• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2007

비선형 파동장 역산은 지하의 암석과 물성을 결정하는 물리적인 제약을 위한 탄성파 변수들을 평가하는데 강력한 방법이다. 이 논문에서는 현장자료와 2 차원 탄성파 속도 모델로부터 탄성파 속도 변화를 재구성하여 만들어낸 6 가지 탄성파 속도 모드를 제시하였다. 탄성파 반사파 자료의 정보는 종종 단파장과 장파장 성분으로 나뉘어진다. 지역검색 방법은 만약 초기모델이 실제 모델로부터 동떨어지면 장파장의 속도 변화를 측정하는데 어렵다. 그러면 송신주파수들은 낮은 대역에서 더 높은 대역들로 모델의 탄성파 변수들을 측정하기 위해 변환된다 (frequency-cascade scheme) 탄성파 변수들은 P 파와 S 파 속도가 섬도에 따라 선형으로 변화는 초기 모델 가정하에 각 역산단계에서 (simultaneous mode) 계산된다. P 파와 S 파 속도 $('V_P\;V_S\;mode')$, P 파 임피던스와 포와송 비 $('I_P\;Poisson\;mode')$, P 파와 S 파 임피던스 $('I_P\;I_S\;mode')$와 같은 세가지 모드들이 탄성파 변수들의 역산을 위해 얻어진다. 각 탄성파 역산 단계에서 밀도값들은 세가지 가정하에 개선(update)된다. 탄성파 모델을 위한 각 변수 세트들에서 역산의 정확도를 평가한 결과 $V_P\;V_S$ 모드와 $I_P$ Poisson 모드 사이에 별다른 역산 차이는 없었다. $I_P\;I_S$ 모드들에 대해서도 같은 결론이 예상된다. 이러한 결과들은 전 파장에 걸친 탄성파 파동장 역산의 견고한 기초를 제공한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.162-162
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• 2011

표면파 속도 측정은 근래 토목분야에서는 비파괴 지반조사기법으로 활용되고 있다. 최근에는 디지털 신호처리기술의 발달과 함께, 더욱 정확해진 자료분석 알고리즘을 통하여 표면파 탐사관련 기술이 향상되어 3차원의 공간연속적인 시험이 가능해졌다. 본 연구는 표면파의 분산 특성을 이용하여 콘크리트 구조물의 깊이별 강성평가를 하는 SASW(Spectral Analysis of Surface Waves)기법과 STFT(Short time Fourier Transform)과 HWT(Harmonic Wavelet Transform)를 이용한 주파수영역에서의 공진주파수를 통한 부재평가 기법인 IE(Impact Echo)기법을 이용하여 대상부재의 강도평가를 수행하기 위한 시제품 개발을 수행하였다. 시제품은 메인프레임과 2개의 센서로 이루어져 측정을 수행하며 측정장치와 DAQ장치 및 S/W로 구성되어 있다. 메인프레임의 진동특성영향을 제거하기 위하여 2개의 센서는 프레임과 띄움구조로 설계하였고 센싱하는 위치는 대상 재료의 밀착되어 계측할 수 있도록 설계하였다. 탄성파를 계측하여 대상 재료의 깊이별 측정된 표면파의 속도를 계측하며 개발된 시제품의 구조물별 적용성 평가를 위한 실험을 수행하였고 평균 표면파 속도를 통해 추정한 콘크리트 두께와 결함 및 강도 추정의 적용성을 평가하였다. 시제품을 이용해 시험콘크리트 표면파를 측정한 결과 SASW기법을 이용하여 깊이에 대한 위상속도 분포와 IE기법의 결과로 개발된 시제품의 합리적 적용성이 평가되었다. 그러나 재료의 강도추정에 있어서는 각각 알고리즘의 주파수분석 요소들에 의해 변동되는 경향을 보여 추후 많은 테스트를 통해 속도-강도 추정의 회귀곡선식을 S/W에 탑재시키고 다양한 방법으로 조합하는 알고리즘으로 신뢰성있는 강도추정을 위한 알고리즘을 개발하여야 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.55-66
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• 2006

사질토의 액상화에 대한 저항 강도는 포화도에 상당히 의존한다. 압축파 속도는 현장에서 쉽게 측정이 가능하고 포화도의 영향을 크게 받기 때문에 현장 지반의 포화도를 예측하고자 할 때 효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 시료의 포화가 가능하고 전단파, 압축파 속도 측정 및 비배수 상태에서 비틂전단 시험을 수행시 유발되는 과잉간극수압을 측정할 수 있는 비틂전단 시험기를 개발하였다. 토요라 모래에 대해 전단파, 압축파 속도 측정이 수행되고, 비배수 비틂전단 시험을 실시하였다. 포화도(B값)에 따른 시료의 전단파 속도 및 압축파 속도를 이론식과 비교하여 개발된 시험기를 검증하였으며, 여러 B값에서 비배수 TS 시험동안 유발되는 과잉 간극수압의 변화를 측정 분석하였다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.371-379
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• 2008

