• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2004년도 대한지구물리학회.한국지구물리탐사학회 공동학술대회 초록집
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• pp.132-138
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• 2004

탄성파 탐사는 인공지진파를 이용하여 지표면 하부의 물성을 알아내는 지구물리탐사로서 20 세기 초부터 석유탐사와 공학적 지반조사에 가장 널리 사용되었다. 굴절법 탄성파 탐사는 지층의 탄성파 속도를 알아내는 방법으로서 최근에는 석조문화재 등의 지반특성 조사에서 사용된 예가 있다. 이번 연구에서는 공주 공산성의 쌍수정 광장에 위치하는 공산성 원형연못 주변의 지반에 대하여 굴절법 탐사를 실시하였다. 쌍수정 광장은 기존의 발굴조사를 통하여 백제 추정왕궁지가 위치한 곳으로 알려졌으며, 광장 남쪽에 원형연못(상면직경 7.3 m, 바닥직경 4.78 m, 높이 3 m)도 발굴되었다. 원형연못 주변에 5개 탄성파 측선을 설치하였고, 해머 타격점과 수신기의 배열을 3가지 다른 방식을 적용하여 24 m, 31 m, 48 m 측선깊이의 굴절법 자료를 얻었다. 대체로 공산성 원형연못 주변의 지반은 3개 층으로 구성되어 있다. 각 층의 겉보기 속도는 약 261${\~}$391 m/s, 약 591${\~}$992 m/s, 약 1950${\~}$3230 m/s이며, 첫 번째와 두 번째 층의 두께는 각각 약 2${\~}$2.4 m 와 4.6${\~}$8.6 m이다. 일반적으로 최하부 층의 속도는 기반암, 상부층들의 속도는 풍화토에 대응한다. 그러나 두 번째 층의 주시곡선 형태와 속도범위는 국내 석탑 문화재 하부의 것과 유사한 것으로 보아 공산성 연못주변은 인공적인 기초지반의 가능성을 제기하며, 그렇다면 공산성 원형연못은 파내려 간 것보다는 쌓아 올렸을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.83-87
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• 2004

본 연구는 고해상도의 충적층 지하수위 분포 조사를 위한 탄성파 굴절법 조사 방법을 소개하고 부여 군수리 충적층 일대에서 이 기법을 통해, 획득된 실제 충적층내의 지하수위 조사 결과를 제시한다. 기본적으로 본 연구에서 활용된 연속 굴절파 중합 방식은 동일 공심점(common mid point, 이후 CMP)을 갖는 굴절파 신호를 취합하고, 이격 거리(offset)에 대한 시간 지연 효과 보정을 수행한 후, 이들 신호를 중합하여, 충적층의 지하수위면에서 굴절된 신호를 보다 뚜렷이 부각시켜 정확한 지하수위 정보를 획득 하는 방식으로 일명 CMP 굴절법이라고도 한다. 이 방식은 독일에서 최초 개발되었으나(Gebrande, 1986; Orlowsky 등, 1998), 국내에서 적용되기는 본 연구가 최초이다. 이러한 탄성파의 굴절 신호를 사용하는 방식은 우선, 기존의 일반적인 고해상도 반사법 탐사에서 잡음으로 여겨졌던 굴절파 신호를 활용할 수 있으며, 고해상도 반사법 탐사와 동일한 배열과 운영 방식으로 획득된 자료에서 원하는 정보를 획득할 수 있으므로, 고해상도 반사법에 의한 기반암 조사와 함께 적용될 경우, 정화한 충적 대수층의 분포를 조사할 수 있게 하여주는 획기적인 조사 신기술이다. 개발된 기법은 부여 군수리 충적층 지역을 대상으로 적용되었으며, 그 결과 기존의 어떠한 지구물리 조사 방법보다 정확하고 분명한 지하수위 분포를 보여주었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권4호
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• pp.237-242
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• 2005

