지진은 진원지 주변의 지반의 응력상태를 변화시키고, 암반의 단열계에 영향을 미칠 수 있다. 국내에서 2016년 9월 12일과 2017년 11월 15일에 각각 발생한 지진규모 5.8의 경주지진과 지진규모 5.4의 포항지진은 양산단층대와 관련되며, 양산단층대 및 인근 지역 암반의 단열계에 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 본 연구에서는 동해안 지역에 위치하는 중 저준위 방사성폐기물 처분장 부지 내 암반의 단열계 특성(방향성, 주향에 따른 절리개수, 절리간격, 절리간극, 경사각, 심도 구간별 절리빈도, 상대 암반강도)이 경주지진 및 포항지진에 의해서 영향을 받았는지를 분석하기 위하여 부지내 감시공에서 2005년과 2018년에 실시한 초음파 주사검층자료를 비교 분석하였다. 초음파 주사검층 분석 결과, 주향에 따른 절리개수, 절리간극, 심도 구간별 절리빈도는 2005년보다 2018년에 대체로 증가하였다. 이러한 증가는 지진의 영향으로 인한 단열체계의 변화로 인한 영향이거나, 2005년 감시공 설치 이후 10년 이상의 오랜 기간 나공 상태에서 공벽의 풍화로 인한 것일 수도 있다. 또한 KB-14공에서 전체 절리의 방향성과 절리의 평균 간격이 2005년과 2018년 사이에 다소 차이를 보이고 있으나, 절리면 경사와 상대 암반강도는 전반적으로 2005년과 2018년이 유사하게 나타났다.
지진은 진원지 주변의 지반의 응력상태를 변화시키고, 암반의 단열계에 영향을 미칠 수 있다. 국내에서 2016년 9월 12일과 2017년 11월 15일에 각각 발생한 지진규모 5.8의 경주지진과 지진규모 5.4의 포항지진은 양산단층대와 관련되며, 양산단층대 및 인근 지역 암반의 단열계에 영향을 미쳤을 가능성이 있다. 본 연구에서는 동해안 지역에 위치하는 중 저준위 방사성폐기물 처분장 부지 내 암반의 단열계 특성(방향성, 주향에 따른 절리개수, 절리간격, 절리간극, 경사각, 심도 구간별 절리빈도, 상대 암반강도)이 경주지진 및 포항지진에 의해서 영향을 받았는지를 분석하기 위하여 부지내 감시공에서 2005년과 2018년에 실시한 초음파 주사검층자료를 비교 분석하였다. 초음파 주사검층 분석 결과, 주향에 따른 절리개수, 절리간극, 심도 구간별 절리빈도는 2005년보다 2018년에 대체로 증가하였다. 이러한 증가는 지진의 영향으로 인한 단열체계의 변화로 인한 영향이거나, 2005년 감시공 설치 이후 10년 이상의 오랜 기간 나공 상태에서 공벽의 풍화로 인한 것일 수도 있다. 또한 KB-14공에서 전체 절리의 방향성과 절리의 평균 간격이 2005년과 2018년 사이에 다소 차이를 보이고 있으나, 절리면 경사와 상대 암반강도는 전반적으로 2005년과 2018년이 유사하게 나타났다.
Earthquake can change underground stress condition around the hypocenter and affect the fracture systems of the rocks. In Korea, the M5.8 Gyeongju earthquake on September 12, 2016 and M5.4 Pohang earthquake on November 15, 2017 occurred inside the Yangsan fault zone and possibly affected the fractur...
Earthquake can change underground stress condition around the hypocenter and affect the fracture systems of the rocks. In Korea, the M5.8 Gyeongju earthquake on September 12, 2016 and M5.4 Pohang earthquake on November 15, 2017 occurred inside the Yangsan fault zone and possibly affected the fracture systems in the Yangsan fault zone and nearby rock masses. In this study, the characteristics of the fracture system (fracture orientation, number of the fractures, fracture spacing and aperture, dip angle, fracture density along depth, and relative rock strength) of the rocks in the low/intermediate level radioactive waste repository site located in the coastal area of the East Sea are analyzed by the impact of the Gyeongju and Pohang earthquakes using acoustic televiewer data taken from the boreholes at the radioactive waste repository site in 2005 and 2018. As a result of acoustic televiewer logging analysis, the fracture numbers, fracture aperture, and fracture density along depth overall increased in 2018 comparing to those in 2005. This increase tendency may be due to changes in the fracture system due to the impact of the earthquakes, or due to weathering of the wall of the boreholes for a long period longer than 10 years after the installation of the boreholes in 2005. In the borehole KB-14, on the whole, the orientation of the fractures and the average fracture spacing are slightly different between 2005 and 2018, while dip angle and relative rock strength in 2005 and 2018 are similar each other.
