• 지구물리와물리탐사
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• 제5권1호
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• pp.23-32
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• 2002

비접지식 전기비저항 탐사는 땅에 접지전극을 설치하기 어려운 곳에서 전기비저항 탐사를 수행할 수 있는 방법으로 국내에서도 관심이 높아지고 있는 방법이다. 이 방법의 기본원리는 땅과 송수신 안테나의 용량결합(capacitive coupling)에 의하여 지하로 전류를 주입하고 이에 의한 전위차를 측정하여 자료를 획득하는 것이다. 본 연구에서는 쌍극자 및 단극 형태의 송수신 안테나를 일렬로 배치하는 방사 배열(radial array)에 대한 기하학적 상수를 유도하였다. 또한, 기존의 접지식 전기비저항 해석 알고리듬을 이용하여 비접지식 전기비저항 자료를 해석하기 위한 자료 전처리 및 변환 과정을 제시하였다. 즉, 획득된 탐사 자료를 기하학적 상수를 이용하여 일단 겉보기 비저항으로 변환한 후 쌍극자 배열이나 변형된 쌍극자 배열 자료로 보간 혹은 재샘플링함으로써 기존의 접지식 전기비저항 역산 알고리듬을 이용하여 해석하였는데, 동일 측선에서 수행한 접지식 및 비접지식 탐사 자료와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 비접지식 전기비저항 탐사법은 전류를 많이 주입할 수 없는 기기 상의 단점을 갖고 있음을 알 수 있었는데, 특히 전기비저항이 낮은 곳이나, 전기적 잡음이 심한 곳, 그리고 송수신 안테나의 접촉이 좋지 않은 지역에 적용함에 있어 세심한 주의가 요구된다. 그러나, 송수신 안테나를 일렬로 배열하여 견인함으로써 연속적으로 탐사 자료를 획득할 수 있고 전극 설치가 불가능한 지역에서 전기비저항 탐사를 수행할 수 있으므로, 신속하게 지하 천부에 대한 전기비저항 분포를 알고자 할 때 유용하게 쓰일 것으로 생각된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.261-270
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• 2006

제주도 중산간 지역에서 자기지전류(MT) 및 가청주파수대역 자기지전류(AMT) 탐사자료를 얻고 이를 이용하여 2차원 역산을 수행하였다. 일본 Kyushu에 원거리 기준점을 설치, 운용하여 양질의 자료획득이 가능하였고 MT 탐사와 동시에 AMT 탐사를 수행함으로써 $10^{-4}{\sim}10^4\;Hz$에 이르는 광대역의 수직탐사 자료를 획득하였다. 2차원 모델링과 현장자료에서 MT 주파수대만을 이용한 경우와 이것에 AMT 주파수대를 포함해서 역산을 수행한 경우를 비교한 결과, 우리나라와 같이 전기비저항이 높은 지질구조에서는 AMT 자료를 함께 얻어 천부의 분해능을 확보하는 것이 심부구조 해석에도 도움이 되는 것으로 나타났다. 두 개의 남-북 방향 측선에 대한 역산결과 제주도에서 특징적으로 나타나는 미고결 퇴적층이 10 ohm-m 내외로 두 개의 측선 전반에 걸쳐 나타났으며 측선 중앙부에서 심부까지 연장된 저비저항 이상대가 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 이 저비저항 이상대가 제주도 주변 바다의 영향인지 과거의 화산활동과 관련된 것인지에 대한 해석을 뒷받침해 줄 어떠한 정보도 아직은 확보되지 않아 향후 추가적인 연구가 요구된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권4호
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• pp.299-308
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• 2009

이산화탄소 지중저장을 위한 pilot 시험 부지선정을 목적으로, 그 후보지 중 하나인 경상북도 의성 지역에서 2차원 및 3차원 자기지전류(MT) 탐사를 수행하였다. MT 탐사의 목적은 주입된 이산화탄소의 누출통로로 작용할 수 있는 심부 파쇄대를 사전에 탐지하고자 하는 데에 있다. 탐사지역에 분포한 전자기적 잡음원의 영향에 의해 1 Hz 이상의 자료만을 이용하여 2차원 및 3차원 역산을 수행한 결과, $N55\sim65^{\circ}W$ 방향으로 약 1.6 km 심도까지 발달한 파쇄대가 저비저항 이상으로 뚜렷이 나타났으며 이는 백악기 주향이동 단층인 가음단층과 금천단층과 연관이 있는 것으로 해석되었다. 반면 연구지역의 동쪽에는 비록 천부에 소규모 파쇄대가 존재하나 약 2 km 심도까지는 전반적으로 균질한 층을 보이는 것으로 나타났다. 향후 시험시추 및 시추공을 이용한 정밀 탐사가 이루어져야 할 것이며, 대상지의 암석인 일직층의 공극률이 평균 1.47%로 매우 낮으므로 수압파쇄를 통한 인위적인 저류 공간의 생성이 필요할 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.85-92
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• 2008

