• 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.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.431-438
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• 2005

In this paper, the characteristics of excessive horizontal stress components in Korea were studied using the in-situ hydraulic fracturing stress measurement data over five hundred in 110 individual test boreholes. Based on the in-situ testing data, the magnitude and orientation of the horizontal stress component and variation of stress ratio (K) with depth were investigated. And also horizontal stress magnitude versus depth relationships and distribution limits of stress ratio components were suggested. For the subsurface space above 310 m depth in the entire territory, the stress ratio has a tendency to diminish and be stabilized with depth, but for some areas, it was revealed that the excessive horizontal stress fields with stress ratio close to 3.0 below 200 m in depth have formed. The result of investigation for excessive horizontal stress regions indicates that there exist several regions above 300 m in depth where localized excessive horizontal stresses enough to induce potentially brittle failure around future openings have formed.

• 터널과지하공간
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• 제23권3호
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• pp.169-179
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• 2013

치밀 또는 셰일가스층과 같은 비전통 저류층에서 물성을 구할 때 기존의 전통 가스정 시험법을 적용하면 올바른 결과값을 얻을 수 없다. 일반적으로 셰일가스 저류층에서는 지층의 저투과성으로 인해 유동 속도가 느려 방사형 유동 구간이 나타나기까지의 시간이 매우 오래 걸리며 수압파쇄 후에는 방사형 유동 구간이 전혀 나타나지 않을 수도 있다. 이로 인해 시험 비용이 많이 들 뿐만 아니라 결과값의 정확도 또한 매우 낮다. 이러한 이유로 셰일가스 저류층 물성 분석법으로 DFIT(diagnostic fracture injection test)이 새롭게 주목받고 있다. 수압파쇄 전에 수행되는 DFIT은 셰일가스의 중요성이 커져감에 따라 저류층의 물성을 얻기 위한 가장 실용적인 방법 중의 하나로 알려져 있다. DFIT 데이터를 분석하는 방법에는 여러 가지가 있으며 한 가지 방법으로는 데이터를 잘못 분석할 수 있기 때문에 다양한 방법을 통해서 종합적으로 물성을 분석하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 이러한 다양한 DFIT 분석법들에 대해 설명하고 이를 통해 3개 저류층의 DFIT 데이터에서 여러 가지 분석법들이 어떻게 적용되는지 비교, 분석하여 정확한 저류층 물성을 얻고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권2호
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• pp.149-161
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• 2008

특수한 지질조건을 제외하면 이론적이거나 물리적인 방법으로 특정지역의 정확한 암반 초기응력 상태를 예측하기는 거의 불가능하다. 이는 토목공학이나 광업개발과 관련된 문제에 있어 암반 응력에 대한 신뢰성 있는 정보를 얻는 유일한 방법은 현장 측정에 위해서만 가능함을 의미한다. 1990년대 이후 국내 경상분지 영역 내암반 구조물 설계단계에서 정량적인 정보를 획득하기 위해 많은 현장 초기응력 측정이 수행되어 오고 있다. 본 논문의 연구지역은 경상분지의 지표로부터 심도 300 m 미만 지하공간으로 위치적으로 동쪽의 부산에서 서쪽으로는 여수를 포함하는 광범위한 지역을 포함한다. 현장 초기응력 측정은 대부분 지표 시험공을 이용하여 심도 $14m{\sim}300m$ 영역에서 수압파쇄법에 의해 총 270회 시행되었다. 본 논문에서는 현장 측정 자료를 바탕으로 전체 연구지역에 현재 형성되어 있는 초기응력 상태, 화강암류와 안산암류 지역에서의 초기응력 분포 특성 차이에 대해 논의하고자 한다. 그리고 마지막으로 부산 일원과 양산 단층대 지역 내 수평응력 방향성의 국부적 분포 양상에 대해 소개하도록 하겠다.

