• 자원환경지질
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• 제48권2호
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• pp.115-130
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• 2015

확장 탄성 임피던스(extended elastic impedance, EEI)는 입사각에 따른 음향 임피던스(acoustic impedance, AI) 를 일반화한 탄성 임피던스(elastic impedance, EI)를 확장한 개념으로서 다양한 저류암 물성과 대비가 가능한 것으로 알려져 있다. 하지만 EEI 역산을 적용하여 예측한 저류암적 물성이 실제 물성을 얼마나 정확히 예측하는지를 검증한 사례는 거의 없다. 본 연구에서는 EEI 역산 기법을 이용하여 미국 와이오밍주 Teapot Dome 유전의 주요 저류층 중 하나인 Second Wall Creek 사암층의 P파속도($V_p$), S파속도($V_s$), P파속도-S파속도 비($V_p/V_s$), 포아송비(Poisson's ratio)와 같은 속도 물성들을 유추하고 실제 물리검층 자료와 비교하여 EEI 역산 기법의 정확도를 검증했다. 사용된 자료는 Teapot Dome 유전 남부의 3차원 공심점 모음 자료(CDP gather)와 많은 시추공에서 선택된 4개의 시추공 자료이다. $V_s$ 검층자료는 경험식을 통해 $V_p$ 검층자료로부터 계산되었다. 4개의 속도 물성 EEI 예측 %에러는 한 시추공에서의 포아송비를 제외하면 약 5%를 넘지 않는다. 그러나 속도로부터 직접적으로 계산되지 않는 공극률, 감마선 검층값, 밀도와 같은 물성들은 시추공에서의 EEI 역산 분석 결과가 만족스럽지 못하여 전체 자료에 EEI 역산을 적용할 수 없었다. 따라서 속도 물성의 경우 EEI 역산을 적용할 수 있지만 속도로부터 직접 계산이 되지 않는 물성의 경우는 EEI 역산 적용에 신중해야 할 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권3호
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• pp.138-149
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• 2023

해저지층의 지질특성을 파악하는 것은 지구과학 및 공학에서 중요한 과업으로 신뢰도 높은 탐사자료를 확보하는 경우 가능하다. 대한민국 남동해역 대한해협 천부 지층의 특성을 파악하기 위하여 심부 시추 지층물성 실험실 분석자료와 탄성파 탐사자료를 확보하였고, 이를 통합 분석하였다. 해저면 심도 200 m 하부까지 심부 시추코어를 회수하여 천부 지층 탄성파 음파속도 로그를 얻었고, 탄성파 단면과 대비하였다. 지층 음파속도 로그와 시간 영역 탄성파 자료는 시간-심도 변환을 수행하여 상관성이 15%에서 45%로 증가하였다. 탄성파 임피던스 초기모형을 설정하고 모형기반, 대역제한 및 산재쐐기 역산을 각각 수행하여 결과를 비교하였다. 도출된 탄성파 임피던스는 천부 지층 내부 퇴적층이 우세한 영역과 미고결 영역에서 변화되는 양상을 보였다. 본 연구에서 수행된 음파 임피던스 역산 기법은 향후 지층 물성분석 로그자료와 탄성파자료의 추가 확보 시 통합 분석을 위한 프레임워크로, 임피던스 분포 단면은 해저면 단층 규명과 천부가스 누출 탐지 등에 활용 가능하다. 국내 해양 심부 시추는 이산화탄소 저장 후보지 특성 파악과 자원 부존 평가 등을 목적으로 지속 추진되고 있으므로 통합 역산의 지구물리 분야 적용 가치가 높아질 것으로 기대된다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제6권4호
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• pp.89-94
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• 2001

마이크로파대 다단 임피던스 트랜스포머에 대한 새로운 설계법을 제안한다. 이 설계법은 설계하려는 임피던스 트랜스포머에 대한 주파수영역의 반사계수를 이용하는 역산란 이론에 근거를 둔다. 첫째로, 원하는 반사계수를 이용하여 가상 일차원 유전체의 유전율 분포를 추정한다. 둘째로, 반사특성의 관점에서 복원된 유전체와 등가 구조인 트랜스포머를 합성한다. 이론적으로 이 설계법은 Bode-Fano의 제한조건(1)을 만족하면서 임의의 통과대역 특성을 갖는 임피던스 매칭 트랜스포머의 설계에 이용할 수 있다. 두 가지의 설계 예를 통하여 제안한 방법의 타당성을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.1139-1146
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• 2001

