• 한국석유지질학회지
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• 제14권1호
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• pp.1-11
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• 2008

오일샌드는 비재래형(unconventional) 석유자원의 하나로서 비투멘(bitumen), 물, 점토, 모래의 혼합물이다. 오일샌드 비투멘은 API 비중이 $8-14^{\circ}$이고 점도가 10,000 cP 이상인, 매우 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원으로서 일반적으로 지표나 천부퇴적층에서 유동성을 갖지 않는다. 오일샌드 비투멘은 주로 캐나다 앨버타주와 사스캐추완주에 분포하고 있으며, 캐나다에만 원시부존량이 1조 7천억 배럴, 확인매장량이 1천 7백억 배럴에 달한다. 대부분은 앨버타주 포트 멕머레이(Fort McMurray) 인근의 아사바스카(Athabasca), 콜드레이크(Cold Lake), 피스리버(Peace River) 지역에 매장되어 있다. 캐나다 오일샌드 저류지층은 아사바스카 지역의 멕머레이층(McMurray Fm)과 클리어워터층(Clearwater Fm), 콜드레이크 지역의 멕머레이층(McMurray Fm), 클리어워터층(Clearwater Fm), 그랜드래피드층(Grand Rapid Fm), 피스리버 지역의 블루스카이층(Bluesky Fm)과 게팅층(Gething Fm)이다. 이들 지층은 하부 백악기 지층으로서 중생대 초-중기에 발생한 북미판과 태평양판의 충돌과 그로 인한 대륙전면분지(foreland basin)의 형성과정에서 퇴적되었다. 분지의 기반암은 복잡한 지형을 갖는 고생대 탄산염암이며, 그 위에 북미대륙 북쪽의 보레알해(Boreal Sea)로부터 현재의 북미대륙 서부를 남북으로 관통하는 전기백악기내해로(Early Cretaceous Interior Seaway)를 따라 해침이 발생하면서 오일샌드 저류지층이 형성되었다. 세 개의 주요 오일샌드 분포지역 가운데 80% 이상의 오일샌드를 매장하고 있는 아사바스카 지역의 저류지층인 멕머레이층과 크리어워터층의 최하부층원인 와비스코 층원(Wabiskaw Mbr)은 전기 백악기 시기의 해침층서를 잘 반영하고 있다. 멕머레이층 하부에는 하성기원의 퇴적층이 발달하고, 상부로 가면서 점차로 조석기원의 천해 퇴적층이 우세해지며, 와비스코 층원에 와서는 의해 세립질 퇴적층이 광역적으로 분포한다. 이러한 해침기원의 상향 세립화 경향은 아사바스카 오일샌드 부존지역에서 일반적으로 관찰된다. 오일샌드 부존지층은 일반적으로 불균질 저류층이며, 주요 저류층은 하성퇴적층이나 에스츄어리(estuary) 기원의 퇴적층에 발달한 하도-포인트 바 복합체(channel-pont bar complex)이다. 이러한 하도-포인트바 복합체는 범람원 및 조수평원 세립질 퇴적층이나 만-충진(bay-fill) 퇴적층과 함께 멕머레이층을 형성한다. 멕머레이층 상부에 오는 와비스코 층원은 주로 외해 세립질 퇴적층으로 이루어져 있으나, 멕머레이층을 대규모로 침식하는 하도사암층이 지역적으로 발달하기도 한다. 캐나다에서 오일샌드는 주로 노천채굴(surface mining)과 심부열회수(in-situ thermal recovery) 방식으로 생산한다. 50 m 미만의 심도에 묻혀있는 오일샌드는 노천채굴 방식으로 회수하여 비투멘 추출(extraction)과 개질(upgrading)과정을 거쳐 합성원유(synthetic crude oil)로 생산된다. 반면에 150-450 m 심도에 묻혀있는 오일샌드는 주로 심부열회수 방식으로 비투멘을 회수하여 비교적 간단한 비투멘 블렌딩(blending)과정을 통해 유동성을 증가시켜 정유시설로 운반한다. 심부열회수 방식으로 오일샌드를 개발할 경우 주로 스팀주입중력법(SAGD: Steam Assisted Gravity Drainage)이나 주기적스팀강화법(CSS: Cyclic Steam Stimulation)이 사용된다. 이러한 방법들은 저류층에 스팀을 주입하여 저류층 내의 온도를 상승시킴으로써 비투멘의 유동성을 증가시켜 회수하는 기술을 사용한다. 따라서 오일샌드 저류층 내부의 스팀전파효율을 결정하는 저류지층의 주요 지질특성에 대한 이해가 선행되어야 효과적인 생산설계와 효율적인 생산을 수행할 수 있다. 오일샌드 생산에 영향을 미치는 저류층의 주요 지질특성에는 (1)비투멘 샌드층의 두께(pay) 및 연결성(connectivity), (2) 비투멘 함량, (3) 저류지역 지질구조, (4) 이질배플(mud baffle)이나 이질프러그(mud plug)의 분포, (5) 비투멘 샌드층에 협재하는 이질퇴적층의 두께 및 수평연장성(lateral continuity), (6) 수포화층(water-saturated sand)의 분포, (7) 가스포화층(gas-saturated sand)의 분포, (8) 포인트바의 성장방향성, (9) 속성층(diagenetic layer)의 분포, (10) 비투멘 샌드층의 조직특성 변화 등이 있다. 이러한 지질특성에 대한 고해상의 분석을 통해 보다 효과적인 오일샌드 개발이 달성될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.27-36
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• 2016