본 연구에서는 경기도 일대의 편마암지역 11곳에서 다운홀(down-hole) 탄성파탐사를 이용하여 획득한 탄성파속도를 이용, 편마암지역에서의 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관성을 조사하였다. 연구결과 편마암에서의 탄성파속도의 특성은 $V_s=0.5589{\times}V_p$ 상관관계를 보여준다. 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관관계는 두 개의 군으로 분리된다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 암석의 비중에 큰 영향을 받지만 두 번째 군에서는 절리면의 간격에 영향을 받는다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 감소하는 경향을 보인다. 경암반에서의 압축파속도($V_p$) 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 선형으로 분석되었지만, 보통암반에서의 압축파속도($V_p$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 2차 함수 포물선 곡선의 형태를 띠는 것으로 분석되었다. 전단파속도($V_s$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계 또한 압축파속도($V_p$)와 유사한 결과를 보이는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.230-242
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• 2017

이 연구에서는 국내 토목현장에서 수행된 하향식 탄성파탐사 및 굴절법 탄성파탐사 자료(177개)와 시추조사 시료(1,035개)에 대해 연암과 경암(보통암 포함)으로 분류한 후, 건설표준품셈과 지반조사표준품셈의 탄성파 속도에 의한 암반분류 기준을 비교하였다. 현장에서의 하향식 탄성파탐사 및 굴절법 탄성파탐사에 의한 탄성파 속도는 연암의 경우 1,400~2,900 m/s의 범위로 건설표준품셈 A그룹(1,200~1,900 m/s)과 지반조사표준품셈(1,200~2,500 m/s)의 기준보다 빠르게 나타났으며, 보통암과 경암의 경우 2,300~3,800 m/s의 범위로 기준범위와 유사하게 나타나는 것으로 나타났다. 실내암석시험에서 구해진 연암과 보통암~경암의 탄성파속도 또한 현장 탐사 결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 암반 탄성파 속도와 품셈간의 상이점을 품셈이 절대적으로 옳다는 관점에서 본다면, 현장 탄성파 속도의 경우 하부지반의 영향을 받아 속도가 빨라지는 것과 실내암석시험의 경우에는 연암구간에서의 시료선별 시 무결암의 선별에 의한 것으로 여길 수 있다. 반대로 상이점의 원인을 품셈에 오류가 있는 것으로 본다면, 품셈상의 지층경계가 점이적이지 않은 뚜렷한 경계가 인위적으로 설정된 점, 지질 양상이 다른 외국의 기준을 그대로 차용하여 사용한다는 점, 품셈상 지층의 탄성파 속도에 대한 독립된 검증이 이루어지지 않은 점 등의 문제가 있음을 알 수 있다. 이 연구에서는 현장에서의 향후 이러한 검증 연구를 제안하며, 널리 쓰이는 품셈에 의한 지층분류에는 내포된 문제가 있음에 대한 인식이 중요하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1037-1047
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• 2013

다짐 에너지에 따른 노반 성토재의 탄성파 속도변화 특성을 규명하기 위하여 다양한 위치에서 채취한 시료를 이용하여 실내 다짐 시험, 실내 탄성파 측정 시험, 현장 탄성파 측정 시험을 실시하였다. 함수비 변화에 따른 압축파와 전단파 속도 변화 곡선은 다짐 곡선과 유사한 형태를 보인다. 다짐에너지가 100 %이상 되는 조건에서는 다짐 에너지가 증가하더라도 습윤 측의 다짐곡선과 탄성파 속도 곡선에 큰 변화가 없다. 압축파의 경우 건조 측에서 건조단위중량이 증가함에 따라 압축파 속도가 선형적으로 증가하는 양상이 나타나지만, 습윤 측에서는 건조단위중량이 증가함에 따라 지수함수의 형태로 압축파 속도가 비선형적으로 증가한다. 현장 시험으로 측정한 탄성파 속도는 구속압이 증가함에 따라 증가하며, 압축파 속도보다는 전단파 속도가 다짐 에너지 수준에 보다 민감하게 변화한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.139-145
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• 2010

S-파 크로스홀 검측을 이용하여 쇄석말뚝의 건전도를 평가하였다. 이 평가 기법은 현장타설말뚝의 크로스홀 초음파 검측(CSL)과 개념적으로 유사하다. 이 기법의 주요한 차이점은 CSL에서는 P-파를 사용하나 이 기법에서는 S-파를 이용한다는 사실이다. 그 이유는 S-파만이 물보다 느린 매질의 강성을 감지할 수 있는 유일한 탄성파이기 때문이다. 양방향 S-파를 생성할 수 있는 전기-기계식 발진자를 사용하여 검측을 수행하였다. 이 쇄석말뚝의 형상을 말뚝을 통과하는 S-파 도달시간, 쇄석과 주변지반의 S-파속도 주상도를 이용하여 재생하였다. 쇄석의 S-파속도 주상도는 쇄석의 내부마찰각 및 정지토압계수로 산출하는 것이 타당한 것으로 확인되었다. 쇄석말뚝의 직경 산정은 이 내부마찰각과 토압계수에 크게 영향을 받지 않는다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.19-28
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• 2007

