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방은석,Bang, Eun-Seok 한국지반공학회 2019 지반 : 한국지반공학회지 Vol.35 No.2

SPT-업홀 토모그래피 기법을 이용한 지반의 2차원 전단파 속도 분포의 도출

방은석(Bang Eun-Seok),김종태(Kim Jong-Tae),김동수(Kim Dong-Soo) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.3

SPT-업홀 기법은 표준관입시험시 발생하는 지중의 타격 에너지를 가진원으로 이용하고 지표면에 설치된 속도계로 신호를 획득, 지반의 전단파 속도 주상도를 도출하는 기법이다. 기존의 SPT-업홀 기법은 1차원 해석 기법이므로 지반이 수평하지 않은 경우에는 그 신뢰성이 떨어지게 된다. 본 논문에서는 수평적으로 불균질한 경우에도 SPT-업홀 기법을 수행할 수 있도록 토모그래피 기법을 도입하여 결과를 분석하고자 하였으며 시추공-지표면 주시 토모그래피 기법으로 시추공 주변 지반의 전단파 속도 분포를 삼각형 형태로 도출할 수 있게 된다. SPT-업홀 기법의 토모그래피 기법 적용을 위해 새로운 현장 시험법 정립, 전단파 성분의 초동 정보 획득 방안 및 토모그래피 기법 프로그램의 적용 방안 등을 확립하였다. 일반적인 지반 형상을 대표하는 다층구조의 수평 모델, 상향 경사 모델, 하향 경사 모델에 대한 유한요소해석을 통하여 정립된 SPT-업홀 토모그래피 기법을 검증하고자 하였다. 최종적으로 실제 현장에서 SPT-업홀 토모그래피 기법을 수행하여 2차원적인 전단파 속도 분포를 도출하였으며 시험 측선에서 다수의 시추를 통해 파악한 지반의 2차원 형상과 비교를 통해 결과의 신뢰성에 대해 검증하였다. SPT-Uphole tomography method was introduced for the evaluation of near subsurface shear wave velocity (Vs) distribution map. In SPT-Uphole method, SPT (Standard Penetration Test) which is common in geotechnical site investigation was used as a source and several surface geophones in line were used as receivers. Vs distribution map which is the triangular shape around the boring point can be developed by tomography inversion. To obtain the exact travel time information of shear wave component, a procedure using the magnitude summation of vertical and horizontal components was used based on the evaluation of particle motion at the surface. It was verified that proposed method could give reliable Vs distribution map through the numerical study using the FEM (Finite Element Method) model. Finally, SPT-Uphole tomography method was performed at the weathered soil site where several boring data with SPT-N values are available, and the feasibility of proposed method was verified in the field.

양단자유공진주 및 초음파속도법으로 획득한 압축파 속도를 이용한 암석시편의 전단파 속도 도출

방은석 ( Eun Seok Bang ),박삼규 ( Sam Gyu Park ),김동수 ( Dong Soo Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2013 지구물리와 물리탐사 Vol.16 No.4

암석의 강도 및 건전성 평가에 있어 전단파를 사용하는 것이 압축파에 비해 높은 신뢰성과 정확도를 제공한다.암편의 VS 도출을 위해 양단자유공진주기법을 수행할 시 비틀림파에 의한 공진주파수를 구분해야 하나 쉽지 않은 상황이 자주 발생한다. 또한, 초음파속도기법에서는 P파에 비해 S파 도달 시점이 모호하여 암편의 VS를 객관적으로 산출하는것이 쉽지 않다. 반면에 초음파 속도법을 통해서는 VP 값을, 양단자유공진주기법을 통해서는 VL 값을 안정적으로 획득할수 있는데 탄성계수간의 관계식을 이용하여 포아송비를 계산할 수 있게 되며 VS 값을 산출할 수 있다. 알루미늄, 모노캐스트 등 다른 재질과 다른 길이를 가지는 모형 시편을 이용하여 검증 실험을 수행하였고 국내 여러 지역에서 채취한 암석시편에 대해서 제안된 방법을 적용하여 본 결과 제안된 방법의 유용함을 확인할 수 있었다. Using shear wave velocity is more reasonable to estimate strength and integrity of rock compared with using compressional wave. It is often ambiguous to pick the dominant frequency caused by torsional wave when evaluating VS of rock specimen from FFRC method. It is also sometimes ambiguous to pick the first arrival point of S wav ecompared with P wave in the signals acquired from ultrasonic velocity method. Otherwise, the procedure of evaluating VP using ultrasonic velocity method and VL using FFRC method is relatively stable. Through the relationship between elastic modulus, poisson`s ratio and VS can be obtained from VP, VL. Applicability was checked using model specimens having different material property and length and rock specimens sampled in mine area, and usefulness of proposed procedure was verified.

