원판형 이상체에 의한 벡터 중력 및 중력 변화율 텐서 반응식

임형래 ( Hyoungrea Rim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2021 지구물리와 물리탐사 Vol.24 No.1

이 논문에서는 축 방향 대칭성을 가지면서 두께를 무시할 수 있는 원판형 이상체 대한 벡터 중력과 중력 변화율 텐서 반응식을 유도하였다. 밀도가 일정한 원판형 이상체의 중력 포텐셜을 원통 좌표계를 이용하여 정의한 후, 미분을 통하여 벡터 중력의 r 성분과 z 성분을 유도하였다. 벡터 중력 r 성분을 직교 좌표계에서 2개의 수평 성분으로 분해하여 벡터 중력을 구한다. 원판형 이상체의 중력 변화율 텐서는 직교 좌표계로 표현된 벡터 중력을 각 성분 방향으로 미분하여 유도하였다. The closed-form expressions of the vector gravity and gravity gradient tensor due to a circular disk are derived. The gravity potential due to a circular disk with a constant density is defined for a cylindrical system. Then, the vector gravity is derived by differentiating the gravity potential with respect to cylindrical coordinates. The radial component of the vector gravity in the cylindrical system is converted into horizontal gravity components in the Cartesian system. Finally, the gravity gradient tensor due to a circular disk is obtained by differentiating the vector gravity with respect to the Cartesian coordinates.

RACMO 기후 모델에 기반한 남극 빙상 질량 변동의 재현

엄주영,임형래,Eom, Jooyoung,Rim, Hyoungrea 대한자원환경지질학회 2020 자원환경지질 Vol.53 No.2

Mass change in the Antarctic Ice Sheet(AIS) is the most important indicator of changes in Earth's climate system including global mean sea level rise that are largely affected by ongoing global warming. In this study, AIS mass variations are examined with satellite gravity data and outputs from a regional climate model. The analysis of gravity data shows that along the coastal region the Western AIS has experienced a continuous and significant ice loss while a slight increasing in the Eastern AIS during the study period (2002.08-2016.08). The temporal and spatial variations in ice mass changes are recovered by a regional climate model, but the recovered amplitudes are much smaller than those of observations. This under-estimation is remarkably resolved by modifying a base flow field for the ice discharge. The recovered estimates based on the ice-flow field can explain about 97% of the rate of mass change in observations before 2009. This implies that changes in ice flow dynamics along the coast line plays a pivotal role in regulating long-term budget of ice mass in AIS. 남극 빙상의 질량 변화는 지구온난화와 관련된 기후 변화와 해수면 상승의 가장 중요한 지표 중 하나이다. 본 연구에서는 위성 중력 자료와 광역 기후 수치 모델을 사용하여, 남극 빙상 질량에 대한 시공간 변화의 특성을 분석하였다. 중력 자료의 분석을 통해 연구 기간(2002.08-2016.08) 동안 지속적으로 남극 빙상의 심각한 질량 손실이 서남극을 중심으로 발생하였음을 확인하였고, 상대적으로 미약한 질량 증가가 동남극에 존재함을 확인하였다. 또한 이들 질량 변동이 해안 지역에 집중되어 있음을 함께 확인하였다. 광역 기후 수치 모델을 사용하여 이러한 질량 변동의 시간적, 공간적 패턴을 유사하게 재현할 수 있었으나, 관측 값에 비해 그 변화 폭이 매우 작았다. 이러한 문제는 빙하의 기저 유출량에 대한 조정을 통해 상당 부분 해결이 되었다. 이 과정에서 재현된 빙상의 질량 변화는 2009년 이전 관측 값의 추세를 97%정도 설명할 수 있었다. 이러한 결과는 빙하 흐름의 역학적 변동이 빙상의 가장 자리를 따라 크게 변하였고, 이러한 변화가 지난 10여 년 동안 남극 빙상의 질량 변화에 크게 영향을 주었다는 것을 의미한다.

항공 방사능 탐사 자료 맞추기의 새로운 방법

박영수 ( Yeong-sue Park ),임형래 ( Hyoungrea Rim ),임무택 ( Mutaek Lim ),신영홍 ( Young Hong Shin ) 한국지구물리·물리탐사학회 2016 지구물리와 물리탐사 Vol.19 No.4

기준탐사를 이용하여 IAEA의 기준에 부합하는 방사능 함량도를 제작하는 일련의 절차 중에서 기존의 자료를 기준탐사 자료를 이용한 자료 맞추기(leveling)는 기존 자료들이 가지고 있는 정보들을 보존하면서도 자료들을 부드럽게 취합할 수 있도록 해야 한다. 기존의 논문에서 제시된 방법은 기존의 자료가 갖고 있던 소규모 이상대 정보가 많이 손상되는 등 원자료의 특성을 잃어버릴 염려가 있다. 이 논문에서는 기존 방사능 자료를 기준탐사 자료에 맞추는 방법에 대해 자세히 논술하고, 새로운 맞추기 방법을 제안한다. 새로운 방법은 기존의 자료를 모두 그대로 이용하는 것이 아니라 기준탐사의 측점과 일치하는 격자 자료만을 이용하여, 광역장(regional field)과 남은장(residual field)으로 나누어 광역장만으로 맞추기 계수를 결정하고 광역장과 남은장에 별도의 방법으로 적용하여 더해주는 것이다. 이 방법은 기존의 방법보다 자료를 보다 부드럽게 일치시키고, 자료 분포의 경향성을 더욱 잘 보여주며, 높은 진동수 정보를 잘 보존한다는 것을 보여준다. Data leveling utilizing baseline survey makes existing old data be smoothly compiled, and also keep characteristics of data, such as small high frequency anomaly information. The previously proposed leveling method may easily loose or damage the original characteristics of the data. This paper suggests a new leveling method. New method determines the leveling coefficients using regional field of the original data, which is composed by data on the grids point coincided with baseline survey grid, while existing method uses all grid data without any considerations. Results of new leveling method on test area shows that new method make two data sets compiled more smoothly and trends of data distribution expressed more clearly. And then, it also preserves high frequency information well.

