• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 1999년도 제2회 학술발표회
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• pp.176-201
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• 1999

지반조사를 위하여 흔히 시행하는 시추공 탄성파탐사, 즉 하향 탄성파탐사(downhole seismic), 수직 탄성파탐사(vertical seismic profiling; VSP), 시추공간 속도측정(crosshole seismic), 탄성파 토모그래피(seismic tomography)에 대하여 원리, 현장측정, 자료처리 등을 간략히 설명하고, 현장자료의 예를 제시하였으며 토목공학적 응용에 대해 검토하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.29-36
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• 2007

최근의 탄성파 탐사들은 퇴적층에 메탄 하이드레이트가 존재할 경우 탄성파 진폭 감쇠에 큰 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 이 논문에서는 일본 중부 토카이(Tokai) 해역의 난카이 트러프 (Nankai Trough) 탐사정에서 얻은 수직탄성파자료를 이용하여 30$\sim$110 Hz 주파수 대역에서 메탄 하이드레이트 부존층에서의 P 파 감쇠를 측정하였다. 두 개의 다른 측정방법들 (스펙트럼비 (spectral ratio) 방법과 중심 주파수 이동방법 (centroid frequency shift method))을 이용하여 감쇠 측정의 유효성을 조사하였다. 또한 감쇠 측정의 안정성을 증명하기 위해 측정 심도구간, 시추공의 불규칙 변화, 주파수 구간에 따른 감쇠 분석의 민감도를 조사하였다. 탄성파 주파수 대역에서는 메탄 하이드레이트 부존층에서 P 파의 큰 진폭 감쇠는 발견되지 않았다. 육안으로 보기에는 탄성파 주파수 대역에서의 최대 감쇠는 저포화도의 가스층에 발생한다. 그와는 반대로 같은 시추공에서 얻어진 음파검층의 주파수 대역 $(10{\sim}20\;kHz)$에서는 가장 높은 P 파의 진폭 감쇠가 메탄 하이드레이트 부존층과 관련이 있었다. 그러므로 이 연구는 메탄 하이드레이트 부존 퇴적층의 진폭 감쇠가 주파수에 의존함을 보여주고 있다. 메탄 하이드레이트 부존층은 탄성파 주파수 대역보다는 음파검층 주파수 대역에서 진폭 감쇠를 유발함을 알 수 있다. $30{\sim}110\;Hz$의 탄성파 주파수 대역이 메탄 하이드레이트 부존에 영향을 받지 않는 이유 중의 하나로서 메탄 하이드레이트 지역의 얇은층 들로 이루어진 층서구조의 영향을 제시하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.85-98
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• 2009

굴절법 토모그래피를 구현하는 대부분의 컴퓨터 프로그램은 타우-피 역산 알고리즘을 이용하여 초기 모델을 생성한다. 타우-피 역산 알고리즘은 지층의 수직 분해능에 초점을 맞추기 때문에 전단 영역의 존재를 지시하는 탄성파 속도의 감소와 같은 수평적인 변화를 탐지하는데 실패하는 경우가 자주 발생한다. 본 연구에서는 타우-피 역산 알고리즘이 50미터 혹은 10개 측점 너비의 주요 전단 영역을 탐지하거나 정의하는데 실패하는 사례를 보여준다. 그럼에도 불구하고 대다수의 굴절법 토모그래피 프로그램들이 각 지층의 수직 속도 구배로 탄성파 속도를 매개화한다. 이와는 달리, 일반상반성방법(Generalized Reciprocal Method; GRM) 역산 알고리즘은 개별 지층의 수평 분해능을 강조한다. 본 연구에서는 GRM 역산 알고리즘을 이용하여 50미터 폭의 전단 영역을 성공적으로 탐지하고 정의하는 사례를 보여준다. 전단 영역의 존재는 2차원 선두파 진폭분석과 이후의 3차원 굴절법 탐사의 일환으로 수행된 몇 개의 근거리 직교 탄성파 탐사에 의해 확인된다. 또한. 송신원 기록 진폭분석 결과는 풍화대에서 수직 속도 구배보다는 속도역전이 발생하는 것을 보여준다. 결론적으로 말하면, 모든 탄성파 굴절법 탐사가 실용적으로 정확한 심도추정 결과를 제공하는 것을 목적으로 하면서도 개별 지층의 수평 분해능을 강조하는 기법들이 지질환경공학적인 응용에 더 유용한 결과를 생성한다는 것이다. 향상된 수평 분해능의 장점은 구조적 특징이 탄성파 속도의 변화 크기로부터 인식될 수 있는 2차원 트래버스(tracverse)로 얻어질 수 있다. 또한, 3차원 탐사로부터 얻어진 공간 패턴은 탄성파 속도에서는 고유한 변화나 징후를 보이지 않는 단층과 같은 구조적 특징의 인식을 가능하게 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제23권1호
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• pp.38-49
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• 2020