일차원 매질에 대한 역산란법을 이용하여 테이퍼형 임피던스 정합선로를 설계한다. 역산란법으로 유전율 분포를 추정하는 과정에서 오타를 줄이기 위하여 위상 보정인자(PCF: Phase Compensation Factor)를 도입한다. 설계하고자 하는 정합선로와 동일한 반사특성을 갖는 가상(virtual) 일차원 유전체의 유전율 분포를 추정하여 정합선로를 합성한다. 이 설계법은 등가회로에 대한 회로망 이론을 적용하지 않고 임의의 대역 특성을 갖는 정합선로를 설계할 수 있다. 주파수 영역의 반사계수를 사용함으로써 시간 영역의 반사계수를 사용하는 설계법에서 필연적으로 나타나는 오차를 피할 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2007

비선형 파동장 역산은 지하의 암석과 물성을 결정하는 물리적인 제약을 위한 탄성파 변수들을 평가하는데 강력한 방법이다. 이 논문에서는 현장자료와 2 차원 탄성파 속도 모델로부터 탄성파 속도 변화를 재구성하여 만들어낸 6 가지 탄성파 속도 모드를 제시하였다. 탄성파 반사파 자료의 정보는 종종 단파장과 장파장 성분으로 나뉘어진다. 지역검색 방법은 만약 초기모델이 실제 모델로부터 동떨어지면 장파장의 속도 변화를 측정하는데 어렵다. 그러면 송신주파수들은 낮은 대역에서 더 높은 대역들로 모델의 탄성파 변수들을 측정하기 위해 변환된다 (frequency-cascade scheme) 탄성파 변수들은 P 파와 S 파 속도가 섬도에 따라 선형으로 변화는 초기 모델 가정하에 각 역산단계에서 (simultaneous mode) 계산된다. P 파와 S 파 속도 $('V_P\;V_S\;mode')$, P 파 임피던스와 포와송 비 $('I_P\;Poisson\;mode')$, P 파와 S 파 임피던스 $('I_P\;I_S\;mode')$와 같은 세가지 모드들이 탄성파 변수들의 역산을 위해 얻어진다. 각 탄성파 역산 단계에서 밀도값들은 세가지 가정하에 개선(update)된다. 탄성파 모델을 위한 각 변수 세트들에서 역산의 정확도를 평가한 결과 $V_P\;V_S$ 모드와 $I_P$ Poisson 모드 사이에 별다른 역산 차이는 없었다. $I_P\;I_S$ 모드들에 대해서도 같은 결론이 예상된다. 이러한 결과들은 전 파장에 걸친 탄성파 파동장 역산의 견고한 기초를 제공한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.252-265
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• 2022

지하 매질의 물성 정보는 지층 구조의 정확한 영상화를 위해 필요하며, 예측된 매질 물성 자체도 지하 매질 특성에 대한 중요한 정보를 제공해줄 수 있기 때문에 다양한 종류의 지층 물성 도출 알고리듬들이 개발되고 적용되어왔다. 그 중 마르코프 연쇄 몬테 카를로를 이용한 확률론적인 접근 방법은 기존의 결정론적인 접근 방법과는 달리 지역 최소값 문제를 완화시킬 수 있으며 역산 결과의 불확실성을 정량화할 수 있다는 부분에서 장점을 가진다. 따라서 마르코프 연쇄 몬테 카를로를 이용한 지층 물성 역산 알고리듬이 다양한 지구 물리 자료의 역산에 적용되어 왔으나 그 사례는 결정론적 접근 방법에 비해 매우 적다. 본 논문에서는 여러 형태의 마르코프 연쇄 몬테 카를로 역산 알고리듬 중 가역 도약을 적용한 가역 도약 마르코프 연쇄 몬테 카를로 역산을 탄성파 자료 역산에 적용한 다양한 사례들을 소개하고 각각의 특성을 설명한다. 또한 가역 도역 마르코프 연쇄 몬테 카를로 역산의 장단점에 대해 분석하고 향후 해당 알고리듬의 연구 방향 및 국내의 활용성에 대해 논의한다.

• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.25-39
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• 2015

$CO_2$ 지중저장은 국가 온실가스 감축 목표 달성에 가장 큰 역할을 담당할 것으로 평가되고 있으나, 포집분야 일부 기술을 제외하고 저장 및 실증에 대한 국내 연구는 여전히 부족한 실정이다. CCS(Carbon Capture and Storage)의 가장 큰 목표는 지하 퇴적 암반층에 $CO_2$를 안전하게 저장하는 것이며, 이를 위해서는 저장소의 저장용량 및 안정성등과 같은 지중저장 대상지층의 특성을 정확하게 파악하고 그에 맞는 주입 전략을 수립하여야 한다. 이번 연구에서는 한국석유공사가 2012년에 울릉분지에서 취득한 탄성파 탐사자료를 활용하여 $CO_2$ 저장 후보 지층에 대한 탄성파 임피던스 역산을 수행하고, 공극률의 분포와 지층의 속성을 도출하여 $CO_2$ 지중저장 가능성을 검토하였다. 우선, 탄성파 자료 역산의 신뢰도를 높이기 위해 다양한 방법의 잡음제거 기법을 적용하였고, 특히 본 자료의 주파수 및 위상 특성을 그대로 유지한 채 다중반사파를 제거할 수 있는 SWD(Shallow Water Demultiple), SRME(Surface Related Multiple Elimination), Radon Demultiple 기술을 활용하였다. 자료 역산을 위해 3개의 시추공에 대한 물리검층 자료를 분석하였는데, 탄성파 자료와의 상관도가 각각 0.648, 0.574, 0.342로 나타났으며 이는 초기 역산 모델 설정을 위한 저주파수 모델 생성에 활용하였다. 중합 전 역산을 통해 P-임피던스, S-임피던스 및 Vp/Vs 비 값을 도출하였으며, 이와 물리검층 결과의 비교, 분석을 통해 공극률 분포 양상을 확인함으로써 지중저장에 적합한 지층을 파악할 수 있었다. 향후 $CO_2$ 주입 실증을 위해서는 지층에 대한 보다 세밀한 특성 분석과 모사를 통한 주입 이후 $CO_2$ 거동예측이 필요할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제6권2호
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• pp.95-100
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• 2003

