• 지구물리와물리탐사
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• 제24권3호
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• pp.73-77
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• 2021

유도분극법은 분극된 광물 입자와 공극을 채우는 지하수의 계면에서의 전기화학적 반응 차이를 영상화시키는 기술로서 광물탐사와 수리지질학적 조사에서 유용하다. 진동수영역 유도분극법은 시간영역 유도분극탐사법보다 더 나은 품질의 자료를 얻을 수 있지만 긴 자료취득 시간 때문에 현장 탐사에서 활발하게 적용되지 않았다. 하지만 현재 광물탐사 프로젝트는 과거와 비교하여 심부에 있거나 품위가 낮은 광체로 탐사 대상이 바뀜에 따라 고품질의 탐사법을 사용하는 것이 중요하다. 또한 자동 계측에 의해 단축된 탐사 시간은 진동수영역 유도분극탐사법의 현장 적용 가능성을 높였다. 따라서 이 연구는 광물탐사에서 광체 탐지 적합성을 파악하기 위하여 국내 스카른 광상의 탐사 시추공을 대상으로 진동수영역 유도분극 물리검층을 수행했다. 심도별 서로 다른 두 진동수에서 측정된 임피던스 자료로부터 교류 전기비저항, 백분율 진동수 효과, 금속계수를 계산했다. 자철석과 황철석을 포함하는 구간은 다른 구간과 비교하면 상대적으로 낮은 교류 전기비저항, 높은 백분율 진동수 효과, 큰 금속계수를 보였다. 따라서 진동수영역 유도분극법은 앞으로의 광물탐사에서 유용할 것으로 여겨진다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권4호
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• pp.242-246
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• 2014

지층의 전기화학적인 물성을 이용한 광대역유도분극(SIP) 탐사는 황화광물을 포함한 금속광물탐사에 유용한 기술이다. 탐사자료로부터 IP 물성을 계산하기 위해서는 등가회로 분석을 수행한다. 분석에 사용되는 암석의 SIP 반응을 고려한 등가회로 모델은 해의 비유일성이라는 문제를 가지기 때문에 정확한 분석을 위해 적절한 모델을 설정하는 것이 매우 중요하다. 따라서 이 연구는 SIP 이상반응을 나타내는 광석의 분석에 적합한 새로운 모델을 제안하고자 하였다. 이 모델은 기존의 Dias model과 Cole-Cole model의 비교를 통하여 적합성을 검증하였다. 그 결과, Dias model과 Cole-Cole model을 이용한 분석 결과의 NRMSE 오차는 각각 10.05%와 17.03%를 보였다. 하지만 제안한 새로운 모델의 NRMSE 오차는 0.87%로 상당히 낮았기 때문에 다른 모델보다 SIP 이상 자료의 등가회로 분석에 유용하고 판단하였다.

• 천문학회보
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• 제43권1호
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• pp.71.2-71.2
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• 2018

태양계 질량의 대부분은 플라즈마, 기체, 또는 액체 상태로 존재하며, 극히 일부만이 고체 즉 암석과 광물로 존재한다. 하지만, 반응 특히 혼합(mixing)이 일어나는 속도가 매우 느린 고체의 특성상 태양계의 탄생과 진화 과정의 기록은 고체태양계 물질에 더 잘 보관되어 있다. 지구를 제외한 고체 태양계 물질을 확보하기 위해서는 지구로 낙하한 암석인 운석(meteorites)을 발견하거나, 우주로 나가 시료를 가져와야 한다. 아폴로 미션(Apollo mission)에 의한 월석(lunar rocks) 채취(Papike et al., 1998), 하야부사 미션(Hayabusa mission)에 의한 소행성(asteroid) 시료 채취(Nakamura et al., 2011), 스타더스트 미션(Stardust mission)에 의한 혜성 시료 채취(Zolensky et al., 2006) 등이 후자에 속한다. 능동적으로 가져온 시료는 아직까지는 그 종류와 양에서 운석에 비해 매우 부족하므로 현재까지 우리가 알고 있는 고체 태양계에 관한 대부분은 운석 연구를 통해 얻어졌다. 운석은 크게 미분화운석 즉 콘드라이트(chondrites)와 분화운석(differentiated meteorites)으로 구분한다. 분화운석 중 일부는 달운석(lunar meteorites) 또는 화성운석(martian meteorites)이며, 나머지 분화운석과 콘드라이트는 암석-지구화학적 특징과 성인적 연관성에 의해 다양한 그룹으로 세분되는데 각 그룹은 하나의, 또는 둘 이상의 매우 유사한, 소행성에서 유래한 것으로 해석된다(Krot et al., 2014; 최변각 2009). 다양한 종류의 운석과 구성 광물에 포함된 기록으로는 (1) 태양계 이전 존재한 항성의 대기에서 생성된 광물, 즉 선태양계 광물(presolar grains), (2) 태양계 성운 탄생과 각 진화 단계의 정확한 시기, (3) 태양계 성운의 화학조성-동위원소 조성, 온도-압력 조건 등을 포함한 물리-화학적 특징, (4) 가스-먼지로부터 미행성, 소행성, 행성으로의 진화 과정, (5) 행성 진화의 열원, (6) 소행성 핵의 생성 과정 등이 있다. 강연에서는 이들을 간략히 살펴보고자 한다. 운석연구 등을 통해 태양계 생성과 진화과정에 관한 다양한 정보가 축적되었지만, 앞으로 연구할 것들이 더 많다. 또한 태양계 물질 중에는 운석의 형태로 지구로 들어왔거나 앞으로 들어올 수 있는 것도 있지만 그렇지 않은 것도 있다. 가스나 기체의 경우가 그러할 것이며, 고체지만 결합이 약해 일부라도 원형을 유지한 채 대기권을 통과 할 수 없는 것도 있을 것이다. 또 공전궤도나 중력 등 물리적 이유로 지구권 진입이 불가능한 것도 있다. 이러한 태양계 구성원에는 우리가 아직까지 얻지 못한 정보들이 다량 보존되어 있을 것이다. 미래의 태양계탐사가 기대되는 이유 중 하나이다.

