해양퇴적물의 자동음파전달속도 측정장치

김대철,김길영,서영교,하덕호,하인철,윤영석,김정창,Kim, Dae-Choul,Kim, Gil-Young,Seo, Young-Kyo,Ha, Deock-Ho,Ha, In-Chul,Yoon, Young-Seok,Kim, Jeng-Chang 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.4

The conventional mercury delay method to measure compressional wave velocity of unconsolidated sediment is inconvenient because the signal must be analyzed on the oscilloscope and the mercury column has to be calibrated between measurements. We developed an automated compressional wave velocity measurement technique by connecting an oscilloscope and a PC with a GPIB (General Purpose Interface Bus) card. The GPIB card buses signals from the oscilloscope to the PC where the signal from a sample is analyzed and compared to the input pulse thereby the compressional wave velocity of the sample is computed and recorded automatically. Differences between the mercury delay method and the automated measurement technique are negligible except the slightly greater velocity in the automated measurement technique. We concluded that the new technique can be used to measure the velocity for unconsolidated marine sediment. It also has an advantage to calculate sediment attenuation through the processing of waveform using the spectral ratio technique. 퇴적물 음파전달속도 측정은 전통적으로 신호투과빙식을 이용한 수은기둥 방법을 응용하여 사용하여 왔다. 그러나 이 방법은 시료 및 표준물질을 통과한 신호를 오실로스코프상에서 자료처리를 할 수 없으며, 육안으로 펄스신호를 구분해야 하고, 측정자에 따라 속도값의 차이가 나타날 수 있고, 동일인이 측정할 경우에도 반복된 연습에 의한 숙련이 필요하다. 또한 수은기둥을 자주 보정해 주어야 하는 등의 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 퍼스널컴퓨터와 음파전달속도 측정장치인 오실로스코프 사이를 GPIB(General Purpose Interface Bus) 카드를 이용하여 연결한 다음 컴퓨터상에서 커서를 움직여 퇴적물의 음파전달속도를 측정하는 새로운 측정기법을 개발하였다. 새로운 측정방법의 검증을 위해서 동일시료에 대해 기존 수은기둥 방법과 병행하여 측정한 결과 측정 오차를 넘지 않는 거의 유사한 값을 보였다. 따라서 새로운 측정기법은 해양퇴적불의 속도측정에 이용될 수 있게 되었으며 입력된 양질의 파형을 이용하여 신호처리(FFT)를 함으로서 장래에 다른 음향특성(감쇠)까지도 구할 수 있는 장점을 갖게 되었다.

황해 남동부 니질대의 물리적 성질: 동해 및 남해 니질대와의 비교

김대철,김신정,서영교,정자헌,김양은,김길영,Kim, Dae-Choul,Kim, Shin-Jeong,Seo, Young-Kyo,Jung, Ja-Hun,Kim, Yang-Eun,Kim, Gil-Young 한국해양학회 2000 바다 Vol.5 No.4

황해 남동부 니질대(mudbelt)퇴적물의 물리적 성질을 연구하기 위하여 총 10개 정점에서 해저 퇴적물을 채취하였다. 그 자료는 동해(남동 내대륙붕)및 남해니질대 자료와 비교하였다. 시추퇴적물들의 대부분은 실트질이 우세하며, 그 외 사질니 및 니로 구성되어 있다. 연구지역 표층퇴적물은 주로 금강에서 유입된 세립질 퇴적물이 연안류에 의해 남쪽으로 이동하여 분급화되면서 평균입도, 속도 및 습윤전밀도값은 점진적으로 감소하고 공극율은 증가하는 경향을 잘 보인다. 평균입도가 물성 및 음파전달속도를 결정하는데 주요한 변수로 나타났고, 수직적인 변화도 다져 짐작용이나 고화작용에 의한 영향보다는 퇴적물 조직 (주로 실트함량)의 변화 경향을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 조직 및 물성간의 상관관계를 보면 비교모델로 사용한 남해 및 동해역 퇴적물과 가벼운 편차는 있으나 전반적인 경향은 유사하다 다만 가벼운 편차가 나타나는 것은 실트함량의 차이, 퇴적환경, 광물조성의 차이 및 가스의 함량 등 복합적인 결과로 보인다. Physical and acoustic properties of the Southeastern Yellow Sea Mud (SEYSM) of Korea were studied by using 10 piston cores. The data were also compared with mudbelt sediments in the South Sea and the East Sea (southeastern inner shelf) of Korea. The sediments were mainly composed of homogeneous silt. Sandy mud and mud were minor components. The major source of sediment in the study area is probably the Keum River. Finegrained sediments discharged from the river are transported southward by coastal current, resulting in a gradual southward increase in porosity and a decrease in wet bulk density and sound velocity. The mean grain size especially appears to be the most important variable to determine the physical properties and velocity. The variations of physical properties with burial depth are dependent more strongly on sediment texture (especially, silt content) than compaction and/or consolidation. Correlations between the physical properties and the sediment texture show slight deviations from those of the East Sea and the South Sea of Korea in spite of similar pattern within the limiting values. This is probably due to the differences in silt contents, sedimentary environments, mineral compositions, and gas contents.