Earthquake can change underground stress condition around the hypocenter and affect the fracture systems of the rocks. In Korea, the M5.8 Gyeongju earthquake on September 12, 2016 and M5.4 Pohang earthquake on November 15, 2017 occurred inside the Yangsan fault zone and possibly affected the fracture systems in the Yangsan fault zone and nearby rock masses. In this study, the characteristics of the fracture system (fracture orientation, number of the fractures, fracture spacing and aperture, dip angle, fracture density along depth, and relative rock strength) of the rocks in the low/intermediate level radioactive waste repository site located in the coastal area of the East Sea are analyzed by the impact of the Gyeongju and Pohang earthquakes using acoustic televiewer data taken from the boreholes at the radioactive waste repository site in 2005 and 2018. As a result of acoustic televiewer logging analysis, the fracture numbers, fracture aperture, and fracture density along depth overall increased in 2018 comparing to those in 2005. This increase tendency may be due to changes in the fracture system due to the impact of the earthquakes, or due to weathering of the wall of the boreholes for a long period longer than 10 years after the installation of the boreholes in 2005. In the borehole KB-14, on the whole, the orientation of the fractures and the average fracture spacing are slightly different between 2005 and 2018, while dip angle and relative rock strength in 2005 and 2018 are similar each other.
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문제 정의
그러나 지금까지 국내에서 지진 발생 전후의 지반 변화를 지구물리검층으로 해석한 예는 없는 것으로 파악된다. 본 연구는 중‧ 저준위방사성폐기물 처분장 부지 내에 설치한 시추공에서 시행한 2005년과 2018년의 초음파 주사검층 자료를 통하여 지진과 지질학적 환경 변화에 따른 방사성폐기물 처분장의 지하 지질의 특성변화를 파악하고자 하였다
제안 방법
2005년에는 1단계 중 ‧ 저준위방사성폐기물 처분장 부지특성조사의 일환으로 초음파 주사검층을 실시하여 시추공 내에서의 암반 파쇄대와 불연속면의 발달양상과 단열대 특성을 파악하였다. 그리고 2018년에는 2016년 경주지진과 2017년 포항지진에 의한 지하지질 및 단열계 변화를 파악하기 위하여 초음파 주사검층을 실시하였다.
2016년에 발생한 경주지진과 2017년에 발생한 포항지진 등 지진과 풍화작용과 같은 지질환경 변화에 따른 중·저준위 방사성폐기물 처분장 부지 내 단열의 생성 여부 및 단열체계 변화 파악을 위해 KB-7, KB-14 공을 대상으로 2005년과 2018년의 초음파주사검층 자료에 의해서 동일 심도 구간의 단열계를 비교 분석하였다.
암반의 공학적 특성 변화를 분석하기 위해 시추공벽에 반사된 초음파의 진폭값을 이용하여 상대암반강도를 산출하였다. KB-7공의 상대 암반강도는 2005년 검층에서는 상대 암반강도의 심도 구간별 평균값을 적용하여 비교적 매끄러운 곡선으로 보이지만, 2005년과 2018년의 강도 변화의 경향성은 전체적으로 유사하게 나타났다(Fig.
2016년에 발생한 경주지진과 2017년에 발생한 포항지진 등 지진과 풍화작용과 같은 지질환경 변화에 따른 중·저준위 방사성폐기물 처분장 부지 내 단열의 생성 여부 및 단열체계 변화 파악을 위해 KB-7, KB-14 공을 대상으로 2005년과 2018년의 초음파주사검층 자료에 의해서 동일 심도 구간의 단열계를 비교 분석하였다. 지진 전후의 단열체계의 특성 변화를 파악하기 위해서는 절리군의 방향성, 절리개수, 절리간격, 절리간극, 경사각, 심도 구간별 절리빈도, 상대 암반강도를 분석하였다.
지진에 의한 단열의 생성 여부 및 단열체계의 변화 파악을 위해 2005년과 2018년에 감시공 KB-7과 KB-14에서 실시한 초음파주사검층 결과로부터 절리 특성을 비교 분석하였다. 2018년도 검층에 의하면, 시추 후 KB-7공과 KB-14공의 시추공벽은 장기간 노출로 인한 변질작용으로 암반 상태가 전반적으로 불량하였다
초음파 주사검층에 의해서 시추공 내 절리들의 방향성, 간극(Aperture), 단열 빈도를 측정하였다. 절리들의 방향성은 2개 혹은 3개의 주요 방향으로 구분되며, 각 방향에 대한 절리들의 군집성은 다음 식과 같이 표현된다(Fisher, 1953).
