• 한국해양학회지
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• 제30권2호
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• pp.116-124
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• 1995

PC기반의 디지털 탄성과 시스템에 다중채널 수진기(6채널)를 연결하여 천해져 탄 성과 반사법 자료를 취득하고 이를 P에서 전산처리하였다. 자료처리 내용은 전처리, 너울효과보정, 주파수필터링, 이득회수, 디콘볼루션, 종합, 구조보정, 단면도작성 등 이다. 이러한 다중채널 디지털 자료취득 및 처리를 거친 최종 단면을 종래의 아날로그 기록계의 단면과 비교해 본 결과 다중반사를 포함하는 잡음이 제거 혹은 억제되고 신 호는 강화되었으며 해상도 또한 향상되었다. 종래의 아날로그 탄성과 장비에 결합하여 사용하는 천해저 다중채널 디지털 탄성과 시스템 및 자료처리 소프트웨어는 경제성이 높고, 아날로그 시스템에 비해 현장작업이 용이하면서도 양질의 지질정보를 효율적으 로 획득하게 해준다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제6권1호
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• pp.13-22
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• 2003

TSP탐사는 터널 및 지하공간의 건설 시 굴착 진행 중인 터널 주위의 지질구조를 파악하기 위하여 VSP탐사를 터널 내에 적용한 물리탐사 기법이다. 하지만 터널 굴착예정 지역의 지질구조에 따른 터널 주위에서 파의 전파특성을 보여줄 수 있는 인공 탄성파합성 알고리듬이 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존의 2차원 유한 요소 탄성파 모델링 알고리듬을 발전시켜 터널 전방에 여러 형태의 지질구조가 존재하는 경우에 대하여 2차원 시간영역 탄성파 모델링을 수행하였다. 그리고 이로부터 얻은 인공합성 탄성파단면과 파면단면을 통하여 파의 전파특성을 규명하고자 하였다. 우선 TSP탐사와 동일한 형태의 송수신 배열을 한 후, 균질 매질에 대한 모델링을 수행하여 인공합성 탄성파단면과 파면단면을 동시에 구해 직접파의 전파특성을 분석하였다. 그리고 터널 굴착방향과 수직인 반사면과 평행인 반사면이 존재하는 경우에 대해 각각 모델링을 수행하여 균질 매질의 경우와의 비교, 분석을 통해 반사파들의 전파특성을 고찰하였다. 또한 송신원을 수진기의 앞쪽과 뒤쪽에 배열한 두 가지 경우에 대하여 모델링을 수행하여, 두 방법의 특성과 장단점을 고찰하였다. 이와 같은 모델링을 통하여 TSP탐사자료의 해석, 역산 알고리듬의 개발 및 송수신 개발 등에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.603-620
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• 2021

수진기들을 서로 케이블로 연결하지 않고 독립적으로 운용하는 육상-노달 탄성파 기술을 수륙 경계지역에 대한 탄성파 반사법자료를 얻기 위해 사용하였다. 이 기술은 수진기 설치와 수거가 간편하기 때문에 지형조건 영향을 적게 받으면서 양호한 자료를 얻을 수 있다는 점에서 매우 경제적이다. 경상북도 포항시 형산강 하구를 테스트 지역으로 한 이 연구에서는 송수신 측선을 약 120 m 간격으로 서로 평행하도록 전개하여 음원은 강에서 에어건을 사용하고 무선 수신은 하상에 설치한 노달 시스템을 사용하였다. 수집된 반사파 자료들은 낮은 신호대잡음(S/N)과 불연속적인 이벤트를 보이며, 특히 직접파, 가이드파, 음파, Scholte 표면파를 포함한 대부분의 이벤트들이 현장 자료에서 쌍곡선 형태로 나타는데 이러한 특징은 송수신이 같은 측선에서 이루어지는 일반적인 탐사에서의 직선 형태와 크게 대비된다. 주된 자료처리는 저주파 고진폭 잡음에 가려진 미약한 신호를 향상시키기 위한 띠통과 필터링, 공기파를 완화시키기 위한 주파수-파수 필터링, 송수신기 사이의 전파시간을 보정하기 위한 시간지연 보정을 수행하여 궁극적으로 가이드파와 공기파에 가려진 천부의 반사파를 표출하는데 목적을 두었다. 송신기와 수신기 사이의 횡단-오프셋 거리에 따른 시간지연 보정을 위한 주시방정식과 곡선을 이 연구에서 새로이 제시하였다. 시간지연 보정 효과는 최소 횡단-오프셋 자료에서 보정 후 약 200 ms 상향 이동하는 잘 정렬된 수평층으로 잘 관찰된다, 직접파/공기파를 기준으로 한 시간지연 보정은 서로 평행한 송수신 측선에서 얻어지는 자료처리에 필수적인 것으로 나타났다. 이 연구에서 개발되고 적용된 육상 노달-수상 에어건 시스템 자료의 수집과 처리 기법은 차후 천부가스, 단층대, 연안지역 및 도심지의 엔지니어링 설계를 위해 육해상 경계 지역에서 얻어지는 고분해능 자료에 효과적으로 쉽게 적용될 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.33-43
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• 2008

