강원도 양양에 위치한 남대천은 하구로 육상 환경과 해양 환경의 점이지대이다. 하구는 다양한 연안환경을 형성해 지구 생태계 중 생태적 가치가 높은 환경으로 남대천에 출연하는 종 중 일부 고유종은 우리나라에서 매우 희소하게 출현되어 보호가 필요하며, 모천 회귀어류인 연어는 우리나라에서 70% 이상이 남대천으로 회귀한다. 남대천과 같은 하구에서는 사주가 보편적으로 나타나며, 시간이 지남에 따라 그 모양이 변하는 것을 관찰할 수 있다. 하구 사주의 변화는 생태 환경의 변화를 야기하므로 지형 변화의 원인 분석과 지속적인 모니터링이 필요하다. 이에 본 연구에서는 남대천 하구 사주에서 일어나는 지형 변화인 '갯터짐' 현상이 일어나는 조건과 그 위치 변화의 원인에 대해 알아보고자 한다. 남대천 하구 사주의 지형 분석을 위해 미국 지질 조사국(USGS)에서 제공하는 Landsat 위성영상으로 1984년부터 약 40년간의 하구 사주의 면적과 갯터짐의 위치 변화를 관찰하였으며, 이를 평균 해류 벡터, 강수량 그리고 조위와 비교하였다. 그 결과 사주는 시간의 흐름에 따라 그 위치와 형태가 계속 변화하는 것을 확인하였다. 계절이나 연대별 특징은 나타나지 않았으며, 연안류의 방향에 영향을 받는 것으로 생각된다. 강수량과 조위를 하구 사주의 면적과 비교한 결과 강수량과 조위가 증가할수록 사주 면적이 감소하는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 산사태 모형토조 실험을 통해 강우침투에 의해 나타나는 산사태의 발생특성 및 지반재료의 변화특성에 관하여 분석하였다. 실험장치는 모형토조, 강우재현장치, 계측장치로 구성되어 있으며, 인공사면 상부에서 200 mm/hr의 극한강우를 살수함으로써 산사태를 유발하였다. 모관흡수력과 체적함수비 계측장치는 인공사면의 천부(GL-0.2 m), 중부(GL-0.4 m), 심부(GL-0.6 m)의 각 심도별로 3세트씩 설치하였으며, 실험은 화강암 풍화토, 편마암 풍화토, 이암 풍화토 각각에 대한 현장조건과 상대적으로 느슨한 조건 및 조밀한 조건으로 나누어 실험을 진행하였다. 분석결과, 극한강우에 의하여 실험 초반에는 사면 표층에서 세굴현상이 우세하게 나타나다가 이후 국지적으로 발생한 횡적인 인장균열면을 따라서 산사태가 발생했다. 산사태는 강우침투에 따른 습윤전선(wetting front)의 전이로 인해 천부에서부터 심부로 점차 확장되는 천층파괴(shallow failure)의 형태를 띰과 동시에 사면의 선단부(toe part)에서부터 정상부(crest part)로 점차 전이되는 후퇴성붕괴(retrogressive failure)의 양상을 보였다. 강우침투에 따른 포화영역에서 모관흡수력은 아무런 전조현상 없이 급격하게 감소하는 반면에, 체적함수비는 점진적으로 증가하다가 최대값에 도달하여 이 값을 일정시간 유지한 뒤 산사태 발생 시 급격히 감소하는 것으로 나타났다.
북중부 메사추세츠 주에 위치하는 리틀톤 층에 분포하는 십자석대, 남정석대, 규선석대에서 산출되는 십자석은 아카디안 조산운동의 바로비안(Barrovian) 형태의 변성작용에 의해 생성된 것으로 알려져 있다. 그러나 세 변성대에서 십자석은 (1) 반상변정, (2) 조립질 백운모로 치환된 가상, (3) 가상 내부와 석류석 결정 외각부에서 재결정된 십자석 등으로 다양한 형태로 산출되기 때문에, 이들은 다변성작용에 의해 형성된 것임을 지시하고, 또한 십자석의 형성은 전암성분의 차이와 온도-압력 조건의 변화에 따라 녹니석 또는 경녹니석의 소멸에 의해 형성될 수 있다. THERMOCALC 프로그램을 이용하여 MnNCKFMASH 계에서 계산된 십자석 modal proportion은 십자석이 녹니석과 공존한다면, 온도-압력이 증가하면서 석류석과 같이 성장할 수 있다 그러나 녹니석이 소멸된 후, 흑운모와 공존하면, 십자석의 modal proportion은 온도-압력이 증가하면 감소한다. 따라서 기존의 아카디안 변성작용의 온도-압력시간 경로에 의하면. 십자석 반상변정은 석류석과 같이 약 400-370Ma 시기에 형성된 것으로 판단된다. 방향성이 없고 조립질 백운모에 의해 부분적으로 또는 완전히 치환된 십자석 가상은 온도의 상승에 의해 (즉, 남정석 또는 규선석의 형성) 형성될 수 있다. 따라서 연구지역의 십자석 가상화작용은 아카디안 변성작용을 중첩한 알레게니안 전단운동(약 320-300 Ma)에 의해 국부적으로 발생한 온도의 상승으로 인해 발생한 것으로 판단된다 규선석대에서만 관찰된 석류석 결정 외각부에서 재결정된 십자석과 십자석을 치환한 조립질 백운모 견정 사이에 재결정된 십자석은 알레게니안 최고 온도 조건(약 $700^{\circ}C$)후 온도-압력이 감소하는 동안(약 300-280 Ma)재결정된 것으로 판단된다.
