지질공학(Geological Engineering)의 의미
지질공학(Geological Engineering)이란 지질학과 공학의 경계영역에 해당되는 분야로 지반과 관련된 공학적 문제를 연구하는 학문으로 "Geo"는 "지구"를 의마하고 "logy"는 "과학"을 의미합니다.
최초의 지질학적 생각 중 일부는 지구의 기원에 관한 것이었습니다.
고대 그리스에서는 지구의 기원에 대한 몇 가지 주요 지질학적 개념이 발전했습니다. 1603년에 지질학이라는 단어가 이탈리아어에서 처음 사용되었고 1795년 이후에는 일반적으로 받아들여지게 되어지면서 비로소 지질학이 극적으로 발전하게 되었습니다.
이 시기에 지질학은 자연과학계에서 독보적인 존재가 되었습니다. 지구의 역사 연구에 과학적 방법을 적용함으로써 지질학은 과학의 독립적인 분야가 될 수 있습니다. 우선, 지질학을 구성하는 것, 그 용어 및 정의를 고려하는 것이 필요했습니다.
"지질학"이라는 단어는 두 명의 제네바 박물학자인 Jean-André Deluc과 Olas = Bénédict de Saussure의 간행물에서 기술적으로 처음 사용되었지만, 지질학"은 Denis Diderot에 의해 사용되었습니다.
지구의 탄생에서 현재까지의 모든 무생물계 및 생물계의 변천 역사를 탐구할 수 있고, 미래의 변화도 예측할 수 있는 학문입니다. 또한 지구환경의 보존과 자원의 이용에 있어서 우리의 생활에 꼭 필요하여 지구와 인류의 운명이 다 할 때까지 계속해서 연구라고 발전되어야 할 학문입니다.
자원개발 또는 토목공사의 대상이 되는 지반의 부지 특성을 파악하기 위해 암석과 흙의 지질학적인 과정 및 현상을 공학적으로 조사하고 분석하는 학문 분야입니다.
지질공학은 지구의 구조, 지구의 구성물질의 생성과 순환 그리고 지구의 활동을 이해함으로써 지구의 생성과 변화과정을 밝히며 지구의 미래를 예견하는 이론과학보다는 응용과학에 가까운 분야이며 물리학, 생물학, 화학을 비롯한 다른 과학을 이용해 접근하는 학문입니다.
지질공학이 다른 공학 학문 분야와 가장 큰 차이가 나는 부분은 다루는 대상물에 있습니다. 즉, 일반적인 공학에서 다루는 재료는 인위적으로 만든 공학 재료인 반면(예: 철근, 금속, 세라믹, 시멘트, 플라스틱 등), 지질공학의 대상이 되는 지반이라는 재료(흙, 지하수, 화석, 지층, 지구 표층의 암석을 포함)는 자연적으로 생성된 재료를 다룹니다.
인위적 공학 재료는 공학적 성질이 비교적 일정하게 제작되었으며, 제작 시기가 과거 50년, 100년이내 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 되었습니다.
현재 상태에서 자원개발이나 건설공사의 대상이 되는 암석이나 흙의 공학적 특성을 파악하기 위해서는 지질학적인 과거 과정을 이해하고, 그 과정이 암석이나 흙의 공학적 특성을 파악하기 위해서는 지질학적인 과거 과정을 이해하고, 그 과정이 암석이나 흙의 공학적 특성에 끼친 영향을 파악하는 별도의 과정이 필요합니다.
지반을 이루는 물질은 고체 상태인 암석과 이로부터 풍화된 산물인 흙 외에 지하수로 구성되어 있습니다.
특히 지하수는 암석과 흙의 공학적 성질에 영향을 미치므로 주요 분석 대상입니다. 또한 지반은 시간이 지남에 따라 암석이 풍화하고, 흙이 침식되거나 운반 및 퇴적되어 다지는 현상으로 인해 장기간에 걸쳐서 지반은 생성되고, 소멸되는 반복 작용을 거칩니다.
따라서 지질공학적 조사에서는 암석을 대상으로 하는 공학적 분석, 흙을 대상으로 하는 공학적 분석이 필요합니다.
지질공학은 에너지자원 개발 시 활용되는 기술입니다. 예를 들어 시추조사시 지하의 지질구조에 대한 해석과 지반을 구성하는 암석의 흙 강도를 분석하고, 지하수위를 해석하는 내용을 포함합니다. 또한 석재자원의 공학적 특성을 조사하는 것, 갱도의 공학적 안정성을 분석하는 것, 갱내의 지하수 출수, 갱도에 따른 지반 침하, 산사태와 채석장의 사면안정 해석 등을 포함합니다.
지질공학이 토목건설에서 활용되는 시추를 통해 지하의 지반조건(지질구조, 지하수위 등)을 해석하는 것, 도로 절취사면의 안정성을 조사하고 해석하는 것, 터널 공사 시 사전에 지반조건을 파악하여 붕괴나 출수사고를 예방하는 것, 댐 공사 시 튼튼한 기초 지반을 확보하고 건설에 필요한 골재자원의 위치를 확보하는 것을 포함합니다.