A Feasibility Study on 3D Inversion of Grid-Based 2D Electrical Resistivity Data for Landfill Sites

Chul Hee Lee; Su In Jeon; Yongjae Lee; Yoonsup Moon; Young-Kyu Kim; Gi Tae Nam; Won-Ki Kim

doi:10.7582/GGE.2026.29.2.112

Preview

Research Article

Geophysics and Geophysical Exploration. 31 May 2026. 112-120
https://doi.org/10.7582/GGE.2026.29.2.112

A Feasibility Study on 3D Inversion of Grid-Based 2D Electrical Resistivity Data for Landfill Sites

격자형 2차원 전기비저항 자료를 이용한 매립지 3차원 역산 적용성 평가

Chul Hee Lee¹

Su In Jeon¹

Yongjae Lee¹

Yoonsup Moon¹

Young-Kyu Kim²

Gi Tae Nam³

Won-Ki Kim³^*

이 철희¹

전 수인¹

이 용재¹

문 윤섭¹

김 영규²

남 기태³

김 원기³^*

¹ASIAGEO Co., Ltd.

²Korea Engineering Consultants Corp.

³Department of Earth & Environmental Sciences, Chungbuk National University

¹(주)아시아지오

²한국종합기술

³충북대학교 지구환경과학과

^{*Corresponding Author}

License (open-access, http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/):

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

ABSTRACT

Effective management of environmental contamination at landfill sites requires the use of highly reliable monitoring techniques, and precise investigations that utilize three-dimensional (3D) spatial information are particularly important. In this study, a 3D inversion was performed using two-dimensional (2D) electrical resistivity survey data acquired from survey lines arranged in a grid pattern at the 2nd Sudokwon landfill site, and it’s the feasibility of this approach for landfill applications was examined. The survey was conducted through a combined inversion of data acquired with 5 m and 10 m electrode spacings to ensure shallow resolution and sufficient investigation depth. In addition, to analyze the effect of data density on the 3D inversion results, inversions were performed for two cases with survey line intervals of 25 m and 50 m, and the results were compared. The analysis revealed that 3D inversion using 2D survey data had a limitation: a grid-like pattern reflecting the survey line geometry appeared in the shallow subsurface, owing to its dependence on the input data. This methodological characteristic arises from the grid-shaped survey line configuration, and its effect tends to decrease with increasing depth. Nevertheless, the method effectively delineated the 3D spatial distribution of high-resistivity zones associated with the upper gravel cover layer and low-resistivity zones influenced by leachate, thereby confirming its potential as an economical and efficient 3D electrical resistivity investigation technique for landfill sites. Furthermore, narrower survey line spacing enhances spatial resolution, demonstrating that ensuring sufficient data density is critical for obtaining reliable 3D inversion results.

Keywords

Landfill

Electrical Resistivity

3D Inversion

Data Density

매립지에서 발생하는 환경오염을 효과적으로 관리하기 위해서는 신뢰도 높은 모니터링 기법의 적용이 필수적이며, 특히 3차원 공간 정보를 활용한 정밀 조사의 필요성이 높다. 본 연구에서는 수도권 제2매립장을 대상으로, 격자 형태로 배치된 측선에서 획득한 2차원 전기비저항 탐사 자료를 이용하여 3차원 역산을 수행하고, 매립지에 대한 적용 가능성을 검토하였다. 탐사는 천부 해상도 확보를 위한 5 m 전극 간격 자료와 탐사 심도 확보를 위한 10 m 전극 간격 자료를 복합 역산하여 수행하였다. 또한, 자료 밀집도가 3차원 역산 결과에 미치는 영향을 분석하기 위해 측선 간격 25 m와 50 m의 두 경우에 대해 역산을 수행하고 결과를 비교하였다. 분석 결과, 2차원 탐사 자료를 이용한 3차원 역산은 입력 자료에 대한 의존성으로 인해 표층부에서 측선 형태의 격자 패턴이 나타나는 한계가 존재하였다. 이는 격자 형태의 측선 배치에 따른 방법론적 특성으로, 심도가 증가할수록 그 영향이 감소하는 경향을 보였다. 그러나 상부 자갈층에 의한 고비저항대와 침출수의 영향을 받은 저비저항대의 3차원 공간 분포를 효과적으로 파악할 수 있어, 경제적이고 효율적인 매립지 3차원 전기비저항 조사 기법으로서의 가능성을 확인하였다. 또한, 측선 간격이 좁을수록 공간 분해능이 향상되어, 신뢰도 높은 3차원 역산 결과를 얻기 위해서는 충분한 자료 밀집도의 확보가 중요함을 확인하였다.

