• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.181-186
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• 2006

본 논문에서는 지진파 역행 전파를 이용하여 지진원을 영상화 하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 시간 역행 전파는 파동 방정식의 시간 반전의 불변성과 상반정리로 설명할 수 있으며 파동의 시간 역행 전파는 의학적인 목적을 비롯한 비파괴 검사, 그리고 탄성파 파형 역산에 사용되어 매질을 영상화 하는데 활용되고 있다. 지진 관측소에서 관측된 지진파형은 지진원으로부터 방출된 에너지를 기록한 것이다. 이를 시간의 역순으로 매질로 전파시키면, 지진으로부터 전파되었던 에너지가 진원시각의 지진원 위치에 집중하게 되어 지진원을 영상화 시키는 원리이다. 본 연구에서는 3차원 지진파 전파의 수치 모의를 위해 엇갈린 격자 유한 차분법과 병렬 처리 기법을 이용하여 탄성 매질에서의 파동방정식의 해를 구하였다. 수치모의 결과로부터 지진파 역행 전파를 이용해 지진의 시공간적 발생양상을 살펴볼 수 있음을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권2호
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• pp.53-66
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• 2021

속도 모델 구축은 탄성파 탐사 자료처리에서 필수적인 절차이다. 주시 토모그래피나 속도 분석과 같은 기존 기법들은 하나의 속도 모델을 예측하는 데 계산 시간이 오래 걸리며 역산 결과의 품질이 전문가의 판단에 크게 의존한다. 전파형 역산 또한 초기 속도 모델에 크게 의존한다는 문제가 있다. 최근 심층 신경망 기법이 복잡하고 비선형적인 문제를 푸는데 적용되는 사례가 많아지면서 널리 보급되고 있다. 이 논문에서는 심층 신경망 기법을 이용한 탄성파 속도 모델 구축 사례들을 각 연구에 사용한 신경망에 따라 분류하며 조사하였다. 또한 훈련용 인공 속도 모델 생성 사례도 포함하였다. 심층 신경망은 대량의 데이터로부터 신경망을 훈련함으로써 모델 매개변수를 자동으로 최적화한다. 따라서 기존 기법들에 비해 역산 결과에 사람의 판단이 개입될 여지가 적으며 훈련을 마친 후 하나의 속도 모델을 예측하는 비용은 무시할 수 있다. 또한, 심층 신경망은 전파형 역산과 달리 초기 속도 모델이 필요하지 않다. 여러 연구에서 계산 비용뿐만 아니라 역산 결과에서도 심층 신경망 기법이 뛰어난 성과를 달성하는 것을 보여주었다. 연구 결과들을 바탕으로 속도 모델 구축에 사용된 심층 신경망 기법의 특징에 대해 분석하고 논의하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.23-32
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• 2020

압축센싱 기술인 CAFB는 대상 구조물의 원시신호를 목적된 주파수 범위의 신호로 압축하여 획득하도록 개발되었다[27]. 이때 압축센싱을 위해 CAFB는 대상 구조물의 목적된 주파수 범위에 따라 다양한 기준신호로 최적화 될 수 있다. 또한, 최적화된 CAFB는 지진과 같은 돌발/위험상황에서도 대상 구조물의 유효한 구조응답을 효율적으로 압축할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 상대적으로 유연한 구조물의 효율적인 구조 건전도 모니터링을 위하여 목적된 주파수 범위를 10Hz 미만으로 설정하고, 이를 위한 CAFB의 최적화 방법과 지진상황에서 CAFB의 지진응답성능을실험적으로 평가하였다. 이를 위해 본 논문에서는, 먼저 Kobe 지진파형을 이용하여 CAFB를 최적화하였고, 이를 자체 개발한 무선 IDAQ 시스템에 임베디드 하였다. 그리고, Kobe 지진파형을 이용하여 2경간 교량에 대한 지진응답실험을 수행하였다. 마지막으로 CAFB가 내장된 IDAQ 시스템을 이용하여 실시간으로 2경간 교량의 지진응답을 무선으로 획득하고, 획득된 압축신호는 원시신호와 상호 비교하였다. 실험의 결과로부터 압축신호는 원시신호와 대비하여 우수한 응답성능과 데이터 압축효과를 보였고, 또한 CAFB는 지진상황에서도 구조물의 유효한 구조응답을 효과적으로 압축센싱할 수 있었다. 최종적으로 본 논문에서는 목적된 주파수 범위(10Hz 미만)에 적합하도록 CAFB의 최적화 방법을 제시하였고, CAFB는 지진상황의 계측-모니터링을 위해 경제적이고 효율적인 데이터 압축센싱 기술임을 증명하였다.

