보은 내북지역 지하수의 수리지구화학적 특성에 관한 연구

박호림 淸州大學校 大學院 2004 국내석사

The mineralogical, geochemical and hydrogeochemical characteristics were investigated for Guryongsan, Munjuri, Ungyori, Iwonri and Hwajeonri formations in the Naebuk area of the Boeun district. Rock and soil samples were analyzed for major, minor and trace elements using ICP-AES and AAS. The pH values of soil samples were also measured. Temperature, pH, Eh, EC and TDS of groundwater samples were measured in the field, and the concentrations of cation and anion were also determined by ICP-AES, AAS and IC. On the results of XRD analysis, the most commom minerals of Guryongsan, Munjuri and Hwajeonri formations are quartz, muscovite and chlorite, and the minerals of Ungyori and Iwonri formations are mainly composed of quartz, muscovite, chlorite and biotite. The concentrations of major, minor and trace elements in rocks from five geologic formations also show a similar characteristics. Therefore, these phenomena indicate that the mineralogical and lithogeochemical characteristics of five geologic formations are mutually very similar. The toxic elements in rock and soil of the study area have the high concentrations. Especially, Cd, Cr and Cu of soils are enriched in the northern area, and As, Co, Pb, Se, V and Zn of soils have the high concentrations in the central and southern area. The groundwaters of the study area generally belong to the Ca-HCO_(3) type and have a similar characteristics in the quality of water, which are due to the resemblance of geologic conditions of the aquifers. As a result of factor analysis, the hydrogeochemical characteristics of the groundwaters tend to be controlled by the dissolution of calcite and mica, and the influx of artificial pollutant. Depending on HCO_(3)/SiO_(2) ratio of the groundwaters, the shallow groundwaters tend to be principally affected by the dissolution of silicate minerals, whereas the water quality of the deep groundwaters tends to be controlled by the dissolution of calcite. Relative to the concentrations of toxic elements in rock and soil, those of toxic elements in groundwater are extremely very low, which is due to the strong adsorption of toxic elements on the argillaceous metasediments and the clayey soils.

수치해석과 모델 시험에 의한 복토시스템 설계

민대식 강원대학교 대학원 2009 국내석사

광산지역에 분포하고 있는 광미 혹은 폐석등의 광산 폐기물은 중금속을 함유한 산성침출수를 발생시킬 수 있다는 점에서 주변 환경오염 방지를 위해 적절한 관리가 필요하다. 광산폐기물이 물과 공기에 의해 황화광물의 반응을 억제하기 위한 방법으로 복토시스템을 적용하고 있다. 하지만 산성침출수 생성 및 이동을 이해하기 위해서는 광산폐기물 적치장에서 강우 및 산소의 유출입에 대한 이해가 매우 중요함에도 불구하고 이에 대한 연구는 저조한 편이다. 본 연구에선 국내에 8개광산 15개 광산시료에 대해서 산 발생 능력시험을 실시하여 화학적인 특성을 파악하였다. 또한 각각의 입도분포시험, Atterberg Limits등의 토성시험을 실시하였다. 이를 바탕으로 vadose/w라는 유한요소법 수치해석 프로그램을 통하여 복토시스템의 성능을 파악한 뒤 실제 토조를 제작하여 각각 인공 광미, 모관 상승 차단층, 식생토층등을 적용하여 모관 상승효과, 강우에 의한 복토층의 영향, 모관 상승 차단층을 적용하여 일 정 강우 시 나타난 영향을 분석하였다. 그 결과 모관층 상승효과는 세립토의 경우 12cm 까지 상승하였고 조립토의 경우 3cm 까지 상승하였다. 또한 단순복토와 모관 상승 차단층을 구성한 후 바닥으로부터 침수를 시킨 결과 모관상승 차단층에 의해 상부 식생토로의 수분상승은 제거되는 것으로 나타났다. Mine wastes, such as tailing or acid mine drainage distributed in a mine area, may generate acid leachate containing heavy metals. Therefore, it is necessary to have appropriate management in order to prevent pollution in nearby environments. As a way of suppressing the interaction of sulfide minerals by water and air, a mono-layer cover soil system has been applied to mine wastes. However, in order to understand the creation and movement of acid leachate, it is very important to understand the inflow and outflow of rainfall and oxygen in the stock yard of mine wastes, but studies on this have been very few in number. This study identified chemical characteristics of 15 mine samples from 8 mines in Korea, by conducting a test of acid generation ability. Also, the study performed a gradation distribution test of each and a test of physical property of soil such as Atterberg Limits. Based on these, the study grasped the capability of the mono-layer cover system through the numerical analysis program using a finite element method, called vadose/w, and analyzed the effect appeared during regular rainfall by applying each of the following: artificial tailing, the barrier layer for a capillary rise, and vegetation soil horizon after creating an actual soil tank, and by applying the effect of a capillary rise, the effect of the mono-layer cover by rainfall, and the barrier layer for a capillary rise. As a result, the effect of a capillary rise was shown to increase up to 12cm for fine-grained soil and up to 3cm for coarse-grained soil. Furthermore, as a result of composing simple mono-layer cover and a barrier layer for a capillary rise, and submerging them from the bottom, the increase in moisture toward the upper vegetation soil horizon was discovered to be removed by the barrier layer for a capillary rise.

