• 지질공학
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• 제12권4호
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• pp.471-484
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• 2002

금강 유역의 충적층(면적 $3,029\textrm{km}^2$)에는 총 81억톤에 이르는 지하수가 부존하는 것으로 알려져 있으나, 과도한 농업활동에 의해 질소계 비료의 사용량이 증가함(250 N kg/ha 이상)에 따라 질산염 오염이 증가하고 있다 본 연구에서는 금강 권역의 대표적인 충적층 분포 지역의 충적층 지하수를 대상으로 질산염의 오염 현황 및 거동 특성을 파악하고자 광역적인 수리지구화학 연구를 수행하였다. 채취된 지하수 시료(총 186개)는 대체적으로 높은 질산염 농도(평균 42.2 mg/L, 최대 295 mg/L)를 보여주어 심하게 오염되어 있음을 나타내었다. 특히, 채취된 시료의 약 29%는 먹는물 수질 기준(44 mg/L $NO_3$)을 초과하고 있다. 연구지역 내 지하수 중의 질산염의 분포는 충적 대수층의 지구화학적 환경에 따라 크게 좌우되고 있다. 특히, 충적층 지하수의 산화-환원 전위(Eh)의 감소는 질산염의 농도 및 철과 망간의 농도 감소와 뚜렷한 상관성을 나타내었다. 따라서, 충적 대수층 지질매체 자체의 퇴적 환경의 차이를 반영하는 것으로 판단되는 산화-환원 상태(redox state)의 변화는 충적층 지하수 내의 질소계 오염물질의 거동을 지배함은 물론 탈질(denitrification)에 의한 자연저감을 조절하고 있는 것으로 판단된다. 특히, 탄소가 풍부한 실트질 충적층의 존재는 혐기성 환경을 조성함으로써, 질산염 오염에 대하여 상당한 정도의 완충 능력을 지니게 하는 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제16권4호
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• pp.455-463
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• 2006

충주시에 위치하고 있는 무릉 생활폐기물 매립장에 쌍극자 배열을 이용한 전기비저항 탐사를 수행하여 폐기물 매립장 내부와 주변지역에 대해 침출수 존재 여부와 존재할 경우 하류지역으로 유출경로를 분석하고자 하였다. 매립장 내부의 전기비저항 분포특성을 고려할 때 매립 후 시간이 경과하여 매립물질로부터 유도된 침출수가 측선 곳곳에서 하부 지반의 공극으로 스며들고 있는 것으로 분석된다. 또한 3개 측선 모두 공통적으로 단면도 왼쪽 지역에 고립된 이상대가 존재하고 이상대의 위치, 발달형태와 전기비저항 절대값 등을 종합적으로 고려할 때 상류, 중류 및 하류 지역에서 각각 발달된 전기비저항 이상대가 상호 연결 가능성이 대단히 높은 것으로 분석된다. 마지막으로 매립장 출입구 부근에 설치된 측선에 대한 전기비저항 탐사결과는 매립장 일부 구간에서 매립장 외부로 침출수가 유출했을 가능성이 대단히 크고 보다 정확한 유출경로 및 심도 등을 분석하기 위해 향후 다른 방법의 지구물리탐사 및 지구화학적방법을 이용하여 보다 많은 탐사가 필요한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.703-713
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• 2020

수리지질학을 포함한 많은 지질학 분야에 있어 지하 매질의 불균질성을 규명하는 것은 큰 중요성을 가진다. 본 연구에서는 최근 Park(2020)에 의해 소개된 바 있는 대수층을 구성하는 매질의 수리물성을 예측할 수 있는 기법의 개념 및 이론을 간단히 소개하고, 가상의 대수층에 해당 기법을 적용하여 기법에 의한 결과들의 다양한 시사점을 도출하였다. 소개하는 기법은 공분산행렬 적응 진화전략이라는 광역최적화 기법을 사용하며, 개념적으로 대수층에 가해지는 수리적 스트레스에 의한 지하수위 변화 자료를 동화하여 대수층 불균질성을 특성화하는 방법론이다. 가상의 대수층의 수리전도도 예측에 개발 기법을 적용한 결과, 총 40000개 미지의 값을 매우 빠른 시간 내에 예측함을 확인하였다. 또한, 예측의 결과는 레퍼런스 수리전도도와 수치적 및 구조적으로 큰 유사성을 보여 예측의 질적 수준이 높음을 확인하였다. 본 연구에서는 매우 제한적인 케이스에 대하여 적용을 실시하였으나, 기법의 추가개발을 통하여 보다 다양한 케이스에의 적용이 가능할 것으로 예상되며 현재 이를 위한 추가 개발이 이루어지고 있는 상황이다. 개발 기법은 수리지질학 분야 뿐만 아니라 다양한 지질학 및 지구물리 분야에 적용될 수 있는 잠재성을 갖추고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.29-41
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• 2021

