지질정보에 대한 정형화 및 Open Street Map 적용사례

황학수,이철우,함세영,허억준 대한지질공학회 2016 대한지질공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.1

최근 토목, 지하수, 환경, 재해분야 등에서 지질관련정보의 수요 증가와 이들 정보에 대한 효율적 품질관리, 정보관리 및 정보공유를 위하여 데이터베이스 환경 하에서 정보의 정형화뿐만 아니라 더 나아가 빅데이터 환경 하에서 정보관리의 필요성이 대두되고 있다. 물리탐사, 지하수, 지질분야 등에서 자료의 정형화에 대한 여러 연구가 2000년대부터 진행되어 왔다(박삼규등, 2010; 이태섭 등, 2000; 황학수 등 2014a, 황학수 등, 2014b). 이 같은 많은 연구들은 공간적으로 연구그룹 내에서만 그리고 특정 분야에 국한된 자료관리의 수준으로 지질관련 모든 분야의 정보에 대한 총괄적이며 효율적인 정형화에 대한 연구는 수행되지는 않았다. 이 연구는 지질분야를 포함한 관련분야 그리고 GIS 기법의 활용에 있어서 주제도의 효율적 생성까지 확장할수 있는 데이터베이스를 구축하고, 자료의 정형화를 시도하였다. 또한 이를 개발된 소프트웨어와 open street map에 적용하여 통합적 자료관리 및 크라우드 개념의 자료공유에 대한 가능성을 예시하였다. Fig. 1은 관계형 데이터베이스 S/W인 MS Access를 사용하여 구축한 데이터베이스(ClassDB)를 구성한 테이블 간의 관계를 나타낸 것이다. 정규화를 통하여 구축된 데이터베이스는 10개의 테이블로 구성하였다. 지질관련자료는 대분류, 중분류, 소분류로 분류하고 해당 테이블(LargeClass, MiddleClass, SmallClass)에서 unique 필드는 6자리 문자열(예, 대분류의 지구물리는 “030000”, 수리지질은 “040000” 등)로 코드화하였다. 이 unique 필드값은 관계한 다른 모든 테이블을 참조하는데 사용한다. 그리고 소분류에 대한 속성정보 및 자료들은 해당 소분류 코드에 의해 참조하는 7개의 테이블(SmallProcess, SmappCaptionN, SmallFileClass, ColumnHeader,SmallProperty, SmallUnitN, SmallFileFormat)에서 관리한다. 정규화에 의해 구축된 데이터베이스를 적용한 WinSaSo S/W는 MS 윈도우환경에서 프로그래밍 언어 C#4.0을 사용하여 개발하였다. 수집자료의 공간적 정보를 위하여 open street map을 사용하였으며, 공간정보, 수집자료 및 수집 시 정보들은 구축된 데이터베이스(Class DB)와 관계한 또 다른 데이터베이스(Project DB)에서 관리한다. (http://cafe.daum.net/gisops). Fig. 2는 WinSaSo S/W를 이용하여 구축된 데이터베이스를 활용한 예이다. 여기서, (a)는 구축된 데이터베이스로부터 각 소분류별 레이어 생성을 보여주고 있으며, 사용된 폼은 WinSaSo를 구성하는 프로젝트 레이어 생성폼이다. Fig 2 (b)는 소분류별 생성된 레이어를 구성하는 측점들의 공간적위치를 Open street map에 나타낸 것이다. 여기서 분홍색 다이아몬드점들은 대분류가 물리탐사, 중분류가 전기비저항탐사, 소분류로서 1차원 전기비저항탐사가 수행된 측점들이다. 이 같은 각각의 측점에서 수집한 현장자료들은 일정한 형식(자료속성 및 수집정보에 대한 파일형식)을 갖고 프로젝트 데이터베이스에서 관리한다. Fig. 3은 Class DB를 구성하는 테이블들의 필드에 대한 예시이다. 도시한 폼은 Class DB를 관리하고, 또한 지질관련자료에 대한 정형화를 위한 것으로 WinSaSo S/W를 구성하는 하나의 인터페이스 폼이다. 이 폼의 stand-alone 실행파일(윈도우 버전), 소스파일(c#) 그리고 ClassDB 파일은 http://cafe.daum.net/gisops에서 다운로드할 수 있다. 향후 지질정보의 정형화 작업을 포함한 WinSaSo S/W의 처리모듈(예, 전기비저항 1 & 2D역산, TEM 1D역산, EM 1D역산, 중력 및 자력보정 등)을 위한 객체지향 라이브러리로 사용할 수 있도록 DLL (Dynamic Link Library)또는 COM (Component Object Model)으로 제공할 예정이다. 지질정보에 대한 정형화 작업, 특히 소분류별 속성정보 정형화는 시간과 각 분야에 대한 전문적인 지식이 필요한 작업이다. 이 논문의 저자들의 전공은 물리탐사(전자탐사), 수리지질, 토목분야(토질)이지만은 해당분야에 포함된 모든 세부분야에 대한 정형화에는 한계가 있으며, 또한 저자들의 전공 이 외의 분야(예, 구조지질, 지질공학, 지구화학 등)에 대한 정형화 작업은 해당분야 전문가, 학회, 연구원 및 학교차원의 협조가 절실히 요구되고 있습니다. 이와 같은 문제의 해결방법으로 온라인 카페(http://cafe.daum.net/gisops)를 개설하고, 각 분야의 전문가들의 참여를 유도하고 있다. 그러므로 빅데이터 환경을 대비한 지질관련자료의 정형화작업 및 통합적 분석전용 GISS/W 개발에 많은 관심과 협조를 부탁합니다.

