• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1245-1255
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• 2022

테라노바 만 폴리냐(Terra Nova Bay polynya, TNBP)는 강한 활강풍에 의해 형성되는 동남극의 대표적인 연안 폴리냐이다. TNBP는 동남극의 주요 해빙 생산지 중 하나이며 지역적 해류 순환과 주변 해양 생태계에 큰 영향을 미치기 때문에 시계열 모니터링을 통해 면적의 변화와 발달 특성을 분석하는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 2007년 4월부터 2022년 4월까지 획득된 인공위성 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 및 광학영상으로부터 연안 폴리냐의 대표적 특징인 Langmuir circulation에 의한 줄무늬와 폴리냐와 주변 해빙 사이의 경계를 탐지하여 TNBP의 영역을 정의하고 면적과 발달 특성을 분석하였다. TNBP는 강한 활강풍이 부는 남극의 겨울철(4-7월)에 빈번하지만 작은 면적으로 발생하는 반면, 해빙의 두께가 상대적으로 얇은 3월과 11월에는 큰 면적으로 발달하는 것이 확인되었다. 위성 관측 시각 이전의 12시간 평균 풍속은 TNBP 면적과 0.577의 상관계수를 보였으며, 이는 바람이 TNBP의 형성에 상당한 영향을 미치며 발달 과정에는 바람 이외의 다른 환경 요인들도 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. TNBP의 발달 방향은 풍향에 지배적인 영향을 받으며, 국지적인 해류 순환이 일부 영향을 주는 것으로 파악되었다. 이 연구의 결과는 TNBP 발달 특성의 명확한 규명을 위해 바람 외에도 해빙, 해양, 대기 관련 환경 요인들의 영향도가 복합적으로 분석되어야 함을 제시한다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제17권1호
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• pp.20-33
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• 2024

이 연구의 목표는 지구과학의 혁명 과정으로 설명되는 20세기 베게너의 대륙이동을 정당화하는 과학자들의 과학 활동을 살펴보면서 새로운 과학 이론의 제안 전략과, 이론 선택의 과정이 어떻게 이루어지는지를 방법론적으로 분석하는데 있다. 베게너의 대륙 이동설 이전에는 지구는 정적인 지구모형으로 지각의 상하 운동만을 고려하였다. 하지만 대륙이동설은 지구의 동적 모형으로 지각의 수평운동을 제안하여, 수많은 문제들을 제거하였다. 따라서 이 연구는 현재의 판구조론이 형성되기까지 수많은 과학자들의 합리적인 활동을 탐색하고자 한다. 또한, 대륙이동설은 기존의 정적모형인 지구수축설과 충돌한다. 즉, 지구가 이미 완성되고, 고정되고, 불변하는 정적인 모델이 아닌, 지구가 생성되고 변화하는 역동적인 모델을 제시함으로써 기존의 기계론적 세계관에서 벗어난다. 이러한 결과, 옛 지질학은 약화되고 새로운 지구물리학이 탄생하게 되었다. 그리고 대륙이동설과 학문후속세대에 의한 지속적인 탐구는 지구과학의 혁명을 가져왔다. 이는 지구과학교육에서 학생들을 위한 다양한 방법론의 교육자료로서, 학생들의 세계관의 변화를 위한 교육 자료로서 좋은 탐구대상이라고 할 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권1호
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• pp.1-10
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• 2014

