The purpose of this study is to verfify a more effecive techique for calculating geothermal gradient. this study examines 370 data of temperature-logging having been collected since 1985. The daya are divided into three different grades grades according to the type of temperature-depth plots: 204 data show typical linear gradient (Grade A); 126 data do not explicitily show the gradient becase of various external effects such as water flow (Grade B); and the rest 40 data do not show the gradient at all (Grade D). The new technique for calculating geothermal gradient is to be required to use Greade-B data more effctiviely. This new technique includes (1) calculating the independer depth of atmospheric temperature in the earth; (2) drawing a distribution map of subsurface tempurature by using the distribution map of subsurface temperature by using Grade-A data at the independent depth; and (3) recalculating geothermal gradient of Grade-B data by using the distrbution map of subsurface temperature, borehole depth, and bottom temperature of Grade-B data by using the distribution map of subsurface temperature, borehole depth, and bottom temperature of Grade-B data. As a result, 330 data-both Grade-A and Grade-B data--can be used to draw a distribution map of hot spradient. The map clearly distinguishes anomaly areas, and helps interpret their relations to the distribution of hot springs, geology, geological structures, and geophysical anomaly areas. These new results reveal that the average of geothermal in south Korea is 25.6$^{\circ}C$/km, when calculated to the Kriging method.
본 연구에서는 남한 지역의 암상과 지온경사율 상관관계를 GIS를 이용하여 분석하였다 .이러한 분석을 위해 352개의 시추공 온도검층자료가 공간 Layer로 구축되었고, 이러한 공간 Layer 및 1:1,000,000 축적의 지질도 공간 Layer를 중첩하여 지온경사율 및 암상별, 지질시대벽 관계를 파악하였다. 그 결과 남한 지역의 평균 지온경사율 값은 29.34$^{\circ}C$/km이었다. 지질시대별로는 신생대 지층이 39.7$0^{\circ}C$/km 중생대 지층이 30.63$^{\circ}C$/km 고생대 지층이 22.32$^{\circ}C$/km 원생대 지층이 23.15$^{\circ}C$/km시생대 지층이 24.34$^{\circ}C$/km의 지온평사율 값을 가졌다. 암상 종류별로는 심성암이 33.96$^{\circ}C$/km, 퇴적암이 24.78$^{\circ}C$/km 퇴적암과 화산암이 26.85$^{\circ}C$/km 지온경사율 값을 가졌다. 이러한 결과는 지열 및 온천개발 시 기초자료로 사용될 수 있다.
There are nine hot spring wells at Icheon hot spring area, hot springs are pumped by submersible motor. Drilling depths of hot spring wells is about 166-294 m, piezometric heads of hot springs is about 50 m below the surface. The geothermal gradient of SB-2 is about $64.00^{\circ}C$/km from the surface to depth within 300 m which is the highest value, that of SB-1 is about $45^{\circ}C$/km which is the lowest value. In addition, the average geothermal gradient of the region is calculated at approximately $54.28^{\circ}C$/km. However, it is analysed that this area has highly irregular temperature distribution because the groundwater penetrated to the depth of 720 m through the fracture rise to the surface according to the results of the data after drilling well to the depth of 996 m.
유성온천장을 중심으로 불측 인접지역에서의 온천개발 가능성을 평가하기 위하여 주변의 지질구조와 지온분포에 관한 연구를 시도하였다. 연구지역 주변지역에서 온천수 형셩과 관련된 요인은 단층과 암맥이며 물탐자료와 지온측정자료 해석결과는 이를 어느 정도 뒷받침하고 있다. EW 예상 단층선은 본 지역의 북부를 스쳐 지나가며 N40$^{\circ}$W 예상 단층선은 본 지역의 서측에서 EW의 예상 단층과 교차한다. 이러한 예상 단측의 위지는 선구조선의 분석, 물탐자료 및 자료 및 지온측정의 결과에서 잘 반영된다. 연구지역 내에는 3개조의 암맥이 관입되어 있는 것으로 판단된다. 지온측정 결과 지온 이상대와 암맥의 위치는 서로 일치하며, 지하 1m와 0.5m 사이의 온도차는 3$^{\circ}C$ 이상이다. 지하 1m와 0.5m 사이의 온도차는 2.5$^{\circ}C$ 이상의 지온 이상대는 연구지역 내에서 N80$^{\circ}$W의 방향으로 형성되어 있다. 암맥의 경사는 암맥의 직선적인 분포나 노두에서의 조사결과로부터 거의 수직인 것으로 판단된다. 온도 이상대 분포와 암맥의 위치로부터 연구지역 내에서 온천수 부존 가능 위치로 세곳을 들을 수 있으며 이들 지점에서 4$0^{\circ}C$ 이상의 온천수를 확보할 수 있는 깊이는 170~200m 내외로 추정된다.
The characteristics of geothermal resources in Korea was roughly estimated using hot springs, 580 geothermal gradients and 338 heat flow data. In the aspect of hot springs with geologic structure, location of hot springs coincide with fault zone, especially younger age of Cretaceous to Tertiary. In the aspect of geothermal gradients, Pohang area shows the highest geothermal gradient anomaly, which is covered with unconsol idated rock of low thermal conductivity preserving the residual heat from igneous activity or radioactivity elements decay. In the aspect of heat flow density, high anomaly can be found along the zone connecting Uljin-Pohang-Busan on the southeastern part of Korean peninsula at which big fault zone as Yangsan fault is well developed.
