• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.221-224
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• 2006

소규모 공동 탐지를 위한 시험지역에서 시추공 편차를 고려한 탄성파 토모그래피를 수행하였다. 시추공 편차보정방법은 일정 거리를 더하는 보정과 일정 각을 시추공간 거리에 고려하는 보정을 적용하였다. 시추공 편차를 고려한 토모그래피는 영상의 왜곡을 줄일 수 있어 공동을 명확히 영상화할 수 있었으며, 일정 각을 거리에 고려하는 보정방법이 공동탐지에 가장 효과적이지만 일정 거리 보정도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제23권4호
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• pp.243-252
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• 2020

이 논문에서는 시추공을 이용한 탐사나 자료 해석 시에 중요한 시추공 궤적 정보 획득 방법에 대한 이해를 공유하고자, 깊이에 따른 시추공의 좌표를 구하는 시추공 공곡 측정 문제를 좌표계 변환 공식에 기초하여 수학적으로 정리하였다. 먼저, 철재 케이싱이 설치되어 있지 않은 시추공에 적용 가능한 방법으로서 3성분 가속도계와 3성분 자력계를 함께 이용하여 시추공의 방위각, 편차각 그리고 센서회전각을 구하는 원리를 정리하였다. 다음으로, 철재 케이싱이 설치되어 있을 경우에 자이로스코프에서 3성분 각속도가 측정되었을 때, 좌표계 변환 행렬의 시간 미분 관계식에 기초해 각속도의 시간에 따른 적분을 통해 요-피치-롤 각을 구하는 수학적 이론을 정리하고 지구 자전의 영향을 제거함으로써 측정자료의 시간 적분에 의해 시추공의 궤적을 구하는 방법을 설명하였다. 오차가 포함된 측정 자료로부터 시추공 공곡 결정의 정확도를 높이는 중요한 방법으로 센서 또는 측정 자료를 융합하는 원리도 예를 들어 설명하였다. 시추공 공곡 측정원리는 GPS 수신이 불가능한 터널내에서의 궤적 추적 또는 무인비행체를 이용한 공중 탐사나 항공 탐사 시 센서의 자세 측정에도 활용될 수 있다. 또한, 센서의 융합에서 필수적으로 접목되어야 할 최적화 필터에 대해서도 중요 문헌 및 사례를 소개함으로써, 앞으로의 연구에 도움을 주고자 하였다.

• 지질공학
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• 제27권3호
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• pp.233-244
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• 2017

주입액의 점성도와 응력상태에 따른 균열전파 특성을 분석하기 위해 실험실 규모의 수압파쇄시험을 실시하였다. 시험에 사용된 시료는 시멘트 몰탈을 사용하여 제작되었으며, 각 변의 길이가 20 cm인 정육면체 형태이다. 제작된 시료는 최대강도를 갖기 위해 수중에서 약 1달간 양생과정을 거쳤다. 독립적인 가압시스템을 가지고 있는 진삼축압축장치로 시료에 압력을 가하여, 실제의 지반에서 작용하는 원위치응력 상태를 재현하였다. 시추 환경 재현을 위해 시료에 소형 시추공을 천공한 후, 일정한 주입속도로 수압파쇄시험을 실시하였다. 수압파쇄시험 과정에서 시추공에 주입된 유체의 압력을 실시간으로 측정하였으며, 동시에 미소파괴음(AE) 신호를 측정하였다. 수압파쇄시험의 모든 과정이 끝난 후 생성된 균열의 형태를 육안으로 관찰하였다. 일차파쇄압력은 주입액의 점성도 증가에 따라 지수형태를 보이며 증가하였다. 수압파쇄시험으로 인해 생성된 균열의 형태는 최대주응력과 최소주응력의 차이인 편차응력의 크기에 따라 서로 다른 양상을 보였다. 낮은 편차응력의 조건에서는 단일의 균열이 아닌 다중 균열이 생성되거나, 균열 성장과정에서 방향이 휘어지는 경향을 보였고, 이에 반해 높은 편차응력의 조건에서 생성된 균열은 단일 면상의 균열이 발생하였다. AE 분석에서도 편차응력이 클수록 미세균열이 단일 면상으로 집중되어 발생되는 경향을 보였다. 이러한 연구결과는 수압파쇄 방법을 이용한 암반파쇄에서 편차응력이 클 때보다 작을 때 더 복잡한 균열이 발생된다는 것을 보여준다. 따라서 셰일가스를 개발할 때 생산량을 높이기 위해서는 복잡한 균열을 발생시킬 수 있는 편차응력이 작은 조건에서 수압파쇄가 적용되는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.50-57
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• 2011