도시지역 지하공간을 효율적으로 이용하기 위하여 지하 개착공사가 빈번히 시행되고 있으나, 공사로 인한 각종 피해사례가 자주 발생하여 큰 사회문제로 되고 있다. 이를 방지하기 위하여 2018년부터 시행하고 지하안전관리에 관한 특별법에 따라 지하안전영향평가 대상지역의 설정, 지반 및 지질 현황분석, 지하수 변화에 의한 영향 검토, 지반안전성 검토, 지하안전확보방안 수립 등을 수행함에 따라 설계단계에서 공법선정의 적정성이 향상되고 있다. 연구대상 구간은 상부로부터 매립층, 퇴적실트층, 퇴적모래층, 퇴적자갈층, 풍화대, 기반암 순의 다양한 지층으로 구성되어 있으며, 상부의 깊은 퇴적층과 높은 지하수위 분포를 고려하여 강성이 매우 우수한 지하연속벽을 적용하였다. 하지만, 2019년 12월 경기도 고양시 일원 공사현장에서 굴착공사를 진행하던 중 토사의 유입과 함께 인근 도로에서 지반 침하가 발생하였다. 이에 지반의 지하연속벽 배면 도로 침하 발생 현장에 대한 하부 지반이완 영역 분석방법을 제시하기 위하여 도로의 시추조사 및 물리탐사 등을 실시하였다. 그 결과 지반정수의 변화를 산정하였고, 이것을 이용, 해석적 검증을 통한 보강방안을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.49-60
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• 2022

지상공간의 건설부지 부족 현상으로 인한 도심지 지하화가 진행되고 있으며, 이에 따른 건설부지의 정확한 지반특성 평가가 요구되고 있다. 본 논문에서는 지하공간을 활용한 복합플랜트 후보부지에 대한 지반특성 파악하고자 시추조사와 다양한 물리탐사 방법 중 지표 탐사인 탄성파 굴절법 탐사와 전기비저항 탐사를 수행하였다. 시추조사는 BH-1 ~ BH-9까지 총 9개 시추공에서 수행하였으며, 일정한 간격을 유지하여 각 공에서의 지하수위 및 지질구조의 수직분포 등에 대한 정보를 획득하였다. 탄성파 굴절법 탐사에서 각 지층의 구간별 속도 및 지층 두께를 측정하였으며, 전기비저항 탐사는 쌍극자 배열법을 이용하여 지층의 전기비저항 분포를 파악하였다. 시추조사 결과를 종합하여 대상지반의 토사층 분류 및 기반암선을 파악하였으며, 물리탐사 결과를 통해 파쇄대와 같은 이상대를 평가하였다. 본 논문은 시추조사와 물리탐사 기법을 활용하여 지하복합 플랜트 후보부지에 대한 지반특성 파악하였고, 향후 시추조사와 물리탐사를 병행하는 지반조사에 참고 자료로 쓰일 수 잇다는 점에서 의의가 있다.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.339-352
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• 2022

환경 기준 항목이 증가하거나 강화되면서 지질기원에 의한 중금속 오염사례가 증가하고 있으며, 토양이나 지하수의 기준치 초과양상에서 자연적 기원인지 인위적 기원인지 구분해야 할 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 전국 지화학도 자료에 대한 통계적 처리와 높은 지질축적지수 분포 지역의 지화학적 특성을 평가하여 중금속 원소들의 지질기원 발생요인을 규명하였다. 지화학도가 작성된 Co, Cr, Cu, Ni, Pb, V, Zn 등을 대상으로 하였으며, 초염기성암 또는 초고철질암에서 기원한 Co, Cr, Ni, V이 요인 1로, 비철금속 황화광물에 기인한 Cu, Pb, Zn가 요인 2로 구분되어졌다. 특히 충청지역의 사문암체 분포지역에서 요인 1에 의한 중금속 지질기원 부화현상이 주로 나타나며 이를 포함한 인근지역에서도 오염 위험이 있다. 요인 2의 경우 태백산 및 경남 광화대 등지의 비철금속 광화지역 뿐만 아니라 국내의 전반적인 금-은 광화대 지역에서도 지질기원 부화현상이 우려된다.

