• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.1-18
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• 2007

비선형 파동장 역산은 지하의 암석과 물성을 결정하는 물리적인 제약을 위한 탄성파 변수들을 평가하는데 강력한 방법이다. 이 논문에서는 현장자료와 2 차원 탄성파 속도 모델로부터 탄성파 속도 변화를 재구성하여 만들어낸 6 가지 탄성파 속도 모드를 제시하였다. 탄성파 반사파 자료의 정보는 종종 단파장과 장파장 성분으로 나뉘어진다. 지역검색 방법은 만약 초기모델이 실제 모델로부터 동떨어지면 장파장의 속도 변화를 측정하는데 어렵다. 그러면 송신주파수들은 낮은 대역에서 더 높은 대역들로 모델의 탄성파 변수들을 측정하기 위해 변환된다 (frequency-cascade scheme) 탄성파 변수들은 P 파와 S 파 속도가 섬도에 따라 선형으로 변화는 초기 모델 가정하에 각 역산단계에서 (simultaneous mode) 계산된다. P 파와 S 파 속도 $('V_P\;V_S\;mode')$, P 파 임피던스와 포와송 비 $('I_P\;Poisson\;mode')$, P 파와 S 파 임피던스 $('I_P\;I_S\;mode')$와 같은 세가지 모드들이 탄성파 변수들의 역산을 위해 얻어진다. 각 탄성파 역산 단계에서 밀도값들은 세가지 가정하에 개선(update)된다. 탄성파 모델을 위한 각 변수 세트들에서 역산의 정확도를 평가한 결과 $V_P\;V_S$ 모드와 $I_P$ Poisson 모드 사이에 별다른 역산 차이는 없었다. $I_P\;I_S$ 모드들에 대해서도 같은 결론이 예상된다. 이러한 결과들은 전 파장에 걸친 탄성파 파동장 역산의 견고한 기초를 제공한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.55-66
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• 2006

사질토의 액상화에 대한 저항 강도는 포화도에 상당히 의존한다. 압축파 속도는 현장에서 쉽게 측정이 가능하고 포화도의 영향을 크게 받기 때문에 현장 지반의 포화도를 예측하고자 할 때 효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 시료의 포화가 가능하고 전단파, 압축파 속도 측정 및 비배수 상태에서 비틂전단 시험을 수행시 유발되는 과잉간극수압을 측정할 수 있는 비틂전단 시험기를 개발하였다. 토요라 모래에 대해 전단파, 압축파 속도 측정이 수행되고, 비배수 비틂전단 시험을 실시하였다. 포화도(B값)에 따른 시료의 전단파 속도 및 압축파 속도를 이론식과 비교하여 개발된 시험기를 검증하였으며, 여러 B값에서 비배수 TS 시험동안 유발되는 과잉 간극수압의 변화를 측정 분석하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권1호
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• pp.10-18
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• 2006

물로 포화된 이방성 사암에 기체상, 액체상, 그리고 초임계상의 $CO_2$를 주입하면서 P 파의 속도 변화를 측정하였다. 층리면에 수직한 방향과 수평 방향을 따라 시추한 2 개의 원통 모양의 Tako 사암들에 압전 송수신 배열 시스템을 이용하여 P 파 속도를 측정하였다. $CO_2$ 주입으로 인한 속도 변화는 일반적으로 -6%의 평균값을 보였으며 초임계상의 $CO_2$를 주입하는 경우에 약 -16%의 최대값을 나타냈다. 차분도착주시법(differential arrival-time)으로부터 얻은 P 파 속도 토모그램은 $CO_2$의 유동이 층리면에 평행할 때보다 수직한 경우 $CO_2$의 이동 양상이 더 복잡하다는 것을 명백히 보여주고 있다. 또한 P 파 속도 영상의 차이가 $CO_2$의 상과 암석내 공극분포의 불균질성과 관련되었음을 발견하였다. 초임계상의 $CO_2$를 주입한 경우, 탄성파 영상은 기체상과 액체상의 $CO_2$를 주입한 경우에 비해 가장 큰 속도 감소를 보였다 이 결과는 지중 격리시 $CO_2$ 모니터링에 대한 탄성파 방법의 효용을 확신시켜 줄 것이다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.371-379
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• 2008

