• 지구물리와물리탐사
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• 제13권2호
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• pp.159-168
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• 2010

석유/가스 물리탐사 분야에서의 최근 추세는 3D 탄성파 탐사라 할 수 있다. 기존의 2D 자료처리와는 달리, 3D탄성파 탐사 자료처리는 고가의 상용 소프트웨어 시스템과 고성능 컴퓨터가 필요한 것으로 인식되어 왔다. 본 논문에서는 일반 개인용 컴퓨터(PC)를 기반으로 일반에게 공개되어 있는 비상업용의 공유 소프트웨어 시스템들인 "SU, SEPlib, SEPlib3D"들을 선택적으로 조합하여 적용하는 3D 탄성파 자료처리 방법론을 제시하고, 이를 실제 자료에 매우 근접한3D 합성 탄성파 자료인 SEG/EAGE 3D 합성 자료에 적용하여 실질적인 적용성을 시험해 보았다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제27권2호
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• pp.91-107
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• 2024

단일 채널 탄성파 탐사는 소규모 자료획득 시스템으로 지하 지질구조를 파악하는 효과적인 방법이다. 영벌림거리 혹은 가까운 벌림거리를 사용하여 획득한 단일 채널 탄성파 자료는 연직 방향의 지하 지질구조를 직접 반영하므로 탄성파 단면도를 효과적으로 작성할 수 있다. 그러나 공통중간점 중합 과정을 적용할 수 없어 신호 대 잡음비가 매우 낮으므로 단면에 나타나는 반사 구조의 정밀한 해석에 있어 중합 단면 대비 불리함을 가진다. 본 연구에서는 단일 채널 탄성파 자료의 신호 대 잡음비를 향상시키기 위해 특이 스펙트럼 분석을 기반으로 한 잡음 제거 및 신호 향상 방법을 제안한다. 기존의 특이 스펙트럼 분석 방법은 행렬의 특정 특잇값을 임의로 추출하여 자료 내에 있는 무작위 잡음을 제거하는 방식으로 수행되었으나, 이는 낮은 신호 대 잡음비나 이상 잡음이 있는 자료에 적용할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 행렬의 특잇값을 최적화하고 저계수 근사를 수행하여 무작위 및 이상 잡음을 동시에 효과적으로 제거한다. 또한, 잡음 제거로 인한 신호 손실을 보정하고 탄성파 이벤트의 수평적 연속성을 향상시키기 위해 행렬의 고유 영상에 기반한 가중치를 계산하여 탄성파 단면의 품질을 향상시킨다. 본 연구에서 제안하는 기술의 적용성 및 우수성을 확인하기 위해 북극해 척치해저고원에서 획득한 단일 채널 스파커 탄성파 자료에 대한 자료 처리 실험을 수행하였으며, 수치 예제를 통해 매우 높은 수준의 신호 대 잡음비와 최소의 신호 손실을 가진 탄성파 단면을 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제안하는 단일 채널 탄성파 자료 처리 기술은 향후 국내 연안지역의 해양개발과 해저 지질재해를 규명하기 위한 단일 채널 및 초고해상도 탄성파 탐사에 매우 효과적으로 기여할 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제12권1호
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• pp.56-68
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• 2009

현재 진행되고 있는 광범위한 도시화는 종종 무분별한 토목건설을 수반하게 되며, 이는 도심지에 묻혀있는 고고학적 가치가 있는 중요한 역사적 유구들을 위협하기도 한다. 도심지 지역에 묻혀있는 고고학적 유구들을 파악하는 데에는 지표레이다와 전기비저항 탐사가 매우 유력한 방법이며, 이 논문에서는 3차원 전기비저항 탐사와 3차원 지표레이다 탐사에 의한 고고학적 조사를 위한 복합물리탐사의 3가지 사례를 설명한다. 조사지역은 그리스 크레타섬 내 가장 번화한 두 도시의 역사적 도심지에 위치해 있다. 이 지역에서 평행한 측선들로 이루어진 격자망의 측선을 따라 고밀도의 3차원 전기비저항과 3차원 지표레이다 탐사자료의 획득이 이루어졌다. 먼저, 전기비저항 탐사자료의 3차원 역산을 통하여 하부 전기비저항 구조를 획득하였으며, 지표레이다 탐사자료는 탐사자료로부터 최대한의 정보를 도출하기 위하여 특정 필터를 적용하는 등 체계적인 자료처리 과정을 거쳤다. 이로부터 최종적으로 지하하부 물성의 3차원적인 변화를 나타내는 수평 절개 단면 영상을 획득하였으며, 이와 같이 획득한 3차원 지표레이다와 전기비저항 영상들은 도심지 지역의 복잡한 하부 물성을 영상화하는데 매우 중요한 역할을 담당하였다. 즉, 강한 레이다 반사파와 고비저항 이상을 나타내는 부분은 고고학적 유구로서 해석되었으며, 탐사 후에 수행한 일부 지역에서의 발굴결과와 매우 잘 일치하였다. 이와 같은 사례는 도심지 지역에서의 기반시설물의 설계 및 건설 단계에서 고고학적으로 의미가 있는 중요한 병역의 도출 및 건설공사 수행 이전에 고고학적 발굴에 대한 가이드라인을 제공하는 등 도심지역 고고학적 물리탐사에서 전기비저항 탐사와 지표레이다 탐사가 매우 높은 적용성이 있음을 잘 보여주고 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권3호
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• pp.119-130
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• 2013

