일반적으로 자료를 해석할 때 교차점오차 (cross-over error: XOE)에 의하여 종종 오류를 범할 수 있다. 그러나 이러한 교차점오차에 의한 오류는 두개의 교차점 (cross-over point: XOP) 사이의 자료를 비율적으로 보정하여 제거할 수 있다. 본 연구에서 빠른 기각테스트 (quick rejection test)와 걸침테스트 (straddle test)를 통하여 교차점을 계산하고 가중치선형내삽 알고리즘 (weighted linear interpolation algorithm)을 이용하여 교차점오차를 보정하는 프로그램을 C 프로그램밍 언어로 작성하였다.
한반도 남해 제주도 남동부해역 도미분지에 대하여 한국지질자원연구원은 2007년 2차원 해양탄성파 탐사를 수행하였다. 탐사의 목적은 한반도 해역의 대륙붕에서 기반암의 구조를 파악하고 대륙붕 내의 자원부존 가능성을 분석하고자 함이다. 기반암의 구조를 파악하기 위해서는 중합단면 및 구조보정 단면을 효율적으로 구성하는 것이 필요하다. 그러나 탐사해역의 수심은 평균 100 m 내외로 해수면과 해저면 사이에서 발생하는 다중반사파가 일부 구간에서 강하게 기록되어 기초전산처리 기법만으로는 중합단면에서 기반암의 구조가 명확히 분석되지 않는 경우가 있다. 본 연구에서는 도미분지 2차원 탄성파 자료에 대한 최적의 전산처리 변수를 도출하고자 하였고 특히 페그레그 해저면 다중반사파(peg-leg multiple)를 제거하는데 주 목적을 두었다. 탄성파 자료 전산처리의 주요 단계는 최소위상 예측 디콘볼루션(minimum phase predictive deconvolution), 속도분석 및 레이던 필터(Radon filter)로 구성되었으며 각 단계마다 중합단면을 계산하여 적용한 전산처리 변수가 적절히 설정되었는지를 검증하였다. 자료처리 결과 본 연구에서 설정한 변수들이 도미분지 탄성파 자료 전산처리에 효과적임을 확인하였다.
대한해협 내대륙붕에서 취득된 고해상 탄성과 탐사자료의 해석에 의하면 연구해역 내대륙붕에 분포하는 퇴적층은 마지막 빙하기 이후에 형성된 3개의 퇴적단위(I. II. III)로 구성된다. 하위에 놓이는 두 퇴적단위는 흘로세 해침동안 형성된 해침계열에 속한다. 시퀀스 경계면 위에 놓이는 퇴적단위 III은 해침과정 중 하구 환경 하메서 퇴적된 것으로 해석되는 반면 침식면 위에 놓이는 퇴적단위 II는 해침과정 중 침식 및 제동에 의해 형성된 박층의 해침모래에 속한다. 최대해침면 상부에 놓이는 퇴적단위 I은 고해수면계열에 해당되며 주로 낙동강에서 유입된 현생 니질퇴적물로 구성된다.
전세계적으로 장기 해양 관측에 많이 활용되고 있는 웨이브글라이더를 이용하여 천해저 굴절법 탐사의 적용가능성을 시험하였다. 굴절파 기록을 위해 웨이브글라이더에 무게 추가 달린 단일채널 스트리머와 탄성파를 기록하는 상용 소프트웨어를 탑재하였다. GPS 정밀 시간동기 신호와 RF(radio frequency) 통신을 이용하여 트리거 동기화 및 실시간 자료품질 관리를 수행하였다. 웨이브글라이더가 설정 지점에 위치하게 되면, 설계된 측선을 따라 2,000 J 용량의 스파커를 2초 간격으로 발파하면서 탐사하였다. 첫 시험탐사를 통해 성공적으로 해저 천부지층 탄성파 굴절파를 취득할 수 있었다.
