Geophysics and Geophysical Exploration ISSN:1229-1064(Print) 2384-051X(Online) 지구물리와 물리탐사

2050 탄소중립을 달성하기 위해 현재 전 세계적으로 이산화탄소 포집·활용·저장(Carbon Dioxide Capture Utilization and Storage, CCUS) 기 술이 주목받으면서, 북미, 북해, 중동, 오세아니아 지역을 중심으로 다양한 대규모 이산화탄소 포집·저장(Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS) 사업이 활발하게 추진되고 있다. 2050년까지 연간 3,000만 톤급의 국내 저장소 확보가 중요한 국내 상황을 고려하여, 판구 조론적 관점에서 해외 대규모 이산화탄소 저장소의 형성 과정과 지질구조 특징을 분석하고자 한다. 이를 위하여 해외 대규모 CCS 프로 젝트를 개발 중인 북미, 북해, 오세아니아, 중동 지역의 이산화탄소 저장소의 형성 과정을 GPlates 프로그램을 활용하여 판구조론적인 관 점으로 해석하였다. 또한, 각 지역을 대표하는 지중저장소에 대한 탄성파 영상화 결과를 지질구조적 측면에서 해석함으로써, 향후 국내 대 규모 저장소 탐사에 활용할 수 있다.

이 논문에서는 중력, 자력, 및 탄성파 자료를 이용하여 한일공동개발구역(Korea-Japan Joint Development Zone, JDZ)의 구조를 분석했다. 중력과 자력 자료를 분석한 결과 제주 분지 일원에서 낮은 중력 및 자력 이상을 보이는 영역이 확인되었다. 또한, 분지 경계를 확인하기 위하여 부게 이상 자료에 총수평 기울기(total horizontal gradients)를, 그리고 총자기 이상 자료에 어넬리틱 시그널(analytic signal)을 적용 한 결과 분지 경계를 확인할 수 있었다. 높은 대자율을 보이는 타이완-신지 벨트는 북동-남서 방향으로 JDZ의 중심을 가로지르고 있으며 관입암체로 추정되는 암상들이 JDZ에 산발적으로 나타난다. 3차원 자력 및 중력 역산 결과는 대자율과 밀도의 높은 상관 관계를 보였 다. 제주 분지와 호 분지에서 낮은 밀도 분포를 나타내며 타이완-신지 벨트에서는 높은 대자율 분포를 보여준다. 제주 분지 일원 측선에 서 밀도 단면도와 탄성파 단면도를 비교한 결과 높은 밀도는 화성 활동에 의한 암상(sill), 지루(horst), 기반암 상승부와 연관 있으며 낮은 밀도는 기반암이 함몰된 지구(graben)과 연관된 것으로 해석된다. 이 결과는 탄성파 자료와 중자력 자료를 활용한 융합 해석법이 JDZ 일 원의 지하구조 특성을 효과적으로 파악할 수 있음을 제시한다.

MT 탐사는 측점 주변의 지형과 바다와 같은 외부적 환경 요인에 의해서도 자료에 영향을 받는데, 특히 섬에서 수행된 MT 탐사 자료에 는 지형효과와 해양효과가 복합적으로 작용하게 되며, 올바른 해석을 위해서는 두 효과에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 지형과 해양의 영향이 포함된 MT 반응(겉보기비저항, 위상)을 분석하기 위해 깊은 바다에 둘러싸인 원뿔 형태의 소규모 섬 모델을 생성하였다. 지 형만을 고려한 지형모델, 지형과 바다를 동시에 고려한 섬 모델에 대하여 2차원 순산모델링과 3차원 순산모델링을 수행하고 MT 반응을 확인하였다. 3차원 섬 모델에 대해 2차원 모델링을 수행하면, 측선의 직교 방향에 대한 지형 변화와 바다를 고려하지 못하는데, 3차원 모 델링을 수행함으로써 모든 방향의 지형 변화와 섬을 둘러싼 바다를 고려한 MT 반응을 얻을 수 있었다. 언덕과 같이 주변의 기복이 심한 지형에서는 겉보기비저항 XY 성분과 YX 성분의 벌어짐 현상이 전형적으로 발생하였다. 저비저항 이상체가 해수면 아래 1 km 심도에 존 재할 경우, MT 반응에서 지형과 바다로 인한 변동과 구분할 수 있으며, 심도 증가에 따라 이상체의 영향이 감쇠하였다. 다양한 조건에서 모델링을 수행하고 MT 반응을 분석함으로써, 현장 MT 자료에 대한 이해를 높이고 자료 해석에 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

이 논문에서는 타원판의 벡터 중력과 중력 변화율 텐서 반응식을 유도하였다. 타원판의 벡터 중력은 이중 적분으로 표현한 타원판에 의 한 중력 퍼텐셜을 각 축 방향으로 미분하여 유도한다. 이중 적분으로 정의된 타원판에 의한 벡터 중력은 복소 그린 정리를 이용하여 타원 판 경계를 따라 폐곡선의 선적분으로 변형한다. 최종적으로 타원판 경계를 매개변수로 설정하여 1차원 수치적분을 통하여 타원판에 의 한 벡터 중력을 유도한다. 타원판에 의한 중력 변화율 텐서의 xz, yz, zz성분은 타원판의 벡터 중력을 수직 방향으로 미분하여 구한다. xx, yy, xy성분은 이중 적분 형태의 벡터 중력의 수평 성분을 먼저 수평 방향으로 미분한 후 복소 그린 정리를 이용하여 유도한다.

온실가스 저감을 위하여 대규모의 단지를 건설할 수 있고 발전 효율성이 우수한 해상 풍력이 각광 받고 있다. 해상 풍력 단지에서 생산한 전력을 송전하기 위해서는 해저 전력 케이블이 필수적이며, 케이블의 모니터링 및 고장 지점 파악을 위하여 해저 케이블의 위치 또는 매 설 심도 분석이 필요하다. 본 논문에서는 해저 전력 케이블을 탐지하기 위한 기술 및 연구에 대하여 소개하였으며, 탄성파/음향, 전자 탐 사, 자력 탐사로 분류하여 조사하였다. 탄성파/음향은 주로 선박에 장비를 설치하여 해저 전력 케이블을 탐지하였으며, 전자 및 자력 탐 사는 AUV, ROV와 같은 무인 잠수정에 장비를 설치하여 케이블을 탐지하였다. 본 논문을 활용한다면 해저 케이블 탐지 기술에 대한 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

사용후핵연료 심층처분 부지조사는 그 중요성과 특수성을 고려할 때, 터널, 교량 등과 같은 일반적인 지반조사와는 달리 높은 수준의 품 질관리가 요구된다. 본 논문에서는 단계별 부지조사에 적용할 물리탐사 기법을 선정하고, 탐사방법별 물리탐사 수행지침서를 작성한 사 례를 소개하고자 한다. 물리탐사 수행지침서는 탐사계획, 자료획득, 자료처리 및 해석의 수행 절차와 고려사항 및 품질관리에 대한 내용 이 포함되어 있으며, 이 중 항공전자탐사와 탄성파 반사법탐사 내용을 간략히 정리하였다.