기반암 심도측정을 위한 탄성파 굴절법 탐사자료 분석 결과 다음과 같은 사실을 확인 하였다. 1) 매질의 탄성파 속도는 표토층(<4 m)에서는 250 m/s, 충적층(4< < 17 m)은 2,500 m/s, 암반은 3,000 m/s 이상이다, 2) 탄성파 탐사에서 표출된 최하부 굴절면의 심도는 최대 17 m 정도로서 이는 3) 속도 및 밀도 검층 자료에서도 동일하게 심도 17 m 부근에서 속도 및 밀도의 증가가 관측된다. 반면 시추조사에 의하면 25 m 이하에서 암반(화강암)이 나타나며 결과적으로 굴절법 탄성파 탐사 및 검층기록과 시추조사 결과에서의 기반암 깊이가 서로 일치하지 않는다. 이러한 원인은 본 조사지역이 충적층의 속도가 상당히 커서 본 탐사기록의 송신원-수진점 거리($70{\sim}80m$)는 심도 25 m의 기반암 굴절파를 초동으로 기록하기 위해서는 충분하지 못한 것으로 분석하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.85-98
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• 2009

굴절법 토모그래피를 구현하는 대부분의 컴퓨터 프로그램은 타우-피 역산 알고리즘을 이용하여 초기 모델을 생성한다. 타우-피 역산 알고리즘은 지층의 수직 분해능에 초점을 맞추기 때문에 전단 영역의 존재를 지시하는 탄성파 속도의 감소와 같은 수평적인 변화를 탐지하는데 실패하는 경우가 자주 발생한다. 본 연구에서는 타우-피 역산 알고리즘이 50미터 혹은 10개 측점 너비의 주요 전단 영역을 탐지하거나 정의하는데 실패하는 사례를 보여준다. 그럼에도 불구하고 대다수의 굴절법 토모그래피 프로그램들이 각 지층의 수직 속도 구배로 탄성파 속도를 매개화한다. 이와는 달리, 일반상반성방법(Generalized Reciprocal Method; GRM) 역산 알고리즘은 개별 지층의 수평 분해능을 강조한다. 본 연구에서는 GRM 역산 알고리즘을 이용하여 50미터 폭의 전단 영역을 성공적으로 탐지하고 정의하는 사례를 보여준다. 전단 영역의 존재는 2차원 선두파 진폭분석과 이후의 3차원 굴절법 탐사의 일환으로 수행된 몇 개의 근거리 직교 탄성파 탐사에 의해 확인된다. 또한. 송신원 기록 진폭분석 결과는 풍화대에서 수직 속도 구배보다는 속도역전이 발생하는 것을 보여준다. 결론적으로 말하면, 모든 탄성파 굴절법 탐사가 실용적으로 정확한 심도추정 결과를 제공하는 것을 목적으로 하면서도 개별 지층의 수평 분해능을 강조하는 기법들이 지질환경공학적인 응용에 더 유용한 결과를 생성한다는 것이다. 향상된 수평 분해능의 장점은 구조적 특징이 탄성파 속도의 변화 크기로부터 인식될 수 있는 2차원 트래버스(tracverse)로 얻어질 수 있다. 또한, 3차원 탐사로부터 얻어진 공간 패턴은 탄성파 속도에서는 고유한 변화나 징후를 보이지 않는 단층과 같은 구조적 특징의 인식을 가능하게 한다.

• 자원환경지질
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• 제39권4호
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• pp.441-450
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• 2006

우리나라에서 최초로 육상탄성파탐사를 실시한 것은 1960년대 중반이다. 탄성파탐사와 관련된 최초의 보고저가 나온 것은 국립지질조사소의 김종수박사 등이 1964년 포항지역의 석유부존 가능성을 조사하기 위하여 수행한 반사법 탄성파탐사와 서울대학교의 현병구교수가 탄광의 갱도 주벽의 상태를 조사하기 위하여 실시한 굴절법탐사이다. 이후, 국립지질조사소 기본연구계획의 일환으로 경상계 퇴적분지의 층후 및 지질구조 조사를 위한 굴절법탐사가 실시되었다. 1970년대 들어서는 지하수조사, 광물자원탐사, 땅굴조사, 원자력 발전소 지반조사 등 탐사의 대상과 목적이 다양해졌으며, 1978년에는 CDP기법을 이용한 반사법탐사가 경상분지 지역에서 처음으로 실시되었다. 이후, 육상 탄성파탐사는 토목건설 분야에서 지반조사를 위한 굴절법탐사를 위주로 이루어지다가, 1990년대 들어서서 고해상반사법탐사와 탄성파토모그래피 및 다양한 시추공 탄성파탐사가 시도되었다. 이와 함께 응용분야도 단층대나 조간대와 같은 특정 지역에 대한 학술적 목적의 연구와 더불어 고속도로, 철도, 댐 건설 등 각종 토목엔지니어링, 지열과 광물 자원탐사, 매립지나 해수침투 지역 등의 환경영향 조사, 문화재 안전관리를 위한 고고학에의 응용 등 다양한 분야로 확대되었다. 2002년에는 한반도를 가로지르는 측선 상에서 지각규모의 탄성파탐사가 이루어져 육상탄성파탐사 연구의 새 장을 열게 되었다. 그 동안 우리나라 대륙붕과 해외 유전지역에서의 활발한 석유탐사를 통하여 이룩한 탐사기술의 자립화와 자료 처리를 위한 소프트웨어 부분에서 이룩한 기술적 발전은 앞으로 육상탄성파탐사의 활성화에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.1-8
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• 2009

