• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.51-60
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• 2023

수직 시추와 다르게 방향성 시추작업에서 발생하는 드릴스트링(drill string) 변형, 케이싱(casing) 마모, 키 씨팅(key seating) 등의 문제를 방지하기 위해서는 시추 궤도 내에서 발생하는 토크(torque)와 드래그(drag)가 최소화되어야 한다. 토크와 드래그의 크기는 시추 궤도 형태, 이수(mud), 드릴스트링의 종류 그리고 킥오프 지점(KOP, kick-off point)과 같은 매개변수들에 의해 결정되기 때문에 시추 궤도 설계 과정에서 고려하여 설계하여야 한다. 본 연구에서는 가장 일반적인 방향성 시추 궤도인 빌드-홀드(Build-hold) 형태의 시추 궤도에 킥오프 지점이 각기 다른 시추 궤도를 선정하였고, 분포하중 모델(analytical friction model)을 이용하여 각 구간내에서의 분포하중을 계산하여 궤도 전체에 대한 토크와 드래그를 계산하였다. 또한 매개변수에 따른 분석 값을 비교하여 분포하중이 최소로 발생하는 최적의 시추 궤도를 선정하였다. 분석결과 분포 하중을 최소화하기 위해서는 윤활성이 높은 이수를 사용, 궤도 형태에 따른 알맞은 킥오프 지점과 가능한 최소의 도그-래그를 지정하여 설계하는 것이 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 분포하중을 최소화하기 위한 모든 방향성 시추 궤도 설계에 사용된다.

• 지질공학
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• 제7권2호
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• pp.151-159
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• 1997

화강암내의 석영입자에서 관찰되는 아문 미세균열은 동일한 암체내에서는 일정한 방향성이 보임이 잘 알려져 있다. 그러므로 아문 미세균열의 일정한 방향서을 이용하면 화강암 시추코아의 방향을 결정할 수 있을 것으로 판단되어, 홍천군 남면 유치리에 위치한 깊이 200m의 시추공에서 채취된 시료에 대해서 아문 미세균열을 이용한 코아의 방향 결정의 가능성을 연구하였다. 본 연구에서는 코아 회수율이 100%인 8개 구간을 선정하여 각 구간에서 2~3개의 시료를 채취한 후, 각 시료에 발달한 아문 미세균열의 방향성을 측정하였다. 하나의 구간에서 채취된 시료에 발달한 아문 미세균열은 거의 일정한 방향성을 보이나, 구간에 따라서 2~3개의 방향성을 보이기도 한다. 하나의 방향성을 보이는 구간은 아문 미세균열의 방향성이$\pm$5$^{\circ}$이내의 오차를 보여 매우 정확한 시추코아의 방향을 측정할 수 있었다. 그러나 2~3개의 방향성을 보이는 구간에서는 아문 미세균열의 방향성 및 전체적인 발달형태를 고려하여야 하며, 오차 또한 증가하여 $\pm$15$^{\circ}$ 정도의 오차를 보인다. 위의 결과를 종합하면 아문 미세균열의 방향성을 이용하면 시추코아의 절대적인 방향 측정이 가능하여, 터널이나 사면안정의 설계에 있어서 매우 중요한 요소중의 하나인 절리면의 방향을 저렴한 비용으로 시추코아에서 결정할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제13권1호
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• pp.33-43
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• 2003

암반구조물 설계를 위한 지반조사에서 지하 암반에 분포된 불연속면들의 방향성 파악은 시추공 내부에 대한 영상촬영 기법에 전적으로 의존되어 왔다. 그러나, 공내 영상촬영은 고가의 장비가 요구되며 시추작업 완료 후 측정작업이 추가로 소요되어 극히 제한적으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 시추조사시 간편하게 불연속면의 방향을 측정하여 신뢰성 있는 지반정보 자료를 제공할 수 있는 Discontinuity Orientation Measurement (DOM) 시추장비 및 불연속면 분포해석 모델 RoSA-DOM을 개발하였다. DOM 시추 장비에서 기 설정된 방향성을 지시하는 기준선이 표시된 시추 코어가 회수되면 코어 상의 절리 단면에서 측정된 3개 지점의 자표를 이용하여 절리면의 경사방향 및 경사각을 산정한다. 또한 코어 축이 절리면을 관통하는 지점의 좌표를 산정하여 절리 위치를 설정한다. 절리군 형성은 clustering algerian을 활용하여 분석한다. 코어 축을 조사선으로 설정하여 전체 절리 간격 및 군 간격을 해석한다. 전체 시추구간 및 특정 구역에서의 RQD를 산정하여 암반의 공학적 활용도 고찰을 위한 기본 자료를 도출한다.