본 연구에서는 현재 운영 중인 경상북도 영천시에 위치한 Y댐에 대하여 댐 축조재료 중 코어죤의 최대전단탄성계수 산정을 위한 합리적인 전단파속도를 산정하기 위하여 시추공을 이용한 크로스홀시험과 다운홀시험을 수행하였고, 지표탐사인 MASW(Multi-channel Analysis of Surface Wave, 다중수의 수진기를 이용한 주파수영역 표면파해석)와 반사법 탄성파탐사를 수행하였다. 현장시험으로부터 코어죤의 심도별 전단파속도를 산정하고 그결과들을 비교 분석하였다. 또한, 현장시험 결과와 Sawada의 경험적 제안식을 비교 분석하였다. 본 연구의 목적은 댐 코어죤의 심도별 전단파속도를 산정하기 위해 수행된 4종류의 현장시험 결과를 비교 분석하고, 시험결과와 경험적 제안식을 비교하여 경험식의 적정성을 판단하고, 기존댐 코어죤의 심도별 전단파속도를 합리적으로 산정하는 방법을 제안하는 데 있다. 시험결과, 측정심도 내(18m 이내)에서 다운홀시험, MASW, 반사법탐사에 의한 코어죤의 심도별 전단파속도 산출 결과는 유사한 결과를 보였으며, MASW와 반사법탐사의 경우에는 심도 30m까지 그 산출 결과가 거의 같은 것으로 나타났다. 기존 댐 로어죤의 심도별 전단파속도를 산출하고자 할 때 운영 중인 댐 코어죤에 시추공을 형성하는 것은 현실적으로 매우 어려운 사안임을 감안한다면 MASW나 반사법탄성파탐사와 같은 지표탐사에 의한 전단파속도 산정이 가장 현실적인 방법일 것으로 판단된다. 현장조사가 여의치 않거나 예비조사의 경우에는 기존의 방법과 같이 Sawada의 경험식을 이용할 수 있는데, 경험식을 이용할 경우 Sawada의 제안식 중 하한값을 적용하는 것이 합리적인 방법일 것으로 판단되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권3호
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• pp.191-196
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• 2004

탄성파 역산에는 고전적인 Gauss-Newton 방법이 주로 사용된다. 이 방법은 Jacobian을 직접 계산하여 거대한 크기의 Hessian 행렬을 만드는 것을 필요로 한다. Hessian 행렬의 구성은 몇 가지의 요소들에 의해 결정되는데, 음원과 수진기의 위치, 영상화 구역(image zone), 음원 파형의 형태 등 다양한 형태의 모델링에 영향을 미치는 요소에 따라서 다른 모습으로 나타난다. 이 논문에서는 Gauss-Newton 방법에 나타나는 거대한 Hessian 행렬을 조절함으로써 Marmousi 탄성파 모델 자료를 역산하고자 한다. 또한 근사 Hessian행렬의 대안으로 두 가지의 유사 Hessian행렬들을 제시하고자 한다. 하나는 유한 폭을 갖는 Hessian행렬이고 다른 하나는 자동안정함수(automatic gain function, AGC)를 이용한 Hessian 행렬이다. 작은 크기의 모델에 대한 수치결과로부터 몇 가지의 사실을 알 수 있다. 하나는 유한 폭을 갖는 Hessian 행렬을 이용하여 얻어진 한번 근사된 속도모델은 원래의 Hessian 행렬을 이용하여 얻은 결과와 매우 유사하다는 것이고, 둘째로 자동안정함수를 이용한 근사 Hessian 행렬의 안정성이 많이 개선된다는 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제1권1호
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• pp.25-30
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• 1998