지구물리 탐사는 대전대학교에 위치한 자연사면의 상부에서 2개 측선을 실시하였다. 전기비저항 탐사와 탄성파 굴절법 탐사는 천부에 퍼한 지층 경계, 풍화대 지역 및 지질 특성을 파악하기 위해 실시한 반면, AMT 탐사는 비교적 깊은 심도에 대한 정보를 얻기 위해 측선 2에서 병행하였다. 탐사 결과를 보면, 전기비저항 탐사와 탄성파 굴절법 탐사는 찾고자 하는 지질 특성에 관련하여 서로 일치하는 양상으로 나타났으며, AMT 탐사는 전반적인 기반암의 분포와 파쇄대에 대한 영상을 제시하였다. 그러므로 자연사면에서 복합 물리탐사의 적용은 지하 구조에 대해 상세한 정보를 제공하므로, 이를 통해 사면붕괴에 대해 보다 정확한 해석을 할 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.109-115
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• 2008

공학적 목적의 지반조사에 양질의 자료를 제공하기 위해서는 여러 가지 조사들이 동시에 수행되어야 하고 또한 통합적인 해석이 필요하다. 본 연구에서는 천해저에서 지층 경계에 대한 분해능이 뛰어나며 지층 형태 파악이 용이한 2개의 부머와 단일채널 스트리머를 이용한 탄성파탐사 반사법과 지층의 물리적 특성 가운데 중요한 성질인 탄성파 속도를 구할 수 있도록 한 개의 에어건과 4 m 간격의 24채널 해저면 수신케이블을 제작하여 이용한 굴절법을 동시에 수행함으로써 보다 정확한 지질정보 획득을 시도하였다. 단일채널 반사법 탐사자료는 통상적인 전산처리과정을 통하여 해상도 및 품질이 향상된 2차원 고해상 탄성파 단면도를 얻었고, OBC (Ocean Bottom Cable) type의 수진기를 이용하여 얻은 굴절법 탐사자료는 토모그래피 방법을 통하여 속도 단면도를 구하였다. 두 가지 탐사 결과에 대한 통합적인 해석 단계로서 반사법 탄성파 단면도는 굴절법에서 얻은 속도정보를 이용하여 심도 전환된 단면도를 얻었고, 이로부터 3차원 기반암 심도 단면도와 퇴적층 두께 분포도 등에 대한 정보를 도출할 수 있었다. 천해저 지반조사 분야에 본 연구에서 제시한 방법을 이용하면 보다 정확하고 신뢰성 높은 지질정보가 파악될 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.319-322
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• 2002

그라우팅으로 지반 개량된 조간대 퇴적층의 지층구조를 규명하기 위한 방법으로 전기비저항탐사, 굴절법 탄성파탐사, 지하레이더탐사를 실시하였다. 연구대상 지반의 10m 전후 심도에서 해수의 영향을 받는 수평의 저비저항대가 발달하며, 저비저항대는 모래가 우세한 지층에 해당한다. 지반의 탄성파 속도는 1~3km/sec의 범위로 조간대의 미고결 퇴적층과 비교할 때 매우 높은 속도에 보여준다. 지반의 높은 속도는 지반 개량의 효과로 판단된다. 지하레이더탐사에서 퇴적층의 구성 물질에 따라 교반 정도가 달지는데 모래층은 퇴적물과 주입제의 교반이 잘 이루어져 불규칙한 반사면으로 나타나며, 점토층은 교반이 불량하여 개량된 부분은 주상으로 관찰된다. 물리탐사의 결과와 시추조사를 대비할 때 지반 개량은 기반암까지 시행되었으며, 양호한 암반을 지시하는 고비저항대와 고속도층은 내륙으로 갈수록 깊은 심도를 보여준다. 이것은 지반 개량 이전의 기반암 심도와는 상반되는 것으로 지반 개량의 효과는 해안방면의 지층에서 잘 나타난다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권1호
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• pp.78-84
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• 2008

