• 자원환경지질
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• 제57권1호
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• pp.51-71
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• 2024

탄성파 탐사는 지하자원 개발, 지반 조사, 지층 모니터링 등에 널리 사용되고 있는 지구물리탐사 방법으로 정확한 지층 구조 영상을 제공해주기 때문에 지층의 지질학적 특성 해석에 필수적으로 활용된다. 일반적으로는 탄성파 구조 보정 영상을 시각적으로 분석하여 지질학적 특성을 해석하지만 최근에는 탄성파 구조 보정 자료에 대한 정량적인 분석을 통해 원하는 지질학적 특성을 정확하게 추출하고 해석하는 탄성파 속성 분석이 널리 연구되고 있다. 탄성파 속성 분석은 탄성파 자료에 기반한 지질학적 해석에 정량적인 근거를 제시해줄 수 있기 때문에 석유 및 가스 저류층 분석, 단층 및 균열대 조사, 지층 가스 분포 파악 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 하지만 탄성파 속성 분석은 탄성파 자료 내 잡음에 취약하므로 속성 분석의 정확도 향상을 위해서는 중합 후 탄성파 자료에 대한 추가적인 잡음 제거가 수반되어야 한다. 본 연구에서는 중합 후 탄성파 자료에 대한 무작위 잡음 제거 및 및 탄성파 속성 분석 정확도 개선을 위해 4가지의 잡음 제거 방법을 적용하고 비교한다. FX 디콘볼루션, DSMF, Noise2Noiose, DnCNN을 각각 포항 영일만 고해상 탄성파 자료에 적용하여 탄성파 무작위 잡음을 제거하고 잡음이 제거된 탄성파 자료로부터 에너지, 스위트니스, 유사도 속성을 계산한다. 그리고 각 잡음 제거 방법의 특성, 잡음 제거 결과, 탄성파 속성 분석 결과를 정성적 및 정량적으로 분석한 후, 이를 기반으로 탄성파 속성 분석 결과 향상을 위한 최적의 잡음 제거 방법을 제안한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2007

비선형 파동장 역산은 지하의 암석과 물성을 결정하는 물리적인 제약을 위한 탄성파 변수들을 평가하는데 강력한 방법이다. 이 논문에서는 현장자료와 2 차원 탄성파 속도 모델로부터 탄성파 속도 변화를 재구성하여 만들어낸 6 가지 탄성파 속도 모드를 제시하였다. 탄성파 반사파 자료의 정보는 종종 단파장과 장파장 성분으로 나뉘어진다. 지역검색 방법은 만약 초기모델이 실제 모델로부터 동떨어지면 장파장의 속도 변화를 측정하는데 어렵다. 그러면 송신주파수들은 낮은 대역에서 더 높은 대역들로 모델의 탄성파 변수들을 측정하기 위해 변환된다 (frequency-cascade scheme) 탄성파 변수들은 P 파와 S 파 속도가 섬도에 따라 선형으로 변화는 초기 모델 가정하에 각 역산단계에서 (simultaneous mode) 계산된다. P 파와 S 파 속도 $('V_P\;V_S\;mode')$, P 파 임피던스와 포와송 비 $('I_P\;Poisson\;mode')$, P 파와 S 파 임피던스 $('I_P\;I_S\;mode')$와 같은 세가지 모드들이 탄성파 변수들의 역산을 위해 얻어진다. 각 탄성파 역산 단계에서 밀도값들은 세가지 가정하에 개선(update)된다. 탄성파 모델을 위한 각 변수 세트들에서 역산의 정확도를 평가한 결과 $V_P\;V_S$ 모드와 $I_P$ Poisson 모드 사이에 별다른 역산 차이는 없었다. $I_P\;I_S$ 모드들에 대해서도 같은 결론이 예상된다. 이러한 결과들은 전 파장에 걸친 탄성파 파동장 역산의 견고한 기초를 제공한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.31-37
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• 2014

