The Journal of Engineering Geology ISSN:1226-5268(Print) 2287-7169(Online) 지질공학

단층손상대는 결정질 암반 내 단열 발달과 유체유동을 지배하는 핵심 구조로, 주전단면과 관련된 위치에 따라 구조적·수리학적 특성이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 거제도 신선대에 발달한 주향이동단층을 대상으로 손상대 유형별 단열밀도와 연결성을 정량적으로 비교하였다. 정사영상 기반 2차원 단열망 분석과 위상기하학적 지표를 활용하였으며, 단층의 존재 유무에 따른 구조적 특성을 검증하기 위해 단층 제거 및 단열 연장 시나리오를 적용하였다. 분석 결과, 연결손상대와 말단손상대에서 벽손상대에 비해 높은 단열밀도 값과 연결성을 보였다. 이는 손상대 유형별 구조적 차이가 단열망의 유체유동 거동을 결정하는 핵심 요인임을 보여주며, 향후 암반 안정성 및 방사성폐기물처분장 이격거리 평가에 활용될 수 있다.

탄산칼슘(CaCO₃) 광물은 자연계에서 방해석(calcite), 아라고나이트(aragonite), 바테라이트(vaterite) 세 가지 동질이상체 형태로 흔하게 존재한다. 뿐만 아니라, 다양한 산업 및 공학적 응용 분야에서 핵심적인 소재로 활용된다. 탄산칼슘 광물을 합성하는 주요한 방법 중 암모니아(NH₃(g)) 확산법은 기체-액체 반응을 기반으로 한다. 암모니아 확산법을 이용한 합성에서 칼슘 용액의 농도, 반응용기 부피 대비 암모늄 이온(NH₄⁺) 포함 고체 함량, 용액이 노출된 표면적 등 다양한 요인에 의해 합성 결과(탄산칼슘 동질이상체 간 상대적 비율, 결정 형상 등)가 크게 좌우되는 것으로 알려져 있다. 하지만 암모니아 확산법에서 온도에 의한 탄산칼슘 광물의 특성변화는 거의 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 암모니아 확산법으로 15–30°C 범위에서 탄산칼슘을 합성하고 주사전자현미경과 X-선 회절 분석을 통해 온도에 따른 동질이상체 간 상 선택성(phase selectivity)과 결정형상 변화를 진단하였다. 15°C에서는 방해석이 우세하게 관찰되었고, 온도가 높아질수록 방해석, 아라고나이트, 바테라이트가 함께 관찰되었다. 아라고나이트와 바테라이트는 온도 상승에 따라 각각 침상(acicular)과 꽃모양(flower-like)으로 뚜렷하게 발달하였다. 이러한 결과는 온도 상승에 따른 탄산칼슘 포화도 및 핵 생성 속도 변화에 기인한 것으로 판단된다. 우리 연구는 암모니아 확산법을 통한 탄산칼슘의 상 선택성 제어 및 결정 성장 조건을 최적화하는데 기초 자료를 제공한다.

지하수 내 우라늄(U) 질량 플럭스를 정량화하는 것은 원전 및 방사성폐기물 처분시설의 환경위해성을 평가하는 데 핵심 요소이지만, 기존 수동형 플럭스미터(passive flux meter, PFM)에 사용되는 입상 활성탄과 이온교환수지는 구조적 안정성과 재생성 한계로 인해 적용성이 제한된다. 본 연구에서는 점토 광물인 몬모릴로나이트를 흡착상으로, 폴리설폰을 구조 매트릭스로 이용한 입상 복합 흡착제(montmorillonite–polysulfone sorbents, MPS)를 제조하고 지하수 우라늄 플럭스 측정을 위한 PFM 내부 충진재로서의 가능성을 평가하였다. 분말 몬모릴로나이트를 폴리설폰 용액에 분산시켜 구형 비드로 성형한 후, 배치 실험과 기계적 안정성을 바탕으로 최적 조성은 몬모릴로나이트 4 wt%로 선정하였다. 등온 흡착 실험 결과, MPS의 우라늄 흡착은 Langmuir 모델에 잘 부합하였으며 최대 단일층 흡착용량은 278.9 µg/g으로 산정되었다. 동역학 실험에서 pseudo first-order 및 pseudo second-order 모델 모두 R² > 0.97을 보여 물리·화학적 흡착이 복합적으로 작용함을 시사하였다. 0.3 M HNO₃를 이용한 3회 반복 흡·탈착 실험결과, 흡착 및 탈착 효율이 모두 90% 이상 유지되어 MPS의 우수한 재사용성을 확인하였다. Darcy 유속 0.4 m/day, 초기 농도 1.2 mg/L 조건에서 수행한 고정상 컬럼 실험 결과, 약 3 PV까지 C / C 0 ≤ 0.1을 유지하는 파과 이전 구간이 확인되었으며, 이 구간을 기준으로 MPS의 보수적인 작동 흡착용량은 0.014 mg/g (160 g 충진 시 총 2.24 mg)으로 산정되었다. 이를 내경 10 cm 지하수 관정 내 PFM (높이 20 cm)에 적용하여 현장 규모 모사를 수행한 결과, 우라늄 농도 0.1–0.5 mg/L, Darcy 유속 0.05–0.2 m/day 범위에서 PFM의 허용 설치 기간은 약 1–25일로 평가되었다. 종합적으로 MPS는 구조적 안정성과 반복 재생성을 동시에 확보한 우라늄 전용 흡착제로서, 지하수 우라늄 플럭스 측정을 위한 PFM 설계와 운전 지침 수립에 활용 가능한 잠재력을 갖는 것으로 판단된다.

