There are three types of frequency-domain loop-loop EM induction method, depending on the loop separation and their location relative to the ground surface: horizontal-loop EM (HLEM), fixed small-loop EM, and helicopter-borne EM (HEM) methods. Multidimensional inversion provides tomographic images of the subsurface resistivity structure and thus enhances the interpretational accuracy of loop-loop EM data. HLEM method is shown to be effective for exploring groundwater resources in weathered and fractured crystalline basement terrains in semi-arid regions. Also, HEM method is useful for locating weak zones in landslide areas. The applicability of inversion to small-loop EM data depends solely on the S/N ratio. The quadrature response of small-loop EM data can only give the equivalent conductivity of a homogenous half-space model, and thus the in-phase component is essential in inverting EM data. However, the in-phase response is much lower and decreases more rapidly with decreasing frequency than the quadrature response. Further work is needed to obtain conductivity-depth images from small-loop EM data.

자기쌍극자 모멘트의 깊이, 방향, 크기 등에 관한 평가는 자기탐사자료로부터 폭발물과 기타 자성체를 구분하는데 유용한 정보를 제공한다. 이러한 평가는 지질학적 잡음, 자기분산체, 주변 쌍극자기장 중첩 등의 이유로 방해를 받을 수 있다. 임의의 극성을 갖는 단일 혹은 다중 쌍극자 이상체의 효과적 계산을 위하여, 역산내부 필터 및 배경 자기장의 구배 평가를 포함하는 개선된 역산법을 개발하였다. 관측값들은 보간하여 격자화하였으며, 관측점으로부터 가장 가까운 계산점만을 사용하도록 표시하였다. 이러한 자료에 역산내부 필터를 적용하기 위하여는 빈간격 필터가 필요하다. 게다가 상당히 빈 곳이 많은 자료나 조사지 가장자리 및 구석 부분 자료들을 처리하기 위해서는 역산내부 필터를 수정하여야 한다. 이러한 목적으로 가장자리에 적용가능한 빈간격 구배제거 필터를 고안하고 시험하였다. 한국 속초의 청초호와 미국 매릴랜드의 육군 애벌딘 무기시험장에서 기록한 자기탐사자료에 적용한 결과를 소개한다.

Shear modulus is directly linked to material's stiffness and is one of the most critical engineering parameters. Seismically, shear-wave velocity (Vs) is its best indicator. Although methods like refraction, down-hole, and cross-hole shear-wave surveys can be used, they are generally known to be tougher than any other seismic methods in field operation, data analysis, and overall cost. On the other hand, surface waves, commonly known as ground roll, are always generated in all seismic surveys with the strongest energy, and their propagation velocities are mainly determined by Vs of the medium. Furthermore, sampling depth of a particular frequency component of surface waves is in direct proportion to its wavelength and this property makes the surface wave velocity frequency dependent, i.e., dispersive. The multichannel analysis of surface waves (MASW) method tries to utilize this dispersion property of surface waves for the purpose of Vs profiling in 1-D (depth) or 2-D (depth and surface location) format. The active MASW method generates surface waves actively by using an impact source like sledgehammer, whereas the passive method utilizes those generated passively by cultural (e.g., traffic) or natural (e.g., thunder and tidal motion) activities. Investigation depth is usually shallower than 30 m with the active method, whereas it can reach a few hundred meters with the passive method. Overall procedures with both methods are briefly described.

지표수의 토양층 침투에서와 같이 천부 토양층이 하부에 비하여 수분 함유량이 높은 조건하에서 레이다파는 감쇄되지 않고 습윤 토양층을 통하여 가이드 되는 현상을 보이는 경우가 발생한다. 이는 레이다파의 분산성 가이드 현상으로 천부 층의 두께가 레이다파의 파장보다 비슷하거나 작은 경우에 발생한다. 이 연구에서는 FDTD에 의한 수치 모델링을 수행하고 F-K 분석을 통하여 속도분산곡선을 획득함으로써 레이다파의 분산성 가이드 현상을 확인하였다.이와 같은 가이드 현상은 모드 전파이론으로 설명되며,이 연구에서는 이를 이용하여 2층 층서구조의 두 층의 유전율과 층의 두께를 정확히 계산할 수 있는 알고리듬을 개발하였다. 이론 모델링 자료에 대한 실험 결과 두층의 유전율과 두께를 정확하게 계산할 수 있었으며, 특히 고차 모드를 포함함으로써 그 정확도를 향상 시킬 수 있었다. 향후 비슷한 조건을 가지는 현장에 적용하여 정량적인 전기적 물성을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.

Laboratory experiment of polarimetric GPR measurement was conducted for the purpose of estimating subsurface inhomogeneity. Tow realization of inhomogeneous subsurface media were made by burying stone objects of different dimensions in homogeneous dry sand. Polarization ratio of cross polarization to co polarization data were examined to find their obviously distinguishable behavior.

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.

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.