키워드

매립지

전기비저항

3차원 역산

자료 밀집도

MAIN

서 론
자료획득
3차원 해석
토 의
결 론

서 론

인류 활동으로 인해 다양한 형태의 폐기물이 대량으로 생성되고 있다. 이러한 폐기물은 자연을 오염시킬 뿐만 아니라, 때로는 인간에게 직접적인 위협을 가하기도 한다(Park et al., 2007; Fu et al., 2022). 이로 인해 효과적인 폐기물 처리는 현재 인류가 직면한 가장 중요하고 시급한 과제 중 하나로 여겨지고 있다.

폐기물 처리 방법으로는 소각, 재활용, 퇴비화, 에너지화, 그리고 매립 등이 있다. 소각은 폐기물을 태워 부피를 줄이는 효과적인 방법이지만, 처리 과정에서 대기 오염을 유발할 수 있다(An et al., 2021). 종이, 플라스틱, 일부 금속과 같은 폐기물은 재활용이 가능하지만, 재활용이 가능한 품목과 처리 범위에는 한계가 있다. 음식물이나 유기성 폐기물은 적절히 처리하면 퇴비로 활용할 수 있으나, 일반 폐기물에는 적용하기 어렵다. 에너지화는 폐기물을 연료로 활용해 에너지를 생산하는 방법이지만, 대규모 설비와 유지 관리에 높은 비용이 소요된다(Park et al., 2008). 한편, 매립은 비교적 적은 비용으로 다양한 폐기물을 처리할 수 있는 방법으로 과거부터 지금까지 널리 사용되었다. 그러나 매립은 최근 환경 문제와 사회적 이슈로 많은 문제를 가지고 있다(Paik and Kam, 2021).

특히 과거에 널리 적용되었던 매립 방식은 적절한 기술과 철저한 관리 공법이 요구된다. 매립 후 폐기물이 안정화되어 더 이상 환경오염 물질이 생성되지 않는 상태가 될 때까지 지속적인 모니터링이 필수적이다. 매립지 내 폐기물의 상태와 폐기물로 인해 발생하는 침출수의 분포 특성을 효과적으로 모니터링하기 위한 방법 중 하나로, 지구물리탐사를 활용한 모니터링 기술이 활발히 적용되고 있다(Song et al., 2003; Grellier et al., 2008). 전기비저항 탐사는 지하 매질의 전기비저항 변화를 파악하여 매립지를 모니터링하는 데 유용한 기술로, 국내외에서 널리 적용되며 발전해 왔다(Lee and Kim, 1996; Kim, 2006). Genelle et al. (2012)는 전기비저항 토모그래피 기법이 매립 후 포설된 덮개층의 균열 또는 누수와 같은 결함 및 문제점을 확인할 수 있는지를 파악하기 위한 실험을 진행하여 적용성을 확인하였으며, Koda et al. (2017)은 전기비저항탐사를 이용하여 매립지내에 존재하는 잠재적 오염물질의 거동 경로를 조사하였다. 국내에서도 이러한 기술은 다양한 매립지에서 활용되고 있으며, Lee et al. (2016)은 전기비저항 탐사를 이용하여 매립장 주변 지질정보와 침출수 존재 및 영향 범위를 추정하였다. 또한, Lee et al. (2024)은 매립지에서 발생하는 침출수를 재주입하여 폐기물을 조기에 안정화하는 바이오리액터 공법이 적용된 국내 매립지에서, 재주입된 침출수의 분포를 모니터링하기 위한 기법으로 2차원 전기비저항 탐사를 활용한 테스트 모니터링을 수행하였다. 이 연구에서는 침출수의 공간적 분포를 파악하기 위해 탐사 측선을 격자 형태로 설정하여 자료를 수집하였으며, 내삽을 통해 침출수의 분포 특성을 효과적으로 추정하였다.