자기지전류(MT)법은 지열조사에 효과적인 기술로 널리 적용되고 있다. 지열 지역의 복잡한 구조를 효율적으로 밝히기 위해서 보통 2차원 해석이 사용된다. 2차원 유한요소법(FEM)은 MT 해석을 위해 자주 사용되지만 소위 보조장의 계산 정밀도에는 주위를 기울어야 한다. Rodi (1976)는 보조장의 계산 정밀도를 향상시키는 방법을 제안하고 MOM 법이라 명명하였다. 그러나 이 방법은 유한요소 전체방정식의 대각 요소에 0을 추가하기 때문에 이를 풀 때 pivoting이 필요해 계산 효율이 떨어진다. 원래 MOM 법은 주로 역산 해석을 위해 고안된 것으로서 전기장과 자기장의 편미분을 동시에 구할 때 유용하다. 만일 모델링만이 필요하면 MOM 법을 경유하여 계수행렬을 수정하지 않아도 보조장을 FEM 해에서부터 직접 유도할 수 있다. 또한 MOM 법의 계산효율도 전체방정식 계수행렬의 행을 적절히 교환하면 크게 향상될 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권4호
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• pp.250-256
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• 2002

전기비저항 토모그래피는 지하의 전기비저항 분포를 영상화할 수 있는 매우 중요한 정밀 물리탐사법으로 지반조사 및 환경 오염대의 조사에 널리 사용되고 있다. 전기비저항 토모그래피 탐사의 경우 다양한 전극배열법이 사용될 수 있으며 각 배열법은 나름대로의 장단점을 가지고 있다. 예를 들어 단극배열의 경우에는 신호대 잡음비는 높으나 분해능이 벌어지며, 쌍극자배열의 경우에는 분해능은 높지만 신호대 잡음비가 너무 낮다. 단극-쌍극자 배열의 경우에는 중간정도의 분해능과 신호대 잡음비를 갖는다. 최근 개발된 변형된 단극-쌍극자 배열의 경우에는 단극-쌍극자 배열 수준의 신호대 잡음비와 분해능을 갖는다. 그러나 단극배열을 제외한 이들 전극배열법은 전류 및 전위 전극의 위치에 따라서는 겉보기 비저항이 발산할 수도 있다는 단점을 갖는다. 또한 단극배열의 경우에는 측정된 겉보기 비저항이 이상체의 전기비저항을 그대로 반영하지 못한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 전류전극과 전위전극의 상대적인 위치에 따라 단극-쌍극자 배열과 변형된 단극-쌍극자 배열을 혼용하는 소위 혼합배열이라는 새로운 전극배열법을 제안하고자 한다. 이 새로운 전극배열법은 신호대 잡음비 및 분해능은 단극-쌍극자 배열의 수준을 유지하며, 측정 시추공상에서 겉보기 비저항이 발산하지 않는 특성을 갖는다. 또한 측정되는 겉보기 비저항은 항상 이상체의 전기비저항을 잘 반영한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권4호
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• pp.223-231
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• 2015

자연 전위(SP, self-potential)의 발생에는 여러 요인이 있으나 이 연구에서는 지하수의 유동에 의해 자연적으로 발생하는 유동 전위(streaming potential) 또는 전기역학적 전위(electrokinetic potential)에 대해 주로 논의한다. 유동 전위는 다공질 매질에서의 물의 흐름에 의해 인공적인 전류원 없이 전류가 발생하여 야기된 전위이다. 기존의 유동 전위를 이용한 지열 저류층 해석에서는 지표면 전위 분포 계산을 위해 일반적으로 시추공에서 주입되거나 생산되는 지하수로부터 발생하는 SP 이상만을 고려하였고, 온도 차이가 나는 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따라 발생할 수 있는 SP에 대한 수치 모델링에는 한계가 있었다. 이에 따라 사면체 요소를 바탕으로 한 3차원 전기비저항 유한요소법에 기초하여 지열 저류층 내에서의 주입정, 생산정에 의한 SP 이상뿐만 아니라 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따른 SP 이상까지 고려할 수 있는 알고리듬을 개발하였다. 본 논문에서는 개발한 알고리듬을 검증 한 후, 간단한 지열 저류층 모델에 지열수 주입과 양수의 효과에 의한 SP 이상대의 SP 반응을 분석하였다. 향후 개발한 알고리듬을 이용하여 지층의 물성을 고려한 지열수 유동 속도 등도 고려함으로써 보다 심도 있게 지열 저류층 SP 반응을 분석하고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권3호
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• pp.139-144
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• 2013