서해안 조간대에서 24 channel 탐사기로 획득한 표면파 자료의 위상속도와 군속도를 구한다음, 이를 역산하여 그 결과를 비교하였다. 위상속도의 분산곡선은 tau-p stacking 방법에 의하여, 군속도의 분산곡선은 wavelet analysis와 Multiple Filtering Technique의 두가지 방법을 사용하여 구하였다. 위상속도의 오차가 군속도의 오차보다 더 큰 것을 확인하였다. 군속도의 경우, wavelet analysis가 Multiple Filtering Technique 보다 fundamental mode와 higher mode를 구분하는데 더 효과적이었다. 역산결과, 군속도의 fundamental mode와 1st higher mode 를 동시에 사용했을 때, 공간적 해상도가 가장 좋았다. 이연구는 천부 지반의 S파 속도 구조를 구하는데, 군속도의 higher mode를 포함한 군속도 분산곡선을 사용하는 것이 효과적임을 시사한다.

이 연구에서는 수신함수와 표면파 분산을 동시역산하는 방법을 통해 한반도 남부지역의 3-D S-파 속도모델을 구하였다. 10-150초 주기의 한반도 평균 레일리 위상속도 데이터와 $12.5{\times}12.5$ 격자의 레일리파 및 러브파 토모그래피 결과로부터 얻은 0.5-20 초 주기의 군속도 자료가 역산에 사용되었다. 수신함수는 95 개 관측소의 광대역(STS-2), 단주기(SS-1), 및 가속도(Episensor) 채널로부터 계산되었다. 한반도에 운영중인 조밀한 지진관측소 분포는 3-D 지각구조의 자세한 연구를 가능하게 한다. 역산 결과 한반도 남부 지역의 지각과 상부맨틀의 S-파 속도변화와 특성을 자세히 관찰할 수 있었다.

저수지 누수구간에 대한 지수를 목적으로 저수지 제체를 대상으로 시멘트 그라우트를 이용한 그라우팅을 수행하였으며, 효과 검증을 위하여 그라우팅 전후에 다양한 수리시험과 전기비저항 탐사를 수행하였다. 효과 검증을 위한 쌍극자배열 전기비저항 탐사 결과 그라우팅 이후 전극 전개별 겉보기 비저항 이상곡선이 양호한 연속성과 주입 구간 전체에서 저비저항대가 수평적으로 발달되는 결과가 나타났다. 또한 장기간의 전기비저항 수직탐사를 이용한 결과 겉보기 비저항을 이용하는 경우 주입 이전에 비해 낮아지는 구간으로 주입 구간 확인이 가능하였다. 검사공을 이용한 전기비저항 토모그래피 탐사 결과 제체 상부에서 수행한 기존의 탐사 결과와 일치됨에 따라 향후 검사공을 이용한 그 라우팅 효과 판정 시 이 방법을 병행하는 경우 제체의 그라우팅 효과에 대한 공간적인 검증이 가능함을 확인하였다.

This paper presents to examine the ability of an electrical resistivity method to monitor the grouting effect at subsidence area. To monitor the changes in ground resistivity before and during the grout, series of electrical resistivity monitoring surveys have been conducted. Data has acquired in the form of grid making nine lines parallel to road and four lines traverse the road. Two kinds of electrode arrays modify pole-pole and dipole-dipole arrays were used during resistivity data acquisition. In this paper, the results show that electrical prospecting is an effective method to detect low resistivity imaging zone by grout during the ground reinforcement.

쌍극자 전기탐사현장에서 드물지않은 음의 겉보기비저항에 대해 선진 장비회사의 메뉴얼들에서 언급되되 정확한 현상이 규명 안되었으나, 국내에서 계측 측면 및 가능한 지질모델 제시와 함께 전산모델링 결과와 $-{\rho}a$ 포함유무 3차원 역산결과가 일부 보고된 바 있다. 전도성 탄층, 전봇대 접지, 신호등, 철케이싱 시추공 등과 관련한 현장문제가 계속되어 해석시 딜레마 극복 지침이 필요하다. 여기서는 단순 철케이싱 한개의 효과 전산 모델링 결과 및 일부 측선 설계요령과 해석시 유의사항을 고찰한다. $-{\rho}a$는 분명한 지하정보이지만 잘못 해석시 진실과 먼 결과 오류 가능성이 높으며, 향후 역산 알고리즘의 유용한 발전이 절실하다.

다성분 탄성파 자료의 신호/잡음비를 높이기 위한 방법의 일환으로 다성분 복소트레이스 분석법을 이용한 분극필터를 개발하였다. 이 필터는 기존의 방법과는 달리, 실체파 신호의 수평/수직 진폭비와 레일리파 타원율을 이용하여 각 시간 샘플의 선형 및 타원형 성분이 정량적으로 계산되며 낮은 신호/잡음비에도 이상적으로 작동하는 특징이 있다. 합성파 뿐만 아니라 실제 자료에 적용시킨 결과, 기존 분극필터보다 타원형 입자운동의 레일리파가 잘 제거되어 선형의 P파 및 S파 신호를 효과적으로 인지할 수 있음을 보인다.

