• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.323-330
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• 2009

전기비저항 탐사는 최근 토목설계 및 환경분야에 있어서 단층 및 파쇄대의 탐지 등에 활발히 적용되고 있다. 국내에서는 지금까지 시공실적이 없는 직경 15 m 3열의 터널 굴착공사를 시행하는 도중 터널 유입부 지반이 당초 설계와 달리 기반암선이 낮게 형성되었고, 풍화된 사면에 핵석과 파쇄대가 존재하는 것으로 나타났다. 터널 유입부 지반의 분포양상을 정확히 파악하고자 전기비저항 쌍극자탐사를 시행하였다. 전기비저항 탐사는 암석의 종류, 공극, 온도 및 지질적 순환과정 등을 통하여 외견비저항 값이 많은 변화를 보인다. 역산해석 후 전기비저항치에 의한 지반특성을 파악하였고 유한차분법을 활용한 2차원 전기비저항 구조도를 적용하여 파쇄대를 추정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권3호
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• pp.157-171
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• 2019

액체 이산화탄소 파쇄법은 기존 수압 파쇄법에서 물 사용으로 발생하는 환경 문제를 완화시키기 위한 차세대 해결책으로 제안되어 왔으며, 액체 이산화탄소의 낮은 점성도를 이용하여 암석 공극 내 유체 주입을 수월하게 할 수 있다. 본 연구에서는 액체 이산화탄소의 공극 내 주입이 파쇄 과정 중에 발생하는 파쇄 압력, 음향 방출, 균열 형상에 어떻게 영향을 미치는지에 대해 초점을 맞추었다. 이를 위해 점성도가 다른 액체 이산화탄소, 물, 오일을 파쇄 유체로 사용하여 주입 속도를 다르게 하며 인공적으로 제작한 다공성 모르타르 시편을 대상으로 실내실험을 수행하였다. 또한 기존 수압 파쇄법의 주 대상 암종인 셰일 시편의 실험에서 액체 이산화탄소 파쇄법에 의한 셰일의 파괴 특징들을 분석하였다. 실험 결과 이산화탄소 주입 시 균열이 더 비틀린 물결 형상을 띄었으며 특히, 셰일 시편에서는 그 균열 부피가 물 주입에 비해 더 발달하였다. 반면, 파쇄 유체와 파쇄 압력의 관계는 두 시편의 실험에서 반대의 경향을 보였다.

• 지질공학
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• 제7권2호
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• pp.113-126
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• 1997

결정암내의 불규칙한 파쇄대에 대한 전기탐사 자료의 효율적인 자료처리, 해석 연구를 목적으로 큰 저반의 월악산화강암체에 대하여 전기비저항 쌍극자배열 탐사, 전기비저항 슐럼버저배열 수직탐사를 수행하였다. 파쇄대등의 불균질대는 쌍극자배열법으로 잘 규명되었고, 균질하고 치밀한 하강암내에도 소규모의 파쇄대가 비교적 심부까지 발달되어 있는 것으로 해석되었다. 파쇄대는 전기비저항 쌍극자탐사자료 단면도에서 주로 고비저항대와 저비저항대의 경계에 분포된다고 할 때, 수직탐사자료들을 서로 내, 외삽시켜 만든 2차원의 층, 3차원적인 입체도에서도 그 분포양상이 잘 나타났고 그 천부 경계선은 극저주파 전자탐사자료에서 영점통과점으로 확인되었다. 불규칙한 파쇄대의 삼차원적인 지하영상은 여러 단면도들을 배열하여 만든 합성단면도 (fence iagram)에 시각적으로 보이며 그 공간적인 분포양상은 투사각 변화를 주어 가며 여러 각도에서 조명하므로써 효과적으로 해석되었다. 월악산 흑운모화강암체와 파쇄대의 복합 비저항값은 약 4,000 ohm-m로서 700 ohm-m의 석회규산염암 자료에 비해 매우 높게 나타나는데 이 차이는 일차적으로 두 지역에 분포하는 암석에 기인하지만 화강암의 관입작용과 관련되어 화천리층에 발달한 습곡이나 단층등의 2차 공극과도 관련된 것으로 보인다. 파쇄대에 대한 전기비저항값의 특성분석은 단면도영상의 표준편차, 비대칭도, 첨도등의 통계적인 분석으로 접근되었다. 고비저항대와 저비저항대 경계의 파쇄대는 균질한 암석에 비해 높은 표준편차로 특징되며 그 분포양상은 비대칭도 및 첨도 영상에서도 잘 상관되었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권2호
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• pp.120-130
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• 2016