• 지질공학
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• 제19권4호
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• pp.509-515
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• 2009

1999년 경상북도 경주 인근에서 지역규모($M_L$) 3.0 이상의 지진이 3차례(4월 24일, 6월 2일, 9월 12일)에 걸쳐 발생하였다. 진앙의 위치를 재결정한 결과 이 지진들의 진앙 사이 거리는 반경 1 km 내에 포함된다. 파형역산을 수행하여 6월 2일 지진의 발진기구를 분석하였으며, 나머지 지진들은 P파와 S파의 초동극성 및 진폭비를 이용하여 발진기구를 분석하였다. 6월 2일 및 9월 12일 지진은 단층면해가 서로 비슷하고, 4월 24일 지진은 상기 지진들의 단층면해를 포함하나 그 분포 범위가 상대적으로 넓다. 이 지진들의 발진기구는 공통적으로 약간의 정단층 성분을 포함한 주향이동단층의 특성을 보이며, P축의 방향은 동북동-서남서 방향으로 한반도 주응력 방향에 대한 이전 연구결과와 부합한다. 진앙 사이의 거리, 지진파형의 유사성, 지진들을 공통으로 기록한 지진관측소 지진자료 극성의 동일성, 발진기구의 유사성 등을 고려했을 때, 이 지진들은 동일한 단층에서 발생했을 것으로 1999년 경상북도 경주 인근에서 지역규모($M_L$) 3.0 이상의 지진이 3차례(4월 24일, 6월 2일, 9월 12일)에 걸쳐 발생하였다. 진앙의 위치를 재결정한 결과 이 지진들의 진앙 사이 거리는 반경 1 km 내에 포함된다. 파형역산을 수행하여 6월 2일 지진의 발진기구를 분석하였으며, 나머지 지진들은 P파와 S파의 초동극성 및 진폭비를 이용하여 발진기구를 분석하였다. 6월 2일 및 9월 12일 지진은 단층면해가 서로 비슷하고, 4월 24일 지진은 상기 지진들의 단층면해를 포함하나 그 분포 범위가 상대적으로 넓다. 이 지진들의 발진기구는 공통적으로 약간의 정단층 성분을 포함한 주향이동단층의 특성을 보이며, P축의 방향은 동북동-서남서 방향으로 한반도 주응력 방향에 대한 이전 연구결과와 부합한다. 진앙 사이의 거리, 지진파형의 유사성, 지진들을 공통으로 기록한 지진관측소 지진자료 극성의 동일성, 발진기구의 유사성 등을 고려했을 때, 이 지진들은 동일한 단층에서 발생했을 것으로 추정된다. 파형역산을 수행한 결과 6월 2일 지진의 지진모멘트는 $3.9\;{\times}\;10^{14}N{\cdot}m$로 계산되었으며, 이 값은 모멘트규모 3.7에 해당한다. 스펙트럼 분석을 통해 계산된 모멘트규모는 3.8로, 파형역산에 의한 모멘트규모와 비슷하다. 평균 응력강하는 7.5 MPa로 추정되었다. 3개 지진들을 공통으로 기록한 단일 지진관측소의 스펙트럼을 서로 비교한 결과 4월 24일 및 9월 12일 지진의 모멘트규모는 각각 3.2, 3.4로 추정되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권5호
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• pp.277-285
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• 2016

We introduce a depth scaling strategy to improve the accuracy of frequency-domain elastic full waveform inversion (FWI) using the new pseudo-Hessian matrix for seismic data without low-frequency components. The depth scaling strategy is based on the fact that the damping factor in the Levenberg-Marquardt method controls the energy concentration in the gradient. In other words, a large damping factor makes the Levenberg-Marquardt method similar to the steepest-descent method, by which shallow structures are mainly recovered. With a small damping factor, the Levenberg-Marquardt method becomes similar to the Gauss-Newton methods by which we can resolve deep structures as well as shallow structures. In our depth scaling strategy, a large damping factor is used in the early stage and then decreases automatically with the trend of error as the iteration goes on. With the depth scaling strategy, we can gradually move the parameter-searching region from shallow to deep parts. This flexible damping factor plays a role in retarding the model parameter update for shallow parts and mainly inverting deeper parts in the later stage of inversion. By doing so, we can improve deep parts in inversion results. The depth scaling strategy is applied to synthetic data without lowfrequency components for a modified version of the SEG/EAGE overthrust model. Numerical examples show that the flexible damping factor yields better results than the constant damping factor when reliable low-frequency components are missing.

• 한국음향학회지
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• 제34권6호
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• pp.487-492
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• 2015

중주파수 및 고주파수 대역을 이용한 근거리 수중표적 탐지와 식별 기술은 이미 성숙단계에 있으나, 수중 위협세력의 은닉화 및 고속화에 따른 저주파수 대역을 이용한 원거리 탐지 요구가 새롭게 대두되고 있다. 본 논문에서 소개할 파형역산 기술은 최근 국내외 석유탐사 관련 학계 및 업계에서 매우 각광받는 최신 기술로, 저주파수 대역을 이용하여 해저 수 킬로미터 이상의 해저 지층을 고해상도로 구축하는 수치해석 기법이다. 이러한 파형역산 기술을 응용하여 작전 해역에서의 해저지층을 영상화하는 동시에, 수중에 위치하는 인공표적의 탐지 가능성을 확인하였다. 본 제안 기술은 인공표적의 형상뿐만 아니라 음파속도 등의 물성정보를 정확하게 추정할 수 있기 때문에 오탐지 확률을 획기적으로 줄일 수 있으리라 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제1권1호
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• pp.49-56
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• 1998

