• 지구물리와물리탐사
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• 제1권1호
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• pp.57-63
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• 1998

전기비저항 탐사는 역사가 깊으며 널리 사용되는 물리탐사 기술 중의 하나로서 최근에는 단순한 이상대의 확인이 아닌 지하 구조를 영상화하는 것으로 확대, 발전되면서 토목 및 환경 분야에 많은 적용이 시도되고 있다. 본 연구에서는 환경 분야에서의 전기비저항 탐사의 응용 가능성을 입증하기 위하여 전주시 소재의 폐기물 처분장에서 10 m 간격의 쌍극자 배열 전기비저항 탐사를 8개의 측선상에서 수행하였다. 자동 측정 소프트웨어를 개발하여 자료를 획득하였으며 자료처리 과정에서 지형 효과를 보정하였다. 처분장 내부는 대단히 낮은 저비저항대가 발달하고 있으며 삼천천 쪽을 제외하고는 처분장 부지와 저비저항대의 분포가 정확하게 일치하였다. 또한 오염물질의 수직적인 분포도 삼천천 방향으로 가면서 그 심도가 계속적으로 깊어진다. 이는 삼천천 쪽을 제외하고는 처분장의 방벽이 오염물질의 확산을 잘 막아주고 있으며 오염물질이 삼천천 방향으로 확산되었을 가능성이 높다는 것을 의미한다. 전기비저항 영상화 기법을 이용하여 오염대의 수평/수직적인 분포, 심도별 오염물질의 발달 경향, 폐기물 처분의 최대 심도등의 유추가 가능하며 이는 환경 분야에서 전기비저항 탐사의 응용 가능성을 입증하는 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제21권2호
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• pp.103-111
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• 2018

탄성파 내삽 기법의 최근 연구방향은 공간적 알리아싱이 존재하는 자료에서의 내삽을 효과적으로 수행하는 것이다. 다양한 내삽 기법 중 기저함수를 정의하여 트레이스를 가장 잘 복원할 수 있는 기저함수의 조합을 찾아내는 Matching Pursuit 내삽 기법이 개발된 바 있다. 그러나 이 방법은 공간적 알리아싱 문제를 해결하지 못하는데 이를 해결하기 위해 다성분 Matching Pursuit 방법이 제안되었고 또한 시간차 보정(moveout correction) 방법도 소개된 바 있다. 다성분을 이용한 방법은 P파만을 갖는 다성분 자료가 획득되어야 하는데 해저면에서 다성분을 측정하는 OBC (Ocean Bottom Cable) 자료의 경우에는 P파 성분만을 분리하는 작업이 어려워 현장자료 적용이 힘들게 된다. 따라서 이 연구에서는 P파와 S파가 혼재하고 공간적 알리아싱이 존재하는 OBC 탐사 자료에서의 효과적인 단일성분 Matching Pursuit 내삽 기법을 다룬다. 이를 위해 시간차 보정을 포함하는 리커 요소파 기반의 단일성분 Matching Pursuit 내삽 기법 작업흐름도를 제안하고 그 효과를 체계적으로 살펴보았다. 이 작업흐름도는 내삽을 적용하기 전에 시간차 보정을 적용하고 다시 역 시간차 보정을 적용하여 공간적 알리아싱 문제를 해결하였다. 제안한 작업흐름도를 OBC 측정을 가정한 합성탄성파탐사 자료에 적용하여 그 효과를 검증하였고 현장자료에 적용함으로써 공간적 알리아싱이 심한 경우에도 내삽이 가능함을 확인하였다.

• 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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• 제11권4호
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• pp.335-342
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• 2008

