Development of a Seismic Measurement System with a reference for the Reduction of Artificial Noise

인공잡음 제거를 위한 기준점 이용 탄성파 측정시스템 개발

A proto-type seismic measurement system with a reference was developed to improve S/N (signal-to-noise ratio) of seismic data, especially in noisy urban areas. Two pairs of correlation measurements (the one for microphone and geophone, and another for electromagnetic (EM) loop and geophone) were carried out near Kimpo Airport and at Kimje. The spectrum analyses were also performed to investigate the correlation of two pairs of time series; one for microphone and geophone, and another for EM loop and geophone. The sound waves measured with the microphone and the geophone are highly correlated. However, differences in the reponses are readily identifiable across 200 Hz; in the vicinity of 100 Hz, the spectral energy for geophone is 20 dB higher than that for microphone, and at near 500 Hz, the spectral energy for microphone is 30 dB higher than that for geophone. Overall, the spectral energy appears concentrated on the frequency window below 600 Hz for geophone. It contrasts with the observation of dominant frequency at the range of above 200 Hz for microphone. The wave forms of EM noise (due to an ACDC inverter) measured with EM loop and geophone are consistently and highly correlated each other. The power spectrum of the EM noise for EM loop shows that the spectral energies at odd harmonic frequencies of 60 Hz are higher than those at even harmonic frequencies of 60 Hz. It is compared to the power spectrum for geophone; the spectral energies at odd harmonics are nearly same as those at even harmonic frequencies.

도시화된 인구밀접지역과 인공잡음(예, 소음, 진동, 전력선 등)이 매우 심한 환경에서 양질의 탄성파 자료를 획득하기 위하여 기준점을 이용한 실험적 수준의 탄성파 측정시스템을 개발하였다. 소음과 전자파 잡음에 대한 상관측정(소음에 대한 상관측정의 센서는 마이크와 수진기 사용, 전자파에 대한 상관측정의 센서는 EM루프와 수진기 사용)을 각각 김포공항과 전라북도 김제시에서 수행하였으며, 또한 각 잡음의 측정 시계열에 대해 스펙트림 분석도 실시하였다. 소음에 의한 두 센서(마이크와 수진기)반응은 높은 상관성을 갖고 있으나, 두 센서 반응의 가장 큰 차이는 200Hz를 기준으로 저주파수 그리고 고주파수대역에서 일어나고 있다. 200Hz 이하의 주파수대역에서는 수진기를 통하여 측정한 잡음의 스펙트럴 에너지가 상대적으로 크고(예, 10Hz와 100Hz에서 각각 20dB 이상 큼) 200Hz 이상의 상대적인 고주파수에서는 마이크를 통하여 측정된 잡음의 수준이 높다(예, 500Hz에서 30dB 이상). 전체적으로 수진기를 통하여 측정된 잡음의 스팩트럴 파워는 주로 600Hz 이하에 집중되어 있는 반면에 마이크에 측정된 잡음의 파워는 주로 200Hz이상에서 분포하고 있다. 전력선 잡음을 가정하여 교류직류 인버터에서 발생한 전자파잡음에 대한 EM루프와 수진기를 통하여 측정한 전자파잡음은 각 센서에서 그 파형이 매우 일정하며, 또한 서로 간에 높은 상관성을 보였다. EM루프에 측정된 전자파잡음의 경우 60Hz에 대한 기수 조화주파수가 우수 조화주파수에 비하여 그 스펙트럴 에너지가 매우 크지만, 수진기의 경우는 그 차이가 거의 없었다.