이 논문에서는 축 방향 대칭성을 가지는 원통형 이상체에 대한 자력 변화율 텐서의 해석해를 유도하였다. 일정한 방향으로 자화된 원통형 이상체에 대한 3성분 벡터 자력 반응식을 기존 연구에서 이미 유도하였으므로, 이를 직교좌표계에서 각 축 방향으로 미분하여 자력 변화율 텐서 반응식을 유도하였다. 원통형 이상체가 가지는 축 방향 대칭성 때문에 벡터 자력 반응식은 원통 좌표계의 변수를 포함한 식으로 표현되어 있으므로 직교 좌표계와 원통 좌표계 사이의 변수 미분 관계를 적용하여 자력 변화율 텐서를 유도하였다.
일정고도에서 얻어진 중력 혹은 자력탐사자료에 대하여 보다 높은 고도에서의 값으로 연속하여 구하는 방법, 즉 상향연속의 경우 2차원 푸리에변환을 사용할 수 있다. 기존의 상향연속 방법에서는 지구의 곡률이 고려되지 않았으나, 지역이 수백킬로미터 이상으로 넓은 경우 곡률이 고려됨이 바람직하다. 본 연구에서는 지구의 곡률효과를 산정하는 중/자력 마당의 새로운 상향연속방법을 계발하였다.
In order to predict depth of the pile forward modeling and inversion of magnetic logging data was conducted by using a finite line of dipoles model. The horizontal component as well as the vertical component of magnetic fields can be measured in the borehole, and the magnetic anomalies can be obtained by subtracting the Earth's magnetic field from the measurement. The magnetic anomalies of the pile are considered as vector sum of induced magnetization due to the Earth's magnetic field and remnant magnetization possessed by steel strings in the pile. The magnetic anomalies are used as input data for inversion from which the length, the magnetic moment per unit length, and the dip angle of the pile can be obtained. From the inversion of synthetic noisy data, and the data obtained from the field model test it is found that the driving depth of the pile can be determined as close to the order of measuring interval (5∼10㎝). It is also found that the resultant magnetic anomalies due to an individual steel string in the pile are almost same as those due to a group of steel strings located at the center of the pile. The magnetic logging method also can be used for locating reinforced bars, pipes, and steel casings.
중앙해령에서는 해양지각으로 현무암과 같은 암석이 새로이 생겨나며, 암석에는 자기방향이 당시의 지구자기장에 따라 배열된다. 해수면상에서의 광범위한 자력탐사에 의해 대부분의 중앙해령-특히 대서양 중앙해령-의 중심축과 평행한 남-북 방향의 자기띠(또는 자기 줄무늬)가 알려져 있다. 이러한 지자기띠에 기초하여, 지구의 자기장은 지질시대 동안 여러 번에 걸쳐 반복하여 역전된 것으로 고려되어 왔다. 해양지각에서의 지자기 역전의 발견은 해양저확장과 대륙이동설 그리고 판구조론을 설명하는 중요한 증거가 되었다. 이 논문에서는 중앙해령 근처에서 지자기띠를 이루며 새로이 생겨나는 해양지각 자기역전의 가능한 메커니즘을 설명하는 간단한 장치를 소개하고자 한다. 이 장치는 중앙해령의 중심에서 암석이 가지는 특정한 자기극성을 가지도록 근처에 인접하는 자기띠가 막대자석의 역할을 함을 보인다. 따라서 새로이 생겨나는 지자기띠는 일반적인 지구자기장 뿐 만 아니라 국지적으로 마치 막대자석처럼 작용하는 중앙해령 근처에 이웃하는 기존의 지자기띠에 의해 영향을 받았을 가능성이 있는 것으로 사료된다.
자기장에 대하여 우리는 부지불식간에 많이 노출되고 있고 이와 관련된 영향에 대한 연구도 많이 진행되어 왔다. 역학 조사를 통한 연구도 있고, 실험실 수준의 연구도 있다. 실험실 수준의 연구의 경우, 인위적인 자기장 생성을 통해서 세포에 자극을 가하고 이에 대한 영향을 관찰한다. 세포 실험에서 많이 사용되는 주파수와 파형은 다양하지만, 그 크기는 보통 10G 내외이다. 지구 자계의 크기인 300-400mG 정도와 비교하면 크다고 할 수 없으나, 오래 전부터 이 환경에 적응되어 왔기 때문에 인위적으로 가하는 자기장 세기의 3-4%의 크기지만 무시할 수 없다. 본 연구에서는 주변 자기장에 대한 영향을 고려하여 실험할 수 있도록 양방향 정자계 생성이 가능한 자기장 발생 장치를 설계하고 구현하였다. 제안된 시스템으로 조절 가능한 정자계의 크기는 ${\pm}500mG({\pm}50uT)$까지이며 최소 ${\pm}5mG({\pm}0.5uT)$까지 주변 자기장을 실시간으로 상쇄시킬 수 있었다.
