Cagniard 임피던스를 이용한 수평 자기쌍극자 송신원 전자탐사 자료의 해석

Interpretation of Finite HMD Source EM Data using Cagniard Impedance

이 연구에서는 $1\;kHz\~1\;MHz$ 주파수 대역의 수평 자기쌍극자 송신원에 의한 Cagniard 임피던스를 이용하여 지하매질의 2차원적인 전기전도도 분포에 대한 해석기법을 개발하고자 하였다. 먼저, 균질 반무한 공간과 수평 층서구조 모형에서 수평 자기쌍극자 송신원이 존재하는 경우, 서로 직교하는 수평 전기장과 자기장의 비로 정의되는 Cagniard 임피던스로부터 겉보기 비저항을 계산하는 방법에 대해 고찰하였다. 평면파 가정을 이용하는 종래의 방법을 이용하여 Cagniard 임피던스로부터 겉보기 비저항을 계산할 경우에는 유한한 송신원의 영향으로 음의 겉보기 비저항이 나와 이의 적용을 어렵게 한다. 이에 반해, 수평 자기쌍극자 송신원을 고려할 경우 안정적인 양의 겉보기 비저항을 구할 수 있었으며, 이를 통해 지하매질의 개략적인 전기전도도 분포를 획득할 수 있었다. 다음으로, 전도성 또는 비전도성 고립이상체가 존재하는 2차원 모형을 설정하여 Cagniard 임피던스와 송신원 효과를 고려한 겉보기 비저항의 적용성을 고찰하였으며, 그 결과 배경매질과 이상체의 전기전도도 분포를 구할 수 있었다. 또한, 전도성과 비전도성 고립이상체가 복합적으로 존재하는 2차원 모형에서 주파수에 따른 겉보기 비저항 가단면도와 Cagniard 임피던스 위상 가단면도를 작성하였으며, 이를 통해 2차원 구조에 의한 소로브에 의해 다소 왜곡되기는 하지만 전기적 이상체의 위치와 개략적인 전기전도도 분포를 획득할 수 있었다.

We have introduced a new approach to obtain the conductivity information of subsurface using Cagniard impedance over two-dimensional (2-D) model in the presence of horizontal magnetic dipole source with the frequency range of $1\;kHz\~1\;MHz$. Firstly, we designed the method to calculate the apparent resistivity from the ratio between horizontal electric and magnetic fields, Cagniard impedance, considering the source effects when the plane wave assumption is failed in finite source EM problem, and applied it to several numerical models such as homogeneous half-space or layered-earth model. It successfully provided subsurface information even though it is still rough, while the one with plane wave assumption is hard to give useful information. Next, through analyzing Cagniard impedance and apparent resistivity considering source effect over 2-D models containing conductive- or resistive-block, we showed that the possibility of obtaining conductivities of background media and anomaly using this approach. In addition, the apparent resistivity considering source effect and phase pseudosections constructed from Cagniard impedance over the isolated conductive- and resistive block model well demonstrated outlines of anomalies and conductivity distribution even though there were some distortions came from sidelobes caused by 2-D body.