• 한국광물학회지
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• 제31권3호
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• pp.193-213
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• 2018

베트남 북부 네안성 뀌홉지역에서 희토류 원소의 광화작용과 관련된 이상대 확인을 위해 토양지구화학탐사를 수행하였다. 시료채취 간격은 가로 250 m 13 line (총 4.2 km), 세로 300 m 25 line (총 7.5 km)으로 총 325개의 시료가 채취되었다. 또한, 토양지구화학탐사 결과를 바탕으로 총 희토류(Total rare-earth oxides, TREO) 함량이 높은 8개 격자점을 대상으로 피트탐사를 수행하여 73개의 토양시료를 채취하였다. 조사지역은 반찌응(Ban Chieng) 흑운모 화강암 복합체가 편암, 편마암, 석회암으로 구성된 부캉(Bu Kang)층을 관입하고 있다. 본 지역의 주요 광화작용은 주석, 루비, 그리고 화강암 복합체의 주변부 변질대에 분포하고 있는 것으로 사료되는 함희토류 모나자이트(Monazite)와 제노타임(Xenotime)의 산출이 특징적이다. 채취한 토양시료의 ICP-MS 분석 결과, 총 희토류 평균 함량은 지각의 총 희토류 함량(248 ppm)보다 평균 약 1.4배 높게 나타났다. 한편, 경희토류의 평균 함량은 44.6 ppm으로서 지각 평균(200 ppm)보다 결핍되어 있고, 중희토류는 평균 함량(44 ppm)이 지각평균(26 ppm)의 약 1.5배 부화되어있다. 피트탐사에서 채취한 토양시료에 대한 희토류원소의 화학성분 분석 결과, 6개의 피트에서 총 희토류 함량(TREO)이 1,000 ppm 이상의 값이 확인되었다. 이는 뀌차우(Quy Chau)지역의 탐사 및 분석 결과와 비교해보면, 북동-남서 방향으로 희토류 이상대가 발달하고 있는 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제52권5호
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• pp.499-508
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• 2019

