• 지구물리와물리탐사
• /
• 제13권1호
• /
• pp.80-87
• /
• 2010

본 연구는 Athabasca 오일샌드광구의 역청 생산방법인, SAGD 수행에 영향을 주는 불균질한 유효투수도의 분포도를 만드는 저류층 모델링 작업 공정을 개발하기 위한 것이다. 암석학적 상 분포는 연구 지역 역청 저류층 내의 불균질성의 주요 원인이다. 대상 매질은 사암과 이암으로 구성된 하천에서 바다로 이어지는 채널로서 이암이 유체의 흐름을 방해해 유효 투수도를 감소시키고 있다. 본 연구에서는 암석학적 상등을 이암의 모양에 따라 마른 특성의 유효투수도를 갖는 세 종류로 분류하였다. 본 연구의 저류층 모델링 작업과정은 상 모델과 투수도 모델링, 두 가지 주요 모듈로 구성되어 있다. 상 모델링은 확률적인 접근을 이용하여 유효투수도 결정에 중요한, 세가지 상등 중에 어떤 종류에 속하는지를 알려준다. 투수도 모델링은 먼저 이암의 체적율을 구하고 그것을 유효투수도로 변환시킨다. 암석상들의 소형 모델에 대한 일련의 시뮬레이션 적용을 통해 이암 체적율을 유효투수도로 변환시키는 변환함수를 얻는다. 탄성파 자료는 지구통계학적 방법으로 상 모델링에 입력되는 상등의 우선 확률을 제공함으로써 상 모델링에 기여한다. 특히, 본 연구에서는 상들의 우선 확률을 개선하기 위해 상등의 예측 시 다양한 탄성파 속성들을 복합적으로 사용하는 신경망 방법을 이용하였다. 상 구분에 있어서의 얼마만큼 개선되었는지를 보여주기 위해 상 모델링 시 개선된 우선 확률을 사용한 결과를 단일 탄성파 속성을 이용하는 기존 방법의 결과와 비교하였다. 다중 탄성파 속성들의 복합적인 사용에서 밀도와 P파 속도를 조합해서 이용하는 것이 상구분을 향상시키는데 필수적이다. 또한 본 연구에서는 검층으로부터 얻은 공극률과 P파 속도, 사진찍은 것 같이 예측된 이암의 부피를 이용하여 sand matrix의 공극률이 정확하게 평가원 연구지역에서, 다른 상등 사이에서 P파 속도가 달라지게 하는 sand matrix의 공극률에 대해서도 논의하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제13권3호
• /
• pp.203-218
• /
• 2010

지진 지반운동의 증폭 유발 요인인 부지 효과는 지역적 및 국부적 부지 조건에 직접적인 영향을 받게 됨에도 불구하고, 현행 국내 내진 설계 기준의 부지 분류와 그에 따른 부지 증폭계수는 미국 서부 지역의 기준을 준용한다. 이러한 내진 기준의 경우, 단주기와 중장주기에 관한 두 종류의 부지 증폭계수들을 30 m 심도까지의 평균 전단파속도라는 기준에 따라 A 부터 E까지의 다섯 종류로 분류한다. 본 연구에서는 국내 부지 조건을 반영한 부지 분류 체계를 제시할 목적으로, 경주, 홍성, 해미, 사천의 네 지역에 대해 체계적인 부지 특성 평가를 수행하였으며, 현장에서는 지표면부터 기반암까지의 전단파속도 깊이분포를 결정하고 실내에서는 지반의 비선형적 물성을 획득하였다. 국내 토사층은 미국 서부에 비해 상대적으로 얕고 강성이 크게 파악되었고, 그로 인해 국내의 부지 주기는 상대적으로 작고 좁은 범위에 분포하였다. 현장과 실내에서 구한 지반 특성을 이용하여 등가선형 및 비선형 기법을 적용한 다양한 부지고유 지진응답 해석을 총 75부지를 대상으로 실시하였다. 해석 결과로부터 현행 국내 기준에 정의된 부지 증폭계수는 지반운동을 단주기에서는 과소 평가하고 중장주기에서는 과대평가함을 알 수 있었다. 