• 지구물리와물리탐사
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• 제24권3호
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• pp.113-130
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• 2021

지반 침하, 도로 안전성과 같은 사회적 이슈로 지하 공동 분포를 조사하기 위한 지표투과레이더(ground penetrating radar, GPR) 탐사가 활발히 진행되면서 자료의 양도 함께 증가하고 있다. 하지만 비용과 시간의 효율성을 고려해보았을 때, 모든 자료를 해석할 수 없기 때문에 더욱 직관적이고 정확한 판단이 가능한 해석법이 필요하다. 이러한 문제를 개선하기 위해 정량적 해석이 가능한 속성 분석법이 제안되고 있다. 탄성파 해석에서 많이 사용해온 속성 분석 중 GPR 자료에 적용할 수 있는 속성으로는 복소 트레이스(complex trace)와 유사성(similarity)이 대표적이다. 또한, 최근 영상처리 기술의 발달로 개발된 새로운 속성인 모서리탐지 속성, 이미지 질감 속성 등도 적용성이 있다. 이 논문에서는 GPR 자료 속성분석 연구의 기초를 마련하기 위해, GPR에 적용할 수 있는 속성 분석들을 소개하고 이들의 개념에 대해 기술한 뒤, 속성분석에 기초한 해석법과 다양한 분야에서 활용한 사례를 분석하고자 한다.

• 자원환경지질
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• 제35권5호
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• pp.455-463
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• 2002

자료의 부족 및 육.해양을 동시에 감안해야 하는 상황으로 인하여 아직까지 한반도 중부 대륙에서 해양지역으로 이어지는 대륙연변부에서의 심부지각구조에 관한 심층적인 지구물리학적 연구는 이루어지지 못하였다. 본 연구에서는 중력자료를 이용하여 대륙과 해양을 잇는 대륙연변부 북위37$^{\circ}$~38$^{\circ}$, 동경128$^{\circ}$~132$^{\circ}$지역에 대한 심부지각구조를 해석하였다. WCA보정을 이용하여 해상지역의 선상중력자료에 나타나는 탐사측선상의 잡음으로 판단되는 고주파성분을 제거하고, 보정된 해상지역의 free-air 중력이상을 동일한 고도 기준면을 갖는 육상지역의 부게 중력이상과 결합하였다. 연구지역의 중력이상을 4개 지역으로 나누고, 각각의 지역에 대한 파워스펙트림 분석에 의해 산출한 모호면으로 판단되는 밀도 경계면은 한반도 내륙 부에서 대륙주변부를 지나 동해 울릉분지 쪽으로 갈수록 심도가 점점 얕아지는 양상을 보인다. 파워스펙트럼 결과에 의해 기초 모델로 설정하고 모델링을 실시한 결과, 모호면의 심도는 한반도 내륙지역에서는 약 33~35 km로 나타나고, 대륙주변부에서의 모호면의 심도는 18~28 km로서 한반도 내륙지역에 비해 얕아진다. 이와 같은 구조적 특성은 울릉분지의 주변부를 따라 나타나고 있는 중력변화에서도 잘 나타나고 있다. 울릉도 남쪽 해역에서의 모호면은 약 16~17 km로 대륙 쪽의 모호면 깊이보다 훨씬 얕다. 이와 같이 중력자료로부터 구한 지각모델의 결과는 인근 지역에서 이루어진 탄성파탐사를 통한 지각모델링 결과와 매우 유사하게 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제53권4호
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• pp.479-489
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• 2020

단층은 근원암에서 형성된 석유 가스 등의 탄화수소가 이동하는 통로이자 탄화수소를 가두는 덮개암의 역할을 할 수 있는 지질구조로, 탄화수소가 축적된 저류층을 찾기 위한 탄성파 탐사의 주요 대상 중 하나이다. 하지만 기존의 유사성, 응집성, 분산, 기울기, 단층가능성 등 탄성파 자료의 측면 방향 불연속성을 활용하는 단층 감지 방법들은 전문지식을 갖춘 해석자가 많은 계산 비용과 시간을 투자해야 한다는 문제가 있다. 따라서 많은 연구자들이 단층 해석에 필요한 계산 비용과 시간을 절약하기 위한 다양한 연구를 진행하고 있고, 최근에는 머신러닝 기술을 활용한 연구들이 활발히 수행되고 있다. 단층 해석에는 다양한 머신러닝 기술들 중 서포트백터머신, 다층퍼셉트론, 심층 신경망, 합성곱 신경망 등의 알고리즘이 사용되고 있다. 특히 합성곱 신경망을 활용한 연구는 독자적인 구조의 모델을 사용한 연구뿐만 아니라, 이미지 처리 분야에서 성능이 검증된 모델을 활용한 연구 및 단층의 위치와 주향, 경사 등의 정보를 함께 해석하는 연구도 활발히 진행되고 있다. 이 논문에서는 이러한 연구들을 조사하고 분석하여, 현재까지 단층 위치 및 단층 정보 해석에 가장 효과적인 기술은 영상 처리 분야에서 검증된 U-Net 구조를 바탕으로 한 합성곱 신경망인 것을 확인했다. 이러한 합성곱 신경망에 전이학습 및 데이터 증식 기법을 접목하면 앞으로 더욱 효과적인 단층 감지 및 정보 해석이 가능할 것으로 기대된다.

