• 한국지구과학회지
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• 제25권4호
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• pp.270-276
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• 2004

지반의 횡파 속도 단면은 주로 다운흘 탄성파 탐사에 의존해 왔으나 최근에 MASW와 같은 표면파 탐사방법과 SCPT와 같은 탄성파 콘 관입시험법 등이 개발되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 비고결 퇴적물에서 다운홀 탄성파 탐사, MASW, SCPT 등을 사용하여 횡파 속도 단면을 구하고 이들을 시추조사 결과와 비교하였다. 그 결과 퇴적물상의변화와 횡파 속도 변화는 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었으며, 세 가지 횡파 속도 단면 중 SCPT가 퇴적물상의 변화에 가장 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. SCPT 결과 퇴적층 내 약 8${\sim}$l2m 깊이에 주로 점토질 모래로 구성되어 있는 저속도 층이 있음을 알 수 있었다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2004년도 대한지구물리학회.한국지구물리탐사학회 공동학술대회 초록집
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• pp.132-138
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• 2004

탄성파 탐사는 인공지진파를 이용하여 지표면 하부의 물성을 알아내는 지구물리탐사로서 20 세기 초부터 석유탐사와 공학적 지반조사에 가장 널리 사용되었다. 굴절법 탄성파 탐사는 지층의 탄성파 속도를 알아내는 방법으로서 최근에는 석조문화재 등의 지반특성 조사에서 사용된 예가 있다. 이번 연구에서는 공주 공산성의 쌍수정 광장에 위치하는 공산성 원형연못 주변의 지반에 대하여 굴절법 탐사를 실시하였다. 쌍수정 광장은 기존의 발굴조사를 통하여 백제 추정왕궁지가 위치한 곳으로 알려졌으며, 광장 남쪽에 원형연못(상면직경 7.3 m, 바닥직경 4.78 m, 높이 3 m)도 발굴되었다. 원형연못 주변에 5개 탄성파 측선을 설치하였고, 해머 타격점과 수신기의 배열을 3가지 다른 방식을 적용하여 24 m, 31 m, 48 m 측선깊이의 굴절법 자료를 얻었다. 대체로 공산성 원형연못 주변의 지반은 3개 층으로 구성되어 있다. 각 층의 겉보기 속도는 약 261${\~}$391 m/s, 약 591${\~}$992 m/s, 약 1950${\~}$3230 m/s이며, 첫 번째와 두 번째 층의 두께는 각각 약 2${\~}$2.4 m 와 4.6${\~}$8.6 m이다. 일반적으로 최하부 층의 속도는 기반암, 상부층들의 속도는 풍화토에 대응한다. 그러나 두 번째 층의 주시곡선 형태와 속도범위는 국내 석탑 문화재 하부의 것과 유사한 것으로 보아 공산성 연못주변은 인공적인 기초지반의 가능성을 제기하며, 그렇다면 공산성 원형연못은 파내려 간 것보다는 쌓아 올렸을 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제21권3호
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• pp.349-358
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• 2000

충남 일원에 분포하는 초염기성 암석과 이에 수반되는 각섬암, 편암, 편마암에 대해 탄성파 및 밀도가 실험실에서 측정되었다. 밀도측정 결과 사문암은 2.6${\sim}$2.86g/cm$^3$, 활석은 2.25${\sim}$2.81g/cm$^3$, 변성암류는 2.74${\sim}$3.07g/cm$^3$의 범위를 갖는다. 이 결과 활석은 사문암으로부터의 변성과정으로 사문암 및 각섬암보다 넓은 범위를 보였다. P파와 S파의 속도는 사문암에서 각각 5719${\sim}$6062m/s, 2898${\sim}$3351m/s 이고, 활석에서 4019${\sim}$5478m/s, 2241/${\sim}$2976m/s, 각섬암에서 5375${\sim}$6372m/s, 3042${\sim}$3625m/s, 편암에서 5290${\sim}$5499m/s, 2968${\sim}$3137m/s, 편마암에서 4788m/s, 2804m/s를 보였다. P파의 속도는 밀도가 증가함에 따라 S파의 속도보다 1.47배 빠르게 증가하였다. 탄성파 속도와 밀도 사이에 비례관계가 성립하며, 특히 밀도에 따른 P파 속도 증가율이 S파 속도증가율보다 약 1.47배 크게 나타났다. 탄성파속도의 이방분석결과 편리와 직각 방향의 속도값이 평행방향의 값보다 높았는데, 특히 변성암이 더 큰 차이를 보이는바, 이는 변성암의 형성이 지체구조성 압력의 영향으로 인한 광역변성작용에 의한 것임을 시사한다. 압력의 변화에 따른 탄성파속도 변화분석 결과 대체로 압력이 20 MPa에서 70 MPa로 증가함에 따라 변성암의 탄성파속도 증가가 다른 암석에 비하여 크게 나타났다. 재계산된 탄성파속도는 각섬암이 이 지역 하부 지각에 대한 탄성파 특성을, 편마암류 및 편암은 상부지각 암석의 탄성파 특성을 지시한다고 생각된다. 한편 사문암의 측정치는 높은 사문암화 정도를 반영하기는 하지만 상부 맨틀의 암석에 대한 탄성파의 특성을 지시한다 볼 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.324-334
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• 2011

