• 지구물리와물리탐사
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• 제18권4호
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• pp.232-240
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• 2015

자연 전자기장을 이용하여 지하 매질의 전기적 구조를 규명하는 자기지전류(magnetotelluric; MT) 탐사의 정확한 해석을 위해서는 특정 전기적 구조에 대한 정확한 수치적 반응을 구할 수 있는 3차원 모델링이 필수적이다. 특히, 매질내에 전기적 이방성이 있을 때는 MT 반응이 달라지므로 전기적 이방성의 영향을 고려한 MT 탐사 모델링이 필요하다. 특히, MT 탐사기법을 이용한 지열저류층의 모니터링과 같이 MT 반응의 작은 변화를 분석해야 하는 시간경과 자료의 해석의 경우, 대상 지역에 이방성이 존재할 경우 이를 고려할 수 있는 정확한 모델링이 필수적이다. 이 연구에서는 기존의 등방성만을 고려하던 유한차분법 MT 모델링 알고리듬을 수직 혹은 수평 횡등방성 이방성을 고려할 수 있도록 개선하였다. 개발한 알고리듬을 박리층 모델을 이용하여 검증한 후, 수직횡등방성 이방성이 MT 반응에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 향후에는 수평 횡등방성 이방성이 MT 반응에 미치는 영향에 대해서도 분석하고자 하며, 알고리듬을 더욱 발전시켜 경사 횡등방성 이방성까지 고려할 수 있도록 발전시키고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.261-270
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• 2006

제주도 중산간 지역에서 자기지전류(MT) 및 가청주파수대역 자기지전류(AMT) 탐사자료를 얻고 이를 이용하여 2차원 역산을 수행하였다. 일본 Kyushu에 원거리 기준점을 설치, 운용하여 양질의 자료획득이 가능하였고 MT 탐사와 동시에 AMT 탐사를 수행함으로써 $10^{-4}{\sim}10^4\;Hz$에 이르는 광대역의 수직탐사 자료를 획득하였다. 2차원 모델링과 현장자료에서 MT 주파수대만을 이용한 경우와 이것에 AMT 주파수대를 포함해서 역산을 수행한 경우를 비교한 결과, 우리나라와 같이 전기비저항이 높은 지질구조에서는 AMT 자료를 함께 얻어 천부의 분해능을 확보하는 것이 심부구조 해석에도 도움이 되는 것으로 나타났다. 두 개의 남-북 방향 측선에 대한 역산결과 제주도에서 특징적으로 나타나는 미고결 퇴적층이 10 ohm-m 내외로 두 개의 측선 전반에 걸쳐 나타났으며 측선 중앙부에서 심부까지 연장된 저비저항 이상대가 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 이 저비저항 이상대가 제주도 주변 바다의 영향인지 과거의 화산활동과 관련된 것인지에 대한 해석을 뒷받침해 줄 어떠한 정보도 아직은 확보되지 않아 향후 추가적인 연구가 요구된다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권5호
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• pp.550-564
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• 2009

When magnetotelluric (MT) data are obtained in the vicinity of the coast, the surrounding seas make it difficult to interpret subsurface structure, especially the deep part of the subsurface. We introduce an iterative method to correct the sea effect, based on the previous topographic correction method that removes the distortion due to topographic changes in seafloor MT data. The method first corrects the sea effect in observed MT impedance, and then inverts corrected response in a model space without the sea. Due to mutual coupling between the sea and the subsurface structure, the correction and inversion steps are iterated until the changes in each result become negligible. The method is tested for 1- and 2-D structures using synthetic MT data produced by 3-D forward modeling including surrounding seas. In all cases, the method closely recovers the true structure assumed to generate synthetic responses after a few iterations.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권2호
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• pp.129-143
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• 2024

자기지전류(magnetotelluric, MT) 탐사 시, 지표면 부근의 작은 불균질체가 존재할 경우 겉보기비저항이 주파수와 무관하게 이동하는 정적효과(static shift)가 발생한다고 알려져 있다. 이러한 정적효과가 자료에 포함되어 있으면 지하 구조 해석에 오류가 발생하기 때문에 정적효과에 의한 왜곡을 해결하기 위한 연구가 지난 수십년 동안 수행되어 왔다. 가장 대표적인 방법으로는 역산 전에 MT 자료에서 정적효과를 제거하기 위해 보정하는 방법이 있다. 이와 달리, 역산 과정에서 정적효과를 역산의 변수로 포함시켜 그 크기를 추정하거나 따로 정적효과를 추정하지 않고 역산 과정에서 보정을 수행하기도 한다. 이외에도 다른 물리탐사 기법을 통해 얻은 자료를 사용하여 MT 탐사 정적효과를 제거할 수 있다. 하지만 지금까지 연구된 보정법들은 1차원적인 정적인 반응에만 국한되어 있어 2차원이나 3차원의 자료를 역산하고 해석하는 데에는 여전히 한계가 있다. 이 논문에서는 지금까지 MT 자료에서 정적효과를 처리하는 여러 방법들에 대해 분석하여 향후 정적효과 관련 연구를 위한 기초를 제공하고자 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권7호
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• pp.834-844
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• 2009