노천광산에서 발파파쇄석의 입도예측에 널리 활용되고 있는 Kuz-Ram 모델의 국내 석회석 노천광산에 대한 적용성을 분석하기 위해, 강원도 동해지역 석회석 노천광산을 대상으로 총 21회의 현장 시험을 수행하였다. 현장시험결과와 Kuz-Ram 모델 예측의 비교 분석 결과, 평균 파쇄입도에서는 최대 56.45%, 균등계수에서는 최대 37.52%의 오차가 나타나는 등, 암석계수와 균등계수에 대한 다양한 보정요소를 제시함에도 불구하고 Kuz-Ram 모델의 예측값에는 상당한 수준의 오차가 발견되었다. 또한 동일한 벤치에서 유사한 발파패턴으로 시험발파를 수행했음에도 각기 다른 보정요소를 적용해야 하는 문제점도 도출되었다. 따라서 국내 노천광산의 발파패턴 및 암반조건과는 다른 경험값을 바탕으로 개발된 Kuz-Ram 모델의 국내 적용성 확대를 위해서는 반드시 해당 광산의 현장조건에 맞도록 수정, 보완되어야 할 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제26권3호
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• pp.209-218
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• 2013

원자력 발전소 중대사고에 의해 방사성 세슘($^{137}Cs$)이 지하수계로 유출될 경우를 가정하여, 연구 지역의 깊이에 따른 암석매질의 특성을 규명하고 세슘의 흡착계수를 정량적으로 평가하였다. 대상지역인 신고리 원전 3, 4호기의 지하 암석매질은 주로 석영 및 장석류로 이루어진 화강암 계열이며, 운모류를 10~20% 함유하고 있다. 비교적 얕은 심도(6.3~7.4 m)의 파쇄대에서 2차 광물인 녹니석이 일부 포함되어 있었지만, 기반암에서는 거의 발견되지 않았다. $^{137}Cs$의 흡착분배계수($K_d$)는 파쇄대 지역에서 약 880~960 mL/g로 기반암 지역에서의 820~840 mL/g보다 비교적 높게 나타났으며, 이는 파쇄대에 포함되어 있는 풍화생성물인 2차 광물들에 의한 영향으로 판단된다. 따라서 $^{137}Cs$이 지하 매질로 유출될 경우 대부분은 천부 지역에 흡착되어 세슘에 의한 오염 확산 속도가 지연될 것이라고 예상되며, 이러한 결과는 원자력 발전소 안정성 평가인자 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.41-51
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• 2021

치밀 저류층의 투과도 증진을 위해 개발된 수압파쇄 기술은 셰일가스와 같은 비전통자원과 심부지열 개발에 필수적인 기술 중 하나이다. 파쇄형태가 단순하고 파쇄효율이 좋지 않은 수압파쇄를 개선하기 위해 다양한 파쇄유체를 이용한 실험적 연구가 진행되었다. 물, N2, CO2 가스를 파쇄유체로 사용하여 치밀 암석에 대한 파쇄형태와 효율성을 분석하였다. 파쇄유체로 물을 일정 주입속도로 주입한 경우 순간적으로 압력이 상승하여 파쇄가 발생하였으나, 파쇄유체로 가스를 주입한 경우 서서히 압력이 증가되면서 물보다 낮은 파쇄압력을 보였다. 3D 단층촬영 기법을 이용하여 물과 가스 주입으로 생성된 균열을 관찰한 결과는 기존 공극부피 대비 파쇄 자극부피가 각각 5.71%(물), 12.72%(N2), 43.82%(CO2) 증가되었다. 또한 파쇄유체의 파쇄 효율성을 검정하기 위한 파쇄 전후 투과도 변화 실험에서는 가스 파쇄에 의해 증가되는 투과도 증가 값이 물을 이용한 파쇄보다 훨씬 높게 측정되었다. 파쇄 이후 인공균열의 생성과 주변응력에 의해 다시 균열이 닫히는 현상을 고려하여 생성된 인공균열에 구속압을 단계별로 증가시켜 투과도 변화를 측정하였다. 구속압이 2MPa에서 10MPa로 증가시켰을 경우 초기 투과도 대비 각각 89%(N2), 50%(CO2) 감소하였다. 본 연구는 가스파쇄기술이 수압파쇄보다 투과도 증진 효과가 크고 이후 주변 응력에 의한 투과도 감소가 적은 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제10권3호
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• pp.225-236
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• 2000

