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문제 정의
- 본 연구는 방사성폐기물 처분 연구의 일환으로 심부 영역의 지질환경 연구를 위해 한국원자력연구원 내에 건설된 지하처분연구시설(KURT, KAERI Underground Research Tunnel)의 부지특성 연구를 위해 수행되었다[1,2]. 본 논문에서는 KURT의 연구 지역에서 수행된 다양한 부지특성연구 중, 장심도시추공에서 해석된 심부 환경의 지질구조를 제시하였다.
- 그러나 전체 단열을 이용하여 도출한 단열대의 결과가 통계적 방법의 사용으로 인해 일부 집중된 개구성 단열의 구간을 포함하지 않을 수도 있으므로 개구성 단열의 빈도 분포를 단열대를 결정하는 보완 자료로서 이용하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 심부 시추공의 단열대를 전체 단열 결과를 기준으로 정의하였으며, 개구성 단열의 분석 결과를 위에 기술한 바와 같이 보완하는 자료로 이용하였다. 즉, 단열 사이의 공간이 0.
- 본 연구는 방사성폐기물 처분 연구의 일환으로 심부 영역의 지질환경 연구를 위해 한국원자력연구원 내에 건설된 지하처분연구시설(KURT, KAERI Underground Research Tunnel)의 부지특성 연구를 위해 수행되었다[1,2]. 본 논문에서는 KURT의 연구 지역에서 수행된 다양한 부지특성연구 중, 장심도시추공에서 해석된 심부 환경의 지질구조를 제시하였다. 연구 결과 도출된 지질구조에 대한 자료는 기존에 수행된 지질조사의 결과를 검증하고, KURT에서 수행된 지질조사를 종합하여 보다 정확한 부지특성모델 구축에 이용할 예정이다.
제안 방법
- KURT 내 심부 시추공(DB-01)에서 단열대를 도출하기 위해 시추공텔레뷰어 검층 결과를 이용하였다. 시추공텔레뷰어 검층 결과 도출된 각각의 단열에 대해 개구성 단열(open fracture)과 폐쇄성 단열(closed fracture)로 구분하여 시추공에서 깊이별 단열을 분석하였으며, 시추공에서 분석되는 개구성 단열 및 폐쇄성 단열에 대하여 빈도 분석 및 공간 분석을 실시하였다.
- KURT내 좌측 연구모듈에서 굴착된 장심도 시추공(DB-1)에서 단열대 도출을 위한 종합 분석을 수행하였다. 단열대 도출에 이용된 자료는 온도, 밀도, 음파 등의 물리검층결과, 시추공텔레뷰어를 통해 도출된 단열분석결과, 시추코어로깅 및 시추코어 분석 결과가 이용되었다.
- DB-01 시추공에서 도출된 단열대는 NW 방향이 3구간(DB-01-3, DB-01-4, DB-01-7), EW 방향이 3구간(DB-01-1, DB-01-3, DB-01-6), NS 방향이 2구간(DB-01- 2, DB-01-5)인 것으로 조사되었으며, 특히 DB-01-3 단열대의 경우 NW, EW 방향의 단열이 공존하고 있다. KURT의 지표와 가까운 상부 지역에 저경사 단열이 다수 분포하고 있으며, DB-01-4 단열대의 경우 소수의 단열만 확인되어 정확한 단열대의 방향성 분석을 할 수 없었으나 주변 구간의 배경단열에 대한 방향성 분석 결과 NW 방향의 단층으로 분석하였다.
- 장심도 시추공을 활용한 지질구조 연구를 위해 한국 원자력연구원의 KURT내에 굴착된 심부시추공(DB-01)에서 SPS(Suspension PS)검층, 음파검층(Full wave sonic), 밀도 검층(Gamma-gamma logging), 전기비저항검층과 온도/전기전도도 검층의 다양한 물리검층을 수행하였다. 또한, 시추공내 관측되는 단열 조사의 일환으로 시추공텔레뷰어(BHTV, BoreHole TeleViewer) 검층을 수행하였다.
- KURT내 굴착된 DB-01 시추공에서 총 7개의 단열대를 도출하였다. 각 단열대가 시추공에서 확인되는 구간, 단열대의 경사 방향을 기준으로 각 단열대의 최종 폭(width)을 도출하여 보았다(Table 5).