• 터널과지하공간
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• 제8권4호
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• pp.342-350
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• 1998

시추공 텔레뷰어에 의해 획득된 시추공벽 영상을 이용하여 암반내 절리 구조 특성을 해석하고자 하였다. 절리구조의 특성으로서 발달된 절리군의 방향성 및 거칠기의 산정은 영상분석을 통한 절리궤적의 추적에 의하였으며, 산정된 절리군의 JRC 값과 추정된 역학적 상수들로부터 Barton-Bandis 모델에 의해 절리강성을 추정하고 자료들을 종합하여 암반 수치해석 모델링용 절리구조도를 작성하였다. 시추공벽 절리궤적의 추적 효율성을 높이기 위하여 영상 분석기에 내장된 함수를 이용한 최적의 매크로 프로그램과 걸칠기 산정 프로그램, 절리구조도 작성용 프로그램을 완성하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.15-27
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• 2004

개착과정에서 대규모 인장균열이 발생한 암반사면의 파괴거동 양상을 분석하였다. 사면지역 암반의 구조적 특성분석을 위하여 전기비저항 탐사를 수행하였으며, DOM 시추작업을 수행하여 불연속면의 방향성과 시추공 내의 출현위치를 측정하였다. 회수된 코어를 관찰하여 개착면 및 인근 자연사면의 파괴 거동이 진행되었을 것으로 추측되는 예상 활동면의 존재성을 확인하였으며, 협재된 팽윤성 점토광물의 조성을 XRD 회절분석을 통하여 조사하였다. 사면 안정성 분석은 사면지역에 표출되는 절리들의 trace 분포 및 방향성을 고려하여 수행하였으며, 사면파괴를 유발시킬 수 있는 절리들의 시추공 내에서의 위치 및 방향성에 의거하여 심도별 지반 거동특성을 분석하였다. 시추공 별 예상 파괴 활동면의 3차원 위치 좌표에 의거하여 구역별 거동 벡터를 산정하고 예상되는 전체적 인 사면거동 양상을 고찰하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권3호
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• pp.185-193
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• 2008

이 연구에서는 시추공 분석 작업을 통해 획득된 암반절리 방향성이 심도에 따라 변화하는 양상의 확인을 위해 피어슨 카이제곱 통계검정이 실시되었다. 대상 암반은 모암이 화강암질 편마암인 두 지역으로서, 이와같은 엽리가 발달하지 않은 괴상의 암상 선정은, 엽리가 존재하는 암석의 경우 절리 방향성이 엽리에 의해 영향을 받고 엽리의 방향은 습속 등의 지질작용에 의해 심도에 따라 다를 수가 있기 때문이다. 암반 절리들의 방향 파악을 위해 시추공 영상이 이용되었다. 획득된 방향자료를 천부구간과 심부구간의 자료로 분류한 후 21 영역으로 구성된 분할망에 각각 투영 후, 분류표를 작성하여 통계검정을 실시하였으며, 분석결과 두 지역 중 한 지역의 자료는 비동질로 나타났다. 이러한 결과는 터널과 같은 지하구조물의 설계를 위한 암반공학적으로 중요한 절리면의 방향성에 대한 조사시 원위치 조사가 바람직함을 시사한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.279-290
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• 2006

이 연구에서는 다양한 시추공 레이다 탐사법 중, 지하 갱도의 탐지에 사용이 가능한 (1) 시추공 레이다 반사법 탐사, (2) 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, (3) 크로스홀 스캐닝(crosshole scanning), (4) 레이다 토모그래피 등의 4 종류 시추공 레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계성을 탐사 사례 분석을 통해 고찰하였다. 시추공 레이다 반사법 탐사의 터널로부터 회절 양상은 완벽한 포물선 형태보다는 상부 포물선만 명확히 나타난 형태가 많았고 그 회절 이벤트는 정점을 기준으로 아래, 위 10 m 이상에 이르는 트레이스 까지 나타났다. 또한 안테나의 길이에 비해 시추공의 공경이 커지면 링잉 현상이 많이 발생함을 확인하였다. 송 수신 거리(offset)에 따라 신호의 양상이 많이 달라지며 현장여건에 따라 송 수신 거리를 조절하면 더 좋은 분해능의 자료를 획득할 수 있을 것이다. 방향성 안테나 시스템은 한 시추공만을 이용하여 터널의 3차원적인 위치를 정확히 판별할 수 있는 장점이 있으나 장비의 가격이 고가이며, 현장 작업의 난이도가 매우 높고, 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 크로스홀 스캐닝는 터널의 유무에 대한 좋은 지표가 될 수 있음을 알 수 있었으며 시추공 레이다 반사법 탐사와 같이 사용된다면 높은 신뢰도의 결과를 낼 수 있을 것이다. 레이다 토모그래피는 터널을 영상화함과 동시에 주변의 지반 물성을 얻게 되어 지하구조 파악에 효과적이라고 할 수 있다. 위의 결과를 토대로 경제적이고 효과적인 터널 탐지 방법을 제안하면, 먼저 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하여 이상 징후를 탐지 한 후, 주변의 시추공 상황에 따라 크로스홀 스캐닝이나 방향탐지 안테나를 도입하여 확인하는 것이다.