나이지리아의 나이저 삼각주 분지에 위치한 에포메 지역의 이상고압을 효과적이고 정확하게 예측하기 위해 탄성파 및 시추공 자료를 종합적으로 해석하였다. 정상 공극압 영역과 및 이상 공극압 영역을 평균 및 편차의 원리를 기초로 하여 평균속도 경향성으로부터 도시하였다. 두 경향성 사이의 전이는 이상고압영역의 상부경계면을 나타낸다. Dix 근사식에 의해 구해진 구간속도를 이용하여 탄성파자료로부터 이상고압 영역의 상부경계면을 일정한 간격에서 발췌하였다. 예측된 이상고압 영역의 정확도는 에포메(Efomch)01 시추공의 음파검증 자료를 통해 확인되었다. 이상고압 심도의 예측값과 관측값 사이의 편차는 에포메(Efomch)01 시추공에서는 10m 이하 이며, 99퍼센트 이상의 신뢰도를 갖는다. 이렇게 생성된 심도 단면도는 에포메 지역 이상고압 영역의 상부 경계면이 해수면 아래 2655${\pm}$2 m (2550 ms) to 3720${\pm}$2 m (2900 ms)사이에 분포하고 있음을 보여준다. 이 심도는 에포메01 시추공의 지층평가를 이용하면, 두꺼운 해양성 셰일층에 해당한다. 에포메 지역 내의 아그바다층(Agbada Formation)의 하부는 과도한 압력을 받고 있으며, 이상고압의 상부 심도는 조사 지역에 걸쳐 항상 층서경계와 부합되는 것은 아니다. 에포메 지역에 향후 설치할 심도 2440 m 이상 시추공들에서의 이상고압 영역 상부 경계면 예층은 순환손실의 방지와 보다 안전한 시추를 위해 매우 중요한 정보이다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.588-601
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• 2013

최근 지구물리 물리탐사 분야에서 경사각과 방위각 정보는 시추공 물리검층 및 물리탐사 자료보정을 위한 시추공 편차검층, 이동형 실시간 자료획득 시스템, 기타 지구물리 모니터링 시스템 등 다양하게 활용되면서 그 중요성이 높아지고 있다. 특히 최근 셰일가스의 개발이 가능하게 한 방향시추 기술에서도 경사각과 방위각 정보는 필수일 정도로 그 응용범위가 매우 넓다. 따라서 여러 분야에 응용될 수 있는 경사각과 방위각 측정 시스템의 초소형 옥외 저전력 운용이 절실해졌다. 본 논문에서는 최신 CMOS 저전력, 고성능 MCU 및 멤스(MEMS) 자세방위기준장치(AHRS)를 도입하여 초소형, 저전력으로 제작된 다용도 야외시험용 실시간 경사각과 방위각 연속 측정 시스템 개발 연구의 결과를 제시하고자 한다. 시스템은 최소 지름 42 mm의 존데 내에 설치될 수 있도록 초슬림 형태로 제작되었으며 실시간 데이터 획득이 가능할 뿐만 아니라 엔코더, DGPS 연동으로 운용 확장이 가능하여 다양한 응용이 기대된다.

• 지질공학
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• 제30권1호
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• pp.31-42
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• 2020

2014년 충남 태안 신진도리의 해안지역에서 일어난 작은 산사태 지역의 지하구조를 파악하기 위하여 전기비저항 및 하향식 탄성파탐사와 시추·물리검층을 실시하였다. 시추·검층자료에서 산사태 발생지역의 상부에 위치한 시추공 BH-2의 5~7 m 깊이에서 N값이 현저히 낮아지는 것을 확인하여 하향식 탄성파탐사를 추가 실시하고 이 깊이에서 지질 연약대가 연장되는 것으로 가정하여 하부의 시추공 BH-1 지점까지 전기비저항 탐사를 실시하였다. 8 m 내외의 두께를 갖는 150 Ω·m 이하의 저비저항 이상대는 시추·검층자료에서 해석된 세립 실트질 점토로 이루어진 풍화토층과 잘 상관되었다. 시추공 BH-2에 걸쳐있는 지질 연약대는 시추공 BH-1에 비해 상대적으로 작은 밀도 1.6~1.8 g/㎤와 150 Ω·m 이하의 비교적 낮은 전기비저항로 나타나며 포아송 비는 깊이에 따라 그 편차가 크게 나타난다. 이 지역의 산사태는 초과 강수와 이로 인한 상승 지하수면의 영향으로 물을 함유한 실트질 점토를 많이 포함하고 있는 풍화토가 전단력이 감소되어 미끄럼 활동으로 나타난 것으로 해석하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권4호
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• pp.301-311
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• 2024