미얀마 북서부 물웨룻 크롬-니켈광화대(약 $800km^2$)의 산출지를 대상으로 예비조사를 통해, 자료원, 지질잠재성, 광상구 소재여부, 대상광물의 자원개발 필요성, 기탐사실적, 품위, 광상형, 인근 가행광산 여부, 인프라환경 및 탐사예상 효과를 면밀히 검토한후 보피붐 지역을 정밀탐사지역으로 선정하였다. 이후 2013년부터 2016년까지, 한국지질자원연구원과 미얀마지질조사광물탐사국은 1:1,000 축척 지질 및 토양지구화학탐사, 자력탐사($1.672km^2$ 면적), 트렌치조사(총연장 392 m 19개), 피트탐사(총 심도 42.6m 18개), 탐사시추(2015년, 6개공 600m 시추 및 2016년, 13개공 617.4m)를 수행했다. 이중 11개공에서 77개 시추코어시료를 채취하고 각각 비중과 Cr 및 Ni 함량을 양곤 DGSE 분석센터에서 분석했다. 기수행 지표지질조사, 지구화학탐사, 자력탐사, 트렌치조사, 시추자료를 고려하여 보피붐 지역을 8개 블록으로 구분했으며 자원량평가는 정측자원량 및 개측자원량으로 평가했다. 정측자원량은 약 9,790톤이며, 개측자원량은 약 12,080톤이고, 평균품위는 Cr 11.8% 및 Ni 0.34%이다. 보피붐 지역의 경우, 남쪽의 웨불라(Webula) 크롬광화대와 연계해서 개발한다면 중규모급 광산의 개발여지가 있으며, 미얀마는 지질학적으로 오피올라이트 벨트가 서측과 동측에 광대하게 분포하고 있어 보피붐 지역에서 기초탐사를 수행하면서 습득한 탐사기법은 향후 미얀마 오피올라이트벨트에서 잠두 크롬광체를 발견하는데 도움을 줄 것으로 사료된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권3호
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• pp.143-153
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• 2015

탄화수소 생산에서 화학공법은 폴리머 용액을 저류층에 주입함으로써 탄화수소의 생산량을 증대시키는 방법이다. 화학공법의 유용성을 파악하기 위해서는 저류층 내 폴리머 용액의 거동 양상을 모니터링하는 것이 매우 중요하다. 저류층 내 폴리머 용액과 유체 변화에 대한 모니터링의 가능성을 확인하기 위해, 저류층을 구성하고 있는 암석 및 유체의 종류, 포화도 등의 매개변수에 따른 탄성파 및 전기비저항 암석물리모델을 구성하고, 폴리머 주입에 따른 탄성파 및 EM 토모그래피의 반응을 계산하였다. 특히 전기비저항 암석물리모델 구성에서는 순수사암, 셰일질 사암, 사암셰일박리층 3가지의 서로 다른 저류층 암석을 고려하였다. 폴리머 용액의 농도는 가장 일반적으로 이용되는 2 wt%로 하고 담수를 이용한 경우와 염수를 이용한 경우로 나누어 분석하였다. 더 나아가, 화학공법에 대한 중성자검층 민감도 분석을 수행하였다. 이 논문에서 다루는 기법들은 탄화수소 저류층뿐만 아니라 지열 저류층 등의 모니터링에 있어서도 중요하게 적용될 것이다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2001년도 정기총회 및 제3회 특별지포지움
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• pp.94-103
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• 2001

유기 석유화학 오염 물질인 휘발유가 지하 분포 시, 지하수면 위 토양 매질(vadose zone)내에 존재할 수 있는 기체 상태(vaporphase)와, 지하수면의 상승 또는 하강에 의해 분포 할 수 있는 residual phase의 유류 오염 물질이 GPR에 미치는 반응을 조사하기 위하여 모래와 자갈을 토양 매질로서 채운 탱크를 이용한 모델 실험이 수행되었다. 물만 사용하여 지하수면의 상승과 하강을 유도한 후, 석유 수송을 위하여 지하에 매장된 파이프 혹은 석유저장을 위한 지하 탱크로부터 지하수면으로의 유류 오염을 simulation하기 위하여 모델 탱크바닥을 통하여 휘발유가 주입되었다. 본 연구 결과, 수분 함량에 따른 GPR의 민감성과 지하수면의 변화 관측에의 GPR 효율성이 입증되었다. 또한, 휘발성 유류 오염 물질의 기체상태가 vadose zone에 분포 시 GPR를 이용하여 탐지할 수 있는 가능성과, 지하수면의 상승에 의해 지하수면 밑의 물로 포화된 토양(water saturated zone)에 분포할 수 있는 residual phase의 유류 오염 물질의 탐지 가능성이 모델 실험을 통하여 확립되었다 그리고, residual phase의 유류 오염 물질이 지하수면 아래에 분포하는 오염지역에서 GPR을 이용한 유류 오염물질을 탐지할 수 있는 새로운 탐사전략이 제시되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.61-68
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• 2010

