• 한국지구과학회지
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• 제44권4호
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• pp.275-290
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• 2023

Structural inversion refers to the reverse reactivation of extensional faults that influence basin shortening accommodated by contractional faults or folds. On the Korean peninsula, Miocene inversion structures have been found, but the Cretaceous rocks on Geoje Island may have undergone inversion as early as the Upper Cretaceous. To evaluate the structural inversion on Geoje Island, located on the eastern side of South Korea, and to determine the effects of preexisting weakness zones, field-based geometric and kinematic analyses of faults were performed. The lithology of Geoje Island is dominated by hornfelsified shale, siltstone, and sandstone in the Upper-Cretaceous Seongpori formation. NE and NW-oblique normal faults, conjugate strike-slip (NW-sinistral transpressional and E-W-dextral transtensional) faults, and NE-dextral transpressional faults are the most prominent structural features in Geoje Island. Structural inversion on Geoje Island was evidenced by the sinistral and dextral transpressional reactivation of the NW and NE-trending oblique normal faults respectively, under WNW-ESE/NW-SE compression, which was the orientation of the compressive stress during the Late Cretaceous to Early Cenozoic.

• 지질공학
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• 제31권3호
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• pp.239-255
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• 2021

Kinematic analyses of magmatic intrusions and faults can provide useful information on stress conditions and chronological relationships between dike emplacement and brittle deformation events. We studied structures in rocks exposed on a coastal platform in Geoje Island off the southern Korean Peninsula because of its well-developed dikes and faults. The geology of the study area includes the Cretaceous Seongpo-ri Formation, which is composed mostly of shale, sandstone, and hornfels intruded by magmatic dikes. Most of the dikes are developed along pre-existing structural features (faults and fractures), indicating that their emplacements were structurally controlled. Because dikes commonly open along the direction of the minimum principal stress, the direction of this stress can be obtained from dike geometry and orientation through the matching of piercing points on either side of a dike. In addition, the deformed dikes can give information regarding later deformation. On the basis of the kinematic analyses, we identified five deformation events in the study area, which are kinematically related to changes of the regional maximum principal stress. Results indicate that the structures in the study area have been controlled predominantly by episodes of reactivation of the NNE-trending Yangsan strike-slip fault, located to the northeast of the study area, under different stress regimes. In a wider tectonic context, the brittle deformation of the rocks of Geoje Island was probably induced by interactions among the Philippine Sea, Pacific, and Eurasian plates, including changes in subduction parameters with respect to the latter two plates over time.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.13-30
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• 2013

$CO_2$를 지중저장하는 과정에서 유체압력의 증가로 인한 단층 활성화는 저장영역의 기밀성 유지에 중대한 영향을 미치며, 상황에 따라 저장기능의 회복 또는 저장중인 $CO_2$의 처리 문제 등으로 확대될 수 있다. 따라서 현지조사 결과의 불확실성을 최소화하고 이를 토대로 부지 선정과 주입압력 결정 단계에서 실제 조건에 가까운 모델링을 수행하여 저장영역 내 단층의 안정성과 $CO_2$ 누출 가능성을 평가하여야 한다. 본 연구에서는 이와 관련된 기존 연구 결과들을 살펴봄으로써 연구 동향 및 연구 방법에 대한 정보를 제공하고자 하였다. 먼저 인위적으로 지반에 주입된 유체 또는 자연 생성되어 응집되어 있던 $CO_2$에 의해 지진활동이 일어났던 사례들을 조사하였으며, 현지응력의 크기 및 방향, 단층 및 유체압력 분포 자료를 획득하는 방법에 대해 살펴보았다. 그리고 단층 활성화 가능성 평가 및 지진활동 시 진동 크기 추정, 활성화에 따른 $CO_2$ 누출 모델링 관련 연구 사례를 정리하였다.

