• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.403-416
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• 2006

자력탐사는 신속, 간편, 저렴한 물리탐사법으로서 자원 탐사, 지질구조 조사, 토목, 환경 문제 등 다양한 분야에 효과적으로 적용된다. 특히, 항공 탐사는 유용 지하자원의 부존 및 개발에 대한 잠재력 평가 뿐 아니라 국토 전반에 대한 지질 특성 평가를 통하여 국토의 효율적인 활용 계획의 수립과 지질 재해의 예측 등 국가의 기본적인 지구과학 정보를 제공한다. 자력탐사는 가장 역사가 오래된 물리탐사법으로서, 우리나라에도 비교적 일찍 도입되었다. 일본 강점기에도 지구자기장을 관측하였고 광상조사와 온천조사에 이용하였다는 기록이 있다. 해방과 한국전쟁의 혼란이 끝난 1950년대 중반부터 산업화를 위한 지하자원의 개발이 요구됨에 따라 우라늄, 철광을 비롯한 금속 광물자원, 석탄 그리고 지하수 등을 대상으로 자력탐사가 활발하게 수행되었는데, $1958{\sim}1959$년의 Apache 항공 자력탐사와 그 결과 확인된 이상대에 대한 육상 확인 자력탐사들을 대표적인 사례로 들 수 있다. 1970, 80년대는 물리탐사 전문 인력이 많이 배출되었고, 탐사 장비가 현대화되었으며, 컴퓨터가 활용됨으로써 탐사, 자료처리 및 해석 기술이 비약적으로 발전하였다. 1981년 한국동력자원연구소에서는 전국토에 대한 광역적인 자력 이상 분포를 파악하여 지질 구조를 규명하고 광상 부존의 잠재력을 평가하기 위한 항공 자력탐사 프로젝트를 수행하였는데, 이것은 이 시기에는 이러한 대형 프로젝트를 수행할 만한 기술, 인력 그리고 연구비 등을 가지고 있었다는 것을 보여준다. 그러나 1980년대 중반부터 시작된 광업의 쇠퇴는 자력탐사를 비롯한 물리탐사의 관심이 전통적인 광물, 에너지 자원에서 새로운 지하자원으로 대두한 지하수, 지열 등으로 옮겨갔으며, 물리탐사의 본질인 지질 구조 조사 연구가 활발해졌다. 또한 1990년대 이후 등장한 토목, 환경 물리탐사라는 새로운 대상에 대한 관심이 높아지면서 자력탐사도 부지평가, 지반조사 지하 매장물 환경오염 등의 문제에 다양한 방법으로 접근하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.385-399
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• 2021

인간의 활동에 의해 발생하는 유발지진 중 유체의 주입뿐만 아니라 유체의 생산 또한 원인으로 알려져 있다. 본 기술보고에서는 유체를 생산할 때 저류층 내부의 공극압 감소로 인해 지진이 유발되는 메커니즘을 정리하였다. 유체 생산으로 인해 유발지진이 발생한 사례들 중 네덜란드 흐로닝언(Groningen) 가스전, 프랑스 라크(Lacq) 가스전 그리고 멕시코 세로 프리에토(Cerro Prieto) 지열 발전소를 소개하고 각 사례에 대한 기존 연구들을 정리하였다. 유체 생산 필드에서의 유체 생산량과 지반침하, 그리고 기존 단층의 유무가 유발지진과 큰 상관성을 보이는 것을 확인하였다. 따라서, 석유나 가스 생산 필드 그리고 지열 발전소 개발을 위해 저류층에서 유발지진의 발생 가능성을 내재하고 있는 단층 유무에 대한 정확한 탐사와 생산 중에 나타나는 지반침하를 실시간으로 모니터링하며 생산량을 조절하는 것이 중요하다.

