The Journal of Engineering Geology ISSN:1226-5268(Print) 2287-7169(Online) 지질공학

우리나라는 1980년까지 광물 지하자원 개발을 활발히 수행하였으나 이후 생산원가 대비 사업성이 크게 줄어들면서 많은 수의 폐광산이 발생되었다. 그 중 대부분은 광산개발 중단 후 오랜 시간이 지나 잔류성 침하가 발생할 가능성이 높은 상태에 있다. 하지만 그 발생 시기와 위치를 정확히 예측하기는 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 실제 지반침하가 발생한 사례를 분석하여 연속체 수치해석을 통해 지반침하의 발생 위치나 규모에 대한 예측 가능성을 살펴보고자 한다. 연구지역은 양산단층과 모량단층 사이에 위치하여 이들에 규제받는 ○○광산 지역이며, 이 지역에서는 2005~2009년에 걸쳐 3회의 지반침하가 발생된 바 있다. 지반침하지를 대상으로 시추조사 및 전기비저항 탐사를 수행하여 지층의 분포를 파악하였고, 실내시험을 통해 수치해석 시 적용되는 지반의 물리 ‧ 역학적 특성을 파악하였다. 수치해석 결과 소성영역이 실제 지반침하 범위를 포함하는 형태로 나타나 연속체 해석으로도 채굴적에 의한 침하지 발생 위치 및 규모를 예측하는데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

이 연구는 울릉도 나리분지의 추산용출소에서 20,000~40,000 m³/day의 많은 수량이 용출될 수 있는 지배요소를 파악하기 위하여 나리분지의 지형 및 수리지질학적인 특성을 밝히는 것이다. 용천수가 용출되는 추산용출소 인근에는 층리가 잘 발달되어 있는 부석질 응회암과 라필리 응회암이 분포하고 있다. 추산용천수는 응회암의 엽층리나 부석질 응회암이 차별적으로 침식된 특별한 층준에서 렌즈상의 침식동굴처럼 발달한 곳을 따라 용출하는 구조를 보이고 있다. 추산용출소가 위치하고 있는 지점은 나리분지의 평탄면이 끝나고 급경사가 시작되는 곳으로, 모든 방향의 사면이 닫혀 있고, 추산용출소가 위치한 북쪽만 열려 있는 형태이다. 이러한 지형적인 특성으로 추산용출소는 나리분지 집수유역의 최종적인 유출구로 작용하고 있다.

본 연구에서는 해수와 산성증류수가 암석 풍화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 실내인공풍화가속실험을 수행하였다. 70°C의 해수와 산성증류수(pH 3)를 이용하여 총 45회의 동결-융해 실험을 통하여 5종의 유천층군 화산암에 대하여 화학적 ‧ 물리적 풍화를 모사하였다. 실내인공풍화가속실험 15회와 45회에 각각 물리적 물성과 일축압축강도를 측정하여 풍화 진행에 따른 물성 변화를 추적한 결과, 물리적 물성의 열화는 대부분은 초기 15회 실험에서 발현되었으며, 산성증류수가 해수보다 물리적 물성 변화에 더 많은 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 실내인공풍화가속실험에 따른 암종별 일축압축강도의 차이를 통계적으로 평가하기 위하여 분산분석법을 사용하였다. 45회 실험 이후의 대조군에 대한 실험군 시료의 일축압축강도의 감소율은 암종과 물리적 물성 변화 추이와 상관없이 유사하게 나타났지만, 물리적 물성 변화와는 달리, 산성증류수보다 해수가 일축압축강도 변화에 더 많은 영향을 미치는 것으로 파악되었다.

최근 도심지의 인구 집중 및 인프라 과밀현상에 따라 인프라 시설의 지하화 건설이 새롭게 부각되고 있으며, 기반 시설의 건설 및 운영 과정에서 안정성을 평가하기 위한 모니터링 시스템 구축은 중요한 부분이다. 이러한 모니터링 중 지반의 안정성을 평가하고 설계의 타당성을 확인, 위험 예측, 안전한 운영 관리, 건설 비용 절감에도 유용한 방법으로 건설 및 운영 중까지 사용 가능한 광역적 지역 대상으로 비용과 정확성을 고려한 지반조사 기법에 관한 연구가 필요한 부분이다. 이에 본 연구에서는 도심부 지하도로 건설 시 주변 지표 변위 관찰을 위해 SAR 자료를 이용하여 시계열 레이더 간섭기법을 통한 분석을 수행하였다. 그 결과, 일부 지점에서는 지속적인 지표 변위가 일어나고 있음을 확인할 수 있었으며, 추후, 주요 관심 지점 등에 대해서는 현장 실측한 계측자료와의 비교 ‧ 분석을 한다면 터널 굴착 영향에 따른 변위 발생 여부 확인 및 굴착 영향 범위 산정에 도움이 될 것으로 판단된다.

