• 비파괴검사학회지
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• 제26권4호
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• pp.211-219
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• 2006

초음파 서모그라피는 초음파 진동 에너지 여기에 의한 물체의 표면 및 표면 아래에 존재하는 결함부위의 선택적 발열 특성을 적외선 열영상 카메라로 관측하는 것이다. 결함(균열, 박리, 공극 등) 이 존재하는 구조물에 초음파 진동 에너지를 입사시킬 경우 결함 부근에서의 국부적인 발열로 인해 건전 부위와의 급격한 온도차를 드러내는 핫 스폿이 관측된다. 초음파 진동 에너지 여기에 의한 핫 스폿 관측 및 분석을 통해 결함을 진단하는 것이 초음파 서모그라피를 이용한 비파괴 결함 진단 방법이다. 이를 이용한 결함 검출을 위해서는 초음파의 진동에너지를 검사 구조물에 효율적으로 전달하는 것이 중요하다 본 논문에서는 초음파 서모그라피를 이용한 실시간 결함검출에 대해 기술한다. 초음파 진동에너지의 입사 방향에 따른 결함 검출 특성을 평가하기 위해 진동에너지의 전달 방향을 시편과 수직 또는 수평방향으로 각각 입사시켰다. 각각의 입사 방향에 따른 초음파 트랜스듀서 양단에 인가되는 전압을 디지털 오실로스코우프로 계측 비교하였다. 결함 검출에 사용한 시편은 14 mm 두께의 SUS 균열(crack) 시편, PCB 기판(1.8 mm), 인코넬 600 판(1.0 mm) 및 CFRP 판(3.0 mm)의 4종류이다. 4종류의 시편에 대해 280ms 펄스폭의 초음파에너지를 수직 수평으로 각각 입사시켰다. 4종류 모두 수직방향으로 초음파 진동에너지를 입사시켰을 때 수평방향에 비해 전달 손실이 적었다. 복합재료인 PCB, CFRP 판은 수직방향으로 초음파 진동에너지를 입사시켰을 때 수평방향에 비해 결함 위치에서 열이 크게 발생하였으며 선택적 발열 현상도 3배 이상 지속되었다. 금속재료인 인코넬 600판과 SUS 시편은 수평방향이 수직방향보다 핫 스폿이 빨리 관측되었다.

• 생태와환경
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• 제37권3호통권108호
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• pp.344-354
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• 2004

본 연구에서는 용수재이용을 위해 생활하수를 지하흐름형 인공습지로 처리한 후 연못시스템에 연결시켜 미생물과 각 수질인자들의 처리효과를 분석하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. SS의 농도는 얼음이 녹은 3월 초순에서 4월 초순까지는 10 mg $L^{-1}$ 이하의 매우 낮은 농도로 우리 나라 방류수 수질기준보다 낮은 농도를 유지할 수 있었으나 겨울이나 여름 특정기간에 농도가 높아서, 용수 재이용시 보건 ${\cdot}$ 위생적인 측면과 더불어 이용자에게 심미적인 불편함이 없어야 하므로 유출부에 여과시설 등 관리대책을 검토할 필요가 있을 것으로 생각된다. $BOD_5$는 식물의 생장과 미생물의 성장이 저조한 동절기의 농도 증가현상과 이들의 활동이 활발한 성장기의 감소현상을 뚜렷히 나타내었으나, 전체적으로는 국제적인 농업용수 재이용 수질기준보다 낮은 수준으로서 우려할 사항이 아닐 것으로 판단된다. 영양물질의 경우 DO가 상승한 호기성상태에서 T-N, T-P 농도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 수질개선을 목적으로 연못시스템을 이용할 경우 3월중에 상층부를 유출시키고 3월 이후에는 수심을 낮게 유지하여 심수층까지 호기성상태를 유지하는 것이 수질관리에 유리할 것으로 판단된다. 지하흐름형 인공습지에서의 미생물 처리효율은 TC, FC, E. coli 모두 평균 92 ${\sim}$ 96% 이상 높은 처리 효율을 보였으며, 인공습지 유출수가 연못시스템을 거치면서 추가로 평글 83 ${\sim}$ 90% 이상 제거되어 평균 대장균농도가 1,200MPN 100 $mL^{-1}$ 로써 인공습지와 연못시스템을 연계 ${\cdot}$ 적용한 후 농업용수로 재이용하거나 수계로 방류할경우 보건 ${\cdot}$ 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 미생물의 소독은 대부분 태양광에 의해서 이루어지기 때문에 본 연구와 같이 연못 상층부에서 유출시킬 경우 높은 처리효율을 기대할 수 있을 것으로 생각하며, 대장균과 연못 내에 존재하는 생물들 사이의 상호작용을 정확히 이해하여 적절한 관리대책을 마련 할 경우 안정적인 방류수 농도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 자연정화로서 하수처리수를 고도 처리할 수 있는 인공습지와 연못시스템을 연계처리 하면 높은 미생물 소독효율을 나타내어 보건 ${\cdot}$ 위생상의 문제를 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 인공습지와 연계한 연못시스템의 하수처리방식은 간단한 구조, 큰 완충능력, 적은 슬러지 발생, 간소한 유지 ${\cdot}$ 관리의 장점을 가지고 있어서, 소규모하수처리와 농업용수 재이용 기술로서 적용가능성이 클것으로 판단된다.