음향파 완전파형역산은 탄성파 탐사를 통해 얻은 관측자료와 음향파 모델링자료를 맞춤으로써 지층의 속도모델을 고해상도로 구축하는 최적화 과정이다. 기존의 스트리머를 이용한 해양 탄성파 탐사 자료에 대한 음향파 완전파형역산에서는 압력자료만을 활용하여 P파 속도모델을 구축한다. 그러나 최근 다성분 해저면 탄성파 탐사기술의 발달로 다성분자료의 취득 사례가 늘고 있으며, 이에 따라 해양에서 얻어지는 다성분 자료를 활용한 음향파 완전파형역산 기법에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 수평 및 수직 입자가속도 자료를 활용한 효과적인 음향파 완전파형역산 전략을 제시하고자 한다. 이를 위해, 우선 음향파 모델링으로 제작된 압력 및 입자가속도 자료와 민감도커널을 분석하여 파형역산 과정에서 각 자료의 성분별 특성을 관찰하였다. 압력 자료에 함께 나타났던 직접파, 다이빙파 및 반사파가 수직 및 수평 입자가속도 자료에서 파동의 진행방향에 따라 분리되어 나타나는 것을 확인하였으며, 수평 입자가속도 자료는 상부의 장파장구조를, 수직 입자가속도 자료는 하부의 장파장구조와 전체 영역에서의 단파장구조를 구축하는 데 효과적임을 확인할 수 있었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 입자가속도 자료만을 활용해 음향파 완전파형역산을 수행하는 순차적 자료 활용전략을 제시하며, 압력자료를 얻지 못하였거나 품질이 낮은 경우에도 입자가속도 자료를 활용하는 음향파 완전파형역산을 통해 양호한 P파 속도모델을 구축할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권1호
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• pp.6-17
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• 2013

다성분 탄성파탐사자료를 이용할 경우, P파 뿐만 아니라 PS파를 함께 이용함으로써 공극유체의 판별, 암상의 특성규명, 고해상도의 영상화 등에 유리한 장점들이 있다. 하지만 다성분 탄성파탐사를 통하여 획득한 수직 성분 및 수평 성분 자료에는 각기 다른 특성을 가지는 P파와 PS파가 함께 존재한다. 따라서 다성분 탄성파탐사자료를 이용할 때 P파와 PS파를 분리하는 전처리 과정이 필수적이다. 이 연구에서는, 기존의 정수철, 변중무(2011)가 제안하였던 한 개의 기준 깊이를 이용하여 반사각의 근사값을 계산하고 이를 회전 변환하여 P파와 PS파를 분리하는 방법을 분석한 결과, 다층 구조에서 획득 된 다수의 반사파가 존재하는 자료에의 적용시 한계가 있음을 확인하였다. 이를 개선하기 위하여, 여러 개의 기준 깊이를 이용하여 반사각의 근사값을 계산하고 이를 회전 변환을 한 뒤 중합을 하는 개선된 P파와 PS파의 분리방법을 제안하였다. 마지막으로 이 연구에서 제안하는 방법을 수평 다층 구조의 모델, 단층이 존재하는 모델, Marmousi-2 모델 등에서 획득 된 합성탄성파탐사자료에 적용하여 검증하였다. 그 결과, 급경사 지역이 아닌 완만한 경사의 여러 층이 존재하는 구조에서의 다성분 탄성파탐사자료의 효과적인 파 분리가 가능하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권2호
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• pp.71-77
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• 2002

본 연구에서는 3차원 탄성파 자료를 데이터베이스화하고 이를 3차원적으로 분석하는데 필요한 도구인 모델링 및 시각화 소프트웨어를 개발하였다. 본 소프트웨어는 3차원 공간을 수직 및 수평 폴리곤으로 분할하고 이 폴리곤에 탄성파의 모든 속성정보와 기타 공간정보를 저장하도록 하였다. 탄성파 해석과정과 그 결과의 분석을 용이하게 하기 위하여 임의단면에서 특이 패턴의 반자동 디지타이징과 그 결과의 DB화를 가능하게 하였다. 정의된 패턴은 3차원으로 모델링하고 시각화할 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.269-272
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• 2002

창원시 북면과 대산면 강변 여과 취수 지역에서의 탄성파 조사를 통한 충적 대수층의 특성 규명은, 탄성파 조사가 충적 대수층의 수리지질학적 정보를 획득하는데 매우 유용한 방법임을 보여주었다. 특히 굴절법 탐사는 충적층 지하수위 추정에 뚜렷한 효과가 있음을 보여주었으며, 고해상도 반사법 탐사의 경우도 퇴적 구조를 잘 반영하는 것으로 나타났다. 조사된 지역의 지하수위는 하천수위에 비해 약 2m 이상 높은 것으로 나타났으며, 이는 조사된 시기의 지하수가 하천 방향으로 거동하고 있음을 시사한다. 하천 방향의 지하수위 최대 경사는 약 2/100 였으며, 실제 전반적인 조사 지역내의 충적층 지하수위 수두 경사는 이보다 작은 값일 것으로 사료된다. 또한 점토 및 실트질 지층이 조사 지역에 협재하고 있으나 이들의 수평적인 연속성은 한계가 있어 대표적인 대수층인 자갈 혼재층이 부분적으로만 피압 상태에 있을 것으로 판단된다. 한편, 햄머 진원을 이용한 고해상도 반사법 탐사의 경우, 약 40m 전후 심도의 충적층 하부 기반암의 상부를 뚜렷하게 보여주기에는 한계가 있다고 판단되며, P파의 속도와 주파수 문제로 인한 수직 해상력의 한계는 S파 등을 활용한 조사를 통해 보완할 필요가 있다고 사료된다

