• Geosciences Journal
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• 제22권6호
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• pp.891-902
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• 2018

Techniques for more reliable detection of 3D subsurface flow paths are highly important for most water-related geotechnical projects. In this case study, a magnetometric resistivity method with a new approach and state-of-the-art technology ("Willowstick survey") was applied to the testbed dam (YD dam) site, and its applicability was validated by geotechnical investigation techniques including borehole drilling and sampling, Lugeon test, flow direction and velocity test, and seismic tomography. In addition to the magnetometric survey, a 3D electrical resistivity survey was performed independently and the results were compared and discussed. The electrical resistivity survey was effective in detecting groundwater levels, but it was limited in mapping leakage paths. On the other hand, the Willowstick magnetometric survey effectively detected geologic weaknesses (e.g., fault fracture) and potential leakage paths of the dam site foundation rocks. The results of this research are expected to be effective for water infrastructures where leakage is an important issue.

• 지구물리와물리탐사
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• 제1권1호
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• pp.49-56
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• 1998

탄성파토모그래피는 고해상의 자료분석을 필요로 하는 환경이나 토목 등 공학적 응용분야에서 지하구조를 결정하기 위해 널리 사용되는 방법이다. 지금까지의 탄성파토모그래피는 대부분 주시역산에 의존해 왔으나 최근에는 파형정보를 이용하는 역산기법들이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 파형정보를 이용하여 음파 매질에서의 이차원 전파형 역산 알고리듬을 개발하였다. 전파형 역산은 Born역산의 약산란장 가정이나 주시역산의 고 주파수 가정이 필요 없는,분해능이 가장 좋은 방법이다. 그러나 초기추정값이 실제 모델과 많이 다를 경우 국부 최소값에 빠진다는 단점이 있다. 본 연구에서는 주시 역산을 통해 배경값을 추정하고 이를 초기추정 값으로 주어 전 파형 역산을 수행하는 알고리듬을 개발하였다. 본 알고리듬을 인공탄성파자료에 적용한 결과, 주시 역산 결과를 전파형 역산의 초기치로 사용할 경우 오차의 수렴속도가 매우 빠르고 분해능이 뛰어난 영상을 제공함을 확인할 수 있었다. 이는 주시역산을 통한 배경값 추정이 전파형 역산의 국부 최소값 문제와 계산 시간의 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방안임을 시사한다. 또한 축소모형실험자료에 대하여 본 알고리듬을 적용한 결과 재구성된 속도구조가 실제 모형과 잘 일치함을 알 수 있었고, 이를 통하여 현장자료에 대한 적용가능성을 확인하였다.

• 지구물리
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• 제9권1호
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• pp.37-45
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• 2006

풍암분지 내에 위치한 140 m 깊이 시험시추공 주변에서 지표 굴절법 및 원거리 수직탄성파 자료의 초동주시를 토모그래피방식으로 동시에 역산하여 시추공 주변의 속도구조를 구하였다 . 지진총으로 발생시킨 지진파는 시추공을 중심으로 N20°E 방향과 이에 수직인 측선을 따라 3 m 간격의 42개 지표 측점과 공내 71 m 깊이에서 수신하였다 . 는 시추공으로부터의 수평거리 -19.5∼+19.5 m인 지표 측점에서 5 kg 해머로 발생시켰으며 , 1∼2 m 간격의 깊이 9∼99 m 구간에서 3성분으로 204 ms 동안 기록하였다 . 지연시간 보정 후 , 이 자료를 지진총으로 기록한 지표 기록자료 초동주시와 동시에 SIRT 방식으로 역산하여 속도 토모그램을 작성하였다 . 속도 토모그램은 평균 1.5 m 두께의 속도 500 m/s 표토층이 속도 3,067∼5,717 m/s의 속도를 갖는 기반암 위에 분포하고 있음을 보여 준다 . 기반암 내부에는 깊이 30∼44 m 구간과 71 m 하부에 속도가 5,130 m/s 이상 되는 매우 단단한 암층이 존재하며 , 이는 코아분석 자료와 비교할 때 사암 및 이암층에 협재하는 역암층의 영향으로 판단된다 . 시추공 주변 조사범위 내에서 대규모 파쇄대나 단층 존재의 증거는 발견되지 않는다 .