• 한국광물학회지
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• 제26권4호
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• pp.331-342
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• 2013

동아프리카 열곡대는 아라비아반도와 아프리카 북동부의 경계에서 부채꼴 형태로 남쪽으로 뻗은 대단층 함몰지구대이다. 아프리카 판 내부에 발달한 열곡대의 폭은 35~60 km이며 연장은 약 4,000km로 알려져 있다. 열곡대는 에티오피아에서 남서방향으로 발달하다 에티오피아 남부에서 동, 서 및 남서 열곡대로 나누어진다. 이 열곡대는 제3기초 올리고세(30~35 Ma)부터 에티오피아 북부 아파르 침강대를 중심으로 주 에티오피아 열곡대가 형성되고, 남쪽으로 확장되면서 마이오세에 활성화된다. 서부 열곡대는 동아프리카대지의 가장자리와 빅토리아 호의 서편을 따라 발달하며, 고각의 정단층에 의해 특징되는 전형적인 반지구대이다. 동부 열곡대(주 에티오피아 열곡대와 케냐 열곡대)는 30 Ma 전 화산활동과 지구조활동이 시작되었으나, 서부 열곡대는 Albert 호 북부에서 12 Ma 전에, Tanganyika 열곡에서는 7 Ma 전부터 시작되었다. 서부 열곡대의 남서 방향으로 분기된 남서 열곡대는 DR-콩고 남부와 잠비아의 Tanganyika 호에서부터 남서 방향으로 확장되어 보츠와나 Okavango 열곡대와 연결된다. 주 에티오피아 열곡대(MER)의 화산암류와 관련 퇴적암류는 지열, 소다회, 포타쉬(K), 천열수 금, 벤토나이트, 유황 및 부석자원으로 중요한 관련암으로 역할을 한다. 열곡관련 대표적인 광상으로는 Afar 열곡대에 분포하는 Danakhil K-광상과 Megenta 및 Blackrock 천열수 금광상이다. Danakhil K-광상은 제4기 화산활동과 높은 지열류에 의해 열곡대 내 분포하던 소금 선상지(salt fan)에서 증발작용에 의해 형성된 증발형 K-광상으로서 총 자원량은 약 12.6억톤으로 평가되었다. 이 광상에서는 4종의 K-광물인 실바이트, 카날라이트, 포리하라이트, 카이나이트가 산출한다. 아파르 침강대 내 분포하는 대표적인 천열수 금광상은 텐다호 지구대에 위치하는 Megenta 및 Blackrock 광상이다. 제4기에 EMR에서 산성의 과알칼리 화산활동에 의해 열수활동이 초래되어 현재까지도 활동하여 지열대가 형성되고, 저유황형금 광상들이 형성되었다. Megenta 저유황형 금 광상은 2009년 발견되었으며, 현재 영국의 Startex International사에 의해 탐사가 진행 중이다. 지금까지의 탐사 결과 옥수질 규화 변질암 분포지에서 5개의 광체가 분포하며, 그중 Hyena 광체에서는 규화 변질된 열수각력암에서 최고 16.75 g/t의 금 품위가 보고되었다. 동아프리카 열곡대의 서편인 부룬디에 분포하는 Gakara REE 광상은 카보너타이트 유형의 REE 광상이다. 이 광상은 $400km^2$ 면적 내 수 cm부터 수 m까지의 폭을 가지는 맥상 또는 망상세맥상의 광체를 형성한다. 주로 조립의 바스트너사이트와 모나자이트로 구성된다. 바스트너사이트의 형성시기는 $587{\pm}4Ma$인 신원생대로 알려져 있으며, 이 지역에 분포하는 카보너타이트와 알칼리암들이 신원생대에서 신생대까지의 광범위한 연대를 보이는 것은 동일한 구조선을 따라서 일어나는 반복되는 열곡활동으로 해석된다. 또한 REE, U, 인회석 자원의 관련암체로 생각되는 알카리 조면암(네펠린-조면암 포함)과 카보너타이트는 동아프리카 열곡대의 남동부 끝자락인 말라위와 모잠비크에 우세하게 분포한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권4호
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• pp.332-344
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• 2007

경북 포항 부근에서 지열에너지 개발을 위하여 굴착된 심부 시추공에서 다양한 물리검층을 수행하였다. 물리검층의 주요 목적은 지층층서 해석, 원위치 물성 평가, 대수층 추정 등이다. 물리검층 자료 중에서 자연감마선검층 자료를 시추공 BH-1호공의 코어검층과 비교하여 제3기 반고결 퇴적층 및 백악기 퇴적층과 관입암 등의 지층 층서를 해석하였다. 원위치 지층 물성 대비도표는, 제3기 퇴적층, 백악기 퇴적층과 관입암 등의 지질 구분에 효과적으로 이용되었다. 시추공 BH-4호공의 심도 1981.3 m에서의 온도는 $82.51^{\circ}C$로 측정되었으나 안정된 상태에서 측정한 시추공 BH-2호공의 온도가 시추직후 교란된 상태에서 측정된 온도보다 높았음을 고려할 때, 실제 온도는 이보다 $5{\sim}6^{\circ}C$ 정도 높을 것으로 예상된다. 온도/전기전도도 변화율검층, 암편로그에서 대수층으로 추정되는 구간이 다수 존재하는 것으로 해석되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.148-152
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• 2008

