• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권4호
• /
• pp.279-290
• /
• 2006

이 연구에서는 다양한 시추공 레이다 탐사법 중, 지하 갱도의 탐지에 사용이 가능한 (1) 시추공 레이다 반사법 탐사, (2) 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, (3) 크로스홀 스캐닝(crosshole scanning), (4) 레이다 토모그래피 등의 4 종류 시추공 레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계성을 탐사 사례 분석을 통해 고찰하였다. 시추공 레이다 반사법 탐사의 터널로부터 회절 양상은 완벽한 포물선 형태보다는 상부 포물선만 명확히 나타난 형태가 많았고 그 회절 이벤트는 정점을 기준으로 아래, 위 10 m 이상에 이르는 트레이스 까지 나타났다. 또한 안테나의 길이에 비해 시추공의 공경이 커지면 링잉 현상이 많이 발생함을 확인하였다. 송 수신 거리(offset)에 따라 신호의 양상이 많이 달라지며 현장여건에 따라 송 수신 거리를 조절하면 더 좋은 분해능의 자료를 획득할 수 있을 것이다. 방향성 안테나 시스템은 한 시추공만을 이용하여 터널의 3차원적인 위치를 정확히 판별할 수 있는 장점이 있으나 장비의 가격이 고가이며, 현장 작업의 난이도가 매우 높고, 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 크로스홀 스캐닝는 터널의 유무에 대한 좋은 지표가 될 수 있음을 알 수 있었으며 시추공 레이다 반사법 탐사와 같이 사용된다면 높은 신뢰도의 결과를 낼 수 있을 것이다. 레이다 토모그래피는 터널을 영상화함과 동시에 주변의 지반 물성을 얻게 되어 지하구조 파악에 효과적이라고 할 수 있다. 위의 결과를 토대로 경제적이고 효과적인 터널 탐지 방법을 제안하면, 먼저 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하여 이상 징후를 탐지 한 후, 주변의 시추공 상황에 따라 크로스홀 스캐닝이나 방향탐지 안테나를 도입하여 확인하는 것이다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제10권3호
• /
• pp.173-182
• /
• 2007

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 지역의 해저평원에는 여러 유용 금속을 함유한 망간단괴가 다량 분포하는 것으로 알려져 있다. 심해저카메라(DSC)를 이용하여 지형과 단괴 부존량과의 상관관계를 제시하는 연구 결과마다 단괴 생산 유망 지역의 단괴부존량과 지형과의 관계를 다르게 설명하고 있다. 또한, 수중에 위치하는 DSC 위치추정 방법론에 대한 정확한 근거가 명확하게 제시되지 않았다. 북동태평양 대한민국 심해연구(KODOS) 지역에서 현장탐사를 수행하여 지형에 따른 단괴 채광조건의 변화를 관찰하였다. 이 연구에서는 망간단괴 분포 경향 및 채광가능지역을 분석하고자 할 때, DSC를 이용한 근접 해저면 영상관찰 방법의 활용가능성을 제시하고자 하였다. 이를 위해 해저산이 없는 심해평원지역인 KODOS 지역의 남쪽구역($132^{\circ}10'W$, $9^{\circ}45'N$ 부근)에서 DSC 영상으로부터 단괴 부존량을 추출하고 다중빔음향측심기를 사용하여 해저면 수심 변화를 동시에 측정하였다. 또한, DSC 수중 위치추정의 정확성을 제고하고자, DSC 위치 계산 방식에 적절한 가정을 도입하였고, DSC 측선의 교차점에서 측정한 부존량을 이용하여 간접적으로 위치 추정의 정확도를 검증하였다. DSC 영상을 관찰하면 단괴 및 퇴적물뿐만 아니라 해저면의 함몰지역인 균열대를 다수 발견할 수 있다. 또한, DSC 영상을 통해 관찰된 해저 균열대의 발견시간 자료로 부터 채광 장애지역으로 예상되는 균열대의 위치 추정을 시도하였다. 분석 결과 채광장비가 주행할 수 없는 채광 장애지역은 해저사면과 해저구릉지역임을 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제10권3호
• /
• pp.183-190
• /
• 2007