춘천시 인구 밀집지역의 지반특성 파악 및 분류를 목적으로 2011년 1월부터 2013년 5월까지 고유진동수 1 Hz인 수직성분 속도센서 4대와 4.5 Hz 수직 지오폰 24개를 이용하여 춘천시계 내의 50 지점(산림지 4 곳 포함)에서 레일리파를 기록하였다. 확장된 공간자기상관함수법으로 얻은 레일리파 분산곡선을 두께 1 m인 40개 수평층의 횡파속도($v_s$) 모델로 역산하였다. 또한 이를 바탕으로 풍화암질 기반암의 깊이($D_b$) 및 횡파속도($v_s^b$), 토양층의 평균 횡파속도($\bar{v}_s^s$), 깊이 30m까지의 횡파속도($v_s30$)를 각각 산출하였다. 46개 저고도 측점에서 구한 $D_b$, $v_s^b$, $\bar{v}_s^s$, $v_s30$는 각각 5 ~ 29 m, 404 ~ 561 m/s, 208 ~ 375 m/s, 226 ~ 583 m/s의 범위를 갖는다. 이는 국내 내진설계기준에 따르면 단단한 토사지반 $S_D$와 매우 조밀한 토사지반 및 연암지반인 $S_C$에 해당한다. $v_s30$의 대표적 지시자를 파악하기 위해 토지피복 종류, 기반암 암상, 지표면 경사도 및 지표 고도와의 상관도를 분석하였다. 그 결과, 가장 좋은 지시자인 고도와의 상관성(r = 0.41)도 미약하게 나타나서, 상대적으로 작은 면적의 춘천시만을 대상으로 적용하기에는 신뢰성에 한계가 있다고 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권1호
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• pp.40-49
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• 1999

염분도, 부유물질의 농도, 난류의 세기 및 점토광물의 함량이 세립질 부유물질의 응집과 침전특성에 미치는 효과를 규명하기 위하여 수조실험을 실시하였다. 염분도, 부유물질의 초기농도($C_o$) 그리고 난류의 세기를 변화시켜면서 시간에 따른 농도 및 침전속도의 변화를 관찰하였으며, 동시에 수조의 저층에서 일정간격으로 부유물질을 채취하여 입도분석 및 점토광물의 함량비 변화와 업자 덩어리(floc)의 형성과정을 관찰하였다. 일정한 부유물질의 $C_o$ 상태에서 염분도의 증가에 따라 중앙침전속도($W_{50}$)는 선형적언 증가를 보였다. 해수상태(33‰)에서 농도변화에 따른 침전특성은 $C_o$ 범위에 따라 3가지 경우로 다르게 나타났다. 200 mg/l 이하의 범위에서는 농도변화에 따른 침전속도의 변화가 거의 일어나지 않았으며, 200~13,000 mg/l 범위에서는 '$W_{50}=0.45C^{0.44}$' 의 상호관계식에 따라($W_{50}$이 농도의 증가에 비례하며 가속화되었다. 한편, 13,000 mg/l 이상의 높은 농도 범위에서는 농도가 증가할수록 침전속도는 오히려 감소함을 보였다. 난류의 세기가 부유물질의 침전과정에 마치는 영향은 부유물질의 농도에 따라 다르게 나타났다. 상대적으로 부유물질의 농도가 낮아(500 mg/l) 입자간의 상호간섭이 활발하지 않은 상태에서는 난류의 발생은 업자간의 충돌기회를 증가시켜 응집작용과 침전을 촉진시키는 한편, 자연적으로 입자간의 충돌이 충분히 이루어지는 높은 농도(800 mg/l)에서는 난류의 발생은 오히려 상호 입자간의 분산과 간섭침전(hindered settling)을 일으켜 침전을 지연시켰다. 부동 유체 및 난류 발생 상태에서 모두 시간이 경과함에 따라 부유물질의 입도분급이 일어나며 입도분포의 왜도는 감소하고 첨도는 증가하였다. 점토광물중에서 스멕타이트가 가장 빨리 침전되는 반면, 일라이트가 가장 느린 침전속도를 보였다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권6호
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• pp.699-708
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• 2009