독도 지반의 지질구조 및 지반공학적 암반 특성 파악을 위하여 전기비저항 및 굴절법 탄성파 탐사를 실시하였다. 또한, 물리탐사자료의 해석을 위한 기초 자료로서 독도 구성 암석의 전기적/역학적 물성을 측정하였다. 전기비저항탐사 결과, 서도 어민숙소에서 북서 방향으로 발달하고 있는 고각도 정단층의 연장성이 확인되었다. 서도 조사지역 하류부를 구성하고 있는 층상 라필리응회암은 상류부의 조면안산암 II보다 풍화 및 침식에 영향을 상당히 많이 받아 표토층을 포함한 풍화암 및 연암이 심도 13 m 이상으로 깊게 발달하고 있는 것이 굴절법 탄성파 탐사 결과 파악되었다. 또한, 서도 조사지역 상류부의 풍화암 및 연암은 심도 약 10 m 내외로 보다 얇게 발달하고 있으며, 심부에는 암석 강도가 상당한 수준의 보통암이 분포하고 있다. 동도에서의 탐사 결과, 대공포 방향 탐방로 지역의 상부층인 조면안산암 III 및 스코리아성 층상 라필리응회암층은 북동 방향으로 갈수록 풍화암 및 연암의 두께가 최대 심도 7 m까지 증가하고 있어 이 지역의 풍화 및 침식이 심하였음을 시사하고 있다. 독도에 분포하는 암석의 강도는 조면암 및 조면안산암 계열의 암석이 가장 높고, 그 다음은 괴상응회각력암, 끝으로 응회암 계열, 특히 층상 회질응회암이 가장 낮은 강도를 갖는 연약한 암석으로 조사되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권4호
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• pp.171-184
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• 2023

최근 도심지 도로에서 빈번하게 발생하는 도로 파임의 주원인인 지하 공동의 발생을 파악하기 위해, 차량 부착형 지표투과레이더(GPR)를 통해 얻은 대량의 취득 자료를 효율적으로 처리하기 위한 기계학습 기반 공동 탐지 기술이 활발하게 연구되고 있다. 그러나 기계학습 자료 생성 시 단순한 영상 처리 기법들만 활용되고 있고, 탄성파 탐사나 GPR 자료 처리에 시도되었던 여러 기법들은 충분히 활용되지 못하고 있다. 이 연구에서는 지하 공동의 탐지가 대부분 회절파의 탐지에 의해 이루어진다는 점에 착안하여 GPR 자료로부터 회절파를 분리하여 YOLO v5 모델을 이용한 도로 하부 공동 탐지 모델의 성능을 향상시켰다. 탄성파에서 개발된 기계학습 기반 회절파 분리 기법을 GPR 자료에 맞게 변형한 후, GPR 현장 자료에서 회절파를 분리하여 공동 탐지 모델의 입력으로 사용하였다. 서울시 공공 개방 GPR 자료를 이용하여 제안된 방법의 성능을 검증한 결과, 회절파 분리를 이용했을 때 더 정확하게 공동 및 지하 구조물을 탐지하는 것을 확인하였다. 또한 제안된 회절파 분리 기법은 향후 GPR 탐사가 이용되는 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 지구물리
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• 제3권3호
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• pp.161-174
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• 2000

베이지안 역산(Bayesian inversion)은 불충분한 자료를 가지고 지하구조를 추정해야 하는 지구물리자료의 해석에 있어서 안정적이고 신뢰를 줄 수 있는 방법 중의 하나이다. 관측 자료가 측정 과정부터 불확실성을 함유하고 있으며, 역산에 이용되는 이론 자료 또한 모델의 매개변수화에 따른 각종 불확실성을 포함하고 있다. 따라서 지구물리 자료의 역산은 확률적으로 접근하는 것이 가장 바람직하며 베이지안 역산은 이에 대한 처리뿐만 아니라, 추정에 대한 신뢰도와 불확실성에 대한 이론적 근거를 제공한다. 그러나 대부분의 베이지안 역산이 고차원의 적분을 필요로 하므로 몬테 카를로 방법과 같은 대규모의 계산이 요구되는 방법에 의해 사후 확률분포가 구해지는 경우가 많다. 이는 특히 지구물리 자료와 같이 고도의 비선형 자료에 대하여 매우 적합한 접근 방법이기는 하지만, 점차 현장화, 고속화되어가는 자료의 해석 경향에 맞추어 간략하게 사후 확률분포를 근사한 수 있는 기법의 연구 또한 필요하다. 따라서 이 연구에서는 관측자료와 사전 확률분포가 정규분포에 의해 근사 될 수 있는 지구물리자료에 대한 베이지안 역산에 대해 논의 하고자 한다. 사전 확률분포의 작성을 위해 지구통계학적 기법이 이용되었으며, 관측자료의 통계적 불화실성을 추정하기 위해 교차 검사(cross-validation) 방법을 이용하여 공분산(covariance)을 유도하고 그것에 의한 우도 함수(likelihood function)를 작성하였다. 베이지안 해석을 위해 두 확률분포를 곱하여 근사적인 사후 확률분포를 얻을 수 있었으며, 이에 대해 최적화(optimization) 기법을 이용하여 최대 사후 확률(Maximum a Posterior)을 따르는 지하 구조를 얻을 수 있었다. 또한 사후 확률 분포의 공분산 항을 이용하여 지하 비저항 구조를 시뮬레이션 하여 불확실성분석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.319-326
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• 2003