• 자원환경지질
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• 제34권2호
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• pp.193-204
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• 2001

1997년 집중호우 때 지반 침하와 융기 현상이 발생했던 안동시 위리 지역의 지하구조와 사면활동의 기구가 된 단층대를 규명하기 위해 전기비저항 수직 및 쌍극자탐사, 탄성파굴절법 및 반사법탐사를 실시하였다. 사면 변형의 가장 주된 원인으로 알려진 점토층은 탐사 결과 $100{\Omega}{\cdot}m$ 이하의 전기비저항, 400m/s 이하의 탄성파속도로 특징되며, 사면침하와 관련된 북북서 단층은 약 $18^{\circ}$의 경사로 비교적 완만하게 나타나고, 지반 융기와 관련된 도로 인근의 북북동 단층은 거의 수직으로 나타난다. 사면활동 당시 사면에서 일어난 침하 현상은 북북서 단충면을 따라 점토가 거동하며 생긴 반면 도로 지반의 융기는 북북동 수직 단층을 통하여 점토가 올라 온 현상으로 해석된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권2호
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• pp.74-84
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• 2015

탄성 거꿀 참반사 보정(elastic reverse-time migration)을 통해 물리적으로 의미가 있는 영상을 얻기 위해서는 탄성 파동방정식(elastic wave equation)을 통해 재구성된 벡터 파동장(reconstructed vector wavefield)으로부터 P파와 S파를 분리하는 파분리 알고리듬이 필요하다. 그리고 이방성을 고려한 탄성 거꿀 참반사 보정으로의 확장을 위해서는 이방성을 고려한 탄성 모델링 알고리듬 뿐만 아니라 이방성을 고려한 파분리가 필요하다. 이방성 탄성매질에서의 파분리는 등방성 탄성매질에서 주로 이용하는 Helmholtz decomposition과는 달리 탄성매질의 수직 속도 및 이방성 계수에 따라 계산된 유사미분필터(pseudo-derivative filter)를 이용한다. 이 필터는 적용에 많은 계산이 필요하기 때문에 이 연구를 통해 많은 양의 병렬계산을 효율적으로 수행할 수 있는 GPU (Graphic Processing Unit)를 이용하여 이방성 파분리를 수행하는 알고리듬을 개발하였다. 또한 GPU를 이용해 파분리를 수행하는 알고리듬을 포함하고 MPI (Message-Passing Interface)를 이용하는 효율성 높은 이방성 탄성 거꿀 참반사 보정 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬의 검증을 위해 Marmousi-II 탄성모델을 기초로 수직 횡등방성(vertically transversely isotropy; VTI) 탄성모델을 구축하여 수치모형 실험을 수행해 다성분 합성탄성파탐사자료를 생성하였다. 이 합성탄성파 자료에 개발된 이방성 탄성 거꿀 참반사 보정 알고리듬을 적용하여 GPU와 MPI를 효과적으로 이용한 계산속도 향상과 이방성 파분리에 의한 영상결과의 정확도 향상을 보여주었다.

• 지구물리
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• 제2권2호
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• pp.100-110
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• 1999

조간대 지역의 고해상 반사법 탐사에 적합한 탄성파 파원을 밝히기 위하여, 이동식 진동기, 1.2 kg 스패너, 4.7 kg 해머, 30 kg과 100 kg 중력추 등 모두 5 종류의 파원을 워커웨이 방식으로 시험하여 파원의 특성을 구명하였다. 원시자료 및 고주파 통과필터 적용 후의 자료를 이용하여 파원에 따른 탄성파 이벤트들의 수직분해능을 분석하였으며, 고해상 탄성파 탐사에 적합한 파원을 결정하기 위하여 파원별로 발생에너지 및 주파수 성분의 변화를 비교하였다. 분석결과에 의하면 20-30 m 정도의 천부 지층을 상세하게 구명하기 위해서는 주파수 대역이 가장 넓고 고주파 성분을 많이 발생시키는 이동식 진동기가 가장 적합한 것으로 나타난다. 반면 대상심도가 100 m 까지 증가하는 경우, 해머가 효과적인 파원으로 사용될 수 있을 것으로 분석된다.