전기자동차와 에너지저장시스템의 보급 확대에 따라 리튬이온배터리(lithium-ion battery, LIB)의 생산과 사용이 급격히 증가하면서 제조 공정에서 발생하는 잔류물과 사용 후 배터리로부터 환경에 용출될 수 있는 리튬(Li) 및 전이금속이 주요 환경 이슈로 대두되고 있다. 특히 LIB 양극재는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 철(Fe) 등 잠재적 독성을 지닌 중금속과 리튬을 고농도로 포함하고 있어 이에 대한 자연환경 노출 시 중금속의 결합 형태와 이동성에 대한 체계적인 평가가 필요하다. 이번 연구에서는 대표적인 상용 LIB 양극재(NCM523, NCM622, NCM811, LCO, LFP)를 대상으로 세 단계 연속추출법을 적용하여 중금속의 분획별 용출 특성을 평가하였다. 추출 단계는 이온교환성, 탄산염성, 산화물성 분획으로 구분하여, 각각 중성 수계, 약산성, 환원성 환경에서의 리튬 및 전이금속 거동을 모사하였다. 연속추출 결과, 리튬은 이온교환성 분획에서 상대적으로 높은 비중율을 보여 초기 환경 노출 시 높은 이동성을 가질 가능성이 확인되었다. 탄산염성 분획에서는 니켈의 상대적 기여도가 크게 나타나 약산성 조건에서의 용출 잠재성이 두드러지는 것으로 평가되었다. 산화물성 분획에서는 코발트가 주요 금속으로 분포하여 환원 환경에서 잠재적 용출원이 될 수 있음을 시사한다. 반면, LFP 양극재는 모든 분획에서 전이금속의 용출이 상대적으로 제한적이어 구조적으로 안정한 저용출 특성을 보이는 양극재로 확인되었다. 이번 연구는 LIB 양극재 내 금속이 결정구조 및 결합 형태에 따라 상이한 이동성과 환경 위해성을 보인다는 점을 규명하였으며, 이는 LIB의 환경 노출 시 발생할 수 있는 잠재적 오염 거동을 이해하는 데 중요한 기초자료를 제공함과 동시에 향후 다양한 양극 조성 및 사용 후 배터리를 대상으로 한 분획별 데이터 축적을 통해 LIB의 환경 위해성 평가 및 관리·순환자원화 전략 수립에 활용될 것으로 기대된다.

본 연구는 인위적 활동(제철 산업)이 집중되어 있고, 담수유입-외해 해수 유입이 동시에 작용하는 영일만에서 자연적-인위적 유기물의 공간적 분포 및 거동 특성을 파악하고자 하였다. 부경대학교 해양조사 실습선(2025년 5월)을 활용하여 영일만 내 해수 시료(14정점)를 확보하였고, 수층 이화학(수온, 염분, 용존산소, 부유물질, 영양염류) 성분 및 입자성·용존성 유기원소(POC, PN, DOC, DTN) 농도와 이들의 안정동위원소비(δ¹³C_POC, δ¹⁵N_PN)를 분석하였다. 형산강 인근 정점에서 뚜렷한 물리화학적 특성과 함께, 입자성·용존성 유기원소의 농도는 공간적으로 차별적인 분포 특성을 보였다(POC; 0.3 ± 0.1 mg/L, PN; <0.1 mg/L, DOC; 1.0 ± 0.1 mg/L, DTN; 0.1 ± 0.1 mg/L). δ¹³C_POC는 전반적으로 유사한 값의 범위(-22.3 ± 0.2‰)를 보이며 자생(해양 조류)기원이 우세한 영향을 나타낸 반면, δ¹⁵N_PN값은 강-외해 정점을 따라 상대적으로 무거운 경향(δ¹⁵N_PN; 7.5–11.0‰)을 보였으며 이는 주요 토지이용형태의 변화(농경지, 산업단지)에 따른 육상 기원의 주요 질소 유입원의 변화와 수층 내 유기질소의 재광물화 등 내부 질소 순환 과정의 강화가 복합적으로 작용한 결과로 해석된다. 안정동위원소 혼합모델을 적용한 결과, 영일만 내 입자성 유기물은 육상 기원 비료(16 ± 4%), 연소 기원(화석연료·산업 배출; 12 ± 5%), 담수 조류 기원(5 ± 1%), 해양 조류 기원(65 ± 4%) 등 서로 상이한 기여도를 갖는 복합적 기원 구성을 보였다. 따라서 본 연구는 개방형 만 구조를 가지는 영일만에서 자연적·인위적 유기물의 기원 차이와 질소 순환의 공간적 변동성을 정량적으로 파악할 수 있음을 제시하며, 향후 산업연안 환경에서 유기물–질소 순환 평가의 기초자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 일제강점기 시기 남강(진주, 한국) 제방 배치가 현대 수문 모델링을 통해 확인된 고에너지 수리 구간과 일치하는지를 평가하였다. 이를 위해 50년·80년·100년·200년 빈도 홍수 조건을 적용한 정류 흐름 HEC-RAS 6.7 모형을 구축하였다. 모형에서 산출된 유속과 하천 에너지(stream power)는 GIS 기반으로 분석되었으며, 역사적 제방 위치가 표기된 1910년대 1:50,000 축척 지형도를 지리참조하여 공간적으로 비교하였다. 분석 결과, 모의 된 고에너지 구간과 제방이 설치된 구간은 특히 곡류 외측 및 하천 협착부에서 강한 공간적 일치를 보였다. 반면, 제방이 없는 지역은 곡류 내측이나 과거 범람원과 같은 저에너지 지형 조건과 대응하였다. 주목할 점은, 상평동 일대의 현대 홍수 취약 지역이 과거 제방 공백 구간 및 지속적인 수리학적 hotspot과 중첩된다는 사실이다. 이러한 결과는 당시 제방 건설이 제한된 분석 도구에도 불구하고 하천 동역학을 인식한 판단이었음을 시사한다. 또한 역사적 지도 자료와 현대 수리 모델링을 통합적으로 활용함으로써, 과거의 공학적 의사결정과 현재 도시 홍수 리스크를 연결하는 새로운 분석 틀을 제시한다.

