• 지구물리
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• 제7권3호
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• pp.207-215
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• 2004

오호츠크해는 동해와 연결된 바다로 세계에서 가장 유망한 가스하이드레이트 부존지역 중 하나이다 오호츠크해의 가스하이드레이트 퇴적층의 지구물리 구조를 규명하기 위해 2003년 8월과 10월 두차례에 걸처 사할린 북동 대륙사면지역에서 오호츠크해 가스하이드레이트 국제공동연구(CHAOS) 탐사가 수행되었다. 이번 탐사에서는 고해상도 천부지층 탄성파 수중음향(hydroacoustic) 자료 등을 획득하였다. 스파커 음원을 이용하여 얻은 탄성파 단면도에는 가스하이드레이트 BSR이 뚜렷하지 않지만 BSR 깊이 부근에 분산적으로 나타나는 진폭이 강화된 반사층들이 관찰되었다. 따라서 사용하는 음원의 주파수에 따라 BSR의 반사특성이 다르게 나타남을 알 수 있다. 또한 BSR깊이에서 해저면으로 상승한 좁은 폭의 가스기둥 (gas chimney)들이 다수 발견되었다. 이 기둥들은 내부음향특성이 전혀 보이지 않는 (wipe-out : WO)그룹과 주변에 비해 상대적으로 강한 반사특성(enhanced reflection; ER)을 보이는 그룹으로 나누어진다. 이런 반사특성 차이는 기둥내에 가스 또는 가스하이드레이트 중 어떤 물질이 집중적으로 충적되었는지에 따라 구별되는 현상으로 해석된다. 수중음향자료에는 지층으로부터 해수중으로 수백 의 높이까지 뿜어져 오르는 많은 가스분출기둥들이 관찰되었다. 가스분출기둥들은 가스하이드레이트 안정영역에 해당하는 상대적으로 깊은 수심에서 관찰된다. 이는 지층의 가스기둥 주변을 둘러싼 가스하이드레이트 퇴적층이 가스가 스며들지 못하는 차단벽을 형성하면서 심부에서 공급되는 가스의 대부분이 가스기둥을 따라 해저면까지 운반되며 이에 따라 가스기둥 위의 표층에서 해수중으로 분출하는 가스분출기둥이 형성된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권3호
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• pp.138-149
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• 2023

해저지층의 지질특성을 파악하는 것은 지구과학 및 공학에서 중요한 과업으로 신뢰도 높은 탐사자료를 확보하는 경우 가능하다. 대한민국 남동해역 대한해협 천부 지층의 특성을 파악하기 위하여 심부 시추 지층물성 실험실 분석자료와 탄성파 탐사자료를 확보하였고, 이를 통합 분석하였다. 해저면 심도 200 m 하부까지 심부 시추코어를 회수하여 천부 지층 탄성파 음파속도 로그를 얻었고, 탄성파 단면과 대비하였다. 지층 음파속도 로그와 시간 영역 탄성파 자료는 시간-심도 변환을 수행하여 상관성이 15%에서 45%로 증가하였다. 탄성파 임피던스 초기모형을 설정하고 모형기반, 대역제한 및 산재쐐기 역산을 각각 수행하여 결과를 비교하였다. 도출된 탄성파 임피던스는 천부 지층 내부 퇴적층이 우세한 영역과 미고결 영역에서 변화되는 양상을 보였다. 본 연구에서 수행된 음파 임피던스 역산 기법은 향후 지층 물성분석 로그자료와 탄성파자료의 추가 확보 시 통합 분석을 위한 프레임워크로, 임피던스 분포 단면은 해저면 단층 규명과 천부가스 누출 탐지 등에 활용 가능하다. 국내 해양 심부 시추는 이산화탄소 저장 후보지 특성 파악과 자원 부존 평가 등을 목적으로 지속 추진되고 있으므로 통합 역산의 지구물리 분야 적용 가치가 높아질 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제50권6호
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• pp.477-486
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• 2017

