• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.382-393
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• 2020

고준위방사성폐기물을 처분하기 위한 심층처분시스템의 공학적 방벽은 처분 용기에서 방사성 핵종 누출이 발생하더라도 주변 암반으로의 누출 속도를 늦춰주는 역할을 수행해야하기 때문에 장기적으로 그 성능을 유지하여야 한다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 기체 흐름 현상인 팽창 흐름은 벤토나이트 완충재의 장기 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 DECOVALEX-2019 Task A에서는 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증을 수행하고자 진행되었다. 이를 위해 본 연구에서는 기존의 전통적인 다공성 매질에서의 2상 유동 및 유효응력 개념을 고려한 역학 모델을 기반으로, 손상도 개념을 적용함으로써 매질의 변형에 의한 기체의 팽창 흐름을 모사할 수 있는 수리-역학적 상호작용을 고려한 해석 모델을 개발하였다. 또한 개발된 모델을 이용하여 1차원 및 3차원 기체 주입 시험 결과와의 비교를 통해 모델 검증 및 적용성 검토를 수행하였다. 수치 해석 결과 기체 압력에 의한 팽창 흐름으로 인한 갑작스러운 공극 수압, 응력, 기체 주입량 및 유출량 증가 현상을 확인할 수 있었지만, 개발된 해석 모델에서 수리-역학적 상호작용의 영향이 과소평가 되는 한계를 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 팽창 흐름에 대한 예비 모델을 제공하고 후속 연구의 발전된 모델을 개발하기 위한 기반을 제공한다는 점에서 의의가 있다. 또한 본 연구에서 개발된 수리-역학적 상호작용을 고려한 수치 모델은 향후 실험실 및 현장 시험 결과 데이터 분석에 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 실제 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 장기 성능평가에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제34권5호
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• pp.471-483
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• 2001

토현광산 수계에 분포하는 광산수와 지표수의 pH는 지하수보다 다소 높아 알카리성을 띠며, 동일장소에서 두 번째 채취된 시료에서 더욱 높은 특징을 보인다. 이 지하수는 (Ca+Mg+Na+K)-(HCO$_3$+SO$_4$) 유형, 광산하류의 지표수는 (Ca+Mg)-(SO$_4$) 유형, 갱내수는(Ca+Mg)-(HCO$_3$) 유형에 속한다. 대부분 후기시료에서 음이온 함량이 증가하는 것과는 달리 양이온과 미량원소는 오히려 감소하는 경향을 갖는다. 따라서 각 유형의 수질은 서로 다른 수리지구화학적 성질과 진화경향을 갖는 것으로 보인다. 연구시료의$\delta$$^{18}$ O 및 $\delta$D 자각 -8.1~-9.4$\textperthousand$과 -62.2~-70.1$\textperthousand$이나, 지하수의 d 값은 2.4로서 지표수(5.2) 및 갱내수(7.6)에 비하여 낫다 이 값들은 모두 $\delta$D=8$\delta$$^{18}$ O +(6$\pm$4)자 평행한 범위에 도시된다. 모든 시료의 Sr 함량은 0.028~11.844 mg/ι으로서 큰 편차를 가지나 지하수에서 월등히 높고, $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr 비는 0.7115~0.7129로 비교적 일정하나 지하수에서 가벼운 특징을 갖는다. 또한 $\delta$$^{18}$ \/O ,Ca 및 r은 $^{87}$ Sr/$^{86}$ Sr 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다. 이는 순환수와 암석간의 환경등위원소 고환반응보다는 채취지점의 고도효과가 반영된 것 일 가능성이 높다. 순환수-광활의 평형관계를 WATEQ4F로 계산한 결과, 수질에 주성분 원소를 공급할 수 있는 알바이트, 석영, 깁사이트, 석고 등의 포화지수는 대부분 용해성 환경으로 계산되었으며, 방해석과 돌로마이트는 침전조건 에 점토광물들은 침전과 용해의 경계에 집중되었다. 토현광산의 광폐석에서는 황화광물이 많이 산출되며, 이들은 pH 변화에 관계없이 EC와 TDS를 상승시키는데 큰 영향을 미쳤다 갱내수의 SO$_4$ 함량은 최대 181.845 mg/$\ell$ 이나 지표 수에서 급격히 증가하고 지하수에서도 249.927 mg/$\ell$가 검출되었다. 황산염광물들의 용해도를 계산한 결과, 이 SO$_4$$^{2-}$ 의 농집은 약 150 mg/$\ell$ 이상에서 포화상태에 도달할 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제31권3호
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• pp.201-213
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• 1998

