• 지구물리와물리탐사
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• 제17권2호
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• pp.49-57
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• 2014

금산지역 항공 자력자료에 대하여 2차원 수치모델링 및 역산조합으로 구한 사전정보를 이용하는 3차원 자력역산을 수행하고 지질정보와 대비하여 함우라늄 층과 여타 옥천누층군 단위 암상에 대응하는 자기감수율의 공간적 분포특성을 고찰하였다. 체적당 자기감수율 분포 및 수평 슬라이스 시각화를 통해 흑색셰일형 함우라늄층인 흑색 점판암과 대응하는 자력이상 값은 우라늄 광화대와 전체적으로 양호한 상관관계를 보여주었다. 회색 혼펠스층 우라늄 광화대의 간접 지시자인 마전리층 및 암회색 점판암층 역시 석영반암 경계에서부터 동남쪽으로 발달하는 자력선구조 특성을 잘 보여주었다. 인접한 강한 자기감수율 이상을 보여주는 암회색 점판암과 분리하여 인지 가능한 함우라늄 흑색 점판암층의 최대 깊이는 고도 306m 기준으로 약 150m 안팎으로 판단하였다. 한편, 흑색 점판암층 남쪽의 마전리층은 다소 높은 자기감수율 분포를 보여주나 자기감수율의 공간적 변동이 심한 특징을 보이며 관입암인 주라기 화강암은 낮은 자기감수율 특성을 보여주는 반면, 백악기 화강암은 상대적으로 높은 자기감수율 특성을 나타내었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권3호
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• pp.136-143
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• 2012

본 연구는 캄보디아 스퉁트렝 지역의 항공자력탐사 자료처리 및 해석에 관한 사례 연구이다. 자료처리 및 해석에는 다음의 세 가지 관점에 중점을 두었다. 첫째, 저위도 지역 자력자료의 자기극변환 시 문제가 되는 편각방향의 영상 왜곡을 고찰하고 이를 최소화하기 위한 여러 방법을 검토함으로써 최선의 결과를 도출하는 방안을 모색하였다. 둘째, 조사지역은 사전정보가 거의 없기 때문에 전통적인 자료처리 기법과 함께 geographic information system (GIS) 분야의 경사, 곡률 및 최대 경사면 방위각 등의 기법을 새로이 도입, 검토하였다. 이로부터 조사지역의 구조지질 정보를 도출하고 그 유용성을 확인하였다. 마지막으로, 오일러 곱풀기를 이용하여 자력이상대의 심도정보를 도출하고 앞서의 고찰결과와 종합하여 향후의 정밀 조사영역을 선정, 추천하였다. 본 연구에서 수행한 일련의 자료처리 과정은 국내는 물론 해외 자원개발에 있어서 적절한 지침이 될 수 있을 것으로 여겨진다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권3호
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• pp.129-135
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• 2012

동시 송신원 전파형 역산 기법은 계산량을 획기적으로 줄여 전파형 역산의 적용성을 높여준다. 그러나 다수의 송신원 모음 자료를 동시에 모델링하여 사용하기 때문에 관측 자료의 수진기 위치가 송신원에 따라 다른 경우, 나머지(residual) 파동장에 불필요한 값을 생성하게 되고 이는 파형역산의 수렴성을 저해하게 된다. 특히, 제한된 벌림 거리(offset)를 갖는 스트리머 방식의 탐사자료는 동시 송신원 기법을 적용하기에 가장 어려운 자료 형태이다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 최근에 global correlation에 기반한 목적함수가 제안되었고, 시간영역 전파형 역산에 성공적으로 적용되었다. 그러나 이 기법은 변형된 목적함수를 사용하기 때문에 나머지 파동장이 왜곡되고 경우에 따라 역산 결과에 부정적인 영향을 주기도 한다. 또한, 여러 가지 장점을 갖고 있는 주파수 영역 파형역산에 적용된 사례는 아직 보고된 적이 없다. 본 논문에서는 이러한 나머지 파동장의 왜곡을 최소화하기 위해 global correlation 계산 시 사용하는 자료에 진폭감쇠 기법을 적용한다. 진폭감쇠를 적용한 자료는 global correlation의 특성을 최적화하여 나머지 파동장의 왜곡을 줄이고 파형역산 결과를 향상시킨다. 시간 영역에서 구한 나머지 파동장을 주파수 영역에서 역전파시킴으로써 global correlation기법을 주파수 영역에서 구현한다. 스트리머 방식의 합성 탐사자료를 이용한 예제를 통해 본 논문에서 제안한 기법이 기존의 global correlation 목적함수에 기반한 동시 송신원 전파형 역산보다 향상된 결과를 얻을 수 있음을 보여준다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제22권1호
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• pp.21-28
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• 2019