이러한 차이는 국내와 미국 서부간의 기반암 심도를 포함한 국부적 지반 특성들의 차이로 인한 것이다. 본 연구의 해석 결과와 한반도 대상의 선행 연구 결과들을 토대로 대표 기준인 부지 주기와 추가 기준으로서의 30 m 보다 얕은 심도까지의 평균 전단파속도를 도입함으로써, 국내 지역적 부지 특성을 고려한 지반운동과 설계 스펙트럼을 신뢰성 높게 결정할 수 있는 새로운 부지 분류 체계를 개발하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제13권3호
• /
• pp.243-248
• /
• 2010

북한지역에서 핵실험으로 추정되는 두 번의 발파가 관측되었다. 한국지질자원연구원 관측소와 한중 공동관측소는 북한과 주변국간의 경계에 고르게 분포하고 있다. 본 연구에서는 북한 핵실험 장소로부터 200 km에서 550 km 거리에 있는 광대역 지진 관측소의 자료를 사용하여 북한의 2차례 핵실험을 비교 분석하였다. 관측소별 1차 실험과 2차 실험의 초동 Pn 도착 시간차를 비교함으로서 상대적인 위치이동을 계산할 수 있다. Pn 속도를 8 km/s로 가정하고, 실험 장소와 관측소간의 기하학적인 관계를 이용하여 계산한 결과, 2차 장소는 1차 장소로부터 서북서 방향으로 2 km 거리에 위치하는 것으로 추정된다. P 파로부터 계산된 2차 실험의 실체파 규모는 평균적으로 4.5이나, 관측소별로는 최대 5.2에서 최소 4.1로 아주 큰 차이를 보인다. 이에 비해 Lg 파로부터 계산한 2차 실험의 규모는 평균적으로 4.6이며, 관측소별로 최대 4.7에서 최소 4.3사이로 P 파에 의한 규모에 비해 관측소간의 차이가 작다. 1, 2차 실험의 이동 윈도우 주파수 스펙트럼은 매우 비슷한 패턴을 보여 주며 두 실험의 초동 P 파의 모서리 주파수는 거의 차이가 없다. 따라서 2차 실험의 깊이가 1차 때와 비슷한 것으로 추정된다. 2차 실험의 폭발력은 관측소별 1차와 2차의 지반속도비로부터 계산한 결과 1차에 비하여 8배 큰 것으로 추정된다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제13권3호
• /
• pp.268-276
• /
• 2010

지진재해대책법이 2009년 3월에 발효됨에 따라 가속도 지진관측을 수행하여야 할 기관이 대폭 확대되었다. 소방방재청의 추정에 의하면 최소 400개소의 자유장 가속도 관측소가 설치될 예정이다. 지진계측기의 성능 향상과 통신 기술의 발달로 지진관측소 설치가 보편화되면서 지진관측의 주 기능이 신속 피해 예측과 경보 발령 등 지진방재에 적극적으로 활용할 수 있도록 전환되고 있다. 신속 지진피해 예측의 기반기술인 실시간 지진동 영상화기법을 소개하였다. 이 기술은 신속한 지진피해 평가를 위한 실시간 자료 취합뿐 아니라 시각적으로 정보를 파악할 수 있도록 개발되어 활용되고 있다. 한편 지진피해는 주로 S 파와 연속되는 표면파에 의해 발생한다. 최초로 도달하는 P 파로부터 최대 지반운동 크기와 지진 피해를 예측하여 경보를 발령하는 것이 지진조기경보체계이다. 지진조기경보의 기술개발 현황과 함께 2007년 오대산지진에 적용한 예를 소개하였다. 조기경보 기술은 기상청의 지진통보 체계를 획기적으로 개선시킬 수 있다. 또한 지역별로 분산된 주요 국가 시설물의 지진방재를 위해 활용할 수 있는 분산형 조기경보 시스템의 구성과 활용방안을 제안하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제14권1호