2방향 지표면 속도계를 활용한 SPT-업홀 기법 개선 연구

방은석(Bang Eun-Seok),김종태(Kim Jong-Tae),김동수(Kim Dong-Soo) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.2

SPT-업홀 기법은 표준관입시험시 발생하는 지중의 타격 에너지를 가진원으로 이용하고 지표면에 설치된 감지기로 신호를 획득, 지반의 전단파 속도 주상도를 도출하는 기법이다. 기존의 SPT-업홀 기법은 수직 성분의 지표면 속도계만을 이용하였으므로 SPT(Standard Penetration Test) 가진의 특성상 발생하는 압축파 성분 등의 간섭 및 가진 방향과 감진 방향의 불일치 문제 등으로 인하여 전단파 성분의 도달시간 정보를 정확히 획득하는데 어려움이 있었다. 그리하여 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하고자 SPT 가진에 의한 지표면에서의 입자 운동을 수치해석을 통하여 고찰하였으며 신뢰성 있는 도달시간 정보 획득을 위한 비교 연구를 수행하였다. 비교 연구 결과 SPT-업홀 기법에서 도달시간 정보 획득 방법은 수직 성분과 방사 방향의 수평 성분인 2방향 성분을 동시에 활용하여 전단파 성분의 도달을 명확히 하고 그 전단파 성분의 첫 극대점을 이용하는 방안이 가장 합리적인 것으로 판단되었다. 최종적으로 실제 현장에서 2방향 지표면 속도계를 이용하여 개선된 SPT-업홀 기법을 수행하였으며 2방향 감지기 사용의 타당성에 대해 검증하였다. SPT-Uphole test is a seismic field test using receivers on ground surface and a SPT (Standard penetration test) source in depth. Even though this method is simple and economic, it makes hesitate to apply in real field that it is difficult to obtain reliable travel time information of shear wave because of the characteristics of SPT impact source. To overcome this shortcoming, in this paper, modified SPT-Uphole method using two component surface geophones was suggested. Numerical analysis was performed using finite element method for understanding the characteristics of surface motion induced by in-depth vertical source, and comparison study of the various methods which determine the travel time information in SPT-Uphole method was performed. In result, it is thought that the most reasonable method is using the first local maximum point of the root mean square value signals of vertical and horizontal component in time domain. Finally, modified SPT-Uphole method using two component surface geophones was performed at the site, and the applicability in field was verified by comparing wave velocity profiles determined by the SPT-Uphole method with the profiles determined by SASW method and SPT-N values.

다운홀 시험에서 신뢰성 있는 전단파 속도 주상도 도출을 위한 해석 기법의 개선

방은석(Bang Eun-Seok),김동수(Kim Dong-Soo),윤종구(Yoon Jong-Ku) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 C Vol.26 No.3