울산단층의 지하구조를 확인하기 위하여 울산시 농소읍 부근에서 750 m의 측선을 따라 탄성파 자료를 획득하였다. 5 kg의 해머를 지표에 비스듬히 설치된 알루미늄 플레이트에 타격하여 P파와 S파를 동시에 발생시켰으며, 3 m 간격의 10 Hz 3성분 지오폰 16개로 수신하였다. P파 굴절파 자료는 토모그래피 방식으로 역산하였으며, 반사파 자료는 통상적인 처리과정에 경사경로시차보정, 구조보정 등의 과정을 추가하였다. P파 굴절파로부터 구한 속도정보와 S파 및 P파 반사파 중합단면을 해석하여 4개 층을 구분하였다. 상부로부터 각 층의 P파 속도는 $300{\sim}1100\;m/s$, $1100{\sim}1700\;m/s$, $1700{\sim}2700\;m/s$, 2700 m/s 이상이고, 상부 3개 층의 두께는 각각 평균 3.9 m, 5.9 m, 4.4 m 정도이다. S파 중합단면은 10 m 이내의 지질구조 규명에 효과적이었다.

최근 디지털 기술이 해양 탄성파탐사에 적용되면서 자료처리의 기술이 개발되었고, 다중채널 해양 탄성파탐사가 보급되기 시작하여 고해상 해양 탄성파탐사의 성과를 거두었다. 해양 탄성파탐사에 사용되는 음원의 주파수 특성에 따라 여러 가지 목적의 탐사가 이루어지는데, 투과심도를 높이기 위해 저주파 성분이 사용되며, 해상도를 높이기 위해 고주파 성분이 사용된다. 본 연구에서는 다중채널 해양 탄성파탐사 시스템에 다중 음원을 사용함으로써 저주파 성분과 고주파 성분의 지층단면도를 동시에 취득할 수 있었다. 서로 다른 투과심도와 해상도의 지층단면도를 이용하여 보다 정밀한 지층해석이 가능할 것으로 보인다. 본 연구에 사용된 다중음원 시스템은 저주파 음원인 버블펄서(Bubble Pulser, 400Hz)와 고주파 음원인 스파커(Sparker, 1.5kHz)로 구성되었다.

기존 상용 전기탐사장비의 한계는 간척지 갯벌 등 해성퇴적층 하부지반조사 적용이 매우 힘들거나, 불가능한 것으로 인지되어 왔다. 최근 전 세계적으로 해저면 또는 연안지역환경 전기탐사 필요성이 대두됨에 따라 자체개발 발전기 전원 5 Ampere 대전류 송신 전기탐사 현장적용이 광양만에서 확인된다. 항만관련 기반시설 연안투자는 지속 확대될 것으로 기존 탐사방법 지반조사에서 탈피하여 항만 교량, 해저터널, 해저 가스 층 등의 효과적 적용 가능성이 기대된다. 한편 조석변화를 고려한 대전류 전기 비저항탐사를 수위별로 시간대 측정하여 연약구역 효과를 비교 시도하였다. 대전류 송신은 탐사전선저항 길이를 고려한 덜 무거운 케이블 선택 설계가 현장야업 시 중요하다.

우리나라 연안 송전 케이블 위치가 현실적으로 부정확하여 어로작업 손상으로 인한 막대한 피해가 매년 발생하는데, 근본 원인은 현재 2m 이내 매설 도면의 부재나 부정확 때문이므로 이의 탐지 도면화가 시급하다. 해수 전기전도도가 0.3 ohm-m로 매우 낮아 육상의 레이다 탐지법이 불가능하므로 정밀 벡터 자기탐측을 시도하여 해남 앞바다 해저 제주 직류 송전선 직접 탐지가능성을 확인하였다. 얼마 전 갑작스런 제주 정전상태는 공항, 병원, 양식장 등에서 경제적 이상의 재난 상황으로, 프랑스 기술진과의 복구는 수개월이상 소요된다. 실전 탐측을 위해서는 GPS 연계 실시간 저전력 초음파방식 방수 수중 정밀 위치시스템 및 직류 소모 전류 영향을 임의위치 극복할 특수한 배선의 해저 측정 보상회로의 개발이 추가된다.

지하구조를 영상화하기 위한 물리탐사자료의 역산에서 가장 기본적인 가정 중의 하나는 자료측정 시간 동안에 지하구조가 변화하지 않는다는 정적인 지하구조 모형에 있으며, 시간의 흐름에 따른 지하구조 변화를 이해하기 위한 지구물리 모니터링 탐사자료의 역산에서도 통상적으로 받아 드려지고 있다. 그러나 투수성이 매우 높은 지하 매질에서 수행하는 염수 주입 실험의 경우에는 전도성 유체가 매우 빠른 속도로 이동하게 되므로, 측정시간 동안에 지하구조가 변화하지 않는다는 정적인 지하구조 모형의 가정은 성립되지 않은 경우가 많다. 또한 역산 결과 얻어지는 지하 영상에도 심한 왜곡이 게재될 가능성이 높음은 자명한 일이다. 이 연구에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 지하구조가 시간에 대해 연속적으로 변화하는 시공간 모델에 입각한 새로운 최소자승 역산법을 개발하였다. 지하 시공간 모델을 수많은 공간 모델로 일정한 시간간격으로 샘플링하는 대신에, 미리 설정한 수개의 기준 시각의 공간 모델로 정의하는 방법을 제안하였으며, 이를 위해 동일한 공간좌표에서의 물성은 시간에 대해 선형적으로 변화한다는 가정을 채택하였다. 이에 의해 시간에 따라 연속적으로 변화하는 지하의 시공간 모델을 구하는 문제는 수 개의 기준 공간 모델을 구하는 문제로 단순화될 수 있다. 역산의 안정성을 기하고 신뢰도가 높은 지하구조를 계산하기 위해, 인접한 시간대의 지하구조의 변화는 크지 않다는 시간축을 따른 제한 또한 도입하였다. 전기비저항 시추공간 토모그래피 탐사의 수치 실험을 수행하였으며 이를 통해 제안한 알고리듬의 효용성을 입증하였다.

