1. 서 론
2. 재료 및 방법
2.1 시료 준비
2.2 마이크로파 조사장비
2.3 물성측정
3. 실험결과
3.1 P파 속도 변화 양상
3.2 슈미트 반발경도 및 Leeb 경도 변화 분석
3.3 밀도 변화 특성 분석
3.4 일축압축강도 변화 특성
4. 토 의
5. 결 론
1. 서 론
최근 수십 년간 자원 개발 및 지하공간 개발 기술은 기계적 또는 발파 공법을 사용한 굴착을 중심으로 발전해 왔다. 그러나 이러한 전통적인 방식은 고강도 암석 굴착 시 높은 에너지 소비, 장비 마모, 굴착 속도 저하 등의 문제를 수반하며, 경제성과 공정 효율성 측면에서 한계를 드러내고 있다(Bilgin et al., 2013). 특히 깊은 심도의 터널 굴착, 단단한 화성암 지반 또는 우주 탐사 환경과 같은 극한 조건에서는 기존 기계적 방식만으로는 충분한 굴착 효율을 확보하기 어려운 실정이다. 이에 따라 다양한 전처리 기술이 제안되고 있으며, 최근에는 암석에 비접촉식 에너지를 조사하여 물성을 약화시키는 물리 기반의 굴착 기술들이 주목받고 있다(Kafashi et al., 2023).
그중 하나가 마이크로파(microwave) 에너지 조사 기법이다. 마이크로파는 약 300 MHz~300 GHz의 주파수를 가지는 고주파 전자기파로, 물질 내부로 침투하여 유전 가열(dielectric heating)을 유도할 수 있는 성질을 가진다(Metaxas and Meredith, 1983). 암석에 마이크로파를 조사하면 암석을 구성하는 각기 다른 광물 입자들의 유전율 차이로 인해 선택적으로 가열이 일어나며, 이로 인해 광물 간 열팽창 차이 및 내부 열적 불균형이 발생한다. 결과적으로 암석 내부에서는 응력 집중에 의한 미세균열(microcrack)이 형성되고, 기존 결함도 확장되며 구조적 무결성이 저하된다(Ali and Bradshaw, 2009; Hartlieb et al., 2012). 이러한 물리적 변화는 암석의 강도 감소, 탄성 계수 저하, 파쇄 에너지 감소 등의 효과를 동반하며, 실제 굴착 현장에서는 장비 하중 감소, 굴진 속도 향상, 공정 간소화와 같은 실질적인 이점을 제공할 수 있다.
마이크로파를 이용한 암석 처리는 1970년대 소련에서 최초로 TBM 굴착 시 적용된 바 있으며(Gushchin et al., 1979), 이후 다양한 실험 연구를 통해 그 효과가 입증되어 왔다. 최근에는 고강도 화성암, 예를 들어 화강암, 현무암, 섬록암 등을 대상으로 마이크로파 조사 효과에 대한 연구가 다수 수행되었으며, 조사 시간, 출력, 광물 조성에 따른 물성 변화 특성이 보고되었다(Hassani et al., 2016; Hartlieb et al., 2017; Lu et al., 2019). Kingman et al. (2004)은 마이크로파 조사를 통해 암석의 파쇄에 필요한 에너지를 최대 50% 이상 절감할 수 있음을 보였으며, Hartlieb et al. (2012)은 마이크로파로 처리한 현무암에서 강도 저하와 균열 확장이 뚜렷하게 관찰되었음을 보고하였다. 특히 마이크로파 조사는 암석 표면 뿐 아니라 내부까지 열을 전달할 수 있어, 기존 열처리 기법보다 보다 깊은 손상을 유도할 수 있다는 장점이 있다.
