• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제25권4호
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• pp.87-97
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• 2020

In this study, the applicability of the geostatistical evolution strategy as an inverse analysis method of estimating hydraulic properties of small-scale basin was tested. The geostatistical evolution strategy is a type of data assimilation method that can effectively estimate aquifer hydraulic conductivity by combining a global optimization model of the evolution strategy and a local optimization model of the ensemble Kalman filtering. In the applicability test, the geometry, hydraulic boundary conditions, and the distribution of groundwater monitoring wells of Hanlim-Eup were employed. On the other hand, a synthetic hydraulic conductivity distribution was generated and used as the reference property for ease of estimation quality assessment. In the estimations, two different cases were tested where, in Case I, both groundwater levels and hydraulic conductivity measurements were assumed to be available, and only the groundwater levels were available, in Case II. In both cases, the reference and estimated hydraulic conductivity fields were found to show reasonable similarity, even though the prior information for estimation was not accurate. The ability to estimate hydraulic conductivity without accurate prior information suggests that this method can be used effectively to estimate mathematical properties in real-world cases, many of which little prior information is available for the aquifer conditions.

• 지구물리
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• 제6권3호
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• pp.155-164
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• 2003

차원 전기비저항 탐사자료의 획득에 널리 사용되는 roll-along 기법의 타당성과 효율성을 현재 통용되고 있는 쌍극자-쌍극자 배열법(dipole-dipole array) 과 베너 슐럼버저 (Wenner-Schlumberger array)배열법 의 경우에 대하여 수치 모델링을 통해 분석하였다 천부 정보를 상대적으로 많이 포함하고 있는 가단면도 상부에 위치한 자료들은 기법에 의한 자료의 누락이 없으므로 천부의 전기비저항 이상대는 두 배열법에서 모두 성공적으로 영상화되었다 그러나 비교적 심부에 위치한 이상대는 roll-along기법으로 야기되는 자료의 누락으로 인해 왜곡된 형태로 나타날 수 있으며 이 현상은 자료획득의 수평 범위가 상대적으로 빈약한 베너 슐럼버저 배열법에서 더 크게 나타나는 것으로 확인되었다 또한 실제 탐사에서 쌍극자 쌍극자 배열법은 S/N비가 낮아 유한한 전극 개수로 구현할 수 있는 최대전극전개계수($n_max$) 까지 전극을 전개할 수 없는 경우가 많은 이유로 roll-along기법으로 인한 자료의 누락이 적게 나타나지만 베너 슐럼버저 배열법의 경우에는 S/N비가 높아 ($n_max$)까지 전극을 전개하게 되어 자 료의 누락이 커지므로 역산 단면의 왜곡이 야기될 수 있는 것으로 분석되었다 따라서 동일한 기본전극간격 ($a$)과($n$)을 사용하였을 때 쌍극자 쌍극자 배열법보다 깊은 median depth(Edwards, 1977)를 제공하는 베너 슐럼버저 배열 법의 경우 roll-along기법에 의한 자료의 왜곡을 줄이고 효율적인 현장 작업을 위하여 ($n_max$)보다는 자료의 누락이 무시될 수 있는 ($n_prob$)을 기준으로 가탐심도에 적합한 를 결정한 후 측선 중첩구간이 전체 측선 길이의 3/4이 되도록 전극을 전진 배치하는 전극배열 방식이 추천되며 이는 수치 모델링을 통해 확인되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권3호
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• pp.178-184
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• 2002