• 지질공학
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• 제28권2호
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• pp.217-246
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• 2018

포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 저장소 선정 및 저장소 특성화 연구 과정에서 $CO_2$ 지중저장 실증의 지진 유발 가능성과 누출 가능성에 대하여 진지하게 검토하고 $CO_2$ 지중저장 실증의 안정성을 확보하기 위한 많은 노력을 경주해 왔다. 그럼에도 불구하고 2017년 11월 15일 발생한 규모 5.4의 포항 지진으로 큰 피해를 입은 포항시와 시민들은 $CO_2$ 지중저장 실증의 지진 유발 가능성에 대하여 큰 우려를 가지고 있는 상황이다. 포항분지 해상 $CO_2$ 지중저장 실증 연구팀은 2017년 포항 지진 이후 포항 영일만 $CO_2$ 지중저장 실증의 안전성에 대하여 자체 조사를 수행하여, 2017년 포항 지진과 포항분지 영일만 해상 $CO_2$ 지중저장 실증의 관련성과 향후 본격적인 $CO_2$ 지중저장 실증이 수행될 경우 지진 유발 가능성이나 누출 가능성에 대하여 면밀하게 평가하였다. 자체 조사 결과, 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 2017년 포항지진의 진앙과 약 10 km 떨어진 영일만 해역에 저장소가 위치하며, $CO_2$ 저장층의 심도도 해저면 아래 약 750-800 m 정도로서 포항 지진의 심도와 큰 차이를 보인다. 또한 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 2017년 1월 12일부터 3월 12일까지 약 3개월간 $CO_2$ 시험 주입을 수행한 이후 수송체계 구축과 주입공 격상을 위해 $CO_2$ 주입 행위가 중지된 상황으로 2017년 11월 15일에 발생한 포항 지진과 직접적인 관련성을 찾기 어렵다. 무엇보다도 $CO_2$ 지중저장 기술의 개념이 지층을 파쇄하는 것이 아니라 염수와 같은 유체로 채워진 다공질 퇴적층에서 염수를 천천히 밀어내면서 초임계상의 $CO_2$를 주입한다는 측면에서 대용량의 $CO_2$를 장기간 주입하여 저장층의 압력이 크게 상승하는 경우를 제외하면 인간 사회에 피해를 가져오는 일정 규모 이상의 지진을 유발할 가능성이 크지 않은 것으로 분석되었다. 게다가 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업의 $CO_2$ 시험 주입 규모가 약 100톤 정도로서 규모 5.0 이상의 지진을 유발할 수 있는 대규모 주입 행위가 없었기 때문에 2017년 포항 지진과의 연관성을 가정하는 것이 무리가 있다. 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업의 연구팀은 자체 조사를 통해 향후 포항분지 해상 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업이 장기적으로 수행될 경우 지진 유발 가능성과 누출 가능성에 대하여도 평가를 수행하였다. 자체 평가 결과에 따르면, 저장층 상부의 덮개층이 파쇄되거나 주변 단층의 재활성화가 발생하지 않도록 정해진 범위에서 압력을 조절하면서 $CO_2$ 스트림을 주입할 경우 지진 유발이나 단층 재활성화를 초래할 가능성이 매우 희박한 것으로 분석되었다. 더불어, 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 $CO_2$ 지중저장 실증 과정에서 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출을 최소화하기 위해 저장소 인근 지층의 파쇄 압력, 저장소 인근 단층의 재활성화 압력, 주입공 누출을 방지하기 위한 완결 공정, 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출 경로 파악과 거동 및 누출 모니터링, 안전한 $CO_2$ 저장을 위한 저장소 운영과 관련된 연구를 충실하게 수행하고 있으며, 연구팀의 자체 조사 결과 주입된 $CO_2$ 스트림이 인간 사회에 영향을 미칠 정도의 규모로 누출될 가능성은 크지 않은 것으로 평가되었다. 결론적으로 포항분지 해상 중소규모 $CO_2$ 지중저장 실증 연구사업은 인간이 감지할 정도의 지진 유발 및 주입된 $CO_2$ 스트림의 누출을 발생시킬 가능성이 크지 않으며, 비록 적은 가능성이지만, 지진이나 누출이 발생하지 않도록 지속적으로 안전성 확보를 위한 연구개발을 최우선적으로 수행할 계획이다.

