수직 횡등방성 전기적 이방성을 고려한 자기지전류탐사 모델링

김빛나래 ( Bitnarae Kim ),남명진 ( Myung Jin Nam ) 한국지구물리·물리탐사학회 2015 지구물리와 물리탐사 Vol.18 No.4

자연 전자기장을 이용하여 지하 매질의 전기적 구조를 규명하는 자기지전류(magnetotelluric; MT) 탐사의 정확한해석을 위해서는 특정 전기적 구조에 대한 정확한 수치적 반응을 구할 수 있는 3차원 모델링이 필수적이다. 특히, 매질내에 전기적 이방성이 있을 때는 MT 반응이 달라지므로 전기적 이방성의 영향을 고려한 MT 탐사 모델링이 필요하다. 특히, MT 탐사기법을 이용한 지열저류층의 모니터링과 같이 MT 반응의 작은 변화를 분석해야 하는 시간경과 자료의 해석의 경우, 대상 지역에 이방성이 존재할 경우 이를 고려할 수 있는 정확한 모델링이 필수적이다. 이 연구에서는 기존의 등방성만을 고려하던 유한차분법 MT 모델링 알고리듬을 수직 혹은 수평 횡등방성 이방성을 고려할 수 있도록 개선하였다. 개발한 알고리듬을 박리층 모델을 이용하여 검증한 후, 수직횡등방성 이방성이 MT 반응에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 향후에는 수평 횡등방성 이방성이 MT 반응에 미치는 영향에 대해서도 분석하고자 하며, 알고리듬을 더욱 발전시켜 경사 횡등방성 이방성까지 고려할 수 있도록 발전시키고자 한다. Magnetotelluric (MT) survey investigates electrical structure of subsurface by measuring natural electromagnetic fields on the earth surface. For the accurate interpretation of MT data, the precise three-dimensional (3-D) modeling algorithm is prerequisite. Since MT responses are affected by electrical anisotropy of medium, the modeling algorithm has to incorporate the electrical anisotropy especially when analyzing time-lapse MT data sets, for monitoring engineered geothermal system (EGS) reservoir, because changes in different-vintage MT-data sets are small. This study developed a MT modeling algorithm for the simulation MT responses in the presence of electrical anisotropy by improving a preexisting staggered-grid finite-difference MT modeling algorithm. After verifying the developed algorithm, we analyzed the effect of vertical transversely isotropic (VTI) anisotropy on MT responses. In addition, we are planning to extend the applicability of the developed algorithm which can simulate not only the horizontal transversely isotropic (HTI) anisotropy, but also the tiled transversely isotropic (TTI) anisotropy.

유도분극 탐사의 원리 및 활용

김빛나래 ( Bitnarae Kim ),남명진 ( Myung Jin Nam ),장한누리 ( Hannuree Jang ),장한길로 ( Hangilro Jang ),손정술 ( Jeong-sul Son ),김희준 ( Hee Jun Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.2

유도분극(induced polarization; IP) 탐사는 분극 현상으로 인해 매질에서 발생하는 과전압을 측정하는 전기전자탐사법으로 주로 금속 광상을 찾을 때 사용되었으나 장비의 발전에 힘입어 최근에는 지하수, 환경 오염, 지반 등 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있다. IP 탐사에는 충전율을 측정하는 시간영역 IP 탐사, 진동수 효과를 측정하는 진동수영역IP 탐사, 그리고 복소수 전기비저항을 측정하는 복소 전기비저항 탐사와 광대역 IP (spectral IP; SIP) 탐사 등이 있다. 또한, 최근에는 전극 형태의 측정 방법의 단점을 보완하기 위해 전자기 유도에 기초한 IP 법도 개발되어 지속적으로 연구가 진행되고 있다. 다양한 IP 탐사법에 대한 체계적인 이해를 돕기 위해 이 논문에서는 1) 송신원 형태와 측정 자료를 기준으로 IP 탐사법을 분류하고 이들에 대한 개념 정리와 함께 2) 각 탐사법의 수치 모델링 및 역산 알고리듬 발전 과정을 자세히 기술하고 3) 마지막으로 IP 탐사의 다양한 현장 활용 사례를 소개하고자 한다. Induced polarization (IP) method is based on the measurement of a polarization effect known as overvoltage of the ground. IP techniques have been usually used to find mineral deposits, however, nowadays widely applied to hydrogeological investigations, surveys of groundwater pollution and foundation studies on construction sites. IP surveys can be classified by its source type, i.e., time-domain IP estimating chargeability, frequency-domain IP measuring frequency effect (FE), and complex resistivity (CR) and spectral IP (SIP) measuring complex resistivity. Recently, electromagnetic-based IP has been studied to avoid the requirement for spike electrodes to be placed in the ground. In order to understand IP methods in this study, we: 1) classify IP surveys by source type and measured data and illustrate their basic theories, 2) describe historical development of each IP forward modeling and inversion algorithm, and finally 3) introduce various case studies of IP measurements.

