• 터널과지하공간
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• 제8권3호
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• pp.184-193
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• 1998

방사성 폐기물의 안전한 처분을 위해서는 암반의 역학적, 열적, 유체 거동 뿐 아니라 암반과 물 사이의 물리 화학적 상호작용을 이해할 필요가 있다. 또한 지질구조, 지하현지응력, 습곡, 열수작용, 마그마의 관입, 판구조 등과 같은 많은 조건을 모델링하고 예측하기 위해서는 암석의 역학적, 수리적 특성을 알아야 한다. 이 연구는 심부 암반에 폐기물 처분과 관련된 암석역학적인 사항들에 대해 연구들에 기초하고 있다. 이 논문은 변하는 온도 상태에서 암반의 역학적 수리적 거동, 암반의 열-수리-역학적 상호작용 해석과 불연속 암석의 거동 특성 등을 포함한다. 역학적 특성은 Interaken 암석역학 시험 시스템으로 측정되었으며, 수리적 특성에는 순간 증압 투수계수 측정 시스템이 사용되었다. 모든 결과에서 암석 특성은 온도 변화에 민감함을 보였다.

• 자원환경지질
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• 제55권5호
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• pp.465-475
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• 2022

해저열수광상(seafloor massive sulfide deposit, SMS)은 다량의 유용금속을 포함하는 중요한 광물 자원으로서 그 성인적 특성 및 금속 함량 변화는 주로 모암과 마그마로부터 금속과 황을 공급하는 물-암석 상호작용과 마그마성 휘발 성분의 용리에 의해 결정된다. 이러한 금속 공급원들은 지구조환경에 따라 다양한 특성을 보이기 때문에 해저열수광화작용에 대한 이들의 기여는 여전히 불분명하다. 본 논평에서는 중앙해령 및 화산호 지역 SMS 광상의 광물·지구화학적 특성을 검토하여 서로 다른 금속 공급원의 영향을 파악하고 향후 진행되어야 할 성인 연구의 방향성에 대해 논하고자 한다. 연구 결과 황비동석 및 큐바나이트, 방연석, 중정석의 산출은 각각 마그마 영향과 물-암석 상호작용의 기여를 반영하여 금속 공급원 특성 차이에 의한 해저열수광상의 유형 구분을 가능케 한다. 또한, 황철석의 Co, As, Hg 거동 특성 및 섬아연석의 철 함량 변화는 지구조환경에 따른 금속 공급원의 영향을 반영하는 효율적인 경험적 지표가 될 수 있다. 현재까지 연구는 주로 열수 침전에 의한 광체에만 국한되었기 때문에 해저열수광상의 성인적 특성을 포괄적으로 이해하기 위해서는 마그마 기원 황화광물과 황산염광물을 대상으로 한 추가 연구가 필수적이다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.313-331
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• 2022