Compressional Wave Velocity and Electrical Resistivity in Hemipelagic Clay-rich Sediment, Northwestern Pacific

김대철,김기현,Kim, Dae Choul,Kim, Kee Hyun The Korean Society of Oceanography 1988 韓國海洋學會誌 Vol.23 No.3

Properties of porosity, compressional wave velocity, velocity anisotropy, electrical resistivity, and resistivity anisotropy are measured and calculated for two DSDP clay-rich hemipelagic sequences in the northwestern Pacific. Velocity and resistivity increase with burial depth at the expense of decreasing porosity. Profiles of velocity anisotropy and resistivity anisotropy show almost the same trend. Horizontally developed low aspect ratio pores may generate velocity and resistivity anisotropy. The preferred orientation of clay minerals is also believed to be responsible for the observed anisotropy.

가스함유퇴적물에서의 음파전달속도 및 전기비저항 특성: 한국남동해역 이토대 퇴적물의 분석결과

김대철,박수철,서영교,Kim, Dae-Choul,Park, Soo-Chul,Seo, Young-Kyo 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.4

Compressional wave velocity and electrical resistivity of muddy sediments in the southeastern inner shelf of Korea were studied using nine piston core samples. The acoustic and physical properties were measured with 10 cm depth interval. Sediment structures were examined by x-radiographs of the cored sediments. Subbottom profiles were obtained by a high-resolution acoustic subbottom profiler. Acoustic turbid layers are clearly seen on the profiles, and x-radiographs of the sediments showed degassying structures formed by gas escaping. On the basis of x-radiographic images, velocities, electrical resistivities and physical properties, the sediments are divided into gassy and non-gassy sediments. The presence of gas and degassying structures result in a marked variation in velocity and electrical resistivity. It can be concluded that velocity and electrical resistivity arep arameter to recognize gassy sediment. The velocity is important parameter to indicate gassy sediment. 한국 남동해역 내대륙붕 음향혼탁층이 잘 발달된 이토대(mudbelt) 퇴적물의 음파전달속도와 전기비저항에 대해연구하기 위하여 총 9개 정점에서 피스톤시추기를 이용하여 해저퇴적물을 채취하였다. 각 코어별 10 cm 깊이로 퇴적물의 음파전달속도, 전기비저항, 공극율 및 전밀도를 측정하였고 연엑스선 촬영을 통해 퇴적구조를 관찰하였다. 연구지역의 해저지층은 고해상도 해저지층탐사기를 이용하여 조사하였다. 고해상도 해저지층탐사결과 음향혼탁층의 분포를 알 수 있었으며,코어시료의 연엑스선분석 결과 가스에 의해 형성된 균열구조(degassying structure)를 확인할 수 있었다. 코어시료의 내부구조, 음파전달속도, 전기비저항 및 물성 값을 토대로 연구지역 퇴적물을 가스함유퇴적물(gassy sediment)과 무가스함유퇴적물(non-gassy sediment)로 구분하였다. 퇴적물의 깊이에 따른 속도, 전기비저항, 공극율 및 전밀도 차이는 퇴적물 조직과 관련된 퇴적구조에 영향을 받으며, 가스의 함유유무와 그에 수반되는 균열구조에 의해 음파전달속도와 전기비저항 값이 큰 차이를 나타냈다. 이들 자료의 수직적인 단면도와 상관관계를 통해 연구지역에서는 가스함유 유무에 따라 음파전달속도와 전기비저항 값이 크게 반응하며 이중 음파전달속도가 더 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

