• 터널과지하공간
• /
• 제27권2호
• /
• pp.89-99
• /
• 2017

이산화탄소 지중저장 사업의 성공적인 수행을 위해서는 저장시스템의 안정성을 확보할 수 있는 대상 지층을 선정하고 현장 지질조건에 최적화된 주입 조건을 설계해야 한다. 본 연구에서는 국내 실증실험 대상 예상후보지의 하나인 장기분지의 지질구조를 바탕으로 2차원 간략해석모델을 구축하고 TOUGH-FLAC 연계해석기법을 사용하여 초기응력조건과 주입량이 이산화탄소 격리저장시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 기초해석 결과, 수직응력이 수평응력보다 우세한 정단층 응력조건에서 전단미끄러짐 가능성이 가장 높은 결과를 보였으며, 단위시간당 주입량을 달리하는 주입량 시나리오 해석에서는 주입량을 단계적으로 증가시켜 주입하는 경우가 공극압의 증가폭이 가장 크고 활동마찰계수를 이용한 전단미끄러짐 가능성 평가 결과에서도 가장 불리한 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제18권5호
• /
• pp.386-392
• /
• 2008

최근 국내에서도 일정 규모이상의 구조물과 건축물에 대한 내진설계가 필수적으로 되어 가고 있지만, 연구자료의 부족으로 외국문헌에서 인용 또는 참고하고 있어 실제 측정한 자료와 비교하는 것이 일반적이다. 그러나 외국문헌의 값은 우리나라의 지질특성과는 상당한 차이를 보이기 때문에 우리나라 화강암지대의 암질별 탄성파속도($V_p,\;V_s$)의 특성 및 동적특성치($E_d,\;G_d\;K_d$)와의 상관관계를 규명하여 국내 지질특성에 적합한 동적특성치의 특성을 제시하고자 한다.

• 터널과지하공간
• /
• 제23권2호
• /
• pp.99-109
• /
• 2013

노천광산사면은 일반적으로 경제성 문제로 지보대책을 고려하지 않고 설계된다. 그러나 최종 잔벽사면은 장기적인 안정성이 필요하므로 경우에 따라서는 안정성을 높일 수 있는 적절한 대책이 필요하다. 본 연구를 위해 S 석회석 광산의 지질 및 불연속면 조사, 암반평가, 강도시험 등 현장조사를 수행하였다. 그리고 최종 잔벽사면에 대해 평사투영, SMR, 수치해석을 통한 안정성 평가를 실시하고, 최종 잔벽사면의 처리방안을 제안하였다. 해석결과, 사면 전체규모에서 파괴는 예상되지 않지만, 벤치규모의 사면파괴는 발생할 가능성이 있다. 최종 잔벽사면은 프리스플리팅 발파로 정리하고, 중간 소단에 폭이 넓은 berm을 설치하거나 국부적으로 지하수 유출이 있는 곳에는 수평배수공 등을 시공하여 벤치사면의 안정성을 높일 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제19권3호
• /
• pp.248-260
• /
• 2009

직접 개발 형식의 해외자원개발과 관련하여 단순 자본 투자에서 직접 개발로 변화하고 있다. 대규모 노천 석탄광산에서의 사면 안정성과 관련하여 지하수 유동 체계 분석과 사면 보강공으로서의 수평 배수공 타당성을 인도네시아 Pasir 탄광을 대상으로 검토하였다. 본 연구에서는 지하수 체계를 특징짓기 위해 지하수 수위 분석, 현장 투수 시험, 추적자 실험 등 다양한 현장 실험 및 계측을 수행하였다. 특히, 중부 지역의 상부에 위치한 SM강과의 연계성을 분석에 중점을 두었다. Guelph 투수계수를 활용하여 투수계수를 측정하였으며, 사암이 이암이나 탄층보다 투수성이 매우 높은 것으로 나타났다. 지하수 수위 분석 결과 사암층과 협재되어 많은 균열을 포함한 얇은 탄층이 주된 지하수 유동 경로 역할을 히는 것으로 나타났다. 추적자 시험 결과 SM강이 인근 지하수계에 미치는 영향은 강 바닥의 지층구조에 따라 다른 것으로 파악되었다. 수평 배수공의 효과를 파악하기 위한 2차원 지하수 유동 해석 결과는 폭이 좁은 탄층이 협재되어 있는 지층과 사암층이 주된 지하수 유동 경로이며, 충분한 심도로 수평 배수공 시공시 사면 안정화에 효과가 있는 것으로 파악되었다. 따라서 수평 배수공의 시공 위치와 시공 심도의 결정을 위해서는 지층 구조의 파악이 선행되어야 한다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제14권1호
• /
• pp.7-17
• /
• 2011

