포항 지열 개발지역에서 지열수 유동을 파악하기 위하여 자연전위(self-potential; SP) 탐사를 수행하고 양수시험 동안에 SP 장기 관측을 실시하였다. 이를 위해 시추 작업이 시작되기 이전에 대상 지역의 자연전위의 분포를 알아보기 위하여 배경 SP 탐사를 수행하였다. 양수시험은 2003년 12월의 24시간과 2004년 3월의 72시간 동안의 두 번에 걸쳐서 시행되었는데, SP장기 관측은 이러한 양수시험 전후로 128채널 자동 SP측정 시스템을 이용하여 이루어졌다. 배경 SP 탐사에서는 지열수 순환의 상승부로 해석될 수 있는 뚜렷한 양의 이상이 시추공을 중심으로 북쪽에서 관측되었다. 양수 시험으로 인하여 일어나는 심부 지열 저류층의 유동 양상 및 지열수 흐름 방향을 탐지할 목적으로 수행한 1차 및 2차 SP 장기 관측 자료에서 양수 및 양수 중단에 의한 직접적인 SP 변화는 뚜렷하게 보이지 않았다. 이러한 이유는 다양한 물리탐사 방법으로 밝혀졌듯이 상부에 낮은 전기비저항의 미고결 퇴적층이 깊이 약 360m 두께로 덮고 있어 지열수 유동에 의한 전기역학적 전위가 지표 부근에서 심하게 감쇠되었기 때문으로 해석된다. 하지만 예비 양수시험 및 장기 양수 시험 동안에 얻어진 지하수 분석 자료와 SP 관측 자료를 비교한 결과 양수로 인한 SP 변화가 비교적 크게 나타나는 몇몇 측점들을 확인할 수 있었다. 이러한 큰 폭의 SP 변화는 시추공을 중심으로 남서부에 위치한 측점에서 예비 및 장기 양수시험 동안에 반복하여 관측되었는데, 이 지역은 3차원MT 해석 결과에서 나타난 심도 $600m\~1,000m$ 하부의 저비저항 이상대와 일치한다. 따라서 시추공을 중심으로 남서부 지역은 시추공과 수리지질학적으로 연결되어 있음을 추정할 수 있다.은 $2.34{times}10^{-4}$초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론 : 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}1\%$ 이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34H10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.X>$44.7\%$로 $19.2\%$인 저선량군에 비해 훨씬 좋은 예후를 보였다. 단변량분석에서 예후에 영향을 미치는 중요인자로는 환자의 나이, 전신수행도, 종양의 위치, 수술절제범위, 표적체적, 방사선총선량 등이었다 다변량분석에서 통계적으로 유의한 인자는 환자의 나이(p=0.012), 수술절제범위(p=0.000), 방사선선량군(p=0.049)이었다. 방사선괴사와 같은 방사선으로 인한 직접적인 만성합병증은 추적관찰기간 동안 발생하지 않았다. 결론: 3차원 입체조형치료기법을 통하여 70 Gy까지의 방사선을 부작용 없이 조사할 수 있었고, 근치적 국소요법의 일환으로 방사선 선량증가가 전체 생존기간 및 무진행 생존기간을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.: 유방암치료에서 virtual wedge는 통상 사용하는 physical wedge에 비하여 주변 연부조직선량, 반대편 유방선량, 동측 페선량 및 심장선량을 감소시켜 급, 만성 방사선 부작용의 위험을 감소시킬 수 있는 임상적으로 매우 유용한 방법이며 또한 방사선조사시간을 단축시킴으로써 선형가속기의 부하를 줄일
포항 지열 개발지역에서 지열수 유동을 파악하기 위하여 자연전위(self-potential; SP) 탐사를 수행하고 양수시험 동안에 SP 장기 관측을 실시하였다. 이를 위해 시추 작업이 시작되기 이전에 대상 지역의 자연전위의 분포를 알아보기 위하여 배경 SP 탐사를 수행하였다. 양수시험은 2003년 12월의 24시간과 2004년 3월의 72시간 동안의 두 번에 걸쳐서 시행되었는데, SP장기 관측은 이러한 양수시험 전후로 128채널 자동 SP측정 시스템을 이용하여 이루어졌다. 배경 SP 탐사에서는 지열수 순환의 상승부로 해석될 수 있는 뚜렷한 양의 이상이 시추공을 중심으로 북쪽에서 관측되었다. 양수 시험으로 인하여 일어나는 심부 지열 저류층의 유동 양상 및 지열수 흐름 방향을 탐지할 목적으로 수행한 1차 및 2차 SP 장기 관측 자료에서 양수 및 양수 중단에 의한 직접적인 SP 변화는 뚜렷하게 보이지 않았다. 이러한 이유는 다양한 물리탐사 방법으로 밝혀졌듯이 상부에 낮은 전기비저항의 미고결 퇴적층이 깊이 약 360m 두께로 덮고 있어 지열수 유동에 의한 전기역학적 전위가 지표 부근에서 심하게 감쇠되었기 때문으로 해석된다. 하지만 예비 양수시험 및 장기 양수 시험 동안에 얻어진 지하수 분석 자료와 SP 관측 자료를 비교한 결과 양수로 인한 SP 변화가 비교적 크게 나타나는 몇몇 측점들을 확인할 수 있었다. 이러한 큰 폭의 SP 변화는 시추공을 중심으로 남서부에 위치한 측점에서 예비 및 장기 양수시험 동안에 반복하여 관측되었는데, 이 지역은 3차원 MT 해석 결과에서 나타난 심도 $600m\~1,000m$ 하부의 저비저항 이상대와 일치한다. 따라서 시추공을 중심으로 남서부 지역은 시추공과 수리지질학적으로 연결되어 있음을 추정할 수 있다.은 $2.34{times}10^{-4}$초임을 알 수 있었다. 