지진기록의 수평성분 S파 푸리에스펙트럼을 이용한 추계학적 지진동모델(stochastic point-source ground-motion model; Boore, 2003) 파라미터 역산결과를 기반으로 지진공학적으로 활용될 수 있는 지진관측소 분류를 시도하였다. 추계학적 지진동모델에서 부지효과는 고주파감쇠상수인 $K_0$ (Anderson and Hough, 1984)와 지층의 탄성임피던스의 차이에 의해 발생하는 부지증폭함수(A(f))의 조합으로 표현된다. 본 연구에서는 A(f)를 지진파 스펙트럼의 수평/수직성분비(H/V)와, 이를 초기값으로 하여 얻어진 역산결과에 의한 관측소별 로그오차평균을 합산하여 계산하였다. 지진관측소는 $1{\sim}10$ Hz 범위의 부지증폭함수의 상용로그 최대값($logA_{1-10}^{max}$(f))에 의해 다섯 등급(A: $logA_{1-10}^{max}$(f) < 0.2, B: 0.2 $\leq$ $logA_{1-10}^{max}$(f) < 0.4, C: 0.4 $\leq$ $logA_{1-10}^{max}$(f) < 0.6, D: 0.6 $\leq$ log < 0.8, E: 0.8 $\leq$ $logA_{1-10}^{max}$(f))으로 분류하였다. 분류된 진관측소의 평균적인 부지증폭함수는 A에서 E 등급으로 변함에 따라 지반의 고유진동수가 저주파로 이동하는 의미 있는 결과를 나타내었으며, 최근에 설치장소를 이전한 기상청 일부 관측소에 대해 이설 전후의 등급변화 및 최근 발생한 중규모 지진관측자료와 지진동 거리감쇠식과의 비교분석을 통해 관측소 분류결과의 타당성을 입증할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제6권3호
• /
• pp.126-133
• /
• 2003

고해상 해저 탄성파탐사는 자원, 엔지니어링 탐사 그리고 제4기 해저지질조사에 활용되어 왔다. 해저지층영상의 해상도를 높이기 위하여 다중채널 디지털 탐사가 시도되었다. 해저지층영상의 품질은 수직 및 수평해상도, 신호대잡음비 등에 좌우되며 이는 현장자료취득 시 자료추출간격, 공통중간점(CMP)간격, 중합수 등과 같은 자료취득변수에 관계된다. 자료취득변수에 따른 해상도의 효과를 알아보기 위하여 여수근해에서 시험탐사를 수행하고 취득된 자료를 분석하였다. 음원은 30 $in^3$의 소형 에어건을 사용하였고 수신장치로 그룹간격 5m의 8채널 스트리머를 사용하였다. 2s의 등시간 발파간격으로, 0.1 ms 자료추출간격의 디지털자료를 취득하였다. 취득된 자료로부터 여러가지의 자료추출간격, CMP간격과 중합수에 대한 탄성파 단면도를 제작하고 그 해상도를 비교하였다. 탐사지역에서 나타난 두께 ${\~}1m$, 경사 ${\~}6^{\circ}$의 미세한 퇴적상의 재현을 위한 자료취득 변수를 분석한 결과, 0.2 ms보다 작은 자료추출간격, 2.5 m 보다 작은 CMP간격, 그리고 4 이상의 중합수를 사용하였을 때, 지층구분 해상도가 높고, 연속성이 좋으며 잡음이 적은 단면기록을 제작할 수 있었다. 천부 해저지층영상의 해상도는 현장자료취득변수에 관계되므로 탐사심도, 탐사지역의 범위 등 탐사목적에 따라 적절한 자료취득변수를 사용함으로써 목적에 부합하는 해저지층영상을 재현시킬 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제11권2호
• /
• pp.127-136
• /
• 2008

