지질공학은 자원개발이나 토목공사의 대상이 되는 지반의 부지 특성을 파악하기 위해 암석과 흙의 지질학적인 과정 및 현상을 공학적으로 조사하고 분석하는 학문 분야이다. 따라서 지질학의 기본 지식들을 이해하고 동시에 공학적인 개념을 가지고 정성적, 정량적으로 분석하는 기술을 포함한다. 지질공학이 다른 공학 학문 분야와 가장 차이가 나는 부분은 다루는 대상물에 있다. 즉, 일반적인 공학에서 다루는 재료는 인위적으로 만든 공학 재료인 반면(예: 철근, 시멘트, 금속, 세라믹, 플라스틱 등), 지질공학의 대상이 되는 지반이라는 재료(암석, 흙, 지하수를 포함)는 자연적으로 생성된 재료를 다룬다.

저자 : 백환조 저자 백환조는 강원대학교 공과대학 에너지ㆍ자원공학과 교수 미국 University of Texas at Austin 졸업(토목지질공학 박사) 서울대학교 대학원 자원공학과 졸업(석사) 서울대학교 공과대학 자원공학과 졸업(학사) 저자 : 박형동 저자 박형동은 서울대학교 에너지시스템공학부 교수 영국 Imperial College 졸업(지질공학 박사) 서울대학교 대학원 자원공학과 졸업(석사) 서울대학교 공과대학 자원공학과 졸업(학사) 저자 : 여인욱 저자 여인욱은 전남대학교 지구환경과학부 교수 영국 Imperial College 졸업(공학박사) 서울대학교 대학원 자원공학과 졸업(석사) 인하대학교 공과대학 자원공학과 졸업(학사)

01 서론 1.1 지질공학이란? 1.2 지반의 요소 1.3 지질공학의 활용 02 광물과 암석 2.1 광물 · 2.1.1 조암광물 2.1.2 결정과 결정형 2.1.3 결정의 대칭과 결정계 2.1.4 유질동상과 동질이상 2.1.5 광물의 성질 2.2 암석 2.2.1 화성암 2.2.2 퇴적암 2.2.3 변성암(metamorphic rock) 2.2.4 암석의 풍화 2.2.5 암석의 지질공학적 문제 03 지질구조와 해석 3.1 지질구조 3.2 지질구조의 분류 3.2.1 습곡 3.2.2 균열 3.2.3 부정합 3.3 지질구조의 방향성 3.3.1 진북과 자북, 방위각 3.3.2 주향과 경사 3.3.3 지층의 두께와 깊이 3.4 지질구조의 방향성 해석 3.4.1 평사투영법 3.4.2 등각 투영과 등면적 투영 3.4.3 투영망 3.4.4 자료 처리와 해석 04 지하수 4.1 대수층의 종류 4.2 매질의 공극률 4.3 매질의 저류특성 4.4 지하수 유동의 원리 4.4.1 Darcy 법칙 4.4.2 Darcy 법칙의 적용한계 4.4.3 수두 4.4.4 수리전도도와 투수율 4.4.5 수리전도도 측정 4.5 이방성 불균질 매질에서의 지하수 유동 4.5.1 이방성과 불균질성 4.5.2 평균 수리전도도 4.5.3 이방성 매질에 대한 Darcy 법칙

지반의 부지 특성을 공학적으로 분석하는 지질공학의 기초 안내서 지질공학은 자원개발이나 토목공사의 대상이 되는 지반의 부지 특성을 파악하기 위해 암석과 흙의 지질학적인 과정 및 현상을 공학적으로 조사하고 분석하는 학문 분야이다. 따라서 지질학의 기본 지식들을 이해하고 동시에 공학적인 개념을 가지고 정성적, 정량적으로 분석하는 기술을 포함한다. 지질공학이 다른 공학 학문 분야와 가장 차이가 나는 부분은 다루는 대상물에 있다. 즉, 일반적인 공학에서 다루는 재료는 인위적으로 만든 공학 재료인 반면(예: 철근, 시멘트, 금속, 세라믹, 플라스틱 등), 지질공학의 대상이 되는 지반이라는 재료(암석, 흙, 지하수를 포함)는 자연적으로 생성된 재료를 다룬다. 인위적 공학 재료는 공학적 성질이 비교적 일정하게 제작되었으며, 제작 시기가 과거 50년, 100년 이내 정도인 반면, 암석과 같이 지반을 구성하는 재료는 제작 시기가 적어도 수만 년 이상 오래되었고 생성 이후 수만 년 동안 지각작용이나 풍화반응 등을 겪으면서 원래의 성질과는 다른 공학적 성질을 지니게 되었다. 현재 상태에서 자원개발이나 건설공사의 대상이 되는 암석이나 흙의 공학적 특성을 파악하기 위해서는 지질학적인 과거 과정을 이해하고, 그 과정이 암석이나 흙의 공학적 특성에 끼친 영향을 파악하는 별도의 과정이 필요하다. 학문으로서의 지질공학의 역사는 훨씬 더 이전에도 부분적으로 진행되었지만 세계적인 학문적 기반을 갖추기 시작한 것은 1960년대 중반으로 거슬러 올라간다. 이전까지 지반에 건설되는 각종 건축물이나 댐과 같은 토목 구조물 설계 시 ‘지반은 단단하고 견고한 것’으로 간주되어 어떤 지반인지 조사도 없이 단순히 구조물을 지었다. 결국 1960년대 중반 몇 가지 대형 지반 사고가 발생함에 따라(예: 이태리 바욘트 댐 사면의 파괴로 인한 인명 피해, 프랑스 말빠세 댐의 파괴, 영국 웨일즈 아버판 산사태로 인한 초등학생들의 죽음 등) 지반은 더 이상 무조건 단단하지는 않다는 인식이 널리 퍼지게 되었다. 이로 인해 학계와 산업계에서는 지질공학, 암반공학, 토질공학 세 분야의 학문적 정립을 시작하여 국제학회를 설립하였다(세학회는 각각 IAEG, ISRM, ISSMGE로 약칭). 미국지질공학회(AEG)는 1957년 몇몇 학자들의 필요성을 제기로 출발하였다.