본 연구에서는 Lee et al. (2024)이 연구한 동일한 매립지를 대상으로 3차원 해석 기법의 적용성을 평가하기 위해, 2023년에 격자형 2차원 전기비저항 탐사 자료를 추가로 획득하였다. Lee et al. (2024)에서 사용된 2013년의 선행 테스트 자료보다 조밀한 측선 간격을 설정하여 보다 상세한 자료를 확보하였으며, 비용 절감과 자료 획득의 효율성을 함께 고려하여 2차원 탐사를 실시한 후 3차원으로 해석하였다. 획득된 자료는 상용 3차원 역산 프로그램을 사용하여 역산을 수행하였으며, 측선 간격에 따른 자료 밀집도가 3차원 역산 결과에 미치는 영향을 분석하고 매립지에 대한 적용 가능성을 검토하였다.

자료획득

본 연구의 대상 지역은 인천광역시에 위치한 수도권 제2매립장이다(Fig. 1). 본 연구의 탐사 측선이 형성하는 격자의 유효 영역(study area)은 동-서 방향 약 100 m, 남–북 방향 약 175 m로, 면적은 약 17,500 m²이다. 해당 매립장의 전체 부지 면적은 약 3,800,000 m²이며, 실제 매립 면적은 약 2,620,000 m²로 매우 넓다(SLSMC, 2025). 이 매립지는 2000년 10월부터 2018년 10월까지 약 18년간 운영되었으며, 이 기간 동안 약 80,180,000톤의 폐기물이 매립되었다. 현재 매립은 종료되었으며, 사후 관리를 진행 중이다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ggekseg/2026-029-02/N0540290203/images/ggekseg_2026_292_112_F1.jpg

Fig. 1

Location and aerial view of the 2nd Sudokwon landfill site in Incheon, Korea. The black square in the right panel indicates the study area (~100 m × ~175 m, ~17,500 m²) where the grid-based 2D resistivity survey was conducted.

Fig. 2는 연구 지역에 설정된 탐사 측선을 보여준다. Fig. 2(a)는 실제 탐사가 수행된 측선을 파란색으로 나타내었으며, 측선 간격은 약 25 m이다. 동–서 방향으로 8개(L-1 ~ L-8)의 측선과 남–북 방향으로 5개(L-9 ~ L-13)의 조사 측선이 설정되었다. Fig. 2(b)는 3차원 해석에서 조사 측선 간격의 영향을 평가하기 위해, 간격을 50 m로 설정한 경우를 나타낸다. 이는 Fig. 2(a)에서 홀수 측선만을 사용한 것이다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ggekseg/2026-029-02/N0540290203/images/ggekseg_2026_292_112_F2.jpg

Fig. 2

Survey lines with (a) 25 m intervals and (b) 50 m intervals.

분석 심도는 매립지 차수막 심도(40 ~ 45 m)까지로 설정하였다. 본 연구에서는 5 m 전극 간격으로 자료를 획득하여 천부 구조의 해상도를 확보하고, 10 m 전극 간격으로 자료를 획득하여 충분한 탐사 심도를 확보하였다. 이 두 간격에서 얻어진 자료를 활용하여 복합 역산을 수행하였다. 10 m 간격 자료는 5 m 간격 자료의 전극 배치에서 한 칸 건너뛴 위치의 전극을 송·수신 전극으로 활용하여 동일 좌표계상에서 획득되었다. 두 자료는 각 측정값이 자신의 송·수신 전극 위치 좌표와 측정 겉보기 비저항(ρ_a) 정보를 함께 포함하므로 별도의 보간이나 자료 변환 없이 단일 파일로 병합 가능하다. 전기비저항 탐사와 관련된 변수들은 Table 1에 정리하였다.

Table 1

Parameters of the electric resistivity survey.

