조사지역은 해안과 인접한 경기도 화성군 석천리에 위치하고 있으며, 그 면적은 약 1$km^2$이다. 이 지역은 기아 자동차 화성공장 건설 이전에 이미 해수침투에 의해 오염된 지역으로 알려져 왔으나, 지구물리적 또는 지구화학적 방법을 통하여 해수침투에 의한 오염분포 현황과 오염의 계속적인 진행 여부가 체계적으로 연구되지 않은 지역이다. 그러므로 본 연구에서는 지구물리적 방법(슐럼버져배열의 전기비저항 수직탐사, 쌍극자-쌍극자배열의 2차원 전기비저항탐사)을 사용하여 해수침투에 의해 오염된 범위 및 해수침투의 주 경로를 파악하고자 하였으며, 또한 해수침투의 진행 여부를 판단할 수 있는 하나의 증거인 조석운동에 의한 해수의 유동을 확인하기 위하여 슐럼버져배열을 사용한 전기비저항 모니터링도 수행하였다. 전기비저항 수직탐사의 결과로부터 조사지역은 2개의 영역, 즉 $\~30$ ohm-m 이하 그리고 그 이상의 전기비저항 분포를 나타내는 영역으로 구분된다. 여기서, $\~30$ ohm-m 이하의 낮은 전기비저항을 보이는 부분은 조사지역의 천부에 존재하는 점토층의 분포와 일치하며, 구 해안선으로 갈수록 점토층의 전기비저항은 매우 낮은 값을 갖는다. 수리 지질학적 분석에 의하면 구 해안선으로부터 약 200 m내에 분포하는 점토층은 해수에 의해 이미 오염되었으며, 이 같은 점토층은 하부에 존재하는 사질층의 전기전도도보다 약 8배 정도 높은 것으로 확인되었다. 북서-남동방향으로 평행하게 설정된 2개의 측선에서 수행된 2차원 전기비저항탐사의 해석 결과에 의하면 구 해안선으로부터 북동방향으로 서로 평행하게 발달된 2개의 가능한 해수침투 경로가 확인되었으며, 그 중 상대적으로 남쪽에 존재하는 침투경로는 심부 80 m이상까지 낮은 전기비저항대가 연장 발달된 것으로 해석되었다. 구 해안선으로부터 내륙으로 약 260 m되는 지점(2차원 전기비저항탐사로부터 심부 80 m 이상까지 연장 발달된 것으로 해석된 침투경로 상의 한 측점)에서 실시한 전기비저항 모니터링 자료에서 조석운동에 의한 12시간의 주기를 갖는 겉보기비저항의 변화를 확인할 수 있었다. 이 같은 사실로 보아 2차원 전기비저항탐사에서 해석된 낮은 전기비저항 이상대는 암반 내에 발달한 파쇄대로서, 조석운동에 의한 해수의 유동통로이며, 이같은 파쇄대를 따라 현재에도 해수침투가 진행되고 있다는 결론을 유추할 수 있다.
