옥천습곡대의 서남부지역에서 분포하는 쥬라기 화강암류의 석영내에 존재하는 아문 미세균열과 유체표유물을 분석하여 이 지역에 작용한 고응력장을 해석하였다. 연구지역에서 나타나는 아문 미세균열의 방향성은 전체적으로 N30˚W의 방향이 가장 우세하며 N70˚W의 방향도 나타난다. 연구지역의 아문 미세균열 생성온도는 380-550˚C 범위를 보이며, 이들 아문 미세균열은 약 166-200Ma의 기간 동안 형성되었을 것으로 추정된다. 아문 미세균열의 방향성을 통한 고응력장의 작용 방향과 유체포유물에 의한 아문 미세균열의 형성시기를 비교하여 볼 때, 연구지역 내에서 발달하는 화강암질암체는 NNW-SSE와 WNW-ESE 방향의 최대수평주응력인 고응력장이 쥬라기 초기에서 쥬라기 중기 기간 동안 작용하였을 것으로 사료된다.

고흥지역 일대에 분포하는 백악기 화강암을 대상으로 석영내에 발달해 있는 아문미세균열을 측정하여 연구지역의 고응력장을 분석하였다. 5개의 시료(GH-1, GH-3, GH-4, GH-5, GH-8)에서 아문미세균열들의 방향을 측정하여 분석한 결과, GH-1, GH-3, GH-4에서 최대수평주응력은 N60˚W와 N70˚E, N20˚W, N50˚W의 방향성이 가장 우세하였으며, N-S와 N30˚E의 방향성도 미약하게 나타났다. GH-5와 GH-8시료에서는 최대수평주응력의 방향 N40˚E와 N10˚E가 가장 우세하였고, N40˚W의 방향성도 미약하게 나타났다 전체적인 최대수평주응력의 방향은 N60˚W가 가장 우세하였으며, N20˚W, N20˚E, N70˚E등의 방향성도 미약하게 나타났다. 이 연구의 결과와 기존의 고등력장에 관한 연구결과를 종합해 볼 때, 백악기 말에서 신생대 3기 초 사이 연구지역에 작용한 최대수평주응력의 방향은 WNW에서 NE로 변화했을 것으로 판단되며, 그 원인으로는 그 당시 동북아시아 일대에 일어났던 복잡한 지구조운동에 기인한 것으로 사료된다.

본 연구에서는 입자강화 복합재료(particle-reinforced composites)의 거동을 예측하기 위하여 Lee and Pyo(2007)에 의해 제안된 계면손상을 고려한 복합재료의 미세역학 탄성모델과 Karihaloo and Fu(1989)의 미세균열 생성모델을 결합하여, 보강입자의 계면손상(imperfect interface)과 기지 내 미세균열을 고려하여 탄성구성모델(constitutive model)의 거동해석을 수행하였다. 제안된 탄성구성모델의 적용성 검증과 주요손상변수가 거동예측에 미치는 영향을 알아보기 위해 일축 하중 하에서의 응력-변형률 관계를 수치적으로 나타내었다. 또한, 기존의 관련 실험결과와 본 해석결과와의 비교를 통하여 제안된 모델의 정확도를 검증하였다.

거창화강암에서 발달하는 여섯 방향의 결(H2~R1)과 관련된 미세균열의 길이(①), 미세균열의 간격(②) 및 압열인장강도(③)의 특성을 분석하였다. 첫째, 결의 고유한 특성을 반영하는 위의 세 주요 인자에 대한 18 개의 누적 그래프를 작성하였다. 세 면 및 세 결로 분류한 이들 그래프에 대한 종합 도면을 통하여, 길이, 간격 및 압열인장강도에 대한 28개의 파라미터를 결정하였다. 이들 파라미터 사이의 상관성 분석의 결과는 다음과 같다. 둘째, 위의 파라미터는 세 결 및 세 면 사이의 파라미터 값의 크기에 대한 정렬순서에 따라 여섯 그룹 (I~VI)으로 분류하였다. 그룹 I 및 II에 속하는 파라미터의 값은 R(1번 결) <G(2번 결) <H(3번 결) 및 H <G < R의 순이다. 선의 길이(os2, Δs, ΔL 및 oSmean), 지수(λL mean 및 λS mean), 기울기(amean) 그리고 이방성 계수 (Anmean)에 대한 8개의 파라미터의 값은 R <G<H 그리고 H'(3번 면)<G'(2번 면) <R'(1번 면)의 순이다. 셋째, 세 면과 세 결 사이의 분포 형태에 있어서 주목할 만한 차이점은 다음과 같다. 세 면에 대한 도면으로부터, 두 적합선이 X축 상에서 만나는 두 점 사이의 거리에 해당하는 ΔL, Δs 및 Δσt의 값은 R' < H' < G'의 순으로 증 가한다. 특히, 길이 및 압열인장강도와 관련된 R2 및 G2의 두 그래프는 서로 거의 평행하며 3번 면의 특성을 보여준다. 압열인장강도와 관련된 그래프 중에서, 3번 면에 대한 전체적인 모양은 2번 결의 전체적인 모양과 유사하다. 세 결에 대한 도면으로부터, 길이와 관련된 그래프의 기울기는 R<G<H의 순으로 증가하는 반면에, 간격과 압열인장강도와 관련된 그래프의 기울기는 R < G <H의 순으로 감소한다. 마지막으로, 여섯 결, 세 면 및 세 결 사이의 변화 특성을 이 연구에서 도출한 상기한 파라미터 사이의 상관도를 통하여 가시화하였다.