최근 들어 국내 광산개발에 대한 관심이 고조되면서 새로운 광상탐사 및 기존 광상의 연장성 확인 등의 목적으로 물리탐사를 적용하는 사례가 늘고 있다. 금속광상 탐사의 경우, 광화대가 주변에 비해 높은 전기전도도를 갖기 때문에 이를 탐지하기 위하여 전기비저항 탐사를 수행하는 것이 일반적이며, 현실 여건상 대부분 2차원 탐사가 수행된다. 그러나 국내 금속광상의 대부분이 맥상으로 분포하고 있으며, 광맥의 폭이 변한다거나 광맥이 단층에 의해 끊어져 있는 등 매우 복잡한 3차원 구조를 띤다. 따라서 3차원 광체구조에 대하여 2차원 탐사 및 2차원 해석을 수행할 경우 왜곡된 해석을 초래할 수 있다. 이에 이 연구에서는 이러한 3차원 광체구조에 대한 3차원 전기비저항 탐사의 적용성을 검토하기 위해 주향에 수직한 여러 측선에 대하여 2차원 쌍극자-쌍극자 탐사를 수행하여 얻은 자료와 3차원 단극자-단극자 배열을 이용하여 얻은 자료들을 각각 3차원 역산한 후 이들을 2차원 해석결과와 비교하였다. 3차원 맥상광체로는 맥폭이 변하는 모형과 맥이 단층에 의해 어긋난 모형 등을 가정하였다. 2차원 쌍극자-쌍극자 배열자료에 대해 3차원 역산을 수행하여 얻은 결과를 3차원 단극자-단극자 배열자료와 비교하면 단극자-단극자 탐사자료가 전체적인 구조는 잘 보여주나 배열의 특성상 쌍극자-쌍극자 탐사자료만큼 정확한 결과를 제시하지 못함을 확인할 수 있었다. 따라서 실제 탐사시 주향의 방향에 대한 정보를 알 수 있다면 주향에 수직한 2차원 측선들에 대해 쌍극자-쌍극자 탐사를 수행하고 이를 3차원 해석하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 지표면에 광체가 드러나 있는 경우에 대해서는 이미 개발이 완료된 상태이며, 현재 남아있는 광상은 지하 깊은 곳에 매몰되어 있는 경우가 대부분이다. 이러한 경우 주향에 대한 정보를 알기 어려우므로 비록 해상도는 떨어지더라도 3차원 단극자-단극자 탐사를 수행하고 해석하는 것이 바람직할 것으로 보인다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제31권6호
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• pp.501-512
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• 2015

남극 장보고 과학기지가 위치한 동남극 테라노바 만의 정착해빙은 해양 생태계 및 쇄빙선의 운항에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 테라노바 만의 정착해빙에 대한 시공간적 변화 연구가 수행될 필요가 있다. 이 연구에서는 2010년 12월부터 2012년 1월까지 테라노바 만이 촬영된 총 62개의 COSMO-SkyMed 영상 레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR) 영상을 이용하여 1-9일의 시간적 기선거리를 가지는 38개의 간섭쌍을 구축하였고, 각각의 간섭쌍에 대한 긴밀도를 분석하였다. 정착해빙은 해안에 고착되어 시간적 위상오차가 작았으며, 최대 9일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭쌍에서도 0.3 이상의 높은 긴밀도를 유지하였다. 이와 같이 정착해빙의 작은 시간적 위상오차에 기초하여, 각각의 긴밀도 영상에서 0.5 이상의 긴밀도가 공간적으로 균질하게 관찰되는 영역을 정착해빙으로 정의하였다. 유빙과 바다는 해류와 바람에 의해 유동하여 시간적 위상오차가 크기 때문에 낮은 긴밀도를 보였다. 긴밀도 영상에서 바다와 구분이 어려운 유빙은 SAR 후방산란강도(amplitude) 영상에서 유빙 표면의 균열(crack)을 관찰함으로써 검출하였다. 긴밀도 및 SAR 영상으로부터 검출된 정착해빙과 유빙의 면적을 산출하였고, 시간에 따른 해빙의 면적변화를 분석하였다. 테라노바 만의 정착해빙 면적은 3월 이후 증가하여 7월에 최대 $170.7km^2$을 나타냈고, 10월부터 감소하는 것으로 나타났다. 유빙의 면적은 2-5월에 증가하고, 정착해빙의 면적이 급격히 증가하는 5-7월에 감소하였다. 긴밀도 영상에서 분석된 테라노바 만의 정착해빙 면적을 장보고 과학기지의 자동기상관측기구로 측정된 기온 및 풍속과 비교하였다. 정착해빙 면적은 기온의 증감과 약 2개월의 시간차를 가지는 역의 상관관계를 나타냈다. 반면 풍속과 정착해빙의 면적은 서로 매우 낮은 상관성을 보였다. 이는 테라노바 만의 정착해빙 면적 변화가 풍속보다는 기온에 더 크게 영향을 받는다는 것을 의미한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1371-1383
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• 2022