우리나라에서 최초로 육상탄성파탐사를 실시한 것은 1960년대 중반이다. 탄성파탐사와 관련된 최초의 보고저가 나온 것은 국립지질조사소의 김종수박사 등이 1964년 포항지역의 석유부존 가능성을 조사하기 위하여 수행한 반사법 탄성파탐사와 서울대학교의 현병구교수가 탄광의 갱도 주벽의 상태를 조사하기 위하여 실시한 굴절법탐사이다. 이후, 국립지질조사소 기본연구계획의 일환으로 경상계 퇴적분지의 층후 및 지질구조 조사를 위한 굴절법탐사가 실시되었다. 1970년대 들어서는 지하수조사, 광물자원탐사, 땅굴조사, 원자력 발전소 지반조사 등 탐사의 대상과 목적이 다양해졌으며, 1978년에는 CDP기법을 이용한 반사법탐사가 경상분지 지역에서 처음으로 실시되었다. 이후, 육상 탄성파탐사는 토목건설 분야에서 지반조사를 위한 굴절법탐사를 위주로 이루어지다가, 1990년대 들어서서 고해상반사법탐사와 탄성파토모그래피 및 다양한 시추공 탄성파탐사가 시도되었다. 이와 함께 응용분야도 단층대나 조간대와 같은 특정 지역에 대한 학술적 목적의 연구와 더불어 고속도로, 철도, 댐 건설 등 각종 토목엔지니어링, 지열과 광물 자원탐사, 매립지나 해수침투 지역 등의 환경영향 조사, 문화재 안전관리를 위한 고고학에의 응용 등 다양한 분야로 확대되었다. 2002년에는 한반도를 가로지르는 측선 상에서 지각규모의 탄성파탐사가 이루어져 육상탄성파탐사 연구의 새 장을 열게 되었다. 그 동안 우리나라 대륙붕과 해외 유전지역에서의 활발한 석유탐사를 통하여 이룩한 탐사기술의 자립화와 자료 처리를 위한 소프트웨어 부분에서 이룩한 기술적 발전은 앞으로 육상탄성파탐사의 활성화에도 크게 기여할 것으로 기대된다.
중력 및 자력 탐사자료를 분석하여 제주도의 지지구조를 연구하였다. 부우게 중력이상도에서 섬 중앙의 한라산체에서 뚜렷한 원형의 저이상이 나타나며, 이상값의 차이는 최대 30 mgal 로 나타났다. 지하지질구조 모델링을 위하여 기반암 상부에 위치하는 화산암체를 각주로 나누어 중력자료의 삼차원 심도역산을 실시한 결과, 화산암의 기저면은 한라산 아래로 휘어지며 최대 깊이는 5 km 정도에 이른다. 자력자료로는 항공탐사자료와 육상탐사자료를 함께 이용하였다. 이들로부터 구한 자력이상도는 다소의 차이는 보이나 전체적으로는 중위도 지방에서 지구자기장의 방향으로 자화된 자력이상체로 부터 야기되는 전형적인 이상의 형태를 보인다. 자극변환을 한 이상도를 보면 섬의 주된 자력원은 장축을 따라 발달하는 열곡대와 한라산체로 나타난다. Cordell과 Grauch (1985)의 방법으로 구한 자력원의 경계는 표선리 현무암과 시흥리 현무암과 같은 비교적 최근에 분출된 화산암의 경계와 잘 일치한다. 자력모델링은 심도와 대자율을 두 변수로 취하여 항공탐사자료의 삼차원 역산을 수행하였다. 역산 결과, 높은 대자율을 가지는 화산암은 열곡대와 중앙화산체에서 나타나며 기반의 심도는 장축을 따라서는 1.5~3 km, 용암대지에서는 1~1.5 km 정도로 나타나며, 한라산 하부에서 최대 5 km로 나타난다. 중력과 자력이상도 모두에서 나타나는 동부 지역의 남북 방향의 이상은 지질도 상에서는 확인되지 않는 단층 또는 파쇄대에 의한 것일 가능성이 있다.