본 연구에서는 기질 혼합비와 식종원 특성이 하수슬러지와 음식물류폐기물의 혐기성 소화 성능에 미치는 영향을 회분식 혐기성 소화 실험과 메탄생성균 군집 분석을 통해 종합적으로 평가하였다. 기질 혼합 비와 식종원은 모두 메탄 수율과 메탄생성속도에 유의미한 영향을 미치는 요인으로 확인되었으며(p < 0.05), 메탄 수율 변동에는 기질 혼합비의 영향이, 메탄생성속도 변동에는 기질 혼합비와 식종원의 영향이 크게 작용하는 것으로 나타났다. 통합소화 조건에서는 음식물류폐기물 비율이 증가할수록 메탄 수율이 향상되어, 혼합비 25:75 (하수슬러지:음식물류폐기물, COD 기준) 조건에서 음식물류폐기물 단독 조건과 유사한 수준(293 ± 11 mL CH₄/g COD)에 도달하였다. 또한 단독소화 기반 이론적 가중 평균값과 비교했을 때, 통합소화의 실제 메탄 수율은 13–19% 더 높아 시너지 효과가 확인되었다. 메탄생성속도 역시 50:50 및 25:75 혼합 조건에서 개선되어 하수슬러지 단독소화 대비 74–97% 높은 값을 나타냈다. 식종원 종류는 메탄생성속도 변동성에 큰 영향을 미쳤으며, 그 중 통합소화조 유래 식종원이 가장 높은 활성 및 안정성을 보였다. 차세대염기서열 분석 결과, 해당 식종원은 아세트산이용성(Methanothrix), 수소이용성(Methanolinea, Methanospirillum), 메틸환원성(Methanofastidiosales) 메탄생성균이 균형 있게 공존하는 군집 구조를 형성하고 있어 다양한 메탄생성 전구체를 안정적으로 메탄으로 전환할 수 있었던 것으로 평가되었다. 통합소화조 유래 식종원과 음식물류폐기물 50–75% 이상의 혼합비를 적용하는 전략은 하수슬러지 및 음식물류폐기물 통합소화 공정에서 스타트업 안정성 확보와 메탄생산성 최적화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 CitySim 모델을 활용하여 도시 지역의 건물 표면 온도를 예측하고, 적외선 열화상 카메라를 이용한 현장 측정 결과와 비교하여 모델의 예측 정확성을 검증하였다. 이를 위해, 국립 부경대학교 환경해양관을 대상으로 적외선 열화상 카메라를 이용해 건물 표면 온도를 측정하고, 에너지 균형 기반의 CitySim 모델을 활용하여 표면 온도를 수치적으로 모의하였다. GIS 기반의 3차원 건물 형상과 외피 재질 정보를 구축하여 수치 모델의의 지표 경계 조건으로 사용하였다. 기상 경계 조건은 LDAPS 태양 복사 자료와 3차원 초음파 풍속계에서 측정한 풍속과 풍향, AWS와 ASOS에서 관측한 기온, 강수, 운량, 상대 습도 관측 자료를 이용하였다. 표면 온도 측정은 2025년 3–5월 동안 총 7회(09:00–18:00)에 걸쳐 건물의 동·서·남·북·지붕면을 대상으로 수행하였다. 측정 자료는 CitySim 모델의 결과와 비교·검증하였다. CitySim 모델은 대부분 측정일의 표면 온도 일변화 경향을 잘 재현하였으며, 건물 표면의 방위에 따라 특징적인 편향이 나타났다. 실제 건물 환경에서는 주변 건물과 구조물의 차폐로 인해 직달 일사 조건의 공간적 이질성이 크게 나타났는데, 이는 수치 모델과 측정 간의 편차를 결정하는 주요 요인으로 확인되었다. 북쪽면은 일조 시간이 짧아 모델-측정 차이가 가장 작았고, 수목의 영향이 크게 작용한 동쪽면에서 오차가 가장 크게 나타났다. 복잡한 도시 미기후를 대상으로 수행한 열화상 측정과 CitySim 모의는 향후 도시 열환경 평가와 에너지 관리 전략 수립에 활용될 수 있음을 보여준다.

