심부 금속광체 정밀 물리탐사 기술

박삼규(Samgyu Park),김정호(Jung Ho Kim),성낙훈(Nak Hoon Sung),이명종(Myeong Jong Yi),조성준(Seong Jun Cho),손정술(Jeong Sul Son),방은석(Eun Seok Bang) 대한지질학회 2013 대한지질학회 학술대회 Vol.2013 No.10

국내 유도분극 탐사의 연구동향

박삼규 ( Samgyu Park ) 한국지구물리·물리탐사학회 2021 지구물리와 물리탐사 Vol.24 No.4

유도분극(Induced Polarization, IP)탐사가 1973년에 국내 학술지에 처음 소개되었으며, 그 이후 석탄 및 금속광상탐사에 응용되기 시작하면서 대학 및 연구기관에서 유한요소법에 의한 IP 모델링 연구와 인공모형 시료의 유도분극반응 측정 기술이 개발되었다. 1980년 중반에 광대역유도분극(SIP) 탐사기가 국내에 도입되면서 실내 측정 및 해석 기술이 개발되었으나 자원산업의 쇠퇴와 더불어 광상탐사 현장에서 널리 활용되지는 못했다. 1990년대에는 IP탐사가 황화광물의 열수광상 및 벤토나이트 광화대 조사와 해수 침입에 의한 지하수 오염지역에 적용된 사례가 있다. 2000년대 들어서면서 IP탐사의 3차원 역해석 기술이 개발되고, 국내외 광물자원확보를 위한 정밀물리탐사 기술이 요구되면서 암석 시료의 SIP 측정 및 현장 탐사 기술이 확보되었으며, 해남지역 금은광상의 광화대 탐사에 적용한 결과 SIP탐사 기술이 황화광물을 포함하고 있는 금속광상탐사에 유용함이 입증되었다. 이러한 IP 탐사는 리튬, 코발트, 니켈과 같은 첨단 산업의 핵심광물 탐사에서 효과적일 것으로 여겨지고, 또한 환경오염과 지반조사 분야에서도 유용할 것으로 기대된다. Induced polarization (IP) was first published in a Korean academic journal in 1973, and it was soon applied to coal and metal ore exploration. Then, in universities and research institutes, IP modeling studies using the finite element approach and experimental studies on IP responses for artificial samples were conducted. In the mid-1980s, the spectral IP (SIP) measurement module was introduced to Korea, and physical scale modeling and inversion approaches were developed. Due to the decline of the mineral resource industry, this method was not actively applied. However, the SIP method was not applied In the 1990s, IP exploration was applied in the investigation of hydrothermal deposits of sulfide minerals and bentonite mineralization zones, as well as to areas where the groundwater was contaminated by intruding seawater. In the 2000s, three-dimensional inversion of the IP approach was developed, and high-precision geophysical exploration was required to secure domestic and overseas mineral resources, so SIP experiments on rock samples and approaches for field exploration were developed. The SIP approach was proven useful for the exploration of metal deposits containing sulfide minerals by applying it to explore the mineralization zone of gold-silver deposits in the Haenam region. The IP method is considered to be effective in exploring critical minerals (lithium, cobalt, and nickel) in high-tech industries. It also is expected to be useful for environmental and geotechnical investigations.

스카른 금속광상 탐사를 위한 광대역 유도분극법 적용성

박삼규 ( Samgyu Park ),신승욱 ( Seung Wook Shin ),손정술 ( Jeong-sul Son ),조성준 ( Seong-jun Cho ) 한국지구물리·물리탐사학회 2016 지구물리와 물리탐사 Vol.19 No.4

