• 지구물리와물리탐사
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• 제22권3호
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• pp.149-159
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• 2019

암석구성성분검층(중성자-감마스펙트로스코피검층)은 중성자선원의 비탄성산란과 중성자포획 작용으로부터 생성되는 감마선을 측정하여 지층의 원위치 광물조성을 추정할 수 있는 기술이다. 일반적으로 지층의 광물조성 평가는 코어에 대한 X선 회절법, X선 형광분석법 등의 실내 시험자료를 주로 이용하고 있으나 이는 조사 구간의 극히 일부분에 대한 결과이며 특히, 유체의 유동 경로 구간은 주로 파쇄대 및 사질층인데 이 구간들의 코어 회수율이 불량하여 조사 구간 전체에 대한 광물조성 평가는 한계가 있다. 따라서 시추공 전 구간에 대한 원위치 광물조성 추정 기술개발은 지중환경 평가에 중요한 역할을 할 수 있다. 이 기술은 전통, 비전통 저류층 평가를 중심으로 최근까지 장비 개발 및 관련 연구가 활발히 진행되고 있는 분야이지만 몇 개 서비스회사의 독점기술로 자세한 정보 미공개, 다양한 지층 및 인공모형을 이용한 화학-광물학 데이터베이스 구축 문제 등으로 국내 연구에 직접적으로 적용하기에는 어려움이 있었다. 이 해설논문에서는 암석구성성분검층의 기본원리, 시스템 구성, 교정시설, 국외 기 개발된 검층시스템 분석 및 연구개발 동향 등을 통해 해당 기술을 소개하고, 국내 시스템 제작을 위한 기술 적용 방안을 검토하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권4호
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• pp.45-53
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• 2009

본 연구는 안정화제를 이용한 윈위치 화학적 고정(In-situ Chemical fixation) 방법으로 휴, 폐광산 주변 중금속 오염농경지 정화 방법의 적용성을 자연상태에 보다 근접한 컬럼시험을 통해 평가하였다. 특히 특정원소가 아닌 다원소로 오염된 토양을 대상으로, 두가지 이상의 안정화제 조합을 시도하여 최적 비율을 산정하였다. 컬럼시험에 사용된 안정화제들은 $FeSO_4\;+\;KMnO_4$, $CaCO_3$, 영가철, 슬러지(탄광폐수처리소택지 발생) 및 지올라이트 등이었으며 비소가 주 오염원인 경북 달성 지역 소재 광산에서 밭토양을 채취하여 시험한 결과 비소의 경우 $FeSO_4\;+\;KMnO_4$, > 지올라이트 등의 순서로 좋은 효율을 보였으며 구리의 경우 영가철과 슬러지가 안정화 효율을 보였다. 황화철 혼합제재의 경우 대부분의 중금속들에 대해 가장 좋은 효율을 보임에도 용출 초기 pH 4정도의 산성으로 인해 중금속이 다량 용출되므로 pH를 조정하거나 전처리를 거칠 경우 안정화 효율이 증가할 것으로 판단된다. 컬럼은 시험 시작에 앞서 증류수로 72시간 이상 포화한 것과 사전에 포화과정 없이 바로 물을 흘려 넣은 두 조합을 동시에 운영하였으며 전자가 더 좋은 효율을 나타낸다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권1호
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• pp.63-70
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• 1994

수평지반내의 한 지점에 대한 원위치의 압밀상태는 $K_0$-이방압밀 되어있으며 토압계수 $K_0$값은 흙의 성질과 옹력이력에 따라 다르다. $K_0$-이방정규압밀점토지반의 원위치 비배수전단강도를 등방압밀시헙에 의해서 추정하기 위하여 4가지의 압밀응력비($K={\sigma}'_{3c}/{\sigma}'_{1c}$)로서 이방압밀시킨 비배수전단시험을 시행하여 ($S_u/{\sigma}'_{1c})_{CKU}=\alpha(S_u/{\sigma}'_{1c})_{CIU}$로 나타내는 강도비 $\alpha$와 압밀응력비 K의 관계를 나타내었다. 시험결과 강도비 $\alpha$는 압밀웅력비가 클수록 증가하고 내부마찰각$\Phi'$와 $\Phi'_{CKU}/\Phi'_{CIU}/$비도 압밀 응력비가 클수록 동시에 증가한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.49-54
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• 2016