북극 지역은 전 지구 평균 대비 약 4배 빠른 해수면온도(sea surface temperature, SST) 상승과 해빙 농도(sea ice concentration, SIC) 감소로 인한 북극 증폭 현상이 나타나고 있으나, 복잡한 환경 조건과 관측 자료 부족으로 위성 기반 Level-4 (L4) 자료 간 비교 연구가 요구된다. 본 연구는 1988년부터 2022년까지 위도 58° 이상, 해빙 농도 0–50% 범위의 북극 해역에서 Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (OISST)와 L4 Arctic Ocean 자료의 SST 및 SIC를 비교·분석하였다. 그 결과, 두 자료 모두 장기적으로 SST 상승과 SIC 감소 경향을 보였으나, 특히 해빙의 영향이 큰 SIC 15–50% 구간에서 CMEMS-L4 자료의 온난화 경향이 OISST보다 뚜렷했으며, SIC 감소율 또한 CMEMS-L4가 OISST에 비해 약 2배 빠르게 나타나는 등의 차이를 보였다. 공간적으로는 CMEMS-L4 자료가 Marginal Ice Zone (MIZ)에서 SST 상승과 SIC 감소를 나타낸 반면, OISST는 Greenland Sea 일부 MIZ에서 상반된 결과를 나타냈다. 또한 CMEMS-L4는 OISST 대비 전 SIC 범위에서 변동성이 크게 나타났다. 이는 극지방에서 자료 결합 방식 및 해빙 처리 기법의 차이가 동일한 시공간에서도 큰 불일치를 유발할 수 있음을 시사하며, 연구 목적에 적합한 자료 전처리 및 선택이 필수적임을 강조한다.

산불은 기후변화로 인해 발생 빈도와 피해 규모가 증가함에 따라, 위성영상 기반 산불 모니터링의 중요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 GK-2A 정지궤도 위성의 고빈도 관측 영상을 활용하여 산불 탐지 정확도에 영향을 미치는 구름 마스킹 기법의 성능을 비교·평가하였다. 구름은 위성영상 기반의 산불 탐지의 주요 오탐지의 원인으로 이를 효과적으로 제거하기 위해 GK-2A의 CLD 산출물, 고정 임계값, Otsu 임계값 기반의 세 가지 구름 마스킹 기법을 적용하였다. VIIRS의 활성산불 산출물 VNP14IMG를 참조 라벨로 활용하여 AutoML을 통해 모델의 산불 탐지 성능을 검증한 결과, Otsu 임계값 기반 기법이 가장 높은 F1-score 0.725를 기록하였다. 또한, 해안선 및 수역 인접 지역에서 발생하는 산불의 경우, 오탐지가 일부 발생하였으며, 이를 토지피복도를 통해 수역이 탐지 신뢰도에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구는 구름 마스킹 기법이 산불 탐지의 신뢰도에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였으며, 향후 정지궤도 위성영상 기반 산불 조기 탐지 알고리즘의 성능 개선 및 실시간 재난 대응 체계 구축에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구는 한국형 수치예보모델(Korean Integrated Model, KIM)의 강수 예측 성능이 지면 물 순환 및 지면-대기 상호작용에 미치는 영향을 분석하였다. 2021년부터 2023년까지의 여름철(6–8월) 강수 모의 결과를 전지구 강수 및 토양수분 관측 자료와 비교하여 모의 성능을 평가하였다. 분석 결과, KIM 모델은 강수량을 전반적으로 과대 모의하는 경향을 보였으며, 강수 발생 빈도를 과다하게 모의하는 것이 주요 원인이었다. 특히 육상지역에서는 강수량은 과대 모의하지만 강수 세기는 과소 모의하는 특성을 보였다. 이러한 강수 과대모의가 육상지역에서 표층 토양수분 과대모의에 영향을 미쳤다. 특히, 미국 서부지역에서 토양수분이 과대모의 되어 지역적으로 나타나는 토양수분 쌍극자(dipole) 패턴 모의에 제한적이다. 지면-대기 상호작용 분석에서는 지면 결합 및 대기 결합의 강도가 중위도 지역에서 과대 모의되는 경향을 나타나고, 이중결합(two-legged coupling)은 지면과정에 따른 강수발생 관련 민감도가 과대하게 모의하는 결과를 나타낸다. 본 연구의 결과는 향후 모델의 물리 과정 개선 및 예측 자료의 실무적 활용성을 높이는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

