• 지구물리와물리탐사
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• 제13권1호
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• pp.1-8
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• 2010

탄성파 반사법 탐사는 석탄 구조를 묘사하기 위해 그리고 석탄 채굴법 중 장벽식 채단법(longwall mining)의 위험 경감을 위해 가장 널리 이용되며 가장 효과적인 방법 중의 하나이다. 그러나 이 탄성파 탐사법의 분해능은 화산암의 존재에 의해 영향을 받는다. 호주의 보웬분지(Bowen Basin)와 시드니 분지(Sydney Basin) 일부에 이러한 화산암이 분포하고 있으며, 이러한 지역에서 탄성파 탐사를 이용하여 지하지질구조를 정확히 밝혀내는 데는 어려움이 따를 수 있다. 결과적으로 그러한 지역은 석탄광 후보지로 관성을 끌지 못하게 된다 따라서, 이러한 현무암 지역에서 수행되는 탄성파 탐사의 성공률을 높이기 위한 기법들이 필요하다. 이 연구에서는 탄성파동 방정식에 기초한 모델링 기법을 이용하여 현무암의 물성차, 두계, 횡방향 연장성, 송신원에 대한 상대적인 위치, 다양한 형태의 불균질성이 탄성파 전파에 어떠한 영향을 주는가를 살펴본다. 탄성파 모델링 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 임피던스의 차가 큰 현무암과 다중 흐름(multiple flow)이 있는 경우 다중반사파가 강하게 나타나며 일차반사파가 약하게 나타난다. 2) 현무암층이 앓을 경우 현무암의 존재가 파의 전파에 미치는 효과가 두꺼운 현무암층에 의한 효과보다 적은 것으로 나타났으며, 3) 현무암이 부분적으로 덮여 있을 경우 표변전체가 현무암으로 덮여 있는 경우에 비해 그 효과가 미약하게 나타났다. 4) 저주파의 탄성파(특히 원거리 오프셋에서)가 고주파의 탄성파에 비해 현무암층을 더 잘 통과함을 알 수 있었다. 또한 5) 석탄층이 현무암층으로부터 얼리 떨어져 깊은 곳에 존재할수록 현무암층이 파의 전파에 미치는 영향이 적음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과들은 현무암층 하부에 대하여 탄성파 탐사를 수행할 때 발생할 수 있는 문제에 대한 통찰력을 제공할 뿐 아니라 탄성파 잡음을 적절히 처리하고 저주파수 대역의 지오폰으로 원거리 오프셋에서 탄성파 탐사자료를 획득함으로써 탄성파 탐사 결과를 개선시킬 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 제7회 특별심포지움 논문집
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• pp.83-92
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• 2005

연안지역에서 해수침투대의 특성을 파악하기 위하여 전기전도도 검층을 수행하였다. 검층의 목적은 투수성 파쇄대 및 고염분 지하수가 유입되는 구간의 확인이다. 전기전도도 검층은 시추공 내의 지하수를 전기적으로 다른 성질을 갖는 지하수로 치환하고 일정 양수 또는 자연 상태에서 시간에 따른 전기전도도의 변화를 측정한다. 따라서 시추공과 교차하는 투수성 파쇄대 또는 다공성의 대수층에서 시추공내로 유입되는 지층수 전기전도도의 변화 특성을 일정 시간 간격에 따라서 측정하면 지하수가 유입되는 구간의 확인이 가능하다. 현장 시험에 적용한 공내수 치환 시스템은 주입과 양수, 유량측정이 가능하며 내경이 작은 모니터링 PVC 케이싱도 적용이 가능하도록 제작하였다. 전남 영광의 연안지역에 위치하는 3개 시추공에 공내수 치환기법을 적용하여 전기전도도의 변화 특성을 측정한 결과, 연안지역의 고염분지하수는 균열암반을 통한 해수침투는 물론 간척사업으로 인한 잔류염분의 영향을 동시에 받고 있음을 확인할 수 있었다. 공내수 치환기법과 추가적으로 수행될 정량적인 해석 결과는 연안지역에서 수리상수 추정, 최적의 양수설계, 해수침투 특성 평가 등에 활용될 것으로 예상된다.

