• 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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• 제9권1호
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• pp.108-113
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• 2006

일반적인 물리탐사기법은 도심지 내에서 구조물, 전도성 지하매설물, 차량 등 인공 잡음으로 인하여 그 적용성에 많은 제약을 받는다. 특히 이 과업은 철도가 운행 중인 철로 하부의 지반 정보의 획득을 목적으로 하는데, 이를 위한 일반적인 물리탐사 적용이 어려웠으며 그 대안으로 선형배열 상시진동 탄성파탐사를 적용하였다. 상시진동 탐사(mircotremor survey)기법에는 철로를 운행하는 기차와 주변 도로의 차량에 의한 진동이 오히려 양호한 송신원으로 활용 될 수 있다. 선형배열 상시진동 탐사기법에서는 일반적인 굴절법 장비를 이용하여 일상적인 진동을 기록하고, 파동장의 변환을 수행하여 표면파의 분산곡선을 얻는다. 이후 발췌한 분산곡선에 대한 반복적인 수치모델링을 통하여 전단파 속도를 구한다. 이 과업에서는 기존 철로를 따라 하부의 터널심도까지의 전단파 속도를 전체 터널구간에 대하여 얻기 위하여 40 m 간격으로 선형배열을 이동하면서 자료를 획득하였다. 측선상의 시추를 통하여 회수한 코어를 이용한 실내시험을 통한 RMR 의 구성요소 중 하나인 일축압축강도와 전단파 속도와의 높은 상관관계를 확인하여 RMR이 전단파 속도와 연관성이 있음을 유추할 수 있었다. 시추공에서 수행한 SPS 검층에서 획득한 전단파 속도와 RMR의 비교한 결과 전단파 속도와 RMR이 높은 상관관계에 있음을 확인할 수 있었다. 상시진동 탐사기법을 통하여 획득한 전단파 속도 역시 RMR과의 양호한 상관관계를 나타냄을 알 수 있었다. 이러한 상관관계를 이용하여 도심지 철도터널 전체 구간에서 터널 설계시 필수적인 암반분류를 위한 RMR 추정이 가능하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.45-50
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• 2004

This paper describes a method of detecting formation boundaries, and permeable fractures, from frequency-domain Stoneley wave logs. Field data sets were collected between the depths of 330 and 360 m in well EE-4 in the Higashi-Hachimantai geothermal field, using a monopole acoustic logging tool with a source central frequency of 15 kHz. Stoneley wave amplitude spectra were calculated by performing a fast Fourier transform on the waveforms, and the spectra were then collected into a frequency-depth distribution of Stoneley wave amplitudes. The frequency-domain Stoneley wave log shows four main characteristic peaks at frequencies 6.5, 8.8, 12, and 13.3 kHz. The magnitudes of the Stoneley wave at these four frequencies are affected by formation properties. The Stoneley wave at higher frequencies (12 and 13.3 kHz) has higher amplitudes in hard formations than in soft formations, while the wave at lower frequencies (6.5 and 8.8 kHz) has higher amplitudes in soft formations than in hard formations. The correlation of the frequency-domain Stoneley wave log with the logs of lithology, degree of welding, and P-wave velocity is excellent, with all of them showing similar discontinuities at the depths of formation boundaries. It is obvious from these facts that the frequency-domain Stoneley wave log provides useful clues for detecting formation boundaries. The frequency-domain Stoneley wave logs are also applicable to the detection of a single permeable fracture. The procedure uses the Stoneley wave spectral amplitude logs at the four frequencies, and weighting functions. The optimally weighted sum of the four Stoneley wave spectral amplitudes becomes almost constant at all depths, except at the depth of a permeable fracture. The assumptions that underlie this procedure are that the energy of the Stoneley wave is conserved in continuous media, but that attenuation of the Stoneley wave may occur at a permeable fracture. This attenuation may take place at anyone of the four characteristic Stoneley wave frequencies. We think our multispectral approach is the only reliable method for the detection of permeable fractures.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권3호
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• pp.33-44
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• 2002