리튬(lithium, Li) 이온 배터리 수요의 급증으로 환경 내 Li 유입이 증가하고 있으며, Li의 높은 이동성과 생물학적 축적 특성으로 인해 생태계와 인체 건강에 잠재적 위험이 제기되고 있다. 이번 연구는 자연적 풍화 작용과 지하수 유입, 광산 채굴, 이차전지 재활용, 하수 처리 등 다양한 발생원을 중심으로 Li의 기원과 수계 내 농도 분포를 정리하고, 담수 생태계와 인접 토양에서 보고된 축적 및 독성 반응을 종합적으로 고찰하였다. 수생 생물체는 저농도에서도 신경전달효소(acetylcholinesterase, AChE) 억제, 산화적 스트레스, 행동 이상을 보였으며 고농도에서는 조직 손상과 생장 저해가 나타났고, 육상 식물에서는 Li의 화학적 형태에 따라 흡수율과 축적 양상이 달라지며 이온 항상성 교란과 광합성 효율 저하가 확인되었다. 최근 연구에서는 Li 동위원소 조성(δ⁷Li) 비교를 통해 자연적 풍화 기원과 하수처리장 및 산업 배출수와 같은 인위적 기원을 효과적으로 구분하고 있으며, 자연적 풍화 환경에서는 용존상 δ⁷Li 값이 상대적으로 높고 인위적 배출원은 낮은 δ⁷Li 값을 보이는 뚜렷한 동위원소 지문을 형성한다. 도멜강, 루아르강 사례 연구에서는 δ⁷Li 값과 보존적으로 거동하는 나트륨(sodium, Na)을 기준으로 한 Li/Na 비 분석을 통해 자연적 풍화와 인위적 오염원의 기여도를 효과적으로 분리할 수 있음이 보고되었다. 이 논문은 Li 오염 관리의 기반 마련을 위해 수계 내 Li 거동의 정량적 평가, 하수처리 및 재활용 공정 개선, 기원별 Li 동위원소 데이터 구축, 환경 기준 설정의 필요성을 제시한다.

과불화화합물(PFAS)은 전 세계적으로 주요 환경 오염물질로 부상하고 있으며, 2010년대 이후 정화 기술 개발에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구는 OpenAlex 데이터베이스에서 수집한 PFAS 지질 환경 관련 논문 4,850편(2000–2024년)을 대상으로 계량서지학적 방법론을 적용하여 Source–Pathway–Response (SPR) 개념 모델에 기반한 분류 체계를 정립하였다. 3가지 측면에서 11개 카테고리(오염원 4개, 지질매체 3개, 정화기작 4개)를 정의하고, 제목 및 초록 내 키워드 매칭을 통해 multi-label 분류를 수행하였다. 정화기작에서 흡착(35.3%)이 가장 높은 비율을 차지하였으며, post-period (2020–2024년)에는 23.5%에서 41.5%로 증가하여 PFAS 정화 연구의 핵심 기술로 확인되었다. 열처리 기법은 pre-period 대비 약 11배의 논문 수 증가(10편→114편)를 보여 신흥 정화 기술로 나타났다. 지하수 연구는 7.1%에서 11.8%로 증가하여 음용수원 보호에 대한 연구가 확대되었으며, 군사/소방훈련시설 연구는 3.7%에서 7.6%로 증가하였다. Jaccard 유사도 계수를 활용한 공출현 네트워크 분석 결과, 네트워크 밀도가 0.564에서 0.709로 25.7% 증가하여 카테고리 간 연구 연결이 강화되었다. 토양/퇴적물은 양 시기 모두 가장 높은 가중 연결강도(0.997→1.096)와 매개중심성(0.104→0.114)을 나타내어 오염원과 정화기작을 연결하는 핵심 허브 역할을 수행하였다. 군사/소방훈련시설은 가중 연결강도(+0.457, 2.2배)와 매개중심성(+0.057, 6.2배)에서 11개 카테고리 중 가장 높은 증가를 보여 군사기지 PFAS 오염에 대한 통합적 연구 접근이 확대되고 있음을 나타낸다. 본 연구는 대규모 문헌 데이터를 활용한 정량적 분석을 통해 PFAS 지질환경 연구의 지식 구조를 체계적으로 제시하였으며, 향후 연구 방향 설정에 기초 자료를 제공한다.

