The acoustic emission (AE) method as a passive non-destructive monitoring technique is proposed for real-time monitoring of mechanical degradation in underground structures, such as deep geological disposal of high-level nuclear waste (HLW). This study investigates the low-frequency characteristics of AE signals emitted during the fracturing of meter-scale concrete specimens; uniaxial compression tests (UCT) in a lab scale and Goodman jack (GJ) tests in a 1.3 m-long concrete block were conducted while acquiring the AE signals using low-frequency AE sensors. The results indicate a sharp increase in AE energy emission at approximately 60% and 80% of the yield stresses in the UCT and GJ tests, respectively. The collected AE signals were primarily found in two frequency bands: the 4-28 kHz range and the 56-80 kHz range. High-frequency AE signals were captured more as the stress increased in the GJ tests, which was in contrast to the UCT tests. Furthermore, the AE signals obtained from the Goodman jack tests tended to lower RA values than the UCT results. This study presents unique experimental data with low-frequency AE sensors under different loading conditions, which provides insights into field-scale AE monitoring practices.

The depth of geological disposal of high-level radioactive waste (HLW) varies from country to country, but it is generally considered below 300 m underground. As one of the reliable methods to understand the geological characteristics of these deep areas, the site investigation through drilling is recommended. This paper deals with multidisciplinary research that evaluates the geological characteristics of the site using deep drilling. The deep drilling is 750 m, which is higher than the planned disposal depth. Prior to drilling, literature and surface geological surveys of the target area were conducted, and during drilling, real-time measurement of excavated information for obtaining drilling information, circulating water management and chemical composition through a closed system were monitored. After drilling, field tests such as geophysical borehole logging, deep groundwater sampling, constant pressure injection test, and hydraulic fracturing test were performed. Analysis of the recovered drilling core from a geological point of view such as age dating, rock formation and structural geological analysis, and from geochemical perspectives such as concentration of major/ minor cationic elements, major anions, and trace elements along with the water quality parameters pH, DO, Ec, Eh, etc., from geothermal perspective such as thermal conductivity and coefficient of thermal expansion, from rock mechanical aspects such as physical and mechanical properties of intact rocks and joints, joint distribution, etc. Deep drilling has been completed with 2 holes for granite and 2 holes for sedimentary rocks, and further drilling for gneiss and sedimentary rocks is in progress.

Deep geologic disposal of high-level nuclear wastes (HLW) requires intensive monitoring instrumentations to ensure long-term security. Acoustic emission (AE) method is considered as an effective method to monitor the mechanical degradation of natural rock and man-made concrete structures. The objectives of this study are (a) to identify the AE characteristics emitted from concretes as concrete materials under different types of loading, (b) to suggest AE parametric criteria to determine loading types and estimate the failure stage, and finally (c) to examine the feasibility of using AE method for real-time monitoring of geologic disposal system of HLW. This study performs a series of the mechanical experiments on concrete samples simultaneously with AE monitoring, including the uniaxial compression test (UCT), Brazilian tensile test (BTT) and punch through shear test (PTST). These mechanical tests are chosen to explore the effect of loading types on the resulting AE characteristics. This study selects important AE parameters which includes the AE count, average frequency (AF) and RA value in the time domain, and the peak frequency (PF) and centroid frequency in the frequency domain. The result reveals that the cumulative AE counts, the maximum RA value and the moving average PF show their potentials as indicators to damage progress for a certain loading type. The observed trends in the cumulative AE counts and the maximum RA value show three unique stages with an increase in applied stress: the steady state stage (or crack initiation stage; < 70% of yield stress), the transition stage (or damage progression stage; 70–90% of yield stress) and the rising stage (or failure stage; > 90% of yield stress). In addition, the moving average PF of PTST in the early damage stage appears to be particularly lower than that of UCT and BTT. The loading in BTT renders distinctive responses in the slope of the maximum RA–cumulative AE count (or tan ). The slope value shows less than 0.25 when the stress is close to 30% of BTT, 60% of UCT and 75% of PTST and mostly after 90% of yield stress, the slope mostly decreases than 0.25 in all tests. This study advances our understanding on AE responses of concrete materials with well-controlled laboratoryscale experimental AE data, and provides insights into further development of AE-base real-time diagnostic monitoring of structures made of rocks and concretes.