다운홀 기법은 하나의 시추공을 이용하고 간단한 지표면 가진원을 사용하므로 매우 경제적이나 획득신호가 불량한 경우가 많아 초동 정보가 왜곡되어 결과의 신뢰성이 다소 떨어진다고 인식되어 왔다. 이러한 경우 직접법이 이용되고 있으나 해석자의 주관에 따라 결과가 달라질 수 있으며 직선경로를 고려하기 때문에 최적의 결과를 도출하기 어렵다. 본 논문에서는 이러한 직접법의 문제점을 개선하고자 굴절 경로를 고려하여 가진원 거리 보정을 수행하며 지반 구조의 결정 및 각 층의 속도를 자동적으로 도출해주는 평균 굴절 경로법을 제안하였다. 다양한 지반모델에 있어 도달시간 정보 획득 과정에서 발생할 수 있는 오류에 대해 모사한 이론적 도달시간 정보와 유한요소 해석을 통해 획득한 실제 파형으로부터 도출한 도달시간 정보를 이용하여 평균 굴절 경로법의 효용성을 검증하였다. 마지막으로 실제 현장 실험을 통해 도달시간 정보를 획득하고 제안된 평균굴절경로법을 적용하여 보았으며 다운홀 기법에서 도달시간 정보 획득 과정에서의 오류 문제를 평균굴절경로법을 적용함으로써 효율적으로 대처할 수 있으리라 판단되었다. Downhole method is considered as giving a little unreliable Vs profile when the signal to noise ratio(S/N) is low and the travel time information is erroneous although it is economical and ease of operation. Direct method has been applied for obtaining adequate result in this case. But it is difficult to determine optimum result by using direct method which is subjective and considering straight ray path. Therefore, in this paper, Mean Refracted Ray Path Method(MRM) was proposed, which is automated and considering refracted ray path. Artificial travel time data adding some travel time error was generated by forward modeling based on Snell's Law and travel time data was also obtained from numerical signal traces using FEM modelling. Using these travel time data, reliability of MRM was verified in the manner of comparing the results determined by MRM with the model. Finally, proposed method was applied to the real field data and it was considered as improved method for obtaining the optimum result in downhole seismic method.

지표 근처 지중 이상체 파악을 위한 HWAW 기법의 적용

방은석(Bang Eun-Seok),김경섭(Kim Gyeong-Seob),손정술(Son Jeong-Sul),김동수(Kim Dong-Soo) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 C Vol.29 No.1

지표 근처에 있는 지중 이상체를 효율적으로 파악하기 위한 대안으로 HWAW 기법을 이용한 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 HWAW 기법을 적용하여 위치-파장에 대한 위상속도의 영상을 획득한다. 지중 이상체로 인해 표면파 위상 속도의 왜곡 현상이 발생하며 이를 근거로 획득한 영상으로부터 그 위치를 추정하는 방법이다. 현장 실험 방법에서부터 신호 처리, 결과 고찰에 이르는 과정을 소개하였으며 다양한 조건의 지중 이상체가 포함된 지반 모델을 이용하여 수치해석을 수행, 제안된 방법을 검증하였다. 지중 이상체의 성격에 따라 표면파의 진행 및 반사 특성이 달랐으며 이러한 현상은 제안된 방법의 위상속도 영상을 통해 더욱 용이하게 확인할 수 있었다. 여러 지반 모델에 대한 수치해석 결과로부터 지중 구조물에 의한 위상 속도 왜곡 현상의 규칙을 파악할 수 있었으며 이러한 규칙은 실제 현장 자료 해석에 있어 단서가 되었다. GPR, 전기비저항 탐사 등의 기존 불리탐사 기법들이 수반된 현장 검증 실험을 수행함으로써 제안된 기법의 현장 적용성을 확인하였다. 실제 지반은 수치해석과 달리 균질하지 않은 상태임에도 수치해석에서와 같이 지중 이상체 근처에서 위상 속도의 왜곡 현상이 관찰되었으며 추정된 위치는 타 물리탐사 기법들의 결과와 일치하였다. A new alternative method based on HWAW method to detect underground anomaly was introduced. The location of underground anomaly can be estimated by using 2-dimensional image of phase velocity image with position and wavelength based on distortion phenomena of surface wave due to underground anomaly. Overall procedure of proposed method such as field testing, signal processing and interpretation of the result was introduced. Numerical verification study was performed by using various ground models containing underground anomaly. According to the condition of anomaly, the propagation and reflection characteristics of surface wave were different and this could be more easily shown in the image of phase velocity. Some rules of distortion phenomena were found and these become clues for estimating underground anomaly in interpreting real field data. Field verification tests were performed with conventional geophysical methods such as DC resistivity method and GPR. Though field condition is not homogeneous like numerical models, similar distortion phenomena were found in the testing results and estimated location of underground anomaly was agreed well with the results of another geophysical methods.