조사지역은 해안과 인접한 경기도 화성군 석천리에 위치하고 있으며, 그 면적은 약 1$km^2$이다. 이 지역은 기아 자동차 화성공장 건설 이전에 이미 해수침투에 의해 오염된 지역으로 알려져 왔으나, 지구물리적 또는 지구화학적 방법을 통하여 해수침투에 의한 오염분포 현황과 오염의 계속적인 진행 여부가 체계적으로 연구되지 않은 지역이다. 그러므로 본 연구에서는 지구물리적 방법(슐럼버져배열의 전기비저항 수직탐사, 쌍극자-쌍극자배열의 2차원 전기비저항탐사)을 사용하여 해수침투에 의해 오염된 범위 및 해수침투의 주 경로를 파악하고자 하였으며, 또한 해수침투의 진행 여부를 판단할 수 있는 하나의 증거인 조석운동에 의한 해수의 유동을 확인하기 위하여 슐럼버져배열을 사용한 전기비저항 모니터링도 수행하였다. 전기비저항 수직탐사의 결과로부터 조사지역은 2개의 영역, 즉 $\~30$ ohm-m 이하 그리고 그 이상의 전기비저항 분포를 나타내는 영역으로 구분된다. 여기서, $\~30$ ohm-m 이하의 낮은 전기비저항을 보이는 부분은 조사지역의 천부에 존재하는 점토층의 분포와 일치하며, 구 해안선으로 갈수록 점토층의 전기비저항은 매우 낮은 값을 갖는다. 수리 지질학적 분석에 의하면 구 해안선으로부터 약 200 m내에 분포하는 점토층은 해수에 의해 이미 오염되었으며, 이 같은 점토층은 하부에 존재하는 사질층의 전기전도도보다 약 8배 정도 높은 것으로 확인되었다. 북서-남동방향으로 평행하게 설정된 2개의 측선에서 수행된 2차원 전기비저항탐사의 해석 결과에 의하면 구 해안선으로부터 북동방향으로 서로 평행하게 발달된 2개의 가능한 해수침투 경로가 확인되었으며, 그 중 상대적으로 남쪽에 존재하는 침투경로는 심부 80 m이상까지 낮은 전기비저항대가 연장 발달된 것으로 해석되었다. 구 해안선으로부터 내륙으로 약 260 m되는 지점(2차원 전기비저항탐사로부터 심부 80 m 이상까지 연장 발달된 것으로 해석된 침투경로 상의 한 측점)에서 실시한 전기비저항 모니터링 자료에서 조석운동에 의한 12시간의 주기를 갖는 겉보기비저항의 변화를 확인할 수 있었다. 이 같은 사실로 보아 2차원 전기비저항탐사에서 해석된 낮은 전기비저항 이상대는 암반 내에 발달한 파쇄대로서, 조석운동에 의한 해수의 유동통로이며, 이같은 파쇄대를 따라 현재에도 해수침투가 진행되고 있다는 결론을 유추할 수 있다.
The 1 $km^2$ area studied is located in Sukchun-ri, Hwasung-koon, the southern part of Kyeonggi-do. Even though this site has been known as a contaminated area caused by seawater intrusions, geophysical and geochemical surveys have never been carried out at the site to determine the exten...
The 1 $km^2$ area studied is located in Sukchun-ri, Hwasung-koon, the southern part of Kyeonggi-do. Even though this site has been known as a contaminated area caused by seawater intrusions, geophysical and geochemical surveys have never been carried out at the site to determine the extent of the seawater contamination and to investigate whether the seawater intrusion is in progress. The purpose of this study is to determine the extent of seawater contamination and a preferred channel of the seawater intrusion using geophysical methods such as DC resistivity surveys with Schlumberger array and a dipole-dipole array. In order to determine whether the seawater intrusion is in progress in the area, DC resistivity monitoring with Schlumberger array was performed. According to the resistivity map obtained from the inversion of the resistivity data measured with Schlumberger array, the study area is divided into two districts as relatively lowly resistive (less than 30 ohm-m) and highly resistive (more than 30 ohm-m) areas. The distribution of the lowly resistive area is consistent with the distribution of the layer composed of clay minerals, and the resistivity of this layer decreases slowly as approaching to the old seashore. Hydrogeological analysis shows that the clay layer within a distance of about 200 m from the seashore has been already contaminated by sea-water and its electric conductivity is 8 times higher than that of the sand layer covered by the clay layer. According to the results of the 2-dimensional DC resistivity surveys with a dipole-dipole array, there are two preferred channels of the seawater intrusion in the site, and both the channels are in the NW-SE direction from the old seashore. The lowly resistive zone in the southern channel extends to a depth of 80 m. The DC resistivity monitoring with Schlumberger array was carried out along the preferred channel which has the low resistivity Bone (fracture zone) that extended to a depth of 80 m. The time series of apparent resistivity, measured at a distance of 260 m from the old coast line, fluctuates with a period of 12 hours. From these observations, it can be concluded that the seawater intrusion caused by tidal action is still in progress along the fractured zone interpreted by the DC resistivity surveys with a dipole-dipole array.