• 지질학회지
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• 제54권6호
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• pp.587-603
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• 2018

남해 대륙붕 제주분지의 각 퇴적층에 대한 심층 구조도를 작성하고 이를 기반으로 3-D 석유시스템 모델링을 수행하여, 이 지역의 석유와 가스의 생성과 배출, 그리고 이동과 집적에 대하여 분석하였다. 최하부 퇴적층인 에오세층을 근원암으로 설정하였으며, 하천-호수의 퇴적환경을 고려하여 타입 II와 III가 혼합된 케로젠으로부터 석유와 가스가 생성되는 것으로 입력하여 모델링을 실시하였다. 초기 유기탄소 함량은 기존의 시추공 자료들과 퇴적환경을 고려하여 4%로 입력하였다. 모델링 결과 많은 양의 석유와 가스가 생성되는 지역은 제주분지 내 한일공동개발광구(Joint Development Zone; 이하 JDZ) 4소구 서쪽지역으로, 20 Ma에 많은 양의 석유와 가스가 이곳의 근원암으로부터 배출되어 상위의 저류층으로 이동하였다. JDZ 4소구 지역의 근원암에서 배출되어 나온 석유와 가스는 주변에 이미 형성되어 있는 크고 작은 폐쇄형 유망구조(closure)로 이동하여 집적되었다. JDZ 1소구와 2소구가 접한 지역의 동쪽부분도 석유와 가스가 많이 생성되는 지역이다. 이곳에서 생성된 석유와 가스는 10 Ma에 주로 배출되었으며 근원암에서 배출된 석유와 가스는 상위의 퇴적층으로 이동하여 집적되었다. JDZ 1소구와 2소구가 접한 지역은 JDZ 4소구 지역보다 석유와 가스의 배출이 상대적으로 늦게 이루어지고 저류암으로의 이동도 상대적으로 늦게 나타나는 것으로 모델링되었다. 석유의 경우는 비교적 짧은 수평거리를 이동하는 것에 비하여 가스의 경우는 상대적으로 먼 수평거리를 이동하였으며 수직이동도 활발하였을 것으로 추정된다. 석유와 가스의 이동이 활발했던 시기는 마이오세 시기이며 이때는 광역적인 덮개암이 형성되기 이전이므로 많은 양의 석유와 가스가 지표로 유출되었을 가능성이 있다. 그러나 올리고세층과 마이오세층은 사질암과 이질암이 교호되는 지층으로, 폐쇄형 유망구조가 잘 형성된 곳에서는 석유와 가스가 집적된 것으로 모델링 되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권3호
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• pp.224-231
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• 2005