- 공내 수직적 지하수의 온도 변화를 통해 보다 효율적으로 인지하기 위해서 깊이에 대한 온도 변화치(temperature difference)를 도출하여 보았다. 온도 변화치를 통해 확인된 DB-01 시추공에서의 온도 이상대로 인지되는 구간은 심도 12.
- 전기전도도검층 결과는 일반적으로 공내 지하수에서 이온의 희석 효과에 의해 일정하게 증가하거나 감소하는 경향을 보이지만, 시추공으로 지하수가 흐를 경우 그 지하수의 전기전도도 값이 순간적으로 증가하거나 감소하는 경향을 보일 수 있어 투수성 단열대의 지시자로 활용하기에 효과적인 검층 방법이다. 공내 수직적 지하수의 전기전도도 변화를 보다 효율적으로 인지하기 위해서 깊이에 대한 전기전도도변화치(EC differential value)를 도출하여 보았다. 전기 전도도 변화치를 통해 확인된 DB-01 시추공에서의 이상대로 인지되는 구간은 심도 7.
- 깊이별로 관측되는 단열에 대한 정보를 시추공텔레뷰어를 통해 확인하였으며, 관측되는 단열자료를 이용하여 단열 공간분석을 수행하여 단열대를 규정하였다. 그리고 관측되는 깊이별 단열에 대한 빈도 분포를 도시하여 단열대 구간을 선정하였고, 이 단열대에 대한 위치, 방향성과 크기를 예측하였다. 이렇게 도출된 예비 지질구조대를 시추코어로깅 및 코어분석 결과를 비교 · 종합하여 최종적으로 장심도 시추공에서 존재하는 단열대들을 확정하였다.
- 물리검층의 자료 이상대는 간접적으로 도출되는 결과이므로 보다 정확한 지질구조대 도출을 위해 시추공 단열조사 결과를 활용하였다. 깊이별로 관측되는 단열에 대한 정보를 시추공텔레뷰어를 통해 확인하였으며, 관측되는 단열자료를 이용하여 단열 공간분석을 수행하여 단열대를 규정하였다. 그리고 관측되는 깊이별 단열에 대한 빈도 분포를 도시하여 단열대 구간을 선정하였고, 이 단열대에 대한 위치, 방향성과 크기를 예측하였다.
- KURT내 좌측 연구모듈에서 굴착된 장심도 시추공(DB-1)에서 단열대 도출을 위한 종합 분석을 수행하였다. 단열대 도출에 이용된 자료는 온도, 밀도, 음파 등의 물리검층결과, 시추공텔레뷰어를 통해 도출된 단열분석결과, 시추코어로깅 및 시추코어 분석 결과가 이용되었다.
- 단열의 공간 분석 결과 누적밀도함수를 이용하여 그 기울기로 단열대를 분류하는 데에 이용하였다. DB-01 시추공에서 확인되는 전체 단열을 누적밀도함수로 도시한 결과 0.
- 전술한 바와 같이 물리검층 자료와 시추공의 단열 분석 결과를 활용하여 도출된 예비 단열대는 단열에 대한 영상 분석(시추공텔레뷰어)과 음파, 지하수의 온도, 공벽 상태 등의 물리적 특성으로 도출된 간접적인 결과로서, 실제 시추공에서 확인되는 단열대와 비교 분석하는 과정이 반드시 요구된다. 따라서 DB-01 시추공 굴착 과정에서 수행된 시추코어로깅 결과와 코어분석 결과를 비교하여 도출된 단열대에 대한 크기를 검증하여 보았다(Table 3).
- 장심도 시추공을 활용한 지질구조 연구를 위해 한국 원자력연구원의 KURT내에 굴착된 심부시추공(DB-01)에서 SPS(Suspension PS)검층, 음파검층(Full wave sonic), 밀도 검층(Gamma-gamma logging), 전기비저항검층과 온도/전기전도도 검층의 다양한 물리검층을 수행하였다. 또한, 시추공내 관측되는 단열 조사의 일환으로 시추공텔레뷰어(BHTV, BoreHole TeleViewer) 검층을 수행하였다.
