. 사장석의 중심부에서 외곽으로 가면서 An함량은 증가한다. 중심부에서 외곽으로 가면서 An함량이 감소하다가 외곽부에서 급격히 증가하는 경우, 중심부에서 외곽으로 가면서 지속적으로 증가하는 경우, 진동누대구조를 보이면서 중심부에서 외곽으로 가면서 증가와 감소를 반복하는 경우가 가장 많이 나타났다. 사장석 반정의 중심과 연변부에 융식된 구조를 가지며 일부 최외곽부가 멜트에 의해 융식되어 타형을 이루거나 혹은 잔존구조만 존재하는 경우도 있다. 사장석과 단사휘석 반정의 핵에서 연변부로 감에 따라 성분의 변화와 암석기재적 특징은 멜트에서 비평형상태에 있었음을 지시하며, 또 매우 매픽하고 높은 온도의 멜트의 재공급에 의해 마그마 혼합을 포함하는 결정작용 동안의 마그마방에서 지질학적 환경변화가 진행되었음을 나타낸다.

• 암석학회지
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• 제21권1호
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• pp.1-12
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• 2012

우리 민족의 영산인 백두산은 동북아시아 지역에서 가장 활동적인 화산의 하나이며, 10세기 대분화는 지난 2,000년 이내에서 가장 격렬한 화산활동이었다. 백두산 천지 일원에서는 2002년에서 2005년까지 지하 마그마의 관입에 의한 화산성 지진의 급증 및 비정상적인 지표 변형이 발생하였다. 화산구조성 지진의 규모가 2002년 7월부터 갑자기 급증하였으며, 지진발생 빈도도 한 달에 수십 회에서 수백 회로 증가하였으며, 2002-2003년도에는 하루에 백 여 회의 군발(群發)지진이 발생하였으며, 2003년에는 연간 2,100여 회 발생하였고, 2006년도부터는 감소하는 추세를 보여 현재에는 1999년-2001년의 수준을 유지하고 있다. 주파수가 대체로 5 Hz 또는 5-10 Hz의 범위에 속하는 이러한 지진들은 B-형 화산구조성 지진(VT-B)과 장주기 지진(LP)으로 지하 3~5 km 천부에 위치한 마그마방 상부의 균열과 마그마의 관입에 기인하는 것이다. 2002년도부터 2009년도까지의 GPS관측에 의한 지표면의 수평변위에 의하면 2002년 이후 천지 칼데라 정상부를 중심으로 화산체가 팽창하는 것이 감지되었으며, 2002년도 대비 2003년도에는 약 4 cm 이상이었고 2003년도 이후에 그 변화율은 감소하는 경향으로 보였다. 백두산 성층화산체 사면에서의 정밀수준 측량에 의한 지표면의 수직적 팽창 또한 최대 10 cm 이상의 변위를 보였으며, 수직 변위와 수평 변위 모두 2006년도 이후 변화율은 다소 감소하는 추세를 보이나, 여전히 불안정한 상태를 보이고 있다. 온천에서 채취한 화산가스로부터 분석된 헬륨 동위원소비($^3He/^4He$)의 높은 값은 이들 가스들이 맨틀로부터 유래된 것임을 증명하고 있다. 천지 주변의 온천수의 온도가 $69^{\circ}C$에서 점진적으로 증가하여 최대 $83^{\circ}C$에 이르고 있다. 그간 비교적 큰 규모의 지진에 의한 산사태, 암벽붕괴, 화산가스에 의한 나무의 고사 등이 관찰되었고, 올해 여름 천지 칼데라 외륜산의 절벽으로부터 수차례의 암벽붕괴도 발생하였다. 이런 모든 현상들이 백두산 천지화산이 불안정한 상태에 있으며, 잠재적으로는 충분하게 분화 가능성이 있다는 것을 지시하는 것이다. 강력한 화산 감시 모니터링과 화산재해 경감을 위한 사전 방재대책이 필요한 단계라고 평가된다.