무인항공 사진촬영을 통한 비금속 노천광산 정밀 수치지형모델 구축

조성준,방은석,강일모,Cho, Seong-Jun,Bang, Eun-Seok,Kang, Il-Mo 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.3

전 세계적으로 이슈가 되고 있는 소형 무인항공기를 탑재체로 한 항공삼각측량 기술을 국내의 광산개발 현장에 적용하여 활용성을 검증하였다. 대상광산은 경상남도 경주시에 위치한 감포 46호 스멕타이트 광산으로 노천채광 광산이다. 멀티콥터인 DJI S1000에 Cannon Mark III 카메라를 탑재하여 $600m{\times}380m$ 영역을 중첩하며 448장의 사진을 촬영한 후, AgiSoft사의 photoscan 소프트웨어를 이용해 자료처리하여 정사영상과 정밀 수치지형모델을 제작하였다. 6개의 지상 기준점을 이용해 정밀도 10cm 이내의 항공 삼각측량 자료를 생산하였으며, 3D 지질모델링 소프트웨어로 수치지형모델과 정사 영상을 익스포트하여 3D 지질모델링을 위한 Topo surface를 제작하였다. 1시간 이내의 짧은 촬영시간으로 고정밀의 항공측량 자료 확보가 가능해 노천광산의 주기적인 촬영을 통한 채광량과 사면붕괴 모니터링이 적은 비용과 시간으로 가능함을 확인하였고, 항공삼각측량결과와 3D 지질모델링의 직접적인 연계 기술에 의해 노천광산 채광에 의한 지표면 변화를 즉각적으로 반영할 수 있어 생산관리의 효율성을 증대할 수 있으리라 여겨진다. We have verified applicability of UAV(Unmanned Aerial Vehicle) photogrammetry to a mining engineering. The test mine is a smectite mine located at Gyeongju city in Gyeongnam province, Koera. 448 photos over area of $600m{\times}380m$ were taken with overlapped manner using Cannon Mark VI equipped to multicopter DJI S1000, which were processed with AgiSoft Photoscan software to generate orthophoto and DEM model of the study area. photogrammetry data with 10 cm resolution were generated using 6 ground control positions, which were exported to the 3D geological modeling software to make a topographic surface object. Monitoring of amount of ore production and landsliding could be done with less than 1 hours photographing as well as low cost. A direct link between UAV photogrammetry and 3D geological modeling technology might increase productivity of a mine due to appling the topographical surface change immediately according to the mining operation.

강자성 표적 탐지를 위한 드론 기반 자기 이상 탐지

임신혁,김동규,윤지훈,김보나,방은석,심규민,이상경,오종식,Sin Hyuk Yim,Dongkyu Kim,Ji Hun Yoon,Bona Kim,Eun Seok Bang,Kyu Min Shim,Sangkyung Lee,Jong-shick Oh 한국군사과학기술학회 2023 한국군사과학기술학회지 Vol.26 No.4

Drone based Magnetic Anomaly Detection measure a magnetic anomaly signal from the ferromagnetic target on the ground. We conduct a magnetic anomaly detection with 9 ferromagnetic targets on the ground. By removing the magnetic field measured in the absence of ferromagnetic targets from the experimental value, the magnetic anomaly signal is clearly measured at an altitude of 100 m. We analyze the signal characteristics by the ferromagnetic target through simulation using COMSOL multiphysics. The simulation results are within the GPS error range of the experimental results.

터널 내 열차주행으로 인한 지반진동 현장측정시험

안성권(Sung Kwon Ahn),방은석(Eun-Seok Bang),이배(Bae Lee) 한국철도학회 2010 한국철도학회논문집 Vol.13 No.2

다운홀 시험법의 신뢰성 있는 결과분석을 위한 영향요소 연구

김동수(Kim Dong-Soo),방은석(Bang Eun-Seok),목영진(Mok Young-jin),박상호(Park Sang-Ho) 대한토목학회 2000 대한토목학회논문집 C Vol.20 No.6