이 연구에서는 사우디 아라비아 지역의 S파 속도구조와 이방성을 알아보기 위해 표면파 분산 곡선을 사용하여 3차원 토모그래피를 수행하였다. 아라비아 반도는 지질학적 및 지형적으로 순상지(shield)와 플랫폼(platform)의 지형으로 나뉜다. 본 연구에서는 사우디 지질조사소(Saudi Geological Survey)에서 받은 2008 ~ 2014년 기간의 규모 5.5 이상, 진앙거리 $40^{\circ}$ 이내인 지진 자료들을 사용하였다. 획득한 자료들은 전처리를 거쳐 다중 필터 기법(multiple filter technique)을 적용하여 분산 곡선을 구하였다. 주기 5 ~ 140초에 해당하는 러브파와 레일리파의 군속도 분산 곡선을 역산하여 10 ~ 60 km에서의 SH파와 SV파 속도모델 그리고 이방성을 계산하였다. 그 결과 SV파의 속도모델에서는 순상지 하부 10 ~ 30 km 깊이에서 고속도 이상대를 보이며, 플랫폼 하부에서는 10 km 깊이에서 저속도 이상대를 보인다. 이는 순상지가 원생누대 기원의 오래되고 차가운 육괴로 되어있으며, 플랫폼이 고생대, 중생대, 신생대의 퇴적물로 덮여 있기 때문에 이와 같은 결과가 나왔다고 판단된다. SV파와 SH파의 속도 차이를 이용하여 구한 이방성의 결과는 전반적으로 양의 이방성이 나타나며, 이는 자그로스 조산대에서의 섭입으로 인한 아라비아 판의 당김에 의해 인장력이 수평 방향으로 발생하여 SH파의 속도가 빠르게 나타난다고 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.180-193
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• 2021

복소 전기비저항 탐사기법은 진동수 영역에서 전기비저항과 위상을 측정하여 지하 매질의 다양한 특성정보를 획득할 수 있는 탐사기법으로 최근 그 활용성이 증가하고 있다. 이 논문에서는 복소 전기비저항 탐사기법의 활용성을 높이기 위하여 획득한 자료에 대한 3차원 역산 알고리듬을 개발하였다. 이를 위한 모델링에는 전자기 커플링 효과를 무시하는 경우에 적용할 수 있는 포아송 방정식을 적용하였으며, 역산에는 기존의 평활화된 역산법을 복소수로 확장하는 방법으로 알고리듬을 개발하였다. 역산의 안정성 및 현장자료의 적용성을 높이기 위하여 라그랑지 곱수를 역산 과정에서 오차 벡터와 모델 증분 벡터의 크기에 따라 자동적으로 조정되도록 하는 기법을 도입하였다. 또한, 잡음이 많이 포함된 위상자료로 인한 자료의 손실을 보완하기 위하여 역산반복 단계에서 초반부는 전기비저항 자료만을, 후반부는 전기비저항 자료와 위상 자료를 모두 역산하는 두 단계로 구성된 역산기법을 제시하였다. 수치 모형실험에 대한 역산 시험결과 안정적인 역산 결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 3차원 역산 알고리듬을 국내 천열수 광산 인근에서 수행한 복소 전기비저항 탐사자료 해석에 적용하여 그 타당성을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권3호
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• pp.109-119
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• 2022

초고해상 3차원 탄성파 탐사를 통하여 취득된 자료는 수백 Hz 이상의 높은 주파수 대역에 의하여 수치 모델링에 기반 한 역시간 구조보정의 계산효율성이 확보되지 않는다. 이에 본 연구에서는 초고해상 탐사자료를 활용하여 고품질의 3차원 지질구조를 효율적으로 도출할 수 있는 역시간 구조보정 프로그램을 개발하였다. 우리는 전통적인 3차원 역시간 구조보정 프로그램의 메모리 사용량 및 계산시간을 대폭 축소하기 위하여 음원 파동장의 최대 진폭만을 저장하여 영상화를 수행하는 여기진폭 기법과 연산 영역을 음원과 수신기가 위치한 최소한의 영역인 로컬 도메인으로 제한하는 기법을 적용하였다. 본 연구를 통해 개발된 프로그램은 2019년에 한국지질자원연구원에서 획득한 초고해상 3차원 탄성파 탐사 자료에 대하여 수평방향 격자 크기가 1 m인 3차원 구조보정 영상을 성공적으로 도출하였으며 지질학적인 해석이 수행되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권3호
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• pp.114-125
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• 2023