자력탐사자료의 3차원 역산법을 개발하였다. 자력탐사자료의 역산에서 가장 문제가 되는 점은 비유일해 문제와 방대한 계산시간이다. 일반적으로 자력탐사자료의 역산은 모델변수의 수가 자료의 수보다 훨씬 많아 비유일해 문제를 더욱 심화시키게 된다. 또한 자력탐사자료는 심도 분해능이 매우 낮다. 비유일해 문제를 극복하기 위하여 분해능이 높은 모델변수에는 큰 제한을 가하고, 작은 모델변수에는 약한 제한을 가하는 분해능 모델제한자를 제안하고, 이를 적용하여 분해능이 낮은 모델변수도 효과적으로 추정할 수 있었다. 또한 대형 행렬식을 웨이블릿 변환을 통하여 희소행렬로 변환하고, 역행렬의 계산에 병렬계산 방식을 적용하여 계산시간을 획기적으로 절감하였다. 수치실험을 통하여 개발된 3차원 역산알고리듬의 타당성을 검토하였다. 또한 금산 지역에서 얻어진 항공자력탐사자료의 역산에 적용하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권3호
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• pp.131-138
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• 2013

새로운 2차원 자력탐사자료 역산 방법을 개발하였다. 중,자력탐사와 같은 포텐셜 자료의 역산에서 가장 문제가 되는 점은 비유일해 문제이다. 일반적으로 자력탐사 자료의 역산은 모델변수의 수가 자료의 수보다 훨씬 많은 불충분 문제이며, 이는 비유일해 문제를 더욱 심화시키게 된다. 일반적인 최소자승법을 자력탐사자료의 역산에 적용하게 되면, 이 상대가 지표면에 집중되는 결과를 초래한다. 본 연구에서는 이러한 비유일해 문제를 극복하기 위하여 모델분해능에 근거한 새로운 모델제한자를 제안하였다. 이 모델제한자는 분해능이 높은 모델변수에는 큰 제한을 가하고, 작은 모델변수에는 약한 제한을 가하게 된다. 따라서 분해능이 낮은 심부의 모델변수도 효과적으로 추정할 수 있다. 개발된 역산 알고리듬을 이용하여, 전형적인 모델에 대한 이론자료의 역산에 적용하였다. 또한 옥천대에서 얻어진 항공자력탐사자료 역산에 적용하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.88-97
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• 2011

최적화된 4진트리 격자화 기법을 이용한 중력변화율 탐사의 지형 효과 계산 방법을 제시하고자 한다. 제시하고자 하는 방법은 항공탐사의 자료처리를 위하여 지형 자료에 최적화된 빠르고 정확한 지형효과 계산법이다. 각 지점에서의 지형효과 계산에 이용되는 지표 고도 자료는 자동적으로 원하는 정밀도를 제공할 수 있는 최대 크기로 격자화 되어 최대 해상도 자료를 이용하는 방법에 비하여 빠른 계산이 가능하다. 이러한 최적화된 격자 크기는 각 지점에서의 거리와 지표의 고도 변화를 고려하여 구성된다 새로운 접근 방법을 검증하기 위하여 수치모델링과 현장자료에 적용하였다. 현장 자료에 적용한 결과 최적 4 진트리 기법은 최고 해상도 자료를 모두 이용한 방법과 비교하여 중력 변화율 자료에서 1EU(E$\"{o}$tv$\"{o}$s unit)의 정밀도를 유지하면서 계산양은 1/351로 줄일 수 있었다. 또한, 중력탐사 결과의 지형보정에 이용한 결과 모든 DEM자료를 이용한 계산에 비하여 310배나 빠른 계산이 가능하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권1호
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• pp.60-68
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• 2007

광대역 유도 분극 (spectral induced polarization, SIP) 탐사는 일정 주파수 영역에서 임피던스 자료를 측정하고, 이 자료로부터 광대역 주파수 특성을 추정하기 위한 주파수 분석으로 이루어진다. 지하매질에 대한 광대역 주파수 특성을 정확하고 정량적으로 추정하기 위해서는 기존의 방법보다 정교하고 안정적인 역산 알고리듬이 필요하다. 이를 위해 이 연구에서는 SIP 변수의 공간적인 분포를 계산하기 위하여 두 단계로 이루어진 역산 알고리듬을 개발하였다. 첫 번째 단계에서 각각의 주파수 자료에 대한 복소 전기비저항들 사이에 제한조건을 가하여 모든 SIP 탐사자료를 한꺼번에 역산한다. 새로운 제약조건은 각각의 주파수 자료들로부터 역산된 복소 전기비저항들이 모두 유사한 특성을 보일 것이라는 가정을 통해 역산 과정에서의 잡음 특성을 향상시킬 수 있는 특정을 가진다. 수치 실험을 통하여 이 연구에서 채택한 상호 제한 조건은 역산 과정상의 인위적인 잡음을 성공적으로 제거하고 있음을 확인하였다. 두 번째 단계로서 이전 단계에서 얻어진 각각의 주파수에 대한 복소 전기비저항 자료로부터 SIP 변수의 공간적인 분포를 계산하기 위하여, Cole-Cole 모델을 이용하여 SIP 변수들을 역산을 통해 계산하게 된다. 수치 실험을 통하여 역산된 SIP 변수의 영상이 실제 모델과 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 개발된 SIP 해석기법은 일반적인 전기비저항 탐사보다 유용한 지하 영상을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제17권1호
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• pp.11-20
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• 2014

