해양 다성분 탄성파 자료를 이용한 가스하이드레이트 유망지역의 BSR 상하부 S파 속도 도출

김병엽,변중무,Kim, Byoung-Yeop,Byun, Joong-Moo 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.3

가스하이드레이트 부존량 평가에 있어서 해당 부존 지역의 S파 속도 정보는 암상과 공극유체의 정보를 파악하는데 결정적인 역할을 한다. 만일 퇴적층 내에 가스하이드레이트가 존재한다면 이 층에서의 P파 속도와 S파 속도는 동시에 증가하게 되며, 그 하부에 자유가스가 존재하는 경우 P파의 속도는 감소한다. 하지만 S파의 경우 공극을 채우고 있는 유체의 영향을 받지 않고 순수하게 매질을 통해서 진행하므로 하이드레이트 층의 하부에 자유가스층이 존재한다고 해도 그 속도가 변하지 않거나 오히려 매질의 영향으로 그 속도가 증가한다. 본 연구에서는 이러한 특성을 확인하기 위해 울릉분지의 가스하이드레이트 유망지역 중 탄성파 단면상에서 BSR(해저변 모방 반사면)이 강하게 분포하는 한 지점에서 한국지질자원연구원이 2009년 5월에 OBS(해저면 탄성파 기록계)를 이용하여 취득한 해저면 다성분 탄성파 자료를 이용하여 가스하이드레이트 부존 심도 부근의 P파 빛 모드전환 S파의 속도를 구하였다.OBS의 하이드로폰(hydrophone) 성분에 기록된 P파 자료를 이용하여 탄성파 주시 역산법을 수행하여 P파 속도 및 섬도 구조를 도출하였다. 해당지역에 취득한 2차원 반사법 탐사 자료는 기본 전산처리를 통해 구한 탐사지역의 기본 층서모델을 초기모델로 삼았다. 여기에 수평 2성분 지오폰(geophone)에 기록된 자료의 극성 분석을 통해 S파의 에너지가 최대로 모인 radial 성분 단면도를 생성하고 여기서 발췌한 주요 S파 이벤트의 주시를 이용해 포아송 비 정모델링을 수행하여 OBS가 위치한 지점에서의 포아송 비와 S파 속도구조를 최종적으로 도출하였다. 본 연구를 통해 탐사지역의 가스하이드레이트 존재로 인한 BSR 상하부 층의 P파 속도 역전 현상과 P파와는 달리 BSR 상부에서 히부로 갈수록 S파의 속도가 약간 증가하는 경향을 보여 결과적으로 자유가스층의 존재로 인한 BSR 하부에서 포아송 비 감소현상이 뚜렷함을 확인하였다. S-wave, which provides lithology and pore fluid information, plays a key role in estimating gas-hydrate saturation. In general, P- and S-wave velocities increase in the presence of gas-hydrate and the P-wave velocity decreases in the presence of free gas under the gas-hydrate layer. Whereas there are very small changes, even slightly increases, in the S-wave velocity in the free gas layer because S-wave is not affected by the pore fluid when propagating in the free gas layer. To verify those velocity properties of the BSR (bottom-simulating reflector) depth in the gas-hydrate prospect area in the Ulleung Basin, P- and S-wave velocity profiles were derived from multi-component ocean-bottom seismic data which were acquired by Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) in May 2009. OBS (ocean-bottom seismometer) hydrophone component data were modeled and inverted first through the traveltime inversion method to derive P-wave velocity and depth model of survey area. 2-D multichannel stacked data were incorporated as an initial model. Two horizontal geophone component data, then, were polarization filtered and rotated to make radial component section. Traveltimes of main S-wave events were picked and used for forward modeling incorporating Poisson's ratio. This modeling provides S-wave profiles and Poisson's ratio profiles at every OBS site. The results shows that P-wave velocities in most OBS sites decrease beneath the BSR, whereas S-wave velocities slightly increase. Consequently, Poisson's ratio decreased strongly beneath the BSR indicating the presence of a free gas layer under the BSR.