재난예방 및 대응기술 융합클러스터 세션 : 기후변화 재난예방 및 대응을 위한 제주지역 취약성 평가와 시사점

강진영 대한지질공학회 2016 대한지질공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.1

최근의 기후변화는 사회ㆍ경제적으로 많은 피해를 발생시키고 있기 때문에 이에 대한 적응대책이 필요하고, 적응대책을 수립하기 위해서는 기후변화 시나리오를 토대로 취약성 평가를 실시하여야 한다. 제주지역에서는 2012년 SRES A1B 시나리오를 토대로 취약성 평가를 실시함은 물론 취약성 평가 결과를 기반으로 하여 기후변화 적응세부시행계획을 수립한 바 있다. 그러나 정부는 국가 및 광역지자체별 기후변화대응 및 적응계획을 수립할 수 있도록 자료를 제공한IPCC 제4차 평가보고서에 사용한 SRES 온실가스 시나리오를 대신하여 대표농도경로 RCP(Representative Concentration Pathways)시나리오를 2013년 새롭게 개발하였다. 이에 본 연구에서는 사회기반시설 재난 예방 및 대응을 위하여 우선적으로 새롭게 개발된 기후변화 시나리오(RCP8.5)를 이용하여 전국 기초지자체를 대상으로 제주지역의 취약성 평가를 실시함과 아울러 평가 결과를 바탕으로 제주지역 권역(읍면동)별 취약성 평가를 실시함을 목적으로 하였다. 기후변화 재난 예방 및 대응을 위한 제주지역 취약성 평가에서는 RCP 8.5시나리오에 대해서LCCGIS(Local Climate Change adaptation toolkit based on GIS)를 이용하여 7개 분야 30개 세부분야에 대해서 평가를 실시하였다. 7개 분야 30개 세부분야에 대한 전국 기초 지자체 취약성 평가 결과, 10개 세부분야에 대해서 전국 대비 제주지역이 취약한 것으로 나타났다. 제주지역이 전국 기초지자체 대비 취약한 10개 세부분야는 보건분야의 폭염에 의한 건강 취약성, 산림분야에서의 집중 호우에 의한 산사태 취약성, 산사태에 의한 임도 취약성, 가뭄에 의한 신림 식생의 취약성, 산림 생산성 취약성등이 취약한 것으로 평가되었고, 생태계분야에서는 침엽수 취약성, 농업분야에서는 농경지 토양침식 취약성 등이 취약한 것으로 평가되었으며, 재해분야에서는 폭염에 의한 기반시설 취약성과 폭설에 의한 기반시설 취약성 그리고 해수면 상승에 의한 기반시설 취약성 등이 취약한 것으로 평가되었다. 취약한 10개 세부분야에 대한 유형분류 결과, 총 10 중 8개 세부분야가 시급하고, 2개 분야에 대해서는 시급하지 않은 것으로 나타났으며, 시급하다고 평가된 세부분야는 폭염에 의한 건강 취약성, 폭염에 의한 기반시설 취약성, 폭설에 의한 기반시설 취약성, 해수면 상승에 의한 기반시설 취약성, 농경지 토양 침식 취약성, 가뭄에 의한 산림 식생의 취약성, 산림 생산성 취약성, 침엽수 취약성 등이다. 8개 세부분야에 대한 읍면별 취약 지역의 경우 평가 결과 대부분 인구가 밀집된 제주시 동지역과 서귀포시 동지역이 우선순위 안에 포함되는 것을 알 수 있었으며, 이에 따른 제주지역기후변화 재난 예방 및 대응 방안은 다음과 같다. 첫째, 제주시 동지역에 대한 기후노출에 의한 모니터링 강화 및 취약계층에 대한 적절한 정보 체계 구축이 필요하다. 둘째, 기후변화 적응 능력 배양을 위한 제주시 동지역 녹지면적 및 쉼터 확대가 필요하다. 셋째, 폭설 대비 제주시 동지역 인력 확충을 통한 피해 최소화가 필요하다. 다섯째, 서귀포시 동지역에 대한 산림방제면적과 자연휴식년제 실시 면적 확대를 통한 산림생산성 증대 및 가뭄에 의한 피해를 감소시킬 필요가 있다. 여섯째, 국가해수면센터 유치를 통한 적응 능력 배양이 필요하다. 종합적으로 제주지역에 대한 기후변화 취약성 평가 결과, 8개 분야가 취약한 것으로 나타났으며, 취약한 분야에 대한 적응대책에 대해서 제시하고 있으나, 적응 대책은 간단히 말해서, 정보 체계의 구축과 모니터링 그리고 각 분야에 대한 세부적인 관리 방안을 마련하면 될 것으로 판단된다. 다만, 여기서 간과하지 말아야 할 점은 적응대책은 어찌 보면 너무 지역적이거나 단기적인 측면만을 가지고 제언하는 것으로, 깊이 들여다보면 근본적인 원인을 제거하는 것이 무엇보다도 중요하다. 그러한 측면에서 기후변화의 원인으로 지목받고 있는 온실가스 배출에 있어서, 기후변화의 원인인 온실가스에 대한 감축 노력을 통해 기후노출에 대한 영향을 줄여야할 것이며, 제주가 그 중심에 서야 한다.