석모도에서 산출되는 암석시료를 이용하여 파괴강도를 5단계로 나누고 하중을 증가시키면서 손상 진행에 따른 P-, S-파 속도의 변화 특성을 고찰하였다. 재하 전 상태에서부터 일축압축강도의 95%까지 하중을 받은 9개의 수포화 시험편들이 1시간 동안 상온에서 건조되어 가는 동안 탄성파 속도는 암종별로 변화폭이 상이하였으며, P-파의 경우 0.9 ~ 18.3%, S-파 속도는 2.8 ~ 14.8% 로 큰 차이를 보였다. 하중에 의해 건조한 암석에 미세균열이 발생하면 P-파 속도가 일률적으로 감소하는 현상과는 달리, 수포화 암석의 경우는 균열생성에 의한 속도 감소 요인과 수포화에 의한 속도 상승요인의 상호작용에 의해 속도 증감 양상이 매우 복잡하게 나타나지만 대부분의 경우에서 전반적으로 재하 초기단계에서는 속도가 증가하다가 나중에는 감소하는 경향을 보였다. 감소가 시작되는 시점도 암종별로 1 ~ 4단계로 다양하다. 파괴 후에도 형태를 보존한 25h-2와 29-2 시료에 대해서 파괴후의 속도를 측정한 결과는 현저한 공극율의 상승과 함께 탄성파 속도도 현저히 감소하였다. 조암광물별로 보면 석영 함량이 증가하면 탄성계수가 커지며 층상구조형 규산염광물이 증가하면 탄성계수는 작아지는 경향을 보였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권4호
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• pp.307-314
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• 2010

석유와 가스 등 지하자원 탐사를 위한 탄성파 탐사자료의 처리 및 해석에 있어서 이방성에 대한 연구는 매우 중요하다. 중합 및 구조보정 등 자료처리과정에 필요한 탄성파 속도를 등방성이라고 가정하였으나 실제 지하지질의 속도구조는 이방성을 가지는 경우를 흔히 볼 수 있는데, 특히 셰일층 또는 파쇄 및 절리 등 균열이 발달된 탄산염 저류층에서 이방성 특성을 찾아볼 수 있다. 본 연구에서는 합성수지인 베이클라이트로 만든 VTI매질을 대상으로 탄성파 축소모형실험을 이용하여 탄성파 이방성에 대한 연구를 수행하였다. 탄성파 모형실험에서 등방성 재료는 입사각의 변화에도 불구하고 속도가 항상 일정하지만, 이방성 매질의 경우 측정 방향 및 입사각에 따라 탄성파 P파 및 S파의 속도가 변화하였다. 측정된 탄성파 속도는 군속도로 추정되며 군속도로부터 구한 탄성계수를 이용하여 이방성계수인 ${\varepsilon}$, ${\delta}$, ${\gamma}$를 성공적으로 파악할 수 있었다. 이방성매질에서는 이론적으로 계산된 위상속도와 측정된 탄성파속도는 비교적 잘 일치하였으며, 또한 qP, qS, SH파의 위상속도를 slowness surface에서 나타내면 측정 매질에 대한 이방성 특성이 잘 표현되었다. S파의 경우 매질과 송수신기의 측정 방향에 따라 서로 다른 두 개의 횡파가 분극특성을 나타내며 전파됨을 확인할 수 있었다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 공동학술대회 논문집
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• pp.29-36
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• 2005

본 연구에서는 표면파 분산 분석을 이용하여 한반도에 설치된 광대역 관측소 사이의 지각 및 상부맨틀의 지진파 속도 구조를 연구하였다. 표면파 분산 분석의 two station method를 사용하여 관측소 사이의 지진파 속도구조를 구하였다. 표면파 분산 분석에서 레일리파의 기본모드 신호를 분리하기 위하여 MFT(multiple filter technique) 방법과 PMF(phase match filter) 방법을 이용하였다. Two station method에 의해 두 관측소 사이의 표면파 위상속도 분산곡선을 계산하였으며, 모든 지진원에 대하여 각 경로의 표면파 위상속도 분산곡선을 중합하여 역산에 사용하였다. 역산 결과 각 관측소 사이 경로에서 중합 표면파 분산곡선에 가장 잘 부합되는 지진파 속도 구조를 얻었다. 표면파 위상속도 분산곡선 역산 결과. 두 관측소 사이 표면파 진행 경로의 평균적인 지구구조로서 총 14 개의 관측소 사이의 S파 속도구조를 구하였다. 모든 지구구조는 지표로부터 33 km 까지 약 2.8-3.25 km/s의 속도의 지각과 33 km 이후 약 4.55-4.67km/s의 속도의 상부 맨틀로 구성된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.1-10
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• 2008