이 연구에서는 심부 퇴적층의 S-파 속도구조 추정을 위하여 여러 지점에서 획득된 수신함수와 표면파 위상속도 자료를 이용하는 유전자 알고리즘 기반 복합 역산기법을 제안하였다. 이 방법은 서로 다른 지점에서 획득된 자료를 동시에 역산하기 위해, 역산대상 지역 내 모든 측점 상부의 지층 물성 - 특히 S-파 속도 -이 균열하다고 가정하는 방식으로 역산대상 지역 상부층의 층서적 연속성을 고려한다. 인공합성 자료를 이용한 수치실험 결과, 본 방법은 제한된 주기대역을 가지는 표면파 위상속도 자료만을 모델링 할 때 발생하는 심부 지층 물성정보에 대한 불확실성을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여주었다. 또한 본 연구에서는 한 지점에서 획득된 지진파 기록으로부터 구해진 수선함수와, 일본 동경 중부지역에서 수행된 미소진동탐사로부터 획득된 두 개의 레일리파 위상속도 자료에 대해 제안된 기법을 적용하였다. 그 결과, 추정된 지하 구조는 선행된 탄성파 굴절법 탐사와 심부 시추공 자료와 잘 일치하는 양상을 보여주었다. 이러한 측면에서, 제안된 방법은 수신함수만을, 흑은 표면파 위상속도 자료만을 이용하는 개별역산에 비해 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 모델을 제공하는 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.305-315
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• 2011

암석시료에 대한 음파 속도측정의 정확성을 검증하고 정밀한 측정을 위한 기초적인 실험의 일환으로 아크릴과 스테인리스강 재질의 시료에 대하여 길이와 축하중을 달리하여 각각에 대해 3회씩 측정한 총 864 경우에 대하여, 시험편을 통과한 초동 주시를 측정하고 분석하였다. 축하중이 가해진 상태에서의 S-파 측정은 P-파에 비해 측정에 어려움이 있었으며 이에 따라 반복측정, 길이, 축하중에 의한 편차도 S-파가 훨씬 크게 나타났다. 또한, 재질에 따라서는 스테인레스강 시편보다는 아크릴 시편의 초동주시 편차가 약 2배 정도 양호하게 나타났으며 이는 아크릴 시험편의 경우가 트랜스 듀서와 시험편 간의 접촉 coupling이 안정적이며 또한 동일한 시간 분해능이나 유사한 전기적 잡음에 비하여 초동 주시가 길기 때문으로 판단된다. 실험결과, 아크릴 시험편과 스테인리스강 시험편의 탄성파 속도를 측정할 때는 60 ~ 90 mm 정도의 길이를 갖는 시험편을 20 kg (27.7 $N/cm^2$) ~ 30 kg (41.6 $N/cm^2$) 내외의 축하중 하에서 측정하는 것이 가장 좋으며, 스테인리스강 시험편의 S-파 속도는 길이 50 mm 이하의 시험편을 사용하여 측정해야 한다. 이러한 실험 결과는 암석 코어의 속도 측정시 시스템 지연의 측정 및 보정에 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.431-443
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• 2006

국내 지층에 대한 근본적 특성 평가의 일환으로, 본 연구에서는 홍성 지역의 화강 풍화 지층을 대상으로 X-선 형광 분석과 시추 및 현장 탄성파 시험을 포함한 지반 조사를 수행하여 각각 풍화도와 전단파 속도($V_S$)를 평가하였다. 홍성 지역은 대부분의 부지에서 10~40m 두께의 풍화 지층이 발달해 있었다. 홍성 지역에서의 풍화도 분석 결과, MWPI, VR 그리고 WIP 와 같은 세 종류의 대표적인 화학적 풍화 지수는 심도 감소에 따른 풍화도 증가의 일반적 경향을 보임이 확인되었다. 대상 지역에 대한 현장 탄성파 시험으로부터 풍화 지층의 전단파 속도는 200~500m/s의 분포 범위로 결정되었다. 시추공 탄성파 시험 수행 부지들에서의 전단파 속도와 N 값을 토대로 풍화 지층에 대한 N-$V_S$ 상관관계를 도출하였다. 또한, 세 종류의 대표적 풍화 지수들과 전단파 속도 및 N 값과의 관계로부터 MWPI, WIP 및 100/VR이 전단파 속도의 증가에 따라 선형적으로 증가하고 N 값의 증가에 따라 지수적으로 증가함을 확인하였다.