편미분방정식의 해를 구하기 위한 여러 수치해법들의 한계와 순수 데이터 기반 기계학습의 단점을 극복하기 위해 물리정보신경망(physics-informed neural network, PINN)이 제안되었다. 물리정보신경망은 편미분방정식을 손실함수 구성에 직접 활용하여 기계학습 훈련에 물리적 제약을 주는 기법으로 파동방정식 모델링에도 활용될 수 있다. 그러나 물리정보신경망을 이용하여 파동방정식을 풀기 위해서는 신경망 훈련 시 입력에 대한 2차 미분이 수행되어야 하고, 그 결과로 출력되는 파동장은 복잡한 역학적 현상들을 포함하고 있어 섬세한 전략이 필요하다. 이 해설 논문에서는 물리정보신경망의 기본 개념을 설명하고 파동방정식 모델링에 활용하기 위한 고려사항들에 대해 고찰하였다. 이러한 고려사항에는 공간좌표 정규화, 활성함수 선정, 물리손실 추가 전략이 포함된다. 훈련자료의 공간좌표를 정규화한 후 사용하면 파동방정식 모델링을 위한 신경망 훈련에서 초기 조건이 더 정확하게 반영되는 것을 수치 실험을 통해 보였다. 또한 신경망을 통한 파동장 예측에 가장 적절한 활성함수를 선정하기 위해 여러 함수들의 특성을 비교했다. 특성 비교는 각 활성함수들의 입력자료에 대한 미분과 수렴성을 중심으로 이루어졌다. 마지막으로 신경망 훈련 중 손실함수에 물리손실을 추가하는 두가지 시나리오의 결과를 비교하였다. 수치 실험을 통해 훈련 초기부터 물리손실을 활용하는 전략보다 초기 훈련단계 이후부터 물리손실을 적용하는 커리큘럼 기반 학습전략이 효과적이라는 결과를 도출했다. 추가로 이 결과를 물리손실을 전혀 사용하지 않은 훈련 결과와 비교하여 PINN기법의 효과를 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권3호
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• pp.33-44
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• 2002

도수로터널 주변 지역의 대수층에 대한 유동성 단열을 규명하기 위하여 야외시험이 실시되었다. 단열들에 대한 정보를 얻기 위하여 지표 지질조사 지질구조조사 및 초음파주사검층을 실시하였다. 지표에서의 단열발달은 퇴적암의 층리면과 층리절리 및 화강암류의 판상절리와 같은 저각의 경사를 가지는 부분과 75$^{\circ}$ 이상의 고각의 경사를 가지는 부분의 두 개의 뚜렷한 단열군으로 형성되어 있다. 층리절리와 판상절리의 평균 주향과 경사는 각각 N70-80$^{\circ}$W.25$^{\circ}$SW, N35$^{\circ}$W.12$^{\circ}$NE이다. 고각의 절리들은 퇴적암 지역에서는 N80$^{\circ}$W.70-85$^{\circ}$SW와 N$10^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE 두 방향의 단열조가 우세하며, 화산암 및 화강암 지역은 N40-50$^{\circ}$.E 85$^{\circ}$SE/85$^{\circ}$NE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, 그리고 N70-75$^{\circ}$W.80$^{\circ}$SW 방향의 단열조가 우세하게 발달한다. 초음파주사검층에 의하여 얻어진 시추공내의 단열들은 N60-80$^{\circ}$W.20-45$^{\circ}$SW, N10-35$^{\circ}$E.64-83$^{\circ}$SE, N40-65$^{\circ}$E.60-85$^{\circ}$SE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, N60-80$^{\circ}$W.45-85SE/SW의 단열군들이 우세하다. 공내 수리전도도의 수직적인 분포를 파악하기 위하여 정압주입시험을 실시하였다. 계산된 수리전도도는 3.363E-10 m/sec 에서 2.731E-6 m/sec의 범위로서 최대값과 최소값은 4차수(four order)의 차이를 보였다. 단열대의 분포 특성을 파악하기 위하여 지구물리검층을 실시하였고, 각 시험에 의해 획득된 결과들과의 비교를 통하여 유동성이 높은 단열들이 규명되었다. 온도검층은 유동성 단열과 일반적인 단열들을 구별하는 좋은 지시자로 나타났다. 그 결과, N70-80$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE/SW, N75-80$^{\circ}$W.25-30$^{\circ}$SW, N50-64$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE, N35-45$^{\circ}$E.65-75$^{\circ}$SE, 그리고 N65-72$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE/60$^{\circ}$NW의 단열들이 연구지역의 지하수 흐름을 지배하는 뚜렷한 유동성 단열로 규명되었다.