차량탑재 암반비탈면 절리조사 시스템 개발에 관한 연구

정완순 강원대학교 대학원 2010 국내석사

In this study, an attempt was made to develop the automated survey system of joints in rock slopes. The system includes the still-photography system for the analysis of geometric characteristics of joints and real-time video system for the general observation of rock slopes where measurements of joints are made. The cameras for the automated survey system are installed on the roof of the vehicle specially designed for this work. Still photographs are taken using 2 DSLR cameras that were set up for parallel photography. A CCD camera with SD level resolution was used for video recording. These cameras installed on a PTZ (pan, tilt and zoom) system to control the direction of photography. The PTZ system was designed so that adjustment of height and rotation are possible by the operator in the survey vehicle. An integrated software was also developed for image processing and analysis. For verification, we compared the results obtained from this system with those obtained manually. It was found that the two results are identical within measurement error. This system may be used for rock slopes where the conventional manual measurements of joints are impossible. Furthermore, the system will lead to rapid monitoring of rock slopes when the acquired data can be transmitted wirelessly to the control center.

GIS를 이용한 물리탐사자료 관리 시스템 개발

김지영 全南大學校 大學院 2003 국내석사

대형 건설 공사 및 토목 공사 및 지반 분석을 위한 지반조사에서 물리탐사가 적용되어 지반 정보에 대한 방대한 양의 데이터가 획득되고 있으나, 체계적으로 관리되지 못하여 한시적으로 사용되고 있는 실정이다. 이와 같은 문제에 대한 대안을 제시하고자 본 연구에서는 GIS를 이용하여 물리탐사 자료를 데이터베이스화하여 효율적으로 관리하고 사용자가 쉽게 접근할 수 있도록 물리탐사 자료 관리시스템을 개발하였다. 이러한 관리 시스템이 실무에 이용될 경우 데이터를 체계적으로 관리하고 표준화된 자료 구축이 가능할 뿐만 아니라 자료 구축의 중복을 피하고 인터넷 등을 통한 자료의 공유가 가능해짐에 따라 지표 및 지하공간을 효과적으로 개발하고 보전할 수 있는 기초 자료 제공이 가능할 것으로 기대된다. As a consequence of geophysical surveys for large-scale constructions and ground investigations, huge amount of geophysical data are collected. However, due to the lack of the systematic management of such data, most of them are used temporarily and kept in dead storage, which in turn leads the abuse of social propoerties. To propose the solution of this kind of problem, geophysical date are kept in database using geographical information system(GIS). The introduction of GIS in geophysical data management allows the efficiency in data management and user-freindliness in data access. This data management system is especially appropriate for the many geological companies and government organizations in systematic data management and sharing to that the time and financial expenses are greatly reduced. This system even provides the basic data services for the efficient development and conservation of the surface and underground spaces.