현장 물리탐사 수행 시 상용화된 장비로는 탐사 대상 매질의 물성, 대상체의 크기, 모양 등의 탐사목적 및 현장여건에 의해 탐사가 불가능 하거나 탐사 목적에 맞는 분해능을 얻지 못하는 경우를 종종 만나게 된다. 이러한 다양한 현장 조건 및 탐사 목적에 효과적으로 적용할 수 있는 다목적 물리탐사 측정 시스템을 개발하였다. 이 다목적 측정 시스템은 PXI를 기반으로 하며 A/D 변환기 또는 GPIB 인터페이스를 이용한 측정 장치를 통해 신호를 측정하게 되며 확장성이 커 다양한 문제에 적용이 가능하다. 구성된 측정 시스템을 이용하여 시추공 레이다 탐사 시스템과 시추공 초음파 탐사 시스템, 전자기적 잡음 측정 시스템을 구축하였다. 시추공 레이다 탐사 시스템은 네트워크 분석기를 GPIB를 통해 제어하고 현장 조건에 따라 임의로 안테나의 길이 조절이 가능한 스텝 주파수 레이다 탐사 시스템이며, 시추공 초음파 탐사 시스템은 압전 송수신기 센서, 고출력 송신기와 A/D 변환기로 구성되어 시추공 내에서 초음파를 이용하여 착맥된 지하공동의 범위를 측정하기 위해 구성된 시스템이며, 전자기적 잡음 측정 시스템은 3개의 자기장 센서와 2개의 전기장 센서 그리고 A/D 변환기로 구성되며 임의로 측정시간과 샘플링 주파수의 조절이 가능하고 임의의 시간에 예약 측정이 가능한 시스템이다. 시추공 레이다 탐사 시스템은 상용 시스템으로 불가능했던 지하공동의 넓이와 지장물을 찾는 탐사에서 효과적인 결과를 보여주었으며, 시추공 초음파 탐사 시스템도 지하공동의 넓이를 측정하는 실험에서 가능성을 확인할 수 있었다. 한편 전자기적 잡음 측정 시스템을 이용하여 도심지 내 전자기적 잡음특성을 파악할 수 있었으며, 이를 변형하여 전기비저항 탐사 시 사용되는 다양한 케이블에 대한 케이블 내의 전자기적 유도 현상 및 그에 따른 신호 왜곡을 규명하는 실험에 적용하여 시스템의 확장성을 확인하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제43권3호
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• pp.306-333
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• 2010

그동안 신라의 왕성이었던 월성에 대한 연구는 월성을 중심으로 한 도성제와 월성해자 발굴을 통한 월성 주변의 모습에 치중해 있었다. 그러나 2004년에 월성 지표조사보고서가 발간되고 시험적 성격으로서 GPR탐사가 월성 내에서 실시되면서 월성에 대한 학술적 관심은 성내부로 변화되었다. 다행히 경주 월성의 고고학적 기초학술 조사가 시작되고 사업의 일환으로 월성 전 지역에 대한 물리탐사를 2007년 3월부터 1년에 걸쳐 실시하게 되었다. 이번 조사의 기본 목적은 GPR탐사를 실시하여 시험탐사에서 확인된 매장유구를 월성 전체 지역에 대하여 영상화하는 것이다. 미리 설정한 격자망에 수많은 측선을 조밀하게 설치하여 3차원 GPR 탐사를 실시하였으며 총 조사면적은 $112,535m^2$이다. 분석은 Depth Slice를 실시하여 각 깊이별로 유구의 변화양상과 중복상황을 파악할 수 있도록 하였으며, Slice Overlay 분석법을 이용하여 각 깊이별 반사체를 하나의 도면으로 추출하였다. 또한 3차원 입체분석법인 Isolated Surface 영상화를 실시하여 유구 해석의 이해를 높였다. 그 결과 월성 내에서 총 14개의 구역으로 구분 지을 수 있는 크고 작은 건물지가 확인되었으며, 주목되는 곳은 월성의 서부(2구역), 중부(9구역), 동부(14구역)에 중요시설물일 것으로 짐작게 하는 대규모의 범상한 건물배치가 있는 3개의 구역이다. 본 연구결과를 통해서 3차원 GPR탐사는 광역적인 유적탐사에 매우 효과적이며 그 자료처리에 있어서 Slice Overlay 분석법은 지하 매장물에 대한 쉽고 뚜렷한 영상을 제공할 수 있음을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.565-582
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• 2018