환경 및 지질 연구 분야에서 정밀하고 재현성 있는 분석 자료는 연구 결과의 신뢰성을 좌우하는 핵심 요소이다. 이번 연구는 화성암, 퇴적암, 변성암을 포함한 지질 및 환경 시료를 대표하는 13종의 인증 및 표준참고물질을 이용하여 유도결합 플라즈마(ICP) 기반 다 원소 분석 시스템으로 평가하였다. 주 원소, 미량원소 및 희토류 원소(REEs)는 유도결합 플라즈마 분광분석기(ICP-OES)과 질량분석기(ICP-MS)을 통해 측정하였다. 분석 정확도는 인증 값 대비 회수율로 평가하였고, 정밀도는 반복 측정으로 계산한 상대표준편차(RSD)로 나타냈다. 또한 국제 숙련도 시험에서 널리 쓰이는 z-score를 도입하여, 각 원소와 매질에 대해 측정 값이 기준 값 주변에서 어느 정도 범위에 분포하는지 확인하였다. 분석 대상 인증 및 표준참고물질에서 주 원소, 미량 원소, 희토류 원소의 정확도는 ±10% 범위이며, 반복정밀도는 전체 평균 3.46 ± 1.28% (1σ, n = 672)로 모든 참고물질에서 주 원소 RSD가 가장 낮고, 미량 원소와 희토류 원소로 갈수록 점차 증가하는 공통된 패턴을 보였다. 이는 장기 운용에도 목표 수준의 정확도가 유지되며, 분석 시스템의 정밀도가 특정 매질에만 제한되지 않음을 보여준다. z-score 분포는 대부분의 원소에서 |z| < 2 범위 내에 있었고, 일부 전이원소와 복잡한 퇴적물 매질에서만 상대적으로 편차가 나타났다. 복잡한 매질에서 관찰되는 RSD의 증가와 z-score 편차는 각 매질 특유의 정밀도 변화와 낮은 농도, 간섭에 대한 민감도가 반영된 결과로 해석된다. 이들 원소의 정밀도를 높이기 위해서는 H₂/NH₃ 반응 모드로 다원자 간섭을 감소시키고, 시료에 맞춘 전처리 방법을 적용하여 편차를 줄일 수 있는 조건을 찾음으로써, 품질보증(QA) 및 품질관리(QC) 성능을 강화할 수 있을 것으로 보인다. 이러한 결과는 인증 및 표준참고물질로 검증된 ICP 기반 다 원소 분석 시스템이 환경영향평가와 정책·산업 분야의 실무적 의사결정을 위한 신뢰도 높은 분석 자료를 지원할 수 있음을 보여준다.

본 연구는 GeoAI 기반 AutoML (automated machine learning)과 Geo-Similarity 샘플링을 활용하여 산불 취약성 예측 모델을 구축하고, 공간분류정확도지수(spatial classification accuracy index, SCAI)를 통해 공간적 분류 성능을 평가하였다. 대구·경북 지역을 대상으로 TPOT (Tree-based Pipeline Optimization Tool)을 이용해 GaussianNB, Random Forest, XGBoost 등 세 가지 AutoML 기반 모델을 학습하였다. 그 결과 Random Forest 모델이 AUC (area under the curve) 0.998, 정확도(accuracy, ACC) 0.981로 가장 우수한 성능을 보였으며, XGBoost 모델은 SCAI 0.46으로 고위험 지역에서 가장 높은 공간 집중도를 나타냈다. 모든 모델에서 취약성 등급이 높아질수록 SCAI 값이 감소하는 경향을 보였는데, 이는 예측값과 실제 산불 발생 지점 간의 공간적 일치도가 향상되었음을 의미한다. Geo-Similarity 샘플링과 AutoML의 결합은 데이터 불균형 문제를 효과적으로 완화하고 분류 정확도와 공간 신뢰성을 향상시켜, 산불 위험지도 제작 및 재난 예방 의사결정에 높은 활용 가능성을 보여주었다.

본 연구는 Scoops3D를 활용하여 간극수압비 변화에 따른 사면의 3차원 안정성을 정량적으로 평가하였다. 분석 결과, 전역 최소 안전율(global minimum safety factor, FOS)은 건조 상태( r u = 0)에서 1.325로 비교적 안정한 상태를 유지하였으나, 간극수압이 증가함에 따라 비선형적으로 감소하여 r u = 0.6에서 0.536으로 나타났다. 이와 동시에 잠재 미끄럼체의 체적은 501 m³에서 1,305 m³로 약 2.6배 증가하였으며, 이는 간극수압 상승으로 인한 유효응력 감소와 사면 내부 파괴면의 심부 확장을 의미한다. 분석 결과는 시추조사가 어려운 지역에서 탄성파 탐사 및 Scoops3D를 활용하여 사면 취약 구간을 합리적으로 도출할 수 있음을 보여주었다. 또한, 제시된 접근법은 강우 전 단계 계류부 지역에서 토석류 발생 가능성을 예측하고, 사면 붕괴 전 토석류 체적을 합리적으로 산정하기 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

대부분 댐이나 제방은 건설 후 시간이 지나면서 내부침식으로 누수가 발생하고 댐체 구조 안정성에 변형이 일어난다. 댐이나 제방 안정성 조사와 감시에는 전기비저항 탐사, 지온탐사, 다점온도 검층 등 다양한 물리탐사 방법을 이용하고 있다. 이 연구에서는 수동 탄성파 탐사를 사력댐 안정성 감시에 활용할 수 있는지 살펴본다. 탄성파 신호음에서 속도 변화는 수동 탄성파 자료에서 그린함수를 구하고 시간-주파수 스펙트럼 영상으로 변환한 다음 심층학습을 이용하여 구하였다. 사력댐 마루에서 취득한 현장 수동 탄성파 자료적용 결과 누수가 예상되는 구간에서 예측 속도와 그 외 구간에서 예측속도가 상대적인 차이가 있음을 확인하였다. 심층학습을 이용하여 탄성파 속도를 예측할 경우 댐이나 제방 내부 구조와 물성(P 파 속도, S 파 속도, 밀도)을 고려하고 시간-주파수 스펙트럼 영상을 충분히 확보한다면 수동 탄성파 탐사를 이용하여 사력댐 안정성 감시에 활용하는 것도 가능할 것으로 생각한다.

