[논문]유성지역 결정질 암반에서 수행한 양수시험에 대한 해석

박경우; 고용권; 김경수; 배대석; 조성일

문제 정의

본 연구에서는 유성지역 결정질암반에서 수행한 양수시험에 대해 다공성 연속체 개념을 도입하여 결과를 해석하였다. 대상균열암반 대수층에 대한 다공성 연속체 개념 접근법에 기반하여 본 연구에서 선택한 양수시험 해석 모델은 양수정의 양수 위치를 고려하여 Neuman법(1974)을 사용하였으며, 해석 결과를 이전에 수행한 정압주입-수위 회복시험에 의한 결과 및 추적자 시험에서도출된 결과와 비교하여 보았다.

제안 방법

본 양수시험에서는 YS2번 시추공을 양수정으로 사용하였고 YS2-1, YS2-2, YS2-3, YS3공에서 자동수위 계측기를 이용하여 지하 수위 변화를 시간별로 관측하였다. YS1 번 공에는 Multi packer가 설치되어 있는데 패커가 설치된 각각의 구간에서 압력 변화를 관측하였다. 각 시추공의 위치와 공경 및 깊이는 그림 1과표 1에서 제시하였다.
관측 결과에 따르면 시추공의 수위 변화는 강수에 의해서 나타나며 일별 기압 변화와의 관계는 거의 없는 것으로 나타났다(그림 2, 그림 3). 따그림 2.시추공별 장기 수위 변화라서 현장 양수시험은 2003년 8월 12일에서 18일까지 강우의 영향이 없도록 실시하였다. 양수는 수중 펌프를 사용하였으며 양수정 약 100m 일정 깊이에서 양수하였다.
연구지역의 지질은 시대미상의 편상화강암이다. 본 양수시험에서는 YS2번 시추공을 양수정으로 사용하였고 YS2-1, YS2-2, YS2-3, YS3공에서 자동수위 계측기를 이용하여 지하 수위 변화를 시간별로 관측하였다. YS1 번 공에는 Multi packer가 설치되어 있는데 패커가 설치된 각각의 구간에서 압력 변화를 관측하였다.
양수는 수중 펌프를 사용하였으며 양수정 약 100m 일정 깊이에서 양수하였다. 양수량은 전자식 디지털 유속계를 사용하여 측정하였으며, 시간에 따른 수두강 하 측정은 압력센서를 부착한 자동수위 기록계를 이용하였다.
양수시험 결과를 기존에 보고된 정압주입-수위강하시험(Injection/fhll-off test) 수리 전도도 값과 추적자 시험(140m~ 150m의 투수성이 큰 구간에서 수행)에서의 구한 수리 전도도 값을 비교해 보았다 (표 3). 일반적으로 양수시험에서 산출된 수리 전도도 값은 추적자 시험에서 구해진 값과 비교해보면 크게 계산되는데, 투수성이 큰 구간에서 실시한 추적자 시험 결과 값에 비해 본 연구에서 수행한 양수시험의 수리전 도도 값이 3~10배 큰 값을 나타냈다.
양수시험이전에 각 시추공에서 장기 수위 변화를 관측하였다. 관측 결과에 따르면 시추공의 수위 변화는 강수에 의해서 나타나며 일별 기압 변화와의 관계는 거의 없는 것으로 나타났다(그림 2, 그림 3).

대상 데이터

연구지역에서 설치된 6개의 관정을 대상으로 양수시험을 실시하였다. 그 결과 연구지역의 투수량 계수와 저유계수 및 비산출율(specific yield)은 각각 7.
연구지역은 대전광역시 한국원자력연구소 부지 내에 위치하고 있으며 YS series 시추 조사공들이 배열되어 있다. 연구지역의 지질은 시대미상의 편상화강암이다.
연구지역은 대전광역시 한국원자력연구소 부지 내에 위치하고 있으며 YS series 시추 조사공들이 배열되어 있다. 연구지역의 지질은 시대미상의 편상화강암이다. 본 양수시험에서는 YS2번 시추공을 양수정으로 사용하였고 YS2-1, YS2-2, YS2-3, YS3공에서 자동수위 계측기를 이용하여 지하 수위 변화를 시간별로 관측하였다.