탄성파토모그래피는 고해상의 자료분석을 필요로 하는 환경이나 토목 등 공학적 응용분야에서 지하구조를 결정하기 위해 널리 사용되는 방법이다. 지금까지의 탄성파토모그래피는 대부분 주시역산에 의존해 왔으나 최근에는 파형정보를 이용하는 역산기법들이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 파형정보를 이용하여 음파 매질에서의 이차원 전파형 역산 알고리듬을 개발하였다. 전파형 역산은 Born역산의 약산란장 가정이나 주시역산의 고 주파수 가정이 필요 없는,분해능이 가장 좋은 방법이다. 그러나 초기추정값이 실제 모델과 많이 다를 경우 국부 최소값에 빠진다는 단점이 있다. 본 연구에서는 주시 역산을 통해 배경값을 추정하고 이를 초기추정 값으로 주어 전 파형 역산을 수행하는 알고리듬을 개발하였다. 본 알고리듬을 인공탄성파자료에 적용한 결과, 주시 역산 결과를 전파형 역산의 초기치로 사용할 경우 오차의 수렴속도가 매우 빠르고 분해능이 뛰어난 영상을 제공함을 확인할 수 있었다. 이는 주시역산을 통한 배경값 추정이 전파형 역산의 국부 최소값 문제와 계산 시간의 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방안임을 시사한다. 또한 축소모형실험자료에 대하여 본 알고리듬을 적용한 결과 재구성된 속도구조가 실제 모형과 잘 일치함을 알 수 있었고, 이를 통하여 현장자료에 대한 적용가능성을 확인하였다.

• 대한지질공학회:학술대회논문집
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• 대한지질공학회 2005년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.107-110
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• 2005

현재 한국의 지진 관측은 1905년도에 시작된 이후로 계속적인 지진 관측망 확충과 새로운 장비의 도입으로 선진국 못지않은 장비를 보유하고 있지만, 지진의 관측과 분석에 있어서는 그 수준이 미흡한 것이 현실이다. 특히, 동해안 지진원 인자 분석에 있어서 시간이 많이 소요되기 때문에 지진 경보나 지진 해일 경보를 발령하는데 어려움이 있다. 이번 연구에서는 일본에서 사용하는 지진 관측망, 한국 지진 관측망(KMA), 그리고 국제 관측망(IRIS) 지진 관측소(4개소)의 파형 포맷을 하나의 공통 파형 포맷으로 변환 ${\cdot}$합성하고 공유 분석 프로그램인 FESNET(극동 지진 관측망 분석 체계)를 구축하여 2004년 5월 29일 울진 지진과 2005년 3월 20일 일본 후쿠오카 지진의 분석을 행하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권4호
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• pp.223-228
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• 2007

화강암 내에 굴착된 2개의 시추공에서 획득한 다중주파수 송신신호에 의한 탄성파 초동신호를 분석하여 전단대에서 탄성파 전파 거동을 고찰하였다. 사용한 송신신호의 주주파수는 10-, 20-, 40-, 56-, 80 kHz 이다. 전단대 구간에서 탄성파 신호 파형의 분명한 특이사항은 발견할 수 없었으나, 전단대 구간에서 국부적인 속도감소가 모든 송신 주파수 기록에서 확인되었다. 전 구간에서 80 kHz 송신원 기록이 10 kHz 기록보다 다소 빠르게 측정되고 있으며, 최대 속도차이를 보이는 구간은 투수율시험에서 투수율이 제일 높게 측정된 구간이다.

• 농업과학연구
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• 제50권3호
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• pp.469-484
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• 2023

In this study, three types of structures-stepped gabion retaining walls, vertical gabion retaining walls, and parapets-were installed on the dam floor crest to prevent the overflow of deteriorative homogeneous reservoirs. The acceleration response, displacement behavior, and pore water pressure ratio behavior were compared and evaluated using shaking-table model tests. The experimental conditions were set to 0.154 g in consideration of the domestic standard and the seismic acceleration range according to the magnitude of the earthquake, and the input waveform was applied with Pohang, Gongen, and artificial earthquake waves. The acceleration response according to the design ground acceleration increased as the height of the embankment increased, and the observed value were larger in the range of 1.1 to 2.1 times the input acceleration for all structures. The horizontal and vertical displacements exhibited maximum values on the upstream slope, and the embankment was evaluated as stable and included within the allowable range for all waveforms. The settlement ratio considering the similarity law exhibited the least change in the case of the parapet structure. The amplification ratio was 1.1 to 1.5 times in all structures, with the largest observed in the dam crest. The maximum excess pore water pressure ratio was in the range of 0.010 - 0.021, and the liquefaction evaluation standard was within 1.0, which was considered very stable.