탄산염형 지하수가 특징적으로 산출되고 있는 중원 및 문경 지역에서 유형별 자연수 (심부 지하수, 천부지하수, 지표수)를 채취하고 (기간: 1996-1997년) 수문지구화학 및 환경동위원소(황산염의 황, 물의 산소 및 수소, 삼중수소) 연구를 수행하였다. 연구지역에는 지구화학적으로 뚜렷g히 구분되는 두 유형의 자연수, 즉 탄산염형 및 알칼리형이 함께 산출된다. 탄산염형의 지하수는 수문화학적으로 $Ca(-Na)-HCO_{3}(-S0_{4})$ 유형의 특성을 보이지만, 알칼리형 지하수는 $Na-HCO_3$ 유형의 특성을 나타낸다. 탄산염형 지하수는 특징적으로 보다 낮은 pH와 높은 Eh 및 높은 용존이온 (특히, Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$) 함량을 갖는다. 두 유형의 지하수는 모두 방해석에 대하여 포화 또는 과포화 상태에 있다. 두 유형의 심부 지하수는 모두 핵실험 이전 (적어도 40년전)에 충진된 강우로부터 기원하여 오랜 수-암 반응에 의하여 진화하였다. 심부 지하수는 보다 젊은 시기에 충진된 물 (즉 천부 지하수 및 지표수)에 비하여 낮은 산소 및 수소 동위원소비를 갖는다. 그러나 지질 특성, 물의 화학성 및 환경동위원소 자료를 종합하여 보면, 두 유형의 심부 지하수는 각기 독특한 수문학적 및 수문지화학적 진화를 하였음을 알 수 있다. 탄산영형 지하수는 지역적으로 부화된 황화광물 (주로 황철석)의 용해에 의해 생성된 산성수의 혼합 결과로 형성되었는데, 황철석은 열수 광맥내 (중원 지역의 경우) 또는 무연탄종내 (문경 지역의 경우)에 존재하였다. 심부 순환하는 강우가 순환과정중 황철석을 만나지 않았다면 알칼리형 지하수 만이 생성되었을 것이다. 이와 같은 수문학적 및 수문지화학적 모델은 한반도에 부존하는 기타 탄산염형 지하수에도 성공적으로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국광물학회지
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• 제18권4호통권46호
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• pp.277-288
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• 2005

함수유리질 암석인 진주암은 장기지역의 제3기 마이오세 화성쇄설성 퇴적층인 범곡리층군의 하부에서 산출된다. 진주암은 대개 그 하위의 장기층군과의 부정합면을 따라 단속적으로 분포하고, 시공간적으로 유문데사이트, 부석질 용결응회암과 밀접한 접촉 및 성인적 관계를 보이며 층상으로 산출된다. 이 진주암은 전형적인 진주암과 비교해 반정과 암편을 많이 함유하는 것이 특징이며 화학 조성상 낮은 $SiO_{2}$ 함유 수준($63.2\∼66.4\;wt\%$)을 이룬다. 반면에 함수량에 있어서는 진주암보다는 송지암에 가까운 함유 수준($3.2\∼7.8\;wt.\%$)을 나타낸다. 이 진주암과 그 주변의 화산암류 및 화성쇄설성 암석들 사이의 암석기재학적 특징들을 비교해 본 결과, 부석질 용결응회암과 유문데사이트가 진주암의 원암일 개연성을 지시하는 것으로 나타난다. 진주암과 그 원암들의 희유 및 희토류 원소들의 조성비(Zr/$TiO_{2}$ 대비 Nb/Y)와 야외에서의 산출상태는 이러한 해석을 뒷받침하며, 특히 진주암 내에 남아있는 기공 조직은 화산유리뿐만 아니라 부석 암편도 진주암질 유리의 주요 원물질이었을 것이라는 점을 강하게 지시한다. 이 진주암은 호소 환경에서 형성된 망해산층의 퇴적 단계에서 물과 암석 간에 완만하게 진행된 수화$\cdot$변질 형식의 속성작용에 의해서 생성된 것으로 여겨진다. 진주암화 과정 동안에 $SiO_{2}$와 알칼리는 일률적으로 감소하는 경향을 나타낸다. 이 진주암은 속성작용에 의해서 2차적으로 형성되었고 횡적 연장성도 결여되기 때문에, 이 암층에 의거한 기존의 범곡리층군의 층서 체계는 수정되어야 할 것이다.실험을 할 때 생후 2${\~}$3주령이 가장 적합한 시기임을 확인하였다. 것이 바람직하다고 판단되었다.의한 발아촉진 효과는 종피의 탈색과 부식으로 인한 광흡수의 증대에서 기인되는 것으로 추측된다.3월 8일과 3월 15일 피복처리구의 그린업이 가장 효과적이었다. 한국잔디 및 한지형 잔디의 비닐 피복으로 인한 초봄 그린업 촉진시 유의할 점은 충분한 수분 유지를 위해 비닐 피복전에 관수를 하거나 비온 후에 비닐 피복하는 것이 좋으며, 비닐 제거시 잔디의 일소현상의 피해를 줄이기 위해 흐린날 비닐을 제거하는 것이 좋을 것으로 판단되었다.유발식이 급여로 $524\%$가 증가된 동맥경화지수는 질경이 에틸아세테이트 분획 병합투여로 대조군에 비하여 $40.2\%,\;51.2\%$가 감소됨으로써 동맥경화 발병 위험율이 대조군에 비하여 감소되었다. HDL-콜레스테롤 함량/총콜레스테롤 함량 비는 고콜레스테롤혈증 유발 식이 급여로 정상군보다 $73.9\%$가 감소됐으나 질경이 에틸아세테이트 분획 병합투여로 대조군에 비하여 유의한 증가를 나타냈다. 26두가 발정 반응($96.3\%$)을 나타내어 2.75${\~}$3.5의 경우가 2.50 이하의 경우에 비하여 높은 발정반응을 나타내었다.osterone과 0.40의 정의 상관이었고 근내지방도와 creatinine 농도간에는 -0.55의 비교적 높은 음의 상관계수가 추정되었으나 유의성은 인정되지 않았다. 6. 한우 비거세우의 도살시 혈청 성분 농도와 도체형질과의 상관에서 육량지수는 연령에 대해 보정한 HDLC 농도와 -0.71의 음의 상관이었으며, 도체율은 globulin과 0.70의 높은 정의 상관이었고,