개단말뚝은 폐색정도에 따라 지지력이 다르게 나타나므로 개단말뚝 설계시 폐색효과를 고려하여야 한다. 이에 본 연구에서는 대변형 수치해석 기법 중 하나인 Coupled Eulerian-Lagrangian(CEL) 기법을 이용하여 말뚝의 항타 관입을 모사하여 사질토, 점성토 지반조건, 단일 지반의 탄성계수, 말뚝 선단지지 조건, 다층지반 조건에 대한 영향 분석을 수행하였다. 해석 결과 사질토 지반에서 점성토 지반보다 폐색정도가 큰 것으로 확인되었고, 사질토의 경우 지반의 강성이 클수록 폐색정도가 증가하는 것으로 나타났다. 말뚝 선단이 지지층에 근입된 경우, 그렇지 않은 경우보다 정지토압계수가 크게 나타나 폐색정도가 큰 것으로 확인되었다. 또한, 지반의 배열이 이질층인 경우 지반강성에 따라 정지토압계수가 다르게 결정됨을 알 수 있었다. 따라서 지반조건, 지층 등에 따라 정지토압계수를 다르게 적용하여 관내 내부마찰력을 산정할 필요가 있으며 이를 반영한 합리적인 지지력 산정을 할 필요가 있음을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.21-34
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• 2021

단일지반에서의 경험토압을 다층지반에 적용할 때 각 지층이 토압에 기여하는 효과를 고려할 수 없는 문제 등을 해결하고자 국내외에서 지반굴착시 측정된 토압을 조사하고 분석하였다. 다층지반의 토압은 단일지반의 경험토압과 상이하고, 대표 토질이 아닌 지층의 토압 기여 효과를 고려할 수 없음을 확인하였다. 본 연구에서는 기존의 단일지반에 대한 경험토압 산정방법을 다층지반까지 확장하여 단일지반과 다층지반 모두 적용 가능한 방법을 제안하고 검증하였다. 제안방법은 굴착심도 0.1Z/H 이하에서 실측값에 더 근접한 토압을 예측하는 등 기존 단일지반의 토압보다 예측 신뢰도가 우수한 것으로 평가되었다. 제안방법 중 주동상태에서의 파괴면적비를 고려하는 방법이 지반공학적 타당성을 갖추고도 실측토압과 가장 유사한 결과를 도출하였다. 또한, 제안방법의 적용성을 확인하고자 실제 설계사례에 대해 제안방법과 기존 방법의 설계 결과를 비교 분석하여 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.251-258
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• 2009