본 연구는 우리나라에서 발생된 57개의 땅밀림지를 대상으로 땅밀림의 내부요인인 지질특성을 분석하여 땅밀림지에 영향을 미치는 지질 인자를 찾아내기 위해 실시하였다. 발생한 57개소의 땅밀림지 규모는, 평균 폭 208.2 m (52.8m ~ 1,001.3m), 평균길이 200.3 m (22.1m ~ 920.6m), 평균깊이 3.9 m (0.2m ~ 47.8m)이었다. 땅밀림지의 지질 시대는 백악기가 23개소(약 40.4%)에서 가장 많이 발생하였으며, 경상누층군에서 가장 많이 발생하고 있는 것으로 나타났다. 상관분석 결과, 땅밀림이 발생한 피해지의 폭과 길이, 길이와 깊이는 1% 수준에서 유의한 정의 상관관계를 나타내었다. 지층과 주 구성암석 그리고 누층군과 지층, 주 구성암석과는 상관분석결과 1% 수준에서 유의한 정의 상관관계를 나타내었다. 땅밀림지는 퇴적암지역이 가장 많았다. 땅밀림 발생유형은 붕적토땅밀림, 풍화암땅밀림, 점질토땅밀림, 암반땅밀림 순으로 빈도가 높은 것으로 나타났다. 따라서 땅밀림이 우려되는 지질적인 요인을 가진 지역에 대해서는 개발 등에 대한 신중한 검토와 사전 조사평가가 필요할 것으로 사료된다.

국내 원자력발전소에서 발생하는 사용후핵연료의 제원 및 방출시점 등 특성과 현재의 고준위 방사성폐기물 기본계획에 근거한 처분시나리오를 도출하여 기존 심층 처분시스템을 바탕으로 처분효율과 경제성을 향상시킨 개선된 처분시스템을 제안 하였다. 이를 위하여 국내 원자력발전소에서 발생하는 사용후핵연료의 길이에 따라 2종류의 처분용기 개념을 도출하고, 사용후핵연료 발생 년도와 현재의 기본계획에 근거한 처분 시나리오 설정에 따른 처분시점에서의 냉각기간을 고려하여 처분 용기내 수용 가능한 붕괴열량을 결정하였다. 그리고 2종류의 처분용기에 대한 처분시스템과 결정된 붕괴열을 바탕으로 열 적 안정성 분석을 통하여 제안된 처분시스템의 설계요건에 대한 적합성 여부를 확인하고, 처분효율을 평가하였다. 개선된 처분시스템은 기존 처분시스템에 비하여 처분면적은 약 20% 감소되고 처분밀도는 약 20% 향상됨을 확인하였고, 처분용기와 완충재 재료도 상당량 절감됨을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 사용후핵연료 관리정책 수립 및 실제 사업을 위한 처분시스템 설계를 위한 자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 고창군 일대의 지질학적 특성을 고려한 지질명소를 탐색하고 국가지질공원의 가능성을 조사한 것이다. 고창군 일대의 지질명소는 문헌 연구 및 현장 조사를 통해 탐색하였다. 그 결과 선운산도립공원 내에 있는 진흥굴, 도솔암 마애불, 용문굴, 낙조대와 천마봉 등 4곳과 그리고 병바위, 구과상 유문암, 고창고인돌 3곳, 총 7곳의 지질명소를 제안하였다. 이외에도 지질학적, 교육적 가치가 뛰어난 지역인 하전 갯벌과 명사십리 해빈 등이 있다. 더불어, 다양한 지질관광 교육프로그램이 개발된다면 고창군 일대는 국가지질공원으로 지정될 자격을 갖추고 있다고 판단된다.