동해에서 얻은 다중채널 탄성파 프로파일에서 울릉분지의 해저평원에 강한 bottom simulating reflector (BSR)가 해저면에서 왕복주시로 약 210 ms 아래에 존재하는 것을 볼 수 있다. 이 BSR은 주변의 층서를 자르고 진폭이 매우 크며 해저면 반사신호에 대해 극성이 반대이므로 가스수화물 안정영역의 기저(BHSZ)를 나타낸다고 볼 수 있다. BSR의 반사계수는 -0.23에서 -0.26으로 매우 높은데 해저면 반사계수의 1.5${\sim}$1.7배이며 그 아래 구간속도가 800 m/s 이하로 감소한다. 이러한 특징은 BHSZ 아래에 가스가 존재하는 것을 지시한다. BSR의 깊이로부터 추정한 지열은 $95{\sim}98mW/m^2$로서 지금까지 측정된 값과 잘 일치한다. 따라서 BSR은 울릉분지에서 광역적인 지열의 분포를 추정하는 데에 유용하게 쓰일 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권2호
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• pp.145-155
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• 2005

경상북도 포항시 흥해읍 일대에서 지열자원 개발을 위한 심부 파쇄대 탐지를 목적으로 수행된 자기지전류 (MT) 탐사에서 경북 안동과 충북 청원시의 대청호 및 일본의 Kyushu에 원거리 기준점을 설치하고 이를 이용한 자료처리 결과의 상호 비교를 통하여 원거리 기준점에 따른 겉보기 비저항과 위상 자료의 질을 검토하였다. 대상지역에서 약 165 km떨어진 대청호 자료를 이용한 경우는 전력주파수인 60 Hz대역과 자연 전자기장 신호가 미약한 $10^{-1}Hz\~1\;Hz$ 대역을 제외한 주파수 대역에서 매우 좋은 자료를 얻을 수 있었으며, 약 480 km 떨어진 Kyushu 원거리 기준점 자료를 이용해서 거의 모든 주파수 대역에서 연속성이 매우 좋은 전기비저항과 위상 곡선을 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 2차원 역산을 수행한 결과, 지표의 10ohm-m 이내의 전기비저항을 보이는 반고결 이암층은 대상지역의 남쪽에서는 약 500 m 이상, 북쪽에서는 200 m 이내의 두께로 분포하며 북에서 남으로 경사진 형태로 나타났다. 심도 $500\~1,500m$에서 저비저항(L-2)과 고비저항(H-2)의 경계면은 단층면으로 해석되며 측점 206, 112와 414를 지나는 대략 $N15^{\circ}E$의 주향을 보인다. 1 km 이내의 천부의 저비저항 이상(L-4)은 파쇄대로 해석되며 측점 105를 지나면서 데략 $N60^{\circ}W$의 주향을 보인다. 또한, 북쪽의 큰 하천을 따라 저비저항 이상대가 공통적으로 나타나 구조선일 가능성을 시사한다. 그리고, 대상지역의 서쪽과 서남쪽의 $2\~3km$ 하부에서 10 ohm-m이내의 저비저항 이상대(L-3)가 나타나는데 이 층에 대해서는 향후 추가적인 연구가 요구된다.

• 자원환경지질
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• 제29권6호
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• pp.665-676
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• 1996

안정적인 천연자원의 공급을 통해 오랫동안 국가산업화에 이바지해온 일본의 광산산업은 산업구조의 개편에 따라 하향추세를 맞아 현재는 세 곳의 주요 광산만이 가행중이다. 최근 경제사정의 변화로 새로운 비금속광상의 개발이 어려워짐에 따라 매장량과 품위에 있어 경제적 가치를 갖는 천열수금광상으로 관심이 옮겨가고 있는 추세이다. 1970년대 후반의 급격한 금가격 상승은 환태평양 지역의 천열수금광상에 대한 지질학적 정보와 이해를 증가시키는 역할을 했으며, 특히 판구조론의 확립과 더불어 지열수계와 화석천열수계의 대비라는 가장 중요한 발전이 이루어졌다. 1988년에는 광산협회에서 천열수금광상의 개발을 목표로 일본내 19개 지역의 탐사를 인가했으며, 1989년부터는 준정부기관인 금속광업국에서 이 지역들의 금탐사를 수행해왔다. 광상성인에 관한 신개념과 새로운 탐사기술로 유망한 금광화대가 발견되어 왔으며 개발이 진척된 곳은 홋카이도 북부의 세타지역과 큐슈 중부의 노야지역이다.