울릉도 북면 천부리에 소재하는 자분샘인 추산용출소 지하수의 수질특성을 규명하고, 이를 통하여 대수층의 발달특징을 고찰하였다. 상류구배인 나리분지 일대에 광범위하게 분포하는 부석층과 화산쇄설층, 칼데라 함몰과 관련된 단층과 절리와 같은 파쇄대는 투수계수가 높아 용출소의 지하수함양에 유리한 조건을 제공한다. 특히 다공성이며 표면적이 넓은 알칼리성 화산쇄설물로 구성된 화산암류로 인해 상류하천수와 용출소는 독특한 수질특성을 보인다. 용출소의 수질유형은 $Na-HCO_3$형이며, 상류의 샘과 하천수는 $Na-HCO_3$형과 Na-Cl형의 경계에 놓인다. EC과 상관성이 높은 성분으로는 $HCO_3$와 Na를 비롯하여 F, Ca, Mg, Cl, $SiO_2$, $SO_4$ 등이 있다. 높은 Na, Cl 함량은 울릉도 지질 전반에 알칼리계열의 화산암이 분포하며, 고기 화산활동에 영향을 받은 것으로 판단된다. 물-암석반응을 잘 반영하는 요소인 Eh와 pH는 어떤 수질성분과도 상관성이 거의 없는 것으로 나타났다. 요인분석결과에 의하면, 요인 1의 영향력은 54%로 나타났으며, 요인 2의 경우 25.8%이다. 요인 1에 높은 적재량을 가지는 성분은 F, Na, EC, Cl, $HCO_3$, $SO_4$, $SiO_2$, Ca, $NO_3$, Mg 등이다. 요인 2에 대해 적재량이 높은 성분은 Mg, Ca이며, 음의 적재값이 높은 성분은 K, $NO_3$, DO 등이다. 이 지역의 독특한 수질특성 즉 높은 Na, Cl, F, $SO_4$ 등은 알칼리계열의 화산쇄설암류의 세립질 입자, 높은 공극률 등이 물-암석반응을 가속화시킨 결과로 해석된다. 그러나 울릉도의 수질특성과 대수층의 발달, 수리순환을 규명하기 위하여서는 광범위한 지구물리탐사와 더불어, 동위원소, 미량원소, 추적자 등을 통한 추가연구가 필요하다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.177-186
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• 2021

한반도 지진 재해 대비를 위해 지난 5년간 활성 단층 조사가 수행되어 왔다. 특히 피복 활성단층 조사는 항공 LiDAR 기반 지형 분석, 지표 지질 조사, 지구 물리 탐사 결과를 종합하여 피복된 단층면에 대한 트렌치 조사를 수반한다. 하지만 이러한 트렌치 조사에 의해 발견된 단층면은 한시적으로 연구된 후 복구되기 때문에 트렌치 단층면 현장에 대한 정보는 논문 및 보고서 등과 같은 정성 자료로 남게 된다. 이와 같은 한시적 지질 연구의 한계를 보완하기 위하여 이 연구에서는 지상 LiDAR를 활용하여 트렌치 단층면에 대한 3차원 점군 자료를 생성하고 디지털 공간상에서 트렌치 현장을 복원하였다. 지상 LiDAR 탐사는 양산 단층 지역에서 수행된 두 곳의 트렌치 조사 지점에서 수행되었으며, LiDAR 점군의 기본 속성값인 진폭과 반사도 이외에도 디지털 카메라를 활용하여 트렌치 단층면의 색상 정보도 측정하였다. 측정된 자료는 평균 0.003 m의 정합 오차를 가지는 3차원 점군 자료로 변환되어 트렌치 형상을 정교하게 복원하였다. 하지만 LiDAR 스캔 위치에 따라 점군의 진폭과 반사도 값이 변화되었으며, 햇빛 노출 정도에 따라서 트렌치 단면의 색상 정보가 다르게 형상화 되어 후처리 과정의 고도화가 필요함을 시사하였다. 이러한 점군 자료는 대용량 파일로 존재하고 점군 자료 가시화 방법 또한 제한적이기 때문에 3차원 점군 자료에 대한 연구자 간 공유가 어렵다. 이에 대한 대안으로 오픈소스 플랫폼인 Potree를 활용하여 트렌치 점군 자료를 웹 상에서 가시화하는 방법을 제안하였다. 이와 같이 우리는 시간적 그리고 공간적 제약 조건이 따르는 지질 현장 조사에서 지상 LiDAR 자료가 주요 지질 대상에 대한 재현성을 높일 수 있는 동시에 연구자 및 미래 후속 세대에 의해 손쉽게 활용될 수 있음을 보여주고자 한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권2호
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• pp.139-151
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• 2022