여수만 가스함유 퇴적물의 물성 및 음향 특성

김대철(Dae Choul Kim),이광수(Gwang Soo Lee),배성호(Sung Ho Bae),김길영(Gil Young Kim),서영교(Young Kyo Seo),최동림(Dong Lim Choi),Gunay Cifci,Seda Okay,Savas Gurcay 대한지질학회 2012 지질학회지 Vol.48 No.1

남해 및 남동해역 대륙붕 퇴적물의 지음향 특성

김대철 ( Dae Choul Kim ),서영교 ( Young Kyo Seo ),정자헌 ( Ja Hun Jung ),김길영 ( Gil Young Kim ) 한국수산과학회 2004 한국수산과학회지 Vol.37 No.4

N/A Physical and geoacoustic properties of inner shelf sediment in the South and Southeastern Seas of Korea have been studied based on six piston core samples. The sediments are largely composed of homogeneous mud except the core from the southeasternmost part of the area. Both physical and geoacoustic properties and mean grain size are relatively unifonn with sediment depth, suggesting little effect of sediment compaction and/or consolidation. Mean grain size appears to be the most important variable to determine the physical and acoustic properties. In contrast, the attenuation shows more or less fluctuations. Correlations between physical properties and sediment texture show slight deviations from those of the compared data, caused by the difference of sedimentary processes, mineral composition, and the difference of measurement system. In particular, the velocity is lower (approximately 20-30 m/s) than that of the previous data measured in the same area. This is probably due to the difference in velocity measurement system (particularly, error by a length of sample). We propose new relationships for physical and geoacoustic characteristics of shelf sediment in the study area.

Sedimentation and Physical Properties of Inner Shelf Sediment, South Sea of Korea

Dae-Choul Kim(김대철),Yong-Ahn Park(박용안),Chang-Bok Lee(이창복),Hyo-Jin Kang(강효진),Jin-Hyuk Choi(최진혁) 대한지질학회 1992 지질학회지 Vol.28 No.6

Acoustic Properties of Gassy Sediments: Preliminary Result of Jinhae Bay, Korea

김길영,김대철,여정윤,유동근,Kim, Gil-Young,Kim, Dae-Choul,Yeo, Jung-Yoon,Yoo, Dong-Geun The Acoustical Society of Korea 2007 韓國音響學會誌 Vol.26 No.e1

Compressional wave velocity and shear wave velocity were measured for gassy sediments collected from Jinhae Bay, Korea. To distinguish inhomogeneities of gassy sediments, Computed Tomography (CT) was carried out for gassy sediment using CT Scanner. The cored sediments are composed of homogeneous and soft mud (greater than $8{\Phi}$ in mean grain size) containing clay content more than 50%. In depth interval of gassy sediments, compressional wave velocity is significantly decreased from 1480m/s to 1360m/s, indicating that the gas greatly affects compressional wave velocity due to a gas and/or degassing cracks. Shear wave velocity shows a slight increasing pattern from ${\sim}55\;m/s$ in the upper part of the core to ${\sim}58\;m/s$ at 320 cm depth, and then decreases to ${\sim}54\;m/s$ in the lower part of the core containing a small amount of gas. But shear wave velocity in the gassy sediments is slightly greater than that of non-gassy sediments in the upper part of the core. Thus, the Vp/Vs ratio is decreased (from 30 to 25) in gas charged zone. The Vp/Vs ratio is well correlated with shear wave velocity, but no correlation with compressional wave velocity. This suggests that low concentrations of gas have little affects on shear wave velocity. By CT images, the gas in the sediments is mostly concentrated around inner edge of core liner due to a long duration after sediment collection.

한국 남동해역 내대륙붕 이토대 퇴적물의 물리적 성질

김길영,김대철,서영교,박수철,최진혁,김정창,Kim, Gil-Young,Kim, Dae-Choul,Seo, Young-Kyo,Park, Soo-Chul,Choi, Jin-Hyuk,Kim, Jeong-Chang 한국해양학회 1999 바다 Vol.4 No.4