• 자원환경지질
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• 제55권1호
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• pp.111-125
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• 2022

산사태가 발생하면 많은 시설에 큰 위험을 초래할 수 있기 때문에, 이를 예방하기 위해 사면의 특성을 상세하게 조사하고 불안정한 사면에 대해서는 적절히 보강을 수행해야 한다. 물리탐사는 사면을 교란시키지 않고 비교적 저렴한 비용으로 넓은 영역의 특성을 조사할 수 있는 방법으로, 외국에서는 사면의 안정성 조사에 널리 쓰이고 있는 반면 국내에서는 물리탐사 외의 직접적인 조사 방법들이 주로 쓰이고 있다. 이 논문에서는 물리탐사를 이용하여 사면의 특성을 파악하여 안정성을 평가한 사례들을 분석하고자 한다. 먼저 불안정한 사면물질, 균열 위치 및 연결성, 지하수위 분포에 따른 물성의 변화 등을 알아본 뒤, 이러한 물성 변화를 파악하기 위해 적용된 물리탐사 기법들인 전기비저항 탐사, 탄성파 탐사를 비롯해 자연전위 탐사, 유도분극 탐사, 지표투과레이더 탐사 등의 적용법에 대해 알아본다. 이에 기초하여, 기존의 여러 사면에서 실제로 수행되었던 물리탐사 사례들을 분석하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.38-61
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• 2023

발파의 영향으로 생기는 굴착손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ) 영역은 응력재분배 등으로 응력이 변화하며 처분장이 위치하는 깊은 심도에서는 그 영향이 두드러진다. 특히 균열생성으로 인한 투수특성 증가는 지하수 유입량 증가 및 방사성 핵종의 유출 가능성을 증가시키므로 반드시 고려되어야 하는 영역이다. 본 연구에서는 FLAC2D Version 7.0을 이용하여 EDZ가 없는 경우(No EDZ), EDZ가 있으며 거리에 따라 일정한 물성을 갖는 경우(Uniform EDZ), EDZ가 있으며 거리와 위치에 따라 무작위 물성을 갖는 경우(Random EDZ) 3가지로 나누어 비교하여 손상대 유무에 따른 수리-역학적 복합거동 분석을 통해 안정성 해석을 진행하였다. 그 결과 터널 변위의 경우 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 평균 423 %, Uniform EDZ에 비해 16 % 크게 나타났다. 지하수 유입량은 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 최대 17.3 %, Uniform EDZ에 비해 10.8 % 증가하였다. 굴착 후 응력재분배에 의해 터널 주변의 투수계수는 터널 벽면 모서리 부분과 터널 천정 부근에서 최대 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 측압계수가 증가함에 따라 터널 벽면 주변의 투수계수는 부분적으로 증가하지만 터널 전면에서의 지하수 유입량은 감소하는 경향을 보였다. FLAC3D를 이용한 역학적 해석에서도 FLAC2D와 유사한 결과를 보였으며 터널 굴착 진행에 따른 소성대의 발생으로 인한 약간의 차이를 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.475-488
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• 2017