Name	25 m interval		50 m interval
Array	Dipole-Dipole array
Number of lines	13 (transverse : 8, longitudinal : 5)		8 (transverse : 5, longitudinal : 3)
Electrode spacing	5 m, 10 m
Line length (Number of electrodes)	L-1	115 m (24)	L-1	115 m (24)
	L-2	160 m (33)
			L-3	160 m (33)
	L-3	160 m (33)
	L-4	160 m (33)
			L-5	160 m (33)
	L-5	160 m (33)
			L-7	160 m (33)
	L-6	160 m (33)
	L-7	160 m (33)
			L-8	160 m (33)
	L-8	160 m (33)
	L-9	180 m (37)
			L-9	180 m (37)
	L-10	195 m (40)
			L-11	200 m (41)
	L-11	200 m (41)
	L-12	200 m (41)
			L-13	200 m (41)
	L-13	200 m (41)

Fig. 3은 전극 간격이 5 m와 10 m인 자료를 복합 역산하여 얻은 횡방향 2D 전기비저항 탐사 단면을 나타낸다. Fig. 3(a)는 측선 길이가 160 m인 L-5의 결과이며, Fig. 3(b)는 측선 길이가 200 m인 L-11의 결과이다. 두 결과에서 전기비저항 값의 범위는 유사하게 나타난다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ggekseg/2026-029-02/N0540290203/images/ggekseg_2026_292_112_F3.jpg

Fig. 3

2D electrical resistivity sections for (a) L-5 and (b) L-11.

약 5 m 심도의 천부에서는 20 Ω·m 이상의 상대적으로 높은 고비저항대가 두 단면 모두에서 확인되며, 이는 매립을 위해 복토한 자갈층의 영향을 받은 것으로 해석된다. 고비저항대 하부에는 약 10 Ω·m 이하의 저비저항대가 넓게 분포하고 있으며, 이는 재주입된 침출수의 영향으로 형성된 것으로 판단된다. 특히, 침출수 수직 주입정 심도가 지표면 기준 8 m (고도 약 42 m)인 것을 고려하면, 침출수는 수평 주입관로 및 수직 주입정을 통해 매립층 하부까지 확산이동 되는 것으로 해석된다.

3차원 해석

매립지 모니터링과 같이 지하의 공간적 변화를 효과적으로 관찰하기 위해서는 3차원 해석이 매우 중요하다(Ogilvy et al., 2002). 본 연구에서는 격자 형태로 구성된 탐사 측선에서 2차원 탐사 자료를 획득한 후, 이를 통합하여 3차원 역산을 적용하였다. 이 방법은 여러 개의 2차원 자료를 동일한 좌표계로 변환한 후 3차원 형태로 재구성하여 역산을 수행하는 방식이다(Jackson et al., 2001). 2차원 탐사자료를 이용한 3차원 역산은 확보한 자료의 양과 밀집도, 즉 측선 간격에 영향을 받는다(Inoue et al., 2018). 또한, 지하 구조가 복잡한 경우 3차원 효과를 충분히 반영하기 어렵다는 한계가 있다(Inoue et al., 2018). 그러나, 본 방법은 완전한 3차원 탐사에 비해 경제적이며 신속한 조사가 가능하고, 기존 자료를 활용할 수 있다는 장점이 있다(Yang and Lagmanson, 2006).

본 연구에서는 격자 형태의 2차원 전기비저항 탐사 자료를 이용한 3차원 역산을 수행하였다 역산 과정에서는 합성 자료와 관측 자료 간의 오차가 최소화되도록 지하 모델을 반복적으로 업데이트한다(식 (1)).

(1)

m_{i + 1} = m_{i} + ∆ m

여기서, $m$ 은 모델 변수이며, $i$ 는 반복 횟수이다. 합성자료는 아래의 3차원 공간에 대한 편미분 방정식을 풀어 얻을 수 있다.