유한길이의 다중 송수신 쌍극자에 의한 수평다층구조의 시간영역 전자기장을 계산하기 위한 컴퓨터 프로그램을 개발하였다. 시간영역 반응은 주파수영역에서 계산된 값에 빠른 역푸리에변환(inverse fast Fourier transform: FFT)을 적용하여 효율적으로 얻을 수 있다. 먼저 대수영역에서 등간격으로 한 decade 당 10개의 주파수영역 반응을 구한 후 FFT를 적용시키기 위해 3차 스플라인 사이채움(cubic spline interpolation)을 실시한다. 이 때 위상의 경우에는 스플라인 사이채움 이전에 위상곡선을 연속적으로 만들어 주는 과정이 추가된다. 스플라인 사이채움된 자료들은 송신전류파형과 곱말기(convolution)를 한 후 FFT를 통해 시간영역 자료로 만들어진다. 이 논문에서는 step-off 파형만 고려하였다. 개발된 시간영역 프로그램은 해석해와 해양 탄화수소 저류층 모델에 대한 반응을 이용하여 검증하였으며, 그 결과는 충분히 정확함을 확인 할 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권7호
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• pp.834-844
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• 2009

본 연구에서는 최소모델영역 연산자를 MT(magnetotelluric) 2차원 역산 알고리듬에 적용하여 역산 해의 대비를 향상시키고자 하였다. 이를 위하여 creeping법에 기초한 최소자승 역산에 최소모델영역 연산자를 수치적으로 유도하여 알고리듬을 구현하였으며, 공간함수로서의 평활화 상수를 도입한 ACB (Active Constraint Balancing) 법을 동시에 적용하여 최소모델영역 연산자를 이용할 때 단점으로 지적되었던 역산 해의 안정성을 향상시켰다. 고립된 단일 이상체 모델에 대한 수치실험을 통하여 MT 역산에 있어서 최소영역 연산자의 효과를 기존의 2차 미분연산자와 비교 분석하여 MT 역산에서의 특징을 고찰하였다. 또한 다중 이상체 모델에 대한 실험을 통하여 Occam 역산과 비교하여 최소모델영역 연산자를 이용한 역산 해의 특징을 비교 분석하였으며 현장 자료에의 적용을 통하여 그 적용성을 살펴보았다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2008년도 공동학술대회
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• pp.47-50
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• 2008

방조제에 의해 조성된 담수호 바닥 퇴적물의 특성 파악을 위하여, 스트리머 케이블을 이용한 수상 쌍극자배열 전기비저항탐사를 수행하였다. 담수호에서 얻어진 전기비저항 탐사 자료는 전극전개수가 작은 경우에는 낮은 겉보기 비저항 값을 보이며, 전극전개수가 증가함에 따라 증가하는 양상을 보인다. 따라서 고정된 전류전극에 대하여 전극 전개수가 증가할 경우 겉보기 비저항값이 크게 감소하는 자료는 역산자료에서 제외하는 기법을 적용하는 것이 필수적인데, 하부층에 대한 상부층의 비저항이 0.6$\sim$0.8 사이의 값을 적용하는 경우 역산 결과가 양호한 것으로 나타났다. 또한 바닥 퇴적물을 2층과 3층으로 설정한 후 역산 결과 담수호 물의 비저항을 고려한 역산 결과가 하부 퇴적물의 비저항 분포를 파악하는데 효과적인 것으로 나타났다.

• 지구물리
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• 제2권2호
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• pp.123-134
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• 1999

상부맨틀이나 하부지각의 고전도층(HCL)에서 나타나는 고이방성은 MT 탐사에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 고이방성 매질이 MT 반응에 미치는 영향을 고찰하기 위한 모델연구를 수행하였다. 각각의 균질한 암체의 전기적 성질은 대칭적인 전기전도도 텐서로 주어지며 모델링을 위한 기본방정식은 전기장과 자기장 성분이 결합되어진 주파수 영역 분산 방정식으로 주어진다. 이방성 매질에서는 전기장의 왜곡에 의해 항상 4성분의 임피던스가 존재하며, 2차원 구조에서는 대각선 성분, 특히 YY성분의 임피던스가 증가한다. 어떤 경우에는 서로 이방성 주향이 다른 매질의 상호작용에 의해 TM 모드의 위상이 90° 이상으로 증가하고 겉보기비저항이 낮아지는 현상이 발생한다. GB 분리법은 광역적인 반응을 추출하는데 이용될 수 있으나, 심부의 이방성의 영향을 크게 받는다. 이상의 모델연구의 결과를 BC87자료에 적용하여 현장자료에서의 이방성 효과를 고찰하였다.