• 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.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2008년도 공동학술대회
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• pp.51-56
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• 2008

등방성 매질에서의 파형역산에 대한 연구는 1980년대부터 꾸준히 이루어져 왔으나 이방성 매질에 대한 연구는 그렇지 못하다. 본 연구에서는 이방성 매질에 대한 시간영역 셀기반 유한 차분 모델링 기법을 이용해 2차원 TI 구조에서의 파형역산 알고리듬을 개발하였다. 반복적인 비선형 역산에서 최대 급경사 방향은 역시간 구조보정의 역전파 방법을 이용하여 간접적으로 계산하였고, 이를 정규화 시키기 위해 슈도-헤시안 행렬을 이용하였다. 본 연구에서 제시된 시간영역 파형역산 기법을 이방성 매질을 포함한 2층 구조와 이방성 Marmousi 모형 자료에 적용하고 이를 등방성 매질만을 고려한 기존의 파형역산 결과와 비교하였다. 본 연구의 결과를 통해 이방성 매질을 등방성 매질로 가정하고 파형역산을 수행할 경우 정확한 영상을 얻을 수 없기 때문에, 실제 탐사 자료의 파형역산을 수행할 경우 이방성 매질을 고려해야 좀 더 정확한 지하 구조를 파악할 수 있음을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권3호
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• pp.207-212
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• 2004

자기지전류(MT) 자료의 3차원 역산에 대해 소개한다. MT 자료의 역산 문제는 기본적으로 악조건이므로 유일한 해가 존재하지 않는다. 이러한 비유일성을 줄이고 정확한 역산해를 구하기 위해서는 역산 시 사전정보를 추가하는 제약조건을 가해야 한다. 물리탐사 분야에서 비선형 역산에 사용되는 가장 일반적인 방법은 일련의 선형화된 역산문제를 푸는 Gauss-Newton법이다. 이 알고리듬은 수렴 시, 모델 공간에서 역산문제에 대한 목적함수를 최소화하는 최적해를 준다. 그러나 이러한 반복적 선형화기법은 3차원 MT 역산의 경우 Jacobian 행렬을 구하기 힘들기 때문에 그 유용성에 한계가 있다. 이러한 어려움은 CG법에 의해 완화할 수 있다. 선형 CG법은 Gauss-Newton 반복의 각 단계를 근사적으로 풀기 위해서 사용된다. 한편 비선형 CG법은 목적함수의 최소화에 직접적으로 적용된다. 이들 CG법은 Jacobian 행렬의 계산 및 대형 선형방정식의 해를 반복 당 세 번의 모델링으로 대치할 수 있어서 3차원 역산에 적합하다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.127-136
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• 2008

울릉분지에서 가스하이드레이트 부존 유망지역 파악을 위하여 2005년과 2006년에 탐해2호를 사용하여 2차원 및 3차원 탄성파 탐사를 수행하였다. 탐사장비는 항측시스템, 기록시스템, 스트리머 케이블, 음원 등으로 구성되었다. 주로 1,000 m 이상의 대수심 환경 및 해저면 하부 500 msec 구간에서의 속도분석의 신뢰도를 고려하여, 3 km 길이의 스트리머와 1,035 $in^3$ 용량의 동조 에어건 음원을 사용하였다. 현장탐사자료취득과정에서 음원파형분석, 2차원 저급중합, RMS 잡음 분석, 주파수-파수 스펙트럼 분석 등의 일련의 품질관리를 수행하였다. 음원의 품질기준 적합성을 검토하기 위하여 음원파형을 계산하고, 건제거시험을 통하여 에어건 고장시의 음원파형변화를 확인하였다. 실시간 품질 분석을 통하여 일부 탄성파 자료에서 너울잡음, 패러티 오류, 스파이크 잡음 및 조목잡음 등을 확인할 수 있었지만, 탐사자료의 품질이 전반적으로 양호함을 확인할 수 있었다. 특히 3차원 탐사 시 불가피한 현장상황에 의해 조목잡음의 영향을 받은 탐사자료에 대해 FK 필터링 및 누락 트레이스 복원 기법을 적용한 품질향상 결과를 제시함으로써 취득자료의 적합 판정 및 현장 탐사 지속이 결정될 수 있었다. 탐사자료가 품질기준을 벗어나는 탐사해역에서도 현장자료처리를 통하여 잡음제거 가능성을 제시함으로써 해양탄성파탐사의 효율성을 높일 수 있다.

