• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.471-483
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• 2001

토현광산 수계에 분포하는 광산수와 지표수의 pH는 지하수보다 다소 높아 알카리성을 띠며, 동일장소에서 두 번째 채취된 시료에서 더욱 높은 특징을 보인다. 이 지하수는 (Ca+Mg+Na+K)-(HCO$_3$+SO$_4$) 유형, 광산하류의 지표수는 (Ca+Mg)-(SO$_4$) 유형, 갱내수는(Ca+Mg)-(HCO$_3$) 유형에 속한다. 대부분 후기시료에서 음이온 함량이 증가하는 것과는 달리 양이온과 미량원소는 오히려 감소하는 경향을 갖는다. 따라서 각 유형의 수질은 서로 다른 수리지구화학적 성질과 진화경향을 갖는 것으로 보인다. 연구시료의$\delta$$^{18}$ O 및 $\delta$D 자각 -8.1~-9.4$\textperthousand$과 -62.2~-70.1$\textperthousand$이나, 지하수의 d 값은 2.4로서 지표수(5.2) 및 갱내수(7.6)에 비하여 낫다 이 값들은 모두 $\delta$D=8$\delta$$^{18}$ O +(6$\pm$4)자 평행한 범위에 도시된다. 모든 시료의 Sr 함량은 0.028~11.844 mg/ι으로서 큰 편차를 가지나 지하수에서 월등히 높고, $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr 비는 0.7115~0.7129로 비교적 일정하나 지하수에서 가벼운 특징을 갖는다. 또한 $\delta$$^{18}$ \/O ,Ca 및 r은 $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다. 이는 순환수와 암석간의 환경등위원소 고환반응보다는 채취지점의 고도효과가 반영된 것 일 가능성이 높다. 순환수-광활의 평형관계를 WATEQ4F로 계산한 결과, 수질에 주성분 원소를 공급할 수 있는 알바이트, 석영, 깁사이트, 석고 등의 포화지수는 대부분 용해성 환경으로 계산되었으며, 방해석과 돌로마이트는 침전조건 에 점토광물들은 침전과 용해의 경계에 집중되었다. 토현광산의 광폐석에서는 황화광물이 많이 산출되며, 이들은 pH 변화에 관계없이 EC와 TDS를 상승시키는데 큰 영향을 미쳤다 갱내수의 SO$_4$ 함량은 최대 181.845 mg/$\ell$ 이나 지표 수에서 급격히 증가하고 지하수에서도 249.927 mg/$\ell$가 검출되었다. 황산염광물들의 용해도를 계산한 결과, 이 SO$_4$$^{2-}$ 의 농집은 약 150 mg/$\ell$ 이상에서 포화상태에 도달할 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제38권6호
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• pp.607-622
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• 2005

하상퇴적물의 공급원을 규명하고자 전라남북도의 경계부근에 위치하는 섬진강 본류와 그 지류들을 포함하는 유역에서 발생하는 하상퇴적물의 희토류원소 분포양상과 토양유실량을 결석하였다. 연구지역 수계는 섬진강 본류를 비롯하여 순창읍을 관통하는 경천, 옥과면의 옥과천, 입면의 창정천과 입천이면, 각 수계에 직${\cdot}$간접적으로 퇴적물을 공급할 수 있다고 생각되는 10개 유역을 대상으로 토양유실량 분석을 실시하였다. 토양유실량 예측공식인 RUSLE 인자를 생성하기 위하여 토지이용도, 지형도, 토양도 등의 자료를 사용하었고, grid 기반의 10m 셀의 격자형 데이터로 구축한 RUSLE 인자들의 중첩분석을 통하여 연간 토양유실량을 예측하였다. 당위면적당 토양유실량은 밭(53,140.94 tons/ha/year), 과수원(25,063.38 tons/ha/year), 논(6,506.7 tons/ha/year), 산림 (6,074.36 tons/ha/year) 지역 순으로 우세한 것으로 나타났다. 침식위험지역으로 분석된 지역은 대부분 밭 지역 내에 분포하였다. 토양유실은 하천을 따라 분포하는 근원암 지역에서 주로 발생하였으며, 토양유실량, 침식위험지역 분포, 하상퇴적물과의 희토류원소 분포양상에 있어서의 상관관계 등을 고려해볼 때, 경천은 순창엽리상화강암, 옥과천은 대강엽리상화강암, 입천은 설옥리층의 퇴적물이 하천에 주로 유입되는 것으로 판단된다. 특히 여러 암종이 넓은 면적에 분포하고 있는 옥과천의 경우, 하싱퇴적물, 기반암 및 토양의 희토류원소 분포양상과 토양유실량 분석결과를 함께 활용함으로써 더욱 신뢰도 높은 상관관계를 밝힐 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제39권3호
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• pp.235-253
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• 2006

