백두산에서는 밀레니엄 대분화 이후로도 수차례의 화산활동이 계속되어 마그마 거동 감시 연구의 필요성이 지속적으로 제기되고 있다. 마그마방의 깊이 및 규모를 파악하기 위해서는 다양한 지구물리학적 접근이 필요하며, 본 연구에서는 전기비저항 탐사의 적용성을 검토하고자 한다. 국경으로 인해 공간적 제한이 있는 백두산에서 심부에 위치한 마그마를 탐사하기 위해서는 측선의 길이가 수십 킬로미터 이상이 되는 대규모 전기탐사가 이루어져야 하며, 이를 위해 서는 분산계측 시스템의 도입과 이에 최적화된 탐사 설계가 필수적으로 요구된다. 따라서 자체 개발된 분산계측 시스템을 활용하는 탐사설계안을 제시하고 전산실험을 통해 적용 가능성을 분석하였다. 단일 측선과 비동일선상 송신원 배열을 사용한 탐사설계안을 이용하여 다수의 측선 설치가 필요한 일반적인 3차원 탐사에 준하는 역산 해석 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 이 탐사설계안이 백두산 심부 물리탐사에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

Underground cavities are frequently taking place in urban areas due to soil loss caused by structural defects of underground buried pipes. In this study, a field experimental program was conducted to detect ground condition using the electrical resistivity survey and the pneumatic cone penetration test. In addition, we proposed a method to estimate the weighted mean resistivity value by quantifying the electrical resistivity measurements through image analysis in order to compare the results of pneumatic cone penetration test. Consequently, it was found that as the weighted average resistivity value decreased, the smaller the N-value (penetration depth per blow number) from the pneumatic cone penetration test results. Based on the limited number of field experimental measurements, the correlation between weighted average resistivity value and the N-value of pneumatic cone penetration test is deemed promising in assessment of ground conditions associated with developing underground cavitation.

최근 도심지에서 지중매설관의 구조적 결함에 의한 토사 유실로 인해 지하 공동이 빈번하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 이러한 지하 공동을 파악하는데 있어 현장 실험 수행 결과 전기비저항 탐사와 공압콘관입시험이 지반 조건의 이상 징후를 탐지하는데 효율적임을 확인하였다. 또한, 이미지 분석을 통한 전기비저항 실험 측정값을 정량화 하여 평균 비저항 값을 산정하는 방법을 제안하였다. 실대형 실험 결과, 평균 비저항 값이 감소할수록 위험도가 증가하였고, 공압콘관입시험 결과, N치가 작을수록 위험도가 높다는 것을 확인하였으며, 제한적인 측정 데이터 수를 토대로 평균 비저항 값과 공압콘관입시험의 결과를 토대로 상관관계를 나타내었을 때, 지반의 지하공동 발생과 관련된 위험 수준을 제한적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

일반적으로 도로포장 하부층의 다짐상태는 시간이 경과함에 따라 배수불량, 관로의 노후화 등으로 인 하여 품질이 저하되어 지지력이 약해지거나 공동(Cavity)이 발생하게 된다. 이러한 공동으로 인해 지반 사이에 이격이 발생하여 설계 당시의 하중보다 더 큰 하중이 가해지게 되며 이로 인해 포장에 침하 및 균 열이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 포장 하부층의 상태를 사전에 파악하고 조치를 취해야한다. 하부층의 상태파악을 위해서는 코어링(Coring)을 통해 직접 육안으로 확인하는 것이 가장 확실한 방법이 다. 하지만, 포장체에 파손을 발생시키고, 천공 중 교란이 발생할 수 있으며 깊은 곳에 존재하는 공동까지 천공이 불가능하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서는 다양한 비파괴 검사를 통한 포장 하 부층의 상태조사가 필요하다. 그 중 전기비저항 탐사(Electrical Resistivity Survey)는 전자기기 및 컴퓨 터 발달에 힘입어 짧은 시간에 많은 양의 데이터를 획득할 수 있을 뿐 아니라 해석 결과의 신뢰성도 높아 져서 현재 국내에서 많이 이용되고 있는 방법 중 하나이다. 일반적으로 전기비저항 탐사는 전극봉(Pole) 을 지면에 설치하여 탐사를 진행하는데 포장표면에서는 전극봉 설치가 용이하지 않으며 설치과정에서 파 손을 발생시킬 수 있다. 본 연구의 목적은 평판접지전극방법(Flat Electrode Method)과 전극봉전극방법(Pole Electrode Method)의 비교를 통해 각 포장층별 재료들의 전기비저항 특성(Resistivity Characteristic)을 분석하고 평판접지전극방법을 이용한 전기비저항 탐사를 포장 하부 공동탐사에 적용할 수 있는지에 대한 여부를 파 악하는 것이다. 포장층별 재료들의 공시체를 이용한 실내실험(Laboratory Test)을 통해 전기비저항 특성 을 분석하고, 공동 및 포장을 모사한 현장실험(Field Test)을 통해 평판접지전극방법을 이용한 전기비저 항 탐사의 적용 가능성을 파악한다.