• 한국지구과학회지
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• 제33권6호
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• pp.534-543
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• 2012

본 연구는 호주 남동부 지역 Otway 산맥 일대에서 확인되는 신기 지체구조 운동의 성격과 매커니즘을 규명하기 위해 현상적 융기 패턴과 중력이상 및 현생 응력 체계 등의 지구물리 자료간의 상관관계를 분석하였다. Otway 산맥의 융기축은 높은 중력값을 보이는 지역과 일치하는 반면 주변의 두꺼운 제3기 퇴적층 지역은 낮은 중력값을 보이는 지역과 일치하고 있어 높은 중력값의 이상 구간은 제3기 퇴적층 지역에 의해 구분되는 형태를 보여주고 있다. 한편 단층, 습곡 활동으로 특징되는 연구 지역 일대의 지질 구조 및 분포 패턴은 호주 남동부 지역의 현생 응력 체계와 잘 일치한다. 지형 고도와 중력 간의 양의 상관관계는 가설적으로 연구 지역 일대의 융기 운동이 대규모($10^2$ km 대)의 암석권 휨 현상에 의해 발생하고 있음을 보여주고 있으며, 판 경계 응력에 의한 암석권 내 기존 약대들의 재활성화는 이러한 대규모 변형 양식에 있어 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 판단된다.

• 지구물리
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• 제2권1호
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• pp.39-44
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• 1999

심부 지층구조 연구를 위해 획득된 다중채널 반사파 자료를 재처리하여 제4기 단층 및 해저면 부근 천연 가스층 탐지를 위한 고해상도 단면도를 작성하였다. 사용된 자료는 한국해양연구소에서 동해해역 퇴적분지 지각구조 연구를 목적으로 1994년부터 1997년까지 기록한 총 1900 km의 다중채널 반사파 자료 중 근거리 12채널 자료이다. 고해상도용 재처리과정은 자료복사 및 자료편집, 참진폭 회수, 공심점 분류, 초기 뮤트, 중합전 디컨볼루션, 대역필터, 중합, 고주파 통과필터, 중합후 디컨볼루션, 구조보정, 자동이득조절 등의 순서로 이루어지며, 이 중 예측 디컨볼루션, 고주파 통과필터, 짧은 창길이의 자동이득조절 적용 등이 해상도를 높이는데 가장 중요한 처리단계이다. 해저면 하부 약 1초 정도까지의 지층을 대상으로 처리된 중합 및 구조보정 단면상에는 총 200개 이상의 제4기 단층이 인지되며, 이들 대부분은 대륙사면과 울릉분지 경계부에 밀집되어 나타나지만 분지 내에도 상당수 존재한다. 이들 단층중 상당수는 기반암과 제3기 퇴적층에 발달된 단층의 재활성화와 화산활동을 포함한 지구조 운동에 의해 형성된 것으로 추정되며 동해가 구조적으로 다소 불안정된 상태에 놓여 있을 가능성을 지시한다. 또한 3개소 이상에서 발견된 천부 가스층의 존재는 시추나 해저 케이블 및 파이프라인 등 해양구조물 설치시 반드시 경계해야 할 위험 요소가 존재하고 있음을 보여준다. 이러한 천부 가스층의 발견은 최근 관심이 고조되고 있는 가스수화물의 근원 물질이 동해에 존재한다는 긍정적인 면이 있으나, 해저면에 평행한 반사면 등 가스수화물의 전형적인 탄성파 특징은 울릉분지 서부 대륙사면 및 중앙부의 재처리 단면상에서는 발견되지 않는다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.149-166
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• 2018