마이크로파의 유효성은 지구상의 굴착공사뿐 아니라 우주환경에서도 중요한 의미를 가진다. 특히 달이나 화성과 같은 천체는 고강도 현무암질 암석이 널리 분포하고 있으며, 대기와 수분이 없어 기계적 굴착이 더욱 어려운 환경이다. 이러한 조건에서는 물리적 접촉 없이 에너지를 조사하여 암석을 약화시키는 마이크로파 기술이 효과적인 대안이 될 수 있다. 실제로 NASA와 ESA 등은 달 기지 건설 및 자원 채굴을 위한 전처리 기술로 마이크로파 조사 기술을 적극 검토 중이며, 국내에서도 이를 고려한 실험 연구가 진행되고 있다(Hwang and Ko, 2024).
본 연구에서는 산지가 다른 두 종류의 현무암에 대해 마이크로파 조사가 암석 물성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 연구에 사용된 시료는 베트남 채석장에서 획득한 현무암과 강원도 철원 지역에서 채취한 현무암이다. 두 현무암 시료에 1,000 W 출력의 마이크로파(주파수 2.45 GHz)를 1분, 3분, 5분 동안 각각 조사한 후, 밀도, 표면온도, P파 속도, 슈미트 반발경도, Leeb 경도 등의 물성 변화를 측정하였으며, 일축압축강도(uniaxial compressive strength, UCS)는 5분 조사한 시료에 대해서만 측정하였다. 마이크로파 조사 전후 물성 변화를 정량적으로 평가함으로써 조사 시간에 따른 물성 저하 경향을 파악하고, 두 현무암 간의 반응 차이를 비교하였다. 실험 결과를 바탕으로 조사 시간 증가에 따른 물성치 변화 경향을 정량 평가하고, 통계분석을 통해 유의성을 검증하였다. 기존 연구에 따르면 마이크로파 조사로 인한 암석 약화 효과는 암종 및 구성 광물에 따라 다르게 나타날 수 있다(Yang et al., 2020). 따라서 본 연구에서는 서로 다른 기원을 가진 현무암에 동일한 조건의 마이크로파를 적용하여 물성 변화 특성을 분석함으로써, 향후 마이크로파를 활용한 굴착기술의 범용성 평가와 최적화에 기여하고자 한다.
2. 재료 및 방법
2.1 시료 준비
베트남 현무암과 철원 현무암 시료를 직경 약 54 mm, 길이 약 110 mm의 원통형 코어로 준비하였다. 두 암석 모두 현무암질 화성암으로 육안상 치밀한 암질이나 일부 미세 기공이 관찰되었다(Fig. 1). 본 연구에서는 Table 1과 같이 베트남 현무암 24개와 철원 현무암 40개의 코어 시료를 제작하여 실험에 활용하였다. 베트남 현무암의 경우 9개는 무처리 대조군으로, 나머지 15개는 마이크로파 조사군(1분, 3분, 5분 각 조사시간별 5개)으로 구분하였다. 철원 현무암은 10개를 무처리 대조군으로, 나머지 30개를 마이크로파 조사군으로 분류하였으며, 각 조사시간(1분, 3분, 5분)별로 10개씩 시료를 배정하였다. 모든 시료는 실험 전 105°C 건조오븐에서 24시간 이상 건조하여 내부 자유수를 제거하였으며, 건조된 시험편은 데시케이터(desiccator)에 보관하여 상온으로 냉각시킨 후 실험을 수행하였다. 데시케이터 내부의 습도는 10% 이하로 유지하였다. 이를 통해 암석 내 수분에 의한 영향을 배제하고 일정한 초기 상태를 보장하였다. 건조 후 기본 물성 측정 결과, 베트남 현무암의 평균 건조 밀도는 약 2.41 g/cm3, 철원 현무암은 약 2.52 g/cm3로 나타나 철원 현무암이 다소 높은 밀도를 보였다. 두 암석의 건조 초기 P파 속도 평균은 베트남 현무암이 약 4,352 m/s, 철원 현무암이 약 4,445 m/s, 수준이었으며, 일축압축강도 평균은 베트남 현무암이 104.1 MPa, 철원 현무암이 98.2 MPa 로 측정되었다.