The 1 $km^2$ area studied is located in Sukchun-ri, Hwasung-koon, the southern part of Kyeonggi-do. Even though this site has been known as a contaminated area caused by seawater intrusions, geophysical and geochemical surveys have never been carried out at the site to determine the extent of the seawater contamination and to investigate whether the seawater intrusion is in progress. The purpose of this study is to determine the extent of seawater contamination and a preferred channel of the seawater intrusion using geophysical methods such as DC resistivity surveys with Schlumberger array and a dipole-dipole array. In order to determine whether the seawater intrusion is in progress in the area, DC resistivity monitoring with Schlumberger array was performed. According to the resistivity map obtained from the inversion of the resistivity data measured with Schlumberger array, the study area is divided into two districts as relatively lowly resistive (less than 30 ohm-m) and highly resistive (more than 30 ohm-m) areas. The distribution of the lowly resistive area is consistent with the distribution of the layer composed of clay minerals, and the resistivity of this layer decreases slowly as approaching to the old seashore. Hydrogeological analysis shows that the clay layer within a distance of about 200 m from the seashore has been already contaminated by sea-water and its electric conductivity is 8 times higher than that of the sand layer covered by the clay layer. According to the results of the 2-dimensional DC resistivity surveys with a dipole-dipole array, there are two preferred channels of the seawater intrusion in the site, and both the channels are in the NW-SE direction from the old seashore. The lowly resistive zone in the southern channel extends to a depth of 80 m. The DC resistivity monitoring with Schlumberger array was carried out along the preferred channel which has the low resistivity Bone (fracture zone) that extended to a depth of 80 m. The time series of apparent resistivity, measured at a distance of 260 m from the old coast line, fluctuates with a period of 12 hours. From these observations, it can be concluded that the seawater intrusion caused by tidal action is still in progress along the fractured zone interpreted by the DC resistivity surveys with a dipole-dipole array.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 지구물리탐사의 일종인 전기비저항탐사를 사용하여 기아자동차 공장건설 전에 이루어진 해수 침투에 의한 오염영역과 우세한 침투경로 그리고 현재도 해수 침투가 지속되고 있는가를 파악하는 것을 목적으로 한다.
가설 설정
3) 로부터 측점 mon#l의 지하 하부는 해수에 의해 완전히 오염된 구간임을 유추할 수 있고, 또한 12시간 주기를 갖는 조석운동에 대하여 정확한 음의 상관을 보이는 측점 mon#2 부근에는 해수와 담수가 혼재하고 있는 전이대가 존재하는 것으로 해석된다. 그 이유로는 담수의 수두가 일정하다는 가정 하에 바닷물이 만조일 때는 간조일 때에 비하여 해수의 수두가 상대적으로 높기 때문에 해수-담수 전이대의 위치는 내륙으로 이동할 것 (즉, 동일 측점에서의 겉보기 전기비저항은 낮아짐)이며, 간조일 때는 반대로 전이대의 위치가 바다쪽으로 밀려 나갈 것(즉, 동일 측점에서의 겉보기 전기비저항은 상대적으로 높아짐)이다. 그러므로 측점 mon#2 부근에서는 현재에도 해수침투가 진행 중에 있으며, 오염원의 이동 통로로는 기반암내에 존재하는 파쇄대인 것으로 해석된다.
제안 방법
1에서。으로 표시)은 조사지역 내에서 전체적으로 격자망을 형성하도록 설정하였다. 각 측점에서 탐사의 목표심도가 50m 이상이 되도록 최대 전류 전극 간 거리의 반을 100-150m까지 전개하였으며, 모든 측 점에서 전류 전극의 전개방향을 N2(T~30°W로 유지하였다.