본 연구에서는 강원도 태백시 장성동에 위치한 석탄 폐석 적치장에 대해 2006년부터 2018년 사이에 제작된 6개의 수치표고모델(Digital Elevation Model)을 이용하여 폐석 적치량을 산정하고, Sentinel-1 SAR 영상에 Persistent Scatterer Interferometric SAR (PSInSAR) 기법을 이용하여 침하를 관찰하였다. 수치표고모델을 이용하여 적치 활동 양상을 확인한 결과, 2006년부터 2018년까지 약 12년 동안 총 1,668,980 m³의 폐석이 적치되었다. PSInSAR 수행 후 관측되는 침하속도는 상향 및 하향 궤도 방향으로 각각 -32.3 mm/yr, -40.2 mm/yr의 최대 침하속도를 보였다. 폐석 두께가 증가함에 따라 빠른 침하속도가 관측되었으며, 적치 완료 시점이 최근일수록 침하가 빠르게 발생하는 경향이 나타났다. 상향 및 하향 궤도의 침하속도를 수직, 수평 성분으로 변환하고 임의의 참조점 22개를 설정하여 침하속도와 폐석 두께 및 적치 완료 시점과 비교하였다. 그 결과, 참조점의 침하속도는 폐석 두께와의 관계에 있어서 PSInSAR 결과와 유사하게 폐석의 두께가 두꺼워질수록 빠르게 관측되는 경향을 보였다. 반면에 적치 완료 시점과 참조점에서의 침하속도 사이의 뚜렷한 상관성이 파악되지 않았는데 22개의 참조점 중 5개를 제외한 나머지 참조점에서의 적치 완료 시점이 2010년에 지나치게 편중되어 상관성 분석이 무의미하였다. 이 연구와 같이 수치표고모델과 PSInSAR를 이용하면 폐석 적치장의 안전 관리에 있어 부족한 현장자료를 보완할 효과적인 대안책이 될 수 있을 것이라 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제40권1호
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• pp.19-31
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• 2024

항만은 국민의 생활과 국가의 경제에 큰 영향을 미치는 사회기반시설로, 최근 인프라의 노후화율이 증가하고 다양한 자연재해가 빈번하게 발생하고 있어 안전 관리를 위한 항만의 변위 모니터링이 필수적이다. 이 연구에서는 포항 영일만항과 주변 지역에 대해 Sentinel-1 위성의 상향(2017년 2월-2023년 7월) 및 하향(2017년 2월-2021년 12월) 궤도 관측에서 획득된 영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 자료에 고정산란체 레이더 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR)을 적용하여 시계열 변위를 산출하였고, 2017년 11월에 발생한 포항 지진에 의한 변위를 분석하였다. 영일만항의 남부(최남단 제외)와 중앙부는 관측 초기에 약 10개월 동안 건설 활동에 기인하는 큰 변위를 보였으며, 포항 지진의 동시성 변위로 서쪽방향으로 최대 1.6 cm의 수평 움직임 및 0.5 cm의 침하가 발생하였다. 반면 매립이 가장 늦게 완료된 항만 최남단과 가장 오래된 항만 북부에서는 포항 지진에 의한 변위가 거의 관측되지 않았다. 이는 항만 매립토의 고결화가 약할수록 지진에 더욱 취약하며, 매립이 진행 중이어서 흙의 고결화가 매우 약한 경우는 오히려 지진에 크게 영향을 받지 않음을 지시한다. 영일만항 전역에서는 온도 변화에 따른 매립토의 체적 변화에 기인한 1 cm 내외 수준의 여름철 침하 및 겨울철 융기 현상이 매년 반복적으로 관측되었다. 영일만항에 인접한 제1, 제2일반산업단지의 지반은 관측 기간 동안 침하하였고, 침하 속도는 제1일반산업단지에서 더 빨랐다. 제1일반산업단지는 포항 지진 동시성 변위로 서쪽 방향으로 3 mm의 수평 움직임과 6 mm의 침하가 관측되었으나, 제2일반산업단지는 포항 지진에 영향을 거의 받지 않은 것으로 분석되었다. 이 연구의 결과를 통해 영일만항의 시계열 변위 특성을 파악할 수 있었고, 해안에 매립을 통해 건설된 항만의 안정성에 지진이 미치는 영향을 이해할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.24-30
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• 2010