Table 1.
Classification and number of rock samples used in the experiment
2.2 마이크로파 조사장비
마이크로파 조사는 상용 전자레인지를 사용하였다. 해당 장치는 주파수 2.45 GHz에서 최대 1,000 W의 마이크로파 출력을 발생시키며, 내부에 회전판이 설치되어 시료를 균일하게 가열할 수 있다. 실험 시 암석 시료 한 개를 장치 중앙에 위치시키고 출력 1,000 W로 설정한 후 1분, 3분, 5분 동안 연속 조사하였다. 시료의 표면온도는 적외선 온도계를 이용하여 측정하였으며, 각 조사 시간 종료 직후 즉시 측정값을 기록하였다. 모든 실험은 상온(약 25°C) 대기압 환경에서 수행되었다.
2.3 물성측정
각 시료에 대해 마이크로파 조사 전후로 P파 속도, 슈미트 반발경도, Leeb 경도, 밀도, 일축압축강도를 측정하였다. P파 속도 측정은 한국암반공학회 표준시험법(KSRM, 2005a)에 준하여 암석 시편의 양단에 초음파 송수신 센서를 접촉시켜 종파 전파속도를 측정하는 방법으로 수행하였다. 이 과정에서 초음파 송신기에서 발생한 초음파가 암석을 통과하여 수신기에 도달하는 시간을 측정하고, 이를 시편의 길이로 나누어 P파 속도를 산출하였다. 슈미트 반발경도는 한국암반공학회 표준시험법(KSRM, 2007)에 따라 Type L 슈미트해머를 사용하여 시료의 측면을 20회 타격하고 상위 50% 값을 평균하여 보정계수를 적용한 값으로 산정하였다. Leeb 경도는 휴대용 Leeb 경도계(D 타입)를 사용하여 시편의 윗면과 아랫면 각각 10회 타격한 후 최대값과 최소값을 제외한 평균값을 사용하였다(Park and Ko, 2024). 밀도는 시료의 건조 질량을 버니어캘리퍼로 측정한 체적(직경 및 높이)으로 나누어 계산하였으며, 일축압축강도는 한국암반공학회 표준시험법(KSRM, 2005b)에 준하여 일축압축 시험을 수행한 후 최대 파괴하중으로부터 강도를 산정하였다. 다만 일축압축강도 시험은 파괴를 수반하므로, 철원 현무암은 대조군(0분)과 5분 조사군에서만 각각 10개 시료씩 시험하여 비교하였고 1분, 3분군 시료는 비파괴 상태로 보존하였다. 베트남 현무암도 대조군과 5분 조사군에서만 일축압축강도를 5회 측정하였다. 각 측정 항목별로 충분한 시료를 확보하여 통계적 신뢰도를 높였으며, 그룹 간 평균 차이에 대한 ANOVA (분산분석)을 실시하여 시간에 따른 변화 경향의 유의성을 검토하였다.
3. 실험결과
3.1 P파 속도 변화 양상
마이크로파 조사 시간 증가에 따라 두 종류 현무암 시료에서 P파 속도의 뚜렷한 감소가 관찰되었다. 철원 현무암의 경우 대조군(0분) 평균 P파 속도가 약 4,445 m/s였으나 5분 조사 후 약 4,003 m/s로 10% 정도 감소하였다. 베트남 현무암은 4,352 m/s에서 4,105 m/s로 약 6% 감소하여 유사한 경향을 보였으나 감소 폭은 상대적으로 작았다. 두 시료 그룹의 측정값과 표준편차 결과는 Table 2와 Table 3에 요약하였다.
