• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.49-58
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• 2019

3D-GPR탐사를 활용하여 도로하부 지반 상태 분석에 관한 연구를 수행하였다. 현장조건과 유사한 테스트베드를 조성하여 각 심도별 공동과 지중매설물에 대한 탐지 분석을 수행하였다. 이를 통해 지반의 유전율을 역산하여 파악하였고, 공동에 대한 탐지심도를 정확한 계산을 통해 확인할 수 있었다. 3D-GPR탐사를 통해 도로하부의 공동에 대한 신호파형을 확인하였고, 분석사의 경험적이고 주관적인 기존분석에 비하여 정량적인 분석방법 및 분석인자를 제시할 수 있었다. 도로하부의 지중침하에서도 3D-GPR탐사를 통해 침하분포 및 심도를 파악할 수 있었고, 지반보강 후 탐사해석단면을 통해 지반상태 변화를 확인하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2004년도 정기총회 및 제6최 특별 심포지움
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• pp.49-69
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• 2004

문화재 발굴에 있어서 물리탐사의 중요한 역할중의 하나는 효율적이고도 체계적인 발굴을 위하여 지하 천부에 대한 정보를 제공함에 있다고 할 수 있다. 지표 레이다 탐사(GPR)는 지하 천부의 고분해능 영상을 제공하여 줄 수 있기 때문에 고고학 탐사에 있어서 중요한 물리탐사 방법 중의 하나로 인식된다. 역사유물은 지질구조와는 달리 일정한 방향성이 없이 매몰되어 있는 경우가 많으므로 근본적으로 2차원 탐사보다는 3차원 탐사가, 그리고 측선탐사보다는 면적탐사의 개념을 동원하여 탐사함이 바람직하다. 그러나 3차원 GPR 탐사는 매우 조밀하게 측선을 설정하고 대단히 많은 자료를 획득하여야 가능하므로 넓은 지역의 조사에 항상 적용하기란 현실적으로 매우 어렵다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위해서는 효율적인 탐사방법을 고안함이 매우 중요하다. 이 연구에선 부여 가탑리 지역의 백제시대 유적지 발굴조사에 선행하여 3차원 GPR 탐사를 중심으로 한 물리탐사를 수행하였다. 조사의 1차적인 목적은 지하 하부 구조에 대한 고분해능 영상을 제공함으로써 계획된 유적발굴에 도움을 주고자 함에 있었다. 한편 고고학 발굴을 위한 효율적인 지하 영상화 방법을 제공하기 위하여, 다중 채널 안테나와 자동 측량 시스템을 채용한 GPR 자동연속탐사 시스템의 유적지발굴에 대한 효용성을 검증함에 그 부차적인 목적이 있었다. 자료측정의 효율성을 제고하기 위하여 미리 측선을 설정하지 않고 조사영역 내에서 임의의 방향으로 자료를 취득하는 개념을 채택하였다. 이와 같은 시스템을 이용하여 탐사한 결과, 2일 간에 걸친 현장 탐사 결과로써 약 $17,000 m^2$에 걸친 지역에 대한 3차원 탐사자료를 얻을 수 있었다. 또한 미리 측선을 설정하지 않고 자료를 획득하였음에도 불구하고, 전산처리 결과 획득한 지하 영상으로부터 경작지, 수로, 인공 구조물 또는 유물 등의 존재를 알려주는 이상대들을 정밀하게 파악할 수 있었다. 이 연구 사례를 통하여 3차원 GPR 탐사 또한 국부적인 이상대의 규명뿐만 아니라 광역적인 고고학 조사에도 다른 물리탐사와 마찬가지로 쉽게 활용될 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 3차원 GPR 탐사가 향후 국내의 문화재 조사에 표준화된 탐사과정 중의 하나로써 적극 활용되길 기대한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권4호
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• pp.262-269
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• 2005

역사유물은 지질구조와는 달리 일정한 방향성이 없이 매몰되어 있는 경우가 많으므로 고적지 탐사를 위해서는 근본적으로 2차원 보다는 3차원 물리탐사가 바람직하다. 그러나 3차원 GPR 탐사는 매우 조밀한 측선설정과 아울러 대단히 많은 자료를 획득하여야 하므로 자력, 전자탐사와 같이 유적지 탐사에 많이 응용하는 다른 탐사방법에 비하여 상대적으로 현장탐사기간이 길어질 뿐만 아니라 많은 경비가 소요된다. 이 연구에서는 두 조의 송, 수신 안테나와 안테나 이동 궤적을 연속적으로 자동 기록할 수 있는 측량 시스템을 이용하여 소규모의 3차원 GPR 자동연속 탐사 시스템을 구성하였다. 3차원 측선을 미리 측량함 또한 상당한 기간과 경비가 소요되므로 미리 설정하지 않은 임의의 경로를 따라 자료를 취득하는 개념을 도입하였다. 이와 병행하여 개발한 자료취득 시스템으로 획득한 자료를 효율적으로 전산처리하고 영상화하는 소프트웨어 또한 개발하였다. 개발한 시스템을 이용하여 부여 외곽 백제 유적지로 추정되는 지역에서 3차원 GPR 탐사를 수행하였다. 약 $17,000m^2$에 걸친 지역의 3차원 GPR 탐사에 약 6 시간의 현장작업시간이 소요되었으며 이는 개발한 시스템의 효율성을 입증한다. 미리 설정한 격자망 측선이 아닌 임의의 측선 경로를 따라 자료를 획득하였음에도 불구하고 고분해능 3차원 지하 영상의 획득이 가능하였으며, 이로부터 경작지, 수로, 인공 구조물 또는 유물 등의 존재를 알려주는 이상대들을 파악할 수 있었다. 이 연구를 통하여, 3차원 GPR 탐사 또한 국부적인 이상대의 규명뿐만 아니라 광역적인 유적지 조사에도 다른 물리탐사와 마찬가지로 쉽게 활용될 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 지구물리
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• 제7권3호
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• pp.161-170
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• 2004

