1. Introduction

충청도에서 암석 표본을 수집하고, GIS 데이터를 구축하여, 지열 목표를 계산하였다 (Kim and Hwang, 2015; Kim et al., 2015). 지열류량을 알기 위해서는, 지온 구배 측정이 필수적이다. 이 구배는 암석 열 전도도 측정과 시추공 온도 데이터를 사용하여 알아낼 수 있다. 1969년에, 한국의 지열 연구는 광업분야에서 시작되었다(Chang et al., 1970; Mizutani et al., 1970). 이후 연구들은 한국의 지열류량(Han and Chapman, 1985), 한반도의 지열 분포(Lim et al., 1989), 암석 종류와 지질시대 사이의 지열 관계를 조사하였다(Kim et al., 2004; Kim and Lee, 2006, 2007).

그러나, 시추공을 통한 온도 측정은 물리적 특성과 암석 종류, 굴착 유체, 굴진 속도, 케이싱, 그리고 침투 깊이를 포함한 다양한 요인의 영향을 받을 수 있다(Lee and Han, 2001). 그래서, 다른 연구 방법과 장비에서 얻은 열물성 데이터는 오류와 불일치를 초래할 수 있다. 또한, 2005년 한국에 대한 지열 조사가 시작되었을 때 높은 비용 때문에, 시추공 굴착은 보통 지하수 및 온천 개발과 같은 특정 목적을 위해 시행되었다.

전체 지역을 세분화하기 위해 그리드를 100m × 100m으로 더 세분화 되었다. 지열 잠재력 분석에서, 각 지역의 잠재력은 대표되기에 너무 넓다. 주제도에서 어떤 위치가 위 또는 아래인지 지역에 따라 나타낼 수 있다. 그러나, 지역이 얼마나 높고 낮은지를 평가하기 위해서는 최소한 행정구역에 따른 지열 잠재력 평가가 필요하다.

2. Geothermal GIS construction and Characteristics of Chungcheong-do

사용한 데이터는 충청도 742개의 열물성 표본이다. Fig. 1은 여러가지 지열 속성 중 전기전도도를 클래스에 따라 GIS DB로 도시한 것이며 Table. 1은 DB 스키마 내용이다

Table. 2는 충청도의 지열 특성을 한 눈에 조망하기 위해서, 지열자료 통계분석을 수행하였다. 충청도의 암석 밀도는 2.46~3.18 kg/m³의 범위를 가지며 평균 암석 밀도는 2.69 kg/m³ 이다. 이는 우리나라 암석의 평균 밀도인 2.677 kg/m³ 와 유사하다. 암석 열 확산율(Table. 2)은 범위가 0.60~3.24 mm²/sec 이며, 평균 암석 열 확산율은 1.51 mm²/sec 이다. 충청도의 평균 비열은 839 J/kgK로, 국가 평균 839 J/kgK 와 같은 비열값을 가진다. 암석의 열전도도는 위에서 언급된 밀도, 열 확산율 그리고 비열의 합으로 계산된다. 국가 평균 암석 열 전도도는 3.398 W/mK이고, 충청도의 평균 암석 열 전도도는 3.56 W/mK 이며 1.84~8.25W/mK 정도의 범위를 가진다. 위에서 언급한 바와 같이, 열 전도도는 밀도, 열 확산율 그리고 비열에 비례한다. 따라서 충청도의 열 물성을 분석하는 것은 필수적이다. 암석의 열 전도 특성은 지열 흐름 특성의 주요한 요소이다.

열 생산율은 암석 내의 방사성 원소 U, Th, K의 함량에 의해 계산된다. 충청도의 온도 구배 분포는 15.00~46.15˚C/ km 범위이고 평균은 23.24˚C / km 이며, 국가 평균 27.87 ˚C / km 와 비교했을 때 매우 낮은 값을 보인다.

3. Geothermal data statistics of Chungcheong-do

한국의 평균 열 생산율 2.049 μW/m³ 과 비교했을 때, 충청도는 0.18~6.21 μW/m³범위에 평균 2.13 μW/m³ 값으로 약간 높다.

3. Conclusion and Discussion

기존 지열 주제도 시각화기술을 사용하여, 충청도 지역에 대한 GIS 데이터베이스를 구축하고 (Kim and Hwang, 2015; Kim et al., 2015) 통계분석을 수행하였다. 또한 이 연구에서, 충청도의 총 742개 지열 표본을 수집하여 분석하였다. 주요 공간 객체의 시각화 요소들은 암석 밀도, 열 확산율, 비열, 열전도도, 열 생성률, 지열 구배, 지열류량 그리고 표면온도이다. 각 주제의 속성값을 사용하여 각 포인트 유형의 지열 특성에 대한 주제도를 도시하여 통계분석을 수행하였다. 또한, 래스터 형태의 열 측정 주제도를 작성하기 위해 공간분석을 수행할 수 있다. 주로 사용하는 보간법으로 IDW(Inverse Distance Weighting)가 있다.

Fig. 1.

(a) Study area, Chungcheong-do, Korea, (b) Thermal conductivity of Chungcheong-do

참고문헌

• Chang CC, Kim KH, Kong YS (1970) Heat flow in Korea. Korea Research Institute of Geoscience and Mineral Resources, Report of Geophysical and Geochemical Exploration 4(1):30–37
• Han W, Chapman DS (1985) On the regional heat flow around Korea and reduced heat flow. Journal of the Geological Society of korea 21(2):74–78
• Kim HC, Hwang JH, Baek SK, Son M (2015) The Illustrated Geothermal Book of Southeastern Part of Korea. 979-11-85861-12-8(93450)
• Kim HC, Hwang JH (2015) The Geothermal Thematic Map of Korea. 979-11-85861-13-5(93450)
• Kim HC, Lee Y (2006) Interpretation of heat flow characteristics of Korea. Proceedings of the 7th Asian Geothermal Symposium, Leyte; Leyte. 25–26 July 2006
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• Kim HC, Lee S, Song MY (2004) Geological characteristics and heat flow relationship in South Korea. Economic and Environmental Geology of Korea 37:391–400
• Lee CK, Han U (2001) Estimation of borehole temperature disturbed by drilling. Geosciences Journal 5(4):313–318ArticlePDF
• Lim JU, Kim HC, Yum BW (1989) Regional pattern of heat flow in the Korean peninsula. Ministry of Science & Technology, Republic of Korea KR-89-(B)-12:61
• Mizutani H, Baba K, Kobayashi N, Chang CC, Lee CH, Kang YS (1970) Heat flow in Korea. Tectonophysics 10(1-3):183–203Article

Appendix

Figure & Data

References

Citations

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