철원 현무암의 P파 속도 변화는 분산분석 결과 통계적으로 매우 유의미하였으며(multi-group ANOVA, p < 0.001), 조사 시간 증가에 따른 명확한 음의 상관관계를 나타냈다. 베트남 현무암도 평균적으로 감소 경향을 보였으나, 통계적으로는 유의수준 5% 이내에서 뚜렷한 차이가 있다고 판단하기 어려웠다(p ≈ 0.24). 이는 베트남 현무암 시료들의 초기 속도 편차가 상대적으로 크고(표준편차 ±168 m/s), 감소 폭이 작아 통계적 검출력이 제한되었기 때문으로 해석된다.
Table 2.
Changes in physical properties of Cheorwon basalt according to microwave irradiation time (mean ± standard deviation)
Table 3.
Changes in physical properties of Vietnamese basalt according to microwave irradiation time (mean ± standard deviation)
그럼에도 불구하고 두 현무암 모두 3분 이상의 마이크로파 조사에서는 모든 시료에서 초기 대비 P파 속도가 일관되게 저하되어, 마이크로파에 의한 내부 미세균열 발생 등의 구조적 손상이 발생하였음을 시사한다. Fig. 2에 도시한 P파 속도 변화 추이에서 알 수 있듯이, 철원 현무암이 베트남 현무암보다 더 가파른 속도 저하 양상을 나타내었다.
3.2 슈미트 반발경도 및 Leeb 경도 변화 분석
슈미트 반발경도의 경우, 철원 현무암 대조군의 평균이 약 40.8이었고 5분 조사군에서 32.1로 감소하였다(Table 2). 베트남 현무암은 52.0에서 47.0으로 감소하여 초기 경도가 더 높았음에도 감소율은 약 10%로 비교적 완만했다(Table 3). 분산분석 결과 베트남 현무암의 슈미트 반발경도 감소는 유의수준 5% 내에서 유의하였으며(p ≈ 0.031), 철원 현무암도 p < 0.01로 유의한 감소를 보였다.
한편 Leeb 경도의 경우 베트남 현무암은 대조군 평균 725.9에서 5분 조사군에서 715.5로 변화가 미미하여 통계적으로 유의하지 않았으나(p ≈ 0.21), 철원 현무암은 715.0에서 667.2로 약 7% 감소하며 유의한 차이를 나타냈다(p < 0.001). 흥미롭게도 철원 현무암의 Leeb 경도는 3분 조사에서 일시적으로 평균 643.1까지 저하되었다가 5분에 약간 회복되는 경향을 보였다(Table 2). 이러한 비단조적 거동은 시료 표면에 발생한 균열 양상이나 개별 측정 위치 차이에 따른 것으로 추정된다.
전반적으로 슈미트 반발경도와 Leeb 경도는 마이크로파 조사시간 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 특히 철원 현무암에서 이러한 감소 경향이 두드러지게 나타났다. 이는 마이크로파 조사로 인한 표층부 열균열 및 약화 효과를 반영한다. Fig. 3(a)는 두 현무암의 슈미트 반발경도 변화, Fig. 3(b)는 Leeb 경도 측정 결과를 도시한 것으로, 그래프를 통해 철원 현무암의 Leeb 경도 감소율이 베트남 현무암보다 현저히 큰 것을 확인할 수 있다.
3.3 밀도 변화 특성 분석
밀도의 경우, 베트남 현무암은 마이크로파 조사 전후 거의 변화가 없었으며 약 2.41 g/cm3 내외로 일정하게 유지되었다. 철원 현무암도 조사 전 약 2.52 g/cm3에서 조사 후 2.51 g/cm3로 0.6% 이내의 미미한 감소만 관찰되었다. 이러한 밀도의 오차범위 내 근소한 변화는 마이크로파 조사로 인한 미세균열 형성이 전체 부피나 질량 변화로는 크게 이어지지 않음을 시사한다.