본 연구에서는 경기도 일대의 편마암지역 11곳에서 다운홀(down-hole) 탄성파탐사를 이용하여 획득한 탄성파속도를 이용, 편마암지역에서의 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관성을 조사하였다. 연구결과 편마암에서의 탄성파속도의 특성은 $V_s=0.5589{\times}V_p$ 상관관계를 보여준다. 탄성파 속도와 동탄성계수와의 상관관계는 두 개의 군으로 분리된다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 암석의 비중에 큰 영향을 받지만 두 번째 군에서는 절리면의 간격에 영향을 받는다. 풍화가 진행됨에 따라 첫 번째 군은 감소하는 경향을 보인다. 경암반에서의 압축파속도($V_p$) 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 선형으로 분석되었지만, 보통암반에서의 압축파속도($V_p$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계는 2차 함수 포물선 곡선의 형태를 띠는 것으로 분석되었다. 전단파속도($V_s$)와 동탄성계수($E_d$, $G_d$, $K_d$)의 상관관계 또한 압축파속도($V_p$)와 유사한 결과를 보이는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1037-1047
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• 2013

다짐 에너지에 따른 노반 성토재의 탄성파 속도변화 특성을 규명하기 위하여 다양한 위치에서 채취한 시료를 이용하여 실내 다짐 시험, 실내 탄성파 측정 시험, 현장 탄성파 측정 시험을 실시하였다. 함수비 변화에 따른 압축파와 전단파 속도 변화 곡선은 다짐 곡선과 유사한 형태를 보인다. 다짐에너지가 100 %이상 되는 조건에서는 다짐 에너지가 증가하더라도 습윤 측의 다짐곡선과 탄성파 속도 곡선에 큰 변화가 없다. 압축파의 경우 건조 측에서 건조단위중량이 증가함에 따라 압축파 속도가 선형적으로 증가하는 양상이 나타나지만, 습윤 측에서는 건조단위중량이 증가함에 따라 지수함수의 형태로 압축파 속도가 비선형적으로 증가한다. 현장 시험으로 측정한 탄성파 속도는 구속압이 증가함에 따라 증가하며, 압축파 속도보다는 전단파 속도가 다짐 에너지 수준에 보다 민감하게 변화한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권2호
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• pp.173-182
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• 2009

2008년 4월, 한국지질자원연구원은 동해 울릉분지 내에 있는 가스하이드레이트 유망지역을 대상으로 OBS를 이용하여 광각 탄성파 탐사를 실시하였다. 이 탐사는 광각 탄성파 자료를 통해 가스하이드레이트 부존 심도에서의 2차원 탄성파 속도 분포를 규명하기 위한 것으로서, 탐사지역의 층서구조와 기본 속도구조 도출을 위해 64채널 스트리머를 사용한 2차원 탄성파 반사법 탐사도 동시에 수행하였다. 취득한 광각 반사파 자료는 $\tau$-p 분석을 통해 각각의 OBS가 위치한 지점에서의 1차원 구간속도를 구하고 이렇게 구한 속도모델은 최종 속도 분포를 도출하기위해 사용된 탄성파 주시 역산법을 적용하는데 있어서 빠른 수렴을 위한 초기 속도 모델로 활용하였다. 초기 층서 모델은 2차원 반사법 탐사에서 얻은 중합자료를 바탕으로 작성하였고 최상위층에서부터 하위층으로 순차적으로 모델링 및 역산을 수행하는 layer stripping 방식으로 최종 속도 모델을 도출하였다. 본 연구를 통해 탐사지역의 가스하이드레이트 존재로 인한 BSR 위아래 층의 속도 역전현상 뿐만 아니라 컬럼/침니 구조에서의 속도가 주변보다 높음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권11호
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• pp.53-60
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• 2009

터널의 시공은 항상 주변 암반의 손상을 초래한다. 발생하는 손상의 정도는 주변암반의 역학적 및 수리학적 거동에 영향을 미친다. 본 논문에서는 크로스홀 시험을 통하여 P 파 속도를 측정하여 터널주변 암반의 손상을 계측하였다. 발진공에서의 탄성파 신호발생을 위하여 기계적인 충격을 가하였으며 그 결과로 발생된 P파 신호는 잡음이 적으며 파의 초동 도달시간 판별이 용이하였다. 실험결과 암반의 손상이 예상되는 구간에서 P 파의 속도가 낮게 검측 되었다. 크로스홀 공 내 다중의 지점에서 P 파 계측을 수행하여 이차원 P 파 토모그래피를 생성하였는데, 생성된 토모그래피는 터널 배면의 암반 손상이 발생한 구간에 대한 가시적인 결과를 나타내었다. 측정된 P파의 속도로부터 간극율 또는 Q 값과의 상관관계를 통해 암반 특성의 정량적인 손상 평가가 가능하였다.

