• 대한원격탐사학회지
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• 제33권3호
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• pp.267-274
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• 2017

본 연구는 지표면 아래 존재할 수 있는 싱크홀 탐지를 위해 포텐셜 필드법 중 중력학적 방법을 적용하고, 그 가능성을 제시하는데 목적을 둔다. 싱크홀을 대신하여 지표면 아래 1.8 m 깊이에 수조($1.8{\times}0.8{\times}0.8m$)를 매설하였다. 매설된 위치를 중심으로 $12{\times}12m$ 구역에서 1 m 간격으로 Scintrex사의 CG-5 상대중력계(정밀도 0.001 mGal)를 이용하여 중력을 측정하였다. 싱크홀 모형에 대한 이론상 중력효과를 계산하기 위해 3차원 중력모델링을 수행하였다. 그 결과, 중력 측정에 의해 직접 산정된 싱크홀 모형에 대한 중력효과 0.036 mGal은 3차원 중력모델링에 의한 결과 0.024 mGal와 근소한 차이를 보였다. 이것은 본 연구를 위해 사용된 수조 크기와 비슷한 규모의 싱크홀은 상대중력측량에 의해 탐지될 수 있으며, 보다 조밀한 간격으로 중력탐사를 수행한다면 보다 작은 규모의 싱크홀 탐지에도 중력탐사가 충분히 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제36권4호
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• pp.305-312
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• 2003

본 연구는 중력자료를 이용하여 팔공산화강암체의 분포양샹, 인근지역의 지하 지질 및 지질구조, 경상분지와 영남 육괴와의 관계규명 등을 밝히는데 그 목적이 있다. 연구지역은 북위 35$^{\circ}$45'-36$^{\circ}$21', 동경 128$^{\circ}$15'-129$^{\circ}$00'에 해당한다. 중력자료는 서울대학교, 한국지질자원연구원, 부산대학교 및 연세대학교에서 측정한 기존의 중력자료 826개와 팔공산 화강암체를 포함하는 주변지역에서 금번에 측정된 중력자료 140개에 대해 계기보정, 조석보정, 위도보정, 푸리에어보정, 부게보정, 대기보정, 지형보정을 실시하여 부게중력이상을 구하였다. 연구지역의 부게중력이상은 -12.88∼26.01 mgal의 분포를 보이며, 평균치는 11.27mgal이다. 연구지역의 서쪽에 위치한 영남육괴에서는 평균에 비해 상당히 낮은 저 이상대를 보이며, 연구지역의 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 이상값이 높아진다. 팔공산화강암체와 영남육괴 분포지역에서 부게중력이상이 낮게 나타나는 것은 이들의 밀도가 경상분지의 퇴적암보다 낮기 때문인 것으로 해석된다. 부게중력이상으로부터 지하에 존재하는 밀도 불연속면의 평균심도를 구하기 위해 진폭스펙트럼과 공간주파수를 이용한 파워스펙트럼분석을 실시한 결과, 밀도 불연속면의 평균 심도는 4.9 km와 10.4 km이며, 이는 각각 분지기반암과 콘라드면의 평균심도로 해석된다. 연구지역의 동쪽에서 갑자기 낮아지는 저이상대는 신령단층과 노고산 환상단층의 영향으로 해석된다 2차원 모델링에 의한 팔공산화강암체의 심도는 연구지역의 중앙을 기준으로 서쪽에서 동쪽으로 갈수록 감소한다. 각 측선의 2차원 모델링에 의한 팔공산화강암체의 분포 심도가 두 지점에서 첨예하게 깊게 나타나며, 각자의 심도는 측선 AAl에서는 5.3 km, 측선 BBl에서는 팔공산화강암체의 최대심도인 약 7 km이다. 또한, 팔공산화강암체 주변의 천부지역에는 작은 화강암체들이 관입해 있음을 알 수 있다. 각 측선별 2차원 모델링에 의해 얻어진 자료의 보간을 통해 구현한 3차원 해석으로부터 팔공산화강암체의 뿌리는 지표에 나타나는 팔공산화강암체를 중심으로 남서쪽부근에 위치하며, 지하에 분포하는 팔공산화강암체의 전체 부피는 약 31.211$Km^3$으로 추정된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.697-706
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• 2019