지구통계학적 방식에 의한 물리탐사자료의 Down-Scaling 연구

한성미 강원대학교 대학원 2011 국내석사

지구통계학은 통계학의 특별한 한 분야로서 채취한 시료의 기지점 정보로부터 미지의 위체에서 주어진 값을 평가하는데 사용된다. 현재의 지구통계학은 수학자인 매서린(Matheraon)과 남아프리카 광산학자 크리기(Krige)에 의해 발전된 응용통계학의 한 분야이다. 매서린의 지반공학 절차와 그 결과 분석 시, 지반정수의 공간적 분포특성은 완전히 무작위적 성질이 아니며, 결정적인 두 요소(공간적 이격거리와 측정값)가 포함된다는 사실로부터 출발했다. 지구통계학과 통계학과의 가장 큰 차이는 기본적으로 통계값을 추출하는데 있어서 공간적인 분포를 고려한다는 것이다. 자료의 변이를 나타내는 통계치로 분산 혹은 상관관계로 주로 사용하나, 지구통계학에서는 거리와 방향을 고려한 베리오그램을 기본적으로 이용한다. 크리깅과 시뮬레이션 모두 베리오그램으로부터 얻어지는 공간적 상관관계를 기반으로 하지만, 계산과정과 최종 결과물에 차이가 크다. 크리깅은 일종의 최소오차 회귀분석 방법으로 자료 근처에서는 분산을 작게 하고, 자료가 드문 곳에서는 분산을 크게 함으로서 전체 분산을 최소로 하면서 미관측 지점의 값을 예측한다. 따라서 전반적으로 국소적인 특성이 사라진 평활화된 결과를 얻게되며, 원래자료의 베리오그램이나 히스토그램을 재생산할 수 없는 단점이 있다. 또한 추정오차로 제시되는 크리깅 분산은 자료의 배치 및 구성에 관한 정보를 제공하지만 예측과 관련된 불확실성이 척도가 될 수 는 없다. 이에 반해 시뮬레이션은 크리깅에 기반을 두지만 원래 자료의 값과 분포, 베리오그램등의 통계치를 재생산할 수 있다. 또한 몬테카를로 기법을 이용함으로써 동일한 시뮬레이션 조건하에서도 확률적으로 등가인 다른 결과를 나타내므로 이들의 비교를 통해 공간적인 불확실성 분포를 추정할 수 있다. 본 논문에서는 블럭으로 주어지는 물리탐사 자료의 역산결과를 시추공 자료와 복합적으로 시뮬레이션하여 암반등급의 분류에 적용하였다. 물리탐사의 역산결과는 해석 대상에 대한 부가적 수준의 정보를 포함하게 되며, 전체 영역에 대한 정보를 제공한다. 반면, 시추공 자료는 해석 대상에 대한 직접적인 정보를 제공하지만, 그 정보의 공간적 범위가 매우 좁아 포인트 자료로써 이용된다. 블럭으로 주어지는 물리탐사 역산결과와 포인트로 주어지는 시추공 자료를 결합하여 크리깅이나 지구통계학적 시뮬레이션을 수행하기 위해서는, 포인트-포인트, 포인트-블럭, 블럭-포인트 간의 공분산 정보가 필요하다. 본 연구에서는 SGeMS에서 제공하는 Bssim 모듈을 이용하여, 역산 블럭과 시추공 포인트간의 복합적 시뮬레이션을 통해 공간적 특성이 다른 자료를 반영하는 다운스케일 된 결과를 얻었고, 이를 선행연구에서 적용한 지구통계학적 역산 결과와 비교하였다. 그 결과, 본 방법에 의한 다운스케일링 기법이 보다 확장가능하고 유연한 적용이 가능한 것으로 판단하였다. Inversion result of geophysical data given as a block type was geostatistically simulated with borehole observation given as a point type to make the rock classifying map. The geophysical data generally involved secondary information for the target material and were obtained for overall region. On the contrary, borehole data provided direct information for the target material, but tend to be effective for only narrow range of the region and dealt as a point type. Integrated simulation or kriging of these two different kinds of information required the covariance for point-point, point-block and block-block. Using the Bssim module included in SGeMS software, integrated result of geophysical data and borehole data was obtained and the result was compared with the method of geostatistical inversion proposed by authors. In this study, Differnt scale for integrating dat of different scales are proposed. To assess spatial uncertainty a simulation approach is needed. Two simulation algorithms accounting for both point and block support data are proposed. They both perform simulation in the original data space, which can preserve the linearity of block data. Therfore, Downscaling method used in this study showed relatively more flexible result than the geostatistical inversion. Downscaling results bderived high resolution from borehole data and geophysical data.

