• 지구물리와물리탐사
• /
• 제21권4호
• /
• pp.231-243
• /
• 2018

흐름 전위는 지하 공극 내 유체의 흐름에 의해 발생하는 자연 전위로 이러한 흐름 전위를 이용한 자연 전위 탐사는 유체 흐름 뿐만 아니라 지층 유체에 대한 정보도 파악할 수 있는 탐사법이다. 지하 매질과 유체 사이에 존재하는 전기 이중층과 같이 입자가 대전하고 있을 때 여러 원인에 의해 유체가 유동하여 발생하는 계면 동전기 현상 중 하나인 흐름 전위는, 발생 기작이 복잡하고 측정 전위 값이 비교적 작아 잡음에 취약하다는 어려움도 있지만 이를 이용한 자연전위 탐사는 인공적인 송신원이 없어 탐사가 용이할 뿐만 아니라 반복성도 좋기 때문에 지층 유체 모니터링 탐사에 적용이 확대되고 있다. 이 논문에서는 지금까지 흐름 전위의 발생 기작에 대한 연구와 지배 방정식들을 정리하여 설명한 뒤, 매질의 물리적 특성 변화에 따른 흐름 전위 반응 특성 및 다양한 국내외 유체 흐름 자연 전위 탐사의 사례 분석을 수행하였다. 이 기술보고에서는 흐름 전위에 대한 이해도를 높임과 동시에 적용 가능한 다양한 분야를 소개함으로써, 국내에서의 흐름 전위를 이용한 자연전위 탐사의 현장 적용 방안을 제시하고자 한다.

• 자원환경지질
• /
• 제36권1호
• /
• pp.49-58
• /
• 2003

대수층의 수리적 이방성 분석을 위하여 시험정이 규칙적으로 배열된 두 곳의 실험현장에 대하여 양수시험 전후에 장기간의 자연전위 모니터링을 수행하였으며, 자연전위법 적용 이전 단계에서 지표 전기비저항탐사, 노말비저항검층 및 순간수위변화시험을 이용하여 대수층의 수리지질학적 구조를 파악하였다. 최근에 제안된 수치 모델을 이용하여 두 실험현장에 대한 자연전위 모니터링 자료를 해석한 결과 피압 대수층의 특성이 나타나며, 자연전위 자료로 등전위 분포도를 작성한 결과 다양한 방법에서 얻어진 대수층의 이방성 방향과 일치됨을 확인하였다. 따라서 이 연구에서 이용된 대수층시험과 자연전위 자료의 복합해석을 이용한 이방성 분석 기법 적용 결과는 관측정이 없는 단공양수시험 시대수층의 수평적인 이방성 등을 추정하는데 유용할 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제5권4호
• /
• pp.257-261
• /
• 2002

이 연구에서는 수리시설물의 누수 문제에 대한 자연전위법의 적용성을 규명하기 위하여 현장 탐사와 수치모델링을 수행하였다. 이 연구를 수행한 저수지들의 경우는 일반적인 흙 댐의 손상 형태 중 제체 양안 접합부를 통한 누수, 파이핑 형태의 제체를 통한 누수, 사면의 활동파괴와 다짐불량에 의한 구조물 자체 변위가 복합적으로 작용하는 누수가 관찰되었다. Sill(1983)이 개발한 자연전위 모델링 코드를 이들 수리시설물에 적합하도록 변형 개선시켜 누수 모델에 적용한 결과 야외 탐사자료와 유사한 자연전위 이상곡선을 얻을 수 있었다. 따라서 저수지의 경우 누수 유형을 구분한 후 자연전위 모델링을 수행하면 누수 구간 및 누수 유로에 대한 효과적인 규명이 가능한 것으로 밝혀졌다. 방조제의 경우는 해수 유입으로 발생되는 유동전위에 대한 자연전위 모니터링 결과를 조석 변화와 대비 검토한 결과, 변화양상이 서로 일치되어 나타나므로 누수 지점 탐지와 더불어 누수 추세를 밝히는데 모니터링 기법이 효과적임을 알 수 있었으며, 자연전위 모델링을 수행한 결과는 해수 유입에 의한 자연전위 이상이 잘 재현됨을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.182-185
• /
• 2005