풍암분지 내에 위치한 시험시추공을 중심으로 서로 직각인 2개 측선을 따라 획득한 지표 굴절법 및 원거리 수직탄성파 자료의 초동을 토모그래피 방식으로 동시에 역산하였다. 지표 탄성파자료는 48개 타격점에서 5kg 해머로 발생시킨 지진파를 3 m 간격 21개 지표지오폰과 1개 3성분 공내지오폰으로, 수직탄성파 자료는 수평거리 $-19.5{\sim}+19.5\;m$ 범위에서 해머로 발생한 지진파를 공내 $9{\sim}99\;m$ 깊이구간에서 3성분으로 각각 기록하였다. 지진파총 자료를 이용하여 지표 굴절파자료의 지연시간을 보정한 후, 지표 및 시추공 초동자료를 동시에 역산하고 속도 토모그램을 작성하였다. 속도 토모그램은 시추공 위치에서 속도 750 m/s 이하의 표토층이 1.8 m 두께로 분포하며, 신선한 암석층이 깊이 12 m 정도부터 존재함을 보인다. 깊이 $31{\sim}40\;m$ 구간에서 5353m/s의 암석층 속도는 깊이 $65{\sim}73\;m$ 구간에서 4262 m/s로 변한다. 시추코아 자료와 비교할 때, 이러한 큰 속도변화는 암종 및 파쇄의 영향인 것으로 판단된다.

본 논문에서는 가우스 뉴튼법을 이용한 중합전 탄성파 자료의 파형역산에 관한 연구를 수행하였다. 탄성파 파형역산에 가우스 뉴튼법을 적용하는 방법은 80년대에 제시되었으나 최근 들어서야 활발히 연구가 진행되고 있는데 이는 연산 능력과 기억용량의 한계에 기인한 것이다. 이를 극복하기 위해 본 연구에서는, 파동 전파 수치모의와 역산과정에서 각각 다른 크기의 격자간격을 사용하고, 필요한 시간영역의 파동전파 모사와 가상 진원의 근사를 통해 편미분 파형을 계산하였으며, 효과적으로 슈퍼컴퓨터를 활용하기 위해 병렬처리 기법을 사용하였다. 수치모의를 통해, 가우스 뉴튼법을 이용한 파형 역산의 수렴속도가 빠르고 정확한 것을 알 수 있었으며, 이를 통해 본 연구에서 제시한 방법의 실제 탄성파 자료를 이용한 역산에의 적용가능성을 확인하였다.

차량이 자력계를 끌면서 자기장을 측정하는 자력탐사시스템에서 차량 자체가 발생하는 잡음으로서의 자기장을 제거하기 위한 실험을 하였다. 차량 자체의 잔류자기 및 유도자기를 추출하기 위하여, 먼저 자력계를 고정된 점에 두고 차량을 이동하면서 자기장을 측정하였고, 이 자료로부터 차량을 고정된 점에 두고 자력계를 이동하면서 측정한 자료로 만들었으며, 후자의 자료로부터 역산을 통하여 차량 자체의 잔류자기 및 유도자기를 계산하였다. 한편, 차량 자력탐사시스템으로 측정한 각 측점의 자료로부터, 역산으로부터 계산한 차량 자체의 잔류자기 및 유도자기에 의해 발생하는 잡음으로서의 영향을 벡터적으로 제거 즉, 보정하여 자력이상을 추출하였다.

이 논문에서 중력이상에서 광역이상과 잔여이상을 분리하는 문제를 다루었다. 지구통계학의 한 가지 방법인 인자크리깅 기법을 이용하여 공간필터링에 적용하였다. 이 방법은 일반적으로 광역이상은 공간적으로 큰 규모의 상관관계를 가지고 잔여이상은 좁은 지역에서 높은 상관관계를 가진다는 가정에서 출발하였다. 크리깅 방법의 하나인 인자크리깅(Factorial kriging)을 적용하기 위하여 영향 반경이 큰 지역과 작은 지역에 적합한 서로 다른 베리오그램 모델을 적용하여 각각을 광역이상과 잔여이상으로 구분하였다. 이 방법의 적용가능성을 검증하기 위하여 한 방향으로 증가하는 경향을 가정한 광역이상에 단일 이상체를 가정한 잔여이상이 더해진 합성 모델에 대하여 적용하였다. 베리오그램 모델은 각각 광역이상과 잔여이상을 나타내는 두개의 서로 다른 베리오그램 모델의 합으로 근사할 수 있었다. 따라서 서로 다른 두개의 베리오그램 모델에 대하여 인자 크리깅을 이용한 공간필터링을 적용한 결과 광역이상과 잔여이상을 구분할 수 있다. 이 방법을 폐갱도가 존재하는 지역에서의 고정밀중력탐사 자료에서 적용하여 잔여이상을 추출하였고, 다항식 접합법의 결과와도 비교하였다. 이 연구를 통하여 인자크리깅을 이용한 공간필터링 방법이 중력이상에서 광역이상과 잔여이상을 분리해 낼 수 있는 한 가지 방법이 될 수 있음 보였다.