본 연구에서는 최소모델영역 연산자를 MT(magnetotelluric) 2차원 역산 알고리듬에 적용하여 역산 해의 대비를 향상시키고자 하였다. 이를 위하여 creeping법에 기초한 최소자승 역산에 최소모델영역 연산자를 수치적으로 유도하여 알고리듬을 구현하였으며, 공간함수로서의 평활화 상수를 도입한 ACB (Active Constraint Balancing) 법을 동시에 적용하여 최소모델영역 연산자를 이용할 때 단점으로 지적되었던 역산 해의 안정성을 향상시켰다. 고립된 단일 이상체 모델에 대한 수치실험을 통하여 MT 역산에 있어서 최소영역 연산자의 효과를 기존의 2차 미분연산자와 비교 분석하여 MT 역산에서의 특징을 고찰하였다. 또한 다중 이상체 모델에 대한 실험을 통하여 Occam 역산과 비교하여 최소모델영역 연산자를 이용한 역산 해의 특징을 비교 분석하였으며 현장 자료에의 적용을 통하여 그 적용성을 살펴보았다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 공동학술대회 논문집
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• pp.21-26
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• 2005

제주도 중산간 지역에서 자기지전류 (MT) 및 가청주파수대역 자기지전류 (AMT) 탐사자료를 얻고 이를 이용하여 2차원 역산을 수행하였다. 두 개의 남-북 방향 측선에 대한 역산결과 제주도에서 특징적으로 나타나는 미고결 퇴적층이 10 ohm-m 내외로 두 개의 측선 전반에 걸쳐 나타났으며 측선 중앙부에서 4 km 이상의 심도까지 연장된 저비저항 이상대가 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 이 저비저항 이상대가 제주도 주변 바다의 영향인지 과거의 화산활동과 관련된 것인지에 대한 해석을 뒷받침해 줄 어떠한 정보도 아직은 확보되지 않아 향후 추가적인 연구가 요구된다. MT 주파수대만을 이용한 경우와 이것에 AMT 주파수대를 포함해서 역산을 수행한 경우를 비교한 결과, 우리나라와 같이 전기비저항이 높은 지질구조에서는 AMT 자료를 함께 얻어 천부 분해능을 확보하는 것이 심부구조 해석에 도움이 되는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2007년도 공동학술대회 논문집
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• pp.261-266
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• 2007

An efficient three-dimensional (3D) inversion of magnetotelluric (MT) data can be carried out by using approximate sensitivities or avoiding the calculation of a full sensitivity matrix. In this paper, we propose approximate sensitivities for efficient 3D MT inversion based on the Gauss-Newton method and test and compare four kinds of sensitivities. Applying the four sensitivities to both synthetic and field data shows that the effects of sensitivities are highly dependent on data and thus applying various combinations of sensitivities is recommended for efficient inversion and good images.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권4호
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• pp.286-301
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• 2008

해양과 인접한 지역에서 MT탐사 자료를 해석하는 경우, 해양은 심부 구조의 반응을 왜곡시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 해저면 MT탐사에서 해저 지형의 영향을 제거하는 지형보정 기법을 바탕으로, 반복적으로 해양효과를 보정하는 기법을 개발하였다. 제안된 기법은 우선 관측 MT 반응에서 주변 해양의 영향을 보정하고, 그 후 해양이 없는 모델공간에서 역산을 수행한다. 주변 해양과 지하구조와의 상호결합 때문에 이 과정은 반복적으로 수행되며, 보정 결과의 변화가 미미할 때 반복과정이 종료된다. 제안된 기법의 검증을 위해 해양을 포함하는 3차원 순산 모델링을 통하여 합성 자료를 생성하였고, 1차원 및 2차원 구조에서 보정기법을 적용하였다. 대체적으로 제안된 해양효과 보정 기법은 $2{\sim}3$회의 반복단계를 거친 후 해양이 없는 경우의 지하구조를 성공적으로 복원하였다. 실제 MT 자료와 유사한 자료를 획득하기 위해 1차원 구조로 잘 알려져 있는 제주도에 대한 3차원 모델링을 수행하여 유사 현장 자료를 생성하였다. 제주도 모델의 경우, 해양효과는 약 1 Hz 이하에서 나타나기 시작하였으며 측선의 위치 때문에 해안선과 수직한 전기장 성분에서 상대 적으로 왜곡이 심하게 나타났다. 이러한 왜곡은 3회의 해양효과 보정과정을 통해 성공적으로 제거되었으며, 1차원 및 2 차원 역산은 모델링 시 가정한 제주도의 지하구조를 성공적으로 복원하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.35-38
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• 2006

한반도 심부 지전기 구조 연구를 목적으로 실시된 MT 탐사자료의 분극 특성을 분석하였다. 대기권에서 발생하는 1Hz 이상의 전자기파들은 대부분 분극 방향이 불규칙 하지만 8Hz 부근의 슈만 공명은 $N20^{\circ}E$ - NS 방향으로 우세한 특성을 가진다. 반면, 0.1Hz 이하의 전자기파는 남북 방향으로 강하게 분극되는 특성을 나타내고 있다. 이는 자기권의 Alfv.n 파동에 의해 발생하는 지자기장 맥동이 남북방향으로 우세하게 나타나기 때문이다. 남북 방향의 강한 분극 현상은 XY 임피던스(X는 북쪽)의 추정을 불량하게하는 원인이다.