본 연구에서는 모래다짐말뚝 (SCP)로 개량된 연약점토지반상의 성토시공에 있어서 최적설계조건에 대해 현행 설계법과 손실평가함수 및 1차 근사 2계 모멘트법 (AFOSM)에 기초한 신뢰성 설계법으로 비교 검토하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 안전율(Fs)와 파괴확률($P_F$)는 심한 비선형 관계를 나타냈고, Fs가 1.2로 증가함에 따라 $P_F$는 약 1%까지 급격한 감소를 나타낸 후, 안전율의 증가와 더불어 $P_F$는 점진적으로 감소하였다. 현행 설계법상의 기준 안전율 1.2는 둘의 관계에 있어서 일종의 임계값이며, 이들의 관계가 적절히 고려되어 정립되었다고 판단된다. 2) 최소기대총비용을 나타내는 안전율은 1.15부근으로 현행설계기준 1.2에 다소 못미치는 값으로 나타났고, 파괴확률은 1% 정도로 다소 컸다. 3) 응력분담비 n과 모래의 내부마찰각 ${\phi}$의 민감도가 연약층의 초기비배수강도 관련 변수들의 민감도보다 더 크게 나타났다. 이것은 n과 ${\phi}$의 변동 특성이 보다 해석결과에 큰 영향을 준다는 것과 이들 변동 특성은 SCP 개량지반상의 성토안정해석에 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 4) 설계기준안전율 1.2 이상(파괴확률 0.1-0.3% 이하)에서 New Failure Point는 평균치에서 표준편차의 1~2배 가량 떨어져 있는 값을 나타냈다.

• 한국환경생태학회지
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• 제38권2호
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• pp.156-168
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• 2024

본 연구는 향버섯이 발생하는 임지를 대상으로 식생구조와 토양 특성을 구명하여 임지 및 환경의 필수적인 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 연구대상지는 신갈나무가 우점하고 있는 신갈나무군락과 굴참나무, 신갈나무, 소나무 등이 혼재하고 있는 혼효림 형태인 굴참나무군락으로 구분되었다. 또한 전자의 군락에는 실새풀, 후자의 군락에는 애기나리와 대사초가 지표종으로써 유의한 수준으로 나타났다. 두 군락 모두 유효인산과 pH, 모래, 점토가 강한 상관성을 나타내었으며, 토양의 높은 유기물 함량과 약산성 pH는 향버섯 발생에 관련된 것으로 판단된다. 하위 층위에 나타나는 종들은 상위 층위에 출현한 종들이 실현 지위를 확보하고 있기 때문에 지속적으로 우점하는 것으로 나타났다. 해당 입지는 북-동의 방위로 비교적 습윤한 입지에 분포하였고, 낙엽층 깊이가 얇고 암석노출도가 낮아 토양이 발달한 것으로 보였다. 선정된 향버섯 발생지들은 교란 또는 외부 간섭으로부터 적응성이 높은 종을 중심으로 식생이 발달하고 있었다. 이와 같은 사실을 통해 향버섯이 발생할 수 있는 임분을 간접적으로 파악할 수 있으며, 인공재배 시 향버섯 발생 촉진을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권2호
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• pp.132-138
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• 2009