유전 알고리즘을 이용한 지하수 오염원 누출이력 규명 도구 개발

박유철 대한지질공학회 2016 대한지질공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.1

지하수 오염은 인간의 건강을 해치고 산업의 발전을 저해하는 중요한 문제이다. 오염된 지하수로 인해 발생하는 문제를 해결하기 위해서는 막대한 비용과 시간을 들여서 정화 사업을 진행하여야 한다. 이 때 발생하는 비용은 일반적으로 지하수를 오염시킨 책임이 있는 기관이나 회사가 감당하는 것이 타당할 것이다. 하지만, 산업단지 등과 같이 오염원이 여러 개 존재하거나 지하수 오염원에 대한 기록이 충분하지 않은 경우에는 지하수 오염 책임과 함께 정화 비용에 대한 분담 비율에 대하여 분쟁이 발생할 수 있다. 국외에서는 이에 대한 해결책으로 주로 추적자를 사용하는 현장조사를 실시하여 오염원을 규명하는 연구를 하고 있다. 하지만 현장조사법은 시간과 비용이 많이 소요된다는 단점이 있기에 이를 보완할 수 있는 방법으로 수치해석을 이용하는 방법이 개발되어 왔다. 국내에서도 오염 현장에서 주로 추적자 시험이 실시되어 왔으나 수치해석을 이용한 방법에 대한 연구는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 국내에서 사용할 수 있는 지하수 오염원 누출이력 규명 방법을 개발하고, 이를 실무자가 손쉽게 사용할 수 있도록 사용자 편의적 소프트웨어를 개발하고자 계획하였다. 지하수 오염원 누출이력 규명은 시뮬레이션을 바탕으로 최적화 기법을 사용하여 수행된다. 현장에서 관측된 지하수 오염물질의 농도 이력을 기본 자료로 하고, 오염 지역의 대수층의 수리지 질학적 특성과 오염물질의 거동 특성을 가정한다. 오염원과 누출이력에 대한 충분한 정보가 존재하지 않기에 현장의 수리지질학적 특성을 감안하여 오염원의 누출이력을 가정한다. 실제 자료와 가정한 자료를 입력 자료로 사용하여 지하수 유동과 오염물질의 거동을 시물레이션한다. 여기서 사용되는 수치해석 프로그램으로 MODFLOW와 MT3DMS이 지하수 유동과 오염물질 거동에 각각 사용된다. 만약 가정한 오염원의 정보가 실제의 정보와 다르다고 한다면 계산된 농도 이력과 실제 농도 이력 사이에 차이가 존재하며, 이 차이가 줄어드는 과정이 최적화 과정이다. 본 연구에서는 유전알고리즘이 사용되며, 유전알고리즘의 적용성이 매우 뛰어나므로 오염원누출이력 규명과 같은 복잡한 시스템의 최적화에 유리하다고 판단된다. 본 연구에서 계획된 오염원 규명 방법의 타당성을 파악하기 위하여 간단한 모의시험을 고안하고, 그 결과에 대하여 분석한다. 또한 개발된 규명 방법이 실무자에 의하여 편리하게 사용될 수 있도록 소프트웨어의 입출력 부분을 새로이 설계하여 제작한다. 본 연구가 계획대로 진행된다면 지하수 오염원 누출이력 규명이 편리하고 쉽게 수행될 것으로 판단된다.