공동충전 효과를 검증하기 위하여 실시한 시차 공대공 탄성파 탐사자료로부터 지하공동 부존 지역에서 충전 전과 후에 매질의 탄성파 전파속도의 변화를 확인하였다. 시차 공대공 탄성파 탐사자료에 나타난 반응과 시추조사 결과에 의하면 본 지역의 공동은 규모가 극히 소규모이거나 또는 폐석 등으로 충전된 것으로 보인다. 공동충진 효과는 토모그래피로부터 도출된 속도단면상의 탄성파 속도의 증가량을 분석함으로써 평가하였다. 시추공용 에어건을 진원으로 24-채널 하이드로폰을 수진기로 하여 자료를 취득하였다. 취득한 자료에는 무시할 수 없을 정도의 source statics를 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 보정방법은 2단계로; 1) 불규칙한 발파시점에 의한 영향 보정과 2) 잔여 정보정으로 이는 진원의 부정확한 위치에 대한 정보정이다. 본 논문에서는 고주파수 성분의 수치잡음이 억제되고 관심대상 부분에서 비교적 고분해능 영상을 도출할 수 있는 다단계 역산 방안을 제시하였다. 일반적으로 최소자승 주시토모그래피로는 평활화된 속도 영상을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 역산으로는 비교적 소규모의 구간에서 발생한 적은 속도변화를 영상화하기에는 어려운 면이 있다. 본 논문에서는 속도모델의 파라메터를 변화시킨 2단계 제어 역산법으로 도출한 시차 토모그램으로부터 채굴 영향대에서 발생한 매질의 속도변화를 시각화 할 수 있었다. 2단계 역산법은 1-단계에서는 적정한 크기의 균일 격자로 구성된 모델을 사용하여 토모그램을 작성하고 이 토모그램에 2차원 중위수 필터를 적용하여 대략적인 속도구조 모델을 작성한다. 2-단계 역산시는 1-단계에서 작성한 속도모델을 수정하여 초기 모델로 한다. 모델 수정은 관심대상 부분만을 작은 크기의 균일격자로 재구성하는 것이다. 기준조사 토모그램을 2차 조사자료 역산의 초기 속도모델로 사용하였다. 속도변화는 공동대 부근에서만 예상되므로 그 이외 부분의 속도는 기준 토모그램과 동일하게 고정시키고 역산을 수행하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제2권1호
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• pp.8-16
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• 1999

반사법 탄성파 탐사는 높은 해상도로지하지질구조를 구현할 수 있는 물리탐사방법중의 하나이지만 육상에서의 천부지층에 대한 반사법 탐사는 지표의 미고결층에 의한 고주파 에너지의 심한 감쇠현상과 진원근원의 강한 표면파로 인하여 고해상도의 반사단면 획득이 어렵다. 그러나, 자료취득시 장비 및 야외조건에 최적인 자료 취득상수의 선택과 자료처리시 세심한 주의를 기울일 경우, 높은 해상도의 중합단면도의 획득이 가능하다. 이번 반사법 탐사에서는 자료취득시 소형망치와 같은 저수준 에너지원의 진원과 40 Hz의 수직속도 수진기를 사용하였다. 진원점에서는 알루미늄판에 해머스타터를 부착하여 트리거신호를 얻었으며, 지면에 놓인 알루미늄판을 반복가격 후 수직중합하여 신호대 잡음비가 높은 기록을 획득할 수 있었다. 또한, 전통적인 공심점 기법과는 달리 이번 연구에서 고안 사용된 개량 공심점 기법은 야외에서 효율적으로 높은 중합수의 자료취득을 가능하게 했으며 그 결과도 양호한 것으로 밝혀졌다. 자료처리는 Linux를 운영체제로 하는 일반 PC에 접목된 SU(Seismic Unix)를 이용하여 기개발된 기법들을 적절하게 적용하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.73-85
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• 2006