• 지질공학
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• 제31권1호
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• pp.55-66
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• 2021

본 연구에서는 방사성폐기물 처분 시 천연방벽의 수리 특성 진화와 관련하여, 시추공 설치 및 확공이 결정질 암반 내 단열 및 수리 특성에 영향을 미칠 가능성을 평가하기 위해 수리-역학 연동 수치해석을 수행했다. 시추공 부근에서의 간극 열림과 투수성 변화 여부를 평가하기 위해 단열망을 기반으로 한 불연속체 해석 도메인을 이용했다. 단열암반에서의 현장수리시험 모사를 통해 주응력방향과 시추공 직경 변화의 영향을 평가하였다. 먼저 단열의 간극변화가 주응력방향에 의존함을 확인했다. 그리고 수직변위에 의한 간극크기 증가가 지배적이었다. 시추공 부근에 전단팽창이 집중되는 것도 단열의 수리지질학적 진화에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 수치해석 결과는 시추공 설치 및 확공에 따른 응력교란에 의해 단열 특성이 변화하여 단열 암반의 투수성이 증가할 수 있다는 것을 보여준다. 추후 본 연구모델을 기반으로 실제 크기의 처분공 주변에서의 정확한 수리적 변화를 분석하기 위해서는 3차원 해석모델로 보완되어야 할 것으로 판단되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제4권1호
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• pp.8-18
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• 2001

파쇄대와 같은 불균질대의 분포 및 위치를 영상화하고 암석의 신선도를 평가하기 위하여, 화강암 석산 지역에서 시추공을 이용한 레이다 반사법 및 토모그래피 탐사와 지표 탐사인 GPR탐사를 실시하였다. 또한 레이다 반사법 탐사에서 나타난 반사면의 공간적 방향성을 알기 위해서 방향탐지 안테나도 적용시켰다. 모든 시추공 레이다 탐사에는 20MHz를 주주파수로 갖는 안테나를, GPR탐사에는 100MHz를 사용하였다. 시추공 반사법, 방향탐지 안테나 및 GPR탐사 영상들은 서로 잘 일치하는 탐사 결과를 보여주었으며, 탐사지역내의 주요 파쇄대의 3차원적인 위치 및 주향 방향을 알려주었다. 일부 구간의 토모그래피 초동 시각 곡선에서는 화강암 지역에서는 일반적으로 나타나기 어려운 이방성을 보였는데 이러한 이방성은 텔레뷰어 자료와 비교하여 본 결과 동일 방향으로 정렬되어 있는 미세 균열과 연관된 것으로 추정된다. 또한 이 지역은 시추공 레이다, 토모그래피, GPR 영상들 및 이방성의 분포로부터 MF2및 MF5로 명명된 두개의 주 파쇄대에 둘러싸인 지역이 비교적 신선한 암석으로 구성되어 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.304-315
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• 2016

본 연구에서는 포항 도움산 지역 내 시험공 3개소의 심도 75 m~716 m 구간에서 획득된 원위치 암반 초기응력 측정 자료를 바탕으로 포항분지 제3기 지층 내에 형성되어 있는 수평응력 분포 특성을 분석하였다. 수압파쇄법에 의한 대심도 초기응력 측정 결과, 조사 지역의 수평응력 성분 크기는 국내 여러 지역 자료에 대한 선형 회귀분석으로부터 계산된 평균값에 비해 매우 낮은 범위의 값을 나타내었다. 그러나 시추공 스캐닝 조사에서 분포 암종의 낮은 강도 특성에 의해 유발된 다양한 규모의 시추공 파괴 현상들이 다수 확인되었다. 최대 수평응력의 방향성에 대한 보다 정확하고 폭넓은 정보를 도출하기 위해 수압파쇄시험과 시추공 스캐닝 자료에 대한 통합 분석을 추가적으로 수행하였다. 분석 결과, 상부 퇴적암층과 하부 화산암층에서 최대 수평응력 작용 방향은 각각 진북 기준 $80^{\circ}{\sim}100^{\circ}$ (N80E~N80W)와 $120^{\circ}{\sim}140^{\circ}$ (N60W~N40W) 방위각에서 우세한 방향성을 나타내었다. 이러한 연구 결과로부터 심도 증가로 지층이 변화함에 따라 최대 수평응력 방향이 시계 방향으로 회전하는 경향성을 확인할 수 있었다.