본 연구에서는 독도, 동도와 서도 연안에서 정밀 해저 지형과 해저면 영상 자료를 획득하여 해수면 아래에서 나타나는 해저 지형 및 해저면 환경 특성을 비교 분석하였다. 독도 섬 육지부와 바로 연장되는 동도와 서도 각 남부 연안 해역의 약 $250m{\times}250m$ 범위에서 정밀 수심 자료와 해저면 영상 자료를 획득하였다. 동도 남부 연안은 최대 수심 약 50 m 범위이며, 서도 남부 연안은 최대 수심 약 30 m 범위에 해당한다. 동도와 서도 연안은 섬 육지부에서부터 연장되는 모암이 해수면 아래로 그대로 이어져 해저면에서 큰 수중 암반 지대를 형성하고 있는데, 그 규모는 서도 남부 연안이 동도 연안에 비해 비교적 크게 나타난다. 동도와 서도 연안 모두 유사한 수중 암반 지대가 형성되어 있지만, 주변으로 형성된 해저면 환경은 동도와 서도 남부 연안에서 상이하게 나타나는 특징을 보이고 있다. 동도 남부 연안은 섬 육지부에서 기인한 크고 작은 암설들로 인해 형성된 테일러스(Talus) 형태의 해저면 환경이 수심 약 15 m 범위까지 형성된 특징을 보이며, 수중 암반 지대와 해저면의 경계면이 모호하게 형성되어 있다. 반면에 서도 남부 연안은 비교적 큰 규모의 수중 암반들과 고른 퇴적물이 분포하여 해저면과 접하고 있는 섬 육지부터 연장되는 암반들의 경계면이 확실하게 구분되는 특징을 보이고 있다. 이는 동도의 해안 절벽에 많이 노출되어 있는 응회암층이 풍화나 침식에 약하여, 서도 연안에 비해 섬 육지부로부터 운반된 쇄설성 퇴적물이 흘러내린 영향이 많은 것으로 판단되는데, 특히 동도는 서도에 비해 선착장이나 통행로 개설공사 등의 활동이 계속되어 섬 육지부의 지반 불안정과 단층, 절리, 균열이 높은 편으로 나타난 바 있다. 또한 과거 연구 결과들에서 동도와 서도에 나타나는 괴상 응회질 각력암층이 서로 다르게 형성되어 있음이 제시된 바 있는데, 이러한 요소가 동도와 서도 남부 연안 해저면에서 구별되어 나타나는 쇄설성 퇴적물 환경에 영향을 주었을 것으로 판단되며, 동도와 서도 남부 연안의 상이한 해저면 환경적 특성이 나타나는 것으로 생각된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제20권3호
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• pp.146-162
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• 2017

동해 울릉분지 북서해역에 위치한 해저협곡의 층서 및 발달사를 연구하기 위해 다중빔 및 탄성파 자료를 분석하였다. 탄성파 자료 해석에 의하면 연구지역의 퇴적층은 침식 부정합면에 의해 분리되는 4개의 층서단위로 구분된다. 대륙사면에 발달한 퇴적층은 사면붕락을 포함하는 평행층리 음향상이 우세한 반면, 분지로 향하면서 평행층리 음향상과 캐오틱 음향상을 보이는 퇴적층이 분포한다. 전반적으로 사면에서는 얇은 층후를 보이며, 사면기저부와 분지 평원에서는 두꺼운 층후로 발달한다. 탄성파 특징과 분포에 의하면 각 층서단위의 퇴적은 해저협곡의 발달사와 잘 대비된다. 음향기반 암 상부에 위치하는 층서단위 1은 사면에서는 얇은 층후로 발달하며 분지로 향하면서 층후는 점차 증가한다. 층서단위 2는 다른 층서단위에 비해 사면에서 두꺼운 층후를 보이며 단층과 관련된 사면붕락이 발생한다. 사면붕락에 의해 유발된 질량류 퇴적체는 사면기저부에 주로 퇴적되며, 이 퇴적체는 심해 선상지로 해석된다. 퇴적물의 퇴적보다는 침식작용이 우세하여 협곡의 폭과 깊이는 증가한다. 층서단위 3은 해저협곡 주변부의 사면에서 얇은 층후를 보이며, 분지로 향하면서 퇴적두께는 점차 증가한다. 층서단위 4는 사면에서 슬라이드/슬럼프를 포함하는 얇은 층후를 보이며, 사면기저부에는 두꺼운 층후로 퇴적되는 심해 선상지가 발달한다. 해저협곡 주변부에서의 사면붕락과 우세한 침식작용에 의해 해저협곡의 폭과 깊이는 증가한다. 결과적으로 연구지역의 해저협곡과 연계된 층서단위의 형성은 사면붕락에 의한 퇴적물 공급량, 광역적인 구조운동, 해수면 변동에 의해 크게 조절되었다.