인천시 강화군 석모도의 지열에너지 개발을 위하여 성부 파쇄대 해석을 위한 MT 탐사를 수행하였다. 또한, MT 탐사자료의 해석을 위해서, 지질조사와 심부시추공 물리검층을 함께 수행하였다. 석모도의 지질은 북쪽에는 백악기와 쥬라기에 관입된 화강암이, 남쪽에는 선캄브리아기의 편암류가 분포한다. 이 지역에서 지열징후는 편암류와 백악기의 화강암의 경계부에서 발견되었다. 심부파쇄대를 따른 영수의 순환에 의해 대상지역의 지온증가율은 $45^{\circ}C/km$ 이상으로 대한민국 평균보다 훨씬 높게 나타났다. MT 탐사자료의 2차원 빛 3차원 해석 결과, 전기전도도가 매우 높은 이상대가 동쪽으로 경사져서 지하 1.5 km 깊이까지 분포하는 것으로 나타났으며 이는 해수로 채워진 파쇄대로 해석되었다. 이 이상대를 목표로 시추한 결과 1280 m 심도에서 일일 4000 ton 이상, 온도 $70^{\circ}C$ 이상의 많은 양의 지열수를 개발하는데 성공하였다. 이 지열수의 화학적인 성분은 기존 시추공에서 발견된 지열수의 화학성분과 매우 유사하여 동일한 지열저류층, 즉, 동일한 지영저류층에서 생산되는 것으로 간주할 수 있을 것으로 판단하였다. 이러한 탐사결과를 기초로 2009년부터 한국지질자원연구원에서는 지열 열병합 발전을 위한 새로운 지열개발 프로젝트를 시작하였고 추가적인 MT 탐사와 탄성파 반사법 탐사, 이미 굴착되어 있는 20여개의 심부 시추공에 대하여 물리검층을 포함한 각종 시추공 조사 등이 수행 중이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권3호
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• pp.137-145
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• 2017

다양한 화학산업에서 사용되는 고품위 석회석은 국내 태백산 분지 일대 상부 풍촌층에 분포하고 있다. 물리탐사는 광범위한 지표면 아래의 지질구조를 조사하는데 가장 효율적인 방법이다. 고품위 석회석 조사와 관련된 물리탐사 연구사례가 거의 선행되지 않았으므로 석회석 조사에 적절한 탐사전략이 아직 마련되지 않았다. 따라서 이 연구에서 암상별 물성연구를 바탕으로 최적의 고품위 석회석 탐사방법을 제안하고, 탐사결과 해석에서 필요한 데이터베이스를 축적하는데 초점을 두었다. 연구를 위한 암석시료는 정선 일대 하부 화절층, 풍촌층, 암맥류를 대상으로 현장 시추 코어에서 채취했고, 실내 물성 측정과 암석 기재를 수행했다. 풍촌층 암석의 대자율은 하부 화절층과 암맥보다 확연히 낮으므로 이러한 암상 경계는 자력 탐사로 구분할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 중부 풍촌층 암석의 전기적 물성, 특히 충전성은 상부/하부 풍촌층과 비교하면 차이가 나므로 상부 풍촌층의 고품위 석회석은 유도분극 탐사로 찾을 수 있을 것으로 판단했다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.201-206
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• 2006

지구과학은 지구와 지구시스템을 기술(description)하던 기존의 역할에서 벗어나, 진화하는 지구 시스템 안에서 일어나는 프로세스의 모델링(process modeling), 시뮬레이션(simulation) 그리고 이러한 현상들을 구상화(visualization)하는 방향으로 그 접근 방법이 서서히 그러나 매우 역동적으로 변화하고 있다. 하지만 이러한 모델링 및 시뮬레이션은 현대의 컴퓨터 기술의 발달에도 불구하고 그 수행이 쉽지는 않다. 그 이유로는 지구의 현상들은 그 현상의 기초원인이 되는 물리적 화학적 프로세스들이 비선형적이며, 서로 다른 프로세스들이 상호 연동되어 발생하고, 시간에 따라 변화를 보이기 때문이다. 더구나 이러한 복잡한 프로세스들이 암석의 공극구조라는 매우 복잡한 구조 안에 일어날 때, 그 현상의 모델링 및 시뮬레이션은 그 어려움이 더욱 커지게 된다.따라서 이러한 지구시스템의 여러 가지 프로세스들에 대한 효과적인 모델링 및 시뮬레이션을 위해선 지구의 기본 구성단위인 암석의 구조, 즉 복잡한 공극구조의 이해 및 그 형태를 효과적으로 컴퓨터상에서 수치적으로 기술하는 방법의 개발이 선행되어야 한다. 본 발표에서는 이러한 공극스케일의 모델링을 위한 격자볼츠만 방법, 유한요소법을 이용한 수치방법과 그 결과와, 지구의 여러가지 비선형적이고 시간종속적인 프로세서의 모델링에의 응용가능성에 대한 내용을 제시한다.