• 지구물리와물리탐사
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• 제3권2호
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• pp.39-47
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• 2000

복잡한 지층구조에 대한 파동방정식의 해를 유한 차분법을 이용하여 구하는것은 많은 컴퓨터 계산시간과 기억 용량이 필요하다. 컴퓨터 계산시간과 기억용량은 최소 파장당 격자수를 줄이므로써 감소 시킬 수 있지만 수치분산으로 인해 정확도가 떨어지게 마련이다. 본 연구에서는 정확도를 유지하면서 파장당 격자수를 줄이는 방법으로 이용되고 있는 가중평균법을 최대 169점 까지 확장하여 주파수 영역에서 음향파동방정식의 해를 유한차분법으로 구할 때 최소 격자수를 구하기 위한 격자분석을 실시하였다. 지금까지 수치오차가 정확도 $1\%$내에 존재하기 위해서는 일반적인 5점을 이용하는 경우 파장당 격자수가 13개 이상이 필요하고, 9점의 경우 9개, 25점에서는 3개, 49점에서는 2.7개 이상이 필요하였다. 본 연구에서 정확도를 유지하기 위한 최소격자수를 결정하기 위해 실시된 격자분석 결과 81점에서는 2.5개 121점에서는 2.3개 그리고 169점에서는 오차 한계를 벗어나 가중평균 계수를 구할 수 없었으며 격자수를 2개까지 줄일 수 없음을 알 수 있었다. 또한 격자분석을 통해 가중평균에 적용되는 격자수가 증가할수록 정확도는 증가하지만 차분식 자체가 증가하여 매우 복잡하게 된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제2권4호
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• pp.184-190
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• 1999

가스 하이드레이트는 전세계적으로 새로운 에너지 자원으로 활용 가능성을 포함하고 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다. 한국자원연구소에서는 1997년 부터 동해에서 메탄 하이드레이트 부존 잠재력 규명을 위한 탄성파 탐사를 하고 있다. 탄성파 자료에서 하이드레이트 부존을 의미하는 일반적인 특성은 해저면과 평행하게 나타나는 BSR(Bottom Simulating Reflection)과 BSR 상부에서 보이는 진폭감소 그리고 BSR 하부에서 보이는 진폭증가와 구간속도의 감소 그리고 BSR에서 반사파의 역전현상 등이 있다. 따라서 위와 같은 하이드레이트 부존특성을 탐지하기 위한 목적으로 실시되는 자료처리는 진 진폭을 유지하는 자료처리, 정밀 속도분석 및 AVO분석 등이 요구된다. 본 연구는 1998년 동해에서 취득된 탄성파 탐사자료를 처리하여 하이드레이트 부존 가능성을 확인하고자 하였다. 적용된 자료처리 공정은 구형확산 보정과 주파수 필터링, 공심점 분류, 정밀 속도분석 공정 등이다. AVO분석은 이용된 현장자료가 AVO를 분석할 정도의 입사각을 유지하고 있지 않아 제외하였다. 정밀 속도분석은 반복적으로 속도 스펙트럼을 구하는 방법으로 정확한 중합속도 결정이 가능한 XYA를 이용하였으며 자료처리의 모든 공정은 국내고유의 탄성파 자료처리 소프트웨어인 Geobit 2.9.5 를 이용하였다. 자료처리 결과 음원위치 $1650\~1900$에서 해저면으로 부터 약 $367\~477m$ 깊이(왕복주시 약 1800ms)에 해저면과 평행하게 발달한 BSR을 확인할 수 있었으며, BSR부근에서 구간속도 감소 뿐만 아니라 해저면 반사파의 위상과 반대인 반사파 역전현상도 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제3권2호
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• pp.53-60
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• 2000