해저면 광각 탄성파 탐사자료를 이요한 BSR 부근의 P파 속도 분석

김병엽 ( Byoung Yeop Kim ),변중무 ( Joong Moo Byun ) 한국지구물리탐사학회 2009 지구물리와 물리탐사 Vol.12 No.2

캐나다 아퀴스토어 CCS 프로젝트의 이산화탄소 모니터링을 위한 Baseline 탄성파 속성분석

정순홍,김병엽,배재유,Cheong, Snons,Kim, Byoung-Yeop,Bae, Jaeyu 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.6

주입된 $CO_2$가 환경에 영향을 미치지 않고 지하에서 안정적으로 저장되어 있는지를 총체적으로 모니터링 하는 주입 및 주입 후 관리 (Monitoring, Mitigation and Verification, MMV) 기술은 이산화탄소 지중저장 분야에서 경제적 및 환경적으로 매우 중요한 역할을 하고 있다. 특히, 해외 대규모 지중저장 프로젝트 사례를 보았을 때 주입한 $CO_2$의 거동을 가장 효율적으로 모니터링할 수 있는 방법 중의 하나로 탄성파를 이용한 시간 경과 (Time-lapse) 모니터링 기술이 그 핵심으로 떠오르고 있다. 이 연구에서는 캐나다 Estevan에 위치한 Aquistore 이산화탄소 주입 현장의 3차원 베이스라인 (baseline) 탄성파 자료를 수집하고 분석하여 국내 지중저장 탄성파 모니터링 실증화를 위한 기초 연구를 수행하였다. 이산화탄소 주요 저장 대상층은 탄성파 도달 시간 1,800 ~ 1,900 ms 깊이의 Winnipeg 와 Deadwood 사암층이다. Aquistore 탄성파 자료에 대한 에너지, 유사도(similarity)를 도출하고 주파수를 분해하여 $CO_2$ 주입 대상층의 특성을 규명하였다. 그 결과 등시선도 1,800 ms의 연구지역 북측, 1,850 ms의 남측에 탄성파 에너지가 큰 영역이 집중적으로 분포함을 확인할 수 있었고, 탄성파 에너지 속성을 도시하여 반사계수가 큰 사질 퇴적양상이 우세한 영역을 구분할 수 있었다. 또한 탄성파 기록의 유사도를 도출하여 두 개의 주요한 구조선이 북서-남동 방향으로 지중저장 대상층을 절단함을 확인하였다. 탄성파자료의 주파수를 성분별로 분해하고 5, 20 및 40 Hz 성분을 분석한 결과 연구지역의 중앙에서 동서 방향으로 발달하는 균질한 퇴적 양상이 구체화되었다. 베이스라인 자료의 경우 추가적으로 인위적인 잡음을 제거하고 층서 해석 결과를 통합하여 이산화탄소 지중저장 영역을 묘사한다면 시간경과 모니터링 자료와의 효율적인 대비가 가능할 것이다. $CO_2$ Monitoring, Mitigation and Verification (MMV) is the essential part in the Carbon Capture and Storage (CCS) project in order to assure the storage permanence economically and environmentally. In large-scale CCS projects in the world, the seismic time-lapse survey is a key technology for monitoring the behavior of injected $CO_2$. In this study, we developed a basic process procedure for 3-D seismic baseline data from the Aquistore project, Estevan, Canada. Major target formations of Aquistore CCS project are the Winnipeg and the Deadwood sandstone formations located between 1,800 and 1,900 ms in traveltime. The analysis of trace energy and similarity attributes of seismic data followed by spectral decomposition are carried out for the characterization of $CO_2$ injection zone. High trace energies are concentrated in the northern part of the survey area at 1,800 ms and in the southern part at 1,850 ms in traveltime. The sandstone dominant regions are well recognized with high reflectivity by the trace energy analysis. Similarity attributes show two structural discontinuities trending the NW-SE direction at the target depth. Spectral decomposition of 5, 20 and 40 Hz frequency contents discriminated the successive E-W depositional events at the center of the research area. Additional noise rejection and stratigraphic interpretation on the baseline data followed by applying appropriate imaging technique will be helpful to investigate the differences between baseline data and multi-vintage monitor data.

캐나다 아퀴스토어 탄성파자료를 통한 이산화탄소 지중저장 연구지역 대수층 특성화

정순홍,김병엽,신영재,이호용,박명호,Cheong, Snons,Kim, Byoung-Yeop,Shinn, Young Jae,Lee, Ho-Yong,Park, Myung-Ho 대한자원환경지질학회 2014 자원환경지질 Vol.47 No.6

