Willowstick 탐사 기술은 복잡한 수리지질적 환경 하에서 지하수 또는 침투수를 찾아내는 기술로서, 필댐과 제방에서 침투수 경로 파악, 지표와 지하 광산으로의 지하수 침투 특성화, 지하수 이동에 따른 오염물질의 확산 파악, 우물의 시공과 모니터링 최적화, 지열 열원 구역의 파악과 매핑 등 지하의 물의 이동에 관한 매핑이 필요한 곳은 범용적으로 적용 가능한 기술이나 국내에는 시행한 사례가 없었다.
본 연구에서는 Willowstick 탐사를 국내에 소개하는 측면에서 기술의 이론과 일반적 절차에 대해 먼저 기술한다. 또한 국내의 중심코어형 사력댐과 표면차수벽형 석괴댐에 대해 지중 누수 경로 탐사를 수행한 성과에 대해 정리하였다.
이 기술은 댐체에 어떠한 관입이나 위해한 환경을 조성하지 않으면서 선택적 침투수 경로 파악이 가능하다. 기본적으로 Willowstick 탐사는 선택적 지하수 흐름을 파악하기 위해 전기적 전류를 생성시켜 나타나는 자기장을 측정하는 기술이다. 이 기술은 흙과 암반의 전기적 전도도를 향상시키는 데에 함수비가 지배적인 역할을 한다고 가정하며, 주의깊게 전극을 전도체로 작용하는 지하수 매체에 직접적으로 가함으로서 상부 층으로부터 덜 간섭 받으면서 관심있는 대상체를 효과적으로 전기장이 반영할 수 있게 해 준다. 수리 전도도는 외력이 가해질 때 재료가 물을 전도시킬 수 있는 능력이며, 이는 상호 연결된 간극의 체적(유효 간극율)의 함수이다. 대부분의 지반 재료는 기본적으로 전기적인 단열재 역할을 하지만, 물이 흐르는 곳은 보통 전기 전도도와 함께 수리 전도도도 높은 특성이 있다. 이 기술은 전류 밀도의 변화에 따라 발생하는 자기장 세기의 차이를 감지해 냄으로서 지하수의 흐름을 효과적으로 파악한다. 본 기술의 이론적 배경에는 자기장이 어떻게 전류의 흐름으로 생성되는지를 정확하게 표현하는 Biot-Savart 법칙이 있다. 지하층의 전류 흐름 분포는 자기장을 주의깊게 측정함으로서 매핑할 수 있다. 자기장의 방향은 흔히 알려진 오른손 법칙으로 구할 수 있으며, 자기장의 크기와 방향에 있어 측정치의 차이는 지하층 전류 흐름에서 연직과 수평 성분을 구분하는 데에 사용된다.
댐체의 경우 탐사 절차는 우선 전극을 저수지 호소 또는 지하수에 직접적으로 접촉시켜 지하수의 자연적 흐름 경로를 따라 AC 전기 회로를 구성하고, 그 결과 발생하는 흐름 형태는 전류에 의해 생성되는 자기장을 측정함으로서 특성화된다. 이 자기장 성분은 전류의 지하층 분포와 흐름 패턴을 정의하기 위해 수많은 위치에서 측정하며, 이 때 데이터 프로세싱에 중요한 항목으로서 각 측정 좌표는 GPS 시스템을 통해 얻어진다. 측정된 데이터는 분석 과정을 통해 이론적으로 균질한 지반 구조물에서 얻어지는 예측 자기장과 비교하게 되며, 이 일정한 자기장 모델과 비교했을 때 각각의 차를 매핑한다. 마지막으로 자기장 등고선도와 역산 모델을 생성하고 다른 수리지질학적 데이터와의 종합 분석을 통해 선택적 지하수 흐름 경로도를 산출한다.
Willowstick 탐사는 비저항 탐사나 다른 전자기(EM) 지구물리 탐사와는 다르다. 이 기술은 조정가능한 발신원, 오디오-주파수 영역 자기장 기법을 적용하며, EM과 달리, 천부의 전도층에 의해 급격히 감쇠될 수 있는 연계형 전자기장의 송신과 수신의 방식을 취하지 않으며, 또한 이 기술은 훨씬 느린 비저항 기법과 같이 전지장의 점 단위 접촉(point-contact) 방식의 측정이 필요하지 않으며, 습윤상태의 천부 점토층과 같이 EM과 비저항 탐사의 품질을 저해할 수 있는 보편적 억제요인들을 넓게 우회하는 자기장을 형성시키는 전기장을 직접적으로 유동시킨다.
Willowstick 탐사를 중심코어형 사력댐인 DB댐에 적용하였다. 그 결과 제체내로의 유로 형성은 없고 댐 기초지반을 따라 차수그라우팅 하부로 돌아나가는 유로를 파악하여 좌표로 제시하였다. 탐사 결과로부터 현재 DB댐 제체는 당장 위험한 유로로의 발달은 없는 상태로 판단되었다.