본 연구에서는 급격히 증가하는 인터넷망 및 분산(distribution) 컴퓨팅 환경을 이용한 서버/클라이언트(server/client) MT자료 처리 시스템의 구축을 위한 여러 가지 기술적 사항에 대해 논의하였다. 이러한 시스템은 표준적인 처리 방식의 도입과 인증된 자료 처리 서버에서의 해석 수행을 통해 일관성과 안정성을 동시에 제공할 수 있을 것이다. 또한 인터넷망을 이용하여 현장에서의 자료해석이 가능해지므로 탐사 시간, 경비의 감소 및 추가 탐사 계획 수립에도 도움을 줄 것이다. 각종 자바 기술(pure java와 enterprised java)은 네트워크 프로그램을 손쉽게 개발할 수 있는 많은 방법들을 제공한다. 본 연구에서는 이를 이용하여 웹(web)에 의한 서버/클라이언트 모델과, 소켓(Socket) 및 원격 함수 호출(RMI: Remote Method Invocation) 에 의한 처리 기법을 MT자료의 해석에 적용하기 위한 방법에 대해 논하였다. 또한 MT자료의 특성상, 그 해석은 고성능의 컴퓨터를 이용하였을 때에도 상당한 시간을 필요로 하므로 이를 극복하기 위해 서버 프로그램에 MPI(Message Passing Interface) 병렬처리 기술을 적용하고자 한다. 이는 고가의 병렬 처리 컴퓨터를 대체할 수 있으며, 표준적인 코딩이 제시되었으므로 관리 및 유지, 보수에 있어 효율성을 제공할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.304-315
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• 2006

지표 천부 불포화대의 특성화에서 중요한 토양수분함량의 측정을 위한 GPR 탐사에서 지중 직접파 측정 자료의 f-k 분석을 이용한 레이다파 속도 측정법의 응용성을 검토하였다. 상부 토양이 하부에 비하여 건조한 경우에는 f-k 스펙트럼 상에서 대부분의 에너지가 공기층과 건조 토양의 속도로 이루어지는 영역 내에 존재하며, 고주파수 자료를 이용하여 비교적 정확하게 상부층의 속도를 획득할 수 있었다. 이에 비하여 천부 토양층이 하부에 비하여 수분 함유량이 높은 조건하에서는 대부분의 에너지가 건조토양과 습윤토양의 속도로 형성되는 영역 내에 분포하고 있으며, 특히 이 경우 레이다파는 습윤 토양층을 통하여 비손실성으로 전파하는 레이다파의 분산성 가이드 현상을 나타내었다. 이와 같은 가이드 현상은 모드 전파이론으로 설명되며, 이 연구에서는 이를 이용하여 2층 층서구조의 각 층의 유전율과 층의 두께를 정확히 계산할 수 있는 역산 알고리듬을 개발하였다. FDTD 수치모델링 자료에 f-k 분석을 적용하여 속도분산곡선을 획득하고 이 자료에 개발된 역산 알고림듬을 적용함으로써 두층의 유전율과 두께를 정확하게 계산할 수 있었으며, 특히 역산 시 고차 모드를 포함함으로써 그 정확도를 향상시킬 수 있었다. 향후 비슷한 조건을 가지는 현장에 개발된 알고리듬을 적용하여 정량적인 전기적 물성을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권4호
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• pp.361-366
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• 2009

전자탐사에서 수평 층서구조에 대한 Green 함수의 계산은 전자기 반응의 모델링에서 핵심적인 부분을 담당한다. 해석적으로 구해진 핵함수의 Hankel 변환으로 계산되는 Green 함수는 핵함수의 대수적 등가 표현방식에 의해 그 정확도가 결정된다. 특히 3차원 모델링의 경우 Green 함수 계산 횟수가 매우 많아서 Hankel 변환 계산이 전체 계산시간의 상당량을 차지하므로, 빠르고 정확한 Hankel 변환의 계산을 위해서 선형 수치필터를 이용한다. 최근 많이 시도되는 3차원 역산을 위한 모델링에서는 송신점에서의 특이성 문제를 피하기 위해 전기장을 1차장과 2차장으로 나누어 계산하는 것이 보통이다. 이 연구에서는 균질 반무한공간에 대해 지표면에 놓인 다섯 종류의 송신원에 대한 지하 매질에서의 전기장 세성분을 Hankel 변환을 이용하여 정리하고, 그 계산 방법에 대해 고찰하였다. 그리고 2중 반공간에서 EM1D를 이용하여 공기와 바다의 영향을 모두 고려한 전자기장을 계산할 때, 보다 정확한 해의 계산을 위해 TE 및 TM 모드에서의 반사계수를 유도하였다. 여기서 정리한 해를 이용하면 MT 문제는 물론, 해양 전자탐사의 경우에도 1차장을 정확히 계산할 수 있으므로 3차원 역산에서 보다 정확하고 효율적인 감도 계산이 가능할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권4호
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• pp.347-354
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• 2009