The Aquistore project is the world's first commercial capture, transportation, utilization and storage project of post-combustion $CO_2$ from a coal-fired thermo electric power plant, and the proposed storage is a saline aquifer at a depth of about 3,500 m. Deep saline aquifer, compared to hydrocarbon reservoir, provides the great volumetric potential for storage of $CO_2$ anywhere in the world, therefore the research results from the project may be exported globally to other sites. Geological $CO_2$ storage characterization for saline aquifer instead of hydrocarbon reservoir needs to estimate the geophysical properties of subsurface geology. This study calculated the geophysical property of water-saturated formation by applying amplitude variation analysis developed from oil and gas exploration. We correlated horizon tops at the well logs to seismic traveltime of 1,815 and 1,857 ms as Winnipeg and Deadwood formations. Gradient analysis from seismic traces showed correlation coefficient of 45 - 81 % on amplitude variation with respect to incident angle. Crossplot of intercept and gradient shows the inverse proportional trend which represents typical water saturated sediments. Product attribute of intercept and gradient described the base of wet sediment. Poisson's ratio change attribute increased at the top of target area satisfying with wet sediment and decreased at the top of basement in a dry rock bed. 캐나다 아퀴스토어 프로젝트는 인근의 화력발전소에서 포집한 이산화탄소를 심부 약 3,500 m에 존재하는 염대수층에 저장하는 포집, 수송, 주입 및 저장의 전 과정을 포함하는 세계 최초의 통합 실증 프로젝트이다. 이산화탄소의 저장소로서의 염대수층은 기존의 한정적으로 분포된 석유가스 저류층과 비교했을 때 전 세계 어디서나 분포하므로 이에 대한 실증 연구는 이산화탄소 지중저장의 저변 확대에 큰 의미가 있다. 염대수층에 이산화탄소를 주입하고 추적하기 위해서는 지하의 물성을 파악하고 특성화해야 한다. 본 연구는 캐나다 아퀴스토어 이산화탄소 지중저장 현장의 탄성파 탐사자료로부터 석유가스 자원 탐사에 이용되는 진폭 변화 분석기술을 응용하여 지중저장 대상지층의 유체 포화 특성을 도출하였다. 시추공 검층자료에서 해석된 이산화탄소 저장층 구간의 상부 및 하부는 Winnipeg층 1,815 ms과 Deadwood 층 1,857 ms로 탄성파 자료와 대비하였다. 대상 구간의 탄성파 기록으로부터 입사각에 따른 진폭 크기변화를 확인한 결과 자료의 상관성은 45 %에서 81 % 범위였다. 종축절편과 진폭구배 속성을 교차출력한 결과는 반비례 관계를 보여 전형적인 함수 퇴적층에 해당하였다. 계산된 속성들에서 대수층의 기저를 공간적으로 도시하였고 이산화탄소 지중저장 구간의 포아송비 변화를 예측하였다.

고도 근시에서 부분 결합 간섭계를 이용한 인공수정체 도수 계측의 정확성

전루민,강수연,김병엽,Roo Min Jun,Soo Yeon Kang,Byoung Yeop Kim 대한안과학회 2008 대한안과학회지 Vol.49 No.11

Purpose: To investigate the accuracy of biometry and intraocular lens (IOL) power calculation using partial coherence interferometry (IOL Master®) in highly myopic patients with axial lengths of 26 mm or greater. Methods: Patients with axial lengths equal to or greater than 26 mm who had undergone cataract surgery were enrolled. IOL power was calculated using IOL Master and/or applanation ultrasonography with the SRK/T formula. Twenty-seven eyes using both IOL Master and applanation ultrasonography were included in a paired group, and forty-eight eyes using the IOL Master only and twenty-five eyes using applanation ultrasonography only were included in unpaired groups. The differences between the predicted refraction and the actual refraction were compared and analyzed. Results: In the paired study, the axial lengths in patients using IOL Master (29.14±2.32 mm) were significantly longer than those of patients using applanation ultrasonography (28.57±2.23 mm) (p<0.05). The mean absolute error (MAE) of the IOL Master and applanation ultrasonography groups were 0.62±0.58D and 0.87±0.49D, respectively (p>0.05). In the unpaired study, the MAEs of the IOL Master and applanation ultrasonography groups were 0.61±0.61D and 0.65±0.63D, respectively. Conclusions: In eyes with axial lengths of 26.0 mm or greater, the accuracy of IOL power calculation with IOL Master using the SRK/T formula was comparable to that with applanation ultrasonography. J Korean Ophthalmol Soc 2008;49(11):1746-1751

마이봄샘 기능이상을 동반한 안구건조증 환자에서 온열마사지치료기기의 임상적 유용성

김대우,권영아,송상률,김병엽,정재림,Dai Woo Kim,MD,Young A Kwon,MD,Sang Wroul Song,MD,Byoung Yeop Kim,MD,Jae Lim Chung,MD 대한안과학회 2013 대한안과학회지 Vol.54 No.9