본 연구에서는 복잡한 지질구조에 대해서도 신속하고 효율적으로 주시를 계산할 수 있는 Straight Ray Technique(SRT)을 이용한 반사주시 토모그래피 역산 알고리듬을 개발하였다. 역산을 위한 초기 속도모델은 지층경계면에 임피던스 변화를 갖는 상속도 모델을 사용하였다. 실제 속도모델의 반사주시와 초기 속도모델의 반사주시 차이를 계산하여 각각의 요소마다 주시의 오차를 줄이는 방법인 가우스-뉴튼 알고리듬을 이용하여 역산온 수행하였다. 자코비안의 요소는 파선이 지나가는 거리함수로 구성되며, 이를 최소자승형태의 근사 헤시안 행렬로 구성하여 역산을 수행하였다. 역산시 해가 수렴할 수 있도록 근사 헤시안 행렬의 대각성분에 일정한 감쇠인자를 더하였다. 역산된 속도모델을 이용하여 Kirchhoff구조보정을 실시한 결과 실제 속도모델구조에 근사한 단면영상을 얹을 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.60-68
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• 2007

광대역 유도 분극 (spectral induced polarization, SIP) 탐사는 일정 주파수 영역에서 임피던스 자료를 측정하고, 이 자료로부터 광대역 주파수 특성을 추정하기 위한 주파수 분석으로 이루어진다. 지하매질에 대한 광대역 주파수 특성을 정확하고 정량적으로 추정하기 위해서는 기존의 방법보다 정교하고 안정적인 역산 알고리듬이 필요하다. 이를 위해 이 연구에서는 SIP 변수의 공간적인 분포를 계산하기 위하여 두 단계로 이루어진 역산 알고리듬을 개발하였다. 첫 번째 단계에서 각각의 주파수 자료에 대한 복소 전기비저항들 사이에 제한조건을 가하여 모든 SIP 탐사자료를 한꺼번에 역산한다. 새로운 제약조건은 각각의 주파수 자료들로부터 역산된 복소 전기비저항들이 모두 유사한 특성을 보일 것이라는 가정을 통해 역산 과정에서의 잡음 특성을 향상시킬 수 있는 특정을 가진다. 수치 실험을 통하여 이 연구에서 채택한 상호 제한 조건은 역산 과정상의 인위적인 잡음을 성공적으로 제거하고 있음을 확인하였다. 두 번째 단계로서 이전 단계에서 얻어진 각각의 주파수에 대한 복소 전기비저항 자료로부터 SIP 변수의 공간적인 분포를 계산하기 위하여, Cole-Cole 모델을 이용하여 SIP 변수들을 역산을 통해 계산하게 된다. 수치 실험을 통하여 역산된 SIP 변수의 영상이 실제 모델과 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 개발된 SIP 해석기법은 일반적인 전기비저항 탐사보다 유용한 지하 영상을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제3권1호
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• pp.7-12
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• 2000

본 논문은 3차원 탄성파자료로부터 저류층의 공극율 분포를 파악하기 위한 자료 전처리 및 역산법에 대한 연구이다. 전처리과정은 음파 및 밀도 검층기록에서 도출한 반사계수 시계열을 사용하여 탄성파기록의 진폭을 보정하는 공정이다. 연구지역에서 획득한 8개의 검층기록과 그 위치의 탄성파 기록으로부터 산출된 보정함수를 크리깅(kriging)하여 모든 탄성파기록의 보정함수를 산출하였다. 일정 대역폭을 보유한 탄성파기록으로부터 검층과 같은 광대역 임피던스 시계열을 도출하기 위해서는 한정된 대역폭의 탄성파 기록에서 손실된 저주파와 고주파 성분을 복구하여야 한다. 본 연구에서는 autoregressive(AR) 방법을 사용하였다.