터널 설계를 위한 조사에 있어서, 요사이 시추공 조사는 물론 탄성파 탐사, 전기 비저항 탐사 등의 물리탐사가 빈번히 행해지고 있는 실정이다. 따라서 암반 등급 등에 의한 최적의 지반평가를 위해 조사에서 얻어지는 모든 자료를 체계적으로 최대한 활용할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다. 많은 연구자들이 정량적 데이터가 부족한 경우에 대처하기 위해 정성적 데이터의 이용을 제안해 왔다. 본 연구에서는 시추가 되지 않은 구간의 암반등급을 추정하는 방법이 지구통계학 이론 중의 하나인 다분적 지시크리깅 기법에 기초하여 제안되었다. 실제 터널 설계에 있어서, 불확실성이 다른 두 종류의 자료, 예를 들어 시추공 자료와 물리탐사자료 등이 암반등급 산정에 동시에 활용될 수 있음이 제시되었다.

• 지구물리
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• 제6권1호
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• pp.13-23
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• 2003

본 연구 대상 지역은 석면 및 콘크리트 잔해물을 포함한 다량의 건축폐기물이 매립되어 있는 곳으로서, 건축 폐기물의 매설량과 매설된 범위를 파악하기 위하여 쌍극자배열전기비저항탐사 및 지반투과레이다탐사를 실시하였다. 전기비저항탐사는 총 6개의 측선에 대해 전극간격을 2, 2.5 및 5m로 설정하여 실시하였고, GPR탐사는 225Mhz송‧수신기 안테나를 이용하여 연속 모드 기법으로 총 12개의 측선에서 실시하였다. 전기비저항탐사 결과 매립된 구간 및 충적층에서는 10~수백ohm-m, 원지반에서는 1,000~5,000 ohm-m의 전기비저항을 나타내며 그 경계는 지상에서 5 m 깊이 안쪽에 위치하는 것으로 확인되었다. GPR탐사를 통하여 원지반과 매립층을 포함한 충적층의 경계 면이 지하 2 m 깊이 내외에 존재함을 확인하였고 이것을 토대로 건축 폐기물의 매립 구간과 심도를 추정한 후 이것을 매설 영역내 13곳을 굴착하여 육안으로 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 산출한 매설된 영역의 면적과 부피는 각각 약 3,953$m^2$및 4,033$m^3$ 으로 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권3호
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• pp.78-88
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• 2021

지구온난화로 인한 이상기후현상들이 지속되면서 온실가스 배출을 줄이기 위한 방안으로 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS) 기술이 전세계적인 주목을 받고 있는 가운데, 국내에서는 2017년 포항분지 영일만 해상 CO₂ 지중저장 실증 부지에 소규모의 CO₂를 성공적으로 주입하였다. 하지만 2017년 발생한 포항지진으로 인하여 국내 CO₂ 지중저장 사업의 안전성에 대한 사회적 우려가 심각해지면서 포항분지 영일만 CO₂ 지중저장 실증 사업은 중단되었다. 이 연구에서는 기존 연구에서 활용되지 않았던 해저면 탄성파 탐사자료를 영상화하여, 포항분지 영일만 CO₂ 지중저장 부지의 구조적 적합성을 재확인하고자 한다. 기존의 스트리머(streamer) 탐사자료를 이용한 영상화 결과와 비교하였을 때, 해저면 탄성파 탐사자료에 역시간 구조보정 기법을 적용한 영상에서 지층의 연속성이 개선되는 것을 확인하였다. 새로 획득한 역시간 구조보정 영상을 기반으로, 포항 영일만 CO₂ 지중저장 부지의 저장층으로서의 적합성에 대하여 논의하였다.