또한 동물 실험에서도 동일한 방법으로 시간에 대한 거리 그래프와 획득-보정간의 지연 시간 등을 분석한 결과 팬텀 데이터와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 결론 : 팬텀, 동물 실험 모두에서 시간에 대한 거리 값과 각각의 경우에 획득-보정간의 지연 시간을 분석한 결과 데이터 값은 ${\pm}1\%$ 이내에서 일치하였으며, 데이터 획득-보정 지연 시간은 2.34H10-4 초 이내 즉, 실시간으로 얻을 수 있어 새로운 호흡운동 조절 방사선치료 기술의 임상적용에의 가능성을 확인할 수 있었다.X>$44.7\%$로 $19.2\%$인 저선량군에 비해 훨씬 좋은 예후를 보였다. 단변량분석에서 예후에 영향을 미치는 중요인자로는 환자의 나이, 전신수행도, 종양의 위치, 수술절제범위, 표적체적, 방사선총선량 등이었다 다변량분석에서 통계적으로 유의한 인자는 환자의 나이(p=0.012), 수술절제범위(p=0.000), 방사선선량군(p=0.049)이었다. 방사선괴사와 같은 방사선으로 인한 직접적인 만성합병증은 추적관찰기간 동안 발생하지 않았다. 결론: 3차원 입체조형치료기법을 통하여 70 Gy까지의 방사선을 부작용 없이 조사할 수 있었고, 근치적 국소요법의 일환으로 방사선 선량증가가 전체 생존기간 및 무진행 생존기간을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.: 유방암치료에서 virtual wedge는 통상 사용하는 physical wedge에 비하여 주변 연부조직선량, 반대편 유방선량, 동측 페선량 및 심장선량을 감소시켜 급, 만성 방사선 부작용의 위험을 감소시킬 수 있는 임상적으로 매우 유용한 방법이며 또한 방사선조사시간을 단축시킴으로써 선형가속기의 부하를 줄일
To delineate geothermal water movement at the Pohang geothermal development site, Self-Potential (SP) survey and monitoring were carried out during pumping tests. Before drilling, background SP data have been gathered to figure out overall potential distribution of the site. The pumping test was per...
To delineate geothermal water movement at the Pohang geothermal development site, Self-Potential (SP) survey and monitoring were carried out during pumping tests. Before drilling, background SP data have been gathered to figure out overall potential distribution of the site. The pumping test was performed in two separate periods: 24 hours in December 2003 and 72 hours in March 2004. SP monitoring started several days before the pumping tests with a 128-channel automatic recording system. The background SP survey showed a clear positive anomaly at the northern part of the boreholes, which may be interpreted as an up-flow Bone of the deep geothermal water due to electrokinetic potential generated by hydrothermal circulation. The first and second SP monitoring during the pumping tests performed to figure out the fluid flow in the geothermal reservoir but it was not easy to see clear variations of SP due to pumping and pumping stop. Since the area is covered by some 360 m-thick tertiary sediments with very low electrical resistivity (less than 10 ohm-m), the electrokinetic potential due to deep groundwater flow resulted in being seriously attenuated on the surface. However, when we compared the variation of SP with that of groundwater level and temperature of pumping water, we could identify some areas responsible to the pumping. Dominant SP changes are observed in the south-west part of the boreholes during both the preliminary and long-term pumping periods, where 3-D magnetotelluric survey showed low-resistivity anomaly at the depth of $600m\~1,000m$. Overall analysis suggests that there exist hydraulic connection through the southwestern part to the pumping well.