Examples of GPR survey results at a variety of archaeological sites are presented. Several new analyses which include static corrections for the tilt of the GPR antenna are shown for imaging of burial mounds with significant topography. Example archaeological site plans developed from GPR remote sensing of Roman and Japanese sites are given. The first completely automated GPR survey, using only Global Positioning Satellite navigation to create 3D data volumes, is employed for a site in Louisiana to detect lost graves of the Choctaw Indian Tribe.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.27-37
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• 2021

본 논문에서는 관로를 자동으로 검출하는 지하 관로 자동 탐색 시스템을 제안한다. 시간에 따른 지반변화, 관로 시공 불일치 등 여러 가지 요인으로 실제 관로의 위치가 지하 관로 도면과 일치하지 않는다. 이로 인하여 굴착공사나 관로 노후화에 의한 여러 사고가 발생한다. 사고를 방지하기 위해 GPR(지표 투과 레이더, Ground Penetrating Radar) 탐사를 통해 지하시설물을 찾아내는 작업이 이루어지고 있지만, 분석을 담당할 수 있는 전문가의 수가 부족하다. GPR 데이터는 매우 방대하며 분석과정에도 오랜 시간이 걸리기 때문이다. 이에 본 논문에서는 3D GPR 데이터를 자동으로 분석하기 위해 딥 러닝 기술인 3D 이미지 분할을 사용하고, 이에 적합한 데이터 생성 알고리즘을 제안한다. 또한 GPR 데이터 특성에 맞는 데이터 증강 기법, 데이터 전처리 모듈을 제안한다. 실험 결과를 통해 제안한 시스템은 F1 Score 40.4%의 성능을 보였으며 이를 통해 이미지 분할을 이용한 관로 분석의 가능성을 확인하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2008년도 공동학술대회
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• pp.113-118
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• 2008

Among the geophysical methods, Ground Penetrating Radar (GPR) and Electrical Resistivity Tomography (ERT) comprise the most promising techniques in resolving buried archaeological structures in urban territories. In this work, two case studies which involve an integrated geophysical survey employing the surface three dimensional (3D) ERT and GPR techniques, in order to archaeologically characterize the investigated areas, are presented. Totally more than 4000 square meters were investigated from the test field sites, which are located at the centre of two of the most populated cities of the island of Crete, in Greece. The ERT and the GPR data were collected along dense and parallel profiles. The subsurface resistivity structure was reconstructed by processing the apparent resistivity data with a 3D inversion algorithm. The GPR sections were processed with a systematic way applying specific filters to the data in order to enhance their information context. Finally, horizontal depth slices representing the 3D variation of the physical properties were created and the geophysical anomalies were interpreted in terms of possible archaeological structures. The subsequent excavations in one of the sites verified the geophysical results, enhancing the applicability of ERT and GPR techniques in the archaeological exploration of urban territories.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권1호
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• pp.20-28
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• 2016

최근 우리나라 도심지에서 도로 일부가 갑자기 함몰되는 현상이 빈번하게 발생하고 있으며, 이에 의한 피해를 예방하기 위해서는 도로하부의 지하공동의 존재 여부를 조사하는 것이 필요하다. 현재 지표 투과 레이더 탐사(ground-penetrating radar, GPR)가 도심지 도로하부 지하공동을 탐지하기 위한 효과적인 수단으로 인식되고 있다. GPR 탐사방법에 대한 물리적인 과정을 보다 잘 이해하고 지하공동에 대한 효과적인 해석을 위하여 GPR 수치모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 이 연구에서는 엇갈린 격자(staggered-grid)를 이용한 3차원 시간영역 유한차분(finite-difference time-domain, FDTD) 법을 사용한 GPR 모델링 알고리듬을 개발하였다. 개발된 3차원 모델링 알고리듬을 이용하여 간단한 공동모델에 대한 GPR 반응을 검토하여 도심지 도로하부 공동 탐사에서 지하공동 부존 정보를 얻는데 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.69-76
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• 2009