컴퓨터, TV, 의료용기기 등의 모니터로 사용되는 브라운관의 자기장 영향에 따른 특성을 분석하기 위한 자기장 발생 및 측정장치를 개발하였다. 한 변의 길이가 2 m인 정육각형 형태의 3-축 자기장 발생장치, 컴퓨터, 전원공급기 및 자기장 측정기 등을 이용하여 전세계 각 나라별 지구자기장(Earth Magnetic Field, EMF)을 발생시킬 수 있는 대형 3-축 코일 시스템을 설계하고 제작하였다. 각 코일의 코일상수는 X축(E-W)는 30.31 $\mu$T/A, Y축(Ver)는 29.73 $\mu$T/A 및 Z축(N-S)는 30.51 $\mu$T/A이고, 자기장 분해능은 0.01 $\mu$T이었다. 자기장 균일도는 사용되는 편향요크(Deflection York, DY)의 크기를 고려하여 중심에서 12 cm 이내의 공간에서 측정하였고, 균일도는 1 % 내외 이었다.
In this paper, the anisotropic nature of the magnetic turbulence associated with magnetic dipolarizations in the Earth's plasma sheet is examined. Specifically, we determine the power spectral indices for the perpendicular and parallel components of the fluctuating magnetic field with respect to the background magnetic field, and compare them in order to identify possible anisotropic features. For this study, we identify a total of 47 dipolarization events in February 2008 using the magnetic field data observed by the THEMIS A, D and E satellites when they are situated near the neutral sheet in the near-Earth tail. For the identified events, we estimate the spectral indices for the frequency range from 1.3 mHz to 42 mHz. The results show that the degree of anisotropy, as defined by the ratio of the spectral index of the perpendicular components to that of the parallel component, can range from ~0.2 to ~2.6, and there are more events associated with the ratio greater than unity (i.e., the perpendicular index being greater than the parallel index) than those which are anisotropic in the opposite sense. This implies that the dipolarization-associated turbulence of the magnetic field is often anisotropic, to some non-negligible degree. We then discuss how this result differs from what the theory of homogeneous, anisotropic, magnetohydrodynamic turbulence would predict.
본 논문은 자율주행차량과 로봇의 안내를 위한 새로운 자계위치인식방법을 제안한다. 차량 및 로봇이 자율주행을 하기 위해서는 이동경로상의 현재 위치를 인식하는 것이 기본적으로 요구된다. 자계기반 자율주행차량과 로봇은 자성체로부허 발생되는 자계를 계측하여 위치정보를 검출한다. 이러한 자계위치인식시스템에서 지구자계는 기본적인 왜란으로 작용한다. 본 논문에서는 지구자계의 영향을 제거하기 위해 다수의 1축 자계센서 열을 구성하였으며, 자계센서 출력의 선형동작영역을 이용하여 정밀한 위치인식시스템을 개발하였다. 제안하는 방법이 자율주행차랑과 로봇의 안내를 위해 사용 가능함을 실험을 통하여 검증하였다.
화산의 화도나 불발탄과 같이 축 대칭을 갖지만 단면의 반지름이 변하는 경우 대칭축에 수직인 얇은 원판들의 반응을 더하여 모델링하는 것이 효율적이다. 이런 모양의 이상체에 대한 자력 및 자력 변화율 텐서 모델링을 위해서는 얇은 원판에 대한 해석해가 필수적이다. 따라서 이 논문에서는 원판형 이상체에 대한 벡터 자력과 자력 변화율 텐서 반응식을 유도하였다. 벡터 자력은 중력 변화율 텐서를 자력으로 변환하는 포아송 관계식을 이용하여 원판형 이상체의 기존 중력 변화율 텐서로부터 유도하였다. 자력 변화율 텐서는 직교 좌표계의 미분 관계식을 원통 좌표계로 미분 관계식으로 변환한 후 벡터 자력을 미분하여 유도하였다. 벡터 자력과 자력 변화율 텐서는 원판형 이상체의 축 대칭성을 이용한 립쉬츠-한켈(Lipschitz-Hankel) 적분을 기반으로 구하였다.
8 MA/m급 펄스자석과 픽업코일, 아날로그 전자적분기, 계수기록형 오실로스코우프, 퍼스널컴퓨터 등을 이용하여 펄스고자장하에서 자성을 정밀 측정할 수 있는 펄스마그네토미터를 구성하였다. 픽업코일은 작은 공간에서 정밀측정이 가능하도록 3-축보상원리를 채용하여 제작하였으며 펄스자장에 대한 신호 보상은 $10^{-6}$수준이었고 적분기와 오실로스코우프를 거친 후의 최종 자기모멘트의 측정감도는 $5{\cdot}10^{-7}\;Am^2$이었다. 본 실험을 통하여 구성된 펄스마스네토미터는 지름 $3\;mm{\phi}$, 이하의 소형 및 박막형 희토류 영구자석의 특성평가에 적합하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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