웨스터리 화강암과 베리아 사암 시료에 지하 심부에 상당하는 현장 응력을 가한 후 시추를 함으로써 시추공벽 파쇄를 발생시켰으며, 이를 통하여 현장 응력의 크기를 추정할 수 있는지 연구하였다. 실험은 삼축압축 및 시추공벽 파쇄시험 등 두 단계로 나뉘어 수행되었다. 삼축압축 시험 결과로부터 모아-쿨롱, 나다이, 그리고 모기파괴 기준을 구하였다. 각 파괴 기준을 공벽 파쇄 경계 지점에서의 응력 상태와 비교한 결과, 모아-쿨공 파괴 기준은 공벽에서의 파쇄 응력과는 전혀 일치하지 않았다. 반면, 베리아 사암에서는 나다이기준, 그리고 웨스터리 화강암에서는 모기파괴 기준과 같은 다축(혹은 진 삼축) 파괴 기준이 공벽 주변에서 파쇄를 일으키는 응력 상태와 잘 일치하였다. 적당한 파괴 기준 및 시추공벽 파쇄 크기를 이용하여 두 개의 현장 수평 주응력 중 하나가 알려졌을 경우 다른 하나를 비교적 신뢰할 수 있는 정도로 추정할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.327-337
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• 2016

본 연구에서는 화강암 내부의 미세균열 분포에 따른 이방성이 수압파쇄실험 결과에 미치는 영향을 평가하였다. 압력증가율을 일정하게 설정하여 수압파쇄실험을 수행한 결과, 원주방향(주입정 방향과 직교)으로 리프트면이 분포한 시료의 파쇄압력이 가장 낮게 측정되었고, 이는 미세균열의 밀도가 높기 때문이다. 수압파쇄실험과정에서 시료 내부의 변화가 발생하는 주입압력의 크기와 유체 주입속도의 변화 또한 결방향에 따라 분포한 미세균열의 밀도와 관계가 있는 것으로 판단된다. 유체주입속도를 일정하게 설정하여 수압파쇄실험을 수행하였을 경우, 상대적으로 미세균열의 밀도가 높은 리프트면이 원주방향으로 분포된 시료에서 주입압력증가율이 낮게 나타났고, 유체가 침투될 수 있는 균열망이 상대적으로 적게 형성된 그레인면 및 하드웨이면이 원주방향으로 분포된 시료에서는 압력증가율이 높게 나타났다. X-ray CT 촬영을 통해 시료 내부에 생성된 균열의 방향을 확인한 결과, 대부분의 시료에서 리프트면 혹은 그레인면과 평행한 방향으로 균열이 생성된 것을 확인하였고, 이는 암석 내에 상대적으로 미세균열의 밀도가 높아서 분리성이 크기 때문이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제13권5호
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• pp.449-456
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• 2013

본 연구는 제주도 현무암 골재에 대해 콘크리트용 굵은 골재로서의 품질기준의 적합성을 평가하였다. 골재의 품질 평가는 KS 기준에서 요구하는 골재안정성, 골재마모저항성, 골재파쇄성 실험을 하였다. 더불어, 현무암 골재의 성분 분석을 위해 XRD, XRF, Porosity를 분석하였으며, 현무암의 강도는 콘크리트용 굵은 골재로서 다른 지역에서 주로 사용되는 화강암, 안산암 그리고 사암의 압축 및 인장강도 결과 값과 비교 평가하였다. 전반적으로, 골재의 기계적 특성 평가 결과, 일부 지역의 현무암 골재는 KS 기준을 만족하지 못하였다. 그러나 제주지역의 현무암의 압축강도와 인장강도는 타 지역의 암석보다 높았다.

• 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.