탄성파굴절법 탐사는 절차가 단순하고 경제적이기 때문에 대형 구조물 건설을 위한 지반조사나 지질조사에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 굴절법 탐사자료에 Kirchhoff 구조보정 방법을 적용하여 다양한 모형자료의 반응을 알아보고, 이에 대한 결과를 고찰하여 굴절법 탐사 자료를 이용한 지하 경계면 영상화 기법의 적용성을 파악해보고자 하였다. 모형반응 계산에 필요한 인공주시곡선의 작성에는 Vidale(1988)이 제시한 알고리즘을 사용하였고, 모형에 따른 반응을 살펴보기 위해 2층, 3층 모형 및 불규칙한 지표면을 가지는 모형 등에 대해 다양하게 살펴보았다. 구조보정을 위한 초기 속도 모형으로는 실제 구조와 같은 모형, 토모그래피에 의한 역산 단면, 실제 구조를 평활화한 모형 등을 사용해 초기 속도 모형이 달라질 때 결과에 어떤 영향을 미치는가 살펴보았다. 각각의 모형에 본 연구에 사용된 기법을 적용해 본 결과 반사법 구조보정에 비해 초기 속도 모형에 더욱 민감하다는 것을 확인할 수 있었으며, 현장 자료에 적용되기 위해서는 적절한 초기속도모형을 결정해야 할 것임을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권1호
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• pp.12-17
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• 2017

동아시아 지역에 대한 지각과 상부맨틀의 속도구조를 파악하기 위해서, 레일리파 분산곡선에서 측정한 군속도 값을 사용하여 SV파 토모그래피 역산을 수행하였다. 한국, 일본, 그리고 중국에 설치된 253개의 광대역 관측소에 기록된 321개의 지진자료를 사용하였다. 다중필터기법(multiple filtering technique)을 사용하여, 3 ~ 150초 사이의 주기 범위에 대하여, 5,167개의 레일리파 분산 곡선을 획득한 후, 역산을 수행하여 깊이 10 ~ 100 km에 대한 SV파 토모그래피 모델을 얻었다. 다른 지역과는 다르게 동해지역 하부의 깊이 10 km에서 고속도 이상이 관찰되며 깊이 15 ~ 20 km에서는 강한 고속도 이상이 관측되는데, 이는 맨틀물질의 존재를 나타내는 것으로 생각된다. 따라서 모호면의 깊이가 주변지역에 비해 얕다는 것으로 추정되며, 이를 바탕으로 동해지역의 지각 두께는 10 ~ 20 km 사이로 판단된다. 고속도 이상의 존재 여부로 판단할 때, 한반도 지역의 모호면은 35 km 깊이 부근에 존재하는 것으로 생각된다. 일본열도 북동쪽 지역에서 좁은 범위지만 태평양판의 섭입이 관찰된다. 강원도 연안 하부의 100 km 깊이에서 강한 저속도 이상이 보이며, 이는 울릉도와 울릉분지 형성에 영향을 끼친 용융체의 존재로 생각된다. 또한, 야마토 분지 하부의 100 km 깊이에서 강한 저속도 이상체가 관찰되며, 이는 유체탈수(dehydration) 작용으로 인해 태평양판으로부터 유체가 빠져 나온 후 상승하면서 생성된 저속도 이상체로 해석된다.

• 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.

• 지구물리와물리탐사
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• 제4권4호
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• pp.124-132
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• 2001

경주 개곡리 지역에서 단층 파쇄대와 지하 내부구조를 파악하기 위해 전기비저항 탐사를 실시하였다. 지층의 전기전도도 분포는 공극수의 함량, 지하수, 공극률 및 점토광물 등의 많은 요인에 의해 지배되고, 이러한 특징은 지층의 풍화상태와 정도, 단층 파쇄대를 간접적으로 설명하는 증거가 된다. 따라서 전기비저항 탐사는 지표에 드러나지 않아 그 연장성이 확실하지 않은 단층 파쇄대를 탐지하기에는 좋은 방법이다. 단층구조를 해석하기 위한 2차원 전기비저항 역산 기법으로 평활화제약 최소자승법을 이용하였고, 모형반응의 계산은 지형의 기복을 고려하기 위해 유한요소법을 사용하였다. 본 연구에 이용된 야외자료는 울산단층에 인접한 경주 외동읍 개곡리 부근의 제 4기 단층 파쇄대로 추정되는 곳에서 쌍극자배열을 이용하여 획득하였다. 이들 자료를 역산하여 전기비저항 2차원 단면도를 작성한 결과, 단층 파쇄대의 특징을 잘 보여주는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과, 경주시 외동읍 개곡리 제 4기 단층은 노두에서부터 총 50m까지 단층의 연장이 확인되었으며 그 연장 방향은 $N80^{\circ}W$임이 밝혀졌다. 본 연구를 통해 단층 조사에 있어 2차원 전기비저항 탐사해석이 유용하게 적용될 수 있음을 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권12호
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• pp.67-76
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• 2006