해양탄성파 프로파일을 정밀수심 및 자력자료와 함께 해석하여, 일본열도가 분리되어 동해가 형성된 한반도의 대륙 주변부에서 진행된 리프팅과 지각의 분리 과정을 연구하였다. 한반도의 주변부는 바다쪽으로 리프트분지와 융기된 리프트 측면부, 그리고 경사가 급한 대륙사면이 연속된, 비활성 대륙주변부에서 전형적으로 볼 수 있는 기본적인 리프트구조로 이루어져 있다. 북쪽지역에서는 한반도로부터 연장되고 부분적으로 분절된 대륙지각인 한국대지에서 리프팅이 발생하였다. 한국대지는 상대적으로 넓은 신장지역을 제공하여 많은 수의 리프트를 형성하였다. 한국대지 내에서 두 개의 눈에 띄는 리프트 분지(온누리와 반달 분지)는 주된 synthetic 단층과 더 작은 규모의 antithetic 단층에 의해 형성되어 넓고 대칭적인 구조를 갖는다. 이들 분지에서 변위가 큰 경계단층지역은 볼록한 경사면을 가지며 주향방향으로 지그재그 모양을 보인다. 대조적으로, 남쪽 주변부에는 비대칭적인 반지구로서 하나의 좁은 리프트분지(후포 분지)가 길게 형성되어 있다. 한반도 주변부의 리프팅은 주향이동 운동에 의한 변위가 아니라 대륙사면의 기저부를 따라 발생하였다고 유추되는 지각의 분리에 수직하는 서쪽 및 남동방향의 신장의 결과인 정단층작용에 의해 주로 유도되었다고 해석된다. 리프팅 동안에는 화산작용이 거의 없었으나 해저면 확장의 초기단계에서는 상당한 화산작용이 수반되었으며 이것은 특히 남쪽지역에서 리프트에 의해 유도되는 맨틀대류뿐만 아니라 슬랩에 의해 유도되는 약권의 상승을 반영한다고 보여 진다. 동해의 생성과 관련된 한반도 주변부의 구조 및 화산운동은 후열도 환경에서의 약권 상승에 의해 영향을 받는 화산작용을 수반한 비활성 대륙주변부에서 일어나는 과정으로 설명할 수 있다고 해석된다.

• 자원환경지질
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• 제50권2호
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• pp.117-128
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• 2017