- 물리검층 결과 도출된 6개의 단열대와 시추공 단열 조사로 도출된 7개의 단열대를 상호 비교해보았다(Fig. 11). Table 2에서 제시된 바와 같이 물리검층과 시추공 단열 조사 결과 도출된 각 예비 단열대는 비교적 유사한 구간 분포를 보이고 있었으며, 물리검층으로 도출된 결과가 전체적으로 더 넓은 구간을 포함하고 있음을 알 수 있었다.
- 시추공에서 단열대 및 단층에 대한 정보를 파악하기 위해 각각의 물리검층 결과를 깊이에 따라 도시하여 관측 자료의 이상대 구간을 도출하였으며, 전체 결과를 비교하여 2개 이상 중복되는 자료 이상 구간을 선정하여 예비 지질구조대로 선정하였다. 물리검층의 자료 이상대는 간접적으로 도출되는 결과이므로 보다 정확한 지질구조대 도출을 위해 시추공 단열조사 결과를 활용하였다. 깊이별로 관측되는 단열에 대한 정보를 시추공텔레뷰어를 통해 확인하였으며, 관측되는 단열자료를 이용하여 단열 공간분석을 수행하여 단열대를 규정하였다.
- 시추공에서 단열대 및 단층에 대한 정보를 파악하기 위해 각각의 물리검층 결과를 깊이에 따라 도시하여 관측 자료의 이상대 구간을 도출하였으며, 전체 결과를 비교하여 2개 이상 중복되는 자료 이상 구간을 선정하여 예비 지질구조대로 선정하였다. 물리검층의 자료 이상대는 간접적으로 도출되는 결과이므로 보다 정확한 지질구조대 도출을 위해 시추공 단열조사 결과를 활용하였다.
- KURT 내 심부 시추공(DB-01)에서 단열대를 도출하기 위해 시추공텔레뷰어 검층 결과를 이용하였다. 시추공텔레뷰어 검층 결과 도출된 각각의 단열에 대해 개구성 단열(open fracture)과 폐쇄성 단열(closed fracture)로 구분하여 시추공에서 깊이별 단열을 분석하였으며, 시추공에서 분석되는 개구성 단열 및 폐쇄성 단열에 대하여 빈도 분석 및 공간 분석을 실시하였다. 단열의 공간 분석은 단열과 단열 사이 공간(spacing)을 도출하여 단열 사이의 공간에 대한 누적밀도 함수를 구함으로서 단열대를 구성하는 단열에 대한 통계적인 기준으로 설정하기 위한 주요 인자가 된다.
- 심도 234.5∼249.0 m 구간의 경우 온도 및 전기전도도 검층에서 뚜렷한 투수성 징후를 보이지는 않았지만 다른 구간에 비해 비교적 현저한 이상치를 보였기 때문에 단열대로 분류를 하였다.
- 이렇게 도출된 예비 지질구조대를 시추코어로깅 및 코어분석 결과를 비교 · 종합하여 최종적으로 장심도 시추공에서 존재하는 단열대들을 확정하였다.
대상 데이터
- DB-01 심부 시추공에서 수행한 물리검층 결과를 이용하여 두 개 이상의 검층 결과에서 단열대로 판단되는 6개의 구간을 선정하여 보았다. 도출된 단열대의 심도는 Table 1과 같다.
- KURT내 굴착된 DB-01 시추공에서 총 7개의 단열대를 도출하였다. 각 단열대가 시추공에서 확인되는 구간, 단열대의 경사 방향을 기준으로 각 단열대의 최종 폭(width)을 도출하여 보았다(Table 5).
- Geologic map of the study area. Study area is located in the northern part of Daejeon.
- 연구 지역은 대전광역시 유성 지역에 위치하고 있다. 유성 지역은 서울에서 약 150 km 남쪽에 위치하고 있으며, 금강을 경계로 충청북도 및 충청남도와 접경을 이루고 있다.
- 유성 지역은 서울에서 약 150 km 남쪽에 위치하고 있으며, 금강을 경계로 충청북도 및 충청남도와 접경을 이루고 있다. 연구 지역의 서쪽으로는 계룡산이 존재하고 계룡산 줄기를 능선으로 공주시와 접하고 있으며, 금강의 지류인 갑천이 서남쪽에서 북동쪽으로 흐른다.