준설 매립된 연약지반이나 해성 점토의 전단강성 평가는 시료 교란의 영향으로 많은 어려움이 있다. 본 연구는 기존의 현장 전단파 시험들의 몇가지 제약 조건을 극복한 새로운 현장 전단파 시험 장치를 개발하고 적용성에 대하여 기술한 것이다. 장치 설계 고려사항은 교란효과, 트랜서듀서 간의 전기적 간섭, 케이블 사이의 전자기 커플링, 자체음향 차단, 전단파의 이동 간격 유지, 트랜서듀서의 회전, 프레임(frame)을 통한 파의 직접적 전달, 그리고 트랜서듀서와 케이블의 보호를 포함한다. 이들 고려사항은 현장과 실내실험을 통하여 지속적으로 개선되었다. 현장 전단파 속도는, 어떠한 역산기법 없이, 전단파의 이동거리와 이동시간으로부터 직접 계산되었다 개발된 현장 전단파 프로브는 깊이 30m까지 적용되었다. 실험결과 현장 전단파 프로브를 이용하여 모래와 점토지반에서 매우 세밀한 전단파 프로파일을 산정할 수 있었다. 또한 실험부지에서 수행된 콘관입실험결과와도 좋은 상관관계를 나타내었다. 본 논문에서 제시된 현장 전단파 프로브는 연약지반의 동적 특성 평가를 위한 현장 전단파 속도 측정에 매우 효과적인 장치임 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.15-24
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• 2007

본 연구에서는 여러 지점의 온도를 동시에 측정할 수 있는 두 가지 온도 모니터링 기법을 소개하고 있다. 그 하나는 고유주소를 가지고 있는 온도센서로 구성된 온도센서 배열 케이블을 이용하는 기법이며, 다른 하나는 광섬유 센서를 이용하여 분포 온도를 측정하는 기법이다. 이 두 기법의 차이점은 다음과 같이 요약될 수 있다. 온도센서 배열 케이블은 온도센서가 위치하는 정확한 지점의 온도를 측정하게 된다. 그에 대한 온도 측정의 정밀도 및 분해능은 그 온도 센서의 성능에 따라 결정된다. 한편, 광섬유 센서는 레이저 펄스가 광섬유를 따라 보내질 때 생성되는 Raman 역산란파를 분석함으로써 온도를 측정하기 때문에 분포 개념의 온도를 측정하게 된다. 그에 대한 온도 분해능은 측정거리, 측정시간 및 온도측정 거리분해능에 따라 결정된다. 본 논문은 두 가지 온도 모니터링 시스템의 장단점을 비교함으로써 기술적이고 경제적인 측면에서 그의 응용분야를 면밀히 검토하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 두 기법을 이용한 다양한 실험을 실시하였다. 그 결과를 검토해 보면 온도센서 배열 케이블은 300m 범위 내의 지하수 흐름, 지열 분포 및 그라우팅 효과 검증에 적합할 것으로 판단되며 광섬유 센서는 상대적으로 긴 거리에 걸친 분포 온도에 대한 정보가 필요한 파이프 파인 감시, 터널 화재 감시 및 전력선 모니터링과 같은 분야에서 효율적으로 활용될 것이 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.105-118
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• 2008

