다층지질매체에서의 유체유동과 오염 메커니즘 연구
상세정보
| 자료유형 | KIGAM 보고서 |
|---|---|
| 서명 | 다층지질매체에서의 유체유동과 오염 메커니즘 연구 |
| 저자 | 김용제 |
| 언어 | KOR |
| 청구기호 | KR-2001-(연차)-09-2001-R |
| 발행사항 | 한국지질자원연구원, 2001 |
| 초록 | : 연구분석을 통하여 얻어진 주요 결과는 다음과 같다.1. 균열계 조사연구지역의 노두와 지표하 암반에 발달하는 균열에 대한 조사를 통해 균열특성을 해석한 결과, 지표 노두조사와 위성영상 관찰에 의하면 연구지역 인근에는 북북서-남남동 방향의 선상구조와 서북서-동남동 방향의 선상구조가 발달한다. 이들은 모두 파쇄대를 형성하며 발달하는 것으로서, 연구지역은 서북서-동남동 방향 선상구조의 동쪽 끝단에 위치한다. 또한, 지표 하 암반구성과 균열발달을 확인하기 위해 실시한 시추조사와 시추공내 텔레뷰어검층 결과를 비교해 보면, 연구지역에 가장 우세하게 발달하는 균열군은 N75E/70NW 방향이며, N52W/68NE 방향과 N42W/81SW 방향의 균열군도 각각 발달하는 것으로 나타났다.유체 유동 특성연구를 위해서는 무엇보다 암반 내에 발달하고 있는 정확한 절리구조를 파악하는 것이 우선되어야 한다. 이를 위해 3개의 시험 시추공에 대한 텔레뷰어 탐사를 수행하였다. 텔레뷰어 탐사 결과는 암반 내의 불연속면에 대한 다양한 정보(경사방향, 경사각, 절리 틈새, 절리의 연장성 등)를 제시함으로써 지하수 유동 해석에 필요한 매개변수들을 제공하고 있다. 2. 수리특성 조사3개의 시험 시추공에 대한 물리검층분석 결과에 의하면, 암상변화 파악에 효과적인 방사능검층 결과, 양수정(PW-1)의 경우는 약 144m 이하, 관측정(OW-1, OW-2)의 경우, 약 70∼167m 구간은 높은 밀도와 매우 작은 자연감마선을 보여 다른 구간보다 상대적으로 석영질의 성분이 매우 높은 것으로 해석된다. 그러나, 보다 정량적인 해석을 위해서는 암석 코아에 대한 성분 분석이 필요하다. 그리고, 시추공과 교차하는 투수성 균열 파악에 효과적인 물리검층 자료를 보면 매우 반응이 미약하여 투수성 있는 균열의 파악은 매우 어렵다. 따라서, 2차년도에는 시추공과 교차하는 투수성 균열의 지하수 유동을 인위적으로 발생시키는 양수, 주입 등의 공내 수리시험과 병행하는 물리검층을 수행하여야 할 것으로 판단된다.균열암반대수층에서의 유체유동 특성을 이해하기 위해 연구 사이트에 굴착된 3개의 시험공(PW-1, OW-1, OW-2)에서 자연지하수위를 장기간 관측하고 수리시험을 실시하였다. 대기압에 의한 지하수위 변화를 제거해주기 위해 Clark(1967)의 방법을 이용하여 기압효율(barometric efficiency)을 계산한 결과, PW-1호공에서의 기압효율 α는 81.83%, OW-2호공에서의 기압효율 α는 76.59%이다. 연구지역내에 분포하는 대수층의 수리상수는 균열암반 대수층에서의 지하수 유동을 비교적 정확히 모식화할 수 있는 일반방사상유동모델을 이용하여 계산하였다. PW-1호공에서 실시한 양수시험을 통해 획득한 시간별 수위강하 자료는 유동차원 n=1일 때의 표준곡선과 가장 잘 일치하였으며, Kfb2=0.0925m3/day, Ssfb2=0.0459m이다. OW-2호공에서 실시한 양수시험 결과, 시간별 수위강하값은 n=1.5일 때의 표준곡선과 가장 잘 일치하며 Kfb1.5=0.0152m2.5/day, Ssfb1.5=0.0698m0.5이다. 양수정과 관측정의 지하수위 분포는 비교적 짧은 이격거리에도 불구하고 상당히 다르게 나타났다. 이는 연구지역의 지하수 유동이 균열에 의하여 조절되며, 각 조사공마다 지하수의 유동경로 역할을 하는 균열이 일치하지 않음을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 양수시험과 지하수위의 장기적 변화자료에서는 이들 공내의 지하수가 부분적으로 연계되어 있음을 알 수 있다.3. 지질매체 및 지하수의 지구화학적 조사연구지역 내 과거의 지하수 환경변화를 밝혀내기 위해서 2개의 시추조사공에 대해 심도별 코아 암석시료의 화학조성을 조사하였다. 조사공의 암석구성 및 특성은 전반적으로 화강편마암이지만, 심도별 코아를 살펴보았을 때 균질한 편이 아니며, 이는 광물조성과 화학조성에서도 큰 차이를 보여준다. 이는 대수층별 수질조성에도 영향을 미칠 것으로 사료된다. 미량원소 특히 희토류원소의 존재도를 살펴보면, 심도에 따라 매우 큰 차이를 보여준다. 파쇄대 부분의 경우, 타 심도의 시료와 비교해 볼 때, Eu의 존재도 양상이 다르게 나타나는데 이는 파쇄대 부분의 지하수의 산화/환원의 조건하에서 변화가 일어났었음을 지시해준다.연구지역의 지하수에 대한 수리지구화학적 분석결과에 의하면, 이들의 화학조성은 농경, 경작 등에 의한 인위적인 오염과 암석-물 반응에 의한 영향을 복합적으로 가지고 있다. 지하수 화학에서 탄산염광물은 연구지역 지하수의 화학적 과정을 지배하는 가장 중요한 역할을 하며, Ca-Mg 및 Na-K 이온교환반응이 암석-지하수 상호반응을 조절하는데 영향을 미친다는 사실을 입증하였다. 지하수 시료에 대한 수리지구화학적 자료를 이용하여 다변량 분석을 실시하였다. 군집분석 결과, 지하수 시료는 세 개의 그룹으로 분류되어지며 각각 인위적 오염의 영향, 암석-물 반응, 그리고 용존된 고체의 양에 의해 나뉘어짐을 알 수 있다. 이러한 결과는 주성분 분석의 결과와도 동일한 양상을 보여주고 있다. 대응분석 결과는 각 원소들간의 상관성 및 지하수 시료와의 상관관계를 동시에 나타내는데 수리지구화학적 특징과 군집 및 주성분 분석 결과와도 유사한 특징을 보여준다. 동력학적 흡착실험은 모의 1차 방정식 및 Elovich 방정식, 그리고 확산 방정식을 통해 흡착 메커니즘을 규명할 예정이다.4. 방사성원소 거동 실내 모의실험악티늄계의 대표적 원소인 넵티늄을 이용하여 두 종류의 화강편마암 매질과 지하수의 상호반응에 의한 흡착특성을 30주간에 걸쳐 실험한 결과 산성과 중성의 지하수 환경하에서는 약 20 ml/g의 분배계수를 가지며 5주 이후부터 거의 평형상태에 도달한 반면에, 염기성 환경에서는 30주까지의 실험기간동안 계속 흡착이 증가하여 40 ml/g의 분배계수값까지 상승하였다 |
| 페이지 | 213 p. |
| 키워드 | 다층지질매체, 지질매체, 유체유동, 오염메커니즘, 메커니즘 |
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