지질횡단면을 활용한 원추형 현무암 비탈면 안정성

임명혁,황성필,박병석,안준상,김우석 대한지질공학회 2024 지질공학 Vol.34 No.3

연구 대상은 신생대 제3기 현무암 지층과 단층 및 파쇄대가 다수 발달하고 있는 절취 암반 비탈면으로서법면의 주향이 다양하게 변하는 원추형 형상을 나타낸다. 비탈면 내 불연속면은 단층과 단층대 및 파쇄대, 전단절리 및 인장절리가 발달하며, 구간별로 파괴의 유형과 규모는 비탈면 및 불연속면의 배향에 따라 다양하며, 평면파괴와 쐐기파괴가 우세하다. 비탈면 현황도 자료 및 비탈면 암반분류(slope mass rating, SMR), 암석의 물성 및 역학시험, 평사투영법, 지질횡단면도 분석 및 한계평형해석 등을 검토한결과, 3개의 대표 단면 모두 허용 안전율 미달로 대책공법이 요구되었다. 안전성, 경제성, 시공성 등을 고려한 비탈면 안정성을 위해서는 사면구배완화공법과 함께 녹생토 표면처리 공법 및 낙석방지책 설치를대책공법의 최적 방안으로 제시하며 적용 후의 비탈면 안전율은 모두 허용안전율 이상이었다. 비탈면 현황도 및 비탈면에 대해 수직인 여러 대표 구간의 지질횡단면도 작성, 대표단면으로 지질횡단면을 이용하여 한계평형 해석 및 대책공법에 대한 제시는 비탈면 3차원 해석과 안정성 검토에 관해 주요한 방법이 될 것으로 생각된다. 원추형 비탈면과 같이 주향이 다양하게 변화하는 경우는 다수의 지질횡단면도 작성이 필요하며, 한계평형해석을 위한 대표 단면은 구간별로 지질횡단면도를 기본도면으로 설정해야 한다. This study investigated a cut-slope surface containing Tertiary faults, representing a conical-shaped slope with strike varying from N44°E to NS, N50°W, and finally N70°E. The slope consists mainly of basalt, with discontinuities in the slope including faults, fault zones, fracture zones, shear joints, and extension joints. The type and scale of failure vary with the strike of the slope and the strikes of dis continuities, with plane and wedge failure predominating. Based on face-mapping data, SMR (slope mass rating), rock physical and mechanical properties, analysis of stereonet projections and geological cross-sections, and critical equilibrium analysis, optimal slope stability determination was found to involve the countermeasure method, the slope gradient relief method, the green soil surface treatment method, and a fall prevention measure. After application of the countermeasure method, both dry and wet slope conditions exceeded allowable safety factors. It is expected that the preparation of geo logical cross-sections of various representative sections perpendicular to the surface of the slope, and the application of corresponding countermeasure methods, will be reasonable tools for three-dimen sional analysis of slope stability. If the strike of the slope varies widely, it is necessary to prepare geological cross-sections, and the section used for critical equilibrium analysis must be established as the basic section.