전세계적으로 희소금속의 중요성이 높아지고 있는 가운데 일본은 2004년부터 원소전략 개념을 도입하고 2007년부터는 원소전략사업을 추진하게 되었다. 일본의 문부과학성의 "원소전략 프로젝트"는 물질과 재료를 구성하고 그 기능과 특성을 결정하는 원소의 역할과 성격을 연구하고, 물질과 재료의 기능과 특성의 발현기구를 명확히 규명함으로써, 희소원소나 유해원소를 사용하지 않는 고기능을 가진 물질과 재료를 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. 특히, 2010년 9월 일본명 센카쿠렛도(중국명 댜오위다오)에서 중국어선과 일본순시선이 충돌하는 사건이 일어나서, 중국어선을 나포하여 영토문제, 외교, 경제 갈등으로까지 확산되었다. 일본이 국내법을 적용하여 사법처리 하려하자, 중국이 꺼낸 카드가 희소금속의 일본수출금지였다. 이 때부터 위기감을 느낀 일본은 더욱더 원소전략 프로젝트에 박차를 가하기 시작했다. 일본정부는 풍부하고 무해한 원소에 의한 대체재료의 연구, 전략원소의 유효기능의 고활용, 원소유효이용을 위한 실용재료설계기술 등 3가지 제안으로 연구테마를 2012년 2월에 공모하여, 2012년 6월 "원소전략 프로젝트" 연구영역과 연구거점 4군데를 채택하였다. 1. Dy, Nd 등을 대체할 목적의 자성재료영역. 2. Pt, Rh/Li, Co 등을 대체할 목적의 촉매/전지재료영역. 3. In, Ta 등을 대체할 목적의 전자재료영역. 4. Nb, Mo 등을 대체할 목적의 구조재료영역. 본 논문에서는 원소전략의 4개의 영역 중에서 자성재료영역의 현재까지의 연구동향에 대해서 기술하고자 한다.
부산광역시 남해안에 위치한 무인도서인 나무섬과 남형제섬은 규장질 화산암류로 구성된다. 남형제섬은 주로 데사이트질 응회암 즉 결정-유리질 용결응회암으로 구성되며, 사장석 반정과 소규모의 암편(岩片)을 함유하며, 압축 신장된 부석편이 나란하게 배열된 유상구조(流狀構造)를 볼 수 있다. 현미경하에서 사장석 결정, 부석편, 암편과 기질부에 부분적으로 압축 신장된 부석편을 보여주는 화성쇄설 조직을 나타낸다. 나무섬은 암청회색 기질부에 사장석 반정을 함유하는 데사이트로 구성되며, 섬의 상부로 감에 따라 암색이 자회색을 띠는 유문데사이트로 이화하고, 산정 부근에서는 대부분 용암으로 구성되나 부분적으로 자각력화작용으로 응회각력암~각력암으로 산출되기도 한다. 섬의 동북부 남서쪽 해식애를 따라 암괴와 화산력 그리고 화산재가 분급이 불량하게 쌓여 있는 집괴암상이 나타난다. 또한 이들 집괴암상을 절단하면서 관입하여 상단의 용암류로 연결되는 규장질 틈새화도암맥이 나타난다. 전암 주성분 분석 결과, 나무섬의 화산암류로서 데사이트($SiO_2$ 65.5~68.3 wt.%) 용암과 화성쇄설물, 남형제섬의 화산암류는 유문암질($SiO_2$ 73.6~74.4 wt.%) 결정-유리질 응회암으로 구성된다.