대상 데이터
본 연구에서는 지하수위 분포, 시추공 상태 등을 고려하여 퇴적암지역의 KB-7 공과 화강섬록암지역의 KB-14 공을 대상으로 초음파 주사검층(Acoustic Televiewer, ATV) 자료를 분석하였다(Fig. 1). 처분시설 건설이전인 2005년 초음파 주사검층 당시 KB-7공과 KB-14공의 지하수위는 지표면하 각각 23.
연구지역은 지질학적으로 백악기 퇴적암류(녹회색 또는 담회색 사암, 녹회색 또는 암회색 셰일), 제3기 화강암류(화강섬록암, 흑운모 화강암, 섬록암), 제3기 화산암(유문암, 석영안산암)으로 주로 구성된다(KHNP Corporation, 2006; Chwae et al., 1988; Hwang et al., 2007). 화강암과 인접한 퇴적암지역에서는 열변성작용에 의해서 퇴적암이 혼펠스화되어 있다.
성능/효과
KB-14공의 2018년 상대 암반강도는 일부 구간에서 국부적 파쇄대와 개구성 절리의 영향으로 낮은 값을 보이지만, 전체적으로는 대부분 닫힌 절리로서 상대 암반강도가 높게 나타났다. 절리 및 파쇄대가 발달한 하부 심도의 일부 구간을 제외하고는 2005년과 2018년의 암반강도는 약 1,000 kg/cm2 로써 유사한 값을 보인다(Fig.
절리개수는 증가하고 절리간격이 감소한 것은 기존 절리들 주변 혹은 기존 절리들 사이에서 새로운 절리들이 넓은 범위로 생성되었음을 지시한다. KB-7은 퇴적암 지역에 위치하므로, 암질의 이방성으로 인한 특정 방향과 특정 구간의 암반강도 차이로 인해서 절리가 일부 구간에 한정되는 경향성을 보이고, KB-14는 화강섬록암 지역에 위치하여 퇴적암에 비해서 암질이 등방성을 가지므로, 절리의 발달 범위가 더 넓은 것으로 판단된다.
후속연구
현재까지의 초음파 주사검층 결과로는 지진의 영향 여부를 정확하게 평가하기 어렵다. 향후에 발생할지 모르는 지진의 영향이나, 자연적인 지질변화 (풍화 등)의 영향을 정확하게 판단하기 위해서는, 보다 장기적이고 주기적인 초음파 주사검층 모니터링이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
2017년 11월 15일에 발생한 포항지진의 원인으로 학자들이 주장한 것은?
4의 포항지진은 경주지진에 비해 규모는 작았으나 지진피해는 증가하였으며 지진에 대한 경각심은 한층 고조되었다. 이와 함께 일부 학자들에 의해 포항지역에 건설 중이던 지열발전소의 물주입이 지진의 원인이 되었다는 주장이 제기됨(Grigoli et al., 2018; Kim et al.
개구성 절리간극이란?
개구성 절리간극은 암반을 불연속면으로 분리시키는 수직거리로서 그 공간이 비어있거나 지하수로 채워진 경우, 또는 광물질로 충전되어 있었으나 자연적 또는 인위적 행위로 인하여 국부적으로 그 광물질이 씻겨 빠져나간 형태의 단열 공간이다.
지진 전후의 단열체계의 특성 변화를 파악하기 위해 분석한 결과는?
KB-7 공에서 절리개수와 절리간극, 심도 구간별 절리빈도는 2005년보다 2018년에 대체로 증가하였다. 이러한 증가는 2016년 경주지진과 2017년 포항지진 등의 영향으로 인한 단열체계의 변화로 인한 영향이거나, 2005년 감시공 설치 이후 10년 이상의 오랜 기간 감시공이 나공 상태로 있어서 시추공벽의 풍화로 인한 것일 수도 있다. KB-14 공에서 전체 절리의 방향성과 절리의 평균 간격은 2005년과 2018년 사이에 다소 차이를 보이고 있으나, 절리면 경사와 전체적인 상대 암반강도는 2005년과 2018년이 유사하게 나타났다. 이러한 특성은 KB-14공 중간심도(심부 75 m)에서 새로운 방향의 절리가 넓은 심도에서 새롭게 만들어진 것에 기인한다.
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