울산광산 내 지표수와 토양 중의 공극수에 함유되어 있는 비소의 오염현황을 파악하고, pH와 산화-환원 전위 값의 변화에 따른 자연저감 능력을 평가하였다. 유비철석을 비롯한 비소함유 광물은 높은 산화-환원 전위 값과 낮은 pH 조건에서 해리되며, 이후 지하수의 진화과정에서 pH가 상승함에 따라 주로 5가의 비소형태로 존재하게 된다. 울산광산지역 지하수의 비소농도는 Eh가 높은 비포화대와 포화대 지하수의 경계부에서 높은 경향을 나타내며, 포화대의 상부에서는 Eh가 비교적 일정하나 비소 농도는 다양한 분포양상을 보인다. 포화대 하부에서 비소의 함량은 매우 낮으며, Eh 감소에 따라 비소 함량이 비례적으로 감소한다. 반응경로 과정에서 비소농도는 Eh<-0.1(V)인 지하수 포화대에서 가장 낮으며, pH가 상대적으로 낮고 산화-환원 전위값이 높은 비포화대에서 증가되는 경향을 보인다. 풍화 반응 정도가 높은 광미와 토양에서 비소농도 높으나, 용출실험에서 비소가 기준치 이하로 용출되는 것은 풍화반응과 토양에 의한 비소의 자연저감이 진행되고 있음을 반영한다. RMB를 이용한 중금속 제거능력 평가 실내실험에서, 산성과 알칼리 조건 모두에서 제거율이 높은 것으로 나타났다. 인회석과 철산화물질로 구성된 RMB는 친환경적이고 2차 오염문제를 극복할 수 있는 물질로서, 비소의 자연저감 능력을 향상시킬 수 있는 정화처리제로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
• /
• pp.112-115
• /
• 2003

쓰레기매립장의 침출수 누출 탐지를 위한 물리탐사법은 침출수의 전기전도도를 대상으로 한 전기탐사법이 주로 적용되어 왔다. 이 연구는 제주도에 위치한 비위생매립지를 대상으로 주변 수리지질환경 파악을 위한 전기비저항 탐사와 더불어 매립장 경계부와 토양층을 통한 침출수 누출 영역을 효율적으로 규명하기 위하여 다중주파수를 이용한 소형루프 전자탐사를 병행하여 수행하였으며, 아울러 오염지역의 천부 지하수 유동 방향을 추정하기 위하여 침출수의 유동에 의해 발생될 수 있는 자연전위를 모니터링 하였다. 전기비저항 탐사 및 자연전위 모니터링 결과 매립지 주변을 통한 침출수의 누출 가능성은 거의 없는 것으로 나타났으며, 이는 주변 하천에서 정기적으로 실시한 수질 분석 결과와 일치된다. 또한 소형루프 전자탐사 자료에 대하여 공간 필터링 및 1차원 역산법을 적용한 결과 매립장 경계부의 위치 및 매립장 내부의 심도별 매립물에 의한 저비저항 이상대를 효과적으로 도출 할 수 있었다.

• 공학논문집
• /
• 제2권1호
• /
• pp.165-174
• /
• 1997

본 논문에서는 토목.건축 구조물의 시공감리를 위한 지구물리탐사방법의 적용 가능성을 연구하였다. 이를 위하여 제주도 삼양지역에 건설된 삼양수원지의 지하 차수벽의 시공상 부실공사 여부를 지구물리학적인 방법중 전기탐사(전기비저항, 자연전위법)를 중심으로 연구하였다. 수원지 내부에 2개의 물리탐사 측선을 배열하고 부실 시공에 의한 해수유입 여부를 알아내기 위해 각 측선에서 간조와 만조 때 각각 1회씩 전기비저항값을 측정하였으며, 정확성을 높이기 이해 각 측선에서 자연전위법(self-potential method) 탐사를 간조와 만조에 전기탐사와 함께 실시하였다. 탐사결과 얻어진 전기비저항값과 전위차로부터 수원지에서의 시간에 따른 지하구조를 해석함으로써 부실 공사 여부를 해석하였다. 연구결과 만조와 간조 때의 전기비저항값의 차이 및 분포로부터 지하를 통해 해수가 유입됨을 알 수 있었으며, 각 측선에서의 자연전위값의 이상치를 보이는 것은 해수의 유입경로를 보여주는 것으로 판단되어 삼양수원지의 해수침입원인은 부실 공사와 사후처리의 미흡으로 인한 것으로 판단되었다. 본 연구결과 비파괴검사의 일환인 전기비저항탐사와 자연전위탐사 등 지구물리탐사방법이 구조물의 시공감리에 유용함을 시사하고 있다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제8권1호
• /
• pp.92-96
• /
• 2005