광물자원개발에 있어서 탐사 대상이 천부 내지 고품위 광체에서 심부 또는 저품위 광체로 전환됨에 따라 보다 진보된 탐사 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 스카른 금속광상의 하나인 가곡광산을 대상으로 정밀 탐사가 가능한 광대역 유도분극(spectral induced polarization; SIP)을 이용한 암석시료의 실내 물성 측정과 현장탐사를 수행했다. 또한 실내 측정에서 획득한 암석의 광대역 유도분극 특성과 현장 탐사자료의 역해석 결과를 종합적으로 해석함으로써 스카른 금속광상에 대한 광대역 유도분극 탐사 적용성을 검토하였다. 암상별 광대역 유도분극 특성을 파악하기 위해 기존연구에서 사용된 89개 시료들의 자료를 재평가했다. 현장탐사는 암상의 경계와 스카른 광화대를 평가할 수 있도록 측선을 설정하고, 0.25 Hz 주파수 대역의 자료를 획득하고 역산해석을 수행했다. 광석광물을 수반하고 있는 암석과 스카른 광화대는 낮은 전기비저항 구간을 보이며, 충전성이 높고 음의 위상이 나타났다. 따라서 광대역 유도분극 탐사는 스카른 광상의 광화작용 특성을 해석하는데 유용하다는 것을 알 수 있었다. The development of more advanced geophysical exploration techniques is necessary because the orebodies as yet discovered are increasingly changing in characteristics from shallow/high-grade to deep/low-grade. In this work, laboratory measurement of physical properties of rock samples and a field survey and interpretation of spectral induced polarization (SIP) have been conducted in a skarn metallic deposit, Gagok mine. The purpose of this study is that the applicability of SIP in the exploration of skarn metallic deposits is verified by the comprehensive interpretation between SIP characteristics of rocks obtained from the laboratory measurements and inverted survey results from the field data. In order to understand the SIP characteristics of each lithology, the data of eighty nine rock samples utilized in the previous studies were revaluated. The field survey was carried out using frequency of 0.25 Hz along a survey line designed for intersecting lithological boundaries and evaluating mineralized zones. The mineralized rocks were more conductive (low-resistivity) and capacitive (high-chargeability or strong-phase) than other rocks. Thus, SIP can be one of the very useful tools for the mineral exploration of the skarn deposits.

취약대가 존재하는 제방의 누수 탐지를 위한 전기비저항 탐사의 적용성 연구

박삼규(Samgyu Park),김재홍(Jaehong Kim) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.4

댐 및 저수지 제방의 누수현상은 통관 주변에서 주로 일어나며 평상 시에는 제방에 큰 영향을 미치지 않지만, 호우나 장마철과 같이 저수지 수위가 상승하면 제방의 붕괴 위험을 가져온다. 따라서 이러한 수맥과 경로를 조사하는 것은 재해 예방과 제방관리의 측면에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 수치적인 방법과 실험적인 방법을 사용하여 통관이 취약대로 작용하는 댐 및 제방에서의 누수현상을 분석하였다. 누수탐지에는 전기비저항 탐사를 사용하여 그 유용성을 검토하였다. 수치해석의 결과에서는 취약대의 크기와 위치에 따라 전극 간격의 설정이 중요함을 보여주었고, 모형제방의 누수실험에서는 전극간격을 0.3m로 쌍극자 배열을 사용하는 것이 가장 좋은 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단되었다. 누수현상의 분석을 통하여 댐 및 제방시설물의 누수탐지에 전기비저항 탐사가 유용함을 확인하였다. The water leakage of reservoir embankment usually occurs around channelling pipes, which gives little influence on the embankment in a normal state. However, the embankment can be destroyed when the water level of reservoir increases with heavy rain and the rainy season in summer. Investigating the water vein and its path is therefore very important from the viewpoint of disaster prevention and embankment maintenance. The water leakage in dams and levees where the channelling pipes are working as weak zone was analyzed by using both numerical simulation and experimental method in this study. To detect the water leakage, an electrical resistivity survey was used and investigated for its’ usability. The numerical results show the size and location of weak zone increases the importance of selection of electrode spacing. The leakage experiments of model embankment present the best result is obtained under the conditions of electrode spacing of 0.3m and dipole-dipole array. By studying the water leakage in dams and levees, the electrical resistivity survey is observed it is a very useful method to predict the leakage.