• 암석학회지
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• 제28권1호
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• pp.15-24
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• 2019

백두산화산지대 남부 망천아 화산의 15도구는 주상절리가 발달하여 우수한 경관을 나타낸다. 이 지역의 고철질 암석에 함유되어 있는 반상조직을 나타내는 반정광물의 조성에 대한 연구를 수행하였다. 망천아 화산을 이루는 암석은 하위로부터 장백기의 현무암과 조면현무암을 기저로 하여, 망천아기의 현무암질조면안산암과 그 상부의 조면암과 알칼리유문암으로 구성된다. 본 연구에서는 고철질 암석인 조면현무암과 현무암 질조면안산암을 대상으로 연구를 수행하였다. 반정광물은 장석, 휘석, 감람석이며, EPMA분석을 실시하여 주성분 조성을 파악하였다. 망천아기 현무암질조면안산암에 포함된 사장석 반정들은 안데신과 올리고클레이스의 경계부($An_{24.1{\sim}36.0}$)에 걸쳐 도시되며, 장백기 조면현무암에 포함된 사장석 반정들은 대부분이 라브라도라이트($An_{54.2{\sim}65.2}$) 영역에 도시된다. 휘석 반정들은 보통휘석의 영역에 도시된다. 장백기 조면현무암에서 산출되는 감람석 반정은 크리솔라이트($Mg_{0.79-0.77}Fe_{0.21-0.23}$)를 나타내며, 기질부에서 미반정으로 산출되는 감람석은 하이알로시더라이트($Mg_{0.58-0.56}Fe_{0.42-0.44}$) 조성을 나타낸다. 반정의 정출온도 범위는 감람석 $1196{\sim}1123^{\circ}C$, 단사휘석 $1122{\sim}1112^{\circ}C$, 그리고 사장석 반정과 래쓰는 각각 $1118{\sim}1107^{\circ}C$, $1091{\sim}1089^{\circ}C$로 계산되었다. 정출온도 계산결과는 동일 마그마방 내에서 감람석 반정, 단사휘석, 사장석 반정, 래쓰가 순차적으로 정출되었음을 제시한다.

• 지질공학
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• 제13권3호
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• pp.293-308
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• 2003

북한 지역 60km 하부 지각구조에 관한 새로운 결과를 토모그래피 방법으로 연구하였다. 한반도와 주변에서 얻어진 1013개의 P파와 S파 주행시간이 사용된다. 또한, 이 연구에서 토모그래피 알고리즘에 의해서 모든 지진의 진원이 재결정 된다. 속도구조의 파라미터화는 지진파 밀도에 따라 분포된 Node에 의해서 결정된다. 4개 Level의 120 Node가 각각 P파와 S파의 속도 구조에 적용된다. 연구 결과로 깊이 8Km의 량림 육괴의 깊이에서 P파와 S파 속도 이상변화는 각각 높고 낮게 나타났다. 그 반면에 평남분지의 P파와 S파 속도는 24km 깊이까지 모두 낮게 나타났다 그것은 량림 육괴는 지하수나 온천 등으로 포화 된 단층 및 파쇄대를 많이 갖고 있는 시생대-초기 하부 원생대육괴로 되어 있고, 반면에 평남분지의 평양-사리원 일대는 상부 원생대, 실루리안, 상부 고생대와 하부 중생대 기원의 퇴적층으로 채워진 내부 플렛트 폼 함몰로 되어 있음을 의미한다. 특히 백두산 하부 8, 16. 24km 깊이에서 높은 P파와 5파의 속도이상은 고결된 마그마 물체의 천부 도랑일지 모른다. 그러나 38km에서 낮은 P파와 S파 속도이상은 용융상태의 저속도 마그마방과 관련 된 것으로 본다. 우리는 또한 사리원을 포함한 옹진 분지에서 Moho불연속면이 약 55km임을 발견하였다. 백두산의 모호불연속면은 38km가량 된다. 특히 백두산 Moho에서 V/sub p//V/sub s/의 높은 비율은 지각과 맨틀 경계에서 용융물체가 있는것으로 간주된다. 또한 본 연구는 또한 량림육괴 순상지(Shield)의 끝 가장자리인 묘향산 지역 하부 40km에서 매운 높은 P파와 S파 속도 구조를 갖는 물체가 있음을 보여 주었다.