물리탐사 자료의 지구통계학적 복합해석을 통한 금속광산 매장량 평가 향상 기술 연구

노명근 강원대학교 2015 국내박사

매장량 평가는 광체가 경제성 있게 채광될 수 있는 양을 결정하는 것으로 자원개발에 있어서 중요한 부분으로 강조되고 있지만 과거에는 2차원적 구조해석을 통해 매장량을 추정함으로써 평가 결과의 불확실성이 높아 오차의 원인이 되어왔다. 또한, 시추자료와 지질조사만을 이용한 매장량 평가는 시추공 간에 대한 정보 파악이 부정확할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 지구통계학적 복합해석을 통해 제작된 3차원 광체 모델을 구성하고 이를 통해 품위를 추정함으로써 정확도가 향상된 매장량 평가를 수행하고자 하였다. 연구대상 지역은 강원도 양양에 있는 철광산으로서, 섬장암 및 변성암류가 주로 배태되는 지질학적 특징을 보이는 지역이고, 20개의 철광체가 존재하는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 양양광체, 수갱광체, 양논광체로 한정하여 연구대상 지역으로 선정하여, 획득한 다양한 자료간의 비교분석을 통해 연구대상 지역 잔광체 연구를 진행하고자 하였다. 특히 연구대상 지역 내의 기존 시추자료를 토대로 광체의 품위와 암종에 관한 정보를 얻을 수 있었으며, 암종에 따라 0∼5까지 숫자로 분류 번호를 구분하고, 이를 이용하여 잔광체의 모델을 생성하였다. 연구대상 지역 내 암석의 물리적, 역학적 특성을 파악하기 위해 5가지(밀도, 비중, 공극률, 전기비저항, 탄성파속도) 암석물성시험결과에 대한 상관관계를 분석하였고, 그 결과, 광체 내의 철(Fe) 성분으로 인해 밀도가 높을수록 낮은 전기비저항을 나타냄을 알 수 있었으며, 이를 토대로 철광석의 전기적 특성을 고려할 수 있는 물리탐사를 적용할 수 있었다. 암석물성시험의 상관관계 결과를 고려하여 전기비저항을 측정할 수 있는 전기비저항(DC resistivity) 탐사와 자기지전류(magnetotellurics, MT) 탐사를 하였으며, 자기지전류 탐사 자료의 역산 결과와 광체 품위를 비교한 결과, 광체 품위가 높을수록 전기비저항이 낮아지는 경향을 확인할 수 있었으며, 이를 통해서 광체품위와 전기비저항의 상관관계를 규명하였다. 수평적인 광체 범위를 확인하기 위해 붕락지역에 대한 무인항공 자력 탐사(magnetic survey)를 수행하였다. 자력 탐사결과는 국제표준지자기장(international geomagnetic reference field, IGRF) 및 자극화 변환(reduce to pole, RTP)보정을 실시하여 2차원 자력 이상도를 제작하여 이를 지질도와 비교 분석하였다. 분석 결과, 지질도상 각 지질경계와 자력 이상도상의 경계가 유사하게 나타날 뿐만 아니라 수갱광체와 양양광체의 연장선상에 높은 자력값을 보였다. 또한, 높은 자력 이상대가 국소적으로 나타나는 것을 보아 연구대상 지역의 광체가 국소적인 괴상형태로 존재하는 것으로 추정할 수 있었다. 암석 종류별 분포를 확인하기 위해 시추 자료로부터 획득한 암종 분류번호를 이용하여 순차 지시자 시뮬레이션(sequential indicator simulation, SISim)을 실시하였다. 순차 지시자 시뮬레이션을 통해서 구현된 3차원 광체 모델은 시추 자료상의 자철석 위치와 동일하게 나타났으며, 실현된 시뮬레이션 중 시추 자료를 잘 반영하는 결과를 이용하여 복합 해석에 사용하였다. 현장에서 획득한 물리탐사 결과를 이용하여 다양한 지구통계학적 방법 적용하여 3차원 전기비저항 모델을 생성하였다. 그 중 전기비저항의 통계적 분석과 지질의 비균질성을 잘 반영하는 순차 가우스 시뮬레이션(sequential gaussian simulation, SGSim)모델을 이용하여 복합해석을 실시하였다. 각 암종별 분류번호와 물리탐사자료로 생성된 3차원 모델들을 복합 해석하여 새로운 잔광체 모델을 생성하였다. 생성된 광체 블록 모델은 시추 자료상 착맥된 구간에서 생성되었다. 이 광체에 품위를 추정한 결과 생산할 수 있는 자철광의 양은 873,616톤, 평균 품위는 16.07% 으로 나타났다. 또한, 잔광체 모델은 광산보안도를 통해 획득한 모델 잔광 위치와 일치하는 신뢰도 높은 결과를 획득할 수 있었다. 본 연구에서 금속 광산의 매장량 평가를 위해 물리탐사와 이종 자료를 복합 해석한 결과, 신뢰도 높은 매장량 추정이 가능하였고, 주관적인 판단을 최소화할 수 있어 국내 금속 광산에 대하여 개발된 평가기법을 효율적으로 적용할 수 있을 것으로 예상된다. Generally, reserve estimation in the mine has been accepted as an important part of the resource development. However, in the past, the reserve estimation was performed by 2D structural analysis, which caused error for the estimation of ore deposits with high uncertainty. In addition, reserve estimation by using geological surveys and drilling data can have the inaccuracy due to difficulty in obtaining the information of the region between boreholes. In this study, a new way of reserves estimation based on the 3D ore body model by geostatistical integrated analysis of geophysical data was proposed to overcome these kinds of problems, and showed that it improve the accuracy of the reserve estimation. The study area is an iron mine in the Yangyang, Gangwon-do, where the syenite and the metamorphic rocks have been conceived. There exist total 20 units of iron ore body, however in this study, the study area was limited to the yangyang ore body, the vertical