표준사와 유리구슬을 이용한 수리전도도와 전기비저항의 관계

김수동,박삼규,함세영,Kim, Soodong,Park, Samgyu,Hamm, Se-Yeong 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.3

We estimated the hydraulic conductivity of the sediments using constant-head permeability tests and electrical resistivity measurements with Jumoonjin standard sand of a uniform size and glass beads of different grain sizes. In this study, we determined the variations of the porosity, the hydraulic conductivity, and the resistivity in case 1 (changing the packing of the Jumoonjin standard sand) and in case 2 (varying the size of the glass beads). The results of case 1 showed that the hydraulic conductivity decreased with an increase in the electrical resistivity. This occurred because the sand grain while packing became rhombohedral with the a decrease of both the pore size and porosity. The results of the case 2 showed that the hydraulic conductivity increased due to the increase in the pore size as caused by the increased glass bead size. In addition, the porosity decreased and the electrical resistivity increased. Therefore, the relationship between the hydraulic conductivity and the electrical resistivity is negatively proportional as regards the grain packing with a change from cubic to rhombohedral whereas this relationship is positively proportional to the increase in the grain size. 자유면대수층의 수리전도도와 전기비저항 사이의 상관관계를 도출하기 위하여 입자크기가 비교적 균일한 주문진표 준사와 여러 가지 입자크기의 유리구슬을 대상으로 정수위 투수 시험과 전기비저항 측정을 실시하였다. 첫 번째 실험에서는 주문진표준사의 입자배열의 변화에 따라서 그리고 두 번째 실험에서는 유리구슬의 입도 변화에 따라서 공극률, 수리전도도, 전기비저항간의 변화를 파악하였다. 그 결과, 첫 번째 실험에서는 주문진표준사의 다짐정도가 커질수록 공극의 크기와 공극률은 감소하기 때문에, 수리전도도는 작아지고 전기비저항은 커지는 경향을 보였다. 두 번째 실험에서는 유리구슬의 입자크기가 커질수록 공극의 크기는 커지지만 공극률은 작아졌으며, 수리전도도와 전기비저항은 모두 증가하는 경향을 보였다. 따라서 입자배열이 입방체 배열에서 능면체 배열로 변화할 때 수리전도도와 전기비저항은 반비례관계를 나타내는 반면, 입자 크기가 커지면 수리전도도와 전기비저항은 비례관계를 나타내는 것으로 밝혀졌다.

낙동강변 실트질 모래의 수리전도도와 전기적 물성과의 관계

김수동,박삼규,함세영,오윤영,Kim, Soo-Dong,Park, Samgyu,Hamm, Se-Yeong,Oh, Yun-Yeong 한국지하수토양환경학회 2014 지하수토양환경 Vol.19 No.3

Hydraulic conductivity is an important parameter, representing permeable property of the groundwater in aquifers, in the issues of groundwater development, groundwater contamination, and groundwater flow, etc. We estimated a relationship between hydraulic conductivity and electrical properties (formation factor, chargeability, and time constant) of silty sand in the laboratory. For this study, we conducted grain size analysis, constant head permeameter test, and measured electrical resistivity and spectral induced polarization of silty sand samples collected from the riverside alluvium of the Nakdong River in Nogok-ri area, Dasan-myeon, Goryeong-gun in Gyeongbook Province, Korea. In the laboratory test, we used soil samples of approximately uniform porosity with 0.5% error range, and kept the electrical resistivity of pore water with 100 ohm-m. As a result, the relationship between effective particle size and hydraulic conductivity agrees fairly well with the existing empirical formulas. Hydraulic conductivity was correlated with formation factor, chargeability, and time constant: hydraulic conductivity increased with increasing formation factor and time constant as well as with decreasing chargeability.

풍촌층 고품위 석회석 광상 탐사를 위한 암석 물성 특성

신승욱,박삼규,조성준,Shin, Seung Wook,Park, Samgyu,Cho, Seoung-Jun 한국지구물리·물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.3