무기 자연 수소(H₂)는 천연가스의 주요 구성성분이지만, 청정 및 재생 가능한 에너지로써 글로벌 에너지 분야에서 그 중요성이 다소 과소평가되고 있다. 이 논문은 우리가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 광범위한 환경에서 무기 자연 수소가 대륙 암석권에서 대량 생성된다는 최근 논문들을 바탕으로 자연 수소의 발생 기작과 이와 관련된 다양한 지질학적 특징들을 검토하였다. 지금까지 확인된 자연 수소의 주요 근원암은 (1) 초고철질암, (2) 철(Fe²⁺)이 풍부한 암석으로 구성된 강괴, (3) 우라늄이 풍부한 암석이다. 이 암석들은 선캄브리아 시대 결정질 기반암 그리고 중앙 해령과 대륙기반의 오피올라이트(ophiolite), 페리도타이트(peridotite) 암체에서 사문암화된 초고철질암과 밀접하게 관련된다(Zgonnik, 2020). 이 근원암들에서 자연 수소를 생성하는 무기적 작용은 (a) 광물(예, 감람석)의 Fe²⁺이 산화되는 동안 물의 환원, (b) 방사성 붕괴로 인한 수전해, (c) 규산염 암석의 기계적 파괴(예, 단층) 동안 물과 표면 라디칼의 반응 등이며, 자연 수소는 자유 기체(51%), 다양한 광물 내의 유체포유물(29%), 지하수의 용존기체(20%) 형태로 발견된다(Zgonnik, 2020). 우리나라의 경우 아직 자연 수소 연구가 수행되지는 않았지만, 경상분지 내 무기 자연 수소의 생성과 부존 가능성은 두꺼운 퇴적분지 내에서 초고철질암, 층간 현무암층과 철/구리 부화대 존재, 그리고 페름기-제3기 동안 능동적 대륙 연변부에서 여러 번의 화성활동 등을 포함한 지질학적/지구화학적 특성을 고려하면 상당히 높은 것으로 평가된다. 최근 지질 기원의 자연 수소를 연구/탐사하는 국외 학자들과 산업체들은 가까운 미래에 자연 수소가 깨끗하고 재생 가능한 획기적인 에너지원 역할을 할 것으로 전망하고 있다. 따라서 우리나라에서 자연 수소의 경제적 활용을 위한 부존지 발견 여부와 상관없이 지하의 암석-유체 상호작용에 관한 통합 연구를 통해 아직 밝혀지지 않은 자연 수소의 성인과 탐사는 차세대 핵심 연구임이 분명하다.

• 암석학회지
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• 제7권3호
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• pp.147-160
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• 1998

삼랑진 칼데라에서는 삼랑진응회암의 강하응회암과 회류응회암, 칼데라후 관입체의 유문암 질암과 각섬석 흑운모 화강암, 광역구조 관입체의 세립질 화강섬록암과 흑운모 화강암 등이 관련된다. 화산작용은 먼저 화도에서 어떤 외부물과 상호작용되는 수증기플리니언 분출상으로 주로 강하회를 퇴적시켰으며 점차 물의 유입이 차단됨으로써 일시적으로 플리니언 분출상으로 전환되어 강하부석을 퇴적시켰다. 이는 다시 회류분출상으로 전환되어 고온의 화성쇄설 물질이 회류로 일시에 쏟아져 정치됨으로써 심하게 용결되었다. 분출초기에는 중앙화구로부터 회류가 발생되었지만 후기에는 환상열극화 구로의 전이가 일어났다. 이 결과로 칼데라 내부에 최고 630m 이상 두께의 회류응회암을 축적하였다. 이 회류분출의 결과로 마그마챔버의 지붕이 함몰되어 삼랑진 칼데라를 형성하게 되었다. 칼데라후 화산작용으로서 중앙회구와 환상단열대를 따라 유대상 유문암이 주입되어 중앙관임체와 환상암맥을 형성하고 다시 환상암맥 내측부에 유문대사이트 반암과 대사이트 반암이 정치되었다. 이후 남서측 환상 단열대를 따라 각섬석 흑운모 화강암이 관입되어 환상관입체의 일원이 되었다. 그리고 칼데라의 북동쪽 어영단층대를 따라 세립질 화강섬록암과 흑운모 화강암이 관입되면서 환상암맥을 절단하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권2호
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• pp.68-86
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• 2016

암반 구조물의 안정성을 분석하기 위해서는 암반 내 존재하는 불연속면의 전단거동 특성을 파악하는 것이 필수적이다. 특히 심부 지하에서의 암석 불연속면 마찰 거동 특성은 역학적, 수리적, 열적 및 화학적 조건과 각각의 조건들의 상호작용에 의해 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 다양한 열-수리-역학적 조건에서 불연속면의 전단 거동 특성을 파악하기 위해 매끈한 화강암 불연속면 시험편과 거칠기를 포함한 유사암석 불연속면 시험편을 대상으로 삼축압축장비를 이용한 전단실험을 수행하였다. Coulomb의 전단강도 예측식을 이용하여 실험결과를 분석한 바 화강암 시험편의 경우 실험 조건의 변화에 따라 마찰 거동에 큰 변화를 보이지 않았으나 유사암석 시험편의 경우 응력 수준에 따라 변화를 보였다. 실험 조건의 변화에 따른 강성 및 팽창각의 변화를 분석한 결과 온도 및 수압 조건의 변화에 따라서 크게 변화하지 않음을 알 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제3권1호
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• pp.18-33
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• 1990