탄성파는 지반 및 지반환경 관련 과업에서 다양한 형태로 활용되어 왔다. 일반적으로는 현장에서 탄성파 탐사를 수행하여 시추조사와 더불어 지반의 물성값을 평가하는 목적으로 사용되고 있으며, 지하공동의 위치파악 등에도 사용되고 있다. 환경복원이 필요한 버려진 부지에 매립된 유류 저장시설의 위치 파악 등 지반환경공학과 관련하여서도 탄성파의 활용은 활발히 이루어지고 있다. 또한 지반의 미소변형률 구간에서의 지반 거동 분석에도 탄성파를 활용하고 있다. 탄성파의 매질 내 이동속도가 주요 인자로서 활용되고 있는데, 이는 시간 영역과 주파수 영역에서 산정할 수 있다. 시간 영역에서의 탄성파의 이동속도 평가방법은 동일 위상을 갖는 특정한 점들의 시간차이를 분석하는 방법, 상호상관법을 활용한 방법으로 나뉠 수 있다. 주파수 영역에서의 탄성파의 이동속도는 진원과 수신점에서의 입력 파형과 수신파형의 위상 차이를 분석하여 산정할 수 있다. 본 연구에서는 시카고 지역에서 채취한 불교란 빙하퇴적 점성토 시료에 벤더 엘리먼트를 이용한 탄성파 시험을 실시, 동일한 탄성파에 대해 여러 가지 산정 방법을 적용하여 탄성파의 이동속도를 분석하였다. 시간영역에서 탄성파의 이동속도를 분석한 결과 데이터로거의 표본화 주파수에 영향을 크게 받는 것으로 분석되었으며, 신호에 포함되어있는 노이즈 및 수신파형의 요철 특성으로 인하여 같은 위상을 갖는 점을 정확히 찾는 것은 불가능하였다. 상호상관법으로 분석한 경우도 입력 파형과 수신파형의 주기의 차이로 인해 탄성파의 정확한 이동속도를 산정하는 것은 불가능하였다. 주파수 영역에서의 이동속도 산정의 경우 영채우기를 통해 주파수 분해능을 개선시킬 수 있어 데이터로거의 표본화 주파수에 영향을 받지 않았다. 과도파 사용으로 인한 지배주파수가 유일 값이 아닌 범위로 나타나는 단점이 있었으나, 지배주파수 범위 내의 탄성파의 이동속도의 범위는 시간 영역에서 산정한 값보다 정밀한 것으로 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권3호
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• pp.145-149
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• 2002

정보정은 풍화층의 두께나 속도가 균질하지 않아 하부의 지층으로부터 전파된 신호의 왜곡을 보정하는 방법으로 굴절파에 근거한 정보정과 반사파에 근거한 잔여 정보정이 있다. 이 중 굴절파에 근거한 정보정은 일반적으로 분석자의 주관적인 해석에 의존하므로 많은 시간이 소요된다. 따라서 방대한 양의 자료를 처리해야하는 3차원 탄성파 탐사 자료의 정보정에 적용하는 데는 어려움이 있다. 이러한 굴절파에 근거한 정보정을 적용하기 위해서는 분석자의 해석을 최소한으로 하여 자동적으로 정보정을 수행하는 방법의 개발이 필요다. 본 연구에서는 굴절파에 근거한 정보정 방법을 육상 3차원 탄성파 탐사 자료에 대해 효과적으로 수행할 수 있는 방법에 대해 살펴보았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권8호
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• pp.55-63
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• 2012

깊이에 따른 지반의 전단파 속도(또는 전단탄성계수) 분포는 일반적인 지반 해석 설계 또는 지진해석과 같은 다양한 지반공학분야에서 사용되는 중요한 물성치이다. 이러한 지반의 전단파속도 주상도는 탄성파 탐사를 통해 결정할 수 있으며, 이를 위한 다양한 탄성파 탐사 방법이 연구개발 되어 있다. 표면파 탐사법은 모든 실험이 지표면에서 이루어지는 탄성파 탐사법들 중의 하나로서 현장 실험, 파장(또는 주파수)에 따른 표면 계측파의 위상속도 곡선인 분산곡선의 결정, 역산을 통한 대상 지반의 전단파 속도 주상도의 결정으로 동일하게 구성되어 있다. 본 논문에서는 표면파 실험을 위한 자동화된 역산 방법을 개발하였으며, 제안된 방법을 가장 최근에 개발된 표면파 탐사법들 중 하나인 HWAW(Harmonic Wavelet Analysis of Waves) 방법에 적용하였다. 제안된 방법에서는 새로운 오차함수를 제안하고 이를 이용한 유전자 알고리즘을 역산에 사용하였다. 제안된 방법의 타당성을 검토하고자 수치모의 실험과 현장 실험을 수행하였으며, 이를 통해 제안된 방법의 현장 적용성 및 타당성을 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권2호
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• pp.91-107
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• 2024