다상흐름 모델링 기법과 하이브리드 난류 모델링 기법을 결합한 수치모형을 이용하여 사각형 수로에서의 중력류를 수치모의 하였다. 이 연구에서 적용한 다상흐름 해석기법은 밀도가 큰 중력류 유체, 상대적으로 밀도가 작은 주변류 유체 그리고 자유수면 위에서 흐르는 공기를 3개의 상으로 처리하며, 각 상에 대해서 분리된 흐름 지배방정식을 적용한다. 난류흐름은 벽경계 근처에서는 RANS 모드로 모의하고 벽에서 떨어진 영역에서는 LES 모드로 해석하는 하이브리드 RANS/LES 방법의 일종인 IDDES 기법을 이용하여 해석한다. 이 연구에서 적용한 모델링 기법은 중력류의 머리의 전파속도를 실험값과 일치하게 잘 예측하는 것으로 나타났다. 수치해석 결과는 아울러 낮은 레이놀즈수 난류모형을 이용한 RANS 수치모의에서 이용되는 정도의 격자해상도에서도 큰 규모의 Kelvin-Helmholtz 형식의 경계면 와의 발달과 이들 와가 지속적으로 3차원 형식의 붕괴를 거쳐 작은 난류구조로 분해되면서 난류에너지가 소산되는 현상을 성공적으로 예측함을 보여준다. 적용한 수치모의 기법은 공학적으로 접근 가능한 격자해상도에서 돌출-쪼개짐 흐름 불안정을 동반한 중력류 머리부분의 3차원 거동 특성을 잘 재현하며, 이 결과는 보다 높은 격자해상도에서 구해진 LES 결과에 상응하는 것으로 나타났다. 이 연구결과는 하이브리드 난류모델링 기법과 다상흐름 해석기법을 병합한 수치모형이 자연상태에서 복잡한 중력류의 물리적 거동을 예측하는데 공학적으로 유망한 방법임을 보여준다.

• 자원환경지질
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• 제54권1호
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• pp.91-103
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• 2021

경상북도 포항시 냉수리 지역에 위치하는 양산단층의 수평 및 수직적 규모를 파악하기 위해서 단층을 동-서로 가로지르는 측선을 따라 중력장을 측정하였다. 그 결과, 단층 경계부에서 1.5 mGal의 뚜렷한 중력의 변화를 확인하였다. 이는 양산단층 서쪽과 동쪽의 지각 밀도가 서로 다르다는 것을 나타내며, 기존의 지질 및 지구물리 조사 결과와 비교해 보았을 때, 냉수리를 통과하는 양산단층은 서쪽의 불국사 화강암층과 동쪽의 경상계 퇴적암이 혼합된 파쇄대라는 것을 의미한다. 오일러 디콘볼루션(Euler deconvolution) 및 곡률 분석(Curvature analysis) 방식을 이용하여 파쇄대의 3차원적 규모를 확인한 결과, 깊이는 약 2,000 m이며, 남남서-북북동 방향으로 최소 약 3,000 m 정도 이어지는 것으로 파악되었다. IGMAS+ 소프트웨어를 이용한 지각구조 모델링 결과는 파쇄대 서쪽과 동쪽 지각의 밀도 차이가 약 0.1 g/㎤이라는 것을 보여주었다. 이상의 연구 결과는 중력장 데이터의 해석과 모델링이 지표면에 나타난 활성단층의 규모를 심부까지 파악 할 수 있는 매우 효과적인 방법이라는 것을 보여준다. 또한 지금까지 지표면을 중심으로 2차원적으로 수행했던 활성단층 지도 제작 사업의 영역을 3차원으로 확대할 수 있는 이상적인 수단이 된다.

• 지질학회지
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• 제54권6호
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• pp.641-656
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• 2018