- 선캄브리아기의 변성암류는 흑운모 편마암 및 편암으로 나누어지며 이들은 연구 지역의 북서부에 분포한다. 연구 지역의 심성암류는 크게 시대 미상의 편상화강암과 연구 지역 전범위에 걸쳐 광범위하게 분포하는 복운모화강암으로 구분할 수 있는데, 복운모화강암이 편상화강암을 관입하고 있다. 대전도폭에서는 편상화강암을 중생대 쥐라기의 편마상 화강암으로 복운모화강암과는 동일 마그마에서 유래된 것으로 기재하였다[3].
성능/효과
- 각각의 도출된 결과에 대하여 비교 분석한 결과 최종 7개의 단열대가 분석되었다 . DB-01 시추공에서 도출된 단열대는 NW 방향이 3구간(DB-01-3, DB-01-4, DB-01-7), EW 방향이 3구간(DB-01-1, DB-01-3, DB-01-6), NS 방향이 2구간(DB-01- 2, DB-01-5)인 것으로 조사되었으며, 특히 DB-01-3 단열대의 경우 NW, EW 방향의 단열이 공존하고 있다. KURT의 지표와 가까운 상부 지역에 저경사 단열이 다수 분포하고 있으며, DB-01-4 단열대의 경우 소수의 단열만 확인되어 정확한 단열대의 방향성 분석을 할 수 없었으나 주변 구간의 배경단열에 대한 방향성 분석 결과 NW 방향의 단층으로 분석하였다.
- 즉, 시추공으로 지하수가 흐를 경우 일반적인 지온구배의 경향을 보이지 않고 순간적으로 증가하거나 감소하는 경향을 보일 수 있어 온도 검층 결과는 투수성 단열대의 지시자로 활용하기에 아주 효과적인 검층 방법이다. DB-01 시추공에서 수직적 온도 변화를 확인한 결과 심도 210m를 기준으로 두 개의 기울기(0.013, 0.022)를 갖는 온도 구배 양상을 확인할 수 있었다. 두 개의 다른 온도 분포에 대한 심도 0∼210 m, 심도 210∼500m의 지온구배는 다음과 같다.
- 단열의 공간 분석 결과 누적밀도함수를 이용하여 그 기울기로 단열대를 분류하는 데에 이용하였다. DB-01 시추공에서 확인되는 전체 단열을 누적밀도함수로 도시한 결과 0.2 m 이하의 단열 공간이 전체의 60%를 차지하는 것으로 분석된다(Fig. 8 (a)).
- KURT내 굴착된 장심도시추공(DB-01)의 500 m에 대한 시추공 단열조사 결과, 1270개의 단열에 대한 정보를 획득하였으며, 이 중 161개의 단열이 개구성 단열인 것으로 조사 되었다. 전체 단열의 방향성을 살펴보면, NW 방향, NS 방향, EW 방향과 저경사를 갖는 총 4개의 단열군으로 구분 가능하였으며, 이 중 개구성 단열은 EW 방향을 갖는 것으로 분석되며, NS 방향과 NW 방향을 갖는 단열이 분포하고 있음을 알 수 있다(Fig.
- 11). Table 2에서 제시된 바와 같이 물리검층과 시추공 단열 조사 결과 도출된 각 예비 단열대는 비교적 유사한 구간 분포를 보이고 있었으며, 물리검층으로 도출된 결과가 전체적으로 더 넓은 구간을 포함하고 있음을 알 수 있었다. 이는 간접적인 물리적 이상대에 근거하여 도출되는 깊이 분포이므로 이상대의 경계 영역에서 결과에 대한 희석이 관여할 수 있는 점과 매질이 가질 수 있는 물리적 불균질성이라는 물리 검층이 갖는 특성에 기인하는 것으로 판단할 수 있다.
- SPS 검층 결과 DB-01 시추공의 전체 구간에서 나타난 P파의 속도 분포는 약 3,170∼ 6,000 m/s, S파는 약 1330∼ 3530 m/s로 나타났다.
- 공내 물리검층 결과 본 구간에서는 이상대가 발견되지 않았으나, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열 분석 결과 154∼201m의 구간에서 다수의 단열을 확인할 수 있다.