수직 중력 변화율 탐사는 중력 탐사에 비하여 분해능과 탐지능이 높고 광역 효과를 억제하는 이점이 있다. 수직 변화율의 실제 측정은 어려움이 많아 정확성과 실용성에서 의문이 제기되기도 하였으나, 현대적인 중력계로는 요구되는 정확도를 유지하는 것이 크게 어려운 일이 아니다. 특히, 얕은 깊이의 소규모 구조를 대상으로 하는 토목, 환경 문제에는 효과적으로 적용될 수 있다. 이 논문은 수직 중력 변화율 탐사를 천부 고분해 밀도 구조 해석에 적용하기 위하여 수직 중력 변화율에 관한 전반적 고찰과 수치 역산 모델링을 통하여 중력 탐사와 비교, 분석하였으며, 전남 무안의 석회암 공동 지역에서 수행한 수직 중력 변화율 탐사를 수행하고 역산, 해석하였다.

우리나라는 강진으로부터 관측된 자료의 부족으로 중약지진을 이용한 강진의 감쇠특성 유추 및 지진원 및 전달특성 변수에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 최근 발생한 일본 후쿠오카지진 자료를 이용하여 LM 역산법으로 역산을 수행하였다. 지진원 특성, 지진파전달 특성 전체적으로 안정적인 값을 보여 주었다. 향후 보다 많은 지진자료를 수집하여 분석을 통한다면 보다 신뢰성 높은 결과값을 얻을 수 있다고 판단된다.

관측된 지진 자료의 지역적인 부지효과는 부지부근지하매질의 기하학적 형태와 물성치, 지형 등에 영향을 받고 강진운동의 중요한 특성치들을 평가할 때 큰 영향을 줄 수 있어 지진공학적인 연구에 반드시 고려되어야 할 요소이다. 본 연구에서는 Nakamura(1989)가 제시한 H/V Ratio 방법을 이용해 부지효과에 관한 연구를 수행하였다. 분석결과 부지효과는 시추공관측소에서는 아주 양호한 결과를 보여주었고 또한 상대적으로 고주파수대역에서 높은 값을 보여주었다.

본 논문에서는 지진파 역행 전파를 이용하여 지진원을 영상화 하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 시간 역행 전파는 파동 방정식의 시간 반전의 불변성과 상반정리로 설명할 수 있으며 파동의 시간 역행 전파는 의학적인 목적을 비롯한 비파괴 검사, 그리고 탄성파 파형 역산에 사용되어 매질을 영상화 하는데 활용되고 있다. 지진 관측소에서 관측된 지진파형은 지진원으로부터 방출된 에너지를 기록한 것이다. 이를 시간의 역순으로 매질로 전파시키면, 지진으로부터 전파되었던 에너지가 진원시각의 지진원 위치에 집중하게 되어 지진원을 영상화 시키는 원리이다. 본 연구에서는 3차원 지진파 전파의 수치 모의를 위해 엇갈린 격자 유한 차분법과 병렬 처리 기법을 이용하여 탄성 매질에서의 파동방정식의 해를 구하였다. 수치모의 결과로부터 지진파 역행 전파를 이용해 지진의 시공간적 발생양상을 살펴볼 수 있음을 확인하였다.

우리나라는 강진으로부터 관측된 자료의 부족으로 중약지진을 이용한 강진의 감쇠특성 유추 및 지진원 및 전달특성 변수에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 최근 발생한 일본 후쿠오카지진 자료를 이용하여 LM 역산법으로 역산을 수행하였다. 이때 부지증폭효과, 관측소의 조건 및 규모의 변수화에 따라 각각 역산을 수행한 결과 부지증폭효과를 고려한 경우 Bed Rock으로 판단되는 관측소만의 역산 결과값과 유사한 값을 확인하였다. ${\Delta}{\delta}$의 경우 부지증폭효과를 고려하지 않은 Case 1 및 Case 5에서 1108bar 및 185bar로 나타났으며 부지효과를 고려한 Case 3 및 Case 7에서는 147bar 및 146bar로 안정적인 값을 보이고 있다. 향후 보다 많은 연구 분석을 통한다면 보다 신뢰성 높은 결과값이 나타날 것으로 판단된다.