(2)

\frac{\partial}{\partial x} (σ \frac{\partial V}{\partial x}) + \frac{\partial}{\partial y} (σ \frac{\partial V}{\partial y}) + \frac{\partial}{\partial z} (σ \frac{\partial V}{\partial z}) = I (x, y, z)

여기서, $V$ 는 전위, $σ$ 는 전기전도도, $I$ 는 전류이다. 3차원 전기비저항 역산에서 해의 비유일성과 비선형성을 극복하기 위해 평활화된 역산 기법(Smooth Model Inversion)을 적용하였다(Constable et al., 1987; DeGroot-Hedlin and Constable, 1990). 평활화된 모델 역산에서 목적함수 $S (m)$ 은 다음과 같이 정의된다.

(3)

S (m) = {(d_{o b s} - g (m))}^{T} W_{d}^{T} W_{d} (d_{o b s} - g (m)) + α m^{T} R^{T}

여기서, $α$ 는 평활화 요소(라그랑지 승수), $W_{d}$ 는 가중행렬, $R$ 은 거칠기 연산자이고, $d_{o b s}$ 와 $g (m)$ 은 각각 관측 자료와 합성 자료이다. 역산에 사용된 주요 변수들은 Table 2에 정리하였다.

Table 2

Inversion parameters.

Parameter	Value
Inversion method	Smooth model inversion
Lagrange multiplier (α)	10
Maximum iteration	8

Fig. 4는 Fig. 2(a)의 25 m 측선 간격 자료를 이용한 3차원 역산 결과를 나타낸다. 상부에서는 자갈층의 영향을 받은 고비저항대가 뚜렷하게 확인되며, 하부에서는 침출수의 영향을 받은 저비저항대가 명확하게 분포하는 것을 볼 수 있다. 또한, 상부 고비저항대의 두께와 하부 저비저항대의 공간적 분포가 Fig. 3의 2차원 단면 결과와 잘 대응되어 3차원 역산 결과가 신뢰할 수 있음을 확인할 수 있다. 상부 층에서 관측 격자에 대한 의존성이 일부 확인되지만, 격자 형태의 2차원 탐사 자료를 활용한 3차원 역산을 통해 매립지의 공간적 변화를 효과적으로 파악할 수 있음을 확인하였다. Fig. 5는 Fig. 2(b)의 50 m 측선 간격 자료를 이용한 3차원 역산 결과를 나타낸다. Fig. 4에서도 표층에서 측선의 형태가 확인되지만, Fig. 5는 격자 간격이 50 m로 자료의 밀집도가 상대적으로 낮아 Fig. 4보다 관측 자료에 더 크게 영향을 받는 경향을 보인다. 따라서, 2차원 전기비저항 탐사 자료를 활용한 3차원 역산에서는 자료의 밀집도가 역산 결과의 신뢰도에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ggekseg/2026-029-02/N0540290203/images/ggekseg_2026_292_112_F4.jpg

Fig. 4

3D inversion results of the 25 m survey line data: (a) volume rendering of the inverted resistivity model and (b) fence diagram combined with a horizontal slice at a depth of 15 m.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ggekseg/2026-029-02/N0540290203/images/ggekseg_2026_292_112_F5.jpg

Fig. 5

3D inversion results of the 50 m survey line data: (a) volume rendering of the inverted resistivity model and (b) fence diagram combined with a horizontal slice at a depth of 15 m.

측선 간격이 다른 두 경우에서 3차원 역산 결과의 공간 분해능 차이를 확인하기 위해 심도별 단면을 도출하여 비교하였다. Fig. 6은 측선 간격이 25 m와 50 m인 역산 결과를 고도 0 m에서 50 m까지 5 m 간격으로 나타낸 수평 단면도이다. 표층에 가까운 고도 50 m와 45 m에서는 두 경우 모두 자료의 영향이 뚜렷하게 나타난다. 그러나 고도가 낮아짐(즉, 깊이가 증가함)에 따라 자료의 영향은 점차 감소하고, 침출수의 영향을 받은 저비저항대의 분포가 두 경우에서 모두 확인된다. 하지만, 측선 간격이 25 m인 Fig. 6(a)는 측선 간격이 50 m인 Fig. 6(b)보다 저비저항대의 분포를 보다 정밀하게 나타낸다. 이는 측선 간격이 공간 분해능에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 따라서, 측선 간격이 좁을수록 보다 정밀한 3차원 해석이 가능하며, 측선 간격은 3차원 역산 결과의 신뢰도와 공간 분해능을 결정하는 중요한 요소임을 확인하였다. 표층부에서 나타나는 격자 형태의 패턴에 대한 원인 및 한계는 토의 섹션에서 상세히 다루었다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/ggekseg/2026-029-02/N0540290203/images/ggekseg_2026_292_112_F6.jpg

Fig. 6

Slice sections of 3D inversion results with different line spacings: (a) 25 m line spacing and (b) 50 m line spacing.