데이터처리

본 연구에서는 유성지역 결정질암반에서 수행한 양수시험에 대해 다공성 연속체 개념을 도입하여 결과를 해석하였다. 대상균열암반 대수층에 대한 다공성 연속체 개념 접근법에 기반하여 본 연구에서 선택한 양수시험 해석 모델은 양수정의 양수 위치를 고려하여 Neuman법(1974)을 사용하였으며, 해석 결과를 이전에 수행한 정압주입-수위 회복시험에 의한 결과 및 추적자 시험에서도출된 결과와 비교하여 보았다.

성능/효과

현장 양수시험 결과 각 관측정에서의 수위 강하는 l~3m 발생했다 (그림 4). Neuman method를 이용하여 계산된 연구지역의 투수량 계수는 1x10%~2x10 m2/s 이며, 저유계수는 0.0002~0.0105의 분포를 보여 일반적인 결정질 암반의 대수층의 범위를 나타내었다 (표 2). 비산출율(Specific yield)는 연구지역이 결정질암반의 대수층이므로 비교적 높은 값은 나타내며, 다른 관측정에 비해 얕은 심도를 가진 YS2-3은 일반적인 다공성 매질의 비산출율과 유사한 값을 보인다.
연구지역의 매질이 연구 대상 영역 에서 균질하다고 가정한다면 양수정에 비해 얕은 YS2-3번 시추공의 경우 심도가 같은 시추공에 비해 투수량 계수 및 저유계수, 비산출율이 작게 계산이 되었고 양수정에 비해 심도가 깊은 YS3번 시추공은 수리상 수값들이 크게 계산이 되었다. 결과적으로 양수시험 시 양수정과 관측정에 대한 심도를 충분히 고려해 주어야지만 적절한 결과가 나온다고 판단된다. 이러한 결과는 YS1 시추공에서의 구간별 압력 변화 로 계산된 결과와도 유사한 양상을 나타낸다.
양수시험이전에 각 시추공에서 장기 수위 변화를 관측하였다. 관측 결과에 따르면 시추공의 수위 변화는 강수에 의해서 나타나며 일별 기압 변화와의 관계는 거의 없는 것으로 나타났다(그림 2, 그림 3). 따그림 2.
연구지역에서 설치된 6개의 관정을 대상으로 양수시험을 실시하였다. 그 결과 연구지역의 투수량 계수와 저유계수 및 비산출율(specific yield)은 각각 7.5xl0'6~9.135xl0'6 m2/s 이며, 저유계수는 0.0025~ 0.0085, 비산출율은 0.38 ~0.40의 값을 얻을 수 있었다. 또한, 계산된 투수량 계수를 이용하여 구한 연구지역의 수리 전도도는 3.
표 1에서 보는 바와 같이 양수시험 시 사용된 양수정(YS2)의 경우 200m 심도이며, 관측정의심도는 각기 다른데 YS2-1, YS2-2는 양수정과 같은 200m이며, YS2-3번 시추공은 15m로 양수정에 비해 현저히 얕고 YS3번 시추공은 300m로 양수정에 비해 심도가 100m 깊다. 연구지역의 매질이 연구 대상 영역 에서 균질하다고 가정한다면 양수정에 비해 얕은 YS2-3번 시추공의 경우 심도가 같은 시추공에 비해 투수량 계수 및 저유계수, 비산출율이 작게 계산이 되었고 양수정에 비해 심도가 깊은 YS3번 시추공은 수리상 수값들이 크게 계산이 되었다. 결과적으로 양수시험 시 양수정과 관측정에 대한 심도를 충분히 고려해 주어야지만 적절한 결과가 나온다고 판단된다.

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