사회배려대상을 위한 대학입학전형에 관한 연구 : 다문화가정 자녀를 중심으로

김빛나라(Kim, Bitnara),주철안(Joo, Chul-An) 학습자중심교과교육학회 2020 학습자중심교과교육연구 Vol.20 No.4

The purpose of this study was to grasp the current situation of university admissions for multicultural students and deduce implications. This study focused the admissions for multicultural students of the major 30 universities. Only 24 universities of them had an admissions for multicultural students and they recruted only 0.86% of the total population in university admissions for multicultural students. Departments that were not recruiting students were a lot. And most of the deparments of Medicine and Pharmacy were not included. Except 6 university, not only multicultural students but also another students with a social weak could apply the university admissions for multicultural students. So it was considered that the benefits for multicultural students would be less than intention. It is required the quantitative expansion and the qualitative improvement of the university admissions for multicultural students. Also the government and each university have to make an effort to achieve the purpose of the university admissions for multicultural students. Social efforts and support are needed continously after entering university to ensure that the multicultural students would be an authentic member of this society. 본 연구는 대학교육 기회 균등 실현의 측면에서 사회적 약자를 배려하기 위해 실시되고 있는 다문화가정 자녀 대상 대학입학전형의 운영 실제를 분석하고 그에 따른 정책적 시사점을 탐색하기 위해 수행되었다. 이를 위해 국내 주요 29개 대학의 입학전형을 중심으로 분석하였다. 29개 대학 중 23개 대학에서 다문화가정 자녀 대상 대학입학전형을 운영하고 있고, 모집인원은 29개 대학 전체 모집인원 대비 0.88%를 구성하고 있다. 모집학과는 의·약학계열 등 경쟁률 상위 학과를 대상으로 하지 않는 대학이 많았다. 29개 대학 중 6개 대학을 제외한 모든 대학에서는 다문화가정 자녀들이 지원할 수 있는 전형에 다른 사회배려대상도 함께 지원할 수 있도록 함으로써 다문화가정 자녀들의 실질적인 입학기회는 더욱 낮아지는 구조이었다. 본격적인 다문화사회로 진입한 우리 사회의 변화를 반영하여 다문화가정 대상 대학입학전형의 양적 확대와 질적 개선이 요구된다. 정부 차원에서는 정원 외 특별전형 대상에 다문화가정 자녀를 포함하는 방안을 고려해볼 수 있으며, 대학 차원에서는 사회배려대상 대학입학전형에 지원대상별로 모집인원을 할당하고 모집학과에 대한 검토와 개선이 필요하다. 나아가, 다문화가정 자녀가 대학 입학 과정에서의 평등뿐 아니라 대학 입학 이후의 적응, 그리고 사회의 책임 있는 구성원으로 성장할 수 있도록 제도적인 지원과 범사회적인 노력이 요구된다.