로 표시함)을 선정하여 총 8일 동안(1998년 8월 11일-1998년 8월 18일) 슐럼버져배열을 사용한 전기비저항 모니터링을 실시하였다. 모니터링 수행기간 동안 전류, 전위 전극의 위치 변화에 의한 측정오차를 최소화하고 대지와의 접촉저항을 일정하게 유지하기 위하여 모든 전류전극과 전위 전극을 대지에 고정 설치하였다.
로 표시함)에서 슐럼버져배열을 이용한 전기비저항 모니터링을 실시하였다. 모니터링을 위한 측점은 조사지역의 전기비저항 분포도(Fig. 3)와 전기비저항 2차원탐사 결과(Fig. 4와 Fig. 5)로부터 해석된 암반 내에 발달한 파쇄대, 즉 주향이 구 해안선에서 북동방향 그리고 심도 80 이까지 연장 발달된 낮은 전기비저항 이상대가 존재하는 부근을 따라 설정하였다.
전기비저항 수직탐사와 더불어 조사지역의 2차원 전기비저항 분포, 즉 해수침투의 우세한 통로를 파악하기 위하여 조사지역 내에 2개의 측선(Fig. 1에서 굵은 실선으로 표시)을 설정하여 쌍극자-쌍극자배열(dipole-dipole array)의 전기비저항탐사를 수행하였다. 측선 이은 조사지역의 남서방향 경계면과 기아자동차 공장이 접하는, 즉 구 해안선을 따라 설정하였고 측선 D2는 측선 D1 으로부터 내륙으로 약 320 이되는 곳에 측선 이과 평행하게 설정하였다.
조사지역의 전기비저항 분포를 파악하기 위하여 총 41개 측점에서 슐럼버져배열(Schlumberger array)을 이용한 전기비저항(DC resistivity) 수직탐사를 수행하였다. 전기비저항 수직 탐사가 수행된 총 41개 측점들(Fig.
조석운동에 의한 지하매질 내의 해수유동 현상을 관찰하기 위하여 2개의 측점(Fig. 1에서 .로 표시함)에서 슐럼버져배열을 이용한 전기비저항 모니터링을 실시하였다. 모니터링을 위한 측점은 조사지역의 전기비저항 분포도(Fig.
총 41개의 측점에서 수행된 전기비저항 수직탐사와 쌍극자 -쌍극자배열 전기비저항 2차원탐사의 자료해석으로부터 2개의 측점(Fig. 1에서 .로 표시함)을 선정하여 총 8일 동안(1998년 8월 11일-1998년 8월 18일) 슐럼버져배열을 사용한 전기비저항 모니터링을 실시하였다. 모니터링 수행기간 동안 전류, 전위 전극의 위치 변화에 의한 측정오차를 최소화하고 대지와의 접촉저항을 일정하게 유지하기 위하여 모든 전류전극과 전위 전극을 대지에 고정 설치하였다.
1에서 굵은 실선으로 표시)을 설정하여 쌍극자-쌍극자배열(dipole-dipole array)의 전기비저항탐사를 수행하였다. 측선 이은 조사지역의 남서방향 경계면과 기아자동차 공장이 접하는, 즉 구 해안선을 따라 설정하였고 측선 D2는 측선 D1 으로부터 내륙으로 약 320 이되는 곳에 측선 이과 평행하게 설정하였다. 측선 D1(측선거리: 1000m)과 D2(측선거리 : 780 m)에서 측정 시 사용한 전극간 거리 (a)와 전극 전개 수(n)는 각각 20 이와 10이며, 측정방향은 남동 방향에서 북서 방향으로 하였다.