본 연구는 국내 46개 발파 현장에서 수집된 2,506개의 발파 계측 데이터를 활용하여 암종별 발파 진동 예측식을 개발하였다. 지발당 장약량(W), 이격거리(D), 최대 입자 속도(PPV)를 바탕으로 자승근 환산거리(SD)를 산정하고, 로그–로그 회귀 분석을 통해 발파진동상수(K)와 감쇠지수(n)를 도출하였다. 분석 결과, 전체 데이터에 대한 대표 예측식은 K = 60.51 (50% 신뢰도), n = 1.499, R² = 0.735로 나타났으며, 암종별로 화성암(K = 82.07, n = 1.546), 변성암(K = 48.82, n = 1.487), 퇴적암(K = 54.82, n = 1.356) 등 뚜렷한 차이를 보였다. 이는 암종의 지질학적 특성이 진동 감쇠에 중요한 영향을 미침을 확인시켜 준다. 본 연구에서 제시한 암종별 경험식은 기존 권고식(K = 160, 200, n = 1.6)의 보수성을 보완하며, 보다 현실적이고 합리적인 발파 설계 기준 마련에 기여할 수 있다.

본 연구에서는 쇄석다짐말뚝(gravel compaction pile, GCP)과 고강도 지오그리드로 보강된 쇄석다짐말뚝(geogrid reinforced gravel compaction pile, GRGCP) 공법을 적용하여 연약지반의 지지력 및 변형 특성을 비교·분석하였다. 실내모형시험은 사질토(SP) 및 점성토(ML) 조건에서 수행되었으며, 단말뚝과 군말뚝을 대상으로 하중–침하 관계, 수평변위 및 파괴형상을 관찰하였다. 시험 결과, GRGCP는 GCP에 비해 약 1.20–1.98배 높은 하중 지지력을 보였으며, 군말뚝의 경우 단말뚝 대비 약 1.73–3.45배 큰 하중을 지지하는 것으로 나타났다. 또한 GRGCP는 지오그리드의 구속효과로 인해 수평변위가 감소하고, 횡방향 팽창(bulging) 파괴가 억제되는 경향을 보였다. 이상의 결과를 통해 GRGCP 공법은 연약지반의 지지력 향상뿐 아니라 횡방향 변형 저감에도 효과적인 공법임을 확인하였다.

광주광역시는 최근 포트홀 발생이 증가하는 추세이며, 이는 중대형 차량의 통행이 많은 곳에 밀집되어 나타나고 있다. 기존 연구는 주로 도로 포장 재료 특성이나, 객체 인식 기술을 이용한 도로 내 포트홀 탐지 등에 집중되어 수행되었으나, 교통량, 차량 종류 등과 같은 교통 특성은 충분히 반영되지 못했다. 본 연구에서는 YOLO11 기반의 객체 인식 기술을 활용하여 도로 영상 자료에서 차량의 종류와 통행량을 식별하고, 포트홀 발생 지역의 교통 특성을 분석할 수 있는 기초 모델을 제안하였다. 예측 모델 학습을 위해 AI Hub, 공공데이터, 자체 영상 촬영 등 약 25만장의 데이터를 구축하였고, 이를 학습하여 트럭, 버스, 특수차 등 중차량의 객체 탐지 성능을 평가하였다. 그 결과 제안된 모델은 정밀도 약 0.95, 재현율 약 0.92, mAP50 약 0.96의 높은 성능을 나타냈다. 본 연구는 영상 기반의 교통 분석을 통해 중차량 통행과 포트홀 발생의 연관성을 규명하고 효율적인 도로 유지관리 의사결정을 지원하는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 국지성 집중호우로 인한 토사재해가 빈번하게 발생하면서, 산지 인근에 위치한 비보강 콘크리트(unreinforced concrete, URC) 건축물의 구조적 안전성 개선이 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구에서는 URC 건축물 중에서도 무보강 조적조 건축물을 대상으로 국립재난안전연구원(NDMI)의 대형 급경사지 시뮬레이터를 활용하여 약 4.6 m/s의 속도로 슬라이딩된 토사가 건축물에 충돌 시 기초부, 중앙벽체, 측벽에 설치된 로드셀에 의한 충격압을 계측하였다. 실험 결과, 중앙벽체 하단(H: 0.2–0.4 m)에서 약 67 kPa의 충격압에 붕괴가 시작되었고, 이후 측벽과 지붕으로 확장되는 진행성 붕괴 특성을 나타냈다. 반면, 기초부는 162 kPa의 높은 충격압에도 구조적 손상을 보이지 않았고, 중앙벽체 붕괴 이후 측벽(H: 0.6 m)에서 최대 207 kPa의 충격압이 기록되었다. 이러한 결과는 무보강 조적조 건축물의 중앙벽체 하단부가 전체 붕괴를 유도하는 주요 요인임을 실증적으로 보여주며, 향후 보강 설계 시 건축물의 하단부 벽체를 중심으로 저항력 확보가 우선되어야 함을 시사한다. 이러한 결과를 토대로, 본 연구에서는 사방댐이 설치되지 않은 지역 또는 토사재해 위험이 높은 지역에 위치한 건축물의 보호수단으로 활용하기 위한 주택의 보강 설계조건을 확립하였다. 보강방식은 산사태와 급경사지 붕괴 대응을 위한 보강 조적조 벽체공법과 토석류 대응을 위한 꺾임형 담장공법으로 각각 설계 구조를 모식도로 제시하였다. 이러한 결과는 향후 재해 대응 중심의 구조적 대책 로드맵 수립 및 세부설계기준 정립을 위한 공학적 근거로서 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