북한의 서한만 분지 내에는 경제성이 있는 석유 자원이 존재할 것이라는 것이 여러 경로를 통해서 보고되고 있으나, 북한의 비밀주의 원칙에 의해서, 이 지역의 지질 및 지구물리학적인 연구를 위한 데이터가 공개된 적은 극히 드물었다. 그렇기 때문에 인공위성으로부터 제공되는 중력장 데이터는 서한만 퇴적분지의 구조를 밝혀내고, 이를 통해서 서한만 퇴적분지 내의 석유 부존자원 연구를 위해서 차선책으로 매우 유용하게 이용될 수 있다. 본 연구는 인공위성 데이터를 기반으로 만들어진 TRIDENT 중력장 데이터의 해석과 더불어 서한만 분지내에서 지금까지 수행된 지질 및 지구물리 데이터를 이용하여 서한만 퇴적분지의 3차원적인 밀도 구조를 밝혀내고자 수행되었다. 본 연구 결과, 서한만 분지 중, 2 군데의 지역에서 약 $2,000kg/m^3$의 매우 낮은 밀도를 특징으로 하는 저밀도 지층이 존재한다는 것을 확인하였으며, 이는 이 지역 퇴적분지 내에 석유 부존자원이 존재할 가능성이 매우 높다는 것을 시사한다. 한 곳은 서한만 중앙분지(Central basin) 남쪽 지역 약 3,000 m 깊이 백악기/쥐라기(Cretaceous/Jurassic) 층 속에 존재하며 그 부피는 약 $250km^3$으로 판단된다. 다른 곳은 중앙분지의 북쪽 지하 약 2,500 m에 위치하며, 그 부피는 약 $300km^3$으로 판단된다. 최근에 확보한 서한만 분지의 해상 측정 중력 데이터는 위의 연구 결과가 신빙성이 매우 높다는 것을 보여줌과 동시에 중앙분지 북서쪽 보하이만 방향으로 또 다른 저밀도 지층이 존재할 가능성이 매우 높다는 것을 보여준다.

• 한국지구과학회지
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• 제26권7호
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• pp.691-697
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• 2005

최근에 수행되고 있는 중력 탐사는 고분해능의 중력계와 GPS(Global positioning system)를 통한 정밀한 측정과 측지가 이루어지고 있다. 중력탐사에서 모델링과 역산의 기술은 많은 발전이 있어왔지만, 중력자료처리는 거의 변화가 없었다. 통상적인 정밀한 중력 자료 보정을 통한 부우게이상은 측정점의 고도에서 기준면까지의 물질의 영향을 일정한 밀도를 이용해 제거해 버리기 때문에 측정점 바로 하부의 이상체에 의한 영향을 상당히 왜곡시키게 된다. 본 연구에서는 탐사 지역의 지형을 DEM(Digital Elevation Map) 자료와 Multiquadric equation을 이용하여 실제 지형과 유사한 Multiquadric surface를 자동적으로 구성하고, 이를 블록화 함으로써 보정의 대상이었던 기준면 상부에 대한 밀도를 탐사 지역의 지질 정보와 지형을 포함하는 역산을 통해 수치적으로 계산하였다. 이러한 지형을 포함한 역산 방법을 3차 원중력지형역산(3DGTI; 3-D Gravity Terrain Inversion)이라 한다. 이 연구의 효율성을 검증하기 위하여 주변암과 밀도차가 존재하는 관입지역에 대한 모델을 구성하고 적용한 결과 기존의 부게 보정 방법을 적용한 부게 이상도에 비해 자료의 왜곡이 감소하는 효과를 얻을 수 있었다. 이를 통하여 지형 역산을 통한 객관적인 부게 밀도의 결정과 부게 보정시 실제의 수평적인 밀도 변화를 반영함으로써 기존의 문제점을 보완하였다. 게다가, 3DGTI로부터 얻어진 밀도분포는 지형의 윤곽을 그대로 표현하고 있어서 보다 실질적인 지질을 보여준다고 하겠다. 이 방법을 화강암체가 관입하고 있는 마산$\cdot$창원 일대에서의 중력 탐사 자료에 적용해본 결과 기존 방법보다 관입 화강암체의 위치와 그 규모를 알아내는데 더 효과적이었다. 따라서, 수평적인 밀도 변화가 뚜렷하게 존재하는 지역의 경우, 새로운 중력 자료 처리 방법이 기존의 부게 보정에서 발생하였던 문제점을 해결함으로써 천부의 분해능을 높이고, 심부의 밀도 분포도 좀더 정확하게 계산할 수 있으리라 생각된다.