① 미세균열의 길이(N=230), ② 미세균열의 간격(N=150) 및 ③ 압열인장강도(N=30)를 이용하여 쥬라기의 합천화강암에서 발달된 여섯 결(R1~H2)의 특성을 분석하였다. 여섯 결에 평행한 방향으로 측정한 이 들 세 인자에 대한 18개의 누적그래프를 상호 대비하였다. 분석한 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 9개 계급구간으로 구분한 압열인장강도값(kg/cm2)의 분포율(%)은 60~70(3.3) < 140~150(6.7) < 100~110ㆍ 110~120(10.0) < 90~100(13.3) < 80~90(16.7) < 120~130ㆍ130~140(20.0)의 순으로 증가한다. 각 계급구간의 빈도수에 따른 강도의 분포곡선은 이봉 분포를 보여 준다. 둘째, 길이, 간격 및 인장강도에 대한 그래프를 H2 < H1 < G2 < G1 < R2 < R1의 순으로 배열하였다. 간격과 길이에 대한 두 그래프 사이의 지수차(λS-λL, Δλ) 는 H2(-1.59) < H1(-0.02) < G2(0.25) < G1(0.63) < R2(1.59) < R1(1.96)(2 < 1)의 순으로 증가한다. 관련 도면으로부터, 상기한 지수차의 증가와 함께 인장강도에 대한 여섯 그래프는 점차 좌측 방향으로 이동한다. 조직의 균일도를 지시하는 인장강도에 대한 그래프의 음의 기울기(a)는 3번 결((H1+H2)/2, 0.116) < 2번 결 ((G1+G2)/2, 0.125) < 1번 결((R1+R2)/2, 0.191)의 순으로 증가한다. 셋째, 각 결(R1ㆍR2(1번 결), G1ㆍG2 (2번 결), H1ㆍH2(3번 결))을 구성하는 두 방향에 대한 그래프 사이의 배열순을 비교하였다. 길이와 간격에 대한 두 그래프의 배열순은 상호 역순이다. 간격과 인장강도에 대한 두 그래프는 배열순에서 서로 일관성이 있다. 길이와 간격에 대한 지수차(ΔλL 및 ΔλS)는 1번 결(R, -0.08) < 2번 결(G, 0.14) < 3번 결(H, 0.75) 및 3번 결(H, 0.16) < 2번 결(G, 0.23) < 1번 결(R, 0.45)의 순으로 각각 증가한다. 넷째, 미세균열의 길이, 미세 균열의 간격 및 인장강도의 분포 특성을 보여 주는 여섯 그래프에 대한 종합도를 작성하였다. 길이의 범위에 따라, 여섯 그래프는 G2 < H2 < H1 < R2 < G1 < R1(<7mm) 및 G2 < H1 < H2 < R2 < G1 < R1(≤2.38 mm)의 순을 보여 준다. 간격에 대한 여섯 그래프는 누적 빈도수 12 및 간격 0.53mm에 해당하는 지점 부근에서 병목구간을 형성하여 서로 교차한다. 다섯째, 여섯 결을 대변하는 각 파라미터의 여섯 값을 증 가 및 감소하는 순으로 배열하였다. 길이와 관련된 8개 파라미터 중에서, 총 길이(Lt) 및 그래프(≤2.38 mm)는 배열순에서 상호 부합한다. 간격과 관련된 7개 파라미터 중에서, 간격의 빈도수(N), 평균 간격(Sm) 및 그래프 (≤5 mm)는 배열순에서 상호 일관성이 있다. 배열순의 측면에서, 간격에 대한 상기 세 파라미터의 값은 그룹 E에 속하는 최대인장강도와 일관성이 있다. 표 8에서와 같이, 이들 파라미터 값의 배열순은 여섯 결 및 세 채석면에 대한 사전 인식에 유용하다.

