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다점온도모니터링

그림 1. 다점온도모니터링에 의한 물의 투수성(seepage) 재현

물이 토사에 스며들면 토사는 전체적으로 전단력을 크게 잃게 된다.

땅속에 물리 스며드는 깊이는 무엇보다 농작물 재배를 위한 관심의 대상이 된다. 비가 올 경우 물이 표토층 속으로 스며들게 되고 그 진행은 암층 경계에서 잠시 정체하게 된다. 계속 비가 온다면 정체되는 구간이 커지면서 그 경계면은 급격히 전단력을 잃게 되어 미끄러질 수 있다.

위 그림은 산림과학원 뒷산 심도 약 1.5m 시추공에서 다점온도모니터링(TLS)에 의해 모니터링 한 결과

(2013. 8. 26. ~ 2013. 10. 7, 센서간격 0.1m, 측정간격 15분)를 보여주고 있다. 여기서 수평 축은 시간경과를, 수직 축은 심도를 나타내고 있으며 심도-시간에 대응하는 온도 값은 칼라 바로 표현하였다. 이러한 2차원 이미지 표현(편의상 온도이미지라 한다)은 시추공 주위 시간경과에 따른 물의 투수성이나 매질의 움직임 관찰을 위한 훌륭한 수단이 되고 있다. 비가 올 때 마다 시간경과에 따른 물의 투수과정이 훌륭하게 재현되고 있음이 관찰되고 있다. 이러한 성과는 단지 다점온도모니터링에 의해서만 가능하다고 할 수 있다.

댐 누수 진행상태도 바로 물의 투수현상으로 이해된다.

따라서 다점온도모니터링은 댐(저수지) 누수탐지를 위한 최적의 수단이 되고 있음이 다양한 현장실험을 통하여 입증되고 있다.

그림 2. 다점온도모니터링에 의한 지반침하 진행상태 규명

지반침하 현상은 바로 암반(혹은 토사)의 거동 즉 암반의 위치가 이동되는 것으로 이해될 수 있다. 

즉 암괴가 거동되면 그 빈자리에 주위의 공물, 혹은 토사들로 채워져 불가피하게 온도변화가 일어나게 되는 것이다. 만약 물의 온도가 

상대적으로 높으면 그 만큼 온도 차가 크게 나타난 따라서 다점온도모니터링은 바로 상기 암반 거동 혹은 침하 과정을 시간경과에 따

라 그대로 재현할 수 있는 직접적인 수단이 된다는 것이다.

위 그림은 침하가 흔히 발생되고 있는 폐광산 지역의 시추공을 대상으로 얻게 된 온도이미지

(2010년 10월 21일부터 23일까지)를 보여주고 있다. 지하 암반거동은 강우 시 발생하였으며 거동시점도 정확하게 관찰되고 있다. 

암반거동으로인한 온도변화는 지표에 인접하여 약 7도, 시추공 끝 심도에서 약 1도에 달하였다. 이는 바로 거동된 암괴가 최소한 시추

공 끝단까지 연장되고 있음을 의미하며 상부의 높은 온도차는 암반거동으로 해 형성된 빈 공간에 표토층에 집적된 더운 물이 흘러들

어 옴으로써 초래된 것으로 판단된다. 이때 채워진 물은 급격히 주위와 동화되고 있음도 관찰되고 있다.

위와 같이 다점온도모니터링이 암반거동으로 인한 온도 변화를 현실적으로 감지할 수 있다는 것이

밝혀짐에 따라 지금까지 난제로 간주되어 온 지반침하 예보가 현실적으로 가능하게 된 것이다. 한국광해관리공단은 이미 수년 전부터 

침하가 크게 우려되는 폐 광산들을 대상으로 다점온도계를 통한 지반침하 예보 및 그에 따른 통합관리시스템을 구축하여 운영하고 있

다.