• 지구물리와물리탐사
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• 제17권3호
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• pp.129-136
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• 2014

전자 탐사는 신호원의 파형에 따라 주파수 영역과 시간 영역법으로 나누어진다. 주파수 영역과 시간 영역은 수학적으로 Fourier 변환 관계에 있으므로, 주파수 영역 자료를 Fourier 변환하여 시간 영역 자료를 얻어낼 수 있다. 즉, 시간 영역 전자 탐사의 모델링 자료는 주파수 영역에서 수행한 모델링 자료의 적절한 변환을 통해 얻어질 수 있다. 따라서 주파수-시간 영역 변환은 전자 탐사에서 매우 중요한 부분이다. 분산 전개법(DEM)은 신속하고 효과적인 주파수-시간 영역 변환 기법 중의 하나이다. 분산 전개법에서는 전자기장은 분산 함수와 분산 시간의 급수로 전개하며, 분산 시간은 주어진 주파수 자료에 의해 결정된다. 특히 적정 분산 시간의 설정은 분산 전개법의 정확성을 결정하는 주요 요소이다. 이 연구에서는 급수 전개에 의해 얻어진 주파수 영역 자료의 오차를 최소화하는 방법을 사용하여 적정 분산 시간의 설정 방법을 개발하였다. 반무한 공간 및 2층 구조 모델에 대하여 이 방법을 적용한 결과, 분산 전개법은 상당히 넓은 시간 대역에서 정확한 결과를 나타냄을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권3호
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• pp.181-195
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• 2024

이 해설 논문에서는 자기지전류(magnetotelluric; MT) 탐사에서의 정적효과가 지하 불균질체의 경계면에서 축적되는 전하 축적에 의해 발생하는 물리적 현상임을 설명하였다. 먼저 정적효과를 일으키는 물리적 현상에 대한 이해를 위해 정전유도와 경계면에서의 전하 축적의 차이에 대해 모식도를 이용해 설명하고 분석하였다. 그리고 적분방정식을 통해 지하에 있는 불균질체에 1차 전기장이 가해졌을 때, 전기전도도 경계면에서의 전하 축적에 의한 2차 전기장이 정적효과로 나타남을 명확히 하였다. 따라서 MT 탐사에서 1차원 층서구조나 2차원 TM (transverse magnetic) 모드의 경우를 제외하고 정적효과는 항상 존재하고 또한 그 용어와는 달리 '정적'이 아닌 주파수 의존적임을 보였다. 정적효과가 지하 불균질체에 의한 2차장임에도 MT 탐사의 역산에서 수식적으로 해결되지 않고 심부 구조의 해석에 장애 요인으로 작용하는 이유는 현장 탐사에서 피할 수 없는 '주파수 및 공간 영역에서의 과소 샘플링'이기 때문이다. 따라서 광대역 주파수와 전체 탐사 대상 면적에서의 연속 측정이 아닌 실제 MT 탐사를 고려할 때, 3차원 역산시에 정적효과를 전체 탐사 영역에서 정규분포를 갖는 변수로 가정하고 이를 역산의 제약 조건으로 포함하는 시도에 대해 알아보았다. 적분방정식 전자탐사 모델링의 이해를 돕기 위해 3차원 적분방정식의 유도, Green 텐서 및 산란전류의 수학적 분석을 부록에 자세히 서술하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.898-908
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• 1990

This paper applies the moment method to analyze the transverse electromagnetic(TEM) cell with an inner conductor (septum) of arbitrary rectangular shape and location by employing quast static approximation. The EM field and the characteristic impedance so obtained are shown to be in good agreement with the available data from the previously published papers about the typical TEM cell structure with center septum of zero thickness.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1985년도 하계학술회의논문집
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• pp.344-347
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• 1985

Hew dual integral equation for electromagnetic field scattered by an arbitrary dielectric wedge is formulated. In order to check the validity and physical meaning of the formulated equation, it is applied to the well-known case which is the diffraction by a perfectly conducting wedge.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권2호
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• pp.152-157
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• 2011