동해안의 후포분지에서 채취한 두 개의 피스톤 코어를 이용하여 후포분지에서의 홀로세 퇴적물 내 유기물의 특징 및 동해 해수면 변화와의 관계를 규명하고자 지화학적 접근을 시도하였다. 채취한 시료에 대한 유기물 성분 분석(TOC와 TN)과 유기물 동위원소($\delta^{13}C_{org}$와 $\delta^{15}N_{org}$) 분석 결과들은 코어와 시료 채취 심도에 따라 분석값들이 특징적으로 변화한다. 코어 08HZP-01에서는 4 mbsf(meter below seafloor)에서 코어 표면까지 비교적 채취 심도가 상부로 갈수록 지화학 분석값들이 점이적으로 증가하지만, 코어 08HZP-03에서는 4.71 mbsf를 기준으로 상부와 하부에서 급격한 지화학 분석값들의 변화가 발생한다. 유기물의 TOC/TN과 $\delta^{13}C_{org}$와 $\delta^{15}N_{org}$의 값을 종합적으로 고려하였을 때, 후포분지의 유기물은 해양 조류 기원이 우세한 집단, $C_3$ 육성 식물 기원이 우세한 집단, 해성/육성 조류와 $C_3$ 육성 식물의 혼합기원이 우세한 집단으로 구분할 수 있다. 이러한 퇴적물 내 유기물의 심도에 따른 특성 및 기원 변화는 주로 홀로세 동해 해류와 해수면 등의 변화에 따른 퇴적환경 변화 (퇴적물 이동 포함)에 기인한 것으로 보인다.
기존의 자동음파전달속도 측정시스템을 이용하여 해양퇴적물의 음향특성을 측정하는 경우 최초도달신호시간의 결정에 발생하는 오류와 측정 절차의 번거로움 등의 몇 가지 문제점들이 존재한다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 PXI모듈을 이용한 LabVIEW기반의 측정 시스템을 개발하였다. 새로운 측정시스템을 검증하기 위해 동일한 시료와 실험환경에서 기존 시스템과 병행하여 측정하였다. 그 결과 1~2%의 음파전달속도 측정오차를 보였으며 음파감쇠 역시 기존 시스템과 유사한 결과 값을 도출하였다. 새로이 개발된 PXI(PCI eXtentions for Instrumentation)를 이용한 LabVIEW 기반 음향특성 측정시스템은 퇴적물의 음향특성을 보다 신속하고 효율적으로 측정할 수 있고 측정 자료뿐만 아니라 분석된 신호의 원시자료에 대해서도 지속적인 데이터베이스를 구축할 수 있다.
고해상 천부 해저 탄성파탐사 기술은 지난 수십년간 자원, 엔지니어링 탐사 및 지질 조사에 활용되어 왔다. 다중채널 탐사법이 지하구조를 파악하는데 매우 효과적임에도 불구하고 천부 해저탐사에는 간편성과 경제성 때문에 단일채널 아날로그 방식이 더 많이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 경제적으로 탐사자료의 품질을 향상시키기 위하여 소형 에어건, 6채널 스트리머와 PC기반 시스템을 이용하여, 고해상 탐사자료를 디지털로 취득하고 이를 자료 처리하여 탄성파 단면도를 제작하였다 이러한 시험 자료취득은 지난 수년간 다른 목적의 연구와 병행하여 포항근해, 황해 그리고 경기만에서 수행되었다. 취득된 자료에 기본적인 자료처리가 적용되었는데 그 과정에는 이득회수, 디콘볼루션, 필터링, 동보정, 정보정, 공통 중간점 분류와 중합이 포함되었다. 자료처리된 단면도들의 예를 아날로그 기록과 비교하여 나타내었다. 자료처리 후 디지털 단면기록의 해상도는 크게 향상되었다. 취득 및 처리 결과는 소형 에어건, 6채널 스트리머와 PC기반 시스템을 이용한 고해상 천부 해저 탄성파탐사가 정밀한 지하구조 파악에 효과적임을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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