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- 저자 : 신제현(Jehyun Shin) (검색결과 13 건)
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정승호 ( Seungho Jeong ),신제현 ( Jehyun Shin ),황세호 ( Seho Hwang ),김지수 ( Ji-soo Kim ) 대한지질공학회 2020 지질공학 Vol.30 No.1
광학영상화검층은 광원과 CMOS 영상 센서를 이용하여 시추공벽을 이미지로 구현하는 물리검층 기술로 지하의 불연속면에 대한 여러 가지 원위치 정보를 고분해능으로 제공한다. 최근 시추공영상화검층은 지반침하 모니터링, 암반 무결성 평가, 응력으로 인한 단열 변화 탐지, 극지에서의 빙하 연대측정 등 그 활용범위가 매우 다양해졌다. 현재 국내외로 많이 이용되고 있는 시추공영상화검층 시스템은 장비 사양에 따라 한계점을 가지고 있어 적용 범위에 대한 검증과 여러 가지 시추공 환경에 대한 적절한 품질관리가 필요하다. 그러나 광학영상화검층의 자료로 도출되는 이미지는 원위치 정보로 정확도, 구현도, 신뢰성에 대한 검증에 직접적인 비교 확인이 어렵다. 본 논문에서는 신뢰성 있는 고품질 자료 취득 방법과 자료 처리 방법을 확인하기 위해 시추공 환경과 유사한 모듈화 된 균열모형시추공을 설계 · 제작하여 현재까지 보고되지 않은 실험에 대한 결과를 얻고자 하였다. 검출기 자기계 방향 확인의 정확성을 검증하고, 노출시간에 따른 색상의 구현도 및 균열의 분해능 관계, 정확한 간극 측정을 위한 자료 처리 방법 등을 제시하였다. 다양한 시추공 환경을 모사한 균열모형시추공 실험을 통해 고분해능의 신뢰성 높은 광학영상화검층의 자료 취득 및 해석이 가능할 것으로 기대된다. An optical televiewer is a geophysical logging device that produces continuous high-resolution full-azimuth images of a borehole wall using a light-emitting-diode and a complementary metal-oxide semiconductor image sensor to provide valuable information on subsurface discontinuities. Recently, borehole imaging logging has been applied in many fields, including ground subsidence monitoring, rock mass integrity evaluation, stress-induced fracture detection, and glacial annual-layer measurements in polar regions. Widely used commercial borehole imaging logging systems typically have limitations depending on equipment specifications, meaning that it is necessary to clearly verify the scope of applications while maintaining appropriate quality control for various borehole conditions. However, it is difficult to directly check the accuracy, implementation, and reliability for outcomes, as images derived from an optical televiewer constitute in situ data. In this study, we designed and constructed a modular fractured borehole model having similar conditions to a borehole environment to report unprecedented results regarding reliable data acquisition and processing. We investigate sonde magnetometer accuracy, color realization, and fracture resolution, and suggest data processing methods to obtain accurate aperture measurements. The experiment involving the fractured borehole model should enhance not only measurement quality but also interpretations of high-resolution and reliable optical imaging logs.
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부지특성 조사 및 평가를 위한 지구물리검층 방법의 품질관리
황세호(Seho Hwang),신제현(Jehyun Shin),현승규(Seung Gyu Hyun) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
방사성폐기물 처분시설 부지에 대한 부지특성 조사 및 평가는 지표 지질, 물리탐사 등의 지표 조사 후에 심부 지질학적 부지특성의 상세한 정보를 파악하기 위하여 대표적인 위치를 선정하여 시추공을 굴착한다. 시추공 내 물리검층, 수리시험, 역학시험 등의 원위치 시험과 모니터링 등을 통해 심부의 부지특성을 평가한다. 물리검층 결과의 주요 활용 영역은 시추공 설치 적합성 확인과 더불어 지질학적 특성(단열분포와 암종 등), 수리지질학적 특성, 암반역학적 및 열적 특성 등의 분야에서 이용된다. 물리검층 자료는 코어주상도, 실내 물성/역학 시험, 수리 및 역학 원위치 시험에서 대상 구간의 참조에 강력한 도구로 활용되며 다양한 시험결과의 해석에도 활용성이 높다. 물리검층의 장점으로는 조밀한 간격으로 연속적 측정이 가능하고, 측정 체적이 크며, 반복적으로 측정을 할 수 있다는 것이다. 이런 장점을 갖는 물리검층을 통해 단층 파쇄대 물성 확인, 단열의 수리특성 평가 등을 수행할 수 있다. 반면 물리검층의 단점은 지층 물성의 직접적 측정 및 간접적 추정에 있어서 일부 측정 장비의 정밀도 및 정확도는 검층 속도, 시추공의 지름 변화, 공내수의 특성 등 다양한 시추공 환경에 영향을 받을 수 있으므로 사용전 검층장비에 대한 보정이 필요하다는 것이다. 이러한 측정 장비에 대해 적절한 보정 등이 이루어지지 않는다면 조사 자료의 품질이 저해될 수 있으며, 자료의 신뢰도가 낮아진다. 따라서 지질학적 특성(단열분포와 암종 등), 수리지질학적 특성, 암반역학적 및 열적 특성 등 활용 분야 별 물리검층을 위해서 방사능동위원소, 전기, 초음파, 광학 등의 매우 다양한 센서들을 시추공 내 사용함에 따라 장비의 성능구현의 적절성과 관련된 교정(calibration)이나 시추공 환경영향 보정(correction) 등에 대한 과정과 절차를 명확하게 할 필요가 있다. 이와 같은 과정은 물리검층 측정값에 대한 신뢰성을 보증하는 과정으로 이해할 수 있으며 체계화된 품질관리에 대한 문서화가 필요하다. 본 연구에서는 방사성 폐기물 처분시설 부지평가와 관련하여 물리검층 방법에 대한 품질관리 중요성과 앞으로의 과제를 현재까지 국내에서 수행한 물리검층의 품질관리와 스웨덴 SKB에서 수행한 사례를 중심으로 소개하고자 한다.