전 세계적으로 대규모 지진의 발생과 이로 인한 인명피해와 재산피해는 끊임없이 발생하고 있다. 특히 일본의 동일본 대지진(M=9.0; 2011. 3. 11.)은 이로 인한 쓰나미의 발생으로 상당한 인명피해와 경제적 손실을 가져왔고, 후쿠시마 원전사고를 유발하였다. 대부분의 지진은 기존 활성단층들의 재활성에 의해 발생한다. 따라서 활성단층에 의한 지진의 재발특성을 이해하기 위한 고지진학적 연구가 활발히 수행되고 있다. 우리나라는 유라시아판 내부에 위치하여 이웃한 일본이나 대만과 같은 나라들에 비해 지진으로부터 안전지대로 여겨져 왔다. 그러나 최근 경주지진(M=5.8; 2016. 9. 12.)과 포항지진(M=5.4; 2017, 11. 15.)으로 인해 우리나라에서도 지진재해에 대한 불안감이 증가하고 있다. 특히 이 지역은 많은 원자력관련 시설물들과 대규모 산업단지가 밀집되어 있는 지역들로 지진재해로부터 극도의 안전성이 확보되어야 한다. 그러나 한반도 남동부의 경우 대규모 지진들이 제4기뿐만 아니라 역사시대에도 자주 발생한 것으로 보고되고 있다. 따라서 지진에 의한 피해를 줄이기 위해서는 활성단층을 추적하고, 활성단층을 따른 지표파열의 특성을 파악하여 해당지역에서의 지진과 단층의 거동특성을 이해하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 극도의 안전성 확보가 필요한 원자력관련시설물들의 부지 선정을 위한 활성단층, 단층손상대, 지진과 활성단층의 상관성, 그리고 이격거리 등의 구조지질학적 평가방법을 설명하고, 이를 통해 안전한 원자력관련 시설물의 부지선정뿐만 아니라 지진재해와 방재에 유용한 정보를 제공하고자 한다.

• 암석학회지
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• 제23권2호
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• pp.75-103
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• 2014

한반도 남동부 일원에는 주요 지질구조선(양산단층대, 울산단층, 연일구조선, 오천단층계 등)을 따라 제4기 단층들이 도처에 분포하고 있으며, 이들의 기하와 운동학적 특징은 한반도의 제4기 지각변형사와 현생응력상태 등을 이해하는 데 중요한 정보들을 제공한다. 이번 연구에서는 진티단층, 모화단층, 수성지2단층 그리고 왕산단층을 대상으로 대자율이방성 방법을 적용하여 단층가우지의 미세구조를 분석하고 단층의 운동감각을 해석하였으며, 그 결과를 바탕으로 단층암의 미세구조 발달과정과 제4기 응력장에 대해 논의하였다. 대자율이방성 측정을 통해 구해진 자기미세구조로부터 단층의 운동감각을 분석한 결과, 왕산단층을 제외한 나머지 세 단층은 모두 역이동성이 우세한 단층운동에 의한 미세구조가 발달되어 있다. 단층면에 거의 평행한 편평형의 미세구조가 발달하는 점과 이방성정도가 클수록 편평형의 정도가 증가하는 특징에 근거할 때, 단층가우지의 미세구조는 점진적인 변형에 의한 최종응력변형이 기록된 것으로 해석된다. 또한, 최후기에 재활된 역단층운동으로 기존의 단층가우지 내에 존재하는 미세구조들은 모두 지워지고 최후기의 운동에 의한 미세구조만이 기록된 것으로 판단된다. 단층가우지의 자기미세구조 분석을 통해 유추된 운동감각으로부터 구해진 고응력장은 동북동-서남서 방향의 압축력이며, 이 응력장은 지진원 메커니즘, 수압파쇄시험 그리고 단층 지구조분석결과를 통해 구해진 한반도 남동부의 고응력장과 부합된다. 결론적으로 한반도 일원은 제4기 동안 동-서 내지 동북동-서남서 방향의 압축성 응력장이 지배적이었던 것으로 해석된다.