R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C129727-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 지하수내 라돈 실시간 측정 및 지하수위의 연속 자동 측정 방식을 활용한 지진계측시스템 구축 연구 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김규범 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 150,000,000 원 기업 : 50,000,000 원 계 : 200,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 300,000,000 원 기업 : 100,000,000 원 계 : 400,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 대전대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 8CTAP-C129727-02 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
□ 제안 배경 : 최근 지진 발생의 증가로 지진 계측에 관한 연구의 필요성 증대 ？ 2016년 9월 12일 경상북도 경주시에서 발생한 규모 5.8의 지진은 1978년 기상청이 계기 지진 관측을 시작한 이후에 한반도에서 발생한 역대 최대 규모의 지진으로서, 2017년 1월 21일까지 570회가 넘는 여진이 발생하였다. 이와 같이, 경주 지진을 통하여 우리나라가 지진 안전지대라는 인식에 변화가 생기고 있으며, 이와 관련하여 지진의 계측 방안 및 지진 관측 시스템 설계에 대한 연구가 필요한 시점이다. ？ 지진 발생 구역인 경주인근 지역은 활성단층인 양산단층 주변지역이며, 경주 지진 발생 후 기상청과 서울대, 부산대, 부경대의 지질학과 교수들로 구성된 여진분석 TF팀의 조사에 의하면 경주 지진의 진원이 양산단층이라는 결론을 내렸으며, 경주인근 지역의 파쇄대 특성에 따른 지하수 수질 및 동위원소 방출, 라돈 방출 특성에 대해 연구할 필요성이 있다. ？ 지진과 관련하여 지하수위 변동, 라돈 방출 특성 및 지진 계측에 관한 연구는 국외에서 일부 실시되었으며, 국내 연구는 미흡한 실정이다. 국외 연구 중 지진 발생시 지하수위 및 라돈222 방출 변동에 관한 연구가 다수 존재하며, 국내에서 지진 발생시 지하수위 및 라돈222 방출에 관한 연구가 필요하며 이를 활용한 최적의 지진 계측 방안이 필요하다. □ 연구개발 개요 ？ 연구기간 : 21개월 (1차년도 : 9개월, 2차년도 : 12개월) ？ 총 연구비 : 4억원(정부 3억원, 민간 1억원) [최종목표] □ 연구 목표 ？ 본 연구는 지진시 나타나는 지하수위, 수질 및 라돈222의 변화 특성에 대한 비교를 연구를 통하여 지하수위 변동 및 지하수내 라돈222의 연속 자동측정방식을 활용한 지진관측 시스템의 구축 방안을 마련하는데 목표가 있다. - 지진 발생구역 파쇄대의 지하수 수질 및 동위원소 방출 특성 분석 - 지진 예측 및 평가를 위한 지하수위 변동 자료의 활용성 평가 ？ ANN, 시계열 등 고급 통계 분석을 활용한 국내 지하수 관측망의 지하수위 자료의 지진 상관성 분석 및 예측 가능성 진단 - 지하수내 라돈 연속 자동측정 장치를 활용한 지진 계측 방안 분석 - 지진 관측 시스템의 최적 설계 방안 수립 □ 연구 최종목표 - 지진 다발지역의 지하수를 활용한 지진 관측 방안 (보고서, 지침) - 지하수의 특성(수위, 라돈222)을 활용한 지진 예측 가능성을 평가하고, 지진 계측 방안을 수립함으로써 국토 안전 확보에 기여함 [연구내용 및 범위] □ 연구를 위한 현장 구축 방안 - 연구지역 지하수의 기원 및 특성을 파악하기 위하여 연구지역 선정 후 시료채취 및 분석 수행. - 지진 발생 지역 및 그 인근의 국가지하수관측망(국가지하수정보센터 보유)의 과거 최근 5년간 지하수위 시계열 데이터를 확보하여 지진과의 지하수 변동의 관계를 평가. ？ 