실내실험을 통해 미고결 셰일의 압밀은 시간 의존적 비복원 점성변형임을 보였다. 점소성 이론과 Cam-clay 이론을 접목하여 미고결 셰일의 구성방정식이 동항복/정항복면의 크기에 대한 지수함수의 형태로 주어짐을 보였으며 이를 통해 크립 변형은 시간에 대한 로그함수의 형태로 구해짐을 보였다. 실험자료와 이론을 비교하여 구성방정식의 물질상수를 규명한 결과 셰일의 항복점은 변형속도가 10배 증가함에 따라 약 6%의 증가하는 것으로 나타났으며 이는 실내 변형속도 조건에서 규명한 셰일의 물성(항복점, 공극률)을 실제 현장 변형속도 조건에 적용시에 상당한 오차를 유발할 수 있음을 시사한다.

지구과학은 지구와 지구시스템을 기술(description)하던 기존의 역할에서 벗어나, 진화하는 지구 시스템 안에서 일어나는 프로세스의 모델링(process modeling), 시뮬레이션(simulation) 그리고 이러한 현상들을 구상화(visualization)하는 방향으로 그 접근 방법이 서서히 그러나 매우 역동적으로 변화하고 있다. 하지만 이러한 모델링 및 시뮬레이션은 현대의 컴퓨터 기술의 발달에도 불구하고 그 수행이 쉽지는 않다. 그 이유로는 지구의 현상들은 그 현상의 기초원인이 되는 물리적 화학적 프로세스들이 비선형적이며, 서로 다른 프로세스들이 상호 연동되어 발생하고, 시간에 따라 변화를 보이기 때문이다. 더구나 이러한 복잡한 프로세스들이 암석의 공극구조라는 매우 복잡한 구조 안에 일어날 때, 그 현상의 모델링 및 시뮬레이션은 그 어려움이 더욱 커지게 된다.따라서 이러한 지구시스템의 여러 가지 프로세스들에 대한 효과적인 모델링 및 시뮬레이션을 위해선 지구의 기본 구성단위인 암석의 구조, 즉 복잡한 공극구조의 이해 및 그 형태를 효과적으로 컴퓨터상에서 수치적으로 기술하는 방법의 개발이 선행되어야 한다. 본 발표에서는 이러한 공극스케일의 모델링을 위한 격자볼츠만 방법, 유한요소법을 이용한 수치방법과 그 결과와, 지구의 여러가지 비선형적이고 시간종속적인 프로세서의 모델링에의 응용가능성에 대한 내용을 제시한다.

The Bismarck Sea represent a unique region in the equatorial western Pacific where one can explore the relationship between tectonic and magmatic processes associated with back-arc opening. The sea, located north of Papua New Guinea and just south of the equator, formed during the final stages of a long, complex geological development of the Melanesian Borderland. The development resulted from the Cenozoic convergence between the Australian and Pacific- Caroline Plates and the opening of back-arc basins. At present, the Bismarck Sea straddles two oppositely facing trenches, the inactive Manus trench and the active New Britain trench, and covers two basins, the New Guinea Basin (NGB) to the west and the Manus Basin (MB) to the east. The two basins are separated by the shallow Willaumez-Manus Rise (WMR), which trends roughly from WNW to ESE. The origin of these major structural units and their relationship with the presentday zone of major seismicity along the Bismarck Sea Seismic Lineation (BSSL) remains unclear and is the main focus of our study.

용장광산은 경상남도 마산시에 위치하며 흑색셰일내에 발달한 열극에 열수가 충진하여 형성된 함금은석영맥으로 구성된다. 이러한 광맥은 평균 맥폭이 $9{\sim}17cm$이며, 평균 품위가 금이 3.6 g/t이며, 은이 113.6 g/t 이하로 나타났다. 본 연구지역에서 전기 비저항 탐사는 유화광물을 포함한 광화대의 부존과 지질구조선을 파악하기 위하여 광역적조사와 정밀조사로 구분하여 실시하였다. 탐사방법은 지표에서 쌍극자배열 탐사와 경사시추공에서 시추공-지표, 지표-시추공 및 시추공내 쌍극자배열 탐사를 병행하였다. 경사시추공내의 쌍극자배열 탐사는 하나의 요소안에 여러 전극들이 존재하여 요소분할 방법을 이용하여 결과를 도출하였다. 정밀조사지역에서 용장맥의 연장성은 상부에서 짧지만 심부에 다소 길게 나타났으나 BH(04-04)호공의 측선까지 연장되지 않았다. 즉, 전기비저항 탐사의 3차원적 역산 해석은 광화대 및 구조대의 발달 상황 등이 각 심도에 따른 영상들로 제시되므로 광맥의 주향방향과 연장성이 비교적 정확하게 파악하였다.

소규모 공동 탐지를 위한 시험지역에서 시추공 편차를 고려한 탄성파 토모그래피를 수행하였다. 시추공 편차보정방법은 일정 거리를 더하는 보정과 일정 각을 시추공간 거리에 고려하는 보정을 적용하였다. 시추공 편차를 고려한 토모그래피는 영상의 왜곡을 줄일 수 있어 공동을 명확히 영상화할 수 있었으며, 일정 각을 거리에 고려하는 보정방법이 공동탐지에 가장 효과적이지만 일정 거리 보정도 만족할 만한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

음파검층을 사용하여 획득한 파형으로부터 정확한 속도분석을 하기 위한 연구의 일환으로 일반적으로 많이 이용되고 있는 STC 방법(Slowness-Time Coherence)을 비롯하여, 파의 분산성을 고려한 Tang et al.의 방법(1995)을 검층시험용 모형공에 적용해 보고 그 결과를 비교하였다. P파와 Stoneley파 에서는 매우 일관된 속도값을 보여 STC방법의 효과가 확인되었다. Tang et al.의 방법(1995)에서 구해진 S파 속도는 monopole source의 S파속도와 잘 일치되고 dipole source의 자료에 대한 monopole technique의 STC방법에서의 S파속도 범위 내에 있는 것이 확인되었다.