울릉분지에서 가스하이드레이트 부존 유망지역 파악을 위하여 2005년과 2006년에 탐해2호를 사용하여 2차원 및 3차원 탄성파 탐사를 수행하였다. 탐사장비는 항측시스템, 기록시스템, 스트리머 케이블, 음원 등으로 구성되었다. 주로 1,000 m 이상의 대수심 환경 및 해저면 하부 500 msec 구간에서의 속도분석의 신뢰도를 고려하여, 3 km 길이의 스트리머와 1,035 $in^3$ 용량의 동조 에어건 음원을 사용하였다. 현장탐사자료취득과정에서 음원파형분석, 2차원 저급중합, RMS 잡음 분석, 주파수-파수 스펙트럼 분석 등의 일련의 품질관리를 수행하였다. 음원의 품질기준 적합성을 검토하기 위하여 음원파형을 계산하고, 건제거시험을 통하여 에어건 고장시의 음원파형변화를 확인하였다. 실시간 품질 분석을 통하여 일부 탄성파 자료에서 너울잡음, 패러티 오류, 스파이크 잡음 및 조목잡음 등을 확인할 수 있었지만, 탐사자료의 품질이 전반적으로 양호함을 확인할 수 있었다. 특히 3차원 탐사 시 불가피한 현장상황에 의해 조목잡음의 영향을 받은 탐사자료에 대해 FK 필터링 및 누락 트레이스 복원 기법을 적용한 품질향상 결과를 제시함으로써 취득자료의 적합 판정 및 현장 탐사 지속이 결정될 수 있었다. 탐사자료가 품질기준을 벗어나는 탐사해역에서도 현장자료처리를 통하여 잡음제거 가능성을 제시함으로써 해양탄성파탐사의 효율성을 높일 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제10권4호
• /
• pp.383-392
• /
• 2007

지하 공동은 토지의 이용과 개발을 제한할 뿐 아니라 안전과 환경에 심각한 우려를 준다. 우리나라는 석회암이 널리 분포하고 폐광산이 많으며 도심이 확장되고 토지의 개발이 활발하여, 지하 공동에 의한 지반 안전과 환경 보존 문제를 안고 있다. 전남 무안군 덕보들에 한국지질자원연구원에서 마련한 물리탐사 실험장에서 지하 공동의 탐지와 모니터링을 위한 고정밀 중력탐사를 하였다. 중력은 약 30 m 간격의 논둑길을 따라 5 m 간격으로 모두 800여 측점에서 AutoGrav CG-3 중력계로 측정하였으며, 측점의 절대적 위치 오차는 수 mm 이하로 유지하였다. 중력 측선은 MS (minimum support) 역산으로 밀도 분포를 작성하였으며, 고분해능 3차원 중력 역해의 비유일성을 줄이기 위하여 Euler 디컨벌루션의 해를 제한 조건으로 이용하는 역산 방법을 고안하였다. 역산에 의하여 작성한 밀도 분포는 잔여 중력 분포와 전체적으로 잘 일치하였으며, 특히 공동과 관련된 것으로 예상되는 3곳의 중력 이상대의 밀도 분포 형태, 즉 공동의 위치 뿐 아니라 공동형태와 발달 양상을 잘 보여주었다. 이러한 해석 결과는 시추 주상도와 매우 잘 일치하였다. 탐사 실험장의 진입로에서 그라우팅을 전후하여 시간차 중력 모니터링을 하였다. 탐사 조건에 의한 불일치는 기준점의 관측 중력을 비교하여 조정하였다. MS 역산으로 작성한 그라우팅 전, 후의 밀도 분포를 비교하여 그라우팅의 효과를 검토하였다. 이 현장 사례를 통하여 ${\mu}Gal$ 수준의 정밀도와 정확도의 고정밀 중력탐사는 지하 공동을 탐지할 뿐 아니라 공동의 분포와 발달 양상을 확인하는 가장 직접적이고 효과적인 수단이 됨을 보여주었다. 또한, 시간차 중력 모니터링은, 여러 가지 오차 요인들이 있지만, 시간의 경과에 따른 지하 밀도 분포의 변화를 관측하는 데 효과적임을 보여주었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제21권3호
• /
• pp.171-182
• /
• 2018

