암석의 점탄성적 성질에 기인하는 크리프 특성에 대한 이해는 일정하중 하에서 시간에 대한 변형으로 장기적인 지반거동을 예측할 수 있는 중요한 요소이다. 포항지역에 분포하는 제3기 두호층 이암의 크리프 특성을 파악하기 위하여 암석의 기본적인 물성, 역학적 특성 및 크리프 시험을 실시하였다. 대상 이암은 illite 및 chlorite 등 점토광물을 26% 함유하고 있어 큰 크리프 변형을 보였으며, 평균 일축압축강도는 $462{\;}kg/\textrm{cm}^2$ 이었는데, 크리프 시험은 일축압축강도의 40-70% 일정 응력수준에서 수행하였다. 시험 결과 얻어진 시간-변형률 곡선으로부터 암석의 크리프 특성을 규정하는 다양한 경험식 및 이론식의 크리프 상수를 도출하였는데, 그 중 Griggs 경험식 및 Burger 모델의 이론식이 이암의 크리프 특성을 가장 잘 반영하는 것으로 평가되었다. 또, 순간탄성변형률은 응력수준에 정비례하여 증가하였으나, 1차 크리프의 변형률 속도는 응력의 크기와 무관하게 시간 경과에 따라 비슷한 양상으로 감소하였다.
포항 분지 제3기 장기층군에서 산출된 화석목재의 고식물학적 연구가 수행되었다. 하부 함탄층의 화석목재는 Ulmus sp., Prunus sp., and Acer sp.의 3속 3종으로, 상부 함탄층의 화석목재는 Taxodioxylon sp.와 Fagus hondoensis (Watari) Watari의 2속 2종으로 각각 동정되었다. 연구에 사용한 표본은 조직의 보존성이 좋지 않아서 종의 동정까지는 어렵지만, 이들은 모두 한국 마이오세 화석목재의 특징적인 구성 요소들이다. 하부 및 상부 함탄층에서 채집한 화석목재의 나이테를 분석하여 얻어진 평균민감도 값은 0.367과 0.370로 비슷하지만, 이들은 0.30보다는 약간 높다. 현재의 두 그룹의 자료만으로 판단하면, 뿌리에 대한 물의 공급은 계절적인 강수량의 변화에 의해 매년 어느 정도 제한을 받았거나 물 공급에 있어 다양한 변화가 있었던 것으로 추정된다.
Kim, D.K.;Choi, H.S.;Shin, C.S.;Liew, M.S.;Yu, S.Y.;Park, K.S.
Structural Engineering and Mechanics
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제53권5호
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pp.881-896
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2015
In this study, a method for fatigue performance estimation of deepwater steel catenary riser (SCR) under short-term vortex-induced vibration was investigated for selected S-N curves. General tendency between S-N curve capacity and fatigue performance was analysed. SCRs are generally used to transport produced oil and gas or to export separated oil and gas, and are exposed to various environmental loads in terms of current, wave, wind and others. Current is closely related with VIV and it affects fatigue life of riser structures significantly. In this regards, the process of appropriate S-N curve selection was performed in the initial design stage based on the scale of fabrication-related initial imperfections such as welding, hot spot, crack, stress concentration factor, and others. To draw the general tendency, the effects of stress concentration factor (SCF), S-N curve type, current profile, and three different sizes of SCRs were considered, and the relationship between S-N curve capacity and short-term VIV fatigue performance of SCR was derived. In case of S-N curve selection, DNV (2012) guideline was adopted and four different current profiles of the Gulf of Mexico (normal condition and Hurricane condition) and Brazil (Amazon basin and Campos basin) were considered. The obtained results will be useful to select the S-N curve for deepwater SCRs and also to understand the relationship between S-N curve capacity and short-term VIV fatigue performance of deepwater SCRs.
1984년 프랑스 Soultz-sous-For$\hat{e}$ts 지역에서 시작된 Soultz 프로젝트는 2007년 11월에 1.5 MW급 Organic Rankine Cycle (ORC) binary 발전 설비가 완성되기까지 20여년에 걸쳐 인공 지열저류층 생성기술(EGS; Enhaced Geothermal System) 개발을 위한 다양한 실험과 연구가 이루어져, 그 축적된 기술은 호주의 Cooper basin, 독일의 Landau, Insheim 등의 지열발전 프로젝트에 활용되고 있다. 우리나라의 포항에서도 현재 지열발전 프로젝트가 진행되고 있는 시점에서 이 보고에서는 지열저류층 생성 측면에서 Soultz에서의 경험을 살펴보았다. 포항의 경우, 지질학적인 측면에서 Soultz의 환경과 유사한 부분이 많으며 따라서, Soultz에서의 경험과 know-how를 잘 연구하고 개선하여 적용한다면 불필요한 시행착오나 시간적, 경제적인 낭비요소를 배제할 수 있을 것이며, 이 보고가 그에 보탬이 되기를 기대한다.