고고지자기 연대측정은 지구자기장 방향의 시간적 변화를 반영한 지역 영년변화(paleosecular variation, PSV) 모델을 기반으로 한다. 한반도에서는 그동안 한국과 일본 자료를 결합하여 구축된 KPSV_v1.0 모델이 고고지자기 연대측정의 표준 곡선으로 활용되어 왔으나, 일부 시기동안 한반도 고유의 지구자기장 방향 변화를 반영하는 데 한계가 있었다. 본 연구에서는 한반도 내 서로 독립적인 고고학적 유적에서 획득한 평균 고고지자기 방향 자료를 이용하여 고고지자기 연대측정을 수행하고, 기존 모델인 KPSV_v1.0과 한반도 자료만을 기반으로 새롭게 구축된 KPSV3K를 적용한 연대측정 결과의 차이를 비교·분석하였다. 분석에 사용된 평균 고고지자기 방향은 모두 고고지자기학에서 사용되는 표준 신뢰성 기준을 충족하며, 교류소자 실험을 통해 안정적인 특성잔류자화 성분이 확인된 자료들이다. 두 영년변화 모델을 적용한 연대측정 결과를 비교한 결과, 유적에 따라 예측되는 연대 후보의 수, 시간적 범위, 그리고 확률밀도 분포 특성이 서로 다르게 나타난다. 평균 고고지자기 방향이 특정 시기에서 비교적 뚜렷하게 구분되는 경우에는 두 모델 모두에서 유사한 시기의 연대가 도출되는 반면, 평균 방향이 영년변화 모델 상에서 여러 시기에 걸쳐 유사하게 나타나는 경우에는 복수의 연대 후보가 함께 제시된다. 특히 기존 모델에서 연대 후보가 넓거나 복수의 시기로 분산되던 일부 사례에서는, KPSV3K를 적용시 연대 후보가 보다 제한된 시간 범위로 수렴하는 결과가 도출된다. 이러한 결과는 KPSV3K가 기존 모델에 비해 특정 시기(예, 고려시대)의 한반도 지구자기장 방향 변화를 보다 충실하게 반영하며, 한반도 고고지자기 연대측정에서 연대 제약을 개선할 수 있는 유효한 표준 곡선임을 시사한다.

고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 심층처분시설은 부지 선정, 설계, 시공, 운영의 전 단계에 걸쳐 지질학적 부지기술모델을 필요로 한다. 지질학적 부지기술모델은 심층처분시설의 부지관련 불확실성 파악 및 감소에 핵심적인 역할을 수행한다. 지질학적 부지기술모델의 목표는 불확실성의 파악과 저감에 있다. 불확실성의 저감은 여러 모델링 결과와 지반조사 결과를 지속적으로 통합하여, 정확도를 높이는 피드백 과정을 통해 이루어진다. 우리 연구의 지질학적 부지기술모델은 크게 자료 부분과 해석 부분으로 구분된다. 자료 부분은 지질 조사, 시추, 지구물리 탐사 자료 및 기존 연구 자료로 구성되며, 수집된 자료를 종합적으로 분석하여 구축되는 3차원 지질 모델이 해석부분에 해당된다. 국내 심층처분시설의 후보 부지로는 투수성이 낮은 시·원생대 편마암 및 중생대 화강암 등의 결정질 암석이 고려되는데, 이들 결정질 암석의 지질 경계면 형상은 불규칙한 특징을 보인다. 우리는 이 기술 보고를 통해 불규칙한 지질 경계면을 표현하기 위해 지표의 지질 경계 트레이스를 기반으로 한 포인트 클라우드를 형성하고 이를 보간하여 지질 경계면을 만드는 과정을 기술하고자 한다. 이 방법은 부지조사 초기과정, 즉 많은 시추 또는 탐사자료가 없는 경우에도 부지형상에 대한 초기 모델을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 초기 모델의 지질경계면은 다양한 시추 조사 및 물리 탐사 자료와의 정합성 검토를 거쳐야 하며, 새로운 지반 조사 데이터가 확보될 때마다 지속적으로 업데이트하여 모델의 신뢰성을 제고해야 한다.

국내에서 고준위방사성폐기물 관리 대안으로 핀란드식 다중방벽시스템 개념(KBS-3)을 우선 고려하고 있다. 따라서 심층처분시설 부지를 암석에 대한 체계적인 안전 요건 및 선호 사항 마련이 요구된다. 스웨덴은 종합 안전성 입증체계 하에서 요건과 선호 사항을 공식화하고 부지평가 위한 과학적인 근거를 마련하여 부지선정에 대한 대국민 신뢰도를 제고하였다. 본 연구결과는 향후 부지선정과 관련된 암석의 요건 및 선호 사항 마련에 기술적 기반자료로 활용될 수 있을 것이다.