• 지구물리
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• 제8권2호
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• pp.67-74
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• 2005

SH파 굴절법 토모그래피와 표면파 분산자료 역산을 통하여 2차원 S파 속도단면을 각각 구하였고, 비교 목적으로 P파 속도단면도 함께 구하였다. P파와 표면파는 지표에 수직하게 타격하여 발생시켰으며, 100 Hz와 4.5 Hz 수직지오폰 24개로 각각 수신하였다. SH파는 50 kg 나무원목의 좌우를 타격하여 발생시켰고, 8 Hz 수평 지오폰으로 수신하였으며, 좌측타격에서 우측타격을 빼주어 SH파 신호를 강화하였다. 초동주시 토모그램과 표면파 분산곡선으로부터 역산과정을 거쳐서 구한 S파 속도단면을 비교한 결과, 두 단면의 전체적인 양상은 서로 비슷하지만, 표면파 역산으로 구한 S파 속도단면이 전반적으로 작은 값을 갖는 경향을 보인다. 잡음에 취약한 SH파는 P파 및 PS 변환파 도달 이후에 기록되어 초동선택이 어려운 문제가 있으며, 균질한 수평모델을 가정하는 표면파의 분산곡선 역산은 측방 변화가 심한 곳에서 지하구조를 정확히 밝히는데 한계가 있음을 보인다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.324-334
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• 2011

석모도에서 산출되는 암석시료를 이용하여 파괴강도를 5단계로 나누고 하중을 증가시키면서 손상 진행에 따른 P-, S-파 속도의 변화 특성을 고찰하였다. 재하 전 상태에서부터 일축압축강도의 95%까지 하중을 받은 9개의 수포화 시험편들이 1시간 동안 상온에서 건조되어 가는 동안 탄성파 속도는 암종별로 변화폭이 상이하였으며, P-파의 경우 0.9 ~ 18.3%, S-파 속도는 2.8 ~ 14.8% 로 큰 차이를 보였다. 하중에 의해 건조한 암석에 미세균열이 발생하면 P-파 속도가 일률적으로 감소하는 현상과는 달리, 수포화 암석의 경우는 균열생성에 의한 속도 감소 요인과 수포화에 의한 속도 상승요인의 상호작용에 의해 속도 증감 양상이 매우 복잡하게 나타나지만 대부분의 경우에서 전반적으로 재하 초기단계에서는 속도가 증가하다가 나중에는 감소하는 경향을 보였다. 감소가 시작되는 시점도 암종별로 1 ~ 4단계로 다양하다. 파괴 후에도 형태를 보존한 25h-2와 29-2 시료에 대해서 파괴후의 속도를 측정한 결과는 현저한 공극율의 상승과 함께 탄성파 속도도 현저히 감소하였다. 조암광물별로 보면 석영 함량이 증가하면 탄성계수가 커지며 층상구조형 규산염광물이 증가하면 탄성계수는 작아지는 경향을 보였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.305-315
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• 2011

암석시료에 대한 음파 속도측정의 정확성을 검증하고 정밀한 측정을 위한 기초적인 실험의 일환으로 아크릴과 스테인리스강 재질의 시료에 대하여 길이와 축하중을 달리하여 각각에 대해 3회씩 측정한 총 864 경우에 대하여, 시험편을 통과한 초동 주시를 측정하고 분석하였다. 축하중이 가해진 상태에서의 S-파 측정은 P-파에 비해 측정에 어려움이 있었으며 이에 따라 반복측정, 길이, 축하중에 의한 편차도 S-파가 훨씬 크게 나타났다. 또한, 재질에 따라서는 스테인레스강 시편보다는 아크릴 시편의 초동주시 편차가 약 2배 정도 양호하게 나타났으며 이는 아크릴 시험편의 경우가 트랜스 듀서와 시험편 간의 접촉 coupling이 안정적이며 또한 동일한 시간 분해능이나 유사한 전기적 잡음에 비하여 초동 주시가 길기 때문으로 판단된다. 실험결과, 아크릴 시험편과 스테인리스강 시험편의 탄성파 속도를 측정할 때는 60 ~ 90 mm 정도의 길이를 갖는 시험편을 20 kg (27.7 $N/cm^2$) ~ 30 kg (41.6 $N/cm^2$) 내외의 축하중 하에서 측정하는 것이 가장 좋으며, 스테인리스강 시험편의 S-파 속도는 길이 50 mm 이하의 시험편을 사용하여 측정해야 한다. 이러한 실험 결과는 암석 코어의 속도 측정시 시스템 지연의 측정 및 보정에 활용될 수 있을 것이다.