암석의 물성을 정확히 예측하기 위해서는 물성에 일차적인 효과를 미치는 공극구조에 대한 이해가 매우 중요하며, 정확한 공극구조와 물성시뮬레이션을 이용한 다양한 물성예측 및 변화양상의 정량적 상관관계는 많은 지구물리분야에 응용할 수 있다. 최근 비파괴 구조해석방법, 특히 X선 토모그래피를 이용한 고분해능 스캔 등이 상용화되고 컴퓨터의 성능이 향상됨에 따라 실제의 공극구조를 이용하여 투수율을 예측하는 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 이러한 연구를 투수율뿐만 아니라 속도와 전기전도도의 영역으로 확장하려는 시도를 하였다. 하지만 토모그래피 방법에서 발생하는 smoothing 효과에 의해 공극구조가 왜곡되고 계산된 물성에 오차가 발생하여, 영상처리기법(sharpening filtering 및 인공신경망 분류법)을 사용하여 smoothing 효과를 제거하는 방법을 시도하였다. 그 결과 가시적으로 향상된 공극구조를 얻을 수 있었고, 투수율 및 전기전도도의 계산값도 이론적 모델링과 유사한 정도의 정확도를 얻을 수 있었다. 하지만 속도의 경우에는 smoothing 효과의 제거에도 불구하고 오차도 상대적으로 크고 향상정도도 매우 미미하였다. 박편과 토모그래피에서 얻어진 공극구조의 비교 연구를 통하여 본 연구에서 사용된 사암의 경우에는 토모그래피에서 얻어진 해상도가 너무 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 이유로 smoothing 효과가 제거되어도 속도예측의 향상은 그리 크지 않은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구에서 제시된 방법은 토모그램의 smoothing 효과를 효율적으로 제거하였으며 이는 토모그래피방법으로 공극구조를 획득할 때 유용하게 사용될 것으로 기대된다. 또한 속도예측의 경우 토모그램의 해상도가 매우 중요한 인자로 판명되었으며 투수율 예측에 일반적으로 사용되는 해상도보다 최소 세 배 이상의 높은 해상도가 요구되는 것으로 파악되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권4호
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• pp.187-201
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• 2014

이종의 물리탐사자료를 이용한 복합역산은 단일 물리탐사자료를 이용한 역산과 비교시, 역산의 불확실성을 줄일 수 있고, 두 탐사자료의 장점을 함께 이용할 수 있다. 탄성파탐사자료를 이용한 역산은 유가스가 집적될 수 있는 복잡한 구조의 탐지에 유리한 장점을 가지지만 탄화수소의 직접적인 탐지에는 한계가 있다. 반면에, 인공송신원 해양전자탐사자료를 이용한 역산은 탄성파탐사자료를 이용한 역산결과에 비하여 해상도는 떨어지지만 유가스의 직접적인 탐지가 가능하다. 이 연구에서는 평면파를 이용한 완전파형역산을 통하여 획득한 고해상도의P파 속도모델을 cross-gradient 기법에 기반하여 구조적인 제약조건으로 사용하는 전자탐사 복합역산 알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬을 유가스전 탐사에 적용이 가능한지 확인하기 위하여, 가스층이 존재하는 단순구조의 모델과 배사구조에 오일저류층이 존재하는 모델의 합성탐사자료에 적용한 결과, 전자탐사자료만을 이용한 역산결과보다 복합역산을 이용한 결과가 보다 고해상도의 전기비저항 분포의 파악이 가능함을 보여주었다. 이는 오일저류층의 정확한 매장 위치 추정과, 매장량 계산에 보다 정확한 정보를 제공해 줄 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권4호
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• pp.380-392
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• 2002