단일 채널 탄성파 탐사는 소규모 자료획득 시스템으로 지하 지질구조를 파악하는 효과적인 방법이다. 영벌림거리 혹은 가까운 벌림거리를 사용하여 획득한 단일 채널 탄성파 자료는 연직 방향의 지하 지질구조를 직접 반영하므로 탄성파 단면도를 효과적으로 작성할 수 있다. 그러나 공통중간점 중합 과정을 적용할 수 없어 신호 대 잡음비가 매우 낮으므로 단면에 나타나는 반사 구조의 정밀한 해석에 있어 중합 단면 대비 불리함을 가진다. 본 연구에서는 단일 채널 탄성파 자료의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 특이 스펙트럼 분석을 기반으로 한 잡음 제거 및 신호 향상 방법을 제안한다. 기존의 특이 스펙트럼 분석 방법은 행렬의 특정 특잇값을 임의로 추출하여 자료 내에 있는 무작위 잡음을 제거하는 방식으로 수행되었으나, 이는 낮은 신호 대 잡음비나 이상 잡음이 있는 자료에 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 행렬의 특잇값을 최적화하고 저계수 근사를 수행하여 무작위 및 이상 잡음을 동시에 효과적으로 제거한다. 또한, 잡음 제거로 인한 신호 손실을 보정하고 탄성파 이벤트의 수평적 연속성을 향상시키기 위해 행렬의 고유 영상에 기반한 가중치를 계산하여 탄성파 단면의 품질을 향상시킨다. 본 연구에서 제안하는 기술의 적용성 및 우수성을 확인하기 위해 북극해 척치해저고원에서 획득한 단일 채널 스파커 탄성파 자료에 대한 자료 처리 실험을 수행하였으며, 수치 예제를 통해 매우 높은 수준의 신호 대 잡음비와 최소의 신호 손실을 가진 탄성파 단면을 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제안하는 단일 채널 탄성파 자료 처리 기술은 향후 국내 연안지역의 해양개발과 해저 지질재해를 규명하기 위한 단일 채널 및 초고해상도 탄성파 탐사에 매우 효과적으로 기여할 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제18권2호
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• pp.83-89
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• 1999

본 논문에서는 유한 원통셸의 강제진동을 탄성파를 이용하여 해석하였다. 원통셸의 강제 진동장을 나타내기 위하여 변위벡터를 이용하였으며, 진동장을 여러 특성과 방향을 갖고 전파하는 탄성파들에 의한 영향의 합으로써 나타내었다. 또한 양 끝단에서 파동의 반사 현상을 고려하는 반사행렬을 이용하였다. 그리고 본 해석 방법을 통하여 반사행렬을 쉽게 구할 수 있기 때문에, 원통셸 양 끝단에서 탄성파들간의 파동변환을 용이하게 예측할 수 있도록 하였다. 이러한 해석 방법을 이용하여 자유단을 갖고 점가진력에 의해 강제 진동하는 유한 원통셸의 진동장에 대한 수치 계산을 수행하였다. 또한 진동장을 이루는 탄성파들의 기여도와 특성, 그리고 원통셸 끝단에서 탄성파들간의 파동변환을 분석함으로써 본 해석 기법의 유용성을 보였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권2호
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• pp.159-168
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• 2010