우리나라는 2016년 경주 지진과 2017년 포항 지진 이후 지진 재해 방지 대책의 필요성이 증가하고 있으며, 지진 피해 정량화를 위해 신뢰성 있는 지진 재해도 해석 기법과 지반운동 모델이 요구된다. 최근 심층 지하 시설에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 지하 암반층에서의 지진 재해 정량화 기법의 정확성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 국내 시추공 관측소에서 계측된 지반운동 자료를 활용하여 지하 암반층에서의 지반운동을 예측할 수 있는 모델을 제안하였다. 스펙트럴 가속도의 0.01~10초 주기 중 17개를 대상으로 경험적 기법 중 회귀분석을 적용하여 지반운동 모델을 개발하였다. 지반운동 모델의 예측 성능을 평가 및 개선하기 위해 잔차 분석을 수행하고, 보정 인자를 모델식에 추가하였다. 제안된 모델을 적용하였을 때 잔차의 구간 평균이 0에 근접하였고, 기존 국외 모델들과 유사한 종합 잔차의 표준편차를 확인함으로써 제안된 모델의 신뢰성을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권2호
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• pp.85-90
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• 2015

배경잡음 교차상관을 이용하여 국내에 설치된 지표 및 시추공 관측소 지진계의 방위각 보정값을 계산하였다. 이 방법은 원거리 지진자료를 사용하던 기존 연구들과는 달리 배경잡음 자료를 이용하며, 수직-수직성분 배경잡음 교차상관 함수를 $90^{\circ}$ 위상변화시키면 수직-방사성분 교차상관함수의 위상과 일치하게 된다는 특성을 이용한다. 2007년 1월부터 2008년 9월까지의 연속 자료를 중합하여 계산한 결과는 원거리 지진자료를 이용하여 계산된 이전 연구결과와 매우 유사하며, 계산 결과의 표준편차도 대부분 $5^{\circ}$ 이하로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 한편, 자료를 30일씩 중합하여 계산한 결과 역시 표준편차가 $5^{\circ}$ 이하로 낮게 계산되며, 시간에 따른 방위각 보정값의 변화가 거의 없는 것으로 미루어 2007년 1월부터 2008년 9월 사이 기간에는 전체 관측소의 지진계 방위각이 크게 바뀌지 않은 것으로 보인다. 배경잡음 교차상관 분석 방법의 중합기간에 대한 민감도를 분석한 결과, 국내 지진관측소에 대한 신뢰할 수 있는 방위각 보정값을 얻는데 필요한 배경잡음 연속 기록의 최소 기간은 30일 정도로 추정된다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권5호
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• pp.539-547
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• 2006

본 논문은 지하 내부에 존재하는 공동의 존재를 밝히기 위한 시추공 토모그래피 탐사에 있어서 보다 정확한 자료의 역산을 위해 공동 주위에서의 파의 전파 양상을 규명하기 위하는데 목적이 있다. 터널 탐사에서 주로 사용되는 파원의 주파수는 2-5 kHz에 달하며, 자료의 역산에 있어서 파장의 1/10 내외의 격자간격을 설정하는 것이 적합한 것으로 알려져 있다. 공동을 지나는 탄성파의 전파는 공동 내부의 탄성파 속도에 따라 공동을 우회 또는 투과하며, 우회하는 탄성파는 공동의 탄성파 속도의 영향을 받지만 주로 모암의 탄성파 속도로 전파한다. 또한 모암의 탄성파 속도와 공동의 탄성파 속도 사이의 편차가 작아질수록 탄성파는 공동을 투과하는 특성을 보인다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.291-296
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• 2006

본 논문은 지하내부에 존재하는 공동의 존재를 밝히기 위한 시추공 토모그래피 탐사에 있어서 보다 정확한 자료의 역산을 위해 공동 주위에서의 파의 전파양상을 규명하기 위하는데 목적이 있다. 터널탐사에서 주로 사용되는 파동원의 주파수는 2kHz-5kHz에 달하며, 자료의 역산에 있어서 파장의 1/10 내외의 격자간격을 설정하는 것이 적합하다. 공동을 지나는 탄성파의 전파는 공동내부의 탄성파 속도에 따라 공동을 우회 또는 투과하며, 우회하는 탄성파는 공동의 탄성파 속도의 영향을 받지만 주로 모암의 탄성파 속도로 전파한다. 또한 모암의 탄성파속도와 공동의 탄성파 속도 사이의 편차가 작아질수록 탄성파는 공동을 투과하는 특성을 보인다.