고준위방사성폐기물 심지층 처분 대상 암종으로 고려되는 화강암에서 방사성핵종의 장기 거동 특성을 이해하기 위한 연구의 일환으로 KURT(KAERI Underground Research Tunnel) 화강암에 존재하는 U-Th 함유광물의 산출특성 및 존재형태 대한 연구를 수행하였다. KURT의 화강암은 주로 석영, 장석류와 운모류로 구성되며, 그 외에 저어콘 및 희토류원소를 함유하는 모나자이트, 바스트네사이트 등이 확인된다. 또한 견운모, 미사장석, 녹니석과 같은 이차광물과 함께 석영맥과 방해석맥 등이 관찰되는데 이는 후기 열수작용에 의한 영향으로 추정된다. U-Th 함유광물은 대부분 $30{\mu}m$ 이하로 석영 및 장석류, 운모류의 경계에서 확인된다. EPMA 정량분석 결과, U-Th 함유광물의 74.2 ~ 96.5%가 $UO_2$ (3.39 ~ 33.19 wt.%), $ThO_2$(41.61 ~ 50.24 wt.%), $SiO_2$ (15.43 ~ 18.60 wt.%) 등으로 구성된 것으로 확인된다. EPMA 분석결과를 이용한 화학구조식 계산결과, U-Th 함유광물은 규산염 광물로 토라이트(thorite), 우라노토라이트(uranothorite)인 것으로 판단된다. U-Th 함유 규산염 광물은 화강암과 페그마타이트 및 열수작용에 의해 형성된다. 따라서 마그마의 분화에 의해 형성된 KURT 화강암은 후기 열수에 의해 변질 및 교대작용이 수반되었을 것으로 판단된다. U-Th 함유 규산염 광물은 열수에 기인한 온도, 압력, pH 등의 변수들과 지화학적 요인에 의해 재결정 작용을 일으킨 것으로 추정된다. 또한 재결정 과정 동안 반복적인 용해/침전에 의해 우라늄과 토륨의 농집량 변화에 따라 토라이트, 우라노토라이트 광물들이 형성된 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제13권3호
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• pp.293-308
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• 2003

북한 지역 60km 하부 지각구조에 관한 새로운 결과를 토모그래피 방법으로 연구하였다. 한반도와 주변에서 얻어진 1013개의 P파와 S파 주행시간이 사용된다. 또한, 이 연구에서 토모그래피 알고리즘에 의해서 모든 지진의 진원이 재결정 된다. 속도구조의 파라미터화는 지진파 밀도에 따라 분포된 Node에 의해서 결정된다. 4개 Level의 120 Node가 각각 P파와 S파의 속도 구조에 적용된다. 연구 결과로 깊이 8Km의 량림 육괴의 깊이에서 P파와 S파 속도 이상변화는 각각 높고 낮게 나타났다. 그 반면에 평남분지의 P파와 S파 속도는 24km 깊이까지 모두 낮게 나타났다 그것은 량림 육괴는 지하수나 온천 등으로 포화 된 단층 및 파쇄대를 많이 갖고 있는 시생대-초기 하부 원생대육괴로 되어 있고, 반면에 평남분지의 평양-사리원 일대는 상부 원생대, 실루리안, 상부 고생대와 하부 중생대 기원의 퇴적층으로 채워진 내부 플렛트 폼 함몰로 되어 있음을 의미한다. 특히 백두산 하부 8, 16. 24km 깊이에서 높은 P파와 5파의 속도이상은 고결된 마그마 물체의 천부 도랑일지 모른다. 그러나 38km에서 낮은 P파와 S파 속도이상은 용융상태의 저속도 마그마방과 관련 된 것으로 본다. 우리는 또한 사리원을 포함한 옹진 분지에서 Moho불연속면이 약 55km임을 발견하였다. 백두산의 모호불연속면은 38km가량 된다. 특히 백두산 Moho에서 V/sub p//V/sub s/의 높은 비율은 지각과 맨틀 경계에서 용융물체가 있는것으로 간주된다. 또한 본 연구는 또한 량림육괴 순상지(Shield)의 끝 가장자리인 묘향산 지역 하부 40km에서 매운 높은 P파와 S파 속도 구조를 갖는 물체가 있음을 보여 주었다.