다양한 화학산업에서 사용되는 고품위 석회석은 국내 태백산 분지 일대 상부 풍촌층에 분포하고 있다. 물리탐사는 광범위한 지표면 아래의 지질구조를 조사하는데 가장 효율적인 방법이다. 고품위 석회석 조사와 관련된 물리탐사 연구사례가 거의 선행되지 않았으므로 석회석 조사에 적절한 탐사전략이 아직 마련되지 않았다. 따라서 이 연구에서 암상별 물성연구를 바탕으로 최적의 고품위 석회석 탐사방법을 제안하고, 탐사결과 해석에서 필요한 데이터베이스를 축적하는데 초점을 두었다. 연구를 위한 암석시료는 정선 일대 하부 화절층, 풍촌층, 암맥류를 대상으로 현장 시추 코어에서 채취했고, 실내 물성 측정과 암석 기재를 수행했다. 풍촌층 암석의 대자율은 하부 화절층과 암맥보다 확연히 낮으므로 이러한 암상 경계는 자력 탐사로 구분할 수 있을 것으로 보인다. 또한, 중부 풍촌층 암석의 전기적 물성, 특히 충전성은 상부/하부 풍촌층과 비교하면 차이가 나므로 상부 풍촌층의 고품위 석회석은 유도분극 탐사로 찾을 수 있을 것으로 판단했다. High-grade limestone applied to various chemical industries is abundant within upper Pungchon formation in Taebaeksan basin, South Korea. Geophysical exploration is one of the most efficient methods to investigate subsurface geological structure in an extensive area. Since the geophysical exploration for the high-grade limestone has rarely been conducted in Korea, its appropriate strategy has not been set up yet. In this study, we focused on to suggest the reasonable strategy and accumulate geophysical databases which are essential for interpreting geophysical images by characterizing laboratory physical properties of in-situ rocks. Hence, rocks were obtained from drilled cores consisting of lower Hwajeol formation, Pungchon formation, and dykes in Jeongseon area, Gangwon province. Geophysical laboratory experiments and petrography of the rocks were conducted. Since susceptibility values of the rocks in Pungchon Formation were obviously lower than those of upper Hwajeol and dykes, it is considered that the lithological boundaries could be distinguished by magnetic survey. In addition, electrical properties of the rocks in middle Pungchon formation were relatively different compared with those of upper/lower Pungchon formations. Thus, induced polarization is shown to be able to detect the high-grade limestone in upper Pungchon formation.

지반조사에 의한 함안군 도항리 6호 고분 특성 규명

이현재,함세영,박삼규,이충모,오윤영,웨이밍량,Lee, Hyun-Jae,Hamm, Se-Yeong,Park, Samgyu,Lee, Chung-Mo,Oh, Yun-Yeong,Liang, Wei Ming 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.4

지질학적, 물리탐사기법, 지질공학적 방법을 통하여 함안군 도항리 6호고분의 축조 형태, 고분 축조에 사용된 재료의 원산지와 공학적 성질, 봉분과 석실부에 대한 안정성 등을 고찰하였다. 고분의 기반암인 함안층은 풍화를 받아 인력으로 굴착이 용이한 암반 특성을 나타내었다. 전기비저항 탐사에 의하면 봉분은 토사부를 나타내는 저비저항대와 암석편의 함량이 많은 암석부의 고비저항대로 구분되었다. 대부분의 석실부 개석은 함안층과 동일한 암석으로 구성되어 있으나, 개석의 일부는 연구지역의 최남단에서 산출되는 흑운모화강암과 동일하다. 토질 시험에 의하면, 봉분의 토사부는 낮은 함수비, 낮은 간극비, 적정한 단위중량으로 보아 다짐 정도가 매우 높은 재료임을 지시한다. 또한 봉분의 암석부의 강도는 일반적인 암반의 전단강도를 초과하고 있어 매우 안정성 있게 유지되고 있는 것으로 해석된다. Hamangun Dohangri $6^{th}$ tumulus was characterized by using geological, geophysical, and geotechnical surveys in terms of the shape of the tombs, origin and geotechnical properties of tomb materials, safety of grave mound and burial chamber. The bedrock (Haman Formation sedimentary rock) forming the ground of the tomb, is weathered such that men can excavate the ground. The mound tomb is classified into soil part and rock part by low resistivity and high resistivity, respectively, through electrical resistivity survey. The burial chamber is mostly made by Haman Formation while some part is composed of granitic rock that is distributed in the most southern district of the study area. According to soil tests, the soil part of mound tomb shows low water content, low pore ratio, and proper unit weight that indicate highly compacted material. Additionally, the mound tomb is safe because the strength of the rock part of the mound tomb exceeds that of general rock.

Frequency Domain Analysis in Horizontal Electric Dipole Sounding

Hee Joon Kim(김희준),Samgyu Park(박삼규) 대한지질학회 1989 지질학회지 Vol.25 No.2

인공공시체를 이용한 황화광물의 SIP 특성

박미경(Mi Kyung Park),박삼규(Samgyu Park),이명종(Myeong-Jong Yi),김정호(Jung-Ho Kim) 대한지질학회 2013 대한지질학회 학술대회 Vol.2013 No.10