대상 데이터
물리탐사가 수행된 조사지역은 해발고도가 약 30 m 내외의 비교적 평탄한 구릉지를 이루고 있는 노년기 지형이다. 조사지역은 점토, 모래, 실트 그리고 소량의 자갈 등으로 구성된 제4 기 충적층으로 덮여 있기 때문에 암석의 노두는 발견되지 않으나 대부분의 암석은 한반도에 분포하고 있는 고기암층의 일부인 선캠브리아기의 편마암류와 편암류가 분포하고 있는 것으로 이병주 등(1993)에 의해 보고 되었다(Fig.
resistivity) 수직탐사를 수행하였다. 전기비저항 수직 탐사가 수행된 총 41개 측점들(Fig. 1에서。으로 표시)은 조사지역 내에서 전체적으로 격자망을 형성하도록 설정하였다. 각 측점에서 탐사의 목표심도가 50m 이상이 되도록 최대 전류 전극 간 거리의 반을 100-150m까지 전개하였으며, 모든 측 점에서 전류 전극의 전개방향을 N2(T~30°W로 유지하였다.
조사지역은 경기도 화성군 석천리 지방의 해안가로서, 기아자동차 화성공장과 접해있다. 기아자동차 공장이 건립되기 이전에는 현재의 공장부지가 바다였으며, 그 당시 조사지역은 이미 지하로의 해수침투 및 태풍에 의한 해수범람에 의해 지하수, 지질 및 지표토양이 염해를 입고 있었다.
성능/효과
2. 전기비저항 수직탐사 및 쌍극자-쌍극자배열의 2차원 전기비저항탐사 결과에 따라 조사지역에는 구 해안선으로부터 북동 방향의 주향을 갖는 2개의 낮은 전기비저항 이상대가 존재한다. 그 중 심부 발달이 없는 북쪽의 이상대는 인접한 곳에서 실시한 시추결과 그리고 보고된 지구화학적 분석 결과에 의하면, 해수에 의해 염분농도가 높고 천부 30m 이내에 존재하는 점토층인 것으로 확인되었다.
3. 구 해안선으로부터 내륙으로 약 260m되는 지점에서 조석 운동에 의한 12시간의 주기를 갖는 겉보기비저항의 시간적 변화가 전기 비저항 모니터링자료에서 확인되었다. 겉보기 비저항의 시간적 변화를 보이는 모니터링 측점은 2차원 전기비저항탐사의 결과로부터 해석된 파쇄대 부근이다.
전기비저항 수직탐사 및 쌍극자-쌍극자배열의 2차원 전기비저항탐사 결과에 따라 조사지역에는 구 해안선으로부터 북동 방향의 주향을 갖는 2개의 낮은 전기비저항 이상대가 존재한다. 그 중 심부 발달이 없는 북쪽의 이상대는 인접한 곳에서 실시한 시추결과 그리고 보고된 지구화학적 분석 결과에 의하면, 해수에 의해 염분농도가 높고 천부 30m 이내에 존재하는 점토층인 것으로 확인되었다. 이와 비교하여, 남쪽에 위치한 전기비저항 이상대는 지하 80m 이상, 즉 기반암 내의 심부까지 연장 발달된 것으로 보아 암반 내에 발달한 파쇄대인 것으로 판단된다.
전기비저항이 약 40 ohm-m내외를 보이는 제3층은 풍화가 심한 편마암 층으로서, 비저항 값이 비교적 낮은 이유는 풍화된 편마암을 피복하고 있으며, 또한 다량의 염분을 포함한 점토층으로부터 용해되어 흘러나온 염분, 또는 점토층과 편마암의 경계면이나 풍화된 편마암내의 공극을 따라 해수의 침투 등과 같은 요인들에 의한 것으로 추정된다. 전기비저항탐사의 역산결과와 시추주상도 간의 비교 검토를 통하여 연구지역에 대한 지전기적 층서구조의 가정과 슐럼버져배열 전기비저항 수직탐사의 적용성을 입증하였다.
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