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.670-691
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• 2018

본 논문에서는 국제공동연구 DECOVALEX-2019 프로젝트의 일환으로 수행된 Task B Benchmark Model Test(BMT)의 연구 결과를 소개하였다. Task B는 'Fault slip modelling'을 연구주제로 하며, 유체의 주입으로 인해 발생하는 단층의 재활성과 수리역학적 연계거동을 예측할 수 있는 해석기법을 개발하는 데에 목적이 있다. BMT 시나리오 해석은 각 참가팀들의 수치모델이 단층의 수리역학적 연동거동을 적절히 모사할 수 있는지 교차검증함으로써 각 해석코드의 완성도를 높이기 위하여 수행되었으며, 주입압 적용 조건, 단층 물성, 수리역학적 연동해석 조건 등에 따라 7개의 해석 모델로 이루어져 있다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동해석 기법을 이용하여, 역학적 변형으로 야기되는 단층의 수리적 물성 변화와 간극의 기하학적 변화를 동시에 반영할 수 있는 수리역학적 커플링 모듈을 개발하였다. BMT 시나리오 해석을 위하여 Task B 1단계(Step 1) 연구에서 개발된 수치모델을 일부 수정하였고, 단층의 변형에 따른 압축률과 투수계수, 단층의 해석 메쉬의 변화가 해석에 반영될 수 있도록 하였다. 단층의 투수량계수와 저류계수가 단층 내 압력 분포, 주입수량, 변위, 응력 등 수리역학적 거동에 미치는 영향을 검토하였으며, 수정된 수치모델을 기수행된 1단계 연구에 적용하여 해석결과를 업데이트하였다. 해석 결과, 본 연구에서 개발한 해석기법이 물 주입으로 인한 단층의 거동을 합리적인 수준에서 재현할 수 있는 것으로 판단할 수 있었다. 본 연구의 해석모델은 Task B에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 연구의 현장시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 자원환경지질
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• 제49권5호
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• pp.371-380
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• 2016