• 천문학회보
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• 제43권1호
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• pp.72.4-73
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• 2018

북극 스발바르의 사면 지형에는 걸리가 발달되어 있다. 이러한 걸리는, 그 성인에는 여러 의견이 있으나, 화성에도 중고위도를 중심으로 다수 분포한다. 화성의 걸리는 2000년대에 들어 비로소 본격적으로 규명되고 있으나, 지형적 특성으로 인한 탐사의 한계로 지구에 분포하는 유사지형을 통한 비교 연구가 일반적이다(Costard, et al. 2007 등). 이 연구에서는 스발바르의 주도 롱이어비엔에서 UAV을 이용하여 획득한 DEM으로 스발바르 걸리를 측량하고, 이를 화성 중위도의 테라 사이메리아, 테라 시레넘, 노아 키스 테라에 분포하는 걸리와 비교하였다. Longyearbreen 빙하 전방에 위치한 사면을 UAV로 촬영하고, 이를 SfM-MVS(Structure from Motion & MultiView Stereo) 기법으로 3차원 점군 모델과 고해상도 DEM을 제작하여 분석하였다. 화성의 경우 MRO궤도 탐사선이 촬영한 HiRise DTM을 이용하여 분석하였다. 두 걸리는 기후와 지질 조건에 차이가 있음에도 불구하고 유사한 패턴을 보였다. 특히 테라 사이메리아에 위치한 걸리와 롱이어비엔 북사면의 걸리는 기준거리, 단면적, 폭, 경사, 제방 두께 등에서 상당한 정량적 유사관계가 있었다. 이는 두 행성의 걸리가 유사한 성인 및 형성 프로세스를 거쳤을 가능성을 시사한다. 측량 기법과 UAV 의 안정성을 개선시키면 지형 모델의 품질 향상 및 극지에서의 UAV 운용이 용이해질 것으로 기대된다. 또한 스발바르의 기후 요소 및 물리량 적용은 향후 화성 지형연구에도 응용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 지구물리
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• 제7권4호
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• pp.313-324
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• 2004

유한요소해석과 통계학적인 계측결과 분석법은 교각에 근접한 터널에 대한 효과적인 시공 전후의 안정성 평가 방법이다. 본 사례 연구에서는 이러한 평가방법을 고속철도 현장의 대구경터널에 적용하고 이에 대한 적용성 및 유효성을 평가하였다. 유한요소 해석결과 Pilot공법과 LW그라우팅에 의한 지반보강은 터널의 안정성 증대에 효과적인 것으로 분석되었다. 특히 2차원 해석 시 터널굴착의 재현성을 높이기 위해 3차원 해석을 통해 하중분배율 결정하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 초기 계측치의 손실을 해석적 방법을 통해 복구하는 기법 및 계측결과를 통계학적 기법을 통해 모델링하는 방법을 적용하여 계측결과의 신뢰성을 높였다. 연구대상 지역의 경우 계측결과에 대한 회귀분석결과 변위모델함수는 C(t) = a[1-exp(-bt)]가 적합하였으며, 이 식을 적용하여 최종변위를 예측해 본 결과 95%이상 변위가 수렴되어 있는 상태였다. 초기 변위경향에 의한 미계측 구간의 변위량을 추정에 대해서는 직선회귀식에 대한 F-검정을 실시하여 검증하였다. 검증결과 F-값이 10.81∼158.74, 결정계수 0.82∼0.99로 높은 신뢰도를 가지고 있다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.611-626
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• 2023