숏크리트는 터널에서 사용되는 중요한 지보재이다. 숏크리트와 암반의 접착상태는 터널의 안정성 및 사용성에 큰 영향을 끼치는 중요한 평가 요소이다. NATM공법을 이용한 터널 굴착시 굴착면 빛 벤치부에서 발파에 의해 숏크리트가 부착력을 잃고 암반으로부터 탈락되거나 공동이 형성되는 경우 숏크리트 자체의 파괴뿐만 아니라 터널의 전체적인 안정에도 악영향을 미친다. 숏크리트의 접착상태는 완전 접착, 접착력 상실, 그리고 공동으로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 비파괴 시험인 충격반향기법(Impact-Echo)을 이용하여 숏크기트와 암반의 접착상태를 평가하고자 하였다. 범용 유한요소 해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 충격반향시험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석으로부터 획득된 신호를 시간영역, 주파수 영역 및 시간-주파수 영역에서 각각 해석하여 숏크리트와 암반의 접착상태에 따른 신호특성을 분석하였다. 분석결과 능동적 신호 처리 기법인 Short-Time Fourier Transform(STFT)을 이용하여 숏크리트 배면의 접착상태를 효과적으로 예측할 수 있었다. 숏크리트 배면의 접착상태가 불량할수록 시간영역 신호의 최대 진폭 이후 첫 진폭이 커지며, 주파수 영역에서 최대 에너지가 커진다. 또한 뚜렷한 공진 주파수가 나타나므로 숏크리트의 두께의 역산이 가능해진다. 시간-주파수 영역에서 윤곽선은 시간축에 평행한 형상을 나타낸다. 또한 완전 접착조건에서 지반 종류에 따른 신호특성도 분석하였다. 지반조건이 불량할수록 시간-주파수 영역에서 시간축과 평행한 윤곽선의 길이가 길어지며 그 주파수 대역은 10 kHz 이하의 저주파수 영역에서 나타난다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2009년도 학술대회 초록집
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• pp.147-154
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• 2009

암석의 속도를 정확히 예측하기 위해서는 속도에 1차적인 영향을 미치는 공극구조의 연구가 필수적이다. 이에 본 연구에서는 고해상도 구조 해석에 가장 많이 사용하고 있는 X선 토모그래피 방법을 이용하여 공극구조를 획득하였다. 그러나 X선 토모그래피 방법의 경우 그 역산과정에서 발생하는 smoothing 효과에 의해 공극구조가 왜곡될 수 있다.이를 간단한 공극구조 생성 방법인 single threshold 방법으로 이분화 할 경우 grain contact 부분이 명확히 표현되지 않아 입자의 접촉면적에 좌우되는 속도의 경우 많은 오차를 야기한다. 또한 grain contact의 정확한 기술을 위해서는 고해상도 토모그램 획득이 매우 중요하며, 해상도에 따른 속도의 변화양상 또한 정량적 분석이 필요한 부분이다. 이를 위해 본 연구에서는 영상처리 기법을 적용하여 다양한 이분화를 시도하고, 서로 다른 해상도의 토모그램을 이용하여 이들이 속도 계산에 미치는 영향을 분석하였다. 다양한 영상처리 기법을 적용한 결과 single threshold 방법으로 이분화 한 결과보다 정확한 접촉면적을 보여주는 이분화 결과를 얻을 수 있었지만 실제 계산된 속도에서는 그 향상 정도가 미미하였다. 고해상도 토모그램을 이용한 경우에는 입자의 grain contact이 명확하게 표현되었고, 속도 또한 상당히 향상된 결과를 보여주었다. 결론적으로 디지털 공극구조에서 시뮬레이션을 통한 속도 예측의 경우, 입자의 접촉 부분을 정확히 기술 할 수 있는 높은 해상도의 토모그램이 필수적이며, smoothing 효과의 제거 등의 영상처리와 병행된다면 보다 정확한 암석의 속도 예측이 가능할 것으로 판단된다.