• /
• pp.80-87
• /
• 2011

자율무인잠수정은 해수면탐사선에 비해 해저면에 더 가까이 접근할 수 있는 장점을 제공한다. 수심자료, 해저면 물질 정보와 해저면 하부 영상을 얻기 위해서는 자율무인잠수정에 탑재된 다중빔음향즉심기, 해저면영상탐사기 및 천부지층탐사기 등이 유용하게 사용된다. 일본해양연구개발기구는 3000m급 자율무인잠수정 우라시마를 개발하였다. 잠수정의 전력공급용 연료전지시스템의 공학적 개발과 시험과정을 거쳐 우라시마에는 신형 리튬이온전지 시스템이 설치되었다. 잠수정은 초기 공학적인 업무에서 과학적 사용 목적으로 개량되었다. 다양한 과학장비들이 추가되었고 2006년부터 과학적인 목적의 임무수행을 위한 잠항시험이 수행되었다. 2007년 시험운항에서 일본 기이반도 해역 북구마노분지 부근에서 우라시마의 해저면영상탐사기와 천부지층탐사기를 이용하여 고해상 음향영상자료를 획득하였다. 후방산란강도 도면에서는 많은 암설류가 확인되었고, 천부지층탐사단면에서 연구해역의 북동쪽 끝 부근의 하부구조가 확인되었다. 이러한 특징은 최신 선상지의 형성과 관련된 구조를 암시한다. 그러나 남서 해역에서는 해저면 하부 ~20 ms 부근에서 강한 반사층이 존재하는데, 이는 삭박특징으로 해석되며 현재는 더 젊은 해저 퇴적물로 덮여있다. 잠수정의 성능은 지속적으로 향상되고, 우라시마를 활용하여 많은 유용한 결과가 얻어질 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제16권4호
• /
• pp.240-249
• /
• 2013

해양지질 조사 또는 엔지니어링 목적의 해양 탄성파 탐사에서 해상의 너울로 인하여 탐사자료의 품질이 저하된다. 1 ~ 2 m의 너울은 탐사 중에 종종 발생하는데, 1 m 이내의 정밀도를 요하는 고해상 해저탐사자료에서 이를 보정하여 줌으로써 탄성파 단면도의 수평적 연속성을 높일 수 있다. 이 연구에서는 8채널 고해상 에어건 탐사자료와 3.5 kHz 천부지층탐사자료에 대하여 너울영향 보정을 적용하였다. 너울영향을 효율적으로 보정하기 위해서는 탐사자료에 나타나는 해저면의 위치를 정확하게 산출하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 해저면 수심값 추출을 위하여 해저면 부근의 최대 진폭을 이용하거나 최대진폭값의 일정 기준을 넘어서는 지점을 해저면 위치로 추출하는 방법 등을 사용하였다. 품질이 낮은 자료에 대해서는 수심값 추출이 용이하도록 엔벨로프 또는 해저면 요소파(wavelet) 신호와 상호상관을 수행한 자료를 사용하였다. 이와 같은 방법으로 산출한 수심값으로부터 평균값을 구한 후, 그 차이를 보정하여 주었다. 시험 적용된 에어건 탐사자료에서는 약 0.8 m, 2종의 3.5 kHz 천부지층탐사자료에서는 각각 약 0.5 m와 약 2.0 m 범위의 너울영향을 보정하였다. 자료의 상태에 따라 적절한 해저면 수심값 추출 방법을 사용하여 탐사자료의 너울 영향을 보정함으로써 지층의 연속성이 향상된 고품질의 고해상 해저 탄성파 단면도를 제작할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권1호
• /
• pp.50-59
• /
• 2006