다양한 탄성파 시험으로부터 획득할 수 있는 전단파속도($V_S$)는 주로 지진공학 분야에서의 내진 설계 및 내진 성능 평가를 위한 대표적 지반 동적 특성으로 강조되어 왔다. 일반적인 지반공학적 부지 조사 기법의 지반지진공학적 활용을 목적으로, 표준관입 시험(SPT)과 피에조콘관입시험(CPTu)을 국내 여러 부지들을 대상으로 다양한 시추공 탄성파시험과 함께 수행하였다. 본 연구에서는 현장시험 자료들의 통계학적 모델링을 통해 전단파속도와 표준관입시험의 타격수(N 값)및 선단저항력($q_t$), 주면마찰력($f_s$)과 간극수압계수($B_q$)로 구성되는 피에조콘관입 자료 간의 상관관계를 도출하고 전단파속도 결정을 위한 경험적 방법으로 제안하였다. 비록 일반적인 지반공학적 관입시험과 시추공 탄성파시험의 대상 변형률 수준이 상이하다 할지라도, 본 연구에서 제안된 상관관계들은 국내 토사 지층의 예비적 전단파속도 산정에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권8호
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• pp.43-54
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• 2006

본 논문은 벤더 엘리먼트를 압밀, 토모그래피, 그리고 액상화에 적용하는 방법을 다루었다. 모래와 점토를 이용하여 압밀 시험을 수행하면서 전단파 속도를 측정하여 하중 재하 및 제하 시기를 평가하였다. 전단파 속도는 유효응력의 함수이므로 전단파 속도를 이용하여 하중 재하시기를 결정할 수 있으나, 침하량 기준과 전단파 속도(유효응력) 메카니즘이 다를 수 있으므로 주의해야 한다. 또한 전단파 속도는 고결화 제어 구간(cemented controlled regime)과 응력 제어 구간(stress controlled regime)으로 구별할 수 있어 응력이력현상을 확인할 수 있다. 벤더 엘리먼트가 설치된 고정된 프레임에서 전단파 토모그래피가 가능하다. 낮은 구속응력상태와 진 삼축 장비 내에서 토모그래피 실험을 수행한 결과 전단파 토모그래피는 평균유효응력과 관련된 전단파 속도 변화의 관측에 사용될 수 있음을 보여 주였다. 한편 액상화와 같은 어떤 현상을 관측하기 위하여 반복 주기가 높은 방식의 전단파 트랜스-일루미네이션(trans-illumination)이 적용되었다. 전단파 속도와 크기의 전개는 액상화 동안 과잉간극수압의 경향과 평행함을 알 수 있었다. 본 논문에서 소개한 적용들은 벤더 엘리먼트가 실내 시험에서 전단파 검측에 상당히 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 제7회 특별심포지움 논문집
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• pp.43-54
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• 2005

시추공을 이용하여 P파 S파의 속도검층 수행시 여러 고려해야 할 사항이 있다. 토양이나 풍화암등 연약층에 설치한 케이싱이 탄성파 측정에 미치는 영향, 사용되는 주파수에 따라 측정되는 탄성파 속도의 변화 등이 있다. 이러한 과제를 극복하기 위해서는 탄성파시험이 설정된 시추공에서는 가급적 케이싱을 설치하지 않고 공벽을 유지하는 시추 기술을 개발, 적용하도록 하고, 속도검층의 목적에 맞는 주파수 대역의 시험법을 적용하도록 해야 하겠다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.75-86
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• 2009

공학적 관점에서 용해가능한 가장 흔한 재료인 소금은 고결화 작용에 있어서 역학적 거동에 큰 영향을 미친다. 이러한 자연적 현상을 조사하기 위하여 용해되지 않는 재료인 글라스비즈와 소금물을 혼합하여 시료를 조성한 후 오븐을 이용하여 포화도를 변화시켜가면서 실험을 수행하였다. 입자크기가 0.26, 0.50, 1.29mm인 3종류의 글라스비즈와 0.0, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0M의 소금물에 대하여 각각의 시료를 조성 후 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 이용하여 전단파와 압축파를 측정하였다 소금에 의한 고결화 발생에서 전단파와 압축파 속도 모두 포화도에 따른 세가지 단계를 보여주었다: 1) 포차도가 $100%{\sim}90%$인 구간으로 전단파의 속도는 증가하고 압축파의 속도는 감소한다; 2) 포화도가 $90%{\sim}10%$인 구간으로 전단파와 압축파의 속도에 큰 변화가 없파; 3) 포화도가 $10%{\sim}0%$인 구간으로 전단파 및 압축파는 큰 변화를 보인다. 또한, 전단파의 공진주파수는 전단파의 속도 변화양상과 비슷한 경향을 보였다. 본 연구는 용해된 소금의 고결화에 따른 지반재료들의 탄성파 특성의 의미있는 경향을 보여준다.