Purpose: To evaluate the clinical usefulness of KCL 990<sup>® for the treatment of dry eye with meibomian gland dysfunction (MGD). Methods: Patients (n = 54 eyes, 27 subjects) diagnosed with dry eye with MGD were recruited for a prospective, one-month clinical trial. Patients received a twice-a-day 15-minute treatment using the KCL 990?. Effectiveness parameters included patient symptom scores using the Ocular Surface Disease Index (OSDI) questionnaires, tear osmolarity measured with TearLab<sup>® (TearLab Corporation, San Diego, CA, USA), classical tear break-up time (TBUT), and objective TBUT value using an Optical Quality Analysis System (OQAS<sup>®, Visiometrics, Castelldefels, Spain). Data are presented for pre-treatment (baseline) and at 1 week and 1 month post-treatment. An objective TBUT value was estimated in each eye when the optical scattering index (OSI) started to increase consistently, and data were obtained at pretreatment (baseline) and at 1 month post-treatment. Results: The symptom scores on OSDI questionnaires, tear osmolarity, and tear break-up time improved significantly from baseline to one week (p < 0.05). This improvement was maintained with no significant regression at 1 month (p < 0.05). The objective TBUT value decreased significantly at 1 month (p < 0.05). Conclusions: KCL 990<sup>® contributed to improve not only signs and symptoms of dry eye with MGD, but also the function of the tear film and ocular surface.

오픈-소스 자료처리 기술개발 소프트웨어(Madagascar)를 이용한 탄성파 현장자료 전산처리 적용성 연구

손우현 ( Woohyun Son ),김병엽 ( Byoung-yeop Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2018 지구물리와 물리탐사 Vol.21 No.3

탄성파 처리 기술개발 분야의 오픈-소스 소프트웨어인 Madagascar를 이용하여 신호 대 잡음비가 낮고 속도정보가 불확실한 현장 탄성파 자료에 대해 자료처리를 수행하고, 오픈-소스 소프트웨어의 현장 적용성을 시험하였다. 파이썬(python) 기반의 Madagascar는 방법론적으로는 다차원 자료 분석이 가능하고, 처리 공정의 재현성이 뛰어나 효율적인 자료처리가 가능하다는 장점이 있지만, 다소 복잡한 사용법과 자료 구조 시스템으로 인해 현장 자료에 대한 자료처리 사례는 많지 않다. 본 연구에서는 현장 자료에 대한 Madagascar의 효용성을 확인하기 위해 기본적인 탄성파 자료처리(자료입력, 지형 정보 일치, 진동수-파수 필터, 예측 곱풀기, 속도 분석, 수직 시간차 보정, 겹쌓기, 참반사 보정)를 수행하였다. 테스트를 위해 사용한 현장 자료는 서해 군산분지에서 에어건 음원과 480채널의 스트리머로 취득한 해양 탄성파 탐사자료이며, 각 자료처리 단계마다의 결과를 Landmark사의 상용 소프트웨어인 ProMAX (SeisSpace R5000)을 사용하여 처리한 결과와 비교하였다. 그 결과 데이터 입출력 및 관리, 처리 과정의 재현성 및 자동 속도 분석 측면에서는 Madagascar가 상대적으로 높은 효율성을 보였고, 신호 품질 향상을 위한 전처리 결과는 상용 소프트웨어와 유사함을 확인하였다. 반면에, 심부 지층에 대한 영상화 결과는 상용 소프트웨어로 처리한 결과가 보다 뛰어남을 확인하였다. 이러한 결과는 상용 소프트웨어의 경우 다양한 겹반사 제거 모듈이 적용되었고, 상호 대화식 인터페이스로 인해 보다 정교한 자료처리가 가능하였기 때문이다. 그러나, Madagascar의 경우에도 현재 전 세계에서 많은 연구자들이 다양한 자료처리 알고리듬을 개발하여 지속적으로 공개하고 있기 때문에, 향후 이러한 최신 알고리듬을 적용한다면 상업용 수준의 자료처리가 가능해져 보다 향상된 결과를 도출할 수 있을 것이다. We performed the seismic field data processing using an open-source software (Madagascar) to verify if it is applicable to processing of field data, which has low signal-to-noise ratio and high uncertainties in velocities. The Madagascar, based on Python, is usually supposed to be better in the development of processing technologies due to its capabilities of multidimensional data analysis and reproducibility. However, this open-source software has not been widely used so far for field data processing because of complicated interfaces and data structure system. To verify the effectiveness of the Madagascar software on field data, we applied it to a typical seismic data processing flow including data loading, geometry build-up, F-K filter, predictive deconvolution, velocity analysis, normal moveout correction, stack, and migration. The field data for the test were acquired in Gunsan Basin, Yellow Sea using a streamer consisting of 480 channels and 4 arrays of air-guns. The results at all processing step are compared with those processed with Landmark’s ProMAX (SeisSpace R5000) which is a commercial processing software. Madagascar shows relatively high efficiencies in data IO and management as well as reproducibility. Additionally, it shows quick and exact calculations in some automated procedures such as stacking velocity analysis. There were no remarkable differences in the results after applying the signal enhancement flows of both software. For the deeper part of the substructure image, however, the commercial software shows better results than the open-source software. This is simply because the commercial software has various flows for de-multiple and provides interactive processing environments for delicate processing works compared to Madagascar. Considering that many researchers around the world are developing various data processing algorithms for Madagascar, we can expect that the open-source software such as Madagascar can be widely used for commercial-level processing with the strength of expandability, cost effectiveness and reproducibility.