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지중의 DNAPL 거동 예측을 위한 3D 연속체-암반균열망 결합 수치 모델링
김태훈(Taehoon Kim),한원식(Weon Shik Han),신제현(Jehyun Shin),윤선규(Seonkyoo Yoon),강경철(Peter Kang),박길택(Jize Piao) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
본 연구에서는 중소수성 액체(Dense non-aqueous phase liquid DNAPL)의 지중 환경 내 거동특성을 규명하기 위하여 유한 차분법을 활용한 격자 기반 수치 모델을 개발하였다. 해당 모델은 경기도 와부읍 소재 테스트 베드에서 수행된 현장조사에서 얻어진 실측 자료를 바탕으로 구현되었다. 현장 조사를 통해 약 100 m의 깊이로 시추된 5개의 관측공에서 측정된 시추 주상도, 깊이 별 공극률, 암반 균열 분포 자료를 습득하였다. 격자 기반 모델 생성을 위해, 해당 관측공들의 위치를 모두 포함하는 66×68×106 m³의 모델 도메인에 대해서 1×1×1 m³의 균일한 단위 격자셀을 지정하였다. 상부 충적층대과 하부 균열 암반대에서 결정되는 상이한 매질 내 유동특성을 고려하여, 해당 두 영역을 구분한 뒤 각각 다른 방법론을 차용하여 투수율의 분포모델을 생성하였다. 이 때, 두 영역의 분리는 5개의 공에서 얻어진 시추주상도를 기반으로 내삽한 경계면을 통해 이루어졌다. 상부 충적층의 경우, 얻어진 중성자 검층 자료에 대해 지구통계기법을 활용하여 공극률의 불균질성을 구현하였다. 또한, 층서적 구조에서 기인하는 불균질성을 고려하기 위하여, 시추 주상도에 기재된 지층의 토양 특성에 따라서 공극률-투수율 관계식을 다르게 적용하였다. 균열암반의 경우, 물리 검층 자료에서 얻어진 균열 자료(주향, 경사, 두께 등)를 활용하여 3차원 이산균열망(discrete fracture network, DFN)을 구현한 뒤, 유한차분법(finite differential method, FDM)기반 연속체 모델로 업스케일링 하였다. 마침내, 두 영역에서 생성된 투수율 모델을 통합한 3D 불균질 특성 결합 모델이 완성되었다. 완성된 결합 모델에서, DNAPL이 60년간 누출되는 상황을 가정하여 두 지역에서 DNAPL의 거동을 시뮬레이션한 뒤 오염 물질의 분포 양상을 측정하였다. 그 결과, 물보다 비중이 큰 DNAPL은 지하수면을 통과하여 광범위한 지하수 영역에 도달하는 양상을 보였다. 또한, 균열암반과의 경계면에 가까워질수록 침체된 DNAPL의 일부는 경계면 위에 누적되었으며, 나머지는 높은 투수율의 균열대를 따라 균열암반 내부에 효과적으로 침투하였다. 향후 연구에서는, 주어진 실측 자료로부터 지구통계학적으로 재현되는 다양한 추정치들에 대해 추가적으로 모델을 생성하여, 충적층과 균열암반에서 거동하는 DNAPL의 분포량을 정량적으로 계산하고 비교할 것이다. 또한, 상대투수율에 따라 잔류 포획된 DNAPL의 분포 양상을 조사할 것이다. 이 연구는 현장 물리 검층 자료를 바탕으로 충적층 및 균열암반대를 모두 고려한 3D DNAPL 불균질 수치 거동 모델을 구현하는 새로운 방법론을 제안하였다. 앞으로의 추가적인 연구를 통해서는 기존의 연구들에서 제한되었던 DNAPL의 균열 내 거동 특성을 밝히고, DNAPL의 오염경로에 대한 선진적인 해석이 가능할 것으로 기대된다.