To delineate geothermal water movement at the Pohang geothermal development site, Self-Potential (SP) survey and monitoring were carried out during pumping tests. Before drilling, background SP data have been gathered to figure out overall potential distribution of the site. The pumping test was performed in two separate periods: 24 hours in December 2003 and 72 hours in March 2004. SP monitoring started several days before the pumping tests with a 128-channel automatic recording system. The background SP survey showed a clear positive anomaly at the northern part of the boreholes, which may be interpreted as an up-flow Bone of the deep geothermal water due to electrokinetic potential generated by hydrothermal circulation. The first and second SP monitoring during the pumping tests performed to figure out the fluid flow in the geothermal reservoir but it was not easy to see clear variations of SP due to pumping and pumping stop. Since the area is covered by some 360 m-thick tertiary sediments with very low electrical resistivity (less than 10 ohm-m), the electrokinetic potential due to deep groundwater flow resulted in being seriously attenuated on the surface. However, when we compared the variation of SP with that of groundwater level and temperature of pumping water, we could identify some areas responsible to the pumping. Dominant SP changes are observed in the south-west part of the boreholes during both the preliminary and long-term pumping periods, where 3-D magnetotelluric survey showed low-resistivity anomaly at the depth of $600m\~1,000m$. Overall analysis suggests that there exist hydraulic connection through the southwestern part to the pumping well.
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문제 정의
또한 동일 지역에서 수행한 3-D MT 탐사 결과와 선구 조등과 같은 다양한 지질학적인 정보를 함께 이용하여 시추공과 양수에 의한 SP 반응 지역과의 수리지질학적인 연결성을 파악하고자 하였다.
본 절에서는 SP의 다양한 발생원인 중에서 심부 지열 수의 유동으로 인한 SP 효과의 배경 이론에 관하여 간단히 설명한다. 정적 상태의 유체 (steady-state fluid), 열, 전기 그리고 화학적인 흐름Γ는 각각의 포텐셜(potential)의 기울기로 표현된다.
일반적으로 양수시험을 하면 현장에서 지하수위, 수온, 산화환원전위 (Eh), 전기전도도(EC), 수소이온농도(pH) 등 양수 시간에 따른 다양한 지하수 자료를 얻게 된다. 본 절에서는 장기 양수시험 자료와 관측된 SP와의 상관성을 알아보고자 하였는데, 이를 위해서 양수시험에 따른 지하수 분석 자료와 동일 시간에 비교적 크게 SP 변화를 보인 측점들에서 얻은 자료를 함께 Fig. 9에 도시하였다.
양수시험 동안에 얻어진 양수량, 수온, 지하수위 등과 같은 양수 자료와 여러 측점에서 동일 시간에 측정한 SP 관측 자료를 비교하여, 양수에 의한 심부 지열수 유동으로 발생하는 SP 효과가 뚜렷한 영역과 유체 흐름 양상 등을 알아보고자 하였다. 또한 동일 지역에서 수행한 3-D MT 탐사 결과와 선구 조등과 같은 다양한 지질학적인 정보를 함께 이용하여 시추공과 양수에 의한 SP 반응 지역과의 수리지질학적인 연결성을 파악하고자 하였다.
일변화에 의한 영향을 배제하는 한가지 방법으로 24시간 동안 얻어진 자료를 평균하여 오랜 기간의 전체적인 유동 양상을 파악하기도 한다. 여기에서는 중간 값 필터로 간단히 잡음을 제거한 SP 장기 관측자료와 양수시험 결과를 비교하여 상관성을 알아보고자 하였다.
지표 SP 탐사는 심부 시추 공사가 시작되기 이전에 시추공을 중심으로 그 주변에서 배경 SP 분포 양상을 알아보기 위하여 수행하였다. 시험 시추공이 완공된 후에 2차례의 양수시험을 하였는데, 양수시험 전후에 심부 지열수의 유동으로 발생하는 SP 변화 양상과 지열 저류층 거동 양상을 탐지할 목적으로 SP 장기 관측을 실시하였다.
제안 방법
2차 SP 장기 관측 기간 동안에 72시간의 장기 양수 시험이 시행되었다. 일반적으로 양수시험을 하면 현장에서 지하수위, 수온, 산화환원전위 (Eh), 전기전도도(EC), 수소이온농도(pH) 등 양수 시간에 따른 다양한 지하수 자료를 얻게 된다.
2차 SP 장기 관측에서의 비교적 뚜렷한 SP 변화를 보이는 몇몇 측점들이 양수로 인한 영향이었는지를 알아보고자 예비 및 장기 양수시험 분석 자료와 비교 . 고찰하여 보았다.