The postcranial skeleton of Bagaceratops (Ornithischia: Neoceratopsia) from the Baruungoyot Formation (Upper Cretaceous) in Hermiin Tsav of southwestern Gobi, Mongolia

김빛나라(Bitnara Kim),윤혜수(Hyesu Yun),이융남(Yuong-Nam Lee) 대한지질학회 2019 지질학회지 Vol.55 No.2

오염원에 대한 유도분극탐사 반응 및 사례 소개

김빛나래,유희은,조아현,송서영,조성오,정인석,남명진,Kim, Bitnarae,Caesary, Desy,Yu, Huieun,Cho, AHyun,Song, Seo Young,Cho, Sung Oh,Joung, Inseok,Nam, Myung Jin 한국지하수토양환경학회 2020 지하수토양환경 Vol.25 No.2

Analyzing and monitoring environmental contaminants based on geophysical exploration techniques have become important and it is now widely applied to delineate spatial distribution geophysical characteristics in wide area. Among the techniques, induced polarization (IP) method, which measures polarization effects on electrical potential distribution, has drawn much attention as an effective tool for environmental monitoring since IP is sensitive to changes in biochemical reactions. However, various reactions stemming from the presence of multiple contaminants have greatly enhanced heterogeneity of polluted sites to result in highly variable electrical characteristics of the site. Those contaminants influence chemical and physical state of soil and groundwater to alter electrical double layer, which in turn influences polarization of the media. Since biochemical reactions between microbes and contaminants result in various IP effects, IP laboratory experiments were conducted to investigate IP responses of the contaminated soil samples under various conditions. Field IP surveys can delineate the spatial distribution of contamination, while providing additional information about electrical properties of a target medium, together with DC resistivity. Reviewing IP effects of contaminants as well as IP surveys can serve as a good starting point for the application of IP survey in site assessment for environmental remediation.

광대역유도분극 탐사에 기초한 유체투과도 예측기법들

김빛나래,조아현,남명진,Kim, Bitnarae,Cho, AHyun,Weller, Andreas,Nam, Myung Jin 한국지하수토양환경학회 2020 지하수토양환경 Vol.25 No.2

Permeability-analyzing methods commonly involve small-scale drilling, such as pumping or slug test, but it is difficult to identify overall distribution of permeability of the entire target sites due to high cost and time requirement. Spectral induced polarization (SIP) method is known to be capable of providing distributions of both the porosity and the pore size, the two major parameters determining permeability of the porous medium. The relationship between SIP variables and permeability has been studied to identify the hydrological characteristics of target sites. Kozeny-Carman formula has been improved through many experiments to better predict fluid permeability with electrical properties. In this work, the permeability prediction techniques based on SIP data were presented in accordance with the hydrogeological and electrical characteristics of a porous medium. Following the summary of the techniques, various models and related laboratory experiments were analyzed and examined. In addition, the field applicability of the prediction model was evaluated by field case analysis.

지열 저류층 구현을 위한 유체 유동 자연전위 모델링 및 역산

송서영(Song Seo Young),김빛나래(Bitnarae Kim),남명진(Myung Jin Nam),임성근(Sung Keun Lim) 한국신재생에너지학회 2016 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

EGS 지열 저류층 유체 유동에 의한 SP 반응 모델링

송서영 ( Seo Young Song ),김빛나래 ( Bitnarae Kim ),남명진 ( Myung Jin Nam ),임성근 ( Sung Keun Lim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2015 지구물리와 물리탐사 Vol.18 No.4