강원도 남부(영월)와 충북 제천, 단양 등지에 널리 분포하는 석회암에서 유래된 토양은 점토 및 철분함량이 많은 식질계 토양으로 세립(細粒)질로 구성이 되어 있고 자갈이나 잔돌이 있는 토양으로 분류되므로 토양의 침투 및 투수속도가 화강암이나 화강편마암 유래 토양과는 다른 양상을 보인다. 본 연구는 석회암 유래 토양의 침투속도와 토양층위별 투수속도 측정결과인 현장 포화수리전도도(Kfs, field saturation hydraulic conductivity)에 토양의 입도 분포 및 유기물 함량이 미치는 영향을 파악하고자 그들 사이의 상호관계를 분석하였다. 실험을 위해 이용된 토양은 과림, 모산, 장성, 마지, 안미, 평안의 6개 토양통이었고 장력 침투계(disc tension infiltrometer)와 투수속도 측정계(Guelph permeameter)로 침투 및 투수속도를 측정하고 입도 분포와 유기물함량을 분석했다. 전체 측정대상 토양의 표토 및 층위별 Kfs와 그 토양들의 모래, 미사, 점토 및 유기물 함량과는 유의한 상관관계를 찾을 수 없었다. 그것은 측정 토양이 농경지 토양 외에도 산림 토양이 포함되어 있고, 산림토양도 유기물 층이 존재한다거나 다량의 자갈이나 잔돌 등의 함량이 존재하기 때문인 것으로 여겨진다. 이것은 포화수리 전도도가 토양의 입도분포나 유기물 함량과의 관계가 있다고 했던 다수의 연구와는 상반된 결과이므로 이를 더 검토해볼 필요성이 있다. 이를 위해, 측정된 6개의 대상 토양 중에서 암쇄토인 모산통과 유기물 함량이 9.2%로 일반토양보다 월등히 높은 과림통의 O충을 제외하고 토양 입도분포 및 유기물 함량과 침투 및 투수속도와의 관계를 살펴보았다. 분석결과 모래의 함량과 Kfs의 관계는 결정계수($R^2)가 0.309로 비교적 낮게 나타나고 있지만 정의 직선 상관관계를 나타냈으며, 미사함량과는 관계가 없었고, 점토함량과는 결정계수가 0.3164로서 부의 직선 상관관계를 나타냈다. 유기물 함량과는 다른 토양 입도분포들보다 결정계수가 높으며($R^2=0.4884^{*}$) 지수함수 관계를 나타내고 있다. 이러한 결과들을 종합하면 석회암 유래토양에서의 현장포화수리 전도도는 모래나 유기물 함량이 많으면 증가하고 점토 함량이 많으면 감소할 것이므로 이들을 조합한다면 현장 포화수리전도도를 예측하는 PTF(Pedo-Transfer Function)를 작성할 수 있다. 본 연구에서는 이를 위해 모래, 점토, 유기물 함량을 고려해 PTF를 분석한 결과 점토는 다중 공선성 때문에 제외를 하고 모래와 유기물 함량만을 이용해 Kfs를 예측할 수 있는 PTF를 작성했다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.76-93
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• 2013

영산강 하구는 하구둑 및 방조제 건설등의 개발 사업으로 해수유동 체계에 변화가 발생하였으며, 인위적인 하구둑 운영에 의해서 담수 방류가 조절되어 자연적인 하구와는 다른 하구순환 형태를 나타내며, 하천 기원 퇴적물의 유입이 제한적이다. 하구둑 방류가 빈번한 하계의 하구 퇴적물 이동양상과 수지를 파악하기 위하여 3차원 수치모델인 EFDC를 적용하였다. 외력 및 육상 유입 조건을 실시간으로 입력하고, 연구지역의 퇴적물 입도특성을 바탕으로 모래, 실트, 점토의 다중 입경을 적용하여 모델링을 수행하였다. 관측 조석, 조류와 부유사 농도에 대하여 보정 검정된 모델링 결과에 의하면, 2011년 8월에 부유 퇴적물은 표층에서 외해방향으로 이동하지만 중 저층에서는 하구 내측으로 이동한다. 하구둑 방류에 기인한 하구순환에 의해 실트 크기 입자에 의한 퇴적이 우세하게 나타나며, 점토 크기 입자는 대부분 하구 내에서 순환을 반복하는 양상을 보였다.

• 지질공학
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• 제17권1호
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• pp.125-133
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• 2007

본 연구에서는 난지도 매립지내 하수슬러지만으로 이루어진 8호 매립장에 대하여 환경 및 지반공학적 특성을 조사한다. 이를 위하여 대상현장에 대하여 시료를 채취하고, 용출시험, 중금속 총량시험 등을 실시하여 환경적인 특성을 조사하였다. 중금속 총량시험결과 Pb, Zn, Cu, Ni, Cd, Cr 등의 성분이 검출되었으며, Cu의 경우 캘리포니아주 규제기준을 초과하므로 하수슬러지 재활용시 함량을 낮추어야 할 것이다 한편, 하수슬러지의 비중, 입도분석, 액소성한계, 다짐, 투수, 전단시험을 실시하여 지반공학적 특성을 조사하였다. 하수슬러지는 모래, 실트 및 점토로 구성되어 있으며, 소성지수는 42.3%로서 압축성이 큰 무기질 실트 혹은 유기질 점토인 것으로 분류된다. 다짐시험결과 건조단위중량이 낮고 다짐곡선이 비교적 평탄한 형태를 보이고 있으므로 함수비 변화에 따른 다짐효과가 비교적 적을 것으로 예상된다. 그리고 직접전단시험결과 점착력은 $0.058kg/cm^2$이고, 내부마찰각은 $14^{\circ}$ 것으로 나타났다. 대상현장의 하수슬러지는 다짐이 잘 되지 않으며, 전단강도도 비교적 낮으므로 매립지의 복토층 등으로 재활용할 경우 여러 가지 문제가 발생될 것으로 예상된다. 그리고 하수슬러지에 포함되어 있는 중금속의 용출에 따른 지하수 오염문제도 예상된다. 따라서 대상현장의 하수슬러지를 재활용하기 위해서는 이에 대한 보완 및 처리방안이 마련되어야 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.77-86
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• 2008