본 연구에서는 이방성을 포함하는 3차원 전기비저항 토모그래피 프로그램을 개발하였다. 이론 모델링에는 유한요소법을 이용하였고 역산에 ACB 법을 채용하여 평활화 제한 최소자승 역산의 분해능 향상을 기하였다. 수치모형 실험을 통하여 지하구조가 강한 전기적 이방성을 보이는 경우 이방성을 고려한 역산이 필수적임과 이방성이 지하구조의 해석에서 추가적인 정보로 활용 가능함을 보였다. 또한 과거 채굴 터널 상부에 고층 아파트가 건설된 폐광현장에서 획득한 3차원 토모그래피 탐사자료에 개발된 알고리듬을 적용하여 과거 채광활동과 관련된 건축물의 안전성을 평가하고자 하였다. 탐사자료에서 강한 전기적 이방성이 관찰되었고 이는 조사지역의 지질적 특성에 기인하는 것으로 확인되었다. 조사지역의 이방성을 고려하기 위하여 3차원 이방성 전기비저항 토모그래피 영상화를 수행하였으며 이로부터 지질구조에 부합하는 지하 3차원 전기비저항 영상을 획득할 수 있었다. 획득한 전기비저항 영상은 암반공학에서의 지반안정성 분석을 위한 지질구조 모형을 도출하는데 사용되었으며, 이로부터 조사대상인 아파트가 안전성에 문제가 없음을 밝힐 수 있었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제21권1호
• /
• pp.11-19
• /
• 2011

지열에너지는 여러 신재생에너지원 중에서도 기저부하를 담당할 수 있는 중요한 자원으로 인식되고 있다. 국내에서도 천부지열을 이용한 지열냉난방은 효율 높은 신재생에너지 활용 사업으로 그 보급이 활성화 되어 있다. 반면, 전세계적으로 지열 발전 기술이 진일보하고, 그 시장이 크게 확대되고 있는 상황에서 아직까지 국내의 심부 지열을 이용한 지열 발전 기술은 낮은 단계에 머무르고 있다. 이러한 조건에서 2010년 12월에 국내 최초의 EGS(Enhanced Geothermal System) 지열 발전 상용화 기술 개발 과제가 착수되었다. 총 5개년의 기간으로 수행되는 이 과제는 2단계로 구분되어 진행될 계획이다. 처음 2년의 1단계에서는 3 km 심도에서 최소 $100^{\circ}C$의 지열저류층 온도를 확인하는 것을 주요 과제 내용으로 하여 지중 지열수 순환시스템의 설계가 이루어질 예정이다. 이후 3년을 통해 수행될 2단계에서는 5 km 심도의 생산정과 주입정 등 두 개의 지열발전정을 설치하고, 수리자극을 통하여 온도 $180^{\circ}C$의 지열저류층에서 유량 40 kg/s 이상의 지열수를 활용하는 MW급 지열발전소를 건립 운영하게 된다. 이 사업을 성공적으로 추진하기 위하여 현재 지질, 수리지질, 지구물리, 암석역학, 플랜트 엔지니어링 등 다양한 분야의 산학연 연구 기관 등이 망라되어 연구진을 구성한 상태이며, 이후 관심있는 여러 기관과 연구자들의 지원과 참여를 기대하고 있다.