• 지구물리
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• 제10권1호
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• pp.13-25
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• 2007

본 연구에서는 중력, 자력자료와 기존 탄성파 연구결과를 이용한 역산 및 모델링을 통하여 모호면의 심도 변화 및 대륙붕에서 울릉분지로 이어지는 지역의 지각구조를 연구하는데 목적이 있다. 연구지역의 후리에어중력이상은 해저지형 효과를 잘 반영하며 나타나고 있다. 부게중력이상은 울릉분지 중심부로 갈수록 증가하고 있는데 이는 울릉분지 하부의 모호면이 상승되어 있다는 것을 암시한다. 자기이상의 특징은 대륙주변부를 따라서 북동방향으로 양의 자기이상이 존재하며 울릉분지로 가면서 감쇠한다. 아날니틱 신호를 보면 후포뱅크에서 소규모의 이상이 존재하고 대륙사면 지역에서는 강한 이상대가 분포되어 있다. 후포뱅크에서 나타나는 이상은 이곳이 화산관입으로 융기된 지역인 것을 암시한다. 대륙사면에서 양의 자기이상은 SDR(seaward dipping reflectors)의 존재를 지시하며 탄성파 단면에서 나타나는 SDR의 위치와 일치한다. 부게중력이상에 대한 역산과 2차원 중력 모델링 결과에서 나타난 모호면의 변화는 대륙주변부에서 울릉분지쪽으로 갈수록 모호면의 깊이가 상승하였으며 OBS 속도구조에서 나온 결과와 좋은 일치를 보인다. 2차원 중력 모델링 결과 대륙지각 하부에는 magmatic underplating zone이 존재를 암시하며 이는 이 지역에서 리프팅이 일어났을 가능성을 지시한다.

• 지구물리
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• 제3권2호
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• pp.127-138
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• 2000

시멘트 모르타르 재료에 대한 동탄성계수와 정탄성계수의 차이를 고찰하고자 일곱 단계의 물시멘트 혼합비에 대해 다양한 길이의 시료를 제작, 시험하였다. 이들 시료의 동탄성계수 및 정탄성계수는 비중 측정, 초음파 전파 속도 측정 및 일축 압축 시험을 통해 결정되었으며, 시료에 대해 측정된 P파 및 S파 속도 분석은 기존의 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식을 통해 수행되었다. 일련의 자료 처리 과정을 지친 디지털 방식 자료는, 초음파 전파 속도를 정밀하게 분석하는데 결정적인 역할을 할 수 있음이 확인되었으며, 복수 시료를 이용한 거리 변화에 따른 파의 지연 시간 변화를 이용한 속도 산정 방식이, 단일 시료 길이와 전파 시간을 이용한 기존 속도 산정 방식보다 더욱 정밀한 값을 보여주는 것으로 판명되었다. 밀도는 시료의 P파 및 5파 속도와 뚜렷한 양의 상관성을 보여주며, 일축 압축 강도 역시, 밀도와 뚜렷한 양의 상관성을 보여준다. 초음파 전파 속도를 통해 측정된 동탄성계수$(E_D)$와 일축 압축 시험을 통해 측정된 정탄성계수$(E_S)$의 비율$(E_D/E_S)$은 시료의 강도가 커질수록 함께 커지는 경향을 보여주었으며, 모든 시료에 대해 항상 동탄성계수가 정탄성계수보다 높게 평가됨이 확인되었다. 그러나 동포아송비$({\nu}_D)$와 정포아송비$({\nu}_S)$의 비율$({\nu}_D/{\nu}_S)$은 강도와 특별한 상관성을 보여주지 않았으며, 그 비율도 $69{\sim}122\;%$정도로 동포아송비와 정포아송비가 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권1호
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• pp.52-59
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• 2008