흙의 교란영역과 측정값은 관입시험기의 크기에 영향을 받는다. 관입기의 크기가 작을수록 더 국부적인 값을 얻을 수 있다. 관입시험 시 흙의 교란을 최소화하면서 흙의 특성을 파악하기 위하여 극소형 마이크로콘(외경 5mm)을 설계 및 제작하였다. 선단저항력은 마이크로콘 선단부에 설치된 변형률계를 이용하여 측정하였다. 뿐만 아니라 선단 저항력으로부터 마찰저항력 성분을 효과적으로 제거하기 위하여 이중관 형식의 마찰 슬리브를 채택하였다. 설계 시 변형률계의 설치, 회로구성, 관입시스템, 관입속도, 측정률, 작동 온도, 그리고 calibration 과정이 고려되었다. 점토의 경계면, 점토-모래지반의 경계면을 마이크로콘을 적용함으로써 효과적으로 찾아 낼 수 있었다. 뿐만 아니라, 마이크로 콘과 직경 16mm의 미니어처 콘을 이용하여 측정한 선단저항력이 매우 유사하지만, 마이크로 콘의 해상도가 매우 높은 것으로 나타났다. 본 논문은 마이크로 콘이 매우 높은 해상도 그리고 주변지반의 변형을 최소화하면서 흙의 경계면을 효과적으로 감지할 수 있음을 보여준다.

• 한국음향학회지
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• 제23권1호
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• pp.8-16
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• 2004

천해환경에서 저주파 광대역신호와 수직선배열을 이용하여, 퇴적층의 지음향인자(층두께, 종파속도, 종파감쇠계수, 밀도)를 역추정하였다. 역산방법은 모델 기반의 역산으로 유전알고리즘 (Genetic Algorithm)을 이용한 일관적 광대역 정합장처리(Coherent Broadband Matched Field Processing)기법을 사용하였다. 저주파 광대역음원으로 사용된 상업용 전구의 내폭신 호는 짧은 시간동안 많은 변화를 포함하는 천이신호이기 때문에, 분석시 시간과 주파수에 따른 창함수의 조절이 요구되는데, 주기신호분석에 주로 사용되는 퓨리에 기반의 분석방법은 이러한 점에서 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 해양도파관에서 근거리 음파전달 시 계측된 시계열신호로부터 다중경로성분을 구분하고 추출하기 위하여 시간-주파수영역에서 창함수의 크기조절이 가능한 웨이블릿 변환을 통한 신호 분석을 수행하였고, 분석된 실측음장과 계산된 복제음장의 연속웨이블릿 계수를 상호상관 시킴으로써 비용함수를 정의하였다. 비용함수의 전역최고점을 찾는 최적화 과정을 통하여 각 퇴적층의 지음향인자들을 역추정하였다. 특히 역산인자의 민감도에 따른 퇴적층별, 인자별, 분리연산을 수행함으로써 최적화과정에서 참값으로의 수렴효율을 높였다. 역산의 결과 실험해역 퇴적물 상층부에는 두께 44.43m, 음속 1549 m/s의 모래-실트-점토질(sand-silt-clay)층이 존재하고, 그 하부에는 12.28m 음속 1993 m/s의 거친모래질(Coarse sand)층의 존재를 추정해 내었다. 또한 역산 결과를 시추자료 및 탄성파 자료와 비교함으로써 본 논문에서 제안한 역산 방법의 유효성을 확인하였다.