하지만, 여러 차례의 반복적인 예비 양수시험으로 시추공 내의 벤토나이트 성분으로 집적되어 막혀 있었던 부분이 떨어져 나간 영향으로 인한 빠른 지열수 흐름이 있다면 비교적 큰 SP 이상을 만들 것으로 생각한다. 2차 장기 양수시험은 이와 같은 예비양수시험으로 인하여 지하수위가 상당히 낮아진 상황에서 72 시간 동안 수행하였다.
SP 장기 관측은 두 번에 걸친 양수시험 기간 동안에 함께 실시하였는데, 1차는 2003년 12월 16일부터 2004년 1월 6일까지, 2차 모니터링은 2004년 3월 25일부터 4월 21일까지 수행하였다. 측정에 이용된 장비는 장기 모니터링용 다중 채널 자연 전위 측정 시스템 (multi-channel SP data monitoring system) 으로 여러 측점에서 동시에 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.
경북 포항의 심부 지열에너지 개발지역에서 시험 시추공을 중심으로 주변의 배경 SP 탐사를 실시하였고 또한 시추공 완공 후에 실시한 양수시험 동안에 SP 장기 관측을 시행하여, 심부 지열수 변동으로 인해 발생하는 유동전위로부터 지열수 거동 양상을 알아보고자 하였다. 양수시험 동안 얻어진 자료와 SP 관측 자료를 비교 .
배경 SP 탐사는 포항 지열개발지역에서 심부 시추 작업을 시작하기 이전에 시추 예상지역을 중심으로 반경 약 l~2km 범위에 걸쳐서 100~150m의 측점 간격으로 수행하였다. 하나의 전극을 조사 지역 내에서 비교적 전기적 잡음으로부터 자유롭고 여러 면에서 안정적이라고 판단된 곳에 SP 탐사를 위한 기준점으로 설정하고, 나머지 한 전극을 각 측점으로 이동시키면서 기준점에 대한 상대적인 전위차를 측정하는 절대 전위 측정법을 이용하여 총 386 측점에서 자료를 획득하였다.
지표 SP 탐사는 심부 시추 공사가 시작되기 이전에 시추공을 중심으로 그 주변에서 배경 SP 분포 양상을 알아보기 위하여 수행하였다. 시험 시추공이 완공된 후에 2차례의 양수시험을 하였는데, 양수시험 전후에 심부 지열수의 유동으로 발생하는 SP 변화 양상과 지열 저류층 거동 양상을 탐지할 목적으로 SP 장기 관측을 실시하였다. 양수시험은 두 시험 시추공 중에서 심도 L3km 굴착공에서 시행하였고, 약 165 m 거리를 두고 위치한 심도 Llkm 시험 시추공에서는 양수시험이 진행되는 동안에 지하수위 변화를 관측하였다.
또한 심부 지열수를 양수하기 위해서 4" 보조 파이프를 수중펌프 하단에 400 m 길이로 연결하였다. 양수 시의 양수량을 결정하고 또한 시추 굴진 중에 사용되어서 스트레나 구간에 집적되어 있을 벤토나이트 성분을 씻어내기 위하여 총 5차례의 예비 양수시험을 대부분 2시간 정도로 짧게 실시하였는데, 양수량은 그다지 많지 않았다. 따라서 예비 양수시험으로 인한 SP 변화는 크지 않을 것으로 생각한다.
양상을 알아보고자 하였다. 양수시험 동안 얻어진 자료와 SP 관측 자료를 비교 . 고찰하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
시험 시추공이 완공된 후에 2차례의 양수시험을 하였는데, 양수시험 전후에 심부 지열수의 유동으로 발생하는 SP 변화 양상과 지열 저류층 거동 양상을 탐지할 목적으로 SP 장기 관측을 실시하였다. 양수시험은 두 시험 시추공 중에서 심도 L3km 굴착공에서 시행하였고, 약 165 m 거리를 두고 위치한 심도 Llkm 시험 시추공에서는 양수시험이 진행되는 동안에 지하수위 변화를 관측하였다.
6에서 보이지만, 또한 하루 주기로 지자기 영향 등에 의한 일변화가 함께 나타나고 있다. 이러한 일변화 이외에도 기온, 강수, 토양수분함량 및 지중온도 등의 현장 잡음요소가 복합적으로 작용하여 SP 효과를 일으키는데(송성호, 2001), 양수시험 자료와 SP 장기 관측 자료를 비교하여 고찰하는 본 연구 방법에서는 이러한 작은 크기의 외부잡음은 고려하지 않았다.