해양 심부 견인 전기비저항 탐사 방법이 새로이 개발되었다. 이 방법은 탄성파 반사법 탐사에서 잘 영상화 되지 않던 메탄 하이드레이트의 상부 경계를 찾아내기 위해 고안되었다. 이 장비는 하나의 송신기와 8개의 송신 전극들 및 한 개의 수신쌍극자를 갖는 160 m 연장의 긴 꼬리가 연구용 탐사선에 연결 되어 해저면 근처에서 끌리도록 만들어져 있다. 수치모형실험은 고안된 해양 전기비저항 탐사 방법이 메탄 하이드레이트 층의 상부를 효과적으로 잘 영상화함을 보여주었다. 실제 탐사는 메탄 하이드레이트가 노두로 관찰된 동해에 속해 있는 Joetsu의 먼바다에서 수행되었다. 대략 3.5 km에 달하는 탐사측선에 대하여 전기비저항 자료가 성공적으로 얻어 졌으며 상대적으로 높은 겉보기비저항 값들이 감지되었다. 특별히 메탄 하이드레이트가 들어나 있는 지역에서는 이상적으로 높은 겉보기비저항 값이 관측되었으며, 우리는 이 고겉보기비저항 값이 해저면 밑의 메탄 하이드레이트 지역에 의한 것으로 해석 하였다. 해양 전기비저항 탐사는 메탄 하이드레이트가 매장되어 있는 지역에서 해저면 하부를 잘 영상화 할 수 있는 새로운 도구가 될 것이다.

• 지구물리
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• 제2권1호
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• pp.9-26
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• 1999

동해의 남서해역에 위치하는 울릉분지의 지각은 정상적인 해양지각보다 두꺼워서 과연 해양지각인지 아니면 얇아진 대륙지각인지가 불분명하다. 울릉분지의 지각구조와 그 특성을 정확히 모르는 가운데 분지의 진화에 관한 서로 다른 모델들이 제시되고 있음에 비추어 이 논문에서는 심부 탄성파 탐사자료를 이용하여 울릉분지의 지각구조와 특성을 밝히고 형성에 대한 단서를 제시하고자 한다. 울릉분지 지각의 두께는 10 km로서 정상적인 해양지각보다 두꺼우나 해저면 지진계 자료의 -p 분석과 2차원 파선추적을 기초로 하는 해석의 결과는 다음과 같이 해양지각의 특징을 가짐을 지시한다. (1) 울릉분지의 지각은 깊이에 따른 속도와 속도구배(velocity gradient)의 분포에서 상부층과 하부층으로 구성되는데 이들은 각각 전형적인 해양지각을 이루는 층단위 2 (layer 2)와 층단위 3 (layer 3)과 일치한다. (2) 상부층과 하부층 사이에는 약 1 km 구간에 걸쳐 5.7-6.3 km/s의 속도를 갖는 층을 관찰할 수 있는데, 이 것은 해양 층단위 2와 3 사이의 전이층으로 알려진 층단위 2C를 나타낸다. 그러므로 전형적인 대륙지각의 특징을 보이는 남서 일본열도가 늘어나면서 울릉분지가 형성되었다고는 볼 수 없다. 대신, 지각의 속도와 두께는 맨틀플룸의 바로 위가 아니라 그 주위에서 형성되는 정상보다 뜨거운 맨틀대류권내에서 발생하는 해저면확장에 의해 울릉분지가 형성되었음을 지시한다. 울릉분지의 형성에 영향을 미친 맨틀플룸은 중국 북동부에 존재하였을 것으로 추정되는데 이러한 논리는 울릉분지내와 그 주변에 분포하는 화산암의 형성시 맨틀플룸의 영향을 받았다는 지화학적 추론과 일치한다. 따라서 이 논문에서는 동해 남서부의 열림이 일본열도의 늘어남에 의한 것이 아니라 해저면 확장과 맨틀플룸의 영향을 받은 것임을 제시한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권2호
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• pp.102-115
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• 2012