• 자원환경지질
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• 제39권1호
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• pp.83-93
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• 2006

동해 중부에 위치하는 키타-야마토 해곡은 야마토 뱅크와 키타-야마토 뱅크 사이에 형성된 좁고 긴 남서-북동 방향의 지구이다. 20EEZ-1 시추퇴적물은 키타-야마토 해곡의 남서쪽 가장자리에 위치하는 해령의 평탄한 정상부에서 채취되었다. 이 시추퇴적물은 반원양성 퇴적물로 구성되어 있으며, 폭발적인 화산활동에 의해서 공급된 테프라들을 포함한다. 이 연구의 목적은 키타-야마토 해곡에서 채취된 시추퇴적물의 테프라층서를 복원하고, 시추퇴적물에 포함된 테프라의 종류에 의해서 화산활동 당시의 대기환경과 해양환경을 밝히는 것이다. 20EEA-1 시추퇴적물은 테프라층서 복원과 퇴적상의 해석에 의해서 그 연대가 동위원소층서(marine isotope stage; MIS) 7에 해당되는 것으로 해석되었다. 이 시추퇴적물은 최상부에 산회된 뻘 퇴적상이 발달하며, 그 하부에 암색의 희미한 층리가 발달된 뻘 퇴적상과 담색의 생물교란된 뻘 퇴적상이 교호하고 테프라들이 협재한다. 이 시추퇴적물에 포함된 테프라는 주요 원소함량 분석과 층서적 관계를 고려하였을때, 일본 큐슈 지방의 아이라(Aira) 칼데라로부터 기원된 AT 테프라(29.24ka), 동해 한국대지에 위치하는 해저화산으로부터 기원된 SKP-I (MIS 3), SKP-II(MIS 4), SKP-IV(MIS 6과 MIS 5e 경계)와 SKP-V(MIS 6) 테프라, 백두산 기원의 B-KY1(약 130ka)과 B-KY2(약 196ka) 테프라로 해석되었다. 20EEZ-1 시추퇴적물에서는 울릉도 기원의 테프라가 관찰되지 않는데, 키타-야마토 해곡 지역은 울릉도 화산 활동에 의한 테프라의 대기를 통한 이동 경로에 포함되지 않음을 지시한다. 백두산 기원의 테프라는 분출 당시의 편서풍이 키타-야마토 해곡 지역까지 영향이 있었음을 지시한다. 그리고 한국대지에 위치하는 해저화산으로부터 해저 분출로 공급된 SKP테프라는 표층 해류에 의해서 키타-야마토 해곡까지 장거리 이동이 일어났다. 키타-야마토 해곡에서의 테프라층서 연구는 시추퇴적물의 시간층서 복원과 함께 테프라의 분출 당시의 해양과 대기의 고환경 해석에 도움을 준다.

• 자원환경지질
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• 제40권1호
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• pp.1-14
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• 2007

금성광상은 캠브리아기-오르도비스기 조선누층군 중 영월층군의 탄산염암과 쥐라기 제천화강암체와의 남측 경계부를 따라 백운석질 석회암과 석회암의 조성차이를 반영하여 서로 다른 유형의 스카른대가 배태되고 있다. 금성광상에서 스카른화작용은 전반적으로 규산염광물-산화광물-황화광물이 순차적으로 교대-정출되는 특징을 보이고 있으며, 공간적으로 상부 스카른에 배태된 점이성 스카른형 Mo광상과 하부 스카른에 배태된 근지성 스카른과 함께 수반되는 단방향 결정성장조직의 큐폴라형 Mo광상으로 양분된다. 금성광상의 상부 스카른대는 휘수연석${\pm}$자철석${\pm}$적철석과 함께 석회암이 교대된 Ca계열 스카른광물인 석류석+단사휘석+녹렴석+양기석+녹니석${\pm}$규회석${\pm}$사장석${\pm}$베스비아나이트의 광물조합을 보이고 있는 반면, 하부 스카른대는 자철석과 함께 백운석질 석회암이 교대된 Mg계열 스카른광물인 감람석+투휘석+투각섬석+금운모+사문석${\pm}$고니석${\pm}$활석으로 구성되어 있다. Ca계열 및 Mg계열 스카른광물의 공생관계 및 열역학적 자료를 종합적으로 검토한 결과, 전진 스카른 단계 스카른화 작용은 약 0.5kbar, $XCO_2<0.1$의 조건의 약 $500^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$ 온도범위에서 진행되었으며, 후퇴 스카른 단계 함수규산염광물의 안정영역은 약 $500^{\circ}{\sim}400^{\circ}C$ 온도범위로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제41권3호
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• pp.299-314
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• 2008