이 연구는 이산화탄소 지중저장 후보지의 하나로 알려진 포항분지 덮개암의 광물학적 및 암석학적 특성을 파악하고, 실험과 지화학 모델링을 이용하여 이산화탄소 주입으로 인해 발생할 수 있는 덮개암의 지화학적 및 광물학적 영향을 규명하였다. 실험은 이산화탄소 지중저장 조건에 해당하는 $50^{\circ}C$와 100 bar의 고온고압조건에서 덮개암 6 g과 염수 60 ml를 고압셀에 넣어 15일 동안 반응시켰다. 반응 후 덮개암과 염수 시료의 지화학적 및 광물학적 변화를 확인하기 위해 XRD, XRF, ICP-OES 등의 분석을 통해 정량적으로 규명하였다. 또한 덮개암의 광물학적 연구 결과와 염수의 물리화학적 변수 자료들을 이용하여 지화학 모델링(The Geochemist's Workbench 11.0.4)을 수행하였다. 덮개암의 광물학적 분석 결과, 석영, 사장석, K-장석으로 주로 구성되어 있고, 소량의 운모, 황철석, 능철석, 방해석, 카올리나이트와 몬모릴로나이트로 이루어져 있었다. 덮개암과의 반응 후 염수의 이온 농도 분석 결과, 사장석, K-장석과 몬모릴로나이트 또는 운모와 같이 Mg를 포함하는 광물의 용해 반응에 의하여 $Ca^{2+}$, $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$ 이온들의 농도가 증가하였다. 100 년 동안 모델링한 결과, 사장석와 K-장석은 용해되고, 카올리나이트, 도소나이트, 베이덜라이트는 재결정화되어, 암석의 공극률 변화에는 큰 영향을 주지 않을 것으로 판단되었다. 실험 및 모델링 결과는 이산화탄소를 지중저장하는 동안 덮개암과 초임계 이산화탄소와의 상호반응에 의해 염수의 pH, 광물의 용해도과 안정성 등에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다.

• 자원환경지질
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• 제45권1호
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• pp.23-30
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• 2012

농업지역인 충북 영동 지역 지하수의 지화학적 특성과 질산염의 기원을 규명하기 위하여 지화학 및 질소동위원소 연구가 수행되었다. 지하수의 pH는 평균 7.2 (6.0~8.2)로 약산성 내지 약알칼리성으로 나타났다. 지하수의 평균 전기전도도, 산화환원전위 및 용존산소량은 각각 369 ${\mu}S/cm$ (70~729 ${\mu}S/cm$), 165.6 mV (29-383.2 mV), 4.3 mg/L(1.8~8.0 mg/L)이다. 지하수 내 양이온을 함량이 높은 순으로 나열하면, $Ca^{2+}$>$Na^{2+}$>$Mg^{2+}$>$K^{2+}$이고, 음이온의 경우는 ${HCO_3}^-$>${NO_3}^-$>${SO_4}^{2-}$>$Cl^-$>$F^-$이다. 연구지역 지하수의 대부분은 물-암석과의 반응으로 기인된 Ca-$HCO_3$ 유형으로 나타났으며, Ca-Cl 유형 (2.5%) 과 Na-$HCO_3$ (2.5%) 유형은 농업활동 등의 영향으로 전이된 것으로 밝혀졌다. 지하수 내 질산성 질소의 함량은 10.2 mg/l~26.9 mg/l 범위로 검출되어 오염이 우려되는 것으로 밝혀졌다. 지하수 내 질산성 질소의 기원을 파악하기 위한 질소 동위원소 분석 결과, 질산성 질소의 동위원소비 (${\delta}^{15}N_{-}NO_3$)는 1.9‰~19.4‰ (평균 10.1‰)로 측정되었으며, 동위원소비에 따른 질산염의 기원은 축사의 동물 분뇨나 농지에 시비된 유기물 비료임을 나타낸다.

• 지질공학
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• 제26권4호
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• pp.551-559
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• 2016

한반도 동남부에 발달된 양산단층과 감포지역 단층대에서 지하수의 순환에 대한 단층대의 영향을 알아보기 위하여 10개 암반 지하수를 채취하여 화학성분과 영족기체 동위원소 특성을 분석하였다. 분석결과 지하수의 화학적 유형은 $Ca-HCO_3$ 형에서 $Ca-SO_4(Cl)$ 형의 영역을 보이며, 지질과의 뚜렷한 상관성을 보이지 않는다. 영족기체인 $^3He/^4He$와 $4^He/^{20}Ne$ 동위원소비 상관관계도에서 1점을 제외한 지하수는 대기기원의 $^3He$가 우세하며, 이는 단층대를 통하여 강수의 지하수로 유입이 활발한 대수층 환경임을 지시한다. 아울러 단층대를 통한 심부의 헬륨공급이 없는 환경임을 시사한다. $^4He$의 비율이 비교적 높은 지하수는 물-암석반응이 상대적으로 충분한 대수층조건에서 암석기원의 $^4He$가 일부 기원되었음을 지시한다.