• 한국음향학회지
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• 제22권8호
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• pp.652-659
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• 2003

사질로 이루어진 평탄한 경계면에서 수평입사각 (25°, 40°, 65°, 80°)에 따른 고주파(40∼120 kHz) 반사손실 측정 실험을 수조 내에서 수행하였다. 5×5×5 m 크기의 수조는 바닥을 두께가 0,5m 이고 평균입도가 0.5 ø인 사질 퇴적물로 채웠으며 퇴적층 경계면은 평탄하게 조성하였다. 측정된 주파수별 수평입사각에 따른 반사손실은 고주파 해저면 반사손실 모델인 APL-UW 모델 (Mourad & Jackson, 1989)과 비교하였다. 60 kHz 이하 주파수의 경우 모델과 실측치가 거의 일치하였으나 70 kHz 이상의 경우에는 주파수가 증가함에 따라 2∼3dB씩 증가하는 결과를 보였다. 70 kHz 이상의 경우 모델과 실측치 간의 차이는 모델에서 다루지 않는 거칠기 (입도)의 수직 크기 때문이며 고주파로 갈수록 산란이론의 레일리 인자 (Rayleigh parameter)의 값이 증가하여 거칠기에 의한 산란효과를 포함하기 때문이다. 따라서 평탄한 해저면일지라도 사질과 수층으로 이루어진 경계면에서의 반사손실모델은 입도분포의 신뢰구간 내에서 갖는 거칠기 영향에 의한 주파수의 종속성을 고려하여야한다.

• 자원환경지질
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• 제38권2호
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• pp.165-176
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• 2005

심해저 퇴적물에 분포하는 천연가스는 물리, 화학적인 조건에 따라서 세 가지 상(phase)으로 존재한다. 즉, 공극수에 녹아있는 가스의 농도가 용해도 이하이면 용존 가스 형태로 존재할 것이며, 용해도 이상이면 자유가스가(free gas) 형성될 것이며, 자유가스를 포함하는 해저 퇴적물이 저온 고압 조건인 하이드레이트 안정 지역이라면 가스 하이드레이트로 존재한다. 심해저 퇴적물내의 가스의 농도를 정확히 파악할 수 있다면 천연가스와 하이드레이트의 형성과 분포를 예측할 수 쳐다. 그러나, 해저 퇴적물 내에 포함되어 있는 가스의 양을 정확히 측정하는 것은 매우 어렵다. 심해저 퇴적층에서 가스를 채취하는 방법으로 널리 이용되는 공기층 가스 기법을 이용하여 퇴적물내의 가스의 양을 가늠하는 것은 천부 퇴적층에서만 가능하고 심부 지층에서 채취한 가스는 코어 회수와 시료 채취 과정에서 대부분의 가스가 유실되고 극히 일부만 정량 분석된다. 압력 코어(Pressure Core Sampler PCS)는 길이 $1{\cal}m$, 반경 $4.32{\cal}cm$ 규격으로 총 $1,465cm^3$의 퇴적물을 68.9 Mpa 압력 하에서 채취하는 장비이다. ODP Leg 204 시추 동안에 총 6개 지점(site) 에서 압력 코어를 사용하여 각 시추 지점에서 심도에 따른 퇴적물내의 가스의 양과 가스 하이드레이트의 분포를 측정하였다. 분석 결과 시추 위치에 따라서 가스 농도 및 분포 특성이 서로 다르게 나타났다. 하이드레이트 릿지(Hydrate Ridge)의 정상 주변에는 해저면 퇴적물에 메탄가스가 과포화되어 있고 정상 측면 및 분지지역에는 일부 심도의 퇴적물에서만 과포화되어 있었다. 하이드레이트 릿지의 가스 하이드레이트 분포는 압력 코어에 의해서 측정한 현장(in-situ)의 가스 농도 특성과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.9-21
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• 2014

서해 경기만의 덕적도 서부에 발달하고 있는 사퇴해역에서 획득된 고해상 탄성파탐사자료, 해저면측사탐사자료, 표층퇴적물 및 주상코어시료에 대한 정밀분석과 연구가 실시되었다. 탄성파탐사 자료에 의하면 사퇴의 층서는 3개의 퇴적단위(sequence I, II, III)로 구분되어진다. 최상부 퇴적단위 I은 $^{14}C$ 연대측정 자료에 의하면 5,000~6,000 yr BP경 본 해역이 해침을 받은 후 강한 왕복성 조류에 의하여 형성된 것으로 사료된다. 퇴적단위 II는 주상코어 자료에 의하면 니질이 주로 분포하는 고 조간대 니질퇴적층으로 추정된다. 퇴적단위 III은 중생대에 관입한 화강암으로 분포된 음향기반암 상부에 플라이스토세 말기로 추정되는 육성퇴적층인 자갈 내지는 조립질 퇴적물이 부정합으로 퇴적된 것으로 판단된다. 해저면측사탐사 자료에 의하면 사퇴 정상의 해저면은 모래파가 발달되어 있으며, 이는 대체로 조류의 방향과 일치하는 $N20^{\circ}W$ 방향이다. 사퇴 정상부에서 멀어지면 모래물결자국이 발달하고, 경사면에서는 균질한 사질로 분포한다. 표층퇴적물과 주상퇴적물(시료 VC-1, 2, 3)은 특정 내부 구조를 갖지 않는 비교적 균질한 중립토 내지 세립토(Mz, 1-$2{\phi}$)로 분포하는 특징을 보인다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권4호
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• pp.200-210
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• 2016