In order to determine the emplacement time and stratigraphic position of basaltic rocks in the central part of Pohang basin, palaeomagnetic investigations were conducted on 111 samples collected from 6 sites. Formation mean built from site-mean ChRM directions is $d=340.7^{\circ}$, $i=52.2^{\circ}$ (${\alpha}_{95}=6.0^{\circ}$, k=91) in the geographic coordinates. If "tilt" correction is applied regarding the plane perpendicular to the side walls of columnar joint as palaeohorizon, the formation mean becomes $d=328.7^{\circ}$, $i=43.8^{\circ}$ (${\alpha}_{95}=17.1^{\circ}$, k=13). It is to be noticed that the formation mean is deflected significantly (about $20{\sim}30^{\circ}$) counterclockwise from the Tertiary reference geomagnetic field of Eurasia, independent of "tilt" correction. This situation is very different from that of clockwise rotation of ChRM directions which has been ubiquitously observed in other Tertiary basins of south Korea, and indicates sinistral regional simple-shearing during the emplacement times of the basaltic rocks. Considering previous palaeomagnetic and AMS (anisotropy of magnetic susceptibility) data from other Tertiary regions of south Korea, the time of this sinistral shearing should be 15 Ma or directly thereafter, and this time point represents inversion from extensional to compressional tectonic regime. Magnetic foliation data obtained in this study indicate WNW-ESN compression during or directly after emplacement of the basaltic rocks, while it has known from regional tectonic study that the time of the WNW-ESN compression is about 15 Ma, when SW Honshu was rotated and the Korean strait was narrowed.
Paleomagnetic investigations have been carried out on the Tertiary sedimentary formations (Yeonil Group) in Pohang basin, southeastern Korea. A total of 215 samples were collected from 26 sites. Progressive thermal demagnetization indicates that many samples have unstable magnetization and do not reveal a characteristic direction. However, some samples from the lower and upper Duho Formation show a characteristic direction $D/I=7.8^{\circ}/48.3^{\circ}$ (${\alpha}_{95}=3.7^{\circ}$, k=174.1). Stepwise thermal demagnetization data show that some samples from the Hagjeon and middle Duho Formations reveal great-circle distributions moving from the present to a reversed direction of geomagnetic field. The mean of intersection points of the great-circles is nearly antipodal to the characteristic normal direction of the lower and upper Duho Formation. We infer that the Hagjeon Formation was formed during the reversed polarity chron C5B (16.2~14.7 Ma) and the Duho Formation 14.7~11.6 Ma based on our results and previous paleontologic and age dating data. Paleomagnetic direction for the Middle Miocene of Korea, analysed from the combined results of stable endpoints and great circles, is $D/I=8.7^{\circ}/53.9^{\circ}$ (${\alpha}_{95}=4.2^{\circ}$, k=74.8), and the corresponding paleopole is Lat./Long.=$82.7^{\circ}/230.2^{\circ}$ (${\delta}p=2.8^{\circ}$, ${\delta}m=5.9^{\circ}$). On the basis of this, we interpret that the opening of the East sea (Japan sea) or the synchronous clockwise rotation of the Southwest Japan exerted no structural influence on the Yeonil Group in the Middle Miocene.
이산화탄소 지중저장 시 암석 내부의 공극구조는 지층 내 이산화탄소의 거동에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 포항분지 영일만 지역에서 채취한 시추코어를 대상으로 X선 단층촬영 기법을 이용해 3차원 영상을 취득하고, 그 내부에 대한 정량적인 분석을 실시하였다. 세 가지 목표지층인 심도 740 m, 780 m, 810 m 부근에서 채취한 사암 시료(T1, T2, T3)의 공극률은 각각 25.22%, 23.97%, 6.28%로 분석되었다. 등가직경, 공극 부피, 공극 표면적, 국부두께 분석을 수행하였으며, 그 결과 T1, T2 시료가 T3 시료에 비해 이산화탄소 지중저장에 더 적합한 것으로 나타났다. 본 연구의 분석 결과는 이산화탄소 주입 조건 결정, 지층 내 이산화탄소 유동 해석 등에 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
The gravity measurement has been conducted at 53 and 34 stations with an interval of 1~1.5 km along the national roads of about 47 km and 34 km running from Duksungri to Yangpori and from Angangri to Byungpori, Kyungsangbookdo, respectively. The subsurface geology and geologic structure of Tertiary Pohang and Janggi basins along two survey lines are interpreted quantitatively by applying Fourier series and Talwani methods for Bouguer gravity anomaly. The depths of Conrad discontinuity vary from 11.8 to 12.5 km and 11.5 to 13.2 km along the survey lines between Duksungri and Yangpori, and Angangri and Byungpori, respectively. The depths of pre-Cambrian Gneiss complex underneath Kyungsang Supergroup vary from 3.8 to 4.2 km and 3.8 to 4.6 km along the survey lines between Duksungri and Yangpori, and Angangri and Byungpori, respectively. Massive granite bodies which are not exposed along the survey line between Duksungri and Yangpori are distributed on a large scale at the subsurface between Duksungri and Ochun, and Daegokri and Yangpori. Along the survey line between Angangri and Byungpori, it is exposed at Angangri, and extends underneath Chungrimdong, Pohang city. Andesite is distributed on a small scale underneath Pohang city and Ochun. The thicknesses of Tertiary Yonil and Janggi Groups are 0.2~0.9 km and 0.1~0.5 km, respectively. The Tuffaceous rocks which are the lowest formation of Tertiary sedimentary rocks are distributed with the thickness of 0.2 km at the surface and between Kyungsang Supergroup and Yonil or Janggi Groups. The Yonil and Janggi Groups are in fault contact by a fault running through Ochun and Chungrimdong, Pohang city. Two other faults are newly found near Heunghae-eup and Hyungsan river.