본 연구는 시간차 탄성파 탐사에 대한 천부지하구조의 영향을 분석하기 위해 반복적인 수치모형실험을 이용하였다. 수치 실험의 목적은 Otway 분지에 있는 Naylor 지역에서 $CO_2$ 격리를 목적으로 수행 된 현장 실험에서 관찰된 주요한 산란파들을 재생성하는 것이다. 특히, 수포화도를 변화시켜 가면서 상부토양과 심부의 주름진 점토/석회암 경계면의 탄성 성질들의 변화를 관찰하였다. 이러한 실험을 통해서 건기 빛 우기 계절에 행해진 측정치를 모사하였고, 계절의 변화가 탄성파 측정에 미치는 영향을 비반복성 관점에서 평가하였다. 이 영향들에 대한 정량화와 각각의 기여도를 측정하기 위해서 탄성파 파동방정식을 이용한 수치모델링이 수행되었다. 수치모델링 결과는 천부의 점토/석회암의 주름진 경계면에서의 상대적으로 간단한 분산 효과등이 시간차 탐사에 대한 상당한 영향을 미침을 보여주었다. 또한, 상부 토양에서의 포화도의 변화는 심지어 심부의 주름진 경계면보다도 더 탄성파 신호에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있다. 현장에서 측정된 반복된 (시간차) 2차원 탄성파탐사 자료들 사이의 정규화원 RMS(Root-mean-square) 차이와 수치적으로 계산된 차이와의 전체적인 일치는 더 많은 연구가 필요함을 알 수 있다. 향후 진행될 연구는 micro VSP 배영과 매우 조밀한 굴절법 탐사를 이용해서 풍화 지역의 탄성 성질을 현장에서 측정하는 것이다. 본 연구의 결과는 중풍이냐 호주와 같이 카르스트 지형으로 생산에 어려움이 따르는 지역의 석유 생산 영상화와 같은 $CO_2$ 지중격리와 상관이 없는 분야에도 효과가 있을 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.40-50
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• 2010

연결성이 좋지 않은 노두, 주향 경사 등의 지질 구조선을 연결하여 지질도를 작성하는 과정은 지질학자의 주관적인 견해를 배제하기 어렵다. 따라서 이러한 지질도는 좁은 지역들에서 나타나는 노두의 복잡한 공간적 분포를 이용하여 해석하게 된다. 또한, 물리탐사 자료를 이용하여 부족한 지질구조 정보를 보완하는 연구들이 수행되고 있으나, 물리탐사 자체가 가지는 역산해의 비유일성 및 각 지질 구조간의 물성 차이에 대한 불확실성으로 인하여 많은 제한점을 갖고 있다. 이번 연구에서 제안하는 방법은 예비 지질 모델 구현에 이용될 수 있는 물리탐사 자료 해석을 통해 획득된 구조 경계 정보와 지형학 자료의 삼점 해석 결과를 이용하여 주향 경사와 같은 지질 구조 정보를 제공할 수 있다. 이를 통하여 추정된 지질 정보들이 지질 조사를 통해 획득된 정보와 결합되기 위해서는 공간 규모 측면에서의 호환 가능성이 검증되어야 하며, 검증된 자료들은 평면상의 자료로 구성되어 지질학자들이 지질도를 작성하는 과정의 초기 자료로 이용되어진다. 따라서 해석된 지질도는 추정된 지질 정보와 공간적 구조적으로 부합되어져야 한다. 이 연구에서 개발된 알고리즘은 캐나다 뉴브런즈윅주 배서스트 광산 부근 두 지역의 습곡구조에 적용하여 해석하였다.