이에 본 연구는 먼저 시추공을 굴착하기 전에 얻은 배경 SP 탐사의 결과에 대하여 고찰하고 이후에 양수시험으로부터 얻어진 자료와 동일 시간에 측정한 SP 자료를 비교 . 고찰하여보았다.
장기 양수 시험은 17, 190분에서 21, 510분까지 실시하였다. 일반적으로 심부 지열수의 특징은 Eh가 낮고, 수온과 EC가 높다.
대상 데이터
1차 앙수시험에 비해서 심도가 L3 km로 증가한 후에 시행한 2차 양수시험 기간을 전후로 2차 SP 장기 관측이 이루어졌는데, 사용된 측점은 총 88개였다(Fig. 5).
2002년 10월부터 다양한 지질학적, 지구물리학적인 방법으로 광범위하게 조사가 이루어진 결과로부터 연구 대상 지역이 선정되었고 서로 165 m 떨어진 위치에서 두 개의 시험 시추공이 굴착되었다. 연구 대상 지역은 그 동안의 중력, 자력, MT 탐사 등의 결과 및 Fig.
본 연구의 탐사지역은 포항시 흥해읍 일원으로 심부 지열 수 개발을 위하여 두 개의 심부 시추 공사가 시행된 지역이다. 지표 SP 탐사는 심부 시추 공사가 시작되기 이전에 시추공을 중심으로 그 주변에서 배경 SP 분포 양상을 알아보기 위하여 수행하였다.
측정에 이용된 장비는 장기 모니터링용 다중 채널 자연 전위 측정 시스템 (multi-channel SP data monitoring system) 으로 여러 측점에서 동시에 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 사용된 전극은 SP 특성을 고려하여 전극과 대지간의 간섭에 의해 발생하는 잡음(noise)의 영향을 최소화하기 위하여 비분 극 전극을 사용하였다.
굴착되었다. 연구 대상 지역은 그 동안의 중력, 자력, MT 탐사 등의 결과 및 Fig. 1의 선구조(lineament) 등을 종합하여볼 때에 시추공 주변으로 여러 개의 파쇄대가 주로 북동/남서 방향으로 발달된 지질구조를 가진 것으로 해석된다.
하나의 전극을 조사 지역 내에서 비교적 전기적 잡음으로부터 자유롭고 여러 면에서 안정적이라고 판단된 곳에 SP 탐사를 위한 기준점으로 설정하고, 나머지 한 전극을 각 측점으로 이동시키면서 기준점에 대한 상대적인 전위차를 측정하는 절대 전위 측정법을 이용하여 총 386 측점에서 자료를 획득하였다. 대상 지역의 시험 시추공을 중심으로 주위에서 광범위하게 측정한 SP 자료를 Fig.
성능/효과
심도 380 m에 설치하였다. 양수시험 결과는 양수가 진행됨에 따라서 지하수위가 낮아져서 양수량이 줄어들다가 양수 경과시간 70분 후부터는 오히려 양수량이 증가하기 시작하는 특징을 보였다. 2차 양수시험은 당시 굴진 심도 1.
이것은 양수로 인한 지열수 흐름에 의한 전기역학적인 SP 효과가 선구조와 같은 방향으로 예상되는 수직적인 파쇄대가 아닌 수평적인 층을 따라서 여러 지역에서 발생하였기 때문이라고 해석된다. 특히, 예비 양수시험에서 양수정을 중심으로 남서부 지역에 위치한 측점들에서 SP가 양수시험 동안에 일정 기간 뚜렷하게 증가했다가 감소하였는데, 이 후의 장기 양수시험 동안에도 이와 비슷한 반응 양상이 같은 지역에서 반복하여 나타났다. 또한 이전에 수행한 MT탐사 자료의 3차원 역산 결과(송윤호 등, 2004)는 시추공을 중심으로 남서부 지역의 심도 600m~l, 000m 범위에 걸쳐서 저비저항대가 발달함을 보였다.
후속연구
앞으로 대상 지역에 대한 많은 지질학적인 정보와 다양한 물리탐사 자료 등을 토대로 수치 모델링 등을 적용한다면 시험 시추공 주위에서의 지열수 유동양상에 대한 좀 더 명확한 해석이 이루어질 것으로 기대된다.
연결성을 입증하지는 못한다. 이에 대한 보다 명확한 해석을 위해서는 더 깊은 심도의 시추공 굴착 및 계속적인 양수시험 기간 중의 SP 장기 관측을 수행한 결과와 주변 매질에 대한 지질학적인 정보를 이용한 SP 수치 모델링을 통하여 가능할 것이다.
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