- 전기비저항검층 결과 전체 구간에서 200∼12,000 ohm-m의 범위를 보이고 있으며, 일부 구간에서 2,000 ohm-m 이하의 낮은 비저항 값을 갖는 것으로 분석된다.
- 가장 낮은 속도를 보인 심도 207.9∼212.0 m 구간으로 P파속도가 3,600 m/s, S파속도가 1,800m/s 값을 보였으며, 이보다는 속도 값이 크지만 심도 15.5∼21.6 m 구간, 심도 46.5∼52.6 m, 심도 94.1∼101.9 m, 그리고 심도 151.0∼159.1 m에서도 P, S파 속도가 4,500 m/s 와 2,500 m/s 정도의 값을 보여 다른 구간에 비하여 상대적으로 낮은 속도 값이 얻어졌다.
- 각각의 검층 결과를 비교해보면, 전체적으로 SPS, Full wave sonic, 전기비저항검층에서 비교적 단열대에 대한 물리적 이상치를 잘 반영하였으나, 온도검층의 경우 심도 144.3∼163.8m 구간에서 단열대로 인지되는 값의 차이를 나타내지 않고, 전기전도도검층의 경우 37.8∼66.6 m, 144.3∼163.8 m의 구간에서 단열대로의 구분이 모호하였다.
- 각각의 도출된 결과에 대하여 비교 분석한 결과 최종 7개의 단열대가 분석되었다 . DB-01 시추공에서 도출된 단열대는 NW 방향이 3구간(DB-01-3, DB-01-4, DB-01-7), EW 방향이 3구간(DB-01-1, DB-01-3, DB-01-6), NS 방향이 2구간(DB-01- 2, DB-01-5)인 것으로 조사되었으며, 특히 DB-01-3 단열대의 경우 NW, EW 방향의 단열이 공존하고 있다.
- 공내 물리검층 결과 144.3∼163.8 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석 결과 154 ∼201m로 전체 단열 구간이 확대되었다.
- 공내 물리검층 결과 196.0∼230.0 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석 결과 209 ∼226 m로 단열대 구간이 축소되었다.
- 공내 물리검층 결과 37.8∼ 66.6 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석 결과 44∼54 m로 단열대 구간이 축소되었다.
- 공내 물리검층 결과 4.2∼29.5 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석 결과 16∼23 m로 단열대가 축소되었다.
- 공내 물리검층 결과 83.5∼116.0 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석결과 97∼103 m로 단열대 구간이 축소되었다.
- 그러나 시추공 로깅 결과 156.0∼159.0 m에서 단층 점토를 포함한 파쇄대를 확인할 수 있었으며, 38%의 RQD를 보였다.
- 단열의 공간분석 및 빈도분석의 통계 분석을 이용하여 단열대를 도출한 결과, DB-01 시추공에서 전체 단열을 이용할 경우 총 7개의 단열대가 도출되며, 개구성 단열만을 이용한다면 총 6개의 단열대가 도출될 수 있다(Fig. 9). 이 중 전체 단열 분석에서 도출된 심도 16∼22 m 구간, 44∼54 m, 97 ∼103 m, 237∼247 m의 단열 구간은 개구성 단열 분석에서 도 유사한 결과가 도출되나, 심도 161∼ 201 m, 218∼226 m의 구간은 개구성 단열 분석 결과 심도 154∼201 m, 209 ∼226 m 로 확장하여야 하는 것으로 분석된다.
- 단열이 일정한 방향을 갖지 않고 분산된 분포 형태를 보여주나, 개구성 단열은 NNW의 방향을 나타내고 있음을 알 수 있었다(Fig. 13 (b).
- 또한, 시추공 로깅 결과 181∼194 m에서 파쇄대를 확인할 수 있으며, 30 ∼40%의 RQD를 보였다.
- 또한, 시추코어분석 결과 201.0∼226.0 m의 구간에서 5개/meter 이상의 다수의 단열이 확인되었다.
- 물리검층 결과와 시추코어분석 및 시추공로깅 결과를 통해 도출된 최종 단열대 구간은 156.0∼159.0 m으로 결정하였다.
- 0 m에서 단층 점토를 포함한 파쇄대를 확인할 수 있었으며, 38%의 RQD를 보였다. 본 구간은 단층을 포함하는 구간으로 시추코어분석 결과 159 m 이상의 깊이에서는 단열대의 특성을 확인할 수 없었다. 물리검층 결과와 시추코어분석 및 시추공로깅 결과를 통해 도출된 최종 단열대 구간은 156.