shaft ore body and the yangnon ore body. The information for the class and the kind of rocks were acquired through the drilling data within the study area; it was classified as 6 units of Index according to rock types. Totally, five kinds of physical property (density, specific gravity, porosity, electric specific resistance and the elastic wave velocity) were analyzed to understand the characteristic of rocks in the study area. It was found that the higher density the rock sample shows, the lower resistivity it measures due to the iron(Fe) componentin the ore body, and the geophysical survey dealing electric characteristic was adopted. In consideration of the correlation analysis of physical property tests, the DC resistivity and the magnetotellurics survey capable of measuring the resistivity considering the correlation analysis of physical property test were performed in the study area. Comparison analysis between inversion results of magnetotelluric data and ore grade confirmed that the lower resisvity means the higher ore grade. The magnetic survey using the unmanned aerial vehicle was performed to identify the horizontal range of a ore body. The result of magnetic survey has manufactured the 2D magnetic anomaly map by implementing the correction of IGRF and RTP. From the comparison between 2D magnetic anomaly and geologic map, it was found that the geologic boundaries of two maps are appeared similarly well, that is, highly anomalous zone was coincident with an extension of the shaft ore-body and the yangyang ore-body. And high magnetic anomaly of very locally focused shape suggests that the ore-body of the study area be locally massive form. Sequential indicator simulation(SISim) was carried out to determine the distribution of rock type, using the classification number of rock obtained from the drilling data. The 3D ore-body model implemented through the sequential indicator simulation showed magnetite ore as in the drilling site. For integrated analysis used were models which reflect well the drilling data from the realization of the simulation results were used for integrated analysis. Geophysical data obtained in the field were used to generate 3D resistivity model by various geostatistical techniques. Among them, the integrated analysis was performed by sequential Gaussian simulation(SGSim) method that reflects statistical analysis of resistivity for geophysical data and the heterogeneity of geologic structure. A new model for the reserved ore-body was proposed by the integrated analysis of 3D models based on the classification numbers for the rocks and geophysical data. The model shows the amount of the producible magnetite 873,616 tons, the grade of average about 16.07 %. In addition, mostly coincided locations of ore body obtained from both the mine security maps and the proposed model in this study gives the positive evidence of highly reliable results. The integrated analysis of geophysical data with different type of information confirms the enhancement of accuracy for the highly reliable reserves estimation with minimized subjective decision, and it may be applied to the cases of iron mines as an effective estimation method.