이 연구의 목적은 지하구조와 강진동에 의한 지반의 응답을 추정하는 데에 있어서 상시미동의 활용법을 평가하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위하여, 상시미동의 연구현황을 검토하였으며, 여러 곳에서 측정한 상시미동을 분석하였다. 먼저 오후 10시부터 다음날 오전 6시까지 매시간 80초씩 밤에 8시간에 걸쳐 측정한 상시미동을 분석하여 상시미동의 안정성을 조사하였다. 그 결과 10Hz이하의 저주파 대역에서 상시미동 스펙트럼은 시간에 따라 대체로 변화가 없는 것으로 나타났으며, 또한 스펙트림은 지하구조에 대한 정보를 포함하고 있는 것으로 보였다. 지하구조는 상시미동 기록으로 결정한 탁월주파수로부터 추정되었으며, 이 방법으로 추정된 구조는 경주의 여러 장소에서 다른 지구물리학적 탐사에 의하여 알려진 구조와 비교되었다. 이러한 비교결과 대부분의 장소에서 두 구조는 개략적으로 일치함을 보여 주었다 상시미동의 수직성분에 대한 수평성분의 스펙트럼비(HVSR)를 이용하는 기법은 지진동에 대한 지반의 응답을 결정하는 간접적인 방법으로서 제안되어 왔다. 경주의 여러 장소에서 기록된 상시미동의 HVSR을 계산하여 지하구조가 알려진 장소에서 이론적으로 계산한 전달함수와 서로 비교해 보았다. 비교결과는 양자 사이에 스펙트럼의 최대 주파수에서 개략적인 일치를 보여 준다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권1호
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• pp.1-8
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• 2015

뉴질랜드 Ngauruhoe 화산에 설치된 OTVZ 지진관측소 하부의 S파속도(${\nu}_s$)를 규명하기 위해, 2011년 11월 11일에서 2013년 9월 11일까지 기록된 원거리 지진자료($Mw{\geq}5.5$) 중에서 신호 대 잡음비가 높은 127개의 자료만을 이용하여 수신함수를 계산하였다. 수신함수는 시간영역에서 반복적 곱풀기 방법으로 계산되었으며, 21개의 수신함수에 유전자 알고리즘을 적용하여 역산을 실시하였다. 역산으로부터 구한 관측소 하부의 1차원 속도모델은 ${\nu}_s$가 3.7 km/s에서 4.7 km/s로 급격히 변하는 모호면이 14 km 깊이에 존재하며, 지각의 평균 ${\nu}_s$는 3.4 km/s임을 보인다. 하부지각에는 평균 ${\bar}{\nu}_s$ 가 3.1 km/s인 저속도층이 두께 9 km 이내로 존재하며, 관측소에서 멀어질수록 두께가 얇아지는 것으로 분석된다. 또한, 상부맨틀에도 ${\nu}_s$가 4.3 km/s 이하인 저속도층이 10 km 이상의 두께로 존재하며, 이러한 하부지각과 상부맨틀 내에 존재하는 저속도층과 상대적으로 얇은 지각은 태평양판의 섭입에 따른 마그마 활동과 관련이 있을 것으로 추정된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.116-126
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• 2008

가스 하이드레이트의 탐사에서 탄성파 진폭과 주파수 특성은 가스 하이드레이트의 부존 여부에 대한 매우 중요한 판단 근거이다. 본 연구에서 탄성파 진폭특성은 탄성파 수치모델링 기법을 이용하여 음원 주파수 및 산란체의 크기에 따른 변화 양상을 파악하고자 하였다. 일반적으로 진폭에 큰 영향을 미치는 산란은 음원의 주파수 제곱에 비례하고 산란 이상체의 체적에 비례한다. 음원의 주파수가 높아질수록 가스 하이드레이트 지층에서의 산란이 심하여 BSR이 잘 나타나지 않는 반면 음원의 주파수가 낮아질수록 가스 하이드레이트 지층의 진폭공백대 특성이 잘 나타나고 또한 하부의 BSR이 보다 뚜렷히 보이나 해상도가 낮아지게 된다. 가스 하이드레이트 지층 하부의 Free-Gas층을 통과한 반사파는 고주파수 성분이 감쇠되어 저주파수 성분이 우세해지고, Free-Gas로 인하여 나타나는 BSR의 진폭은 극성역전현상이 발생되며 이것은 가스 하이드레이트 지층의 존재와 분포를 판단하는 중요한 인자가 된다. 탄성파 주파수 특성 분석은 Wavelet Transform을 이용하여 시간에 따른 탄성파동의 주파수 변화를 관찰하는 방법을 사용하였다. 탄성파 모형 실험 자료에 대하여 적용한 결과 Free-Gas층에 대비되는 공기층을 통과하여 반사된 탄성파의 주파수는 고주파수 성분이 상당히 감쇠되었음을 관찰할 수 있었다.