북동 방향의 호남전단대는 한국의 옥천대 남쪽 경계와 선캠브리아기 영남육괴 사이를 지나는 광역적인 우수향 주향 이동 단층대로 동아시아의 두드러진 지나 변형의 방향과 평행하다. 이 논문에서는 호남전단대의 한 지류인 예천전단대 명호지역의 선캠브리아기 압쇄 석영-백운모 편마암과 엽리상 각섬석-흑운모 화강암의 지화학 및 Nd-Sr 동위원소자료를 보고하고자 한다. 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류를 $SiO_2$ 대 $Na_2O+K_2O$의 분별도에 도시하면 $SiO_2$의 함량은 61.9-67.lwt% 그리고 $Na_2O+K_2O$의 함량은 5.21-6.99wt%로 화강섬록암 영역에 대부분이 점시된다. 선캠브리아기 압쇄 석영-백운모 편마암은 화강암의 영역에 점시된다. $SiO_2$에 대한 수정된 알칼리-라임 지수 및 Fe#($FeO_{total}/(FeO_{total}+MgO)$)에 의한 관계도에서 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류는 캘크-알카리 계열의 마크네슘 성분이 우세한 코딜러리안(Cordilleran)형 중생대 화강암류의 지화학 특징과 잘 부합된다. 또한 이들 암석들은 $Al_2O_3/(CaO+Na_2O+K_2O)$가 $0.89{\sim}1.10$로 중알루미나에서 약한 고알루미나질의 I형에 해당한다 하지만, 원남층의 압쇄 편마암은 $1.11{\sim}1.22$의 과알루미나질을 보여준다. 연구지역 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류 및 압쇄 편마암류의 미량원소 성분을 초생맨틀(Primitive mantle) 값으로 규격화한 거미 성분도상에서는 저장력 원소(large ion lithophile element)이며 불호정성 원소인 Rb, Ba, Th 및 U이 부화되어 있고 Ta, Nb, P, Ti 가 상대적으로 다른 원소보다 결핍되어 있으며 이러한 지화학적 특징은 호상형(Arc-type) 화강암류와 전형적인 활동성 대륙연변부의 지각물질로부터 유래한 화강암류와 유사하다. ${\varepsilon}_{Nd}(T)$와 Sr 초생값은 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류가 상부지각의 기원물질로부터 형성된 마그마로부터 생성되었음을 지시해 주고 있다. 연구지역을 포함한 영주저반의 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류는 전단대에서 멀어지면서 변형에 의한 특정 원소들(Ti, P, Zr, V 및 Y)의 변화경향이 관찰되지 않는다. 이러한 원인으로, 많은 유체를 가지고 있는 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류에서는 전단운동 변형동안 전단대 내와 외부의 유체의 흐름에 의한 질량 전달이 동일하게 일어나 암석 내의 부피변화 및 지화학 변질들을 야기 시키지 않았을 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제37권2호
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• pp.195-206
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• 2004