다만 철원 현무암의 경우 3분 조사 시 평균 밀도가 소폭 감소했다가 5분에 일부 회복되는 경향을 보였는데, 이는 3분 조사 시 일부 시료의 표면 박리나 파편 탈락으로 유효체적이 약간 증가했기 때문으로 추측된다. 전반적으로 두 현무암 모두 마이크로파 조사로 인한 내부 손상에도 불구하고 겉보기 밀도는 거의 일정하게 유지되었다.
3.4 일축압축강도 변화 특성
일축압축강도는 충분한 시료를 확보한 철원 현무암과 베트남 현무암의 대조군 및 5분 조사군에서 비교되었다. 철원 현무암의 평균 일축압축강도는 마이크로파 미조사 시 약 98.2 MPa에서 5분 조사 후 84.3 MPa로 약 14% 감소하였다. 반면 베트남 현무암은 104.1 MPa에서 98.0 MPa로 약 6% 감소하는 데 그쳤다(Fig. 4).
두 현무암 모두 일축압축강도 평균이 낮아지는 방향으로 변화하여 마이크로파에 의한 강도 저하 현상을 명확히 보여주었다. 그러나 시료 간 강도 편차가 상당히 커서(철원 현무암 ±18, ±22 MPa; 베트남 현무암 ±13, ±12 MPa) 통계적으로 유의한 감소로 분류되지는 않았다(독립표본 t-검정 결과 p > 0.1). 이러한 결과는 제한된 시료 수와 개별 시료의 불균질성으로 인한 것으로 판단된다.
Fig. 4에서 확인할 수 있듯이, 철원 현무암의 경우 대부분의 5분 조사 시료가 대조군 평균보다 낮은 강도를 나타냈고, 베트남 현무암도 유사한 경향을 보였다. 이는 마이크로파 조사가 일축압축강도 감소에 영향을 미치는 것을 시사하지만, 추가적인 시료 시험이 필요한 부분으로 판단된다. 또한 철원 현무암이 베트남 현무암보다 일축압축강도의 절대치 감소량이 더 크고 강도 저하율도 높게 나타나, 두 암석 간의 마이크로파 감응성의 차이를 뚜렷하게 시사하였다.
4. 토 의
본 실험에서 확인된 현무암 물성 변화는 마이크로파 조사로 인한 열적 손상(thermal damage)에 기인한다. 마이크로파 흡수에 따라 암석 내부 온도가 급격히 상승하면, 광물 입자들이 국부적으로 팽창하여 입자 경계에 인장균열이 발생한다(Hartlieb et al., 2012). 또한 시료 내부와 외부의 온도 구배가 클 경우 열응력에 의한 균열이 방사상 및 축상으로 발달한다(Hartlieb et al., 2012). 이러한 미세균열의 형성은 탄성파 전파 경로를 불연속적으로 만들어 P파 속도를 저하시킨다. 즉, P파 속도 감소는 암석 내부 구조 약화의 민감한 지표로서, 1분 이상의 마이크로파 조사만으로도 내부에 상당한 균열망이 생성되었음을 시사한다. 반면 본 연구에서 밀도 변화는 미미하였는데, 이는 생성된 균열들의 총 체적이 전체 시료 부피에 비해 극히 작기 때문이다. 따라서 마이크로파 조사로 인한 손상은 주로 내부에 분포하는 미시적 균열 형태로 나타나며, 겉보기 밀도에는 큰 영향을 미치지 않았다. 유사한 조건에서 수행된 선행 연구에서도 마이크로파 조사로 현무암의 초음파 속도가 유의하게 저하되었으나 체적 변화는 거의 없다고 보고된 바 있다(Hartlieb et al., 2012).