산사태는 전 세계적으로 매년 큰 재산 피해를 야기하는 자연 재해로 알려져 있다. 국내에서도 기후 변화의 영향으로 산사태 피해가 증가하는 경향을 보이고 있으며, 이로 인한 피해를 줄이기 위해서는 산사태를 증가시키는 인자들을 파악하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구는 충청북도 충주시에서 발생한 산사태 피해에 영향을 미치는 변수들의 중요도를 평가하기 위해 랜덤포레스트 모델을 활용하여 14개의 인자들 사이의 중요도를 분석하였다. 연구 결과, 모델의 성능은 AUC가 0.87로 높은 정확도를 보이며, 변수중요도는 경사 방향, 경사, 계곡까지의 직선 거리, 고도 순으로 정해졌으며, 이는 경사방향과 경사 등의 지형인자가 암종과 유효토심과 같은 지질과 토양인자보다 산사태 피해에 더 큰 영향을 미친다는 것을 시사한다. 이 연구 결과는 산사태 피해 예측지도의 제작 및 산사태 피해 감소에 초점을 맞춘 연구에 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

고준위방사성폐기물 심층처분은 국가의 안전과 환경 보호를 위해 필수적이며, 각 나라의 지질학적, 사회적 환경에 적합한 부지선정기준의 확립은 이 과정에서 중요한 단계이다. 논문의 목적은 고준위방사성폐기물의 심층처분 부지를 확보하는 과정에서 국가별로 적용되는 다양한 지질학적 및 사회적 선정기준을 비교분석하는 것이다. 이 연구에서는 고준위방사성폐기물 처분 선도국들이 설정한 부지선정기준을 중심으로 비교분석을 수행하였으며, 각 국가별 선정기준 분석결과, 국가별 지질조건 및 환경을 반영한 선정기준을 차별적으로 설정하였음을 확인하였다. 연구의 결과는 우리나라의 고준위방사성폐기물 심층처분 부지선정기준 마련에 중요한 기반 자료로 활용될 수 있을 것이며, 국가의 지속 가능한 발전과 환경 보호에 이바지하게 될 것으로 기대된다.

우리나라의 한국산업표준(KS F)에는 105 ± 5°C로 노건조된 암석을 대기중에 꺼내어 저울에 무게를 측정하도록 하고 있다. 그러나 건조로 외부의 대기에 노출된 암석에서는 대기중의 수분을 흡수하여 무게가 증가하는 문제가 발생된다. 본 연구에서는 정육면체 모양으로 가공된 크기가 다른 8개의 황등화강암 시편을 사용하여 측정 방법에 따른 건조무게를 측정하고 비교 분석하였다. 대기중에서 측정된 특이점의 건조무게는 건조로 속에서 측정된 건조무게에 비하여 더 작게 나타났다. 건조 방법에 따른 건조무게의 차이는 암석의 크기와 양(+)의 상관관계를 나타내었고, 암석의 단위무게당 건조무게 차이는 암석의 크기가 클수록 오히려 작아지는 음(−)의 상관관계를 나타내었다. 대기중 노출된 암석의 무게는 가열된 암석주위에서 발생되는 대류의 영향과 대기중 수분 흡수로 인한 영향의 크기에 따라 결정되며, 특이점은 두가지 영향의 크기가 같을 때 발생된다. 암석의 크기가 클수록 특이점 발생까지의 시간이 더 오래 걸리고 무게의 감소량도 증가되었다. 또한, 수분 흡수에 의한 초기 측정 무게까지 회복되는 시간도 더 오래 걸렸다. 향후, 특이점의 무게와 건조로 내부에서 측정된 건조 무게에 관한 연구를 통하여 현재 한국산업표준(KS F) 시험규정의 한계점을 보완할 수 있을 것이다.