보성-화순지역 하상퇴적물에 대한 지질집단별 자연배경치와 지구화학적 특성에 대해 연구하였다. 이를 위해 1차 수계를 따라 하상퇴적물시료 186개를 채취하였고, 실험실에서 자연건조 시킨 후, XRF, ICP-AES, NAA분석을 실시하였다. 하상퇴적물의 지질집단별 자연배경치와 지구화학적 특성을 알기 위해, 시료를 화강암질편마암(GGn)지역과 반상변정질편마암(PGn)지역으로 분리하였다. 화강암질편마암지역의 주성분원소 함량은 SiO2 45.5-73.09 wt.%, Al2O3 12-20.76 wt.%, Fe2O3(T) 3.72-8.85 wt.%, K2O 2.38-4.2 wt.%, MgO 0.75-2.77 wt.%, Na2O 0.78-1.88 wt.%, CaO 0.27-2.1 wt.%, TiO2 0.56-1.72 wt.%, P2O5 0.06-0.73 wt.% and MnO 0.03-0.95 wt.%이고 반상변정질편마암지역의 주성분원소 함량은 SiO2 43.74-70.71 wt.%, Al2O3 11.54-25.05 wt.%, Fe2O3(T) 3.44-13.46 wt.%, K2O 2.08-3.86 wt.%, MgO 0.65-2.99 wt.%, Na2O 0.63-1.7 wt.%, CaO 0.35-2.07 wt.%, TiO2 0.68-4.17wt.%, P2O5 0.1-0.31 wt.% and MnO 0.07-0.33 wt.%이다. 화강암질편마암지역 하상퇴적물의 위해원소 함량은 크롬 41.7-242 ppm, 코발트 7.6-25.1 ppm, 니켈 12-61 ppm, 구리 10-47 ppm, 아연 48.5-412 ppm, 납 17-215 ppm이고 반상변정질편마암지역은 크롬 29.6-454 ppm, 코발트 5.9-53.7 ppm, 니켈 8.7-287 ppm, 구리 6.4-134 ppm, 아연 43.6-370 ppm, 납 15-37 ppm이다. 화강암질편마암지역에서 크롬은 MgO와 코발트는 Al2O3, Fe2O3(T), MgO와 니켈은 Fe2O3(T), CaO, MgO와 높은 상관성을 가지나, 구리, 아연, 납은 비교적 낮은 상관성을 보였다. 반상변정질편마암지역에서 일반적으로 크롬, 코발트, 니켈, 구리는 주성분원소와 대부분 높은 상관성을 보였으나, 아연과 납은 낮은 상관성을 보였다.

본 연구는 대전시 도시숲을 대상으로 산림식생과 토양특성을 분석하여 도시숲의 현황을 파악하고 바람직한 도시숲관리방안을 마련하기 위한 기초 자료 제공을 목적으로 수행되었다. 연구는 대전시의 대표적인 도시숲 3곳을 조사하여 도시숲의 입지에 따라 식생 및 토양 특성이 어떻게 다른지를 분석하였다. 연구 결과 도시의 중심에 위치한 남선공원, 도시 내부에 위치하지만 비교적 보전이 양호한 월평공원, 도시 외곽에 위치하여 상대적으로 교란을 덜 받은 보문산 순으로 종다양도 및 최대종다양도가 증가하는 등 생태적 건강성이 양호해지는 것으로 나타났다. 인간 간섭의 강도가 큰 남선공원의 경우 토양 유기물층의 두께가 0.5cm로 매우 낮고, 답압에 의한 토양의 경도 또한 0.5~3.7kg/cm2로 다른 두 곳에 비하여 높게 나타나 인간의 간섭이 도시숲의 건강성에 영향을 미치고 있었다. 토양의 화학적 특성분석 결과에서 는 월평공원의 아까시나무림을 제외한 모든 곳에서 5.0 이하의 pH1:5 값을 보였고, 세 곳 모두에서 낮은 치환성양이온 값을 보여 토양의 산성화가 심각하게 진행되고 있으며, 이로 인하여 치환성양이온의 용탈이 심화되는 것으로 나타났다. 토양 내 유기물 및 유효인산의 함량도 우리나라 산림토양의 평균치보다 낮은 값을 보여 식생에 대한 영양 공급이 원활하게 이루어지지 못하고 있었다. 따라서 대전시 도시숲은 산림 식생과 토양이 회복될 수 있는 방향의 적절한 도시숲 관리방안 마련이 필요하다.

황해 서남부 지역의 지구물리학적 특성을 연구하고 지구조를 분석하기 위하여 한국해양연구원에서는 2003, 2004과 2005년에 이 해역에 대하여 중력 및 자력탐사를 수행하였다. 황해는 몇 개의 분지를 가지고 있으며 연구지역 또한 흑산분지와 동중국해분지 일부분을 포함하고 있다. 연구지역의 해저지형은 남서쪽 중국쪽으로부터 북동쪽 한국쪽으로 가면서 깊어지며 약 -40 m에서 약 -150 m까지의 수심 범위를 나타내고 전반적으로 완만한 기복과 경사를 보인다. 중력이상은 완만한 해저지형의 변화보다는 기반암의 영향을 받는 것으로 판단된다. 해상중력자료 및 인공위성 중력자료를 함께 사용한 중력이상은 연구지역의 북동쪽으로 높은 값을 보이며 흑산분지 남쪽으로 원형의 낮은 이상대가 나타난다. 부게이상의 아날니틱신호는 분지경계면 부근에서 고이상대들이 나타난다. 자기이상과 자기이상의 아날니틱신호에서는 화성암체 관입에 기인한 복잡한 이상들이 북쪽에 분포하고 남쪽은 완만한 변화를 보이는 것으로 보아 화성암체 관입이 연구지역 북쪽에 비해 많이 나타나지 않은 것으로 판단된다. 연구지역의 부게중력이상과 자기이상의 파워스펙트럼 분석은 모호면의 깊이를 약 30.2-28.3 km로 보여주며, 기반암은 약 8.4-8 km이며, 제 3기 에오세의 부정합면은 약 1.5-1.7 km 정도 인 것으로 나타난다. 부게중력이상의 역산에 의한 모호면의 깊이는 연구지역의 서쪽인 중국쪽이 동쪽인 한국쪽에 비해 약간 깊게 나타난다. 2차원 중력모델링에서 지각구조들의 깊이 및 화성암 관입체의 위치 등 결과가 아날니틱신호 분석, 파워스펙트럼 분석 및 역산의 결과와 잘 부합된다.