오일샌드 채굴에 널리 이용되고 있는 증기 주입식 중력 배수(Steam-Assisted Gravity Drainage, SAGD) 공법은 지표의 변형을 야기하며, 이는 오일샌드 플랜트의 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 다양한 지질 재해의 원인이 되므로 지속적인 모니터링이 필요하다. 이 연구에서는 캐나다 앨버타의 Athabasca 오일샌드 지역에 대해 2016년부터 2021년까지 획득된 Sentinel-1 시계열 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 자료에 고정산란체 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR, PSInSAR)을 적용하여 SAGD 운용에 의한 지표변위를 관측하였다. 그리고 SAGD의 건설 및 확장을 Landsat-7/8 시계열 영상으로부터 파악하고, 이를 통해 SAGD의 원유 생산성에 따른 지표변위의 특성을 분석하였다. Athabasca 오일샌드 지역의 SAGD 및 그 주변에서는 레이더 관측방향으로 0.3-2.5 cm/yr의 지반융기가 관측된 반면, SAGD에서 수 km 이상 떨어져 있고 오일샌드 채굴의 영향이 없는 지역에서는 -0.3--0.6 cm/yr의 침하가 관측되었다. Landsat-7/8 시계열 영상 분석을 통해 2012년 이후에 건설되어 높은 생산성을 보이는 SAGD는 증기의 주입으로 인해 1.6 cm/yr 이상의 지반융기를 야기하는 반면에 더 오랜 기간 동안 운용되어 생산성이 상대적으로 낮은 SAGD에서는 증기 주입에도 불구하고 지속적인 원유 회수에 따른 사암의 압축 때문에 연간 수 mm의 매우 작은 융기가 발생함을 추정할 수 있었다. SAGD 및 그 주변을 제외한 대부분의 지역에서 관측된 침하는 동토층의 융해에 의한 점진적 지반침하로 추정되었다. 동토층의 침하를 고려할 때 SAGD 운용에 기인하는 지반의 융기는 관측된 것보다 더 클 것이라고 예상되었다. 이 연구의 결과를 통해 PSInSAR 기법이 극한지 오일샌드 SAGD의 생산성과 안정성 평가에 유용한 수단으로 활용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.194-201
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• 2021