이산화탄소 지중저장은 대규모로 포집된 이산화탄소를 지하 심부의 지질구조 내로 주입하여 대기중 방출을 제한하려는 지구온난화 대응기술이다. 본 연구에서는 국내 최초의 이산화탄소 지중주입 실증 연구 지역인 포항분지의 지하 800 m 이하에서 시추된 심부 코어 시료를 대상으로 FE-SEM, XRD, XRF, MICP 등 분석을 수행하여 덮개암층을 구성하는 이암의 광물학적 특성을 규명하고 이산화탄소 지중저장의 안정성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치는 수리지질학적 차폐능을 정량적으로 평가하고자 하였다. 광물학적 분석 결과 포항분지 영일층군 이암층은 주로 석영, K-장석, 사장석과 소량의 황철석, 방해석, 점토 광물로 이루어져 있는 것으로 나타났다. 수은 모세관 압입 시험 분석 결과, 시료는 대체적으로 균일한 입자 구성과 공극 분포를 가지고 있었으며, 산정된 공극률과 공기 투과도 사이에서 뚜렷한 상관관계는 나타나지 않았다. 산정된 공극진입압력과 돌파압력을 적용한 허용가능 CO2 기둥 높이는 이산화탄소 주입 대상층의 두께에 비해 현저하게 높은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 포항분지 영일층군의 이암층이 이산화탄소 지중저장 주입실증 사업에서 시범 주입되는 이산화탄소의 누출을 억제하기에 충분한 차폐능을 보유하고 있음을 보여주었다. 그러나, 본 연구의 결과는 제한된 수량의 시료를 분석·평가한 것으로서 그에 상응하는 제한된 의미를 지닌다. 따라서, 실제적인 이산화탄소 지중저장 과정에서 수행되는 덮개암층의 차폐능 평가를 위해서는 지층 전체 규모에 대한 다수의 시료 채취와 그에 대한 다면적 분석과 평가가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
포항지진은 포항지열발전소의 수리자극에 의한 촉발지진으로 조사되었으며, 수리자극을 위해 주입된 유체가 임계상태에 도달한 지하단층을 재활성시킨것으로 알려져 있다. 하지만 포항지열발전소의 건설 이전, 포항지진 진앙지 인근에서 단층운동에 의한 제4기층 변형연구는 보고되지 않았다. 포항지진 이후 지표지질조사를 통해 진앙지로부터 약 4km 떨어진 지점에서 대규모 물빠짐구조를 확인하였다. 마이오세 이암에에서 발생한 이 물빠짐 구조는 MIS 5에 형성된 상부 해안퇴적층을 관입하고 있다. 이는 마이오세 퇴적층과 해안퇴적층의 부정합면을 따라 존재하는 지하수면과 마이오세 퇴적층이 속성작용 완료되기 전에 융기된 영향으로 인해, 마이오세 퇴적층이 충분히 고화되지 않아 연질퇴적변형구조를 형성할 수 있었음을 지시한다. 이 물빠짐구조는 미고화된 이암의 공극수압이 상부지층의 하중을 초과하여 발생한 구조로서 지진에 의해 발생한 것으로 해석된다. 이러한 해석은 물빠짐구조로부터 약 400m 떨어진 지점에서 확인된 제4기 단층의 존재, 한반도 남동부의 빠른 융기율, 포항인근 양산단층을 따라 보고된 제4기 단층과 역사지진 기록과도 잘 부합한다. 따라서, 포항지진의 진앙지 일원은 제4기 동안 지구조운동과 이와 관련된 지표변형이 발생한 지점으로서 포항지진을 일으킨 단층 또한 지진발생 이전에 임계상태에 도달했을 것으로 추정된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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