최근 국내외 많은 지역에서 발생하는 싱크홀은 그 발생의 규모와 시기를 예측하기가 어렵다. 현재의 기 술로는 싱크홀이 발생할 가능성이 있는 위험지역에 Coring을 이용하여 도로하부 공동의 유무를 파악하는 방법이 최선이다. 하지만 포장된 도로에 Coring을 실시하면 그 후 보수하더라도 보수한 부분이 취약해져 추가 파손이 발생하기 쉽다. 따라서 도로하부에 존재 가능한 싱크홀을 찾기 위해 무작위로 Coring을 실시 하는 것은 상당히 비효율적인 방법이다. 이러한 단점을 보완하기 위해 도로포장면의 파손 없이 도로하부 에 싱크홀이나 공동 혹은 이상대의 유무를 파악하기 위해 전기비저항 탐사(Resistivity Survey)방법을 이 용하였다. 하지만 현재 실시되고 있는 전기비저항 탐사는 지면과 접촉하는 전극부가 말뚝형태를 하고 있 어 도로 천공이 불가피하다. 본 연구의 목적은 기존의 전기비저항 탐사의 단점을 보완하여 도로의 파손 없이 하부에 존재하는 싱크 홀 등을 파악하는 것이다. 전기비저항 탐사의 전극부를 기존의 천공방법에서 접지방법으로 변형하여 전기 비저항 탐사를 실시할 수 있음을 파악하고 싱크홀과 지반연화를 모사한 실내실험을 통해 접지전극방식의 전기비저항 탐사기법을 검증한다.

콘크리트 도로 하부의 이상대를 찾기 위해 전기비저항 탐사를 수행하였다. 콘크리트의 접지저항효과를 줄이기 위해 전기전도성이 좋은 매질과 평판 전극을 이용하였다. 전기비저항 탐사 결과를 분석하고 같은 장소에서 수행한 지하투과레이더 탐사, 충격응답기법, 다중채널 표면파 탐사 결과와 비교하였다. 전기비저항 탐사 결과는 함몰과 포장 구간에서 높은 비저항 분포를 보였으며, 지하투과레이더 탐사 결과는 보강으로 인한 형태를 보였다. 또한 충격응답기법과 전기비저항 탐사 결과의 비교를 통하여 보강 구간에서의 높은 동적강성도가 높은 비저항 분포의 원인임을 확인하였다. 동일한 장소에서 수행한 전기비저항 탐사와 다중채널 표면파 탐사 결과를 공동 크리깅한 결과, 지구통계학적 복합 해석이 각 지구물리 탐사결과에 대한 개별적인 분석보다 더 명확하게 이상대를 확인 할 수 있었다. 이 연구는 지구물리 탐사에 기초한 의사결정 과정에서 지구통계학을 이용한 복합 해석 결과의 활용 가능성을 제시한다.

지하 폐광도에 의한 지반침하 지역에서 전기비저항탐사와 시추공영상촬영을 통하여 지하공동의 분포 파악 및 지반 침하의 시간에 따른 변화량 측정을 수행하였다. 전기비저항탐사가 가능했던 연구지역 1에서는 100-150 ohm-meter 정도 낮은 비저항을 가지는 이상대가 관찰되었으며 시추조사와 시추공영상촬영 결과에서 폐갱도를 확인하였다. 연구지역 2는 도로로 피복되어 전기비저항탐사 수행이 불가능하였으나 광맥분포를 고려한 시추조사에서 채굴적 및 폐갱도를 확인하였다. 또한 시추공영상촬영을 43일간 총 6차례에 걸쳐 수행하여 시간에 따른 지하매질의 수직 이동 변위를 측정하였다. 지반침하로 인한 지하매질의 수직이동양상은 하부에서 상부보다 3배 이상 큰 규모로 발생하며 그 지속기간 역시 4배 이상 오랫동안 발생했음을 확인하였다. 효과적인 지하공동 탐지 및 지반침하 작용 모니터링을 위해서는 전기비저항탐사와 시추공영상촬영기법을 활용하는 것이 유용함을 알 수 있었다.