• 터널과지하공간
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• 제24권3호
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• pp.212-223
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• 2014

본 연구에서는 고심도 금속광산갱도에 대한 안정성 해석을 수행하였다. 이를 위해 수압파쇄법으로 암반의 초기지압을 측정하였고, 현장에서 채취한 암석코어로 수많은 실내물성시험을 실시하여 무결암의 물성 값을 산출하였으며, 현장조사를 통해 GSI, RMR 분류법으로 암반을 분류하였다. 암반분류 결과에 대한 시나리오 분석과 확률론적 평가를 통해 광산 갱도를 최상조건, 평균조건, 최하조건으로 구분하였으며, 각 조건별 탄소성해석을 통해 갱도의 안정성을 평가하였다. 또한, 갱도의 형상과 발파손상대의 영향을 고려한 해석을 통해 갱도의 적절한 규격과 지보패턴을 조사하였는데, 본 광산 갱도의 안정성 제고를 위해서는 갱도의 천반 곡률반경을 감소시키거나 천정부 보강이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제3권1호
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• pp.51-62
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• 2001

AE와 DRA를 이용한 초기응력 측정법은 실험실 시험을 통해 초기응력을 측정하는 방법 중의 하나이다. 이 방법은 시추와 실험실 시험간에 지연시간이 발생하며 시료에 축방향 반복하중을 가하여 초기응력을 결정하기 때문에 지하 암반의 응력 상태와는 다른 결과를 얻을 수도 있다. 이 연구에서는 지연시간을 다르게 하여 지연시간이 선행응력 결정에 미치는 영향을 살펴보았다. 그리고 축방향 선행응력만을 가한 시료와 축방향 선행응력과 봉압을 모두 가한 시료에 대해 AE와 DRA를 이용하여 선행응력을 결정하여 봉압이 축방향 선행응력 결정에 미치는 영향을 살펴보았다. 지연시간이 길어질수록 오차가 약간씩 증가하는 경향이 나타났으나 지연시간이 1개월인 시료라 할지라도 AE와 DRA를 이용한 경우 각각 16%와 12%의 오차범위 내에서 선행응력을 결정할 수 있었다. 축방향 선행응력만을 가한 경우 AE를 이용하면 9%, DRA를 이용하면 4%의 오차범위 내에서 축방향 선행응력을 결정할 수 있었으나 축방향 선행응력과 봉압을 모두 가한 경우는 각각 17%와 14%의 오차범위 내에서 축방향 선행응력을 결정할 수 있었다. 터널현장에서 시추한 코어를 이용하여 초기응력을 측정한 결과 AE와 DRA는 유사한 결과를 나타내었으나 수압파쇄법에 의한 결과보다는 작은 값을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.65-74
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• 2002

지중응력의 측정은 터널 및 지하구조물의 변위와 응력분포를 예측하는데 중요하다. 본 연구에서는 남부 한반도 지역의 지중응력 분포를 음력해방법과 수압파쇄법으로 측정된 새로운 380개의 자료를 통하여 재평가와 이를 고려한 삼차원 터널해석을 실시하였다. 지중응력분포의 결과에 의하면 변성암과 화강암지역의 수평응력분포는 퇴적암과 화산암의 분포에 비하여 불규칙한 경향을 보이고 있다. 화산암 지역에서는 수직응력에 대한 수평음력의 비(측압계수, K)는 150m 깊이 이상 심도에서 1보다 작다. 또한, 국내에서는 처음으로 측정된 지중응력에 대한 삼차원 방향과 크기를 동시에 그림으로 나타내었다. 삼차원 터널 해석에 의하면, 터널 주변의 변위에 대한 방향과 크기는 최대수평음력과 최소수평응력의 차이에 의하여 주로 영향을 받고 있다.

• 한국가스학회지
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• 제18권2호
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• pp.1-9
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• 2014