정확히 가뭄을 모의하기 위해서는 수문기상학적 현상을 반영할 수 있는 가뭄지수가 필요하며, 국내에서 수문학적 가뭄을 모의하기 위해 MSWSI (Modified Surface Water Supply Index)를 활용한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 MSWSI의 한계점을 분석하고 MSWSI의 불확실성을 정량화하였다. 우선 MSWSI 인자로서 활용가능한 수문기상인자의 선정에 따른 영향을 분석하였다. 기존 MSWSI에 적용한 하천유량, 지하수위, 강수, 댐유입량의 4개 입력인자별로 하나의 관측소자료만을 이용하였으나 본 연구에서는 중권역별 특성에 맞도록 댐저수위와 댐방류량도 포함하였으며, 여러 관측소의 자료를 취득하여 면적평균자료를 사용하였다. 2001년과 2006년 가뭄사례에 대해 MSWSI 모의검증 결과, 본 연구의 MSWSI가 실측수문기상자료의 경향을 더 잘 반영하여 가뭄을 모의하였으며, MSWSI 인자의 선정이 가뭄모의 정확성에 영향을 주는 것으로 나타났다. 다음으로 MSWSI 인자에 적용하는 확률분포의 선정에 따른 영향을 분석하였다. 강수자료는 Gumbel와 GEV 분포, 하천자료는 정규분포와 Gumbel 분포, 댐자료는 2-매개변수 대수정규분포와 Gumbel, 지하수는 3-매개변수 대수정규분포를 따르는 것으로 나타났다. 이에 따라 중권역별로 최대 36개의 MSWSI를 산정하였으며, 확률분포의 선정에 따라 MSWSI 범위가 매우 다르게 나타나 어떠한 확률분포을 적용하느냐에 따라 MSWSI 결과는 매우 달라질 수 있음을 확인하였다. 마지막으로 maximum entropy를 이용하여 MSWSI 입력인자의 선정과 입력인자별 확률분포 선정의 영향에 따른 불확실성을 정량화하였다. 분석결과, 입력인자의 수가 많이 적용될수록 불확실성은 증가하는 것으로 나타났으며, 홍수기에 MSWSI 입력인자별 확률분포 적용에 따라 MSWSI의 불확실성이 증가하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제15권4호
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• pp.447-462
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• 2005

본 연구의 목적은 산사태가 발생된 편마암, 화강암 및 퇴적암지역 자연사면의 토층을 대상으로 이들의 미세조직, 입도분포, 광물조성 및 지화학분석을 실시하여, 산사태 발생 에 영 향을 줄 수 있는 토층물질의 특성을 고찰하는데 있다. 이를 위하여 편마암류인 장흥지역, 화강암류인 상주지역, 제3기퇴적암류인 포항지역의 산사태현장 및 그와 대비되는 곳의 토층으로부터 채취 한 흙을 대상으로 레이저입도분석, X-선회절분석 (XRD), 주사전자현미경 (FE-SEM) 및 에너지분산스펙트럼(EDS)을 이용하여 분석하였다. 편마암류와 화강암류지 역은 산사태 발생지역의 토층이 미발생지역에 비해 점토광물의 함량이 더 높은 것으로 나타났는데, 이러한 양상은 화강암지역에서 특히 두드러지는 경향성을 보였다. 따라서 편마암류와 화강암류지역은 점토광물의 함유비율이 산사태에 유의한 영향인자로 간주될 수 있다. 점 토광물로는 일라이트(illite)가 가장 풍부하고 녹니석과 카올리나이트(kaolinite) 순으로 구성 비가 높고, 몬모릴로나이트(montmorillonite)도 부분적으로 함유된다. 제3기퇴적암지역은 편마암류와 화강암류지역에 비해서 점토광물의 함량이 전반적으로 높고 팽창성 점토광물인 몬모릴로나이트의 함유비율이 특히 높다 따라서 이들이 집중호우시 토층의 지지력에 크게 영향을 미침으로써 상대적으로 적은 강우조건에서도 다른 지역보다 산사태가 더 쉽게 발생된다. 그리고 산사태 발생지역과 미발생지역간 광물조성의 차별성이 특징적으로 관찰되지 않아 산사태가 광물조성의 차이에 큰 영향을 받기보다는 국지적인 지형조건이나 흙의 공학적 특성 등에 주로 지배를 받을 것으로 예측된다. 자연사면의 산사태를 연구할 때 기존의 토질 및 지질공학적 특성평가외에도 토층의 풍화특성과 구성 광물의 종류, 점토광물의 함량, 흙입 자의 미세조직과 같은 다양한 지화학적 정보가 추가된다면 산사태 발생 원인을 보다 정확하게 해석할 수 있을 것으로 기대된다.