우리나라에서 암석의 사회적 이용측면에서 대중화된 것 중 하나가 음식점에서 흔히 사용하는 돌그릇이다. 이 돌그릇은 대부분이 Mg과 Ca 함량이 높은 각섬암으로 제작되었으며, 주구성광물은 각섬석, 양기석, 투각섬석, 사장석, 투휘석이다. 각섬석은 대부분 주상으로 산출되며, Mg-각섬석 내지는 쳐마카이트의 광물조성을 보인다. 양기석과 투각섬석은 단경/장경 비가 $0.10{\sim}0.13$인 침상의 조직을 보이며, Mg/(Mg+Fe) 비가 약 0.65-0.90의 범위를 보인다. 이런 침상의 양기석과 투각섬석은 비석면형에 속한다. 이 광물들을 함유한 암석을 음식 용기로 사용하기 위해서는 구성광물의 종류와 결정형태와 같은 암석학적 또는 광물학적 자료를 바탕으로 그 안정성과 효용성에 대한 품질기준이 필요하다고 판단된다. 또한 음식용기 제작에 사용되는 원석과 상업적으로 유통되고 있는 곱돌의 산출상태와 암석-광물 화학성분의 상이성은 현재 유통되고 있는 대부분의 곱돌 음식 용기들이 원석 채취지역이 불분명한 암석으로 제작되었음을 지시한다. 이것은 음식용기로 부적합한 각섬암이 음식 용기로 사용될 잠재적 위험성이 있으며, 따라서 인간의 생활/건강과 밀접하게 연관되어 사용하는 암석의 지질학생물학적인 연구와 체계적인 관리와 조사가 요구된다.
화산체 위에서 수 km 또는 십 수 km 떨어진 거리에 위치한 수준점 사이의 거리 측정은 때때로 마그마가 지표로 상승할 때, 그 시기와 장소를 정확하게 나타낼 수 있다. 지표로 상승하는 마그마는 그 상부 암층을 상방으로 밀어 올리거나 또는 화산체의 정상부를 옆으로 밀어내기도 하다. 어떤 경우이든 화산체의 특정한 한 지점이 다른 지점에 비교하여 수 mm에서 수 십 m 이상으로 수평으로 움직일 수 있다. 전자거리측정장치인 광파측거의(EDM)를 통한 이러한 변화의 측정에 대한 시도는 적절한 장소에서 수준점들을 설정하고 이들 수준점들을 짝을 이루어 수시로 측정하는 것이다. 광파측거의는 전자기파 신호를 보내고 수신하는 장비이다. 광파측거의와 반사경 사이의 거리에 따라 되돌아오는 신호의 주파수는 전송된 신호와 위상차를 나타낼 것이다. 전송된 신호와 수신된 신호의 위상을 비교하여 전자적으로 위상차로부터 거리를 측정한다. 측정범위와 정밀도에 따라 광파측거의의 종류는 다양하다. 화산모니터링의 목적으로 단거리(10 km 이내) 광파측거의와 중거리(50 km 이내) 광파측거의가 일반적으로 사용되고 있다. 단거리 광파측거의는 전자기 스펙트럼의 가시 적외선에 가까운 영역을 전송하고 수신하면서 5 mm 이내의 정확도를 가지고 있다. 본 연구에서는 지금까지 알려진 광파측거의의 특성과 작동 원리, 국외 화산지역의 지표 변화율 측정 실례를 알아보고, 백두산에서의 지표면 변형 측정에 활용 가능한 기법을 기술하였다.
본 연구에서는 2005년 6월 지반침하가 발생한 전남 무안군 무안읍 교촌리 일대의 기반암의 분포를 조사하고, 지반침하의 원인인 석회질암의 용식작용과 지반침하 현상을 추적했다. 연구지역의 지표에서는 운모편암과 유문암이 관찰되나, 지하에는 크고 작은 공동을 갖는 석회질암이 분포한다. 또한 지반침하지역 북측의 우회도로를 따라 폭이 최대 300 m이고, 길이가 4 km 이상의 두꺼운 석회암 층이 분포하고 있다. 이러한 석회암의 분포 규명은 이후에 발생할 수 있는 석회공동에 의한 지반침하를 예측하는데 매우 유용한 자료가 될 것이다. 이 지역 석회질암은 심한 전단변형을 받아 소규모의 습곡과 단층으로 교란되어 있다. 석회질암층에 형성된 습곡의 배사 부분에 소규모의 공동들이 자주 발견된다. 이는 습곡작용 시 약화된 석회질이 용해되어 공동이 형성된 것으로 판단된다. 또한 석회질암 내에는 다양한 두께의 편암이 협재되어 있는데, 이 편암은 주로 판상광물(녹니석, 운모)과 석영으로 구성되어 있다. 풍화된 암석 시료의 절단면을 보면 편암의 흑운모가 녹니석으로 변질되고, 이어서 편암 주변부터 방해석이 용식되어가는 현상이 관찰된다. 이는 석회질암에 협재된 판상광물 틈새로 지하수가 침투하여 석회암의 용식이 시작되었음을 시사한다. 즉, 위의 두 가지 메커니즘에 의해 무안지역의 석회질암층에서는 공동이 생성되었을 것으로 보인다. 저수지(불무재)의 매립과 농업용수의 과다 양수와 같은 이유로 공동을 지지하는 지하수가 고갈되거나, 공통퇴적물이 유실되어 지반침하가 일어난 것으로 해석된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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