거창지역의 쥬라기 화강암에서 발달하는 결과 평행한 압열인장강도(σt)의 특성을 분석하였다. 여섯 방 향의 결에 대한 평가는 미세균열의 길이와 위의 강도에 대한 파라미터의 값을 이용하여 수행하였다. 각 방향에 속하는 다섯 시험편의 강도값은 다섯 그룹으로 분류하였다. 이들 다섯 그룹의 강도값은 그룹 A < B < C < D < E의 순으로 증가한다. 위의 미세균열과 강도 사이의 밀접한 상관성을 도출하였다. 이 연구의 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 3개 결 사이의 강도의 변화 및 특성을 보여 주는 도면을 작성하였다. 위의 도면에 서는, 각 그룹에 속하는 여섯 방향의 강도값을 1번 결(리프트 1 및 리프트 2), 2번 결(그레인 1 및 그레인 2) 그리고 3번 결(하드웨이 1 및 하드웨이 2)의 순으로 배열하였다. 다섯 그룹의 강도분포선은 R1의 방향에 집중한다. 그래서 강도차(Δσt)를 지시하는 위의 다섯 선 사이의 폭은 R1 방향에서 가장 협소하다. 관련 도면으로부터, 각 결을 형성하는 두 방향 사이의 변화 특성을 도출하였다. 그레인 2(2)-시험편은 그레인 1(1)-시험편 에 비하여 보다 높은 강도값 그리고 보다 낮은 강도차값을 보여 준다. 이러한 현상은 시험편 H2(2)와 H1(1) 사이의 사례와 부합한다. 위의 시험편 (2)의 강도 특성은 시험편 (1)에 비하여 보다 낮은 미세균열의 밀도 그리고 하중 방향에 평행 배열하는 미세균열의 분포에 있어서의 보다 높은 균일도를 시사한다. 위의 도면에서는 각 그룹에 속하는 여섯 강도값이 증가하는 순으로 배열하였다. 그룹 D 및 E 양쪽에 속하는 시험편의 강도값은 R1 < R2 < G1 < H1 < G2 < H2의 순으로 나타난다. 따라서, 그룹 D 및 E의 강도값은 여섯 방향의 결의 평가를 위한 지시자값이 될 수 있다. 둘째, 경사각(θ)과 강도차 사이의 상관도를 작성하였다. 위의 두 파라미터의 값은 두 방향 사이를 연결하는 다섯 강도분포선을 통하여 획득하였다. 일번 면(그레인 1-하드웨이 1, R'), 2번 면(리프트 1-하드웨이 2, G') 및 3번 면(리프트 2-그레인 2, H')과 관련된 도면으로부터, 일차함수의 기울기값은 R'(0.391) < G'(0.470) < H'(0.485)의 순으로 증가한다. 3개 면 중에서, 3번 면과 관련된 도면은 다섯 그룹 사이의 가장 높은 분포밀도를 보여 준다. 1번 결(리프트 1-리프트 2, R), 2번 결(그레인 1-그레 인 2, G) 및 3번 결(하드웨이 1-하드웨이 2, H)과 관련된 도면으로부터, 일차함수의 기울기값은 R(0.407) < H(0.453) < G(0.460)의 순으로 증가한다. 3개 결 중에서, 일번 결과 관련된 도면은 하부 구간에 속하는 그룹의 가장 높은 빈도수를 보여 준다. 종합하면, 3개 면 · 3개 결 사이의 경사각의 분포 폭은 H' < G < R' < R < G' < H의 순으로 증가한다. 섯째, 미세균열의 길이와 관련된 파라미터 그리고 인장강도 사이의 상관성 분 석을 수행하였다. 이들 파라미터는 빈도수(N), 총 길이(Lt), 평균 길이(Lm), 중앙 길이(Lmed) 및 밀도(ρ)를 포 함할 수 있다. 위의 미세균열에 대한 개개 파라미터(X) 그리고 다섯 그룹에 해당하는 다섯 수준의 인장강도 (Y) 사이의 상관도를 작성하였다. 다섯 종류의 상관도로부터, 상관계수의 값(R2)은 다섯 수준의 강도와 함께 증가한다. 각 도면으로부터 도출한 다섯 상관계수의 평균값은 0.22(N) < 0.34(Lt) < 0.38(ρ) < 0.57(Lmed) < 0.58(Lm)의 순으로 증가한다. 넷째, 그룹 E에 해당하는 최대강도(X) 그리고 위의 다섯 파라미터(Y) 사이의 상 관도를 작성하였다. 관련 도면으로부터, 상관계수의 값은 0.61(N) < 0.81(Lt) < 0.87(ρ) < 0.93(Lm) < 0.96 (Lmed)의 순으로 증가한다. 가장 높은 상관성을 갖는 두 파라미터는 최대 강도와 함께 중앙 길이이다. 미세 균열과 강도 사이의 상기 상관성 분석을 통하여, 이 연구에서 도출한 결과물에 대한 신뢰성을 제고할 수 있다.