본 연구에서는 심층처분 부지선정에 필요한 인자를 선정하기 위해서 IAEA에서 제안한 심층처분을 위한 부지선정 과정 중 부지특성화 단계를 대상으로 해외사례를 검토하였다. 심층처분 방식을 결정한 스웨덴, 핀란드, 미국, 캐나다의 조사인자를 대상으로 분석을 실시하였으며, 조사인자에 대한 조사기법을 분석 정리하였다. 스웨덴과 핀란드의 부지 조사 현황분석 결과 지질, 수리지질, 수리지화학 분야의 조사인자는 공통적으로 포함되어 있으며, 스웨덴과 핀란드의 주요 현장조사 기법의 경우 각 나라에서 수행한 조사 기법이 유사하게 나타났다. 미국의 경우 폐쇄 전/후 지짐에 따른 조사그룹과 조사인자를 제시하고 있으며, 불포화대 조사와 포화대 조사에 대한 조사그룹과 인자를 각각 제시하고 있다. 조사기법에 대해서는 부지특성화 단계의 지구물리 조사기법, 수문 및 수리지질 조사기법, 수리지화학 조사기법, 역학적/물리적 및 열적 특성조사기법을 제시하고 있다. 캐나다의 경우 예비 적합성 평가와 상세부지 평가에 대한 조사인자를 제시하고 있으며, 조사 기법에 대해서는 지질조사, 물리탐사, 시추조사, 수문조사, 실내시험, 화학분석 등에 대해서 상세하기 제시하고 있다. 본 연구 결과는 추후 국내에 적용가능한 부지선정에 필요한 조사인자 및 각 조사인자에 대한 조사기법을 결정하는데 기여할 것으로 기대한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.98-104
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• 2011

탐사 지구물리학에서 수치 모사는 지하매질에서의 탄성파 전파 현상을 이해하는데 중요한 통찰력을 제공한다. 탄성파 모사는 음향파 근사에 의한 수치 모사보다 계산시간이 많이 소요되지만 전단응력 성분을 포함하여 보다 현실적인 파동의 모사를 가능하게 한다. 그러므로 탄성파 모사는 탄성체의 반응을 탐사하는데 적합하다고 할 수 있다. 계산 시간이 길다는 단점을 극복하기 위해 본 논문에서는 그래픽 프로세서(GPU)를 이용하여 탄성파 수치 모사 시간을 단축하고자 하였다. GPU는 많은 수의 프로세서와 광대역 메모리를 갖고 있기 때문에 병렬화된 계산 아카텍쳐에서 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서 사용한 GPU 하드웨어는 NVIDIA Tesla C1060으로 240개의 프로세서로 구성되어 있으며 102 GB/s의 메모리 대역폭을 갖고 있다. NVIDIA에서 개발된 병렬계산 아카텍쳐인 CUDA를 사용할 수 있음에도 불구하고 계산효율을 상당히 향상시키기 위해서는 GPU 장치의 여러 가지 다양한 메모리의 사용과 계산 순서를 최적화해야만 한다. 본 연구에서는 GPU 시스템에서 시간영역 유한차분법을 이용하여 2차원과 3차원 탄성과 전파를 수치 모사하였다. 파동전파 모사에 가장 널리 사용되는 유한차분법 중의 하나인 엇갈린 격자기법을 채택하였다. 엇갈린 격자법은 지구물리학 분야에서 수치 모델링을 위해 사용하기에 충분한 정확도를 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서 제안한 모델링기법은 자료 접근 시간을 단축하기 위해 GPU 장치를 메모리 사용을 최적화하여 가능한 더 빠른 메모리를 사용한다. 이점이 GPU를 이용한 계산의 핵심 요소이다. 하나의 GPU 장치를 사용하고 메모리 사용을 최적화함으로써 단일 CPU를 이용할 경우보다 2차원 모사에서는 14배 이상, 3차원에서는 6배 이상 계산시간을 단축할 수 있었다. 세 개의 GPU를 사용한 경우에는 3차원 모사에서 계산효율을 10배 향상시킬 수 있었다.