탄성파 처리 기술개발 분야의 오픈-소스 소프트웨어인 Madagascar를 이용하여 신호 대 잡음비가 낮고 속도정보가 불확실한 현장 탄성파 자료에 대해 자료처리를 수행하고, 오픈-소스 소프트웨어의 현장 적용성을 시험하였다. 파이썬(python) 기반의 Madagascar는 방법론적으로는 다차원 자료 분석이 가능하고, 처리 공정의 재현성이 뛰어나 효율적인 자료처리가 가능하다는 장점이 있지만, 다소 복잡한 사용법과 자료 구조 시스템으로 인해 현장 자료에 대한 자료처리 사례는 많지 않다. 본 연구에서는 현장 자료에 대한 Madagascar의 효용성을 확인하기 위해 기본적인 탄성파 자료처리(자료입력, 지형 정보 일치, 진동수-파수 필터, 예측 곱풀기, 속도 분석, 수직 시간차 보정, 겹쌓기, 참반사 보정)를 수행하였다. 테스트를 위해 사용한 현장 자료는 서해 군산분지에서 에어건 음원과 480채널의 스트리머로 취득한 해양 탄성파 탐사자료이며, 각 자료처리 단계마다의 결과를 Landmark사의 상용 소프트웨어인 ProMAX (SeisSpace R5000)을 사용하여 처리한 결과와 비교하였다. 그 결과 데이터 입출력 및 관리, 처리 과정의 재현성 및 자동 속도 분석 측면에서는 Madagascar가 상대적으로 높은 효율성을 보였고, 신호 품질 향상을 위한 전처리 결과는 상용 소프트웨어와 유사함을 확인하였다. 반면에, 심부 지층에 대한 영상화 결과는 상용 소프트웨어로 처리한 결과가 보다 뛰어남을 확인하였다. 이러한 결과는 상용 소프트웨어의 경우 다양한 겹반사 제거 모듈이 적용되었고, 상호 대화식 인터페이스로 인해 보다 정교한 자료처리가 가능하였기 때문이다. 그러나, Madagascar의 경우에도 현재 전 세계에서 많은 연구자들이 다양한 자료처리 알고리듬을 개발하여 지속적으로 공개하고 있기 때문에, 향후 이러한 최신 알고리듬을 적용한다면 상업용 수준의 자료처리가 가능해져 보다 향상된 결과를 도출할 수 있을 것이다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제21권3호
• /
• pp.150-161
• /
• 2018

최근의 정보통신기술 발전에 기반한 무인 항공 전자탐사는 효율적인 광역 탐사가 가능하다는 장점으로 인해 다양한 활용이 시도되고 있다. 이 연구에서는 무인 항공 전자탐사의 실제 적용을 위한 이론 연구의 일환으로 한국지질자원연구원에서 개발된 무인 비행선 전자탐사 시스템에 대한 고찰을 수행하였다. 이 시스템은 기존의 항공 전자탐사 시스템들과는 다른 송수신루프의 배치로 인해 측정되는 자기장을 해석하기 위한 새로운 기술이 필요하다. 따라서, 임의의 모양을 갖는 송신원에 의한 전자기장 반응을 계산할 수 있는 방법을 제안하였으며 원형루프에 의한 이론해와의 비교 검증을 통해 그 타당성을 확인하였다. 또한, 3차원적으로 분포한 지하의 전도성 이상체에 의한 자기장 반응을 모사하기 위하여 변유한요소법 기반의 3차원 주파수영역 전자탐사 모델링 알고리듬과 결합하였다. 개발된 알고리듬을 바탕으로 지하 이상체에 의한 자기장 반응분석을 수행한 결과, 기존 항공 전자탐사 시스템들과 마찬가지로 탐사고도가 높아지거나 이상체의 심도가 깊어짐에 따라 이상체에 의한 반응이 줄어듦을 알 수 있었고 이상체의 전기비저항이 증가함에 따라서도 반응이 작아지는 것을 확인하였다. 그러나, 이상체의 심도 및 전기전도도와 사용 주파수에 따라 이상성분의 반응양상이 비선형적인 경향을 나타내는 구간이 존재하여, 자료해석 시 반응의 크기를 통한 단순 해석이 어려워지며 겉보기 비저항 계산 시에도 해의 비유일성을 야기시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 실제로 시스템을 활용하여 탐사를 수행할 시, 탐사목적 및 현장 조건을 고려한 사전 모델링을 통해 적합한 주파수 대역 및 탐사고도를 설정하여 탐사를 수행하는 것이 선행되어야 한다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제15권1호
• /
• pp.39-46
• /
• 2012