동토지반을 구성하는 지층 중 표층에 분포하는 활동층은 계절에 따라 동결과 융해를 반복하여 지표면의 동상을 야기한다. 동상 높이는 활동층의 두께에 큰 영향을 받으므로, 동토지반 상부 인프라시설의 안전한 설계 및 시공을 위하여 활동층의 두께 산정은 매우 중요한 부분을 차지한다. 본 연구에서는 경량화된 원위치 관입시험 방법인 동적 콘 관입기를 이용하여 동토지반에서 활동층이 분포하는 심도를 평가하고자 하였다. 동적 콘 관입시험을 적용하기 위한 대상현장으로서 알래스카에 위치한 솔로몬 지역의 동토지반이 선택되었으며, 해당 지역의 두 개소에서 지중온도계측 및 동적 콘 관입시험이 수행되었다. 적용실험 결과 동적 콘 관입시험으로부터 획득된 동적 콘 관입지수는 활동층 및 영구동토층에서 서로 상이한 값을 나타내는바 동적 관입특성에 따른 활동층과 영구동토층의 경계부 심도가 산정되었으며, 경계부 심도에서 아이스 렌즈층으로 판단되는 구간이 감지되었다. 해당 개소에서 획득된 지중온도분포도에서 영상 및 영하 온도의 경계 심도는 본 연구의 동적 콘 관입시험으로부터 획득된 활동층 분포 심도와 부합하는 결과를 보였다. 본 연구에서 적용된 동적 콘 관입기는 대형장비의 접근 및 적용에 한계가 있는 극한지 동토 지역의 활동층 심도평가를 위하여 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.143-152
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• 2016

토석류 지반의 안정성은 일반적으로 표토층의 중량, 점착력, 사면의 각도 그리고 내부 마찰각 등의 물성치를 통해서 예측된다. 그 중 표토층의 중량은 표토층 깊이와 단위중량으로 추정할 수 있으며, 이때 광범위한 지역에서 표토층 깊이를 예측하는 것이 선행적으로 필요하다. 본 연구에서는 탄성파 탐사를 통해 표토층 깊이를 추정하고자 하였으며, 표토층 깊이를 예측할 수 있는 속도 범위 결정방법도 함께 제시하고자 하였다. 대상지역은 세종시 인근의 토석류 발생지역으로 전체적인 표토층 깊이를 예측하기 위하여 총 4개의 측선에서 속도 분포를 관찰하였다. 또한 토석류 위험 지역에서의 표토층 깊이를 알기 위하여 동적 콘관입(dynamic cone penetration) 시험도 함께 실시하였으며, 총 18개의 원위치 시험을 수행하였다. 탄성파 탐사 결과 대상지역은 총 3~4개의 지층으로 구성되어 있으며, 기존의 속도값을 통해 표피심도를 예측하였다. 기존 속도 기준 값으로 예측된 결과는 DCP 결과와 큰 차이를 보였으며, 차이를 감소시키고 신뢰성을 높이기 위해 새로운 속도 기준값을 제시하였다. 이와 같은 결과는 표피심도를 예측하기 위하여 기존 기준 값을 현장 조건에 맞게 조절해야 함을 암시하며, 추가적인 실험으로 더욱 정밀한 기준값을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.273-281
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• 2014