자연 전위(SP, self-potential)의 발생에는 여러 요인이 있으나 이 연구에서는 지하수의 유동에 의해 자연적으로 발생하는 유동 전위(streaming potential) 또는 전기역학적 전위(electrokinetic potential)에 대해 주로 논의한다. 유동 전위는 다공질 매질에서의 물의 흐름에 의해 인공적인 전류원 없이 전류가 발생하여 야기된 전위이다. 기존의 유동 전위를 이용한 지열 저류층 해석에서는 지표면 전위 분포 계산을 위해 일반적으로 시추공에서 주입되거나 생산되는 지하수로부터 발생하는 SP 이상만을 고려하였고, 온도 차이가 나는 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따라 발생할 수 있는 SP에 대한 수치 모델링에는 한계가 있었다. 이에 따라 사면체 요소를 바탕으로 한 3차원 전기비저항 유한요소법에 기초하여 지열 저류층 내에서의 주입정, 생산정에 의한 SP 이상뿐만 아니라 지열 저류층에서의 지열수 순환에 따른 SP 이상까지 고려할 수 있는 알고리듬을 개발하였다. 본 논문에서는 개발한 알고리듬을 검증 한 후, 간단한 지열 저류층 모델에 지열수주입과 양수의 효과에 의한 SP 이상대의 SP 반응을 분석하였다. 향후 개발한 알고리듬을 이용하여 지층의 물성을 고려한 지열수 유동 속도 등도 고려함으로써 보다 심도 있게 지열 저류층 SP 반응을 분석하고자 한다. Self-potential (SP) is sensitive to groundwater flow and there are many causes to generate SP. Among many mechanisms of SP, pore-fluid flow in porous media can generate potential without any external current source, which is referred to as electrokinetic potential or streaming potential. When calculating SP responses on the surface due to geothermal fluid within an engineered geothermal system (EGS) reservoir, SP anomaly is usually considered to be generated by fluid injection or production within the reservoir. However, SP anomaly can also result from geothermal water fluid within EGS reservoirs experiencing temperature changes between injection and production wells. For more precise simulation of SP responses, we developed an algorithm being able to take account of SP anomalies produced by not only water injection and production but also the fluid of geothermal water, based on three-dimensional finiteelement- method employing tetrahedron elements; the developed algorithm can simulate electrical potential responses by both point source and volume source. After verifying the developed algorithm, we assumed a simple geothermal reservoir model and analyzed SP responses caused by geothermal water injection and production. We are going to further analyze SP responses for geothermal water in the presence of water production and injection, considering temperature distribution and geothermal water flow in the following research.

천부(약 10 m) 연약 지반 탐지를 위한 전기비저항 역산 해상도 향상 전략

장한길로 ( Hangilro Jang ),송서영 ( Seo Young Song ),김빛나래 ( Bitnarae Kim ),남명진 ( Myung Jin Nam ) 대한지질공학회 2018 지질공학 Vol.28 No.3

이 연구는 전기비저항 역산의 해상도를 높이기 위한 구조제약과 부등식 제약조건을 적용한 전기비저항 역산법을 소개하고 적용한 결과를 보여준다. 이들 역산에서는 지하투과레이다와 표면파 탐사자료로부터 사전 해석된 층서구조를 전기비저항 참조모델로 도입하고 구조제약과 부등식 제약의 유용성을 합성 모델을 이용한 역산실험으로 확인하였다. 연약지반 조건을 가정한 실험모델에 대한 구조제약과 부등식 제약 역산실험 모두 일반적인 전기비저항 역산보다 향상된 역산결과를 보여주었으나, 부등식제약 역산에서는 참조모델이 다소 부정확한 경우에도 배경층서구조를 정확히 재구성하는 동시에 천부(약 10 m 심도)의 전도성 이상체들도 정확히 나타내는 역산결과를 보여주었다. This study introduces a DC resistivity inversion method that incorporates structural and inequality constraints to enhance the resolution of resistivity inversions, and presents sample inversion results with these constraints. In the constrained inversions, a base model is constructed from a layered model through interpretation of other geophysical data. Inversion tests establish that both the structural and inequality constraints produce better resistivity models than the unconstrained inversion. However, the inequality inversion not only reproduces the exact layered structure of the background, it reproduces conductive anomalies at a depth of ~ 10 m when an inexact base model of electrical resistivity is used.

실시간 모니터링 가능한 비파괴 검사기 개발에 관한 연구

정승우(Seong Woo Jung),김무현(Mu Hyun Kim),홍성원(Sung Won Hong),채민규(Min Ku Chae),전형주(Hyung Joo Jun),홍상수,황희승(Hee Seung Hwang),김빛나라(Bitnara Kim),김여진(Yeo Jin Kim),이혜현(Hye Hyun Lee),차혜경(Hye Kyung Cha),전지은(Ji Eun 대한전기학회 2007 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2007 No.10

비파괴검사방식 중 자기누설 탐상법(Magnetic Flux Leakage, MFL)은 선박의 표면이나 인간의 손이 닿지 않는 곳의 부식상태를 파악하기에 적합한 방법이다. 실시간 모니터링 가능한 자기누설 탐상 시스템은 빠르고 정확한 검사가 요구되는 대형 선박의 표면 검사에서 유용하게 사용될 것으로 예상된다. 본 논문에서는 스파이더형의 소형 비파괴 검사기를 실시간 모니터링이 가능하도록 제작하였다.