유도분극 효과는 지층 내 광물입자와 공극수 사이 계면에서의 전기화학적인 반응에 의해 발생하는 것으로 알려졌다. 광대역 유도분극 탐사는 다중 진동수의 교류전류를 지하로 송신할 때 측정되는 위상과 전기비저항 스펙트럼으로부터 지층 내 이상 구간을 파악하는 전기탐사 기술이다. 이 기술은 다양한 광물탐사에서 효과적으로 적용되고 있다. 경기도 포천시 관인면 고남산 일대에는 티탄철광석을 개발하는 광산이 운영되고 있다. 이 광석에는 0.4% 이상의 바나듐을 함유하고 있어서 함바나듐 티탄철광상으로 분류된다. 바나듐은 바나듐 레독스 흐름전지의 핵심원료이고, 이 전지는 대용량 에너지 저장시설에 적합한 것으로 알려졌다. 신규 잠두광체의 부존 여부를 파악하고, 잠재 자원량을 산정하기 위하여 체계적인 광물탐사가 이뤄졌다. 물리탐사에서 노두와 시추코어 시료를 이용한 실내 암석 물성 측정결과는 현장자료부터 신뢰할 수 있는 물성 모델을 생성하는데 도움이 된다. 따라서 이 연구는 함바나듐 티탄철광상의 광석과 주변암석사이의 유도분극 특성 차이를 이해하고, 이를 바탕으로 광대역 유도분극의 VTM 광상 탐사 적용성을 파악하고자 실내 광대역 유도분극 연구를 수행했다. 연구결과 갱도와 시추코어에서 확인한 광석의 위상과 전기비저항 스펙트럼 형상은 몬조섬록암과 석영 몬조섬록암으로 이루어진 주변모암의 스펙트럼 형상과 확연하게 달랐다. 암석의 유도분극 특성은 주로 100 Hz 이하의 진동수에서 반응 차이를 가지게 만든다. 이 진동수 영역에서 광석과 주변 암석의 평균 위상과 평균 전기비저항을 계산했다. 가장 낮은 진동수인 0.1 Hz 진동수에서 광석의 평균 위상은 -369 mrad, 주변 암석은 -39 mrad 이었다. 같은 진동수에서 광석의 평균 교류 전기비저항은 16 Ωm, 주변 암석은 2,623 Ωm이었다. 광석의 실내 광대역 유도분극 특성은 주변 암석과 상당한 차이가 나므로 광대역 유도분극 탐사가 함바나듐 티탄철광상 광물탐사에 효과적으로 적용할 수 있고, 이러한 특성은 현장 탐사 자료를 해석하는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제55권1호
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• pp.63-76
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• 2022

이산화탄소 지중저장 가능성 평가를 위해 시추한 결과, 장기분지 성동리층에 97~118m 두께의 데사이트질 응회암이 확인되었으며 내부구조와 입자조성에 따라 4개의 퇴적단위(퇴적단위 1~4)로 구분되었다. 퇴적단위 1은 육성환경, 퇴적단위 3, 4는 수중 환경에서 쌓인 화쇄류암(ignimbrite)이며, 퇴적단위 2는 화산휴지기에 쌓인 망상하천 퇴적암으로 데사이트질 응회암이 관찰되지 않는다. 박편분석결과, 모데나이트, 클리놉틸로라이트는 주로 유리를 교대하거나 기공을 충전하며 매몰-속성과정 동안 화산유리의 교대작용 및 용해-침전작용으로 생성된 것으로 보인다. 클리놉틸로라이트는 퇴적단위 3에서 유리를 교대하는 경우가 기공을 충전한 경우보다 Si/Al비와 Na함량이 높으며 퇴적단위 4에서는 산출상태 및 지역에 상관없이 조성이 동일해 지는데, 이는 화산유리의 교대 및 용탈작용이 진행될수록 공극수의 Si/Al비와 pH가 증가했으며, 퇴적단위 3의 클리놉틸로라이트가 생성될 당시 동-서쪽의 공극수 조성이 달랐음을 지시한다. 또한, 모데나이트의 성장이 끝난 후 클리놉틸로라이트가 생성되었으며, 두 불석광물은 각 퇴적단위별로 순차적으로 생성된 것으로 해석된다. 종합해보면, 퇴적단위 1이 쌓인 후, 화산휴지기 동안 서고동저의 분지지형으로 인해 서쪽은 pH가 더 높았으나 스멕타이트의 성장으로 공극이 폐쇄되어 더 이상 불석광물 이 성장하지 못한 반면, 동쪽은 망상하천이 발달한 개방계 상태에서 지하수의 영향을 받아 클리놉틸로라이트가 성장할 수 있었던 것으로 보인다. 이후 분지의 침강으로 퇴적단위 3, 4는 수중환경으로 변화였고 공극수는 점점 알칼리함량이 증가하여 결국 동-서쪽의 공극수 조성이 동일해 진 것으로 해석되었다. 이와 같이 유사한 조성의 응회암에서도 분지의 수계와 퇴적환경에 따라 다양한 불석광물이 공간적으로 다르게 분포할 수 있음을 보여준다.