• 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.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.113-126
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• 2022

북극해 아메라시아 분지(Amerasia Basin)에 속한 척치 해저평원(Chukchi Abyssal Plain)의 지구조 역사(tectonic history)는 혹독한 해빙 조건으로 인한 관측 부족으로 인하여 아직 밝혀지지 않았다. 지구조역사에 대한 여러 경쟁 가설들은 형성 시기로는 중생대에서 신생대까지, 지각 유형으로는 과도하게 확장된 대륙 지각에서 해양 지각까지, 형성 기작으로는 평행/부채꼴 균열에서 평행이동까지의 광범위한 범위를 갖는다. 2018년(ARA09C 항차)과 2021년(ARA12C 항차)에 쇄빙연구선 아라온을 이용해 해저평원의 수심 2,160~2,250 m 범위의 3개 정점에서 해양지각의 연령 결정에 필수적인 역할을 하는 해양지열의 관측이 이루어졌다. 해양지열 정점은 약 40 km에 걸쳐 확장축에 수직으로 위치한다. 퇴적물 코어 시료의 실험실 열전도도로부터 보정된 현장 열전도도를 사용하면, 관찰된 해양지열은 54~60 mW/m² 범위를 보인다. 해양지각을 가정할 때, 해양지열 관측결과는 형성 시기로서 후기 백악기(중생대)에 해당한다. 추정된 연대는 후기 중생대-신생대 동안 마카로프 분지가 열리면서 척치 해저평원 형성이 활성화되었다는 가설을 뒷받침한다. 이 시기는 동쪽으로 해저평원에 인접한 척치 보더랜드(Chukchi Border Land)의 열개 현상 발생과 동시대이다. 본 연구의 해양지열 관측결과로 퇴적물 내 가스하이드레이트 안정영역 하부(the base of the gas hydrate stability zone)의 위치가 추정되었고(332~367 mbsf), 이는 척치 고원(Chukchi Plateau)에서처럼 가스하이드레이트와 연관된 해저면 모사 반사면을 식별하는 데 도움이 될 것이다. 척치 해저평원의 정확한 형성 과정과 맨틀 열구조에 대한 이해를 높이기 위해 해양지열 관측을 포함한 추가적인 지구물리 탐사가 필요하다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권4호
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• pp.216-225
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• 2017

최근 인공송신원 전자탐사 분야에서 시추공 케이싱의 영향에 대한 연구가 큰 주목을 받고 있다. 이 연구에서는 케이싱을 전기 쌍극자 송신원의 집합으로 근사하는 방법에 기초하여 시추공 케이싱을 고려한 전자탐사 모델링 알고리듬을 개발하고 그 타당성을 검증하였다. 개발된 알고리듬을 이용해 시추공 케이싱이 측정되는 전자기반응에 미치는 영향을 확인하기 위해, 지열 저류층을 모사하는 합성모델을 구성하였으며 이를 통해 케이싱으로 인한 전자기반응의 변화 양상을 확인하였다. 시추공 케이싱에 의한 전자기반응의 변화는 케이싱 주변부에서 지배적으로 나타나며 송신원이 케이싱에 가까워짐에 따라 크게 나타나는 것이 확인되었다. 또한, 청수의 주입으로 인한 파쇄영역 형성에 따른 반응 분석을 통해, 송신원과 케이싱이 충분히 멀 때에는 주입 후의 자료를 케이싱에 대한 고려 없이 역산하여 파쇄영역을 영상화할 수 있다고 판단하였다. 하지만 송신원과 케이싱이 가까울 때에는 시추공 케이싱에 의한 영향이 커지므로 이러한 접근이 불가능 하지만 이 경우에는 주입 전과 후의 자료의 차이를 이용하면 케이싱을 고려하지 않는 해석이 가능함을 보여주었다. 이러한 다양한 연구는 모니터링 환경에 대한 정밀한 분석이 선행될 때 가능하며, 이 연구에서 소개된 접근법 및 알고리듬이 이러한 분석을 수행하는 데에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.