한반도 남서쪽에 위치한 산동저수지에 대하여 저수지 누수문제 파악을 위해 다양한 수리지질학적 방법과 지구물리 방법이 적용되었다. 이 연구에서 적용한 방법은 추적자 시험, 배수에 따른 시추공 수위 변화 및 누수량 변화 측정, 쌍극자배열 전기비저항탐사, 온도 검층 및 자연전위법 등이다. 수리지질학적 방법 적용 결과 누수형태는 댐체 측벽부를 통한 누수로 밝혀졌으며, 지구물리 방법 적용 결과 이러한 누수구간 및 누수로가 확인되었다. 또한 연구결과로서 지구물리방법 중 전기비저항탐사는 누수구간 규명에 효과적이며, 유동전위를 대상으로 한 자연전위법은 누수 지점 및 누수 유로 확인에 매우 높은 적용성을 확인하였다. 특히 자연번위법 적용 결과 누수가 합쳐져 유출되는 지점 근처에서 측정된 자연전위가 상대적으로 강한 음의 값을 나타냄에 따라 누수량의 증가와 자연전위값의 변화는 상관성이 큰 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2002년도 춘계학술발표논문집
• /
• pp.166-169
• /
• 2002

본 연구는 콘크리트 배합시 염분의 함량이 구조물의 부식에 미치는 영향을 조사하기 위하여 수행되었다. 콘크리트는 물 : 포틀랜트 cemente : 자갈 : 모래의 비율을 1 : 1.78 : 5.35 : 4.73의 비율로 하여 배합하였으며 염분의 함량은 0-3.5wt%의 범위에서 철근의 부식을 연구하였다. 부식특성을 연구하기 위하여 부식전위를 2년간 측정하였으며 이를 콘크리트 파괴 후의 철근의 외관 부식도와 비교하였다. 옥내와 옥외에 두었을 때 부식속도의 차이는 없었으며 염분의 함량이 증가함에 따라 활성이 큰 전위값이 측정되었다. 전위값이 낮은 시편은 부동태 피막이 파괴되어 부식이 진행하고 있었으며, 전위값이 높은 시편에서는 부식생성물이 관찰되지 않았다. 본 실험의 결과로 보강용 강재의 부식손상 정도를 자연전위 측정방법을 통하여 콘크리트내 보강용 철근의 부식거동 및 부식속도에 대한 비괴적인 전기화학적 기술로서 구조물의 손상여부를 확인할 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제2권1호
• /
• pp.143-152
• /
• 2002

본 연구는 서울시내 위치한 39개 콘크리트 고가차도의 중성화 깊이, 가용성 염화물량 및 철근의 자연전위 등을 측정하여 열화의 원인을 분석하기 위한 기초자료를 얻고자 하였다. 전체 조사대상 구조물 가운데 철근위치까지 중성화 깊이가 진행된 구조물은 약 25%에 해당되었으며 중성화 속도는 물-시멘트비 60%, R=1의 조건인 kishitani의 제안식 3.727 $\sqrt{t}$ 보다 5%가 빠른 3.92 $\sqrt{t}$로 나타났다. 콘크리트의 염화물량의 조사결과에서는 전체 측정부위의 24%가 임계염화물량을 초과하였으며 철근의 자연전위는 -350mV(vs. CSE)이하로 측정된 것이 약 31%에 해당되는 구조물로서 과다한 염화물량이 철근부식의 주요 원인이 되는 것으로 조사되었다. 자연전위 -350mV 이하인 구조물에 한한 철근부식의 주요요인을 추정한 결과, 약 60%에 해당하는 부위가 치대 허용염화물량을 초과하였기 때문으로 분석된다.

• 지구물리
• /
• 제3권2호
• /
• pp.113-126
• /
• 2000

난지도 매립장의 안정화에 따른 지질환경 변화를 조사하기 위하여 탐사가 가능한 제 2 매립장 상부와 한강변에 연한 매립지의 기저지역에서 중력, 자력, 쌍극자-쌍극자, 자연전위 탐사를 수행하였다. 제 2 매립장 상부에서 수행한 중력과 자력 탐사 결과를 4 년전의 선행연구 결과와 비교하면 매립장 중앙 부분에서 밀도구배가 작아지고 복잡한 양상을 보였던 자력이상 분포가 많이 단순해진 것으로 나타난다. 이는 매립지의 안정화과정에서 침하와 복토작업이 반복되면서 매립물의 다짐작용이 순조롭게 진행되고 있는 것으로 보인다. 제 1 매립장 차수벽 밖에서 실시한 쌍극자-쌍극자 전기탐사와 자연전위탐사 결과에는 제 1 매립장 주위의 불량한 탐사환경에 의한 영향이 많이 나타난다. 제 2 매립장의 차수벽 안과 밖에서 실시한 쌍극자-쌍극자 전기탐사 결과를 비교하면 차수벽이 침출수를 어느 정도 차단하는 효과를 볼 수 있다. 제 2 매립장의 상부와 사면에서 수행한 자연전위탐사에서는 특별한 자연전위 이상은 나타나지 않으나, 하부의 차수벽 내부에서 수행한 자연전위 탐사 결과에는 침출수를 모으는 집수정의 영향이 크게 나타난다.