• Ocean and Polar Research
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• 제25권4호
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• pp.557-567
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• 2003

High-resolution (3.5 kHz) subbottom profiles were analyzed in order to reveal sedimentation pattern of late Quaternary in the northern South Shetland continental margin and the South Scotia Sea, Antarctica. On the basis of clarity, continuity and geometry of surface and subbottom echoes together with seafloor topography, high-resolution echo characters are classified into eight echo types which represent rock basements (echo type III-1), coarse-grained subglacial till or moraine (echo type I-1), slides/slumps (echo type IV), debris-flow deposits (echo types II-3 and III-2), and bottom-current deposits (echo types I-2, II-1 and II-2). Subglacial till or moraine (echo type I-1) is mostly present in the lower continental shelf and upper continental slope of the northern South Shetland continental margin, which changes downslope to slides/slumps (echo type IV) and debris-flow deposits (echo types II-3 and III-2) in the middle to lower continental slope. This distribution suggests that the continental slopes of the northern South Shetland continental margin were mostly affected by downslope gravitational processes. Further downslope, bottom-current sediments (echo type I-2) deposited by the southwestward flowing Antarctic Deep Water (ADW) occur at the South Shetland Trench, reflecting an Interaction between mass flows and bottom currents in the area. In contrast to the northern South Shetland continental margin, the South Scotia Sea is dominated by bottom-current deposits (echo types II-1 and II-2), indicating that the sedimentation was mostly controlled by the westward flowing ADW. Flow intensity of the ADW has increased in the relative topographic highs, forming thin covers of coarse-grained contourites (echo type II-1), whereas it has decreased in the relative topographic lows, depositing thick, fine-grained contourites (echo type II-2). The poor development of wave geometry in the fine-grained bottom-current deposits (echo type II-2) is suggestive of the unsteady nature of the ADW flow.

• 자원환경지질
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• 제30권6호
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• pp.505-517
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• 1997

광신 연-아연 광산은 단층 열극을 충진한 열극 충진 광상으로서 조선계의 삼태산층과 시대미상의 서창리층에 발달된 석영과 탄산엽맥으로 이루어져 있다. 광화작용은 3회에 걸쳐 진행되었으며, 각 광화시기의 특징은 다음과 같다. 광화 I기=barren한 석영의 침전기, 광화 II기=석영과 능망간석에 수반된 연-아연 광물의 주 침전기, 광화 III기=barren한 방해석의 침전기. 특히, 연-아연 광물은 주로 광화 IIb기에 침전하였다. 유체포유물 연구에 의하면, 광화 IIb기 광화유체의 온도와 염농도는 $182^{\circ}{\sim}276^{\circ}C$와 2.7~5.4 wt. % NaCl 상당 염농도였으며, 연-아연 광물의 침전은 주로 비등작용과 더불어 후기의 천수 혼입작용에 기인하였음을 지시한다. 광화작용은 약 600~700 m의 심도에서 이루어진 것으로 판단된다. 섬아연석과 유비철석의 성분 함량을 이용하여 추정한 광화 IIb기의 황분압($log\;fs_2$)은 -15.5~11.8 atm이다. 황화물의 황동위원소 조성 (${\delta}^{34}S_{CDT}=9.0{\sim}14.5$ ‰)에 근거한 열수유체의 전(全) 황동위원소값 (${\delta}^{34}S_{{\Sigma}S}$)은 약 14 ‰로서 매우 높은데, 이는 심부 화성기원의 황이 퇴적암류내의 황산염과 다소 혼합 된 결과로 사료된다. 산소-수소 동위원소 분석 연구에 의하면, 광화유체는 낮은 수-암비 환경 하에서 주로 주변 모암인 삼태산층 (${\delta}^{18}O=20.1{\sim}24.9$ ‰)과 상당히 반응한 심부 순환 천수로부터 형성되었다. 한편, 광화유체의 산소동위원소값 (${\delta}^{18}O_{H2O}$)은 광화작용의 진행과 더불어 체계적으로 감소 (광화 I기, 14.6~10.1 ‰; 광화 IIa기, 5.8~2.2 ‰; 광화 IIb기, 0.8~-2.0 ‰; 광화 IIc기, -6.1~-6.8 ‰)하였다. 이는 열수계 내로의 천수 혼입이 시간 경과와 더불어 점진적으로 증가하였음을 지시한다.