암석-토양-농작물 시스템에서의 게르마늄(Ge)및 관련원소들의 지구화학적 분산연구

전호식 한양대학교 대학원 2000 국내석사

암석, 토양, 농작물에서 게르마늄 및 관련원소들의 분포와 관련성, 암석-토양-농작물 시스템에서 게르마늄과 관련원소들의 분산특성을 알아보기 위해 충청북도 금산지역에서 반암과 화강암을 기반암으로 하는 지역의 암석, 토양, 농작물을 채취하였다. 암석과 인삼밭 토양, 산토양에 함유된 게르마늄 함량은 반암지역의 경우 각각 0.10ppm, 0.54ppm, 0.58ppm 이었고, 화강암의 경우 각각 0.30 ppm, 0.59ppm, 0.76ppm으로 나타났다. 화강암 지역에 함유된 게르마늄 함량이 반암 지역 보다는 약간 높았으나, 지금까지 발표된 화성암과 화성암 분포지역의 토양에 함유된 평균 함량치인 1.30ppm, 1.30ppm에는 못 미치는 함량이었다. 농작물에 함유된 게르마늄 함량은 반암 지역의 경우 인삼 0.022ppm, 벼 0.593ppm, 콩잎 0.029ppm, 깻잎 0.049ppm으로 나타났고, 화강암 지역의 경우 인삼 0.003ppm, 벼 0.001ppm, 고추 0.019ppm으로 나타났다. 전체적으로 반암 지역의 암석과 토양의 게르마늄 함량이 화강암 지역보다 낮은데 반해 농작물의 게르마늄 함량은 높게 나타나는 결과를 보였다. 통계 프로그램인 SPSS를 이용해 게르마늄과 지구화학적 거동이 유사한 원소를 알아본 결과 반암 지역에서는 Co, Cs, Li, 화강암 지역에서는 Ho, Tm이 토양과 인삼에서 공통적으로 게르마늄과 지구화학적 수반성이 높게 나타났다. 두 지역의 생물학적 흡착계수(BAC)를 계산해 보았을 때 Cu, Se, Ag, Cd, Re, Mn, Mo, Ca등이 높은 BAC를 보였으며, 지하수 내에 함유된 게르마늄 함량은 두 지역 모두 검출 한계치 이하로 나타났다.

암반사면 절리빈도의 특성에 따른 Pre-splitting발파공법의 적용성 연구

김신 江原大學校 産業大學院 2010 국내석사

본 연구에서는 사면형성 작업시 최종벽면에 적용된 Pre-splitting 발파공법의 발파효과와 관련하여 발파 후 벽면의 암반손상이 장약된 폭약의 폭력 보다는 암반 내에 발달된 불연속면의 발달 형태에 따라 더 큰 영향을 보일 수 있음을 규명하였다. 이를 위하여 불연속면을 대표할 수 있는 절리에 대해 집중적으로 조사를 하여 발파 후 벽면 암반의 절리군 분포양상을 4가지 Case로 분류하고, 파쇄도 분석 영상처리시스템을 통해 벽면에 나타나는 암반블록의 크기 빈도를 비교 분석함으로써 벽면의 암반손상도를 파악하였다. 절리간격이 넓어 절리군이 1개 이하로 발달하는 Case-1의 경우, 영상처리 시스템에 의해 분석된 블록의 크기 중 2,000mm이상 되는 부분이 42%의 빈도를 차지하여 Pre-splitting 발파의 효율을 거의 확실하게 확인할 수 있었으며, 2~3개의 절리군이 일방향으로 발달한 Case-2와 교차되면서 발달한 Case-3의 경우, 영상처리시스템에 의해 분석된 블록의 크기가 1,000~2,000mm 사이에 43.6% 및 35.8%의 빈도로 분포하는 것으로 나타나 Pre-splitting 발파에 의한 발파효율을 Case-1에 비해 다소 떨어지는 양상을 보였다. 또한 3개 이상의 절리군이 불규칙하게 발달한 Case-4의 경우, 영상처리시스템에 의해 분석된 블록의 크기가 250~500mm 사이에 35%의 빈도를 분포하고 1,000mm 이상의 크기에 대해서는 거의 나타나지 않는 양상을 보이므로 Pre-splitting 발파에 의한 발파 효율은 거의 없이 일반적인 발파가 이루어 졌다고 할 수 있었다. 따라서 향후 사면형성을 위한 Pre-splitting 발파공법을 적용할 경우에는 사전 지표지질조사를 시행하여 절리를 비롯한 불연속면과 관련된 사항을 충분히 파악할 필요가 있으며, 시공진행에 따라 예상보다 많은 절리군이 나타날 경우에는 설계시에 적용된 Pre-splitting공의 장약량을 줄이거나 Decoupling지수의 값을 더 크게 하는 등의 변화를 통하여 폭력을 감소시킬 필요가 있다고 판단되며, 벽면파쇄가 심할 경우에는 일반적인 정밀폭약을 장약하여 본발파와 같이 발파하는 Smooth-blasting 발파공법의 적용이 더 효과적일 수도 있을 것으로 사료된다. This study is about blasting efficiency of pre-splitting blasting appling to the final stage of rock slope. It is revealed that rock slope damage is more influential according to joint distribution characteristics in rock slope than the power of charged explosive after blasting. Joint distribution characteristics of rock slope are divided into four Cases and rock slope damage is measured through friability index analysis using an image processing system as comparing and analyzing exposed block size of rock slope after blasting. In Case-1 in which joint set develops less than one, among the block sizes analyzed by an image processing system more than 2,000mm account for 42% so that it is proved that pre-splitting blasting is efficient. In Case-2 in which 2 or 3 joint sets develop in one direction and in Case-3 in which 2 or 3 joint sets develop intersecting each other, the block sizes between 1,000mm and 2,000mm analyzed by an image processing system account for 43.6% in Case-2 and 35.8% in Case-3. Therefore, pre-splitting blasting in both Cases is less efficient than Case-1. In Case-4 in which more than 3 joint sets develop irregularly, the block sizes between 250mm and 500mm analyzed by an image processing system account for 35% and more than 1,000mm account for almost nothing. Thus, pre-splitting blasting is not efficient. In conclusion, when pre-splitting blasting for rock slope is applied in the future, factors related to a surface of discontinuity as well as joint need to be thoroughly measured after conducting surface geological survey. In addition, pre-splitting blasting can be applied in rocks which have few joints, but in rocks which have a lot of joints rock slope damage can be considerably found according more to joint distribution characteristics than to explosive power. Consequently, smooth blasting which charges precision explosives like pre-splitting blasting is more effective.