석유/가스 물리탐사 분야에서의 최근 추세는 3D 탄성파 탐사라 할 수 있다. 기존의 2D 자료처리와는 달리, 3D탄성파 탐사 자료처리는 고가의 상용 소프트웨어 시스템과 고성능 컴퓨터가 필요한 것으로 인식되어 왔다. 본 논문에서는 일반 개인용 컴퓨터(PC)를 기반으로 일반에게 공개되어 있는 비상업용의 공유 소프트웨어 시스템들인 "SU, SEPlib, SEPlib3D"들을 선택적으로 조합하여 적용하는 3D 탄성파 자료처리 방법론을 제시하고, 이를 실제 자료에 매우 근접한3D 합성 탄성파 자료인 SEG/EAGE 3D 합성 자료에 적용하여 실질적인 적용성을 시험해 보았다.

• 한국공간정보시스템학회 논문지
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• 제5권1호
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• pp.39-47
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• 2003

본 논문의 연구목적은 탄성파 자료 보정용 검층 기록의 통계적 추정방법을 이용한 3차원 GIS 데이터 획득 방법을 제안하는 것이다. 저류층 특성화를 위한 파라미터를 얻기 위해 탄성파 자료의 반사계수 시계열을 사용하였는데, 산출 결과의 신뢰도를 높이기 위하여 검층기록을 이용하여 탄성파 자료의 반사계수를 보정하였다. 이를 위하여 탄성파 자료를 획득한 임의의 지점에서 검층기록이 필요한데 본 연구는 이에 대한 추정 방법과 이를 현장 자료에 적용하면서 그 결과에 대하여 논의하였다. Kriging에서 검층기록의 가중값은 가까울수록 높은 값을 갖게 되므로 반사계수 추정값은 가까운 검층기록으로부터 많은 영향을 받는다. Cokriging 방법의 추정 결과와 Kriging 방법의 추정 결과를 비교해 보면 cross variogram이 큰 값을 가질때는 검층기록의 반사계수 추정값의 변화가 크며 cross variogram의 값이 작을 땐 두 방법의 추정 결과가 매우 유사한 것으로 판명되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.29-36
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• 2007

최근의 탄성파 탐사들은 퇴적층에 메탄 하이드레이트가 존재할 경우 탄성파 진폭 감쇠에 큰 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 이 논문에서는 일본 중부 토카이(Tokai) 해역의 난카이 트러프 (Nankai Trough) 탐사정에서 얻은 수직탄성파자료를 이용하여 30$\sim$110 Hz 주파수 대역에서 메탄 하이드레이트 부존층에서의 P 파 감쇠를 측정하였다. 두 개의 다른 측정방법들 (스펙트럼비 (spectral ratio) 방법과 중심 주파수 이동방법 (centroid frequency shift method))을 이용하여 감쇠 측정의 유효성을 조사하였다. 또한 감쇠 측정의 안정성을 증명하기 위해 측정 심도구간, 시추공의 불규칙 변화, 주파수 구간에 따른 감쇠 분석의 민감도를 조사하였다. 탄성파 주파수 대역에서는 메탄 하이드레이트 부존층에서 P 파의 큰 진폭 감쇠는 발견되지 않았다. 육안으로 보기에는 탄성파 주파수 대역에서의 최대 감쇠는 저포화도의 가스층에 발생한다. 그와는 반대로 같은 시추공에서 얻어진 음파검층의 주파수 대역 $(10{\sim}20\;kHz)$에서는 가장 높은 P 파의 진폭 감쇠가 메탄 하이드레이트 부존층과 관련이 있었다. 그러므로 이 연구는 메탄 하이드레이트 부존 퇴적층의 진폭 감쇠가 주파수에 의존함을 보여주고 있다. 메탄 하이드레이트 부존층은 탄성파 주파수 대역보다는 음파검층 주파수 대역에서 진폭 감쇠를 유발함을 알 수 있다. $30{\sim}110\;Hz$의 탄성파 주파수 대역이 메탄 하이드레이트 부존에 영향을 받지 않는 이유 중의 하나로서 메탄 하이드레이트 지역의 얇은층 들로 이루어진 층서구조의 영향을 제시하였다.