현재의 응력장내에서 단층 재활성화를 야기하는데 필요한 공극압의 증가를 추정함으로써 재활성화 위험도를 결정하는 FAST(단층 분석 확인 기술)를 이용해 Gippsland Basin의 단층 재환성의 위험도가 계산되었다. Gippsland Basin의 응력 형태는 주향이동단층과 역단층의 경계부근으로서 즉, 최대 수평 압력$({\sim}40.5\;MPa/km)$ > 수직 압력(21 MPa/km) ${\sim}$ 최소 수평 압력(200 MPa/km)이다. 공극압은 Golden Beach Subgroup의 Campanian volcanics 상부에서 정수압이다. 여기에서 결정된 NW-SE 최대 수평 응력 방향$(139^{\circ}N)$은 이전의 측정값들과 대체로 일치하고 Gippsland Basin에서의 NW-SE 최대 수평 응력 방향을 입증한다. Gippsland Basin의 단층 재활성화 위험도는, cohesionless fault$(C=0;\;{\mu}=0.65)$와 healed fault$(C=5.4;\;{\mu}=0.78)$, 두 가지 단층 강도 시나리오를 이용해서 계산되었다. 상대적으로 높고 낮은 재활성화 가능성을 가진 단층들의 방향은 cohesionless fault 와 healed fault 모두에 대해 거의 동일하다. NE-SW 주향방향의 큰 각을 가진 단층들은 현재의 응력상태하에서는 재활성화 가능성이 거의 없다. SSE-NNW 과 ENE-WSW 방향의 큰 각을 가진 단층들이 단층 재활성화 위험도가 가장 높다. 부가적으로 NE-SW 주향 방향의 작은 각을 가진 단층(thrust 단층)은 상대적으로 높은 재활성화 위험도를 가지고 있다. 최적 방향 단층들에 대한 가장 높은 재활성화 위험도는 cohesionless fault에 대해서는 추정 공극압의 3.8MPa$({\sim}548psi)$ 증가(Delta P), healed fault에 대해서는 15.6MPa 증가에 해당된다. 이 논문에서 제시된 단층 재활성화 분석으로부터 얻은 공극압 증가의 절대값은 지구역학적인 모델(원위치 응력과 암석 강도 자료)에서의 불확실성으로 인해 큰 오차를 수반한다. 특히, 최대 수평 응력 강도와 단층 강도 자료는 좁은 범위에 한정되어 있지 않다. 그러므로 단풍 재활성화 분석은 저류층 내에서 최대로 허용할 수 있는 공극압 증가를 직접 측정하는데 사용될 수 없다. 이러한 종류의 단층 재활성화 분석은 단지 단층 재활성화의 상대적인 위험도의 평가에 사용될 수 있을 뿐이고, 재활성화에 앞서 단층이 견딜 수 있는 공극압 증가의 최대 허용치를 결정하는데는 사용할 수 없다고 주장하고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권1호
• /
• pp.60-66
• /
• 2006

세 개의 서로 다른 사암 샘플들 -두 개의 합성 샘플과 한 개의 현장 샘플- 에 대해 현장 저류층의 대표적인 구속압력과 공극압력하에서 초음파 시험이 수행되었다. 세가지 사암 샘플들은 (a) 캘사이트 시멘트(calcite intergranula. cement (CIPS))로 만든 합성사암, (b) 실리카 시멘트(silica intergranular cement)로 만든 합성 사암 (c) Otway Basin 의 Boggy Creek 1 시추공에서 시도되는 $CO_2$ 파일럿 프로젝트의 대상 암석층 중 Waarre 층으로부터 추출한 코아 샘플로 구성되어 있다. 공극률은 각각 32%, 33%, 26%이다. 초기시험은 실내건조(room-dried) 상태에 있는 코아들에 대해 구속응력을 5 MPa 씩 단계별로 65 MPa 까지 증가시키며 이루어졌다. 