도수로터널 주변 지역의 대수층에 대한 유동성 단열을 규명하기 위하여 야외시험이 실시되었다. 단열들에 대한 정보를 얻기 위하여 지표 지질조사 지질구조조사 및 초음파주사검층을 실시하였다. 지표에서의 단열발달은 퇴적암의 층리면과 층리절리 및 화강암류의 판상절리와 같은 저각의 경사를 가지는 부분과 75$^{\circ}$ 이상의 고각의 경사를 가지는 부분의 두 개의 뚜렷한 단열군으로 형성되어 있다. 층리절리와 판상절리의 평균 주향과 경사는 각각 N70-80$^{\circ}$W.25$^{\circ}$SW, N35$^{\circ}$W.12$^{\circ}$NE이다. 고각의 절리들은 퇴적암 지역에서는 N80$^{\circ}$W.70-85$^{\circ}$SW와 N$10^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE 두 방향의 단열조가 우세하며, 화산암 및 화강암 지역은 N40-50$^{\circ}$.E 85$^{\circ}$SE/85$^{\circ}$NE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, 그리고 N70-75$^{\circ}$W.80$^{\circ}$SW 방향의 단열조가 우세하게 발달한다. 초음파주사검층에 의하여 얻어진 시추공내의 단열들은 N60-80$^{\circ}$W.20-45$^{\circ}$SW, N10-35$^{\circ}$E.64-83$^{\circ}$SE, N40-65$^{\circ}$E.60-85$^{\circ}$SE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, N60-80$^{\circ}$W.45-85SE/SW의 단열군들이 우세하다. 공내 수리전도도의 수직적인 분포를 파악하기 위하여 정압주입시험을 실시하였다. 계산된 수리전도도는 3.363E-10 m/sec 에서 2.731E-6 m/sec의 범위로서 최대값과 최소값은 4차수(four order)의 차이를 보였다. 단열대의 분포 특성을 파악하기 위하여 지구물리검층을 실시하였고, 각 시험에 의해 획득된 결과들과의 비교를 통하여 유동성이 높은 단열들이 규명되었다. 온도검층은 유동성 단열과 일반적인 단열들을 구별하는 좋은 지시자로 나타났다. 그 결과, N70-80$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE/SW, N75-80$^{\circ}$W.25-30$^{\circ}$SW, N50-64$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE, N35-45$^{\circ}$E.65-75$^{\circ}$SE, 그리고 N65-72$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE/60$^{\circ}$NW의 단열들이 연구지역의 지하수 흐름을 지배하는 뚜렷한 유동성 단열로 규명되었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권4호
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• pp.33-44
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• 2005

국내 수리지질환경에 적합한 다양한 방법론적 접근을 통해 균열암반에서의 지하수 유동 특성을 해석하기 위하여 금산군 남이면 남이자연휴양림 내 연구지역에서 시험시추공 5개(BH-1, -2, -3, -4, -5)를 대상으로 연구를 수행하였다. 연구지역의 균열발달 특성을 파악하기 위한 기초조사로서 광역 선구조선 분포를 분석한 결과 북서-남동 방향의 연장 성이 좋은 구조선들이 우세하게 분포하는데, 이 영향으로 남북방향으로 배열된 시추공들 사이에 파쇄대의 발달과 연 결성이 좋다. 현장 지질조사, 시추코아 로깅, 물리검층, 전기비저항 토모그래피, 열추적자시험, 유향 유속검층을 통해 각 시추공에 대한 파쇄대 특성 및 시추공 간의 투수성과 상호 연결성을 해석하였다. 시추공 간의 파쇄대 연결성음 분석한 결과 주입정인 BH-1 호공과 BH-2, BH-3은 연결성이 매우 나쁜 반면에 BH-1, BH-4, BH-5 호공은 연결성 이 매우 좋다. 특히, BH-1 호공과 BH-5 호공의 수리적 연결성을 파악하기 위하여 BH-1에서 양수하고 BH-5에서 측정한 경우 심도 12 m 지점에서 강한 지하수의 유출이 있으며 이 외의 지점에서는 부분적인 지하수의 유출업이 있다. 주된 지하수 유입은 심도 65 m와 70 m 지점에서 발생하는 것으로 나타났다. 반면에 BH-5에서 양수하고 BH-1에서 측정한 경우에는 심도 17 m 지점에서 시추공으로부터 강하게 지하수의 유출이 발생하고 있음이 확인되었고, 이외에 70 m 지점에서도 유출이 일어나고 있다. 또한 투수성을 가지는 균열대 중 공간 상호 연결성을 가지는 것으로 확인된 것은 BH-1의 경우 15 m, 67 m, 71 m 지점이며, BH-5는 15 m, 17 m, 22 m, 72 m, 83 m 심도의 균열 혹은 균열대에서 BH-1과 상호 연결성이 있다.