이 논문은 퇴적물내 포함되어 있는 가스하이드레이트의 포화도를 계산하는 여러 방법에 대하여 토론하고자 한다. 가스하이드레이트의 포화도를 계산하는 방법은 물리검층 자료를 이용하는 방법과 코어자료(압력코어 포함)를 이용하는 방법, 그리고 탄성파 탐사자료로부터 얻을 수 있는 속도 자료를 이용하는 방법 등 크게 세가지 방법으로 나눌 수 있다. 물리검층 자료중 전기비저항 자료를 이용하는 방법의 경우 Archie 식을 주로 이용하는데 이 경우 각각의 변수 값을 정확하게 정의하는 게 중요하다. 또한 가스하이드레이트의 산출형태도 포화도 계산에 큰 영향을 주기 때문에 주의해야 한다. 코어자료를 이용하는 경우 공극수의 염소량을 측정하는 방법과 압력코어를 취득할 경우 이를 이용하는 방법이 있다. 지금까지 발표된 정량적이고 가장 정확한 가스하이드레이트 포화도값을 구할 수 있는 방법이 압력코어를 이용하는 것이다. 그러나 이는 비용과 시간이 많이 소요되기 때문에 연속적인 자료를 얻기가 어렵다는 단점이 있다. 지금까지 발표된 가스하이드레이트 포화도 값을 비교해 보면 전기비저항 값을 이용한 경우가 가장 높은 값을 압력코어를 이용하여 측정한 경우가 가장 낮은 값을 보여주는 경향이 있다. 그러나 이러한 값이 모든 경우에 있어서 절대적인 경향을 보여준다고 볼 수는 없다. 그러므로 가스하이드레이트의 포화도를 정확하게 계산하기 위해서는 여러 가지 방법을 이용하여 계산해야 하며 이를 비교하여 가장 적절한 값을 사용해야 할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권4호
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• pp.211-216
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• 2013

일반적으로 평활화 필터는 주변값들과의 차이를 감소시켜 함수를 정규화하는 역할을 한다. 따라서 완전파형역산에 평활화 필터를 적용하면 역산 해를 정규화 할 수 있으며 실제 지하 구조에 가까운 영상을 얻을 수 있다. 다만 단일 평활화 계수를 사용했을 때는 지층 형태나 속도변화에 관계없이 동일하게 평활화가 이루어지므로 지층간 경계면이나 단층 등의 구조가 불명확해지는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 단일 평활화 계수가 아닌 역산 반복 과정에 따라 선택적으로 평활화 계수를 조정하는 정규화 기법을 개발하였다. 먼저 파형역산에 적합한 탐사자료의 주파수 대역과 그에 대응하는 파수 범위를 분석하였다. 분석한 파수 범위에 적합한 평활화 계수를 선정하기 위해 평활화 필터의 파수 스펙트럼에서 99백분위수에 해당하는 파수를 유효최대파수로 결정하였다. 선정된 평활화 계수를 반복역산에 따라 다르게 적용하여 여러 주파수를 동시에 이용하는 멀티-스케일 완전파형역산을 구현하였다. 암염 모델과 같은 속도대비가 큰 지질구조에 대해 성공적인 역산결과를 얻음으로써 본 연구에서 개발한 평활화 계수 선택기법이 효과적인 정규화 과정을 구현한다는 것을 알 수 있었다. 또한 무작위 잡음이 더해진 인공합성 음원모음 자료에 대한 수치예제를 통해 현장 자료에 대한 적용 가능성도 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권2호
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• pp.71-78
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• 2013

일방향 파동방정식(one-way wave equation)을 이용한 참반사 보정은 거꿀 참반사 보정(reverse time migration)에 비해서는 계산시간의 효율성을 향상시킬 수 있고 파선이론에 기초한 참반사 보정에 비해서는 상대적으로 정확한 영상화를 수행할 수 있다는 장점이 있다. 이 연구에서는 이러한 일방향 파동방정식을 이용하는 참반사 보정 알고리즘 중 Generalized-Screen (GS) 전파자를 이용하여 이방성 매질 중 횡적등방성(Vertical Transversely Isotropy, VTI) 매질에 적용가능한 겹쌓기 전 심도 참반사 보정(PreStack Depth Migration, PSDM) 모듈을 개발하였다. GS 전파자는 위상막(phase screen) 참반사 보정의 얇은 막(thin slab) 전파자에서 수직느리기항(vertical slowness)의 Taylor 급수 전개 시 고차항을 고려했기 때문에 수평적 속도변화가 크거나 급격한 경사를 지니는 구조에 대해서도 정확한 영상을 얻을 수 있다. 개발된 GS 참반사 보정 모듈을 검증하기 위해서 VTI 매질에 적용되는 전파자(GSVTI propagator)를 고차항의 차수에 따라 분석한 결과 차수가 증가할수록 넓은 각으로 전파하는 파동장의 정확도가 향상되었다. 그리고 수치모형실험을 통해서 이방성 매질에서 얻은 합성탄성파탐사 자료에 본 연구에서 개발된 이방성 GS 참반사 보정과 등방성 GS 참반사 보정을 각각 적용한 결과 이방성 GS 참반사 보정이 급경사나 이방성이 강한 지역에서의 구조에 대해 더욱 정확한 영상을 제공하는 것을 확인할 수 있었다.