그리고 나서 모든 코아들에 처음에는 온도 $22^{\circ}C$에서 6 MPa 공극압력으로 기체상의 $CO_2$를, 그 다음에는 온도 $22^{\circ}C$ 에서 7 MPa 부터 17 MPa 까지 5 MPa 씩 증가시키면서 액체상의 $CO_2$를 주입하였다. 구속응력은 10MPa부터 65 MPa까지 달리 하였다. P와 S 초음파 파형들이 유효응력이 증가할 때마다 기록되었다. 속도-유효응력 반응들이 P 파와 S 파에 대해 실험 자료들로부터 계산되었으며, 감쇠(1/Qp)들은 스펙트럼 비 방법을 이용하여 파형들로부터 계산되었다. 각각의 사암들에 대한 이론적인 속도-유효응력 계산은 $CO_2$ 압력-밀도 와 $CO_2$ 체적계수-압력 상 다이어그램(phasediagram), Gassmann 유효 매질 이론(effective medium theory)을 이용하여 구하였다. 기체상의 $CO_2$ 주입은 속도-유효응력에서 건조상태(공기로 포화된 상태)에 비해 거의 무시할만한 변화를 가져왔다. 다양한 공극압력에서 액체상의 $CO_2$ 주입은 공기로 포화된 상태에 비해 속도-유효응력 반응을 평균 약 8% 정도 낮게 한다. 실험자료들은 높은 유효응력에서 Gassmann 계산들과 일치한다. 이러한 이론과 일치하는 "임계" 유효응력은 사암의 종류에 따라 달라진다. 이 차이는 각각의 사암 종류의 미세구조에서 미세 균열 수의 차이에 기인한 것이라 생각된다. 높은 유효응력에서의 이론과 의미있게 일치하였으며, $CO_2$ 주입 시 현장에서의 탄성파 거동을 예상하는데 있어서 어느 정도 확신을 준다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권1호
• /
• pp.19-29
• /
• 2006

일본 최초의 파일럿 규모의 $CO_2$ 지중저장 프로젝트가 Niikgata 현 Nagaoka 시 근처 육상 염수 대수층에서 착수되었고 시간차 물리검층이, 주입된 $CO_2$의 도착과 저류층내의 $CO_2$ 포화도를 평가하기 위해 관측정들에서 실시되었다. $CO_2$는 20-40톤/일 의 속도로 1,110m 심도에 위치한 얇은 투수층에 주입되었다. 2003년 7월에서 2005년 1월까지 주입된 $CO_2$의 총량은 10,400 톤이다. 파일럿 규모의 시험은 3 개의 관측정들에서 시간차 물리검층을 수행함으로써 다공성 사암 저류층 내에서의 $CO_2$ 유동에 대한 이해를 높였다. 관측정 OB-2 에서 fiberglass 케이싱을 넣기 전과 넣은 후의 중성자 검층의 비교는 대상층 내에서 좋은 일치를 보였고 저류층 내에서 셰일 부피의 농도가 높을수록 두 물리검층 결과들 사이의 차이도 커졌다. 확인가능한 $CO_2$ 는 전자유도검층, 음파검층, 중성자검층에 의해 발견되었다. 음파검층으로부터 P 파 속도의 감소가 Nagaoka 현장에서 채취한 코아 시료에 대한 실험실 측정과 매우 잘 일치함을 확인하였다 세 개의 관측정 중 두 개에서 $CO_2$ 가 확인된 후, 음파 검층의 P파 속도와 추정된 $CO_2$ 포화도의 변화 추이를 성공적으로 맞출 수 있었다. 음파 속도의 시간변화 부합 결과는 sweep 효율성이 약 40%였음을 제시한다. 전기비저항에 대한 $CO_2$ 의 작은 영향으로 인하여 저류층이 부분적으로 포화되었을 때 전자유도검층에서는 작은 변화를 보여준다. 또한 $CO_2$ 부존층에서 $CO_2$의 포화도는 $CO_2$ 주입의 일시 중지 시에도 반응함을 발견하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권1호