대한지질공학회 제2차 정기학술 발표회 논문 요약

대한지질공학회 대한지질공학회 1992 지질공학 Vol.2 No.2

대한지질공학회 1994년도 정기학술발표회 논문요약

대한지질공학회 대한지질공학회 1994 지질공학 Vol.4 No.2

대한지질공학회 제3차 정기학술 발표회 논문 요약

대한지질공학회 대한지질공학회 1993 지질공학 Vol.3 No.1

대한지질공학회 제1차 정기학술발표회 발표논문 요약

대한지질공학회 대한지질공학회 1992 지질공학 Vol.2 No.1

제주도 한림 재암천굴과 도로 교차구간의 CaveBIM 구축

안준상,김우람,백용,김진환,이종현 대한지질공학회 2022 지질공학 Vol.32 No.4

지하공간을 구성하고 있는 지중구조물, 지반, 암반 등 다양한 구성 요소 중에 지질공학적 측면을 포함한 모든 정보에 대한 모델 구축은 현실적으로 어려운 과정이며, 현재 진행형인 분야이다. 본 연구에서는 지질공학적인 정보모델 구축 과정이 비교적 쉬운 상용 소프트웨어를 활용하여 제주도 일부 지역 대상의 3차원 지질정보모델, 동굴형상정보모델, 도로 주변 현황 정보모델까지 한 번에 디지털화하는 과정이 포함되어 있다. 제주도에 존재하는 수많은 자연동굴 중에 도로와 교차하는 위치 중 제주도 한림 재암천굴을 대상으로CaveBIM 기반의 디지털 트윈 구축에 관한 연구를 수행 중이다. 본 연구에서는 3D 레이저 스캐너를 사용한 동굴 형상 정보모델링, 지질 정보및 지구물리탐사 자료를 활용한 3D 지질 모델링, 드론을 활용한 재암천굴 상부 도로 주변 현황 정보모델링 등의 개별 데이터 구축과 통합을 통해서 디지털화하는 과정을 포함하고 있다. 본 연구에서는 한림-제주 지역에 대한 전역모델(GSM) 및 재암천굴에 대한 국부모델(LSM)을 구축하였다. 또한 재암천굴에 대한 LSM 구축 시 교차검증을 수행하여 결과를 비교 및 분석하였다.

포항분지 CO(2) 지중저장 유망 저류층 특성화

조영욱,( Quoc Nghiep Quach ),장찬동,송인선,신영재,권이균 대한지질공학회 2016 대한지질공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.1

이산화탄소 지중저장 기술개발을 위한 해상 주입실증 프로젝트가 영일만에서 수행되고 있다. 본 연구에서는 영일만 지역 포항분지에 대한 CO2 저장소로서의 지질조건을 층서/구조/역학적으로 특성화하고 유망 저류층으로서의 가능성을 평가하였다. 포항신항 방파제 전면해상에서 수행된 3차원 탄성파 탐사 결과 예상 저장심도에 두 개의 완만한 배사구조가 존재함을 파악하였으며 다수의 북동-남서 주향과 고각(50°-70°)을 갖는 단층들이 분포하고 있음을 관찰하였다. 보다 자세한 층서와 암질을 파악하기 위해 해상에 굴착한 탐사시추공과 전 구간 회수된 시추코어로부터 770-830 mbsf(meter below sea floor)에 사암/역암의 조립질 퇴적층이 존재하고 있음을 확인하였다. 코어에 대한 측정 결과 이 퇴적층은 20%의 공극률, 30 mD에 이르는 투수율을 보여 이산화탄소 저장층으로서의 가능성을 보였다. 이 퇴적층은 해저면부터 740 mbsf 심도에 이르는 두꺼운 이암으로 피복되어 있다. 이러한 층서적 구조는 지중저장 후보지로서의 유망한 층서트랩을 잘 보여준다. 영일만 저류층 및 주변 단층의 지질역학적 특성화를 위해 탐사시추공에서 수행한 시추공 영상검층과 Leak-off Test(LOT), 그리고 일련의 시추코어 강도측정 시험 결과를 바탕으로 저류층 응력상태를 분석하였다. 실시된 공내영상검층 전 구간에 거쳐 관찰된 일관된 방향(북동-남서)의 시추공벽 압축파쇄대는 영일만 저류층의 최대수평주응력(SHmax)이 남동-북서 방향으로 작용하고 있음을 지시한다. 시추공 700 mbsf의 케이싱 슈에서 실시된 LOT로 측정된 최소수평주응력(Shmin)의 크기는 약 12 MPa, 해당 심도에서 상재하중으로 계산된 연직응력(Sv)의 크기는 13.7MPa이며, 관찰된 시추공벽 압축파쇄대의 폭과 암석강도 상관성을 이용해 규명한 최대수평주응력의(SHmax)의 크기는 약 19.4 MPa로 규명되어 영일만 저류층은 세 주응력 간의 상대적 크기가 Shmin < Sv < SHmax인 주향이동단층에 유리한 응력체계 하에 있음을 지시한다. 규명된 응력 상태를 활용하여 관찰된 단층들의 자세에 따른 전단성향(slip tendency)을 분석한 결과 다수의 북동-남서의 단층들은 비교적 낮은 전단성향을 가짐을 보인다. 이는 저류층 주변 단층의 지질역학적문제점(단층 전단 재활성 및 미소지진) 발생 가능성이 비교적 낮음을 시사한다. 추가로 Leak-Off 시험의 압력-시간 곡선을 통해 유추한 700 mbsf 심도의 이암 투수율은 0.02 mD로 얻어져 저류층 상부 덮개암으로서의 역할을 충분히 할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구 결과는 영일만 이산화탄소 주입실증 사이트의 층서/구조/지질역학 특성이 이산화탄소 지중저장 시험을 위한 유망한 사이트임을 시사한다.