대부분의 내진설계 기준에서 설계지진지반운동은 기반암에서의 기준 스펙트럼과 지반동적 조건 정량화를 위한 부지증폭계수에 의해 정의된다. 특히, 지진공학적 기반암은 지진파가 증폭 없이 감쇠전파되는 기초적 지반구성층이다. 지진공학 관점에서 기반암을 파악하기 위하여, 원위치 탄성파시험으로 획득한 전단파속도($V_S$) 자료를 시추조사 시 구분되는 암반층에 대해 살펴보았다. 국내 연암에서 대부분의 $V_S$ 자료는 강지진 관측소 설치 시 고려되는 공학적 기반암의 최저 $V_S$ 값인 750 m/s에 비해 크게 나타났으나, 풍화암에서는 전체의 60 % 정도가 작게 나타났다. 따라서 국내 풍화암 하부의 연암 및 그 이상 경도의 암반층을 지진공학적 기반암으로 고려해야 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.788-792
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• 2009

철도는 그동안 친환경 교통수단으로 알려져 왔다. 그러나 토양환경보전법 제정 이전 수십 년간 인지하지 못하는 토양오염들이 철도 시설 부지에서 유발되어 왔다. 철도차량기지 등에서는 철도차량 유지관리 및 수선을 위해 사용되어진 많은 폐기물과 유기용제들이 부지 내에 투기되어온 것들이 사실이다. 이들 부지의 개발과 활용을 위해서는 과거의 오염지역에 대한 정차가 선결되어야 하는데, 본 연구는 차량기지의 토양 오염현황과 복원 대책을 제안하기 위해 수행되어 졌다. 차량기지 내 폐기물 투기 지역에서는 유류오염물질인 TPH 성분과 몇몇 중금속 성분이 토양오염 기준치를 초과하는 것으로 나타났으며, 기지 내 선로와 분기기에 대한 조사에서는 분기기 하부에서 유류오염물질이 관측되었다. 원위치, 또는 굴착 후 정차 등의 방법이 오염정화를 위해 적용되어질 수 있으며, 현장의 특성을 고려하고, 모의시험을 통해 적절한 정화 방법을 채택할 경우 현장의 오염정화를 완성할 수 있을 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권1호
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• pp.1-6
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• 2005

조립질 물질을 이용한 축소모형실험(예를 들어 모래상자실험)을 다양한 크기의 많은 지질학적 문제에 성공적으로 적용되어왔다. 이러한 물리적 실험은 개별요소법(DEM)을 이용하여 수치적으로도 수행될수 있다. 이연구에서는 현재 지구상에서 가장 중요한 지구조적 과정 중의 하나인 인도판과 유라시아판의 충돌문제를 시뮬레이션하기 위해 개별요소법을 적용하였다. 개별요소 시뮬레이션은 구조지질학뿐만 아니라 토질역학, 암석역학 등의 다양한 동역학적 분야에 적용되어왔다. 조사대상이 많은 작은 입자들의 조합으로 가정되기 때문에 개별요소 시뮬레이션은 거대하고 불연속적인 변형이 일어나는 대상을 다룰 수 있다. 그러나 DEM 시뮬레이션에서는 개개 입자에 대한 입력변수들과 전체 물성의 관계에 대해 거의 알려져 있지 않기 때문에 입력 변수들의 타당성을 검증하기 어려운 경우가 자주 있다. 그러므로 이전의 연구들에서는 시행착오에 의해 입력변수를 조정하여만 하였다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여, 이 연구에서는 개별요소 시뮬레이션에 수치적인 이축 시험을 도입하였으며, 이러한 수치 시험 결과를 이용하여 충돌 모델에 사용되는 입력변수의 타당성을 검토하였다. 결과적인 층돌 모델은 동 아시아에서 관측되는 실제 변형과 매우 비슷하며, GPS 자료 및 동 아시아의 원위치 응력자료와 잘 대비된다.