뉴헤브리디스 해분은 태평양판과 인도-오스트레일리아판의 경계부에 위치한 고령의 비활동적 비배호상 해분이다. 46 Ma에서 60 Ma 사이에 형성된 뉴헤브리디스 해분은 형성과정상 34 mm/a(42 Ma∼47 Ma)와 17 mm/a(47 Ma∼60 Ma)의 두가지 상이한 확장율을 보이며, 해분의 표층은 0.65 sec두께의 퇴적층으로 전반적으로 고르게 피복되어 있다. 본 연구에서 산출된 해분의 생장 발달 곡선은 Depth(m)=2689+312√Age(Ma)라는 수식으로 표현될 수 있으며, 여기서 냉각계수 312는 일반대양저의 350과 매우 유사함을 보이는 것이 특징이다. 이러한 특징은 해분의 암권의 생장 발달과정이 일반대양저와 유사할 가능성을 강력히 시사하고 있는 것으로 사료된다. 해분의 전반적인 후리-에어 중력 이상치는 -22.3 mgal에서 +59.0 mgal까지 심한 변화폭을 보이고 있다. 평균 중력이상치는 +30.2 mgal로 일반대양저에 비해 현저히 높은 값을 나타내고 있다. 이는 일반적으로 잘 나타나지 않는 매우 특이한 현상이다. 이것은 해분 자체가 섭입하는 판경계에 위치해 있어 marginal swell의 형상을 취하고 있기 때문인 것으로 해석된다. 이 swell들은 일반적으로 해구축상에서 대양저를 향해 약 200 km 범위내에서 관찰되어지며, 이들의 후리-에어 중력이상치는 평균 +50∼160mgal을 보이는 것이 일반적이다. 해분의 높은 양의 중력이상은 이러한 지형적인 특수성에 기인하는 것으로 보여진다. 해분의 위치적 특성 및 암권 자체의 구부러짐에 따른 불안정성은 뉴 헤브리디스 해분의 대표적인 지질 지구물리학적 특징이라고 할 수 있다.

본 연구는 댐으로 유입되는 하천수의 수질과 부유물질의 특성 분석을 통하여 댐의 탁수발생원인을 환경지질학적으로 규명하는 데 있다. 이를 위하여 2004년 5월부터 8월까지 3회에 걸쳐 가창댐의 본 댐 유역, 수변과 상류지역의 토양, 암석, 유입하천을 대상으로 댐 원수와 하천수, 토양, 암석, 부유물질의 특성을 ICP, IC, 입도분석기, XRD, SEM로써 분석하였다. 상류에서 하류로 갈수록 EC, 탁도, 양이온, 음이온의 농도가 증가하는데, 이는 풍화와 같은 지질학적인 영향으로 이온들의 총량이 증가하기 때문이다. 부유물과 토양내의 주 광물조성은 질석, 일라이트, 카올리나이트, 석영, 장석, 철수산화물 등이었다. 토양의 경우, 상류에서 하류로 갈수록 세립질 10% 구간(d10)의 입자의 양이 약간 증가하며, 부유물은 댐에 가까워질수록 질석의 함량이 증가한다. 그러나 본 유역을 구성하는 암석은 대부분 유사함을 보이고 이러한 지질분포특성에 의하여 부유물과 토양의 광물조성의 변화는 거의 나타나지 않는다. 부유물을 구성하는 점토광물들은 주변의 토양 구성광물과 유사하며 주변 모암의 풍화작용에 의해 생성된 토양으로부터 유래된 것을 지시한다.