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권2호
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• pp.53-66
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• 2021

속도 모델 구축은 탄성파 탐사 자료처리에서 필수적인 절차이다. 주시 토모그래피나 속도 분석과 같은 기존 기법들은 하나의 속도 모델을 예측하는 데 계산 시간이 오래 걸리며 역산 결과의 품질이 전문가의 판단에 크게 의존한다. 전파형 역산 또한 초기 속도 모델에 크게 의존한다는 문제가 있다. 최근 심층 신경망 기법이 복잡하고 비선형적인 문제를 푸는데 적용되는 사례가 많아지면서 널리 보급되고 있다. 이 논문에서는 심층 신경망 기법을 이용한 탄성파 속도 모델 구축 사례들을 각 연구에 사용한 신경망에 따라 분류하며 조사하였다. 또한 훈련용 인공 속도 모델 생성 사례도 포함하였다. 심층 신경망은 대량의 데이터로부터 신경망을 훈련함으로써 모델 매개변수를 자동으로 최적화한다. 따라서 기존 기법들에 비해 역산 결과에 사람의 판단이 개입될 여지가 적으며 훈련을 마친 후 하나의 속도 모델을 예측하는 비용은 무시할 수 있다. 또한, 심층 신경망은 전파형 역산과 달리 초기 속도 모델이 필요하지 않다. 여러 연구에서 계산 비용뿐만 아니라 역산 결과에서도 심층 신경망 기법이 뛰어난 성과를 달성하는 것을 보여주었다. 연구 결과들을 바탕으로 속도 모델 구축에 사용된 심층 신경망 기법의 특징에 대해 분석하고 논의하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권1호
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• pp.25-32
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• 2017

이 연구는 동아시아 지역의 지각과 상부맨틀의 3차원 SH파 속도구조 및 지진파 속도 방사 이방성을 알아보기 위하여 수행되었다. SH파 속도모델은 한국과 일본, 중국에 설치되어 있는 광대역 지진관측소에 기록된 지진자료로부터 러브파 군속도 분산 자료를 획득한 후 이를 역산하여 구하였다. 군속도 분산곡선은 총 3,369개의 파선경로에 대하여 다중필터기법을 사용하여, 접선 성분에 기록된 주기 3 ~ 150 초 범위의 러브파 군속도를 획득하였다. 획득한 군속도자료를 역산하여 깊이 100 km까지의 SH파 속도구조를 계산하였다. 10 ~ 40 km 깊이에서 동해지역은 일본지역보다 SH파 속도가 빠르게 나타난다. 고속도 이상이 나타나는 깊이로 판단할 때, 모호면의 깊이는 동해의 경우 10 ~ 20 km 사이, 한반도의 경우에는 35 km 부근에서 모호면이 존재한다고 생각된다. 50 km 깊이에서 동해지역은 강한 저속도 이상이 관측이 되고, 저속도 이상이 나타나는 깊이로 판단할 때, 50 km 부근에 암석권과 연약권의 경계가 존재한다고 생각된다. 연구지역 아래 50 ~ 100 km 깊이에서는 저속도 이상이 광범위하게 관측된다. 지진파 속도 이방성은 35 km 깊이 까지는 평균적으로 SH파의 속도가 빠른 양의 이방성을 보이며, 그보다 더 깊은 깊이에서는 평균적으로 SV파의 속도가 빠른 음의 이방성이 관측된다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 1999년도 제2회 학술발표회
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• pp.48-64
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• 1999

탄성파 굴절법 탐사를 이용한 지반조사시 탐사 결과로부터 표토층 및 풍화대 깊이, 연암 또는 기반암의 심도, 단층 파쇄대나 연약지반의 위치 및 규모, 지질경계 등을 파악, 지하 속도분포를 도출함으로서 Rippability 등 지반 공학적 특성의 정량적 평가가 가능하다. 양질의 자료 취득을 위하여는 조사목적과 탐사심도에 맞는 측선길이 및 배치, 수진점과 진원점 간격 및 배치, 지형기복 여부 등 현장조사 파라미터의 설정이 중요하다. 택지개발 지역의 절토 사면부에서는 수진점 간격을 3${\~}$5m, 터널 지역에서는 5${\~}$10m 정도가 적합하며 측선의 배열은 주측선과 주요 지점에서 이에 사교하는 부측선 배치가 필요하다. 굴절법 토모그라피 해석기법의 적용시, 조사장비의 가용 채널 수에 1/2 이상의 진원점으로부터 자료를 취득해야 자료처리시 지형의 영향을 받지 않는다. 편마암 지대인 절토사면부에서 시추자료와 비교하여 탄성파 속도에 의한 지반분류는 토사 700m/s 이하, 풍화암 700${\~}$l,200m/s, 연암 1,200${\~}$l,800ni/s이고 굴삭난이도(리퍼빌리티)는 리핑암 700~l,200m/s, 발파암 1,800m/s 이상으로 나타났다. 터널 지역에서는 전통적인 해석기법을 적용하였으며 터널 계획고와 탄성파 속도 1,200m/s${\~}$l,900m/s에 해당되는 연암층과 접하는 구간에서는 지질조사 및 비저항 탐사결과로부터 해석된 3개의 지질 구조선과 만나고 있으므로 터널 설계/시공 시 이의 결과 반영이 필요하다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권1호
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• pp.18-24
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• 2017