수렴다중촬영기법을 이용한 암반의 절리구조 해석 시스템 개발

이대수 강원대학교 일반대학원 2007 국내석사

암반의 절리 구조 특성을 조사하는 보편적인 방법은 지질학적 맵핑 기법이다. 하지만 일반적인 지질학적 맵핑 기법으로는 조사자의 주관이 개입될 여지가 있고, 조사 대상면에 접근이 불가능한 상황이 발생할 수 있어, 보다 객관적이고 정확한 조사를 위해 사진측량을 이용한 절리 구조 조사 방법의 개발이 필요하다. 본 연구는 암반의 절리구조 조사를 위하여 사진측량기법들 중 하나인 수렴다중촬영기법을 현장에 적용하면서 제기되었던 문제점을 해결하기 위해 수행되었다. 수렴다중촬영시스템 중 지상보조점의 좌표 측량에서 나타나던 사각지역을 없애고 측정 소요시간을 단축시키기 위하여, 지상보조점을 사진기의 배면에 고정형으로 위치시킨 새로운 지상보조점 조절 장치를 설계·제작하였다. 새 장치의 검증을 위해 제작한 검증장치를 이용하여 실험실에서 공선조건과 사진기 회전각에 대한 검증을 실시하였다. 또한, 개발한 장비를 현장에 적용하여 작업면에 노출된 총 82개 절리면의 방향성과 절리군, 절리 밀도 등을 분석하였으며 아울러 사진측량기법이 포함된 터널 굴진 작업 공정을 분석하였다. 본 연구에서 개선된 수렴다중촬영시스템을 적용한 결과 현장에서 소요된 작업시간은 평균 10분으로 전체 굴진 작업에 지장을 주지 않고 원활하게 현장 촬영작업을 수행할 수 있었다. 굴진 작업면을 촬영한 한 쌍의 디지털 영상으로부터 절리구조에 대한 자료를 해석해 내는 과정에는 지금까지 여러 s/w가 단계적으로 사용되었다. 이 과정들은 절차가 복잡하고 소요되는 시간이 길다는 문제점들이 있었으나 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 분석에 사용되는 s/w들을 통합하여 사용자의 편의성과 소요시간을 줄인 통합 s/w를 개발하였다. Geological mapping technique is now widely used to investigate geometrical characteristics of rock joint structure, but the results are often affected by the investigator's subjectivity. In addition to that, there occur some situations that the investigators cannot reach the target faces. To execute geological mapping works in the field more objectively and correctly, it can be said that the photogrammetric mapping technique is an alternative to the conventional one. This study was intended to solve and improve the problems which arise from the existing multistage convergence photographing system applied to the field. A new guide point controlling device having guide point fixed to the rear side of the camera was designed and manufactured, which is for eliminating the dead view between the location of the theodolite and the guide point and reducing the working time. Using the calibration device which was also developed in this study, it was calibrated and confirmed that this new device satisfies the collinear condition and maintains the accuracy. After calibration the newly developed device was assembled into the photographing system and applied to the tunnel construction site, especially tunnel working face. The results from the field were quite gratified. From processing the digital images of the working face, the orientations of 82 individual joints and 3 joint sets and linear, areal and volumetric densities could be obtained. The time needed for photographing the working face was within 10 minutes, which could be regarded that this digital mapping sequence has little influence to the normal tunnel working cycle. In this study, an integrated software covering the whole sequences from the digital field images to the processed results, was developed. Using this s/w, the processing time and the conveniences of user could be quite improved.