- 시추공 로깅 결과 92 m에서 116m 까지 80% 이상의 RQD를 나타내었지만, 시추코어를 분석한 결과 98∼102 m의 구간에서 파쇄대가 관측되며, 92.0∼116.0 m의 전체 구간에서 5개/meter 이상의 다수의 단열이 확인되었다.
- 시추공내 물리검층 결과 234.5∼249.0 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석 결과 237∼247m로 단열대 구간이 축소되었다.
- 0 m 구간에 이상대가 발견되었으며, 시추공텔레뷰어를 이용한 단열분석 결과 209 ∼226 m로 단열대 구간이 축소되었다. 시추공로깅 결과 200 m에서 224 m 구간에서 RQD가 전체적으로 70% 이하의 값을 보이며, 시추코어가 거의 회수되지 않아 10% 이하의 코어 회수율을 나타내기도 했다. 또한, 시추코어분석 결과 201.
- 시추공로깅 결과 22 mabh(meter along borehole) 상부의 구간에서 RQD가 80%이하로 낮으며, 시추코어 분석 결과 지표에서 3.0∼22.0 m의 깊이에 5개/meter 이상의 단열이 확인되었다.
- 시추공로깅 결과 234.0∼244.0m 까지 RQD가 75% 이하의 낮은 값을 보였으며, 시추코어분석 결과 동일 구간에서 5개/meter 이상의 다수의 단열이 확인되었다.
- 시추공로깅 결과 43∼59 m까지 RQD가 80% 이하를 나타내는데 일부 구간에서는 30% 이하의 낮은 값을 보이며, 시추코어를 분석한 결과 44.0∼ 59 m의 구간에서 5개/meter 이상의 다수의 단열이 확인되었다.
- 심도 4.2∼29.5 m, 83.5∼116.0 m, 196.0∼230.0 m의 단열대는 온도, 전기전도도, SPS, Full wave sonic, 전기비 저항 검층 밀도검층의 전체 검층 결과에서 공통적으로 이상대로 도출되어 뚜렷한 단열대로 판단할 수 있으며, 심도 37.8∼66.6 m, 144.3∼163.8 m, 234.5∼249.0 m 일부 검층 결과에서 이상대로 인지를 할 수 없었으나, 나머지 검층 결과에서 단열대로 판단할 수 있는 이상치를 보였다.
- 완전파음파검층 결과 전체 구간에서 P파는 4,000∼5,500 m/sec, S파는 2,200∼3,400 m/sec의 범위를 보이고 있으며, 일부 구간에서 P파가 4,500 m/sec, S파가 2,400 m/sec 이하의 속도 값을 갖는 것으로 분석된다.
- 이 중 전체 단열 분석에서 도출된 심도 16∼22 m 구간, 44∼54 m, 97 ∼103 m, 237∼247 m의 단열 구간은 개구성 단열 분석에서 도 유사한 결과가 도출되나, 심도 161∼ 201 m, 218∼226 m의 구간은 개구성 단열 분석 결과 심도 154∼201 m, 209 ∼226 m 로 확장하여야 하는 것으로 분석된다.
- 전술한 바와 같이 시추공 물리검층, 코어로깅 및 시추코 어를 비교 분석한 결과 최종적으로 7개의 단열대를 도출하였다. ① DB-01-1 EW계열의 단열 및 저경사를 갖는 단열이 분포하고 있으며, 개구성 단열도 유사한 방향을 갖고 분포하고 있다(Fig.
- KURT내 굴착된 장심도시추공(DB-01)의 500 m에 대한 시추공 단열조사 결과, 1270개의 단열에 대한 정보를 획득하였으며, 이 중 161개의 단열이 개구성 단열인 것으로 조사 되었다. 전체 단열의 방향성을 살펴보면, NW 방향, NS 방향, EW 방향과 저경사를 갖는 총 4개의 단열군으로 구분 가능하였으며, 이 중 개구성 단열은 EW 방향을 갖는 것으로 분석되며, NS 방향과 NW 방향을 갖는 단열이 분포하고 있음을 알 수 있다(Fig. 12).