Mongolia has three(3) geothermal zones and eight(8) hydrogeothermal systems/regions that are, fold-fault platform/uplift zone, concave-largest subsidence zone, and mixed intermediate-transitional zone. Average temperature, heat flow, and geothermal gradient of hot springs in Arhangai located to fold-fault platform/uplift zone are $55.8^{\circ}C$, 60~110 mW/m2 and $35{\sim}50^{\circ}C/km$ respectively and those of Khentii situated in same zone are $80.5^{\circ}C$, 40~50 mW/m2, and $35{\sim}50^{\circ}C/km$ separately. Temperature of hydrothermal water at depth of 3,000 m is expected to be about $173{\sim}213^{\circ}C$ based on average geothermal gradient of $35{\sim}50^{\circ}C/km$. Among eight systems, Arhangai and Khentii located in A type hydrothermal system, Khovsgol in B type, Mongol Altai plateau in C type, and Over Arhangai in D type are the most feasible areas to develop geothermal power generation by Enhanced Geothermal System (EGS). Potential electric power generation by EGS is estimated about 2,760 kW at Tsenher, 1,752 kW at Tsagaan Sum, 2,928 kW at Khujir, 2,190 kW at Baga Shargaljuut, and 7,125 kW at Shargaljuut.
1920년대의 온천조사에서부터 현재에 이르기까지 우리나라 지열연구의 역사를 간략히 요약하고, 우리나라의 지열류량 연구 결과 및 추세, 지열의 근원 연구, 그리고 지열에너지 개발 및 활용분야에 대한 연구활동을 정리하였다. 우리나라에서의 지열연구는 1970년대까지 주로 온천조사와 관련되어 있다. 1980년대에 들어서 연구소와 학계에서 온천조사 뿐만 아니라, 지열류량에 대한 연구도 많이 수행하게 되었으며 1996년도에는 우리나라 전국적인 지온경사 분포도와 지열류량 분포도를 발간하게 되었다. 또한 우리나라 온천수에 대한 지화학적 동위원소 분석과 화강암 지대의 열생산율 측정도 1990년대에 주로 이루어졌다. 지열개발과 활용에 대한 시도는 1990년대 초반부터 시도되었으나 실제 개발을 위한 시추로 이어지게 된 것은 2000년대에 들어와서 가능해졌다. 최근의 활발한 심부 지열수 자원 개발이나 천부 지중열을 활용한 냉난방 수요의 증가 등 주변여건이 호전됨에 따라 우리나라 지열연구개발의 전망은 밝다고 판단된다.
A detailed geothermal characteristics survey with numerical simulations of the heat transfer in a site for ground source heat pump system is necessary for deploying a shallow geothermal utilization system. Density, specific heat, thermal diffusivity, and thermal conductivity are measured on 91 core samples from a 300 m deep borehole in KIGAM(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources). The heat flow is estimated from the thermal gradient and average thermal conductivity and the correlation between fracture system and hydraulic conductivity is analyzed. From the obtained ground information of the study site the performance of the ground heat pump system can be analyzed with some detailed numerical simulations for seasonal heat pump operation skill and optimal system design techniques.
Parametric study was performed using the SCW numerical model for evaluating the performance of the SCW. The five ground related parameters, which are porosity, hydraulic conductivity, thermal conductivity, specific heat, geothermal gradient, and five SCW design parameters, which are pumping rate, well depth well diameter, dip tube diameter, bleeding rate, were used in the study. Numerical simulations were performed for short-term (24-hour) simulation. The study results indicate that the parameters that have important influence on the performance of SCW were hydraulic conductivity, thermal conductivity, geothermal gradient, pumping rate, and bleeding rate. Overall, this study showed that various factors had a cumulative influence on the performance of the SCW, and a numerical simulation can be used to accurately predict the performance of the SCW.
이천온천원보호지구에는 9개의 온천공이 개발되어 있다. MRD-2 온천공이 996 m 심도까지 추가 굴착되기 이전의 온천공들의 굴착 심도는 166-294 m 범위였으며, 지하수면은 지표로부터 약 50m 정도 하부에 위치하였다. 이들 온천공에서 지표 온도와 공저온도를 이용한 연구지역의 지온경사는 최고 $64^{\circ}C/km$ (SB-2 온천공), 최저 $45^{\circ}C/km$ (SB-1 온천공), 평균 $54.28^{\circ}C/km$로 산정되었다. 그러나 심부까지 추가 굴착된 MRD-2 온천공을 관찰한 결과, 연구지역은 지표로부터 720 m 심도 이내 범위의 암반 균열계에 의해 매우 심한 열적 교란상태를 겪고 있는 것으로 나타났다. 이에 반하여, 심도 720 m 이하의 심부지역에서는 지하수의 유동이 존재하지 않는 것으로 관찰되었다. 따라서 연구지역의 지온경사는 열적으로 안정된 720 m 이하의 심도 구간 자료를 이용하여 $33^{\circ}C/km$로 재산정 되었으며, 이 값이 연구지역인 이천온천원지구에서의 합리적인 지온경사로 해석된다. 양수시험시 측정된 용출온도 $36^{\circ}C$는 지표하 720 m 심도에서의 온도 검층 결과와 일치되어 이 지점이 지하수 유동 및 열적 교란의 하부 경계가 되고 있음을 뒷받침하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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