본 연구는 지표 및 시추공을 동시에 이용하는 3차원 탄성파 지대공 토모그래피 사례연구로서 계곡 하상부의 주요 구조선의 존재 및 그 연장 등 정밀한 3차원적 정보를 파악하고자 시도한 사례연구이다. 현장자료는 댐 제체의 하상부($200m{\times}200m$)로서 영역 내 총 12개 시추공을 이용하여 공대공(Hole to Hole) 및 지대공(Reverse VSP) 배열에 의한 탄성파 자료의 조합으로서 자료를 취득하였다. 역산 알고리즘은 입방체 내 암영대의 존재를 최소화할 수 있는 프레넬 볼륨에 기반한 3차원 탄성파 주시토모그래피 기법을 적용하였다. 역산과정을 거쳐 도출한 하상부 3차원 탄성파 속도 입방체는 지표지질 및 시추조사에서 확인된 단층의 존재를 명확히 보여주었다.

현재 건설중인 한국원자력 연구소 내의 지하 처분 연구시설에서 발파에 의한 터널 굴착 중 발생하는 손상대를 모니터링 하기 위해 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다. 60m 길이의 진입 터널이 완성되고 끝단에 쉘터가 만들어진 뒤 쉘터로부터 길이 35 m의 수평 시추공을 뚫어 터널 굴착에 따른 손상대 모니터링을 위한 관측공으로 사용하였다. 시추공은 굴착터널로부터 5.5 m 떨어져 있으며, $2{\sim}4$일 간격으로 5회 실험을 실시하였다. 터널의 굴착에 따른 터널면에서의 반사가 가장 강력한 반사면으로 작용하였으며, 서로 다른 날짜의 자료의 비교를 통해 터널 굴착면에 인접한 반사면의 변화를 감지 하였으며 이는 균열대의 생성과 암반 강도의 저하에 의한 것으로 여겨 졌으며 손상대로 평가되었다.

지진위험평가를 위해 감쇄함수의 민감도를 분석하였으며 FEMA(USA)에 의해 개발된 HAZUS software를 사용하였다. 시나리오 지진은 과거 1978년 홍성지역에서 발생된 피해지진을 감안하여 홍성군지역 내에서 $M_w$ 6.0으로 설정하였으며 연구지역은 충남 보령시를 대상으로 지진피해를 평가하였다. 지진위험평가시 감쇄함수를 3가지로 분류하여 수행한 결과 여러 유형의 건물에서 지진피해에 많은 영향이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 감쇄함수는 지진위험평가에 있어서 매우 중요한 요소라 판단된다.

한반도는 고도의 산업화와 도시화로 인해 깨끗한 MT 및 GDS 자료를 획득하기 매우 어렵다. 이러한 환경에서는 적당한 신호 대 잡음비를 가지는 자료를 선별하는 전처리 과정이 필수적이다. 본 연구에서는 전자기장의 분광에너지에 기반한 자동 전처리 과정(RMP)을 한반도의 현실적인 상황을 고려하여 수정하였고, 이를 한반도 내륙에서 획득된 총 7 측점의 MT 자료에 적용하였다. 전반적으로, RMP 기법은 주기 10초 대역 부근에서 주파수에 따른 전기비저항과 위상의 연결성을 상당히 향상시켰다. 또한 RMP 기법에 의한 결과는 수작업으로 편집된 기존의 처리 결과와도 거의 유사였고, 특히 전기 비저항의 연결성면에서 그 우수성이 확인되었다.

심부 지각구조 조사를 위한 MT 및 GDS 탐사에서 주변 해양은 지각 구조의 반응을 왜곡시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 MT 2-D 모델링을 이용하여 한반도에서 주변 해양의 효과를 분석하고, 해양 효과의 주파수적, 공간적 의존성을 조사하였다. 동해와 서해는 각각의 컨덕턴스 차이 때문에 공간적, 주파수적 영향이 다른 양상을 보였다. 전반적으로 TM 모드보다 TE 모드의 반응이 덜 왜곡되었으며, TM 모드 반응은 저주파수로 갈수록 1-D 모델 반응과 그 차이가 증가하였다. 한반도의 경우, 주어진 1-D 구조에서 획득 가능한 주파수 하한을 0.001Hz라 가정했을 때, 동해로부터 약 100km 안팎, 서해로부터 약 40-50km 정도 이격되어야 해양의 영향을 무시할 수 있으며, 이 이격거리는 지하의 1-D 구조와 주파수에 의존적이다.