각종 콘크리트 구조물의 기초공사에서 생기는 문제점 외에 시멘트와 골재자체의 반응, 즉 알카리-골재반응에 의한 물리, 화학적인 변화가 구조물에 피해를 주는 일차적인 요인으로 작용된 사례가 최근 10년간 외국에서는 잇달아 보고 되고 있다. 국내산 콘크리트 구조물에 대한 본 연구에 의하면 변성작용을 받은 이축성 석영, 자아석류가 시멘트로부터 공급된 알카리용매에 쉽게 반응, 붕괴되며 조립질보다 세립질 골재에 더 큰 영향이 나타난다. 골재와 시멘트 사이의 반응에 의하여 K, Na, Ca 및 Si 성분이 함량이 높은 부분으로부터 낮은 곳으로 상호 치환 이동되는데 그 과정에서 smectite와 illite같은 점토광물이 반응생성물로 정출된다. 이러한 광물은 구조물 내에서 수분의 흡수와 방출에 의하여 부피의 팽축이 거듭됨으로써 콘크리트 구조물에 심각한 손상을 야기시킨다.

• 화약ㆍ발파
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• 제22권3호
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• pp.1-12
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• 2004

암석 파쇄도는 노천의 벤치발파에서 생산성을 좌우하는 요소이다. 벤치발파에서 암석 파쇄도는 여러 가지 조건의 영향을 받게 되는데, 특히 암반의 불연속면 조건과 자연상태 암반 블록의 크기는 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 석회석을 생산하는 3개 노천광산에서 발파조건 뿐 아니라 암반의 불연속면 조건과 자연상태 암반 블록크기를 면밀히 조사하여 이들 조건이 암석 파쇄도에 미치는 영향을 검토하였다. 분석 결과 암반의 불연속면 조건과 발파조건은 복합적인 상호작용에 의해 영향을 미치는 것으로 밝혀졌으며, 특히 자연상태 암반 블록의 크기는 암석 파쇄도에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 암석 파쇄도는 암반의 불연속면 조건 중 주절리군의 방향에 의해서도 영향을 받는 것으로 확인되었는데, 주절리군의 방향이 벤치 앞쪽 자유면과 $30^{\circ}$의 경사를 이룰 때 파쇄물의 평균크기가 가장 작게 되는 것으로 나타났다. 이런 현상은 발파로 만들어진 탄성파의 전파경로 차이에 기인하는 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제9권1호
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• pp.1-11
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• 1999

열-수리-역학적 상호작용을 해석하기 위한 유한요소 코드가 개발되었다. 이 코드는 Noorishad(1984)에 의해 제시된 유한요소 수식화에 기초하였으며, 절리 거동은 Goodman 의 절리 구성 모델로 모사되었다. 개발된 코드가 각각 절리가 있거나 없는 두가지 종류의 수갱 모델에 대한 T-H-M 상호작용 해석에 적용되었다. 절 리가 없는 모델에 대해서, 수갱벽면으로부터 바깥 방향으로 온도 증가가 뚜렷이 나타났다. 절 리가 있는 모델에 대해서, 절리의 닫힘이 열팽창에 의해 생겼으며, 물이 암석기질보다 낮은 열 전도도와 높은 비열용량을 보이기 때문에 절리를 따라 온도 분포가 상대적으로 낮게 나타났다. 또한 절리 내에서의 열 유동의 영향이 암반내에서의 수리유동의 영향보다 더 크다고 결론내릴 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권7호
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• pp.41-53
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• 2014