동아시아 지역의 S파 맨틀속도구조를 파악하기 위해, 한반도와 일본 지역에 설치된 129개의 광대역 속도 관측소상에 기록된 원거리 지진 자료를 이용하여 S파 상대 주시 토모그래피를 수행하였다. 보다 정확한 S파 상대 주시의 계산을 위해 다중 채널 상호 상관법을 적용하였으며 파선이론을 기초로 역산을 수행하였다. 역산 결과 주요 판의 경계를 따라 섭입하는 태평양판과 필리핀해판이 고속도 이상으로 나타났으며, 맨틀 전이대를 따라 수평으로 존재하는 태평양판이 확인되었다. 또한 한반도 동부의 하부에서 약 300 km 깊이까지 저속도 이상이 발견되었으며, 이 저속도 이상체는 울릉분지와 울릉도 형성에 연관이 있을 것으로 판단된다. 제주도 하부 200 ~ 700 km 사이에 나타나는 저속도 이상은 제주도의 형성과 관련이 있을 것으로 생각되며, 이와 같은 저속도 이상체들은 한반도 주요 화산 활동의 근원이 깊은 맨틀에서부터 시작되었음을 알 수 있는 중요한 근거로 생각된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.109-120
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• 2012

해저 지반조사에서는 시추공 조사가 제한되고, 비교적 간편한 방법으로 결과물을 얻어 낼 수 있는 물리탐사를 주로 사용하고 있으며, 이러한 해저 지반조사의 한계를 극복하기 위해서 가용할 수 있는 다양한 종류의 지반조사 자료를 수집하고 서로 상반되는 장 단점을 상호 보완하여 이용해야 한다. 이에 본 연구에서는 해상기초 설계를 위해 해상에서 수행되는 다수의 탄성파탐사 자료와 기초 설치 지점에 집중되어 측선 주변에서 수행되는 시추조사 자료를 중첩하여 수치화된 2차원 대표 층상단면을 결정하고, 공간보간 기법(kriging)을 통해 3차원 층상정보를 결정할 수 있는 통합 분석 기법을 수립하였다. 또한 2차원 대표 층상단면 결정 시 물리탐사 결과의 공간적 변동성과 측선과 시추조사 지점과의 이격거리를 고려한 중첩방법을 추가로 제안하였다. 최종적으로 통합분석 기법을 제주도 해상풍력 발전 시범지역에 적용하였으며, 제안 기법의 적용성을 교차검증을 통해 검증하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.41-50
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• 2006

본 연구에서는 표면파의 군속도 분산 분석을 이용하여 한반도에 설치된 광대역 관측소 사이의 지각 및 상부맨틀의 지진파 속도 구조를 연구하였다. 지진파 잡음의 상호상관기법(Campillo and Paul, 2003; Shapiro et al., 2005)을 이용하여 단주기 표면파의 군속도 분산을 계산하였다. 기존의 잡음 상호상관 기법과는 다르게 지진파 신호를 화이트닝하여 분석에 사용하였다. 그린 함수에서 MFT(multiple filter technique) 방법을 이용하여 0.5 - 20 초 주기의 표면파의 군속도를 계산하였다. 두 관측소 경로에 대하여 얻어진 표면파 군속도 자료를 한반도에 대해 공간적으로 이메이징하기 위하여 표면파 토모그래피 역산을 하였다. 역산 결과 한반도의 남동부에 위치한 경상 분지의 낮은 군속도를 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권3호
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• pp.233-238
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• 2009

시추공 주시 토모그래피의 주요 요소 중 하나인 초동주시의 측정오차 정보를 사용한 주시 토모그래피 법을 제안하고, 이 역산 방법을 실제 시추공 탐사 자료에 적용하는 실험을 수행 하였다. 제안된 역산방법은 2단계 제어 처리 공정이다. 1) 성취하고자하는 속도 영상의 분해능에 기초하여 측정 주시의 허용 오차한계를 설정하고 측정오차가 오차한계 이상인 기록은 역산에서 제외한다. 2) 반복역산 과정에서 계산된 주시 차 중에서 해당기록의 측정오차 보다 작은 주시 차를 0(영) 처리함으로써 무의미한 수치가 누적되어 속도 개선에 기여함을 방지한다. 모든 기록을 사용한 속도영상과 제어역산으로 도출한 속도영상을 비교한 결과에 의하면, 제어 역산으로 도출한 속도영상에서 수치잡음이 상대적으로 적게 표출되었다. 그리고 Fermat 원리에 의하면, 이 영상이 보다 현실가능성이 높은 속도모델임을 확인하였다.