• 지구물리
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• 제4권2호
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• pp.113-120
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• 2001

이산 웨이브릿 변환은 탄성파 신호를 분석하고 파의 성분을 구분하는 도구로 사용이 가능하다. 이산 웨이브릿 변환은 푸리에 변환에 비해 신호의 변화 시점을 인식할 수 있는 장점을 지닌다. 본 연구에서는 탄성파 신호에 이산 웨이프릿 변환을 적용하여 초동과 S파 등 파의 구성 성분을 인지하고 주시를 결정하는 방법을 제시하였다. 정확한 지층 속도의 결정은 정확한 주시 결정에서 비롯되며, 이는 탄성파 속도분석, 굴절법 탐사, 탄성파 토모그래피, 다운홀 탐사, 크로스홀 탐사, 음파 검층 등 탄성파를 활용하는 각종 지구물리탐사 분야에 있어서 해석에 대한 신뢰도를 크게 증진시킬 수 있다. 잡음이 있는 경우와 없는 경우의 인공합성 탄성파 신호에 대한 P파와 S파의 주시 결정을 시도한 결과, 잡음이 많은 탄성파 신호에도 본 알고리즘이 적용 가능함을 확인할 수 있었다. 잡음이 많이 포함된 현장 자료에서도 초동을 정확하게 결정할 수 있었다

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권6호
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• pp.893-906
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• 2017

Automatic large scale soil model generation is very critical stage for earthquake hazard simulation of urban areas. Manual model development may cause some data losses and may not be effective when there are too many data from different soil observations in a wide area. Geographic information systems (GIS) for storing and analyzing spatial data help scientists to generate better models automatically. Although the original soil observations were limited to soil profile data, the recent developments in mapping technology, interpolation methods, and remote sensing have provided advanced soil model developments. Together with advanced computational technology, it is possible to handle much larger volumes of data. The scientists may solve difficult problems of describing the spatial variation of soil. In this study, an algorithm is proposed for automatic three dimensional soil and velocity model development of southern part of the European side of Istanbul next to Sea of Marmara based on GIS data. In the proposed algorithm, firstly bedrock surface is generated from integration of geological and geophysical measurements. Then, layer surface contacts are integrated with data gathered in vertical borings, and interpolations are interpreted on sections between the borings automatically. Three dimensional underground geology model is prepared using boring data, geologic cross sections and formation base contours drawn in the light of these data. During the preparation of the model, classification studies are made based on formation models. Then, 3D velocity models are developed by using geophysical measurements such as refraction-microtremor, array microtremor and PS logging. The soil and velocity models are integrated and final soil model is obtained. All stages of this algorithm are carried out automatically in the selected urban area. The system directly reads the GIS soil data in the selected part of urban area and 3D soil model is automatically developed for large scale earthquake hazard simulation studies.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.167-176
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• 2022

심지층 특성화 기술 확보에 필요한 자체 기기 개발의 일환으로 철재 케이싱이 설치된 시추공에도 적용가능한 공곡검층기 K-DEV를 설계하고 500 m 깊이 용 시작품을 개발하였다. K-DEV는 디지털 출력을 제공하고 이미 성능이 입증된 센서들을 장착하며, 기존에 국내에서 사용하는 윈치시스템과 호환성을 갖추도록 설계되었다. K-DEV 시작품은 외경 48.3 mm 비자성 스테인레스강 하우징을 채용했으며 실험실 내에서 20 MPa까지의 방수 시험, 그리고 1 km 깊이 시추공에 삽입하여 내구성 시험을 거쳤다. 시작품을 이용해 600 m 깊이까지의 하향 및 상향 연속 검층을 수행하여 작동의 안정성 및 자료의 반복성을 확인하였다. 철재 케이싱이 설치되어 있는 시추공내에서 방위각 결정에 필수적인 자이로 센서로 K-DEV 시작품에서는 고정밀도 MEMS 자이로스코프를 채택하였다. 여기에 가속도계 자료와 각속도 자료를 융합하고 무향 칼만 필터링(Unscented Kalman Filtering)을 통해 최적화 함으로써 정확한 궤적 추적을 수행하는 알고리듬을 고안하였다. 시험 시추공에서 K-DEV 시작품과 상업적 기기와의 비교 검층을 통해 서로 매우 근접한 결과를 얻었다. 특히, MEMS 자이로 센서의 시간에 따른 drift에 의한 오차 누적 문제는 검층 전 후에 정두에서 동일한 방향으로 위치한 정지 상태에서 측정한 자료로부터 각속도를 보정함으로써 해소될 수 있으며, 철재 케이싱이 설치된 시추공에서의 공곡검층이 나공 상태에서의 결과와 거의 동일한 궤적 추정 결과를 제공함을 확인할 수 있었다. 이러한 시작품 적용 결과로서 K-DEV 개발의 방법론, 시작품의 안정성 및 자료의 신뢰성을 확보하였다고 판단된다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.329-340
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• 2013