토 의

본 연구에서 수행된 2차원 전기비저항 탐사 자료를 이용한 3차원 역산 결과에서는 표층부에서 격자 형태의 비저항 분포 패턴이 나타났다(Fig. 6). 이러한 격자 패턴은 자료 분포의 공간적 불균질성에 기인한다. 본 연구의 측선은 일정 간격의 격자 형태로 배치되어 있어, 측선 위에는 측정 자료가 풍부하지만 측선과 측선 사이의 공간에는 직접적인 측정 자료가 존재하지 않는다. 이로 인해 3차원 역산 모델은 측선 위치에서 더 강하게 구속되고, 측선 사이 구간에서는 자료 제약이 상대적으로 약해 표층부에서 측선 형태의 격자 패턴이 나타나는 것으로 판단된다(Yang and Lagmanson, 2006). 표층에 가까울수록 이러한 영향이 뚜렷하게 나타나며, 심도가 증가함에 따라 격자 형태의 패턴이 점차 감소하는 경향은 이를 뒷받침할 수 있다.

2차원 탐사 자료를 이용한 3차원 역산은 완전한 3차원 탐사에 비해 탐사 비용과 시간을 절감할 수 있다는 장점이 있으나, 입력 자료의 공간적 분포에 대한 의존성이 높아 측선 사이 구간에서의 지하 구조 해석에 한계가 존재한다. 본 연구에서는 이러한 한계를 최소화하기 위해 동–서 방향 8개, 남–북 방향 5개의 격자 형태 측선을 설정하여 자료를 획득하였으나, 측선 간격이 넓은 구간에서는 여전히 입력 자료에 대한 의존성이 확인되었다. 이는 2차원 탐사 자료 기반의 3차원 역산이 갖는 본질적인 한계이며, 본 연구의 25 m 및 50 m 측선 간격 비교 결과에서 확인된 바와 같이 측선 간격을 좁혀 자료 밀집도를 높임으로써 개선될 가능성이 있다.

또한, 본 연구에서는 5 m와 10 m의 두 가지 전극 간격 자료를 복합 역산하여 천부 해상도와 탐사 심도를 동시에 확보하였다. 이와 같은 복합 역산 방법은 단일 전극 간격만을 사용하는 경우에 비해 보다 넓은 심도 범위에서 신뢰도 높은 역산 결과를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 두 자료의 통합 과정에서 발생할 수 있는 오차와 가중치 설정에 따른 결과의 민감도에 대한 추가적인 검토가 필요하다.

향후 연구에서는 완전한 3차원 전극 배치를 이용한 탐사 자료와의 비교 검증을 통해 2차원 자료 기반 3차원 역산의 신뢰도를 정량적으로 평가할 필요가 있다. 또한, 측선 간격 최적화 및 역산 변수의 체계적인 분석을 통해 본 방법의 적용성을 더욱 높일 수 있을 것으로 판단된다.

