• 한국철도학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.256-261
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• 2011

최근 경부고속철도 자갈도상 구간의 일부에서 침하가 발생되고 이로 인하여 열차의 안전 및 운행속도와 승차감 저하라는 문제가 발생하였다. 따라서 이 문제를 해결하고 KTX 열차 운행을 정상화하기 위한 긴급대책이 요구된 적이 있었다. 본 논문에서는 이러한 현장의 요구에 대처하기 위해 철도노반 단층영상화 기법을 도입하게 되었다. 철도노반 단층영상화 기법은 철도노반의 지반강성을 단층영상의 형태로 가시화함으로써, 잠재적으로 과도한 침하를 유발할 수 있는 철도노반의 연약부위를 찾는데 있어서 현장기술자의 신속한 판단을 가능하게 하는 기법이다. 제안된 기법의 타당성과 적용성을 평가하기 위하여 실제 자갈도상 철도노반과 신설 철도노반 등 두 현장에 적용하여 보았고, SASW, PBT, DCP, FWD 시험결과와 비교하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권2호
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• pp.192-198
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• 2009

사이드스캔소나(Side Scan Sonar)와 SBP (Sub-bottom Profiler)는 최근 해양탐사 기술의 발전과 더불어 수중과 해저면, 그리고 해저면 하부에 대한 정보가 필요한 분야에 많이 활용되어지고 있다. 본 연구에서는 사각형 인공어초가 해저면에 분포하는 지역을 대상으로 사이드스캔소나와 SBP를 이용하여 자료를 취득하였다. 취득된 사이드스캔소나 자료에 대하여 디지털 영상처리 기법인 공간영역과 주파수영역에서의 각종 필터링을 적용하여 필터링의 종류와 매개변수에 따른 특징 및 영상분석을 시도하였다. SBP 자료는 이득회수, 디콘볼루션, 스펙트럼 분석, 뮤팅, 구조보정 등의 탄성파 자료처리과정을 거친 후 단면도를 구하였으며, 또한 통계적 특징에 기인한 평균값과 중앙값을 이용한 영상처리 과정을 거쳐 지층의 연속성 향상을 도모하였다. 사이드스캔소나와 SBP 두 가지 자료를 함께 시각화하는 방법을 이용하여 인공어초의 상태 및 구조물의 침하여부를 보다 쉽게 파악할 수 있었다. 또한 샘플링된 해저퇴적물 시료분석 결과와 사이드스캔소나의 Texture Filtering 적용결과, 그리고 천부지층결과의 연계해석을 통해 지층 상부퇴적물의 종류와 분포 및 두께를 파악할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.99-104
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• 2009

본 연구에서는 천부 토양층의 2차원 불균질 S파 단면을 결정하기 위해 천부 굴절법 탐사로부터 얻은 SH파 자료에 대한 파형역산 기법을 제안한다. 2차원 매질에서 SH파의 전파를 모사하기 위해 2.5차원 파동 방정식을 사용한다. 합성탄성파를 계산하기 위해 공간축으로 4차, 시간축으로 2차 근사한 staggered grid 유한차분법을 사용하여 파동 방정식을 푼다. 계산된 파형과 측정 파형의 잔여오차로 정의되는 목적함수를 하이브리드 발견적 탐색기법에 의해 최소화한다. 2차원 지하구조 모형은 각기 다른 심도 경계면을 갖는 블록과 블록 내부의 S파 속도에 의해 매개화한다. 수치실험은 암영층파 불규칙한 경계를 갖는 모델에 대해 백색잡음을 추가한 합성 SH파 자료를 이용하여 수행하였다. 지표 굴절법 자료로부터 암영층을 포함한 구조를 적절한 계산시간 내에 영상화할 수 있었다

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2004년도 정기총회 및 제6최 특별 심포지움
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• pp.138-156
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• 2004