소형루프 전자탐사법은 신속한 비파괴 물리탐사법으로 천부 지반조사나 환경오염대의 조사에 매우 효과적인 방법이다. 특히 수심이 낮은 천해지역 조사의 경우에는 신호의 크기가 크고, 잡음이 적으며, 매우 신속한 조사가 가능한 매우 효과적인 조사방법중의 하나이다. 그러나 이러한 소형루프 전자탐사법의 장점에도 불구하고, 천해환경에서의 적용은 가탐심도에 대한 우려와 인식부족으로 인하여 거의 적용이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 1차원 모델링 및 역산 프로그램을 이용하여 천해지역에서 소형루프 전자탐사 자료의 반응양상을 분석하였다. 분석결과, 소형루프 전자탐사는 수심이 깊지 않은 해양지역 조사에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다. 또한 이론 및 현장자료에 대한 수심을 고려한 1차원 역산을 통하여 해수면 하부 지층의 전기비저항 분포에 관한 정보를 보다 정량적으로 추정할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권4호
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• pp.280-290
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• 2002

유한요소법을 이용한 전자기장의 3차원 모델링은 전자기장의 연속조건을 수치해가 만족하지 못함으로 인해서 발생하는 벡터 기생해(vector parasite)의 문제점을 가지고 있다. 이 연구에서는 벡터 기생해로 인한 오차를 줄이기 위해, 기저함수가 크기와 방향을 가지는 벡터요소를 도입하였다. 유한요소 행렬식은 complex BCG법을 적용하여 계산시간과 기억용량을 줄이고자 하였으며, 반복적인 해의 수렴속도 향상을 위해서 Point Jacobi법을 적용하였다. 개발된 알고리듬을 수직 전기 쌍극자 송신원을 이용한 층서구조 모형에 적용하여 이를 층서구조의 해와 비교함으로써 수치 모델링 알고리듬의 타당성을 검증하였으며, 이 과정에서 기존의 유한요소법에서 발생하는 벡터 기생해의 문제점이 벡터요소를 이용하는 경우에는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 개발된 3차원 전자탐사 모델링 기법의 고주파수 영역으로의 적용성을 고찰하기 위하여, 100MHz의 수직 자기 쌍극자 송신원을 이용한 모델링을 유전율 이상층이 존재하는 층서구조 모형에 적용하여, 이를 층서구조 해와 비교하여 알고리듬의 타당성을 확인하였다. 검증된 3차원 전자탐사 모델링 기법을 유전율 이상체에 적용하여 이상체 주변에서의 전기장의 반응을 공간적으로 살펴보았다 이 연구에서 개발된 벡터요소를 사용한 3차원 고주파 전자탐사 모델링 기법은 기존의 전기전도도 이상체 뿐만 아니라 유전율 이상체에 대한 모델링을 가능하게 하여, 고주파 전자탐사법의 새로운 적용 및 해석의 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권1호
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• pp.21-27
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• 2014

심해탐사를 위해 새롭게 개발된 소형 루프형 해양 전자탐사 시스템의 실해역 실험 결과의 반응 양상을 적분방정식 기반의 3차원 모델링을 통하여 분석하였다. 수심 약 300 m 해저환경에서 획득한 금속 이상체의 전자기 반응 양상에 대한 영향인자를 분석하기 위해 이상체의 크기와 모양을 다르게 설정하여 모델링을 수행하였다. 모델링 결과 분석을 통하여 이상체의 모양이 크기보다 반응 양상에 더 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. 탐사고도와 주파수에 따른 반응값 변화를 알아보기 위해 모델링을 수행하였고 이를 통해 일정한 탐사 고도 유지의 필요성과 주파수 대역에 따른 허수부의 민감도를 확인하였다. 또한 탐사 고도와 주파수에 따른 반응값을 단면 그래프로 나타내어 시스템에 사용되는 주파수 대역에 대한 적절한 탐사고도를 제시하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과는 해저 열수광상 실해역 탐사 설계 시 매개변수 설정에 있어 유용한 정보를 줄 것으로 예상된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.51-55
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• 2004

This paper presents a fast and stable imaging scheme using the localized nonlinear (LN) approximation of integral equation (IE) solutions for inverting electromagnetic data obtained in a crosswell survey. The medium is assumed to be cylindrically symmetric about a source borehole, and to maintain the symmetry a vertical magnetic dipole is used as a source. To find an optimum balance between data fitting and smoothness constraint, we introduce an automatic selection scheme for a Lagrange multiplier, which is sought at each iteration with a least misfit criterion. In this selection scheme, the IE algorithm is quite attractive for saving computing time because Green's functions, whose calculation is a most time-consuming part in IE methods, are repeatedly re-usable throughout the inversion process. The inversion scheme using the LN approximation has been tested to show its stability and efficiency, using both synthetic and field data. The inverted image derived from the field data, collected in a pilot experiment of water-flood monitoring in an oil field, is successfully compared with that derived by a 2.5-dimensional inversion scheme.