본 연구는 절리형성 암반지층 굴착벽체 작용토압의 크기 및 분포에 대해서 절리의 점착강도, 암석종류 및 절리경사각을 달리하여 조사하였다. 본 연구는 특히 절리 점착강도의 영향에 대해 초점을 두었다. 실내모형실험(Son and Park, 2014)에 근거하여 암석과 구조물의 상호작용을 고려하면서 확장된 매개변수 연구를 수행하였다. 이 때 매개변수 연구는 암석과 절리의 거동특성을 고려할 수 있도록 개별요소법에 근거하여 수행하였다. 연구결과 굴착벽체에 작용하는 토압은 암석 및 절리경사각 뿐만아니라 절리 점착강도에 의해서 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 절리 점착강도의 영향은 특히 절리가 활동될 수 있는 조건에서 크게 나타났다. 본 연구에서는 서로 다른 조건에서 절리의 활동을 방지하기 위한 절리 점착강도의 크기를 조사하였다. 연구결과는 또한 토사지반에서의 토압산정을 위해 자주 이용되는 Peck의 경험토압과도 비교되었다. 비교결과 절리형성 암반지층에서 발생하는 토압은 토사지반에서의 토압과는 크게 다를 수 있다는 것을 나타냈다. 본 연구결과는 향후 절리형성 암반지층 굴착벽체 작용토압에 대해 보다 나은 이해를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국광물학회지
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• 제16권3호
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• pp.265-280
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• 2003

인리형 분지인 백악기 음성분지와 단층 접촉하는 무극 광화대는 백악기 흑운모 화강암을 모암으로 하여 배태된 금$.$은광상들로 구성된다. 무극 광화대내 금$.$은광상들은 북측의 무극광산으로부터 남측의 태극광산까지 서로 다른 금$.$은 품위비, 광석광물의 종류 및 산출 빈도 등을 보이며 열수변질대 분포 특성에 있어서도 상이한 공간적 분포특성을 보인다. 비교적 높은 금$.$은 품위비를 보이는 금봉광산은 복성맥의 구조를 보이며 석영맥으로부터 견운모대 \$\longrightarrow$ 아견운모대 \$\longrightarrow$ 프로필리틱대 \$\longrightarrow$ 아프로필리틱대의 열수변질대가 수평적으로 발달하는 특징을 보인다. 광화대 최남단에 위치하는 태극광산은 상대적으로 낮은 금$.$은비를 보이며 망상 세맥을 중심으로 프로필리틱대 \$\longrightarrow$ 아프로필리틱대의 순서로 열수변질대가 발달한다. 열수변질대의 수직적 변화는 대체로 변질대 하부에서 견운모대가 우세하나, 상부에서는 프로필리틱대가 광범위하게 분포하며, 점토대가 불연속적으로 중첩되는 특징을 보인다. 이러한 열수변질대의 상이한 수평$.$수직적 분포 특성은 각 광산의 열수계의 차이를 반영한 것으로, 금봉광산은 비교적 고온$.$고염도와 물-암석 상호반응이 진행된 광화 유체로부터 견운모대가 형성되었으며, 태극광산은 상대적으로 저온 저염도와 물-암석 상호반응이 미약한 광화 유체에 의하여 프로필리틱대가 형성된 것으로 해석된다. 이런 열수계의 차이는 각 광산이 열수계의 열적 중심(무극광산)에 위치하는지 또는 외곽부(태극광산)에 위치하는지에 따라 열수변질대 분포 양상과 금$.$은비 분포 양상의 차이를 유도한다. 따라서 무극 지역 탐사시 열적 중심부에 해당하는 고온의 지온 구배가 형성되는 지역과 물-암석 상호반응에 의한 견운모 변질작용이 우세한 지역을 고품위대 탐사 지침으로 제시할 수 있다.