표면 경도 지표들의 감소는 주로 균열에 따른 암석 표층부 결속력 약화와 관련된다. 슈미트 반발경도와 Leeb 경도는 모두 시료 표면의 반발 탄성에 의존하는데, 마이크로파로 표층에 열균열이 증가하면 반발 경도가 감소한다. 철원 현무암의 경우 초기 슈미트 반발경도 값의 편차가 크게 나타나(일부 시료는 50 이상의 높은 경도) 조사 후 평균 감소폭이 컸으나, 이를 제외하더라도 대부분 시료에서 조사 전후 경도가 낮아지는 경향을 보였다. 베트남 현무암은 상대적으로 초기 경도가 높고 균질하여 감소폭이 작았으나, 5분 조사 후에는 유의한 감소가 확인되었다. Leeb 경도의 경우 두 현무암 모두 변화량이 슈미트 반발경도보다 작았는데, 이는 Leeb 경도계의 충격자 운동에너지가 상대적으로 낮아(약 11 m/s의 충돌속도) 생성 초기의 미세균열에 덜 민감했기 때문으로 판단된다. 그럼에도 철원 현무암의 Leeb 경도가 뚜렷이 저하된 것은 해당 암석에서 마이크로파로 생성된 균열의 규모가 비교적 크고 밀집도가 높았음을 의미한다. 일반적으로 경도나 탄성계수와 같은 물성의 저하는 일축압축강도 저하보다 선행하는 경향이 있는데, 이는 작은 균열이라도 탄성파 전파나 표면 반발에는 상당한 영향을 미치지만, 일축압축강도와 같은 파괴강도는 임계균열이 충분히 성장해야 현저히 감소하기 때문이다. 본 실험에서도 일축압축강도는 5분 조사 후에야 명확한 감소를 보인 반면, P파 속도와 경도는 1~3분 조사 시부터 감소 추이가 관찰되었다.
한편, 철원 현무암과 베트남 현무암 간에 관찰된 마이크로파 영향 정도의 차이는 광물학적 조성 및 조직의 차이에서 기인한 것으로 판단된다. 박편 분석 결과, 철원 현무암은 베트남 현무암에 비해 더 큰 광물 입자 크기와 더 작은 공극 크기를 보이는 반면, 베트남 현무암은 더 작은 광물 입자와 더 큰 공극 크기를 나타냈다. 두 현무암 모두 감람석(Ol), 사장석(Plag), 휘석(Py) 등의 유사한 광물 조합을 포함하고 있으나, 특히 철원 현무암에서는 흑운모(Bt)가 관찰되었다(Fig. 5).
철원 현무암의 흑운모 함유와 더 큰 결정 크기는 마이크로파 감응도를 높이는 데 기여했을 것으로 보인다. 반면 베트남 현무암은 더 작은 광물 입자와 더 큰 공극 구조로 인해 암석 기질 내에서 열전도 패턴이 다르게 나타나 마이크로파에 대한 반응이 상이했을 가능성이 있다. 또한 암석 내부에 잔류하는 화학적 결합수나 미세 공극 내 수분 함량의 차이도 마이크로파 반응성에 영향을 미쳤을 수 있다. 본 연구에서는 24시간 건조를 통해 자유수를 제거하였으나, 일부 결정수는 여전히 존재할 수 있으며 이는 마이크로파 흡수에 영향을 미치는 요소이다. 결과적으로 동일한 1,000 W 출력에서도 철원 현무암 내부에서는 더 높은 열응력이 발생하여 더 많은 균열과 강도 저하로 이어졌을 것으로 추정된다. 이와 같은 암석의 유형에 따른 마이크로파 효과 차이는 기존 문헌에서도 보고되고 있으며, Kingman et al. (2004)은 광물 조성이 다른 암석의 경우 적정 마이크로파 조건이 상이하고 결과적으로 강도 저하율도 다르게 나타남을 지적하였다. 따라서 마이크로파를 암반 약화에 실용적으로 적용하기 위해서는 암종별 광물 조성 파악과 맞춤형 조사 조건 최적화가 필요할 것이다.