석탑의 안전진단을 위하여 석탑상부의 무게를 지탱하며 하중을 지반으로 전달하는 기단부 내부의 형태파악은 필수적이며 이를 위하여 레이다 탐사(GPR)를 적용하였다. 기단부의 면석의 모양파악을 위하여 일반적인 GPR 탐사에 적용하는 monostatic 배열을 이용하여 획득한 수치 시뮬레이션 자료, 축소모형실험자료, 석탑자료에 구조보정을 적용하여 정확한 면석의 두께와 형태의 파악이 가능함을 알 수 있었다. 구조보정을 위한 속도측정은 외부에서 확인 가능한 경계면을 이용하거나, 탑신이나 갑석 등의 균질한 석재로 이루어져서 송/수신이 분리된 안테나를 이용하여 투과파의 속도를 측정하는 방식을 이용하였다. 기단부 내부의 형태파악을 위하여 탄성파 탐사에서 많이 적용되는 주시토모그래피 기법을 이용하여 영상화하였다. 3${\~}$5m내외의 석탑에서 투과파 획득을 위하여 500${\~}$900MHz의 주파수 대역이 필요함을 수치 시뮬레이션을 통하여 알 수 있었으며, 이러한 주파수 대역의 안테나를 이용하여 실제 석탑(3m내외)에서 투과파의 획득이 가능하였다. 여러 축소모형을 수행하여 주시토모그래피 기법을 적용한 결과 인공적으로 제작한 내부의 공기층의 위치와 속도를 확인할 수 있었고, 내부 매질의 변화에 따른 전파속도를 측정할 수 있었다. 이러한 내부 물성치와 형태는 석탑안전진단을 위한 기본 자료로 활용이 가능할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권1호
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• pp.6-19
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• 2021

탄성파 탐사는 속도와 밀도 같은 지하 매질 물성 정보를 파악하고 지하 지층 구조를 영상화 할 수 있으며, 이를 위한 다양한 알고리즘 개발이 이루어지고 있다. 이러한 알고리즘의 성능 검증을 위해 다양한 기준 모델이 사용되며, 정확도의 경우 참 물성 데이터와의 평균 제곱근 오차(Root Mean Squre Error, RMSE)를 통해 정량적으로 평가할 수 있다. RMSE는 수치적으로 단순하다는 장점이 있지만 구조적인 품질과의 상관도가 높지 않다는 한계가 있다. 이러한 한계를 보완하기 위해 인간지각시스템을 반영한 FR-IQA (Full Reference Image Quality Assessment) 기법이 연구되고 있으며, 지하 물성 정보 데이터를 다룰 수 있는 FR-IQA 기법들을 선정하였다. 본 연구는 물성 정보 도출 알고리즘으로 완전 파형 역산을 선정하여 세 가지 기준 모델에서 수치예제 실험을 진행하였으며, 선정 된 FR-IQA 기법들을 이용하여 물성 정보 도출 알고리즘 정확성 평가를 수행하였다. 주요 구조 정확성 평가 시 암염모델 하부 구조의 경우 구조적으로 좋지 않음을 육안으로 확인할 수 있었으나 RMSE 값은 감소하며 결과의 부정확성을 표출하지 못하였다. 반면, 몇몇 FR-IQA의 경우 결과의 부정확성을 수치적으로 표출하는 것을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권1호
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• pp.1-22
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• 2024

2050 탄소중립을 달성하기 위해 현재 전 세계적으로 이산화탄소 포집·활용·저장(Carbon Dioxide Capture Utilization and Storage, CCUS) 기술이 주목받으면서, 북미, 북해, 중동, 오세아니아 지역을 중심으로 다양한 대규모 이산화탄소 포집·저장(Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS) 사업이 활발하게 추진되고 있다. 2050년까지 연간 3,000만 톤급의 국내 저장소 확보가 중요한 국내 상황을 고려하여, 판구조론적 관점에서 해외 대규모 이산화탄소 저장소의 형성 과정과 지질구조 특징을 분석하고자 한다. 이를 위하여 해외 대규모 CCS 프로젝트를 개발 중인 북미, 북해, 오세아니아, 중동 지역의 이산화탄소 저장소의 형성 과정을 GPlates 프로그램을 활용하여 판구조론적인 관점으로 해석하였다. 또한, 각 지역을 대표하는 지중저장소에 대한 탄성파 영상화 결과를 지질구조적 측면에서 해석함으로써, 향후 국내 대규모 저장소 탐사에 활용할 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.252-265
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• 2022