울릉분지 가스하이드레이트 2/3차원 탄성파 탐사자료 취득 및 품질관리

구남형 ( Nam Hyung Koo ),김원식 ( Won Sik Kim ),김병엽 ( Byoung Yeop Kim ),정순홍 ( Soon Hong Cheong ),김영준 ( Young Jun Kim ),유동근 ( Dong Geun Yoo ),이호영 ( Ho Young Lee ),박근필 ( Keun Pil Park ) 대한지구물리학회 2008 지구물리 Vol.11 No.2

울릉분지 가스하이드레이트 2/3차원 탄성파 탐사자료 취득 및 품질관리

구남형 ( Nam Hyung Koo ),김원식 ( Won Sik Kim ),김병엽 ( Byoung Yeop Kim ),정순홍 ( Soon Hong Cheong ),김영준 ( Young Jun Kim ),유동근 ( Dong Geun Yoo ),이호영 ( Ho Young Lee ),박근필 ( Keun Pil Park ) 한국지구물리탐사학회 2008 지구물리와 물리탐사 Vol.11 No.2

이산화탄소 지중저장 부지 선정을 위한 해저면 탄성파 탐사자료의 영상화: 포항 영일만 해저면 탐사자료의 2차원 역시간 구조보정

박세은 ( Sea-eun Park ),이향월 ( Xiangyue Li ),김병엽 ( Byoung Yeop Kim ),오주원 ( Ju-won Oh ),민동주 ( Dong-joo Min ),김형수 ( Hyoung-soo Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2021 지구물리와 물리탐사 Vol.24 No.3

지구온난화로 인한 이상기후현상들이 지속되면서 온실가스 배출을 줄이기 위한 방안으로 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS) 기술이 전세계적인 주목을 받고 있는 가운데, 국내에서는 2017년 포항분지 영일만 해상 CO₂ 지중저장 실증 부지에 소규모의 CO₂를 성공적으로 주입하였다. 하지만 2017년 발생한 포항지진으로 인하여 국내 CO₂ 지중저장 사업의 안전성에 대한 사회적 우려가 심각해지면서 포항분지 영일만 CO₂ 지중저장 실증 사업은 중단되었다. 이 연구에서는 기존 연구에서 활용되지 않았던 해저면 탄성파 탐사자료를 영상화하여, 포항분지 영일만 CO₂ 지중저장 부지의 구조적 적합성을 재확인하고자 한다. 기존의 스트리머(streamer) 탐사자료를 이용한 영상화 결과와 비교하였을 때, 해저면 탄성파 탐사자료에 역시간 구조보정 기법을 적용한 영상에서 지층의 연속성이 개선되는 것을 확인하였다. 새로 획득한 역시간 구조보정 영상을 기반으로, 포항 영일만 CO₂ 지중저장 부지의 저장층으로서의 적합성에 대하여 논의하였다. Owing to the abnormal weather conditions due to global warming, carbon capture and storage (CCS) technology has attracted global attention as a countermeasure to reduce CO₂ emissions. In the Pohang CCS demonstration project in South Korea, 100 tons of CO₂ were successfully injected into the subsurface CO₂ storage in early 2017. However, after the 2017 Pohang earthquake, the Pohang CCS demonstration project was suspended due to an increase in social concerns about the safety of the CCS project. In this study, to reconfirm the structural suitability of the CO₂ storage site in the Pohang Basin, we employed seismic imaging based on reverse-time migration (RTM) to analyze small-scale ocean-bottom seismic data, which have not been utilized in previous studies. Compared with seismic images using marine streamer data, the continuity of subsurface layers in the RTM image using the ocean-bottom seismic data is improved. Based on the obtained subsurface image, we discuss the structural suitability of the Pohang CO₂ storage site.