베이어공정액 정제를 위한 세라믹 막여과 시스템

신광희 전남대학교 대학원 2006 국내석사

Bayer Process를 이용하여 수산화알루미늄을 제조하는 공정에서 용출후 잔존하는 불순물을 제거하기 위하여 소석회를 사용하여 불순물을 제거하는 입상여과공정은 다량의 소석회를 사용함으로써 수분이 50%인 슬러지를 다량 발생시키고 있다. 따라서 Bayer 공정액중 고형물 농도 1ppm이하를 유지할 수 있는 Ceramic Membrane 필터링 자동화 시스템 실용화 기술 개발을 통해 기존공정에서 사용하고 있는 소석회를 보조제로 사용하는 입상여과법을 대체함으로써 Bayer 공정에서 부원료로 가장 많이 소모하는 소석회 사용량을 절감함과 동시에 슬러지의 발생을 저감하는 친환경적이고, 최적화된 공정을 개발하였고 Settler에서 침강하지 못하고 Over Flow되는 Solids(100-150ppm)를 Ceramic Membrane을 이용하여 농축배수 10배, 운전시간 24시간으로하여 운전할 경우 여과액의 Solids 농도 1ppm이하, 여과액 유량 22.5m³/hr을 얻을 수 있었다. CIP 조건은 멤브레인의 복원율을 최대로 하기 위하여 여러 조건에 CIP를 진행한 결과 24시간 운전한 후 가성소다 20%의 용액, 온도 90-100℃에서 1시간 Cleaning을 한 후 Hot Water를 이용하여 1시간 Cleaning을 실시하면 멤브레인이 95%이상 복원되었다. 아울러 유기물에 의한 파울링 현상이 발생이 하므로 1-2개월에 한번씩 운전 현황을 체크하면서 가성소다 20%용액과 병행해 Nitric Acid나 차아염소산을 0.5-1%정도 첨가하여 CIP를 실시함으로써 멤브레인 pore 내에 파울링 되어 있던 유기물등을 산화시킴으로써 멤브레인을 최적의 상태로 유지할 수 있었다. Aluminum trihydroxide (Al(OH)₃) is generally prepared by the Bayer process which comprises several steps of dissolving bauxite with concentrated sodium hydroxide (NaOH) at a high temperature and pressure to produce a sodium aluminate (NaAlO₂) solution. The leached slurry is then filtered to separate the liquor from to removethe red mud impurities. Fine aluminum trihydroxide is added as seed to the filtered sodium aluminate solution, while the solution is cooled to obtain coarse aluminum trihydroxide. In the impurity removal step, if red mud particles having particle sizes of about 1 to 5㎛ in diameter are not efficiently removed and remainin the pregnant liquor (PL), the whiteness of the final aluminum trihydroxide product from precipitation will be low. Insoluble precipitates will also be formed when aluminum trihydroxide is redissolved in an alkaline solution during a zeolite preparation process, as a result. Insoluble solid impurities are generally removed by filtration using a polishing filter. However, a large amount of solid impurities (2 to 10㎎/l of solid impurities) still remains in the pregnant liquor after the filtration step using a polishing filter. Therefore further filtration is required to produce aluminum trihydroxide of a chemical grade. Also, during such filtration using a polishing filter, a large amount of calcium hydroxide (Ca(OH)₂) is used to improve the filtration efficiency as a filtering agent. The use of calcium hydroxide adversely affects the product quality due to contamination of fine particles which can cause the formation of calcium iron aluminate in a poly aluminum chloride (PAC) or zeolite preparation process. Accordingly, there has existed a need to develop an improved process for filtering solid impurities to remove fine red mud from the Bayer liquor. This study was conducted to evaluate a technique based on aceramic membrane filtration system which could be easily scaled up in Bayer alumina plants to produce chemical grade aluminum trihydroxide. The technique is based on the use of ceramic membranes for filtering the solution to remove insoluble red mud impurities, instead of using polishing filter which has been used in all Bayer plants. The ceramic membrane filtration system could controlimpurity level under 1 mg/L in Bayer liquors, increases the whiteness of aluminum trihydroxide product from 85 to 92 which could be used for chemical grade production. Ca(OH)₂ which was used as a filtering agent, causing contamination of Bayer liquor is avoided using this ceramic membrane system.