결 론

본 연구에서는 수도권 제2매립지에서 수행된 전기비저항 탐사자료를 이용하여 3차원 역산의 적용 가능성을 평가하였다. 측선 간격을 25 m로 설정하고, 동–서 방향으로 8개 측선, 남–북 방향으로 5개 측선을 배치하여 자료를 획득하였다. 획득한 자료는 평활화된 모델 역산 기법을 적용하여 3차원 역산을 수행하였다. 2차원 자료를 이용한 3차원 역산에서 자료의 밀집도가 결과에 미치는 영향을 분석하기 위해, 25 m 측선 간격 자료와 50 m 측선 간격 자료를 모델 입력 자료로 활용하여 결과를 비교하였다. 비교 결과, 두 경우 모두 상부층의 자갈층에 의한 고비저항대와 침출수의 영향을 받은 저비저항대의 분포를 잘 나타내었다. 다만, 입력 자료인 2차원 탐사 자료에 대한 의존성은 두 경우에서 모두 확인되었으며, 특히 측선 간격이 50 m인 경우 상대적으로 더 뚜렷하게 나타났다. 또한, 깊이에 따른 전기비저항 분포 단면을 비교한 결과, 자료의 밀집도가 낮을수록 공간 분해능이 낮아지는 경향이 확인되었다. 따라서, 경제성과 효율성을 고려하여 2차원 전기비저항 탐사 자료를 이용한 3차원 역산을 수행하는 경우, 매립지 내 침출수 모니터링의 신뢰도와 공간 분해능을 확보하기 위해 충분한 자료 밀집도가 보장되어야 함을 확인할 수 있었다. 다만, 적정 측선 간격은 매립지의 규모, 목표 심도 및 현장 여건에 따라 달라질 수 있으므로, 현장별 조건을 충분히 고려한 탐사 설계가 필요하다. 하지만, 2차원 전기비저항 탐사 자료를 이용한 3차원 역산 기법은 매립지의 3차원 모니터링에 경제적이고 효율적으로 활용될 수 있는 가능성을 본 연구를 통해 확인하였다.

Acknowledgements

이 논문은 2023학년도 충북대학교 학술연구지원사업의 연구비 지원과 2024년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 G-램프(LAMP) 사업 지원을 받아 수행된 연구입니다(No. RS-2024-00445180). 또한, 연구자료를 활용할 수 있게 협조해 주신 한국종합기술에 감사를 전합니다.

References

An, J. Y., Lee, B. K., Jeon, B. H., and Ji, M.K., 2021, A management plan of wastewater sludge to reduce the exposure of microplastics to the ecosystem, Clean Technology, 27, 1-8 (in Korean with English abstract).

Constable, S., Parker, R. L., and Constable, C. G., 1987, Occam’s inversion: A practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data, Geophysics, 52, 289-300.

10.1190/1.1442303

DeGroot-Hedlin, C. D. and Constable, S., 1990, Occam’s inversion to generate smooth, two-dimensional models from magnetotelluric data, Geophysics, 55, 1613-1624.

10.1190/1.1442813

Fu, Z., Lin, S., Tian, H., Hao, Y., Wu, B., Liu, S., Luo, L., Bai, X., Guo, Z., and Lv, Y., 2022, A comprehensive emission inventory of hazardous air pollutants from municipal solid waste incineration in China, Science of the Total Environment, 826, 154212.

10.1016/j.scitotenv.2022.154212

Genelle, F., Sirieix, C., Riss, J., and Naudet, V., 2012, Monitoring landfill cover by electrical resistivity tomography on an experimental site, Engineering Geology, 145, 18-29.

10.1016/j.enggeo.2012.06.002

Grellier, S., Guérin, R., Robain, H., Bobachev, A., Vermeersch, F., and Tabbagh, A., 2008, Monitoring of leachate recirculation in a bioreactor landfill by 2-D electrical resistivity imaging, Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 13(4), 351-359.

10.2113/JEEG13.4.351

Inoue, K., Nakazato, H., Takeuchi, M., Sugimoto, Y., Kim, H.J., Yoshisako, H., Konno, M., and Shoda, D., 2018, Investigation of the line arrangement of 2D resistivity surveys for 3D inversion, Exploration Geophysics, 49, 231-241.

10.1071/EG17019

Jackson, P.D., Earl, S.J. and Reece, G.J., 2001, 3D resistivity inversion using 2D measurements of the electric field, Geophysical Prospecting, 49(1), 26-39.

10.1046/j.1365-2478.2001.00241.x

Kim, J. K., 2006, A study on the leachate distribution of the Mooreung landfill site with electrical resistivity surveys, The Journal of Engineering Geology, 16(4), 455-463 (in Korean with English abstract).