In the Sosan reclamation land constructed by Hyundai Co,1984, the basic soil test and electric resistivity survey are carried out for the soft grounds around Tee and Kkot islands composed of tuffbreccia, and granite, respectively. The soil of soft grounds are classified as sandy clay(SC) and sandy silt(SM) in the Tee island, and as sandy silt(SM) in Kkot island according to the unified standard classification system. The vertical distribution of the electric resistivity is identified 4 layes with the value 30∼224 Ωm, 3∼59 Ωm, 0.15∼1.5 Ωm, 110∼1280 Ωm(Tee island:112∼122 Ωm, Kkot island:1260∼1283 Ωm), and the layers are interpreted as aeration layer, freshwater saturated layer, seaweater saturated layer, weathered layer, and basement rock respectively. The electric resistivity value decreases with increase of salinity, and pore water and clay mineral content.

수도권매립지의 경우 하수슬러지 등 유기성 폐기물의 직매립금지로 인하여 매립되는 폐기물의 건조화가 심각한 상태이다. 현재 매립지 내부 함수율은 미생물에 의해 분해활동이 원활히 이루어지는 45%에 크게 못미치는 30% 수준으로 나타났다. 이같은 현상은 비단 수도권매립지에 국한된 문제가 아닌 전국 매립지에 해당되는 현상일 것이다. 또한, 매립종료 후 최종복토 후에는 우수의 유입도 차단됨에 따라 매립지 내부 건조화 문제는 더욱 더 심화되는 것은 자명한 사실이다. 이와같이 건조화가 심화되면 폐기물분해 지연에 따라 매립지 사후관리 기간은 더욱 길어지게 되며 그만큼 각 매립지 관리주체들의 비용부담은 증가하게 될 것이다. 정부는 이러한 문제점의 해결을 위해 금년 4월 폐기물관리법 시행규칙을 개정하여 매립지 내부로 침출수를 재순환할 수 있는 침출수매립시설환원정화설비 관련 규정을 시행하였으며, 침출수를 매립지로 재순환하여 매립지 건조화 문제를 최소화할 수 있는 방안을 마련하였다. 비록 침출수외에 폐수 같은 다른 수분 공급원의 재순환까지 허용하는 적극적인 수단은 아니지만, 침출수를 재순환함에 따라 매립지 건조화가 심화되는 것은 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 침출수 재순환에 따른 매립지 내부 수분 분포파악을 위하여 전기비저항 탐사를 수행하여 매립지 내부의 수분분포 특성 파악을 위한 적정 탐사기법을 개발하고자 하였다. 일반적으로 전기비저항 탐사는 지하 매설물이나 지질현황 파악을 위하여 쓰이며, 저수지 등의 제방 안정성 파악에도 많이 사용되고 있다. 그러나 매립지의 경우 다양한 폐기물들이 매립되어 있어 토질이나 저수지 제방과 같이 매질이 균질한 상태가 아닌, 매우 불균질한 상태이며, 계절에 따른 온도변화, 중간 복토층에 따른 비저항 탐사 값의 간섭현상 등 다양한 변수가 존재하여 결과값의 해석에 많은 어려움이 있다.

A new array was suggested for effective leakage detection of concrete water facility. This array was modified to serve the purpose. Plus and minus currents have been installed respectively on the upstream and downstream water in order to detect the flow of water floating through the crack of facility. Potential poles in two lines have been installed closer than current sources to the weir to measure potential difference in upstream and downstream. Interpreting the potential difference data acquired by the new array, we could predict that where is the leakage zone. The possibility that can distinguish the leakage zone has been confirmed by numerical and physical modeling and problem position expected to leak was verified in field exploration.