지음향 모델링은 퇴적층과 기반암의 해저 지층을 통해 전파되는 음파 특성을 예측하기 위해 사용된다. 이 연구는 동해 한국대륙주변부의 정동진 해역에서 50 m 퇴적층 심도의 4개 지음향 모델을 구성하였다. 지층 모델은 고해상 에어건 탄성파 자료, SBP 자료, 퇴적물 코어에 근거한다. P파 속도는 신호투과법에 의해 측정되었고, 압전기 트랜스듀서의 공진 중심 주파수는 1 MHz를 유지하였다. 42개 P파 속도와 41개 음감쇠 측정이 세 개 코어 퇴적물에서 수행되었다. 실제 모델링을 위해, 모델의 P파 속도는 Hamilton 방법을 이용하여 해저면 아래 현장 심도 속도로 보정하였다. 연안 지층의 이 지음향 모델은 동해 정동진 해역에서 지음향 특성의 수직/수평 변화를 반영하는 지음향/수중음향 실험을 위해 활용될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.672-675
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• 2009

동해 울릉분지에서 취득된 다중채널 탄성파자료 해석에 의하면 이 지역에는 가스하이드레이트 부존가능성을 지시하는 해저모방반사면, 탄성파침니/칼럼, 음향공백대, 증폭반사면, 가스분출 구조 등을 포함하는 5가지 탄성파 지시자가 존재한다. 가장 대표적인 지시자인 해저모방반사면은 연구지역의 남쪽사면의 경우 연속성이 양호하고 강한 진폭을 갖는 반면, 북쪽 중앙분지에서는 상대적으로 진폭이 약하고 연속성이 불량하다. 반사도 감소 및 속도 풀업 특징을 갖는 탄성파 침니/칼럼구조는 중앙분지와 북동쪽해역에 주로 분포하며 가스하이드레이트 혹은 가스유체의 부존가능성을 시사해준다. 반사강도가 약화되어 나타나는 음향공백대는 저탁류/원양성 퇴적물이 분포하는 중앙분지에 부분적으로 발달하며, 칼럼과 연계된 음향공백대는 북동쪽 사면저부에 주로 분포한다. 해저모방반사면의 하부에 위치하는 증폭반사면은 연구지역의 서쪽 사면에 분포하며 강한 음의 진폭특성으로 보아 자유가스를 함유한 층으로 해석된다. 가스분출구조는 주로 쇄설성 퇴적물이 우세한 조사지역의 남쪽 대륙사면지역에 광범위하게 분포하며 돔구조 혹은 폭마크 등을 수반한다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권1호
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• pp.24-36
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• 2019

황해 중동부에서 후기 플라이스토세-홀로세 동안 빙하기원 전 지구적 해수면 변동과 지역적인 지구조 침강은 퇴적 단위층의 중첩된 매적 양상으로 나타났다. 중첩 퇴적층은 고해상 에어건 탄성파 단면과 YSDP-105 시추코어에서 A형과 B형의 두가지 유형의 단위층으로 구분된다. A형 단위층은 주로 역이 풍부한 조립질 육성 및 인접 천해성 퇴적물인 반면, B형 단위층은 조석의 영향을 받은 세립질 퇴적물로 대부분 구성된다. 퇴적 단위층의 지층 모델에 근거하여, 이 연구는 황해 중동부 해역에 위치한 YSDP-105 시추 지점에서 심부 지층의 지음향 모델을 제시하였다. 수심 45 m의 대륙붕 지층에서 4개 지음향 단위층으로 구성된 64-m 심도의 지음향 모델을 구성하였다. 실제 모델링을 위해, 모델의 지음향 특성값은 Hamilton 모델링 방법을 이용하여 해저면 하부 현장 심도의 특성값으로 보정하였다. 이 지음향 모델은 황해 중동부 해역에서 심부 지층의 지음향 특성을 반영하는 중-저주파수 지음향 및 수중음향 실험을 위해 활용될 것이다.