• 자원환경지질
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• 제39권2호
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• pp.163-171
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• 2006

본 연구는 단열지질조사를 통한 대상지역의 지하수 단열 모델을 규명하여 지하수를 개발한 사례이다. 경기도 문산 동쪽에 위치하고 있는 산업시설물에서는 시설물 유지에 필요한 용수 수급용 지하수개발이 요구되었다. 지하수 개발 대상 지역은 $0.15Km^2$ 면적으로 제한되어 있었을 뿐만 아니라, 지하 매설물, 건물 등의 시설물을 피하여 선정, 개발해야 되는 매우 어려운 지리적 조건을 가지고 있었다. 지하수 개발 대상지역은 지하 매설물이 설치되어 있어 지구물리탐사가 불가한 곳으로 지질조사에만 의존하여 지하수개발을 수행하였다. 편마암의 엽리와 암상조사로 엽리 궤적도를 작성하며 조사대상지역에 발달하고 있는 남북방향 습곡축의 향사형 습곡이 인지되었다. 동서방향의 지질단면 분석에서는 아이스크림 스푼 모양의 F2 향사형 중첩습곡이 해석된다. 광역조사에서 인지된 $N20^{\circ}E,\;N30^{\circ}W$, NS 주향의 단층연장 상에 위치하는 평평한 조사대상지역에 수반성 인장단열들의 존재 가능성을 예측하였다. 우수향 운동감각을 갖고 있는 $N20^{\circ}E$ 단층 은 F2 향사형 습곡에 발달하고 있는 두 조의 요곡성 공액형인 P-전단단층으로 해석된다. NE 주향 지질단면상에서, $N20^{\circ}E$ 단층과 엽리 간의 교각으로 약 100m 심도에서 지하수저장이 가능한 삼각 프리즘형태의 공간형성이 가능함을 알 수 있어, 중첩습곡의 서쪽 날개 쪽이 지하수개발 가능지역으로 예측하였다 또한 $N40^{\circ}E$ 단층도 지하수공급원이 될 수 있다. 단열지질조사와 단면해석을 기초로 하여 $N20^{\circ}E$와 $N40^{\circ}E$ 단층을 따라서 지하수 개발가능 위치를 선정하였으며, $N20^{\circ}E$ 단층선 상에 위치한 한 지점을 선정한 결과 이곳에서 145 ton/day의 지하수를 개발하였다. 결론적으로 개발에 성공한 지하수는 중첩습곡에 수반된 요곡단층과 엽리 교차로 형성된 지하수 저장고의 불투수 공간으로부터 공급된 것으로 해석되었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권3호
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• pp.154-162
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• 2013

지하수 인공함양 지역에 충적층 특성 평가를 위한 목적으로 수직탐사와 2차원 전기비저항탐사를 수행하였다. 지하수 인공함양의 주 대상 지층인 충적층 내에 존재하는 세립자들은 지하수와 함께 이동하여 클로깅 현상을 일으킬 수 있으므로 주의를 요하는데, 전기비저항탐사를 통해서 저비저항을 보이는 포화된 실트 또는 점토의 분포를 파악하는 것이 매우 효과적이다. 반면에, 이러한 저비저항대가 두터운 경우는 지층에서 인위적으로 보내진 전기가 저비저항대의 층으로만 통하여 그 이하의 지층 또한 저비저항대로 왜곡되는 단점을 가지므로 해석 시에 주의가 요구된다. 본 연구는 이러한 영향을 고려하여 격자형태의 35개의 수직탐사 측점과 10개의 2차원탐사 측선을 따라서 탐사를 수행하여 각각의 장점인 수직적인 분해능과 수평적인 분해능을 비교 및 보완하였다. 수직탐사를 통해 지하 30 m 이후에 약 15 m 두께로 인공함양의 주대상 지층인 모래자갈층이 퇴적되어 있을 것으로 사료되며 두 탐사의 비교를 통해 연구지 지하 일부 구간에 클로깅 현상을 유발할 수 있는 실트 또는 점토의 분포가 예상되었다. 이러한 결과는 지하수 인공함양을 위한 주입정 및 관측정의 위치와 심도를 설계하는데 있어 충적층의 퇴적양상 파악에 대한 전기비저항탐사의 적용성을 보여준다.