강원도 풍암(갑천)지에 분포하는 백악기 퇴적암류에 대한 고지자기 및 암석자기 연구를 수행하였다. 13개 지점으로부터 총 128개의 정향시료를 착공하였다. 지점별 고지자기 방향은 지층경사보정 후에 D/I=353.1$^{\circ}$/55.6$^{\circ}$, k=21.5, =$$\alpha$_{95}$=10.1$^{\circ}$, 보정 전에 D/I=10.5$^{\circ}$/56.9$^{\circ}$, k=73.9, =$$\alpha$_{95}$=5.3로 나타났으며, 지층경사보정 후에 분산도가 증가하였다. 단계별 경사보정에 따른 정확도상수(k)도 20% 경사보정시 최대값을 보였다. 전자현미경 관찰결과에서는 이차적으로 생성된 적철석이 녹니석 등의 점토광물들과 함께 나타났다. 이러한 결과들은 연구지역의 특성잔류자화가 지층경사 이후에 생성된 적철석에 의하여 기록된 재자화 성분임을 지시한다. 연구지역의 재자화 작용은 주변에 열수맥광상을 형성시킨 마그마수/천수 혼합 유체와 관련된 것으로 해석하였다. 재자화 방향으로부터 계산한 고지자기극의 위치(214.3$^{\circ}$E, 81.6$^{\circ}$N, =$A_{95}$==7.4$^{\circ}$)는 한반도에서 기 보고된 후기 백악기와 제 3기의 고지자기극의 위치와 가깝다. 이 시기의 화학잔류자화에 의한 재자화현상은 옥천대 경계부에 위치한 다른 백악기 소분지들(예, 음성분지, 공주분지, 영동분지)과 옥천비변성대의 고생대 지층에서도 보고된 바 있기 때문에 옥천대에 광역적으로 일어난 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제50권4호
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• pp.303-311
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• 2017

본 연구에서는 국내 $CO_2$ 지중저장 후보지인 장기분지에서 덮개암층으로 대표되는 이암과 응회암 코아에 대하여, 초임계이산화탄소(supercritical $CO_2$; $scCO_2$) 초기 주입압력을 측정하고 90일 동안 지화학 반응 실험 결과에 근거하여 두 암석의 $scCO_2$ 차폐능(sealing capacity)을 평가하였다. 장기분지 $CO_2$ 주입 예정부지 주변에서 수행한 대심도시추코아 중 깊이 800 m 이상 되는 이암과 응회암 코아를 대상으로 $scCO_2$ 초기 주입압력을 측정하였다. 스테인레스 강철로 제작한 고압셀(100 mL 용량)을 이용하여 지중저장 조건(100 bar, $50^{\circ}C$)에서 $scCO_2$-지하수-암석 반응을 실시하여 반응 전/후 광물 변화를 관찰하여 덮개암의 지화학적 안정성을 평가하였다. 덮개암에 대한 초기 $scCO_2$ 주입압력을 측정하기 위하여 원통형 스테인레스강철 고압셀 내부에 암석 코아를 고정시키고, 코아 상부와 하부의 압력 차이(100 - 300 bar)를 이용하여 증류수로 포화시킨 후, 고압셀 외부에 부착된 압력계를 이용하여 코아 내에 포화된 공극수압을 100 bar로 유지시켰다. 지중저장 현장에서 덮개암 내부로 $scCO_2$가 이동하는 경계조건을 모사하기 위하여 고압셀 출구를 $scCO_2$와 증류수로 채워진 대형 고압탱크(5 L 용량; 100 bar, $50^{\circ}C$ 유지)에 연결시켜, 고압셀에 고정된 암석 코아 공극 내로 침투하는 경우 지중저장 조건 하에서 일정량의 $scCO_2$가 코아를 통과할 수 있도록 하였다. 셀 입구에서는 코아의 공극수압인 100 bar보다 높게 유지시켜 $scCO_2$를 주입하되, 주입이 지속적으로 진행되기 시작하는 최소 주입압력($100bar+{\Delta}p$)을 암석에 대한 주입압력으로 측정하였다. 90일 반응 후 응회암과 이암의 큰 광물학적 변화는 없는 것으로 나타나 두 암석 모두 $scCO_2$ 주입 시 지화학적으로 안정한 것으로 나타났다. 응회암의 경우 공극수압과 $scCO_2$ 주입압력 차이(${\Delta}p$)가 15 bar에서 $scCO_2$의 내부 침투가 시작되어 20 bar 이후부터는 지속적인 $scCO_2$ 주입이 이루어졌다. 이암의 경우에는 ${\Delta}p$를 150 bar까지 증가시켜도 $scCO_2$가 주입되지 않아 응회암보다 $scCO_2$ 차폐효과가 약 10 배 높은 것으로 나타나, 장기분지에 $CO_2$ 주입 시 응회암보다는 이암층이 덮개암 역할을 할 것으로 판단되었다.