• 지구물리와물리탐사
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• 제2권2호
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• pp.104-111
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• 1999

지하 매질의 전기적 물성 분포를 영상화하기 위한 전자탐사 토모그래피 기술개발의 일환으로 시추공의 공내수 및 케이싱이 전자탐사 반응에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 먼저 시추공에 공내수가 존재할 때 공내수의 전기전도도를 달리하며 계산한 전자탐사 반응을 고찰한 결과, 단일 시추공 탐사의 경우 송신기에 인접한 곳을 제외하고는 전자탐사 반응은 공내수에 영향받지 않는다. 시추공간 전자탐사의 경우 역시 공내수의 영향을 무시할 수 있어, 전자탐사 토모그래피의 다양한 적용 가능성을 확인하였다. 시추공에 철재 케이싱이 설치되어 있을 때, 단일 시추공 전자탐사 반응은 전적으로 케이싱에 의한 반응이며 주변 매질에 의한 영향은 무시할 수 있는 수준이다. 한편 시추공간 탐사에서는 모암의 전기전도도에 따른 영향을 감지할 수 있으나, 시추공간의 거리가 모암의 표피심도에 비해 매우 가까우면, 근거리장 효과에 의해 모암의 영향이 미약하게 되며 반대로 시추공간의 거리가 멀 경우에는 케이싱에 의한 에너지의 극심한 감쇠로 인해 신호의 측정이 불가능해진다. 따라서 적정수준의 신호수준을 유지하며 모암의 반응을 얻기 위해서는 케이싱의 특성 및 모암의 표피심도를 동시에 고려하여 주파수 범위를 결정해야 하며, 특히 단일 시추공 자료를 이용하여 케이싱의 특성을 정확히 규명할 수 있는 현장탐사 기술의 도움이 요구된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제4권3호
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• pp.70-79
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• 2001

적분방정식법은 매우 강력한 3차원 전자탐사 모델링 기법이다. 그러나 이 방법은 이상체내의 전기장 계산시 대형 선형방정식의 해를 구해야 하므로 계산시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 특히 3차원 역산의 경우에는 이러한 적분방정식의 단점은 치명적이 될 수밖에 없다. 이상체내의 전기장을 1차장으로 가정하는 통상적인 Born 근사법은 계산이 용이하고 속도가 빠르다는 장점이 있다. 그러나 이 방법은 이상체와 모암간의 전기전도도비가 너무 클 경우에는 정확성에 문제가 있다. 준선형, 준해석 및 확장된 Born 근사는 이상체내의 전기장 계산을 위한 적분방정식을 선형화한 방법으로 적분방정식법에 비하여 계산시간이 빠르고 통상의 Born 근사에 비해서는 정확성이 높은 매우 훌릉한 3차원 전자탐사 모델링 기법이다. 그러나 이들 또한 근본적으로 근사법에 해당되므로 정확성을 향상시킬 필요가 있다. 근사법의 정확성을 높이기 위한 방법으로 반복적 방법을 사용하는 급수 전개법이 동원되며, 이 방법에는 수정 Born 급수, 준선형 급수 및 준해석 급수 등이 있다. 이들 급수 전개법은 적분방정식법 및 여러 근사법과 비교해 볼 때 매우 정확하고 비교적 빠르며, 항상 수렴하여 그 효율성이 높은 것으로 나타났다. 또한 급수 전개법은 전산프로그램의 작성이 용이하다는 장점도 있다. 본 연구에서는 이를 확장된 Born 급수 전개법으로 화장하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 확장된 Born 급수법을 포함하는 각종 급수 전개법은 향후 3차원 전자탐사 모델링 및 역산에 적용 가능한 빠르고 정확한 모델링 기법으로 기대된다.