원주시 저고도 지역에서의 천부 횡파속도($v_s$) 및 부지특성을 파악하기 위해 2013년 2월부터 2013년 9월 사이의 20일간 4.5 Hz 수직 지오폰 12 ~ 24개를 이용하여 원주시계 내의 78 지점에서 레일리파를 기록하였다. 레일리파 분산곡선은 확장된 공간자기상관함수법으로 구하였고, $v_s$를 구하기 위하여 감소최소자승법으로 역산하였다. 이들 1-D 모델로부터 구한 풍화암질 기반암의 깊이($D_b$), 기반암의 횡파속도($v_s^b$), 토양층의 평균 횡파속도($\bar{v}_s^s$), 30 m까지 평균 횡파속도($v_s30$)는 95% 신뢰구간에서 각각 $16.3{\pm}0.7m$, $576{\pm}8m/s$, $290{\pm}7m/s$, $418{\pm}13m/s$로 산출되었다. $v_s30$의 적절한 지시자를 결정하기 위해서 $v_s30$과 지표면 경사도(r = 0.46) 및 고도(r = 0.43)와의 상관계수를 계산하였고, 개별적으로 평가한 $v_s30$과의 상관성을 종합하여 지표면 경사도, 고도, 암상의 가중치를 각각 0.45, 0.45, 0.1으로 하는 선형 경험식을 제시하였다. 그러나 이 경험식과 역산으로 구한 $v_s30$의 상관성이 미약하여(r = 0.50), 적용시에는 상대적으로 큰 오차범위를 고려해야 할 것이다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.291-298
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• 2006

전기비저항 탐사법은 저수지 누수구간 탐지에 매우 효과적이고 실질적인 물리탐사법이다. 일반적으로 저수지 제체의 마루에서 수행되는 전기비저항 탐사는 저수지가 2차원 구조를 갖고 있다고 가정한다. 하지만 저수지 제체에서 수행되는 전기비저항 탐사 자료는 저수지의 3차원 지형에 의해 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 유한요소법을 사용하는 3차원 전기비저항탐사 모델링 프로그램을 통하여 저수지의 3차원 구조가 전기비저항 탐사자료에 미치는 영향을 평가하였다. 제체의 상류사면, 상류쪽 마루, 마루중앙, 하류쪽 마루와 하류사면에 위치한 측선에서 얻어진 전기비저항 탐사자료를 비교하였다. 3차원 효과는 측선의 위치에 따라 서로 다른 양상을 보였으며, 측선이 하류사면 쪽에 위치할 경우 그 영향이 더 크게 나타났다. 또한 지형효과보다는 저수지를 구성하는 요소들의 전기비저항 값이 전기비저항 탐사자료에 더 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 마지막으로 누수구간이 존재하는 제체에 대한 3차원 모델링 자료에 대하여 2.5차원 역산을 수행하여 2차원 전기비저항 탐사법을 이용한 누수구간 탐지의 가능성을 분석하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제9권4호
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• pp.299-303
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• 2006

지질잡음, 특히 이들이 천부에 위치할 경우 물리탐사자료의 해석에 상당한 문제가 된다. 따라서 이들 지질잡음을 효과적으로 억제해야만 조사지역내의 주된 이상체를 정확하게 탐지해 낼 수 있다. 물리탐사자료의 역산에서 천부에 존재하는 물성대비가 크지 않은 소규모 이상체는 지질잡음의 하나로 생각할 수 있다. 현재 물리탐사 자료의 역산에는 평활화 제한 최소자승법이 널리 사용되고 있다. 이 방법은 물성대비가 큰 모델변수에는 강한 제한을 가하고, 작은 모델변수에는 약한 제한을 가한다. 따라서 천부에 존재하는 소규모 이상체(지질잡음)를 제거하는 데는 한계가 있다. 본 연구에서는 큰 모델변수에는 작은 제한을, 작은 모델변수에는 강한 제한을 가하는 새로운 MTE 역산법을 개발하였으며, 이 방법은 천부의 소규모 이상체의 억제에 효과적이다. 개발된 역산 방법을 소형루프 전자탐사자료의 2.5차원 역산에 적용한 결과 천부의 소규모 이상체를 효과적으로 억제하고 주 대상체를 보다 선명하게 나타내는 영상을 얻을 수 있었다.