마이크로파 조사를 통한 현무암의 강도 저하는 굴착 공학적으로 중요한 의미를 갖는다. 일축압축강도가 5~15% 감소하면 TBM 커터나 굴착기의 암반 절삭 저항이 크게 줄어들어 굴진율이 향상될 것으로 기대된다. 또한 P파 속도 저하는 암반의 탄성파 속성 변화를 통해 굴착 전 지반조사 시 마이크로파 처리 여부를 평가하는 비파괴 모니터링 방법으로 활용될 수 있다. 나아가 마이크로파 조사는 암석 내부 균열을 증가시켜 폭약 없이도 암반을 균질하게 절취할 수 있는 친환경 굴착 기술로 발전할 가능성이 있다. 다만, 현장 적용을 위해서는 에너지 효율, 조사 범위, 장비 휴대성 등의 실용화 과제를 해결해야 한다. 최근 연구들은 마이크로파 조사와 기계식 커터를 결합한 하이브리드 굴착을 제안하고 있으며(Hwang and Ko, 2024), 다양한 암종에 대한 최적 조사 시간과 출력 조건을 모색하고 있다. 이러한 후속 연구를 통해 마이크로파 암반 약화 기술의 경제성 및 효과가 향상된다면, 터널 굴착 및 지하 공간 개발 분야에 혁신적인 공법으로 기여할 것으로 전망된다.
5. 결 론
본 연구에서는 철원 현무암과 베트남 현무암 시료를 대상으로 마이크로파 조사 시간에 따른 물성 변화와 강도 저하 특성을 비교 분석하였다. 1,000 W 마이크로파를 최대 5분까지 조사한 결과, 두 현무암 모두 P파 속도, 슈미트 반발경도, Leeb 경도 및 일축압축강도가 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 마이크로파 조사로 암석 내부에 열 미세균열이 발생하여 탄성 및 강도가 약화되었음을 의미한다. 특히 5분 조사 후 일축압축강도는 철원 현무암에서 약 14% 감소, 베트남 현무암에서 약 6% 감소하여, 마이크로파에 의한 강도 저하 효과가 정량적으로 확인되었다. 반면 밀도는 두 암석 모두 유의미한 변화가 관찰되지 않았으며, 이는 생성된 균열이 시료의 부피나 질량에 영향을 줄 정도로 성장하지 않았음을 시사한다. 철원 현무암이 베트남 현무암보다 물성 저하 폭이 전반적으로 더 크게 나타나, 암석의 조성에 따른 마이크로파 감응성 차이가 존재함을 확인하였다. 이러한 차이는 마이크로파 흡수율이 높은 철원 현무암에서 내부 온도가 더 크게 상승하여 균열이 더 많이 생성된 데 기인하는 것으로 판단된다.
결론적으로, 마이크로파 조사는 고강도 현무암의 물리적 강도를 저하시키는 유효한 수단이며, 굴착 작업의 효율을 향상시킬 수 있는 잠재적 기술이라 할 수 있다. 마이크로파 조사로 인한 암석 약화 정도는 조사 시간에 비례하는 경향이 뚜렷하므로, 목표하는 강도 수준에 따라 조사 조건을 조절할 수 있을 것이다. 다만 암석 종류에 따라 효과가 상이하므로 현장 적용 시 대상 지반에 대한 사전 특성분석과 맞춤형 설계가 필요하다. 향후에는 다양한 암종과 마이크로파 출력 조건에서의 광범위한 실험 연구를 통해, 마이크로파 암반 약화 기법의 최적화와 현장 적용성 평가가 이루어져야 할 것이다. 또한 암석의 함수 상태에 따른 마이크로파 영향 차이와 함수비-조사시간-물성 변화 간의 상관관계에 대한 추가 연구도 필요하다. 마이크로파 장비의 에너지 효율 개선 및 굴착 시스템과의 통합 운용에 대한 공학적 연구가 병행된다면, 본 기술이 터널 굴착과 지하공간 개발에 실용적으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