석탄층 메탄가스 저류층의 개발을 위해서는 석탄층 특성에 부합하는 생산방법을 적용하는 것이 중요하지만 대부분의 개발현장에서는 경험적인 판단에 의존하여 생산방법을 선정하고 있어 결과에 대한 신뢰도가 떨어질 뿐만 아니라 복잡한 시뮬레이션 해석을 통해 최적 생산방법을 규명해야 하는 등의 많은 시간과 노력이 필요하다는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 인공신경망을 활용하여 석탄층 메탄가스 최적 생산방법을 선정하기 위한 지능형 시스템을 개발하였다. 시스템 개발에 앞서 문헌 조사를 통해 석탄층 메탄가스 생산방법 선정 가이드라인을 분석하였고, 이를 활용하여 시추 방법과 유정완결법 선정 시스템, 수압파쇄공법 수행시 파쇄액 선정 시스템을 개발하였다. 개발된 생산방법 선정 시스템의 타당성 평가 결과, 높은 정확도를 나타냄으로써 본 연구에서 개발된 생산방법 선정 시스템은 향후 석탄층 메탄가스의 개발에 앞서 석탄층 특성에 부합하는 생산방법을 선정할 수 있는 효율적인 도구로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.36-44
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• 2008

비재래형 탄화수소 자원의 하나인 치밀저류층 내의 천연가스는 중요한 탐사개발 대상이 되고 있다. 치밀가스 저류층은 가스를 배태하고 있는 저류암으로서 투수율이 0.1 md 미만인 저류층을 말한다. 치밀가스 저류층은 광범위하게 두꺼운 층으로 산출되며, 재래형의 가스 집적체와는 달리 과대압력이나 저압력의 비정상적인 압력상태로 나타나는 것이 특징이다. 재래형 가스가 구조트랩이나 층서트랩에서 산출되는 것에 비하여 치밀가스는 이들 트랩들과는 무관하게 산출되고 있다. 치밀저류층에서 가스를 생산하기 위해서는 수압파쇄(hydraulic fracturing)와 같은 인공 자극법에 의해서만 가능하다. 치밀가스 저류층의 최적 생산지역을 스위트 스폿이라고 하며, 생산성을 높이기 위해서는 지질학적 자연균열 상태를 이해하여야 한다. 친환경 연료자원으로 주목을 받고 있는 치밀가스는 탐사기술과 회수방법이 발전함에 따라서 상업적으로 생산되고 있다. 자연균열대를 가로지르는 방향으로 수평시추나 경사시추를 수행할 때 생산성을 극대화할 수 있다. 실제로 미국과 캐나다 등에서는 치밀저류층에서 많은 양의 가스를 생산하고 있으며, 생산량은 해마다 증가하고 있다. 특히, 미국의 치밀사암층에서 생산되는 가스의 경우 1990년에 미국의 총 가스 생산량의 11.1%를 차지하였지만 2005년에는 총 가스 생산량의 24.1%를 차지하고 있다. 국내 대륙붕에서도 치밀가스의 존재 가능성이 제시되고 있으며 이를 개발하기 위해서는 기존의 재래형 가스자원의 탐사 및 개발의 파라다임을 완전히 바꾸는 것이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제6권3호
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• pp.209-222
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• 1996

Shut-in pressure, reopenting pressure and fracture orientation are very important parameters to be evaluated precisely in in-situ stress measurement by hydraulic fracturing. Graphical methods on pressure-time curves have been conventionally used, even though these are seriously dependent on subjectivity of interpreters. So there have been many demands on new method to objectivity in determining parameters. We have developed integrated hydrofracturing data processing program (HYDFRAC), based on nonlinear regression analysis and can be invoked under the Window graphical user interface. HYDFRAC consiste of three routines, that is shut-in pressure routine, reopening pressure routine, and fracture delineation routine. Each of routines include independent modules according to parameter determination methods. Its application to field tests ensured both objectivity and facility in determining of hydraulic fracturing parameters. Determining shut-in pressures at each pressurization cycles, we adopted the exponential pressure-decay method(EPD method), the bilinear pressure-decay-rate method (PDR method), and the tangent intersection method in order to find the pressurization-cyclic tendency of shut-in pressures. The estimated pressure by PDR method exists in the range of the upper and lower values by EPD method, and lies near to the upper value more than the lower. Being the pressurization cycle increased, the range of upper and lower limits come to be stabilized gradually. By graphical superposition method and bilinear pressure-accumulated volume method, reopening pressures were determined. Vertical and inclined fracture attitudes were determined by applying the directional statistics and sinusoidal curve fitting, respectively. The results of evaluation of hydrofracturing parameters showed that statistical methods could enhance the objectivity better than graphical methods.