고정밀 중력탐사 자료 역산 패키지

박영수 ( Yeong-sue Park ),임형래 ( Hyoungrea Rim ),임무택 ( Mutaek Lim ),정호준 ( Hojoon Chung ) 한국지구물리·물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.4

고정밀 중력 탐사는 천부의 소규모 밀도 이상 구조를 명확하게 탐지하는 것을 목적으로 하므로, 정밀한 측정과 보정뿐 아니라 소규모 이상 구조를 명확하게 분석해 낼 수 있는 역산법도 필요하다. 이것은 역산에서의 타당치 않은(illposed) 문제를 해결하기 위한 안정자를 밀도가 급격하게 변화하는 경계부를 분명하게 구분할 수 있도록 설계함으로써 가능해 진다. 이 논문은 다양한 탐사 목적에 대응할 수 있도록 여러 가지 역산 알고리즘을 포함하는 2차원 고정밀 중력 역산 패키지를 구성하였다. 패키지는 Matlab 기반으로 작성하였으며, 최선의 역산 결과를 얻을 수 있도록 대화형으로 만들었다. 몇 가지 대표적인 모델에 대한 수치모델링 자료에 역산 패키지에 포함되어 있는 여러 가지 역산 알고리듬을 적용하여 역산 방법들을 비교 및 검토하였다. 마지막으로 실제 탐사 자료에도 적용하였다. Since microgravity survey aims to delineate subsurface density structures in small scale, it requires inversion method, which is able to resolve small scale structures. It can be achieved by adopting a stabilizing functional which separates density boundary distinctly, which is different concept from general inversion routines. We composed Matlabbased interactive two-dimensional microgravity data inversion package containing several kinds of inversion routines with different stabilizing functional, for handling various geologic conditions and survey purposes. Different kinds of inversion routines in the package were verified and examined with representative synthetic data sets generated by numerical modeling. In addition, we applied the developed package to a real microgravity survey data.

Baseline 탐사를 이용한 항공 방사능 탐사 자료 맞추기

박영수 ( Yeong-sue Park ),임형래 ( Hyoungrea Rim ),임무택 ( Mutaek Lim ),신영홍 ( Young Hong Shin ) 한국지구물리·물리탐사학회 2015 지구물리와 물리탐사 Vol.18 No.3

한국지질자원연구원은 1982년부터 전국토를 대상으로 하는 장기 프로젝트인 항공 방사능 탐사 연구를 통하여 Total, K, U, Th 등의 4가지 방사능도를 지속적으로 작성, 발간하고 있으며, 머지않아 전국토에 대한 방사능 원소 이상도를 작성, 완료할 수 있을 것이다. 그러나 탐사 기간이 너무 길고, 탐사 조건이 일정하지 않아서 자료들이 물리적 의미에서 일관성이 부족하며, 더욱이 방사성 원소 K, U, Th들의 함량이 아니라 기계값인 count/sec로 표현되어 있어 자료들을 하나로 취합할 수 없으며, 국제 표준을 충족하지 못하므로 자료의 신뢰성이 낮고 유용성과 활용성이 제한적이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 인접한 두 도폭인 진천과 음성 지역에서 자료 맞춤(leveling)을 위한 baseline 시험탐사를 하였다. baseline 탐사에 의한 맞춤으로 조정된 방사능 원소 함량도는 절대적 의미를 갖는 단위의 방사능도이며, International Atomic Energy Agency (IAEA)의 국제 표준에 부합하는 자료로 변환되었기 때문에 표준적 자료로서 신뢰성이 높아졌다. 이 연구 과제를 통하여 마련된 자료 맞추기의 방법과 절차는 보유하고 있는 모든 방사능 자료를 표준화하고, 국제 기준에 부합시킴으로써 자료의 질과 신뢰성을 높이고 자료의 유용성과 활용성을 크게 향상시킬 것이며, 한국의 방사능 함량도를 취합, 발간할 수 있을 것이다. KIGAM has surveyed most of the Korean territory since 1982 using airborne gamma-ray spectrometry, and complete the nationwide scale map in the near future. However, since the duration of survey is too long and the conditions of survey is not consistent, the data does not have physical consistency. In addition, the window counts (count/sec) were recorded instead of potassium, uranium and thorium radioelement concentrations. Thus, the data could not be registered to the International Atomic Energy Agency (IAEA) radioelement datum. This limits the usefulness of the data and it is not possible to easily combine surveys into regional compilations or make quantitative interpretations between different survey areas. To solve these problems, we undertook a test baseline survey over Jincheon-Eumseong area, to level the different two sets of data and to map radioelement concentrations. This survey confirms to IAEA radioelement baseline. The method and procedures of data leveling prepared by this study improve the usefulness and usability of the radiometric data, and make it enable to compile the nationwide scale radioelement concentration maps.

자기적 잡음이 있는 곳에서도 지질 구조면의 주향과 경사를 잴 수 있는 종합 나침반의 알고리듬과 기기

임무택(Mutaek Lim),박영수(Yeongsue Park),신영홍(Younghong Shin),지강현(Kanghyun Ji),이윤수(Younsoo Lee),임형래(Hyoungrea Rim),전태환(Taehwan Jeon) 대한지질학회 2019 대한지질학회 학술대회 Vol.2019 No.10