• 터널과지하공간
• /
• 제22권4호
• /
• pp.227-242
• /
• 2012

영주다목적댐은 낙동강 중 하류 갈수기 하천유지용수 확보와 낙동강 본류 및 내성천 연안지역의 홍수재해 방어, 경북북부지역의 안정적인 용수공급을 위하여 계획되었다. 일반적으로 댐설계시 단층은 댐 안정성에 있어 매우 중요한 리스크 요소이므로, 단층의 공학적 특성은 반드시 고려되어야만 한다. 본 댐의 경우 지반조사결과 댐하부에 대규모의 단층대가 확인됨에 따라 댐의 장기적인 안정성을 확보하기 위하여 댐위치 및 댐형식에 대한 보다 공학적인 검토가 요구되었다. 본 연구에서는 노두와 시추조사시 확인된 대규모 단층대가 확인됨에 따라 단층대의 공학적 특성을 규명하기 위하여 다양한 지질조사 및 현장시험을 실시하였다. 이와 같은 단층대 특성을 반영하여 단층의 영향을 최소화할 수 있는 최적의 댐 위치를 선정하였으며, 단층대를 포함한 기초지반의 특성을 반영하여 좌안에는 콘크리트 중력식댐을 우안에는 콘크리트 차수벽형 석괴댐형식의 복합댐을 선정하였다. 또한 단층처리 및 기초지반 그라우팅을 실시하여 댐 구조물의 안정성을 확보하도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.466-466
• /
• 2017

지하공간의 개발과 지하공간의 굴착으로 인한 지표수 및 지하수 시스템의 변화나 굴착면 주위의 지하수 유동 체계의 변화는 터널내로의 지하수 유입, 지표수 고갈을 가져온다. 또한 터널 상부의 지반에서 현지응력의 변화로 인한 지하수 유출은 지표침하, 하천수 및 계곡수 고갈을 발생시킬 수 있다. 그러나, 터널설계 시 비용 및 시간, 현장의 진입조건 등의 제약으로 상세한 지반조사의 실시가 이루어지지 않을 때가 있다. 또한, 터널 공사가 진행되는 중에는 공사기간과 공사비 때문에 별도의 지반조사를 하지 않는다. 그 대신에 터널 막장에서 실시하는 Face Mapping을 토대로 공사를 진행하며, 대규모 위험요소가 발견되지 않는 이상 별도의 비용과 시간을 투입하여 추가 지질 및 지반 조사를 실시하는 경우는 매우 드물다. 연구지역의 지질은 경상분지내 백악기 하양층군의 퇴적암류, 이를 관입/분출한 불국사화강암류 및 제3기 화산암류, 전기 에오세 연일층군에 대비되는 퇴적암류로 구성되어 있다. 이들을 피복하는 제4기 충적 퇴적층은 주로 단층곡과 동측 지괴의 선상지 및 하천을 따라 분포한다. 연구지역에는 폭 100 m 이상의 대규모 단층대가 발달하였으며 제4기 단층운동으로 인한 단층파쇄대가 존재한다. 퇴적암 분포지역에서는 반복층서가 관찰되며 소규모 단층, 단열, 변형띠 등이 연속적으로 발달해 있다. 본 연구에서는 터널공사에 의한 지하수 변화를 확인하기 위하여 현장추적자 시험과 수질분석 및 지하수 모델링을 실시하였다. 현장 수질 분석에 의한 지표수와 지하수 간의 수질의 차이를 보면, 알칼리도를 제외한 대부분의 수질 항목이 서로 유사성을 보인다. 전기전도도(EC), TDS, 알칼리도의 경우 지표수의 수원지에서 터널 내부로 유입이 일어나고 있다. 이는 터널 공사의 영향으로 판단되며, 현장에서 실시한 추적자 시험에서는 추적자의 이동 시간이 매우 빨라 지표 수원지로부터 지표수가 터널내부로 빠른 속도(10시간 이내)로 유입된다고 판단된다. 지하수 모델링 결과, 정상류 상태에서는 지하수가 북동쪽의 높은 고도에서 서남쪽의 낮은 고도로 흐르는 것으로 확인되며, 가뭄시에도 지하수 함양으로 지하수가 고갈되지는 않는 것으로 나타났다. 부정류 상태 모델링 결과, 일일 평균 $32.49m^3$의 지하수가 터널 내부로 유입되는 것으로 산정되었다. 이 양은 터널 내부뿐만 아니라 터널 공사 현장 주위로도 지하수 유출이 일어나고 있음을 지시한다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권3호
• /
• pp.145-166
• /
• 2021