상시진동의 수직 성분에 대한 배열 관측은 상시진동이 대부분 레일리파의 기본 모드로 이루어졌다는 가정하에 지하 층서구조를 추정하기 위해 자주 수행된다. 자료획득, 처리 및 분석의 유용한 도구로서 공간 자기상관(SPAC) 방법이 많이 사용되는데 이는 실제로 M개의 원형 수진기 배열과 중앙의 하나 측점으로 이루어진다 (M 측점 원형 배열). 이 논문에서는 분석 효율 및 현장 노력의 관점에서 효율적인 자료획득을 위한 원형 배열에 필요한 측점의 최소 수에 대해 연구하였다. 이 연구에서는 먼저 M 무한대의 원형 배열을 위한 SPAC 계수들이 단지 Bessel 함수 J0(rk)(r은 반지름, k는 파수)로서 표현되는 SPAC 알고리듬의 이론적 배경을 재정리하였다. 두번째로 M 측점 원형 배열에 대해 상시진동 에너지장과 무관한 오차항을 포함하는 SPAC 계수들을 배열을 가로지르는 파의 방향에 한해 해석적으로 유도해 내고 수치적으로 이들 오차항들에 대해서 평가하였다. 주요 평가 결과들은: 1) 만약 SPAC 계수들이, 계수가 첫번째 최소값을 갖는 주파수까지 이용되면 다른 4-, 5-, 9-측점 배열들에 비교했을 때 3-측점 원형배열이 상시진동의 관측에 효율적이고 유리하다. 2) 나이퀴스트 파수가 유효한 SPAC 계수가 평가될 수 있는 주파수의 상한선을 결정하는데 가장 영향을 끼치는 요소이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권1호
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• pp.26-33
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• 2005

최근 들어 토목관련 천부층 조사에 다중 모드 표면파 위상 속도의 역산이 많은 관심을 받고 있다. 감도 분석, 그리고 합성탄성파자료와 현장자료의 역산 결과는 이 방법이 기본 모드만을 이용하는 것에 비해 매우 효과적임을 보여주고 있다. 이중 모드 레일리 파의 위상속도들에서 층의 두께와 전단파 속도에서의 조그만 변화는 고차 모드의 감도들을 (a) 다른 주파수 대역들에 모이게 하고 (b) 심도가 깊어질수록 기본 모드보다도 더 크게 한다. 이 관찰을 통해 다중 모드 위상 속도 역산을 이용하면 기본 모드 자료들만의 역산에 비해 변수값들을 더 잘 구분해 낼 수 있고 깊은 구조, 특히 속도 역전이 일어난 구조에 대해 보다 나은 영상을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 20 m 깊이에 저속도층이 존재하는 모델에서 이론적인 위상 속도들의 역산은 1차 모드만 첨가될 때 단지 연암층만을 영상화할 수 있다. 이 사실은 측정 가능한 가장 낮은 주파수가 단지 6 Hz 일 때 특히 중요하다. 현장시험들이 시추공과 PS 검층을 이용하여 조사된 지역들에서 행해졌다. 첫 번째 지역에서는 일본에서 심부 지질조사에 주로 이용되는 microtremor 배열 탐사가 35 m 깊이까지 토양층을 탐사하기 위해 사용되었다. 두 번째 지역에서는 12 m 깊이까지 조사하기 위해 sledgehammer 음원과 선형 다중 채널 수진기 전개를 이용하여 자료가 얻어졌다. 분산곡선 분석을 위해서 주파수-파수 파워 스펙트럼법이 사용되었고 각각의 시험에서 2차 모드의 속도까지 구해졌다. 다중 모드 역산 결과는 PS 검층기록과 잘 일치한다. 하지만 단지 기본 모드만을 이용하여 얻어진 결과는 매립지 아래의 천부 연암층까지의 깊이를 매우 작게 평가하였다.