• 지구물리
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• 제7권4호
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• pp.283-291
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• 2004

황해안 대륙붕 지역의 Quinling-Dabie-Sulu 대륙 충돌대의 위치와 퇴적분지의 지하구조를 알아보기 위해서, 한국자원 연구원 탐해 2호에 의해서 2000년부터 2002년까지 측정된 중력 데이터에 의한3차원 지하구조 모델링을 실시한 결과, 황해안 연구지역 내의 중력 이상은 주로 퇴적층과 기반암 사이 경계면의 밀도 및 깊이의 변화에 의한 것으로 판단된다. 대륙 충돌대라고 여겨지는 고밀도 지각구조는 황해안 퇴적분지의 남쪽으로 부터 북동 방향으로 한반도의 중서부 지역으로 연결되며, 퇴적 분지 내의 현저하게 밀도가 낮은 물질의 총 부피는 약 20,000 km3 정도로 추정되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.192-195
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• 2010

본 논문에서는 해상 크레인과 중량물의 동적 거동을 시뮬레이션하기 위해, 유한 요소 정식화(finite element formulation)를 이용하여 해상 크레인의 붐(boom)을 탄성체로 모델링 하였다. 붐은 3차원 탄성 빔(beam) 요소로 가정하고, 각 요소의 변형에 의한 변위는 형상 함수(shape function)과 절점 좌표(nodal coordinate)를 이용하여 정의하였다. 변형 변위를 이용하여 탄성 붐의 강성 행렬(stiffnes matrix)을 유도하고, 탄성 변위를 포함하는 위치 벡터를 이용하여 질량 행렬을 유도한다. 해상 크레인과 중량물로 이루어진 운동 방정식에 탄성 붐을 포함하여 유연 다물체계(flexible multibody system) 운동 방정식을 구성한다. 외력으로는 선박 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘, wire rope의 장력, 중력 그리고 계류력(mooring force)이 고려되었다. 먼저 요소의 개수를 변경하며 탄성 붐의 동적 거동을 시뮬레이션 하여, 유한 요소 정식화를 이용한 모델링의 타당성을 검증하였다. 그리고 해상 크레인과 중량물의 동적 거동 시뮬레이션에 탄성 붐 모델을 적용하였다.

• 지구물리
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• 제8권2호
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• pp.89-92
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• 2005

황해안 대륙붕 지역의 Quinling-Dabie-Sulu 대륙 충돌대의 위치와 퇴적분지의 지하구조를 알아보기 위해서, 한국 자원 연구원 탐해 2호에 의해서 2000년부터 2002년까지 측정된 중력 데이터에 의한 3차원 지하구조 모델링을 실시한 결과, 황해안 연구지역 내의 중력 이상은 주로 퇴적층과 기반암 사이 경계면의 밀도 및 깊이의 변화에 의한 것으로 판단된다. 대륙 충돌대라고 여겨지는 고밀도 지각구조는 황해안 퇴적분지의 남쪽으로 부터 북동 방향으로 한반도의 중서부 지역으로 연결되며, 퇴적 분지 내의 현저하게 밀도가 낮은 물질의 총 부피는 약 20000 km3 정도로 추정되었다. 북중국판과 남중국판의 경계인 Quinling-Dabie-Sulu 대륙 충돌대는 황해안 퇴적분지 남쪽과 북쪽 지역을 지나 각각 임진강 벨트와 충남 홍성 지역으로 연결되며, 북북동 구조선을 따라 동해안 쪽까지 연결되는 것으로 사료된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권4호
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• pp.26-35
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• 2019

타정식 현수교의 중력식 앵커리지를 설계하는 데 있어, 지반과 콘크리트 앵커블록 사이에 작용하는 접촉 마찰력은 교량의 주케이블의 장력을 지지하는데 많은 기여를 하고 있기 때문에 콘크리트와 암반 사이 접촉면의 마찰 및 전단 저항 특성을 이해하는 것이 중요하다. 이를 위해, 본 연구에서는 휴대용 레이저 스캐너를 활용하여 발파 바닥면을 스캐닝하였으며, 이를 바탕으로 3차원 모델링 및 거칠기를 정량적으로 분석하였다. 또한 발파 바닥암반 단면 데이터를 활용하여, 발파 바닥암반-콘크리트 경계면을 갖는 모델을 생성하였다. 동적파괴과정해석기법(DFPA-3D)를 활용하여, 해당 모델에 대한 직접 전단시험 모사를 수행하였으며, 이를 바탕으로 발파 바닥암반-콘크리트 접촉면에 대한 전단파괴 거동을 확인 및 분석하였다.