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횡적등방성 특성을 갖는 단양 석회암의 수평응력차비 고찰
장성형 ( Seonghyung Jang ),황세호 ( Seho Hwang ),신제현 ( Jehyun Shin ),김태연 ( Tae Youn Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.4
비전통 에너지 자원의 하나인 셰일가스를 개발하기 위해서는 수평시추와 수압파쇄가 필요하고 이 작업들은 수평 응력차비가 낮은 곳에서 실시한다. 수평응력차비는 일반적으로 최대 수평응력과 최소 수평응력을 측정하여 구하지만 동탄성계수와 이방성변수를 활용하여 구하기도 한다. 본 연구에서는 단양 석회암 암석코어 시료실험을 통해 이방성 특성을 살펴보고 수평응력차비를 구하였다. 단양 석회암체에서 퇴적 층리면에 수직, 45도, 수평방향으로 된 암석코어 시료를 성형하고 P파 속도, S파 속도, 밀도를 측정한 후 동탄성계수, 컴플라이언스계수를 구하여 수평응력차비를 계산하였다. 시료 분석결과 수평응력차비는 약 0.185로 제시하였다. 단양 석회암은 층리 대칭축에 따라서 P파, S파의 속도가 변화하여 Thomsen 매개변수 값도 이와 같은 특징을 잘 반영하고 있으며 수평응력차비는 포아송 비보다 컴플라이언스 값에 영향을 많이 받고 있다. 향후 SH파 속도를 측정할 경우 좀 더 정확한 암석물리 물성을 구할 수 있을 것으로 판단된다. To develope shale play which is one of unconventional energy resources, horizontal drilling and hydraulic fracturing are necessary and those are applied to the place where the differential horizontal stress ratio (DHSR) is low. The differential horizontal stress ratio is generally calculated by the minimum and maximum horizontal stress, but it is also calculated from dynamic elastic constants and anisotropic parameters. In this study we analyzed anisotropic properties through the core samples from Danyang limestone and calculated DHSR. The three types of core samples shaped in three directions (vertical, parallel and 45 degree to bedding) were used for laboratory test. We measured P-, S-wave velocities, and density and then calculated dynamic elastic constants, compliance and DHSR. According to the results of the core sample analysis the calculated DHSR is 0.185. Thomsen parameters of the Danyang limestone used in this study are characterized by the P- and S-wave velocities varying along the bedding symmetry axis. It is observed that the DHSR value is more affected by the change in compliance value than the Poisson's ratio. It is necessary to measure SH-wave velocity for more correct petrophysical properties.
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Monte Carlo 시물레이션에 기초한 포획모드 중성자-감마 스펙트럼 존데 설계 및 반응 분석
원병호 ( Byeongho Won ),황세호 ( Seho Hwang ),신제현 ( Jehyun Shin ),김종만 ( Jongman Kim ),김기석 ( Ki-seog Kim ),박창제 ( Chang Je Park ) 한국지구물리·물리탐사학회 2015 지구물리와 물리탐사 Vol.18 No.3
본 연구에서는 중성자-감마 스펙트럼검층 존데 설계를 목적으로 Monte Carlo 시물레이션을 이용하여 열중성자 반응의 우세한 영역 파악 및 포획감마 스펙트럼의 에너지피크 값에 기초한 지층 구성 원소 구분을 수행하였다. 14 MeV에너지준위의 중성자를 방출하는 중성자발생장치를 선원으로 이용하여 선원으로부터 10 cm 간격으로 12개의 중성자 검출기들을 배열함으로써 거리에 따른 열중성자 양을 측정하였다. 시추공 영향 저감을 위해 존데모형에 차폐재를 적용하여보다 정확한 열중성자 측정을 수행하여 열중성자 반응이 우세한 위치를 분석한 뒤, 이 위치에서 검출된 포획감마 에너지스펙트럼을 분석하여 지층을 구성하는 주요 원소 및 그 양을 확인하였다. 본 연구 결과는 중성자-감마 스펙트럼검층 존데의 신호대잡음 비 향상과 포획감마 검출기 최적 위치 선정에 도움이 될 것으로 판단된다. For efficiently designing neutron induced gamma spectroscopy sonde, Monte Carlo simulation is employed to understand a dominant location of thermal neutron and classify the formation elements from the energy peak of capture gamma spectrum. A pulsed neutron generator emitting 14 MeV neutron particles was used as a source, and flux of thermal neutron was calculated from the twelve detectors arranged at each 10 cm intervals from the source. Design for reducing borehole effects using shielding materials was also applied to numerical sonde model. Moreover, principal elements and quantities of numerical earth models were verified through the energy spectrum analysis of capture gamma detected from a gamma detector. These results can help to enhance the signal-to-noise ratio, and determine an optimal placement of capture gamma detectors of neutron induced gamma spectroscopy sonde.
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