• /
• pp.129-138
• /
• 2006

남부 Italia Aeolian 군도의 Vulcano-Lipari 화산 복합체의 천부 지하구조를 잘 이해하고 또한 이 지역의 화산활동을 모니터링하기 위해서 고해상도 항공자력탐사가 3 년간의 간격을 두고 두 번 수행되었다. 두 개의 서로 다른 자력탐사 자료가 화산활동의 변화를 지시하는 어떠한 의미있는 차이를 보이지 않기 때문에, 자료들은 서로 합쳐져서 단일 자료보다 넓은 영역에 대한 항공자력도로 만들어졌다. 지형보정된 자력이상으로부터 겉보기 자화강도 분포도가 만들어졌으며 이로부터 Fossa 원추구의 이질성을 제시하는 국부적인 고 자화 이상을 볼 수 있었다. 이중 세 개의 고자화 이상에 대해 자력 모델링이 수행되었다. 각 모델은 Fossa 화구의 화산쇄설류로 덮혀있는 화산생성물의 존재를 밝히는 데에 적용되었다. Fossa 화구 지역에 대한 모델로부터 현재 화구의 남쪽 가장자리에는 조면암질 용암류가 묻혀있다는 것이 제시되었다. Forgia Vecchia에서 적용한 자력모델은 수증기 폭발성 원추구가, Fossa 칼데라를 메운 레타이트질 용암류(현무암질조면암과 안산암질조면암을 통칭)에 덮혀버린 한 분출중심으로부터 형성되었다는 것을 제시해 준다. 하지만 용암류의 분포는 기존의 시추 결과들로부터 알려진 것보다도 적은 지역에 국한되는 것처럼 나타난다. 이는 Porto Levante에 인접한 지열지역에서 알 수 있듯이, 강렬한 열수활동으로 인한 용암류의 부분적인 변질에 기인한 것으로 설명될 수 있다. Fossa 원추구 북동부에서의 모델은 두꺼운 용암류가 Fossa 화산활동의 초기단계에 또 다른 분출중심에서 집적되어 있다는 것을 암시한다. 최근의 전기탐사는 마지막 두 자력모델 지역에서 고비저항대를 보여준다.를 재활성화 시키는 $CO_2$의 탄성파 반응 또한 예측될 수 있다. 이 논문에서는 암석물리학 모의실험장치를 적용했던 현장(해상과 육상의 잠재적 $CO_2$ 격리 지역)의 사례를 보여주고 있다. 4차원 탄성파 반응들이 모니터링 프로그램의 설계를 돕기 위하여 만들어 졌다. 액체상의 $CO_2$ 주입은 공기로 포화된 상태에 비해 속도-유효응력 반응을 평균 약 8% 정도 낮게 한다. 실험자료들은 높은 유효응력에서 Gassmann 계산들과 일치한다. 이러한 이론과 일치하는 "임계" 유효응력은 사암의 종류에 따라 달라진다. 이 차이는 각각의 사암 종류의 미세구조에서 미세 균열 수의 차이에 기인한 것이라 생각된다. 높은 유효응력에서의 이론과 의미있게 일치하였으며, $CO_2$ 주입 시 현장에서의 탄성파 거동을 예상하는데 있어서 어느 정도 확신을 준다.극압 증가의 최대 허용치를 결정하는데는 사용할 수 없다고 주장하고자 한다. 초기폐사율이 낮음을 확인할수 있었으며, 상기 결과를 토대로, 넙치 치어의 경우 ${\beta}-1,3$ 글루칸을 0.05% 이상 0.1% 미만을 사료에 첨가하는 것이 성장, 사료효율 증진, 항산화능 및 질병저항성에 가장 좋은 효과를 나타낼 수 있을 것을 사료된다./Cip1}(-)/p27^{kip1}(-)$인 경우는 미만형인 경우(87.0%)가 장형(54.9%)의 경우보다 많은 비율을 차지하였다(P<0.05). 5년 장기 생존율에 있어서는 각각의 $p21^{Waf1/Cip1}$과$p27^{kip1}$의 발현 유무에 따른 통계적인 유의성은 없었고 복합