- 이를 종합하면 다음과 같다. 총 7구간 중 NW 방향이 3구간(DB-01-3, DB-01-4, DB-01-7), EW 방향이 4구간(DB-01- 1, DB-01-3, DB-01-4, DB-01-6), NS 방향이 1구간(DB-01- 5)인 것으로 조사되었으며, 특히 DB-01-3 단열대의 경우 NW, EW 방향의 단열대가 함께 분포하고 있음을 확인할 수 있었다. KURT의 지표와 가까운 상부 지역에 저경사 단열이 다수 분포하고 있었다.
- 최종적으로 물리검층 결과와 시추코어분석 및 시추공로깅 결과를 통해 183.0∼194.0 m으로 단열대 구간을 결정하였다.
후속연구
- 전술한 바와 같이 물리검층 자료와 시추공의 단열 분석 결과를 활용하여 도출된 예비 단열대는 단열에 대한 영상 분석(시추공텔레뷰어)과 음파, 지하수의 온도, 공벽 상태 등의 물리적 특성으로 도출된 간접적인 결과로서, 실제 시추공에서 확인되는 단열대와 비교 분석하는 과정이 반드시 요구된다. 따라서 DB-01 시추공 굴착 과정에서 수행된 시추코어로깅 결과와 코어분석 결과를 비교하여 도출된 단열대에 대한 크기를 검증하여 보았다(Table 3).
- 즉, 부지특성평가를 위한 현장 조사는 효율적인 심부 지질 특성 파악을 위해 지표면, 시추공, 터널 조사 순으로 진행해야 한다. 각 단계의 조사가 완료된 후 조사 지역에 대한 지질구조를 3차원 모델링을 통해 예측하는 과정이 필요하며, 구축된 모델은 추가적인 조사를 통해 보완되어 보다 정확한 부지특성모델로 접근할 수 있는 것이다.
- 일반적으로 단열대는 개구성 단열과 폐쇄성 단열을 포함하여 구성되며, 단열의 개폐성과는 무관하게 단열대는 지구조적 기작에 의해서 형성되므로 단열대를 구분함에 있어 전체 단열의 자료를 사용하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 그러나 전체 단열을 이용하여 도출한 단열대의 결과가 통계적 방법의 사용으로 인해 일부 집중된 개구성 단열의 구간을 포함하지 않을 수도 있으므로 개구성 단열의 빈도 분포를 단열대를 결정하는 보완 자료로서 이용하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 심부 시추공의 단열대를 전체 단열 결과를 기준으로 정의하였으며, 개구성 단열의 분석 결과를 위에 기술한 바와 같이 보완하는 자료로 이용하였다.
- 다만, 심도 154∼201 m 구간의 단열대는 전체 단열의 빈도는 5개/m 이상으로 단열대로 구분되나, 161 m 이하의 구간에서 개구성 단열의 빈도는 현저히 낮은 값을 보이고 있어 해당 구간의 다른 조사 결과(지구물리탐사, 시추 코어 분석)와 비교하여 단열대로서의 여부를 결정하여야 할 것으로 판단된다.
- 또한, 심도 290∼295 m 구간은 전체 단열에서 비교적 높은 단열 빈도를 보였으나, 개구성 단열이 존재하지 않으므로 DB-01 시추공에서 단열대로 고려해야 할지는 다른 조사 결과를 종합하여 판단하여야 할 것으로 사료된다.
- 본 논문에서는 KURT의 연구 지역에서 수행된 다양한 부지특성연구 중, 장심도시추공에서 해석된 심부 환경의 지질구조를 제시하였다. 연구 결과 도출된 지질구조에 대한 자료는 기존에 수행된 지질조사의 결과를 검증하고, KURT에서 수행된 지질조사를 종합하여 보다 정확한 부지특성모델 구축에 이용할 예정이다.
- 14). 이러한 배경단열의 경향성은 전체 단열의 경향성과 유사하며, KURT 연구 지역에서 단열 발생에 대한 응력의 방향성에 대한 예측이 가능하고, 연구지역에 굴착된 다수의 시추공에 대한 자료를 종합하여 분석하면 KURT 주변 지역까지 확장하여 단열 발생에 대한 역학적 기작을 설명해 줄 수 있을 것이다.
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