Koda, E., Tkaczyk, A., Lech, M., and Osiński, P., 2017, Application of electrical resistivity data sets for the evaluation of the pollution concentration level within landfill subsoil, Applied Sciences, 7(3), 262.

10.3390/app7030262

Lee, C. H., Jeon, S. I., Kim, Y. K., and Kim, W. K., 2024, Monitoring of reinjected leachate in a landfill using electrical resistivity survey, Geophysics and Geophysical Exploration, 27(3), 159-170 (in Korean with English abstract).

Lee, J. Y. and Kim, H. S., 1996, A study of geophysical surveys for the open waste dumping landfill (I), Journal of the Korean Society of Soil and Environment, 1(1), 29-38 (in Korean with English abstract).

Lee, K. S., Cho, I. K., Mok, J. K., and Kim, J. W., 2016, An electrical resistivity survey for leachate investigation at a solid waste landfill, Geophysics and Geophysical Exploration, 19(2), 59-66 (in Korean with English abstract).

10.7582/GGE.2016.19.2.059

Ogilvy, R., Meldrum, P., Chambers, J., and Williams, G., 2002, The use of 3D electrical resistivity tomography to characterise waste and leachate distribution within a closed landfill, Thriplow, UK, Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 7(1), 11-18.

10.4133/JEEG7.1.11

Paik, B. C. and Kam, S. K., 2021, Characteristics of perfluorinated compounds detected in landfill leachates on Jeju Island, Journal of Environmental Science International, 30(8), 673-684 (in Korean with English abstract).

10.5322/JESI.2021.30.8.673

Park, J. I., Woo, H. C., and Lee, J. H., 2008, Production of bio-energy from marine algae: status and perspectives, Korean Chemical Engineering Research, 46(5), 833-844 (in Korean with English abstract).

Park, J. M., Lee, S. B., Kang, J. G., Kim, J. P., Choi, E. S., Hwang, W. G., and Kwon, O. S., 2007, Characteristics of hazardous air pollutant emissions from waste incinerators, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 23(2), 183-190 (in Korean with English abstract).

10.5572/KOSAE.2007.23.2.183

Song, S. H., Yong, H. H., An, J. G., and Kim, G. P., 2003, Application of electrical and small-loop EM survey to the identification of the leachate at a waste landfill in Jeju Island, Geophysical Exploration, 6(3), 143-152 (in Korean with English abstract).

Sudokwon Landfill Site Management Corporation (SLSMC), 2025, https://www.slc.or.kr (January 31, 2025 Accessed)

Yang, X. and Lagmanson, M., 2006, Comparison of 2D and 3D electrical resistivity imaging methods, Proceedings of the Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems (SAGEEP), 585-594.

10.4133/1.2923695

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

Preview

A Feasibility Study on 3D Inversion of Grid-Based 2D Electrical Resistivity Data for Landfill Sites

ABSTRACT

MAIN

Fig. 1

Location and aerial view of the 2nd Sudokwon landfill site in Incheon, Korea. The black square in the right panel indicates the study area (~100 m × ~175 m, ~17,500 m2) where the grid-based 2D resistivity survey was conducted.

Fig. 2

Survey lines with (a) 25 m intervals and (b) 50 m intervals.

Table 1

Parameters of the electric resistivity survey.

Fig. 3

2D electrical resistivity sections for (a) L-5 and (b) L-11.

(1)

(2)

(3)

Table 2

Inversion parameters.

Fig. 4

3D inversion results of the 25 m survey line data: (a) volume rendering of the inverted resistivity model and (b) fence diagram combined with a horizontal slice at a depth of 15 m.

Fig. 5

3D inversion results of the 50 m survey line data: (a) volume rendering of the inverted resistivity model and (b) fence diagram combined with a horizontal slice at a depth of 15 m.

Fig. 6

Slice sections of 3D inversion results with different line spacings: (a) 25 m line spacing and (b) 50 m line spacing.

Acknowledgements

References

Location and aerial view of the 2nd Sudokwon landfill site in Incheon, Korea. The black square in the right panel indicates the study area (~100 m × ~175 m, ~17,500 m²) where the grid-based 2D resistivity survey was conducted.