지난 40여 년간 국내에서 수압파쇄법 및 오버코어링법을 이용하여 실제로 측정된 전국 1,400여개의 현지응력 실측자료를 통합하여 데이터베이스를 구축하고, 세계응력지도 프로젝트에서 제안한 가이드라인에 따라 한국응력지도 2020을 제작하였다. 이와 함께 세부 자료로 전국 각 지역별 현지응력 측압계수와 최대수평응력 방향 분포도를 제시하였다. 한반도 전역에서의 최대수평응력 방향은 북동에서 남동 방향으로 나타났고, 현지응력의 크기도 비교적 분산폭이 넓은 분포양상을 보였다. 이는 천부 심도에서 개별 측정 지역의 지형이나 암질 등과 같은 국지적 특성을 크게 반영한 것으로 보이며, 산악지형, 파쇄대의 암질변화, 광산 채굴과 지하공동의 유무, 단층대 지질구조 등이 암반 응력에 영향을 미친 사례들에 대해 조사해 보았다.

• 자원환경지질
• /
• 제47권4호
• /
• pp.431-439
• /
• 2014

이 연구의 목적은 KURT(KAERI underground research tunnel) 지하수 내에 금속이온을 환원시키는 미생물의 존재 여부를 확인하고 배양하여, 이들의 활동에 따른 철과 망간 환원의 관찰과 환원물의 광물학적 특성을 연구함으로써, 금속환원미생물에 의한 산화상태로 존재하는 철과 망간의 환원과 광물 상전이 가능성을 확인하는 것이다. KURT 지하수 내 금속을 환원하는 미생물은 전자공여체로 포도당, 초산, 젖산, 개미산, 피루브산을, 전자수용체로 Fe(III)-citrate를 사용하여 농화배양 하였으며, 16S rRNA 분석을 통해 종 다양성을 확인하였다. 농화배양된 금속환원미생물에 의한 철과 망간의 환원과 생광물화작용을 알아보기 위해 전자공여체로 포도당, 초산, 젖산, 개미산, 피루브산을, 전자수용체로 철수산화물인 아카가나이트(akaganeite, ${\beta}$-FeOOH)와 망간산화물(manganese oxide, ${\lambda}-MnO_2$)을 이용하여 금속환원 실험을 실시하였다. 미생물 활동에 의해 형성된 환원물의 광물학적 특성은 SEM, EDX, XRD 분석을 통해 확인되었다. 연구 결과 KURT 지하수에서 금속을 환원하는 혐기성 미생물로는 Fusibacter, Desulfuromonas, Actinobacteria, Pseudomonas sp. 등이 확인되었고, 이 미생물들은 체외에서 철과 망간을 환원하여 이들 광물의 상전이를 확인하였다. 철(Fe)은 $Fe^{3+}$을 포함한 아카가나이트(${\beta}$-FeOOH)에서 $Fe^{2+}/Fe^{3+}$를 포함한 자철석($Fe_3O_4$)으로 환원되었고, 망간(Mn)은 $Mn^{4+}$를 포함한 망간산화물(${\lambda}-MnO_2$)에서 $Mn^{2+}$을 포함한 능망간석($MnCO_3$)으로 환원되었다. 이러한 지하 140 m의 KURT 지하수에서 서식하는 미생물들에 의해 철과 망간이 환원됨은 다른 중금속과 핵종원소의 환원 가능한 환경이 조성되었을 뿐 만 아니라, 미생물에 의하여 환원된 철의 재산화에 의해서도 주변 핵종원소가 환원될 수 있음을 의미한다. 따라서 이러한 직 간접적인 산화-환원 반응에 의해 KURT 지하수 내에서는 금속환원미생물들이 유해금속물질을 침전시켜 이동성을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 고준위 폐기물에서 유해물질의 유출시 핵물질의 확산을 막는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.