지중 레이다 탐사에서 고주파수 전자파의 전파 현상은 복잡하다. 전자파 전파에 현상을 지배하는 물리적인 과정에 대한 이해를 향상시키기 위해서, 본 논문에서는 원통좌표계 맥스웰 방정식의 시간영역 유한차분법을 소개한다. 이 접근법은 시추공 지중 레이다탐사와 관련된 전자 파동장의 전파형을 모델화할 수 있다. 이 알고리듬은 완전정합층(PML)을 통한 흡수경계, 주파수 의존성 매질, 그리고 유한 길이 송신 안테나에서 쉽게 이행될 수 있다.

이 논문에서는 다편광 Synthetic Aperture Radar (PolSAR) 관측값을 이용하여 남해안 여자만의 조간대 표면 퇴적물에 대한 지구물리학적 특성에 대한 연구를 실시하였다. 원격 탐사를 이용한 조간대 지역의 연구는 종래의 야외 조사를 통한 연구 방법의 한계를 보완할 수 있으며 특히 다편광 SAR 자료는 주 야 및 기상 상태와 관계 없이 지구 표면의 지구물리학적 정보를 정량적으로 획득 할 수 있다. 이 연구를 위하여 사용된 여자만 지역의 다편광 AIRSAR 자료는 2000 년 9 월 30 일 NASA/JPL PACRIM-II 프로젝트를 통해 획득되었다. AIRSAR 자료의 다편광 정보를 이용한 마이크로파의 산란모델을 바탕으로 조간대 지역의 표면퇴적물에서의 마이크로파 산란 특성을 연구하였다.

다수의 공업단지가 갯벌을 매워 조성된 간척지 위에 건설되었다. 공업단지들이 이렇듯 연약한 지반 위에 있기 때문에 지반침하에 의한 영향을 받을 가능성이 클 것으로 생각된다. 지반침하를 관측하는 일은 공공 방재를 위해서도 필요한 일이다. 본 연구에서는 새롭게 개발된 지표 변위 관측 기법인 영구산란체법(PSInSAR technique)을 이용하여 인천항 연안에서 10여 년 전 발생했던 지표변위를 관측하였다. 해당 지역은 이미 20년 전에 간척이 완료된 지역임에도 불구하고 6년 동안 상당한 변위가 관찰되었다. 지반침하 속도가 최고에 달하는 곳은 3mm/년에 이르기도 했다. 연구에는 JERS-1의 자료가 사용되었다.

저항성 V 다이폴(RVD)은 V 안테나의 각 암(arm)에 연속적인 Wu-King 저항 프로파일을 실은 것이다. RVD는 매우 짧은 펄스를 한 방향으로 복사할 수 있고, 복사된 펄스는 입력 펄스의 미분 등으로 간단하게 연관되는 등 지표 및 지하 탐사를 위해 매우 좋은 특성을 가지고 있다. 또한 레이더 단면적이 적어 지표와 안테나 사이의 다중 반사를 줄일 수 있다. 단점으로는 높은 입력저항과 제작의 어려움을 들 수 있다. 본 연구에서는 저주파에서의 성능과 제작상의 문제를 개선하면서도 저항성 V 다이폴의 특성을 유지하기 위한 방법을 제시한다. 제작된 V 다이폴을 이용하여 간단한 바이스태틱 레이더를 구성하고 지하 구조물에 대하여 스캔하여 이미지로 나타내었다.

소양댐 축조 이후 소양호에 퇴적된 퇴적물의 양과 분포상태를 파악하기 위하여, 227 km에 달하는 측선을 따라 10-20 kHz 음파탐사를 실시하였다. 측선간격은 종단면의 경우 대략 50 m, 횡단면의 경우 500 m 정도이다. 이득조절과 f-k 구조보정 과정을 거친 후, 퇴적물의 경계를 수치화하고, 38개 시추코아 자료와 대비하여 확인하였다. 댐축조 이후 퇴적물의 두께는 평균 0.25 m로 최대 8.25m에 달한다. 댐축조 이후 퇴적물의 총 부피는 이방성을 고려하여 지구통계기법으로 계산할 경우, 등방성을 가정하고 구한 경우보다 2배 이상 증가한 $5.9{\times}10^6\;m^3$에 달하는 것으로 분석된다.

본 논문은 지하내부에 존재하는 공동의 존재를 밝히기 위한 시추공 토모그래피 탐사에 있어서 보다 정확한 자료의 역산을 위해 공동 주위에서의 파의 전파양상을 규명하기 위하는데 목적이 있다. 터널탐사에서 주로 사용되는 파동원의 주파수는 2kHz-5kHz에 달하며, 자료의 역산에 있어서 파장의 1/10 내외의 격자간격을 설정하는 것이 적합하다. 공동을 지나는 탄성파의 전파는 공동내부의 탄성파 속도에 따라 공동을 우회 또는 투과하며, 우회하는 탄성파는 공동의 탄성파 속도의 영향을 받지만 주로 모암의 탄성파 속도로 전파한다. 또한 모암의 탄성파속도와 공동의 탄성파 속도 사이의 편차가 작아질수록 탄성파는 공동을 투과하는 특성을 보인다.