한국의 원자력발전소 부근에서 발생한 최근 지진으로 한반도 남동부에 위치한 울산단층대의 지진활동에 사회적 관심이 집중되고 있다. 이 단층대의 지하구조를 규명하기 위하여, 울산시 북쪽의 동천강 계곡에서 고분해능 탄성파 굴절법 및 반사법 탐사와 조밀한 간격의 중력탐사를 실시하였다. 이 지역에는 폭 약 1 km인 계곡 내의 충적층 하부에 단층대가 남북방향으로 놓여있다. 24채널 탄성파 굴절법 및 반사법 자료는 타격점과 수신점이 공히 5 m 간격으로, 길이 835 m와 415 m인 두 측선을 따라 기록하였다. 중력도 이 두 측선을 따라 10 m 간격으로 131점에서 측정하였다. 탄성파 굴절법 자료, 고분해능 반사법 자료, 중력 측정자료 등을 이용한 종합적 해석은 이 울산단층대가 백악기에 겉보기 남북방향의 주향이동 운동으로 형성되었고, 어떤 단층들은 신생대 3기 혹은 4기에 동서방향의 압축응력에 의하여 재활성되었을 가능성을 지시한다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2002년도 정기총회 및 제4회 특별심포지움
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• pp.101-125
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• 2002

남양호 수상탄성파 탐사는 호수 하부에 지하유류 비축시설 건설에 필요한 지반안정성 조사 및 설계변수를 도출하기 위하여 사전 조사의 일환으로 수행되었다. 조사지역이 바다에 면한 얕은 수심의 인공 호수로서 주변의 환경은 제방, 매립지, 초고압선 및 안전을 요하는 구조물로 둘러싸인 열악한 탐사 환경을 갖추고 있었다. 이러한 배경 때문에 신뢰성 있고 효과적으로 조사목적을 달성하기 위하여 서로 상이한 4개의 탄성파 탐사법을 동일 지역, 동일 탐사기간 내 적용함으로서 탐사방법간의 상승효과와 탐사 자료해석 결과의 신뢰도 제고를 도모하였다 적용된 탐사법은 수상 단성분 반사법 탐사, 수상 단성분 굴절법 탐사, 육상 24성분 굴절파 탐사 및 수륙 혼합 24성분 굴절파 탐사 등이었다. 특히 수륙혼합 굴절파 탐사법은 국내에서는 최초로 응용된 사례이다. 조사면적 $1km^2$에 대한 총탐사량은 반사법탐사 31개 측선 34 Line-km, 소노부이탐사 14개 측선 육상 굴절파 탐사 1개 측선 890 m, 수륙혼합 굴절파탐사 8개 측선이었다. 반사법 탐사의 경우 호수저면의 지질학적인 특성인 얕은 심도의 무퇴적 내지 박층의 퇴적층과 기반암 분포로 중복반사가 심하였으나 호안 지역에서의 반사파 기록은 양호하였다. 수륙혼합 굴절파 탐사는 아주 양호한 기록을 얻을 수 있었다. 그러나 육상굴절파탐사의 경우 자료의 질이 수륙혼합 굴절파 탐사자료 만큼 좋지 않았는데 그 이유는 저속도의 표토층과 고압선으로부터 유도된 전기적인 잡음 때문이었다 반사법 탐사 결과 기반암구조는 대체로 평탄하며 수면 하 30 m 부근에서부터 발달하고 있다. 소노부이 탐사 결과 기반암은 신선암, 약풍화대 및 풍화대로 구분되었다. 수륙혼합 굴절파탐사 결과 기반암 속도 분포는 4.5 km/s 이상 지역, 4.0 - 4.5 km/s 지역 그리고 4.0 km/s 이하 지역으로 구분할 수 있었으며, 조사지역 북서부가 남동부보다 높은 속도분포를 보인다. 조사지역의 주요구조선은 북서-남동 방향성이다. 탄성파 탐사에서 예상된 단층대의 확인을 위한 시추조사가 추가되었으며 예상된 단층의 확인에 따라서 기존 설계의 변경이 있었다.