지하 매질의 물성 정보는 지층 구조의 정확한 영상화를 위해 필요하며, 예측된 매질 물성 자체도 지하 매질 특성에 대한 중요한 정보를 제공해줄 수 있기 때문에 다양한 종류의 지층 물성 도출 알고리듬들이 개발되고 적용되어왔다. 그 중 마르코프 연쇄 몬테 카를로를 이용한 확률론적인 접근 방법은 기존의 결정론적인 접근 방법과는 달리 지역 최소값 문제를 완화시킬 수 있으며 역산 결과의 불확실성을 정량화할 수 있다는 부분에서 장점을 가진다. 따라서 마르코프 연쇄 몬테 카를로를 이용한 지층 물성 역산 알고리듬이 다양한 지구 물리 자료의 역산에 적용되어 왔으나 그 사례는 결정론적 접근 방법에 비해 매우 적다. 본 논문에서는 여러 형태의 마르코프 연쇄 몬테 카를로 역산 알고리듬 중 가역 도약을 적용한 가역 도약 마르코프 연쇄 몬테 카를로 역산을 탄성파 자료 역산에 적용한 다양한 사례들을 소개하고 각각의 특성을 설명한다. 또한 가역 도역 마르코프 연쇄 몬테 카를로 역산의 장단점에 대해 분석하고 향후 해당 알고리듬의 연구 방향 및 국내의 활용성에 대해 논의한다.

• 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.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권3호
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• pp.176-184
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• 2017

탄성파 탐사 영상에 적절한 평활화 기법을 적용하게 되면 무작위 잡음이 제거되고 신호의 연속성이 증가되어 보다 정밀한 해석을 할 수 있다. 자료의 특성을 해치지 않으면서 효율적으로 탄성파 탐사자료를 평활화 하기 위해서 최근까지 활발하게 연구 및 사용되고 있는 방법 중 하나가 SOF-EP (Structure-Oriented Filter-Edge Preserving) 기법이다. 이 기법은 자료의 진폭이 큰 곳에서 작은 곳으로 확산되는 원리를 이용하며, 수평층과 같은 연속성이 있는 구조에서는 층을 따라 확산 혹은 평활화가 일어나게 해줌으로써 층 내의 연속성을 증가시키고 무작위 잡음을 제거하는 효과를 가져온다. 또한, 단층과 같은 불연속적인 주요 구조 경계에서의 확산 혹은 평활화를 막기 위하여 연속성 결정 인자를 설정함으로써 평활화 기법의 정밀성을 높일 수 있다. 하지만, 연속성 결정인자를 계산하기 위하여 사용되어 온 구조지향 닮음(structure-oriented semblance) 기법의 경우, 사용하는 필터의 크기나 자료의 양에 따라 많은 시간이 소요되기 때문에 효율성이 떨어지는 한계를 가진다. 이 연구에서는 먼저 SOF-EP 기법을 구현하고, 현장자료에 단계적으로 적용함으로써 그 효용성을 확인하였으며 다음으로 효율적으로 연속성 결정인자를 계산할 수 있는 모서리 반응 기법(corner response method)을 제안 및 적용하여 기존의 방법과 비교하였다. 그 결과 약 6000배 이상 계산 시간을 단축할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2008년도 공동학술대회
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• pp.51-56
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• 2008

등방성 매질에서의 파형역산에 대한 연구는 1980년대부터 꾸준히 이루어져 왔으나 이방성 매질에 대한 연구는 그렇지 못하다. 본 연구에서는 이방성 매질에 대한 시간영역 셀기반 유한 차분 모델링 기법을 이용해 2차원 TI 구조에서의 파형역산 알고리듬을 개발하였다. 반복적인 비선형 역산에서 최대 급경사 방향은 역시간 구조보정의 역전파 방법을 이용하여 간접적으로 계산하였고, 이를 정규화 시키기 위해 슈도-헤시안 행렬을 이용하였다. 본 연구에서 제시된 시간영역 파형역산 기법을 이방성 매질을 포함한 2층 구조와 이방성 Marmousi 모형 자료에 적용하고 이를 등방성 매질만을 고려한 기존의 파형역산 결과와 비교하였다. 본 연구의 결과를 통해 이방성 매질을 등방성 매질로 가정하고 파형역산을 수행할 경우 정확한 영상을 얻을 수 없기 때문에, 실제 탐사 자료의 파형역산을 수행할 경우 이방성 매질을 고려해야 좀 더 정확한 지하 구조를 파악할 수 있음을 확인하였다.