국내의 이산화탄소 지중저장을 위한 후보부지로 북평분지와 포항분지가 우선 선정되어 저장성 및 안전성 평가를 위한 지질조사가 이루어졌다. 저류층 및 상부 덮개층의 역학적 안정성을 분석하기 위해 두 분지에서 회수된 시추코어를 이용하여 공극률, 탄성파 속도, 일축압축강도, 내부 마찰각 및 영률을 실내시험을 통해 측정하였다. 시추공의 전 구간에 걸쳐 실내시험을 수행하는 것이 어려우며 연속적 물리검층 자료로부터 역학적 파라미터를 직접 측정할 수도 없다. 따라서 본 연구에서는 시추코어의 실내실험으로 측정된 물리적 성질(탄성파 속도, 공극률, 동역학 영률)과 역학적 성질(일축압축강도, 내부 마찰각)간의 상관관계를 파악하여, 물리검층자료로부터 지층의 역학적 안정성 분석에 필요한 인자를 추출하였다. 기존에 제안된 여러 경험식을 본 연구의 시추코어 시험 자료와 비교하여 두 분지에 가장 잘 맞는 경험식을 산출하였다. 북평분지와 포항분지의 일축압축강도와 영률 및 공극률간의 관계는 지역에 관계없이 암종에 따라 같은 식을 따르는 경향을 보였다. 본 연구에서 산출된 경험식을 이용하여 탄성파 검층자료를 이용하여 검층 전 구간에 대하여 지층의 강도물성을 예측하였다. 예측된 강도물성은 이산화탄소의 주입 전 단계에서 지층의 역학적 안정성을 규명하기 위한 모델분석에서 입력인자로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.17-30
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• 2020

광학영상화검층은 광원과 CMOS 영상 센서를 이용하여 시추공벽을 이미지로 구현하는 물리검층 기술로 지하의 불연속면에 대한 여러 가지 원위치 정보를 고분해능으로 제공한다. 최근 시추공영상화검층은 지반침하 모니터링, 암반 무결성 평가, 응력으로 인한 단열 변화 탐지, 극지에서의 빙하 연대측정 등 그 활용범위가 매우 다양해졌다. 현재 국내외로 많이 이용되고 있는 시추공영상화검층 시스템은 장비 사양에 따라 한계점을 가지고 있어 적용 범위에 대한 검증과 여러 가지 시추공 환경에 대한 적절한 품질관리가 필요하다. 그러나 광학영상화검층의 자료로 도출되는 이미지는 원위치 정보로 정확도, 구현도, 신뢰성에 대한 검증에 직접적인 비교 확인이 어렵다. 본 논문에서는 신뢰성 있는 고품질 자료 취득 방법과 자료 처리 방법을 확인하기 위해 시추공 환경과 유사한 모듈화 된 균열모형시추공을 설계·제작하여 현재까지 보고되지 않은 실험에 대한 결과를 얻고자 하였다. 검출기 자기계 방향 확인의 정확성을 검증하고, 노출시간에 따른 색상의 구현도 및 균열의 분해능 관계, 정확한 간극 측정을 위한 자료 처리 방법 등을 제시하였다. 다양한 시추공 환경을 모사한 균열모형시추공 실험을 통해 고분해능의 신뢰성 높은 광학영상화검층의 자료 취득 및 해석이 가능할 것으로 기대된다.