• 지질공학
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• 제31권3호
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• pp.433-445
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• 2021

고전압 아크 방전에 의한 플라즈마 발파의 유체 침투 효율을 검증하기 위해 실험실 규모의 토사 시료에 대하여 발파 시험을 실시하였다. 이 연구를 위해 대용량 축전기가 포함된 플라즈마 발파 장치와 직경 80 cm, 높이 60 cm 크기의 컬럼형 토사 시료를 제작하였다. 토사 시료로는 사질토와 실트를 7:3 비율로 섞은 A 시료 7개와 9:1 비율로 섞은 B 시료 3개가 제작되었다. A 시료에 플라즈마 발파 없이 수압만으로 유체를 주입했을 때는 시추공 주변으로 국소적인 침투만 발생되었고 침투면적비는 5% 이하로 분석되었다. 플라즈마 발파에 의한 유체 침투 시험은 1 kJ, 4 kJ 그리고 9 kJ의 방전 에너지로 실시되었다. A 시료에 대한 플라즈마 발파 시험에서 유체의 침투면적비는 1회만 발파하였을 때는 16~25%이고 5회 연속 발파 시에는 30~48%로 분석되어, 수압만으로 유체를 주입했을 때보다 침투면적이 최대 9.6배까지 넓어졌다. B 시료에 대한 5회 연속 플라즈마 발파 시험에서 유체의 침투면적비는 33~59%로 분석되어 동일 조건의 A 시료 시험에 비해 침투면적이 1.1~1.4배 정도 넓어졌다. 이러한 결과는 플라즈마 발파 시에 방전 에너지가 클수록, 발파 횟수가 증가할 수록 유체의 침투면적이 증가하며, 투수성이 큰 토양에서 플라즈마 발파가 더욱 효과적임을 보여준다. 유체 침투 효과를 삼차원적인 부피로 분석하기 위해 유체 침투반경을 계산하였다. 수압으로만 유체를 주입했을 때의 침투반경은 9 cm인 반면에, 9 kJ의 에너지로 5회 발파 시에는 침투반경이 27~30 cm로 계산되어 유체 침투 효과가 최대 333%까지 증가되었다. 이러한 연구결과는 투수성이 낮은 실제 오염토양에서 원위치 토양 세정을 실시할 때 플라즈마 발파 기술을 적용하면, 세정제의 전달범위가 증가되어 정화효율이 개선될 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권6호
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• pp.100-106
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• 2007

본 연구에서는 휴.폐광산 인근 납(Pb), 카드뮴(Cd), 비소(As)로 오염된 논토양에 대하여 $(NH_4)_2HPO_4$, $Na_2HPO_4{\cdot}12H_2O$, $Ca(H_2PO_4{\cdot}2H_2O$, $Ca(H_2PO_4)_2{\cdot}H_2O$, $H_3PO_4$를 안정화물질로 선정하여 $PO_4/Pb_{total}$의 몰비를 0.5, 1, 2, 4로 안정화 처리하였다. 안정화효율 평가를 위해 토양오염공정시험법과 TCLP(EPA Method 1311)를 수행한 결과, 납의 경우 $H_3PO_4$와 $Ca(H_2PO_4)_2{\cdot}H_2O$가 토양환경보전법상의 '가' 지역 기준을 만족하였으며, 특히 $H_3PO_4$의 경우 몰비가 증가할수록 안정화 효율이 급격히 증가하였다. 카드뮴은 납에 비하여 안정화효율이 매우 낮게 나타났으며, 비소의 경우 대부분의 안정화물질에서 안정화효율이 거의 나타나지 않거나 오히려 용출농도가 증가하였다. $H_3PO_4$가 다른 인산염 물질에 비해 납의 안정화에 높은 효율을 나타낸 것은 $H_3PO_4$에 의한 토양 pH의 저하로 인한 $Pb^{2+}$의 용출과 함께 $PO_4$가 반응하여 생성물인 hydroxypyromorphite(HP) 형성되었기 때문으로 판단된다. 연속추출법을 통한 안정화처리 전.후 토양내 중금속 결합형태의 변화는 $H_3PO_4$의 경우 5단계인 Residual fraction의 비율이 약 60% 정도 증가하였고 XRD 분석결과 $H_3PO_4$에서만 hydroxypyromorphite peak가 발견된 것과 일치하였다.