경주 신관, 경주 천북, 경주 산내, 경주 외동, 포항 동해, 포항 양북, 포항 달천,경주 건천, 포항 구룡포, 포항 기북, 포항 연일, 울산 범서, 울산 상북, 울산 온양, 울산 장흥 등 관측소 등. - 선행 연구로 개발된 지하수 및 대기중(토양) 라돈 자동 관측 시스템을 지진 현장에 설치하여 연구기간 중 운영할 예정임 : 지하수중 라돈 자동 측정 장치(특허출원 완료) 제작 및 설치 운영. - 경주 인근 지역의 국가지하수 관측소 7개소 이상에 지하수내 라돈 자동 원격 관측 장비 설치 운영 및 라돈 농도 변화의 실시간 관리 및 분석. - 일본지질조사소와 협의하여 지진 다발 지역인 일본에 지하수내 라돈 자동 원격 관측 장치를 설치(3개소 이상 예상)함으로써 지진 다발 지역을 연구대상으로 활용하여 연구결과의 검증에 활용하고자 함. - 특히, 지진이 관통하는 단층대 직상부에는 신규 관측공을 굴착 설치하여, 지하수위의 분 단위 연속 측정을 통한 지하수위 변화를 측정. □ 분석 및 연구 방법 - 위에서 구축된 현장 실험 site(국내 지진 다발지역)를 대상으로 아래와 같은 현장 Data 수집하고자 함 . 단층의 지질공학적 특성 분석 . 관측소(국내 및 일본)의 지하수위 자료의 연속 측정 Data 수집 . 관측소 및 지하수 수질 분석(이화학 분석) Data 수집 . 관측소 라돈222 자동 측정 Data 수집 . 토양내(<1m depth) 라돈 측정 Data 수집 . 지하수 라돈 측정은 자동원격관측장치를 활용함으로써 지진 대응 실시간 변화를 연구실에서 파악토록 함 - 지하수 수위？수질 및 라돈의 방출 특성에 대한 분석 및 지진 예측성 평가 . ANN(인공신경망) 및 시계열 분석 기법 활용 . 지하수위 및 라돈의 예측 시계열 개발 및 통계적 상관 특성 분석 . 지진 발생에 따른 지하수위 및 라돈 농도 변화의 예측 시뮬레이션 . 지하수위 및 라돈 시계열 데이터의 이상값 제거, 영향 성분 분류 및 지진 변동 상관성 데이터의 선택적 추출 . 지하수의 이화학 특성 분석 . 지진 발생구역(균열대)의 수질(이온 및 미량원소 등) 성분 분포 파악 및 지진 전후 변화 평가 . 지하수의 이화학적 특성과 라돈 방출의 상관성 평가 . 지하수 수치 모델링 . 라돈 농도 분석 . 실시간 라돈 농도 시계열 데이터의 변화 요인에 대한 검토 . 지하수 및 토양내 라돈 농도의 확산 특성을 활용한 시공간적 농도 분석 . 지진 발생 시기 및 공간에 대한 분포 특성 규명 . 지진시 라돈 확산 및 변동 요인 평가 . 지진구역의 공간적 분포, 지하수의 이화학 특성, 지하수위의 변동 및 라돈222 농도의 변화에 따른 지진 발생 및 예측성 분석 - 지하수 활용 지진 관측 방안 수립 . 지하수위 및 라돈222 농도와 지진 상관성 자료를 기반으로 하는 지하수 정보의 지진 관측 체계에의 활용성에 대한 검토 . 지하수 정보를 활용한 지진 관측 시스템 설계 및 구축 방안 수립 . 국가지하수 관측망 등의 기존 망을 활용한 지진 관측 시스템 구축 방안 수립 |
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| 색인어 | 한글 | 지진 | 지하수 | 라돈 | 계측 | 안전 |
| 영문 | Earthquake | Groundwater | Radon | Monitoring | Safety | |
| 최종보고서 | 국토교통기술촉진연구사업_최종보고서.pdf | |||||