이 논문에서는 성곽의 옛터에서 수행된 GPR탐사 결과에 대해 기술하고자 한다. 이 탐사의 목적은 몽고의 반칸 투리일의 유적지에서 2차원과 3차원 GPR 탐사방법을 이용하여 벽이나 타일 등의 매립되어있는 고고학적 구조물의 특징을 알아내는데 있다. GPR자료는 500 MHz와 800 MHz의 두 주파수의 안테나를 이용하여 10 cm의 측선간격으로 $10m\;{\times}\;9m$의 영역에 대해 획득 되었다. 이 논문에서는 타일, 벽돌. 석조물 등의 고고학적 대상체를 탐지해 내기 위한 편광측정 GPR 탐사기를 통해 얻어지는 순간변수들의 이용에 관해 다루고자 한다. 레이다 편광측정은 대상체의 산란특성을 끌어내는 진보된 기술이다. 이 방법은 대상체의 크기, 모양, 지향성 및 표면의 상태에 대한 보다 많은 정보를 제공해준다. 우리는 해석의 초점을 강한 반사파에 맞추었으며, 영상의 질은 순간변수들을 사유하여 높였다. 반사신호의 모양과 길이를 살펴본 결과 순간진폭의 중간 부터 높은 강도의 반응은 벽돌이나 타일에 대응되는 것을 알 수 있었다. 순간위상을 이용하여 만든 지도는 일반 신호에서 불연속성을 보이던 탐사 대상체의 위치를 알아내는데 중요한 정보를 제공하였다. 이러한 고고학적 대상체의 탐사 가능성을 높이기 위하여, 서로 직교하는 두 측선에 대해 GPR 자료를 획득하였다. 이 두 자료를 비교한 결과 반사신호들의 정렬이 좋은 상관관계를 갖는 것을 확인하였다. 그러나. 북쪽에서 남쪽 방향으로 측정된 탐사 자료에서 서쪽에서 동쪽 방향으로 측정된 탐사자료보다 많은 반사 신호가 관측되었다. 이는 북쪽에서 남쪽으로 수행된 탐사방향과 수평면 상에 위치하게 피는 전기장의 지향성 때문이며 고에너지의 후방산란된 수평 분극 성분이 기록된 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.93-98
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• 2004

The sand-covered Muweilah archaeological site in the United Arab Emirates (UAE) is a unique Iron Age site, and has been subject to intensive investigations. However, excavations are time consuming and may require twenty years to complete. Thus geophysical surveys were undertaken with the objective of characterising the site more expeditiously. This paper presents preliminary results of these surveys. Ground penetrating radar (GPR) was tested as a primary imaging tool, with an ancillary shallow time domain EM (MetalMapper) system. Dense 3D GPR datasets were migrated to produce horizontal (plan view) depth slices at 10 cm intervals, which is conceptually similar to the archaeologists' excavation methodology. The objective was to map all features associated with anthropogenic activity. This required delineating extensive linear and planar features, which could represent infrastructure. The correlation between these and isolated point reflectors, which could indicate anthropogenic activity, was then assessed. Finally, MetalMapper images were used to discriminate between metallic and non-metallic scatterers. The moderately resistive sand cover allowed GPR depth penetration of up to 5 m with a 500 MHz system. GPR successfully mapped floor levels, walls, and isolated anthropogenic activity, but crumbling walls were difficult to track in some cases. From this study, two possible courtyard areas were recognised. The MetalMapper was less successful because of its limited depth penetration of 50 cm. Despite this, the system was still useful in detecting modem-day ferruginous waste and bronze artefacts. The results (subject to ongoing ground-truthing) indicated that GPR was optimal for sites like Muweilah, which are buried under a few metres of sand. The 3D survey methodology proved essential to achieve line-to-line correlation for tracking walls. In performing the surveys, a significant improvement in data quality ensued when survey areas were flattened and de-vegetated. Although MetalMapper surveys were not as useful, they certainly indicated the value of including other geophysical data to constrain interpretation of complex GPR features.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.49-55
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• 2009

이 논문은 2007년 9월에 발생한 태풍이 동반한 폭우 후에 일본 사이타마현의 아라강 유역의 제방근처 지형변형 지역에서 실시된 3차원 GPR 탐사에 관하여 기술하였다. 폭우에 의해 생긴 포장된 도로 위의 수직균열 주변에 근접한 4방향의 2차원 탐사들로 이루어진 고밀도의 3차원 GPR 탐사가 수행되었다. 2차원 탐사의 방향은 각각 도로에 대해 $0^{\circ}$, $90^{\circ}$. $45^{\circ}$ 그리고 $-45^{\circ}$로, 측선 사이의 간격은 0.5 m 이하로 설정하였다. 3차원적인 지하구조가 3차원 Kirchhoff 형태의 구조보정 자료처리 기법을 통하여 정밀하게 영상화 되었다. 그 결과 포장포로 밑의 폭우로 인해 발생된 균연들의 위치와 수직 연결성 등을 명확하게 확인 할 수 있었다. 이 영상은 균열 형성과정의 매커니즘을 이해하는데 큰 도움을 줄것으로 기대된다. 또한 3차원 GPR 탐사 결과 공기로 채워진 공동이 존재하지 않는 것으로 확인되어 2차적인 피해가 발생될 가능성은 매우 낮은 것으로 판명되었다.