최근에는 지금까지 주로 탐사개발이 이루어진 구조적 저류층보다 층서적 저류층에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 얇은 두께의 가스 저류층의 경우 동조효과로 인해 겹쌓기 단면도에서 탐지가 어렵다. 게다가 얇은 저류층 내 염수가 있는 부분과 가스로 치환된 부분으로부터의 반사파가 동일한 극성을 갖는 경우 일반적인 자료 처리 기술을 이용해서 가스가 있는 부분을 규명하는 것이 쉽지 않다. 본 연구에서는 빛띠 분해를 이용해서 얇은 저류층 내 가스로 치환된 부분을 나타내는 방법을 소개하고자 한다. 먼저, Class 1, Class 3 그리고 Class 4의 AVO 반응을 가지는 매질의 물성을 이용하여 다양한 입사각과 진동수에 따른 진폭 빛띠를 분석하였다. 그 결과 입사각과 AVO 종류에 무관하게 최대 진폭 빛띠 값을 갖는 꼭지 진동수 근처에서 염수와 가스로 치환된 얇은 층의 진폭 빛띠 값이 가장 크게 차이가 나는 것을 확인하였다. 또한 Class 3와 Class 4의 성질을 가지는 매질에서는 가스로 치환된 부분의 진폭 빛띠가 꼭지 진동수에서 염수로 치환된 부분의 진폭 빛띠보다 크게 나타나는 것을 확인하였고 이러한 현상은 Class 1에서는 반대로 일어나는 것을 확인하였다. 위의 결과를 토대로 얇은 저류층내에서 가스로 치환된 부분을 염수로 치환된 부분과 구분하기 위해서 겹쌓기 단면에 빛띠 분해법을 적용하였다. 위 방법에 대한 타당성을 검증하기 위해서 동일한 반사 극성을 가지면서 염수와 가스로 치환된 부분이 모두 있는 하나의 얇은 저류층 속도 모델을 설정하였다. 결과적으로 Wigner-Ville distribution을 사용해서 얻은 꼭지 진동수 근처에서의 빛띠 분해 단면도를 통해 겹쌓기 단면에서는 구분이 어려웠던 얇은 저류층 내에서의 염수와 가스로 치환된 부분을 구분할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제1권1호
• /
• pp.25-30
• /
• 1998

공동충전 효과를 검증하기 위하여 실시한 시차 공대공 탄성파 탐사자료로부터 지하공동 부존 지역에서 충전 전과 후에 매질의 탄성파 전파속도의 변화를 확인하였다. 시차 공대공 탄성파 탐사자료에 나타난 반응과 시추조사 결과에 의하면 본 지역의 공동은 규모가 극히 소규모이거나 또는 폐석 등으로 충전된 것으로 보인다. 공동충진 효과는 토모그래피로부터 도출된 속도단면상의 탄성파 속도의 증가량을 분석함으로써 평가하였다. 시추공용 에어건을 진원으로 24-채널 하이드로폰을 수진기로 하여 자료를 취득하였다. 취득한 자료에는 무시할 수 없을 정도의 source statics를 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 보정방법은 2단계로; 1) 불규칙한 발파시점에 의한 영향 보정과 2) 잔여 정보정으로 이는 진원의 부정확한 위치에 대한 정보정이다. 본 논문에서는 고주파수 성분의 수치잡음이 억제되고 관심대상 부분에서 비교적 고분해능 영상을 도출할 수 있는 다단계 역산 방안을 제시하였다. 일반적으로 최소자승 주시토모그래피로는 평활화된 속도 영상을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 역산으로는 비교적 소규모의 구간에서 발생한 적은 속도변화를 영상화하기에는 어려운 면이 있다. 본 논문에서는 속도모델의 파라메터를 변화시킨 2단계 제어 역산법으로 도출한 시차 토모그램으로부터 채굴 영향대에서 발생한 매질의 속도변화를 시각화 할 수 있었다. 2단계 역산법은 1-단계에서는 적정한 크기의 균일 격자로 구성된 모델을 사용하여 토모그램을 작성하고 이 토모그램에 2차원 중위수 필터를 적용하여 대략적인 속도구조 모델을 작성한다. 2-단계 역산시는 1-단계에서 작성한 속도모델을 수정하여 초기 모델로 한다. 모델 수정은 관심대상 부분만을 작은 크기의 균일격자로 재구성하는 것이다. 기준조사 토모그램을 2차 조사자료 역산의 초기 속도모델로 사용하였다. 속도변화는 공동대 부근에서만 예상되므로 그 이외 부분의 속도는 기준 토모그램과 동일하게 고정시키고 역산을 수행하였다.