한국 남동해역 내대륙붕 이토대(mudbelt) 퇴적물의 물리적 성질을 연구하기 위하여 이토대지역 총 14개 정점에서 피스톤시추기를 이용하여 해저 퇴적물을 채취하였다. 시추퇴적물은 실험실에서 각 코어별 일정한 깊이로 퇴적물의 조직, 물리적 성질 및 음파전달속도를 측정하였다. 표층퇴적물의 조직 중 평균입도는 연구지역의 남쪽지역인 울산 앞바다에서 북쪽으로 갈수록 등수심선과 거의 평행하게 감소하는 경향을 보인다. 물리적 성질인 습윤전밀도와 공극율 그라고 속도 등의 분포 형태도 평균입도 분포와 유사하게 변화하는 경향을 뚜렷하게 보여주어 퇴적물의 입도가 물성에 큰 영향을 끼치고 있음을 알 수 있다. 이러한 퇴적물의 조직 및 물성의 분포특성은 낙동강 및 한반도 주변에서 공급된 세립질 퇴직물이 연안류나 대마난류 등에 의해 해안선을 따라 북동쪽으로 이동하면서 분급화되어 북쪽으로 갈수록 점진적으로 조립질에서 세립질로 변해가는 퇴적과정을 보여주는 것으로 해석된다. 퇴적물의 조직, 물성 및 속도등의 수직적인 변화도 최적후의 다짐작용보다는 퇴적물의 조직에 의해 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 조직 및 물성간의 상관관계를 보면 비교모델로 시용한 북태평양 대륙붕 및 사면퇴적물은 물론 남해대륙붕 퇴적물과 전반적인 경향은 유사하나 절대값의 차이가 있다. 즉 같은 조직 및 물성값에 대해 본 연구지역의 속도가 더 높다. 이러한 결과는 퇴적물의 기원에 기인한 광물조성 및 퇴적환경의 차이와 본 연구지역에 비교적 흔한 가스함유퇴적층의 존재로 인한 가스의 방출로 퇴적물의 공극비가 감소하여 높은 속도감을 보이는 것으로 사료된다. Physical properties of mudbelt sediments in the southeastern inner shelf of Korea are studied from 14 cores. Physical properties, compressional wave velocity, and sediment texture for core sediments are analyzed. The major source of sediment in the study area is the Nakdong River. Fine-grained sediments from the river are transported northeastward by coastal circulation and the Tsushima Current, resulting in a gradual northeastward increase in porosity and a decrease in wet bulk density and velocity. The trend matches well with the bathymetry. The mean grain size appears to be the most important variable to determine the physical properties and velocity. The variations of physical properties with burial depth are dependent more strongly on sediment texture than compaction and/or consolidation. Correlations between the physical properties and the sediment texture show slight deviations from those of the continental terrace sediment in the North Pacific and inner shelf sediment in the South Sea of Korea. The velocity is higher than that of the North Pacific and the South Sea sediments between these areas. This is probably due to differences in sedimentary, environment and mineral compositions. The higher sediment velocity in the study area may also be attributed to the escape of gas from pore space which decreases void ratio.

Interpolation and Reconstruction of the Holocene Sea-levels Using Inverse Fractal Interpolation functions

정상용,김대철,이희일,CHUNG, SANG YONG,KIM, DAE CHOUL,YI, HI-IL The Korean Society of Oceanography 1994 韓國海洋學會誌 Vol.29 No.3

The change of sea-level is a good indicator of the change of climate during the Quaternary period. The sea-levels in the world have been changing very irregularly during that time. The pattern of the Quaternary sea-level change was assumed to be a stochastic fractal in this study. We measured fractal dimensions of the Holocene sea-levels of the Hudson river estuary and the Delaware coast. A box counting method gave almost the same values. i.e., D=1.358 for the Hudson sea-level changes and D+1.346 for the Delaware sea-level changes. the ability of the inverse method of fractal interposea-levels. IFIF reproduction the realistic sea-levels for the both of them. The delaware sea-level data made less statistical errors for the interpolation of IFIF than the Hudson and the Delaware sea-levels. IFIF reproduction the realistic sea-levels for the both of them. The Delaware sea-level data made less statistical errors for the interpolation of IFIF than the Hudson sea-level data. This suggests that the Delaware sea-level data are more reliable than the Hudson sea-level data was calculated from the fractal dimension of the Delaware sea-level data. Fractal interpolation functions (FIF) was used to reconstruct the peleosea-levels of the Korean coasts and the Atlantic Ocean coasts of the United States. The Korean Peleosea-level change generacted by FIF is different from the peleosea-level change of the eastern U.S.. The Korean peleosea-levels are much higher than the eastern U.S. Paleosea-levels, comparing to each other from the present to 8,000 BP.