한국의 육상 자력탐사

박영수,Park, Yeong-Sue 대한자원환경지질학회 2006 자원환경지질 Vol.39 No.4

자력탐사는 신속, 간편, 저렴한 물리탐사법으로서 자원 탐사, 지질구조 조사, 토목, 환경 문제 등 다양한 분야에 효과적으로 적용된다. 특히, 항공 탐사는 유용 지하자원의 부존 및 개발에 대한 잠재력 평가 뿐 아니라 국토 전반에 대한 지질 특성 평가를 통하여 국토의 효율적인 활용 계획의 수립과 지질 재해의 예측 등 국가의 기본적인 지구과학 정보를 제공한다. 자력탐사는 가장 역사가 오래된 물리탐사법으로서, 우리나라에도 비교적 일찍 도입되었다. 일본 강점기에도 지구자기장을 관측하였고 광상조사와 온천조사에 이용하였다는 기록이 있다. 해방과 한국전쟁의 혼란이 끝난 1950년대 중반부터 산업화를 위한 지하자원의 개발이 요구됨에 따라 우라늄, 철광을 비롯한 금속 광물자원, 석탄 그리고 지하수 등을 대상으로 자력탐사가 활발하게 수행되었는데, $1958{\sim}1959$년의 Apache 항공 자력탐사와 그 결과 확인된 이상대에 대한 육상 확인 자력탐사들을 대표적인 사례로 들 수 있다. 1970, 80년대는 물리탐사 전문 인력이 많이 배출되었고, 탐사 장비가 현대화되었으며, 컴퓨터가 활용됨으로써 탐사, 자료처리 및 해석 기술이 비약적으로 발전하였다. 1981년 한국동력자원연구소에서는 전국토에 대한 광역적인 자력 이상 분포를 파악하여 지질 구조를 규명하고 광상 부존의 잠재력을 평가하기 위한 항공 자력탐사 프로젝트를 수행하였는데, 이것은 이 시기에는 이러한 대형 프로젝트를 수행할 만한 기술, 인력 그리고 연구비 등을 가지고 있었다는 것을 보여준다. 그러나 1980년대 중반부터 시작된 광업의 쇠퇴는 자력탐사를 비롯한 물리탐사의 관심이 전통적인 광물, 에너지 자원에서 새로운 지하자원으로 대두한 지하수, 지열 등으로 옮겨갔으며, 물리탐사의 본질인 지질 구조 조사 연구가 활발해졌다. 또한 1990년대 이후 등장한 토목, 환경 물리탐사라는 새로운 대상에 대한 관심이 높아지면서 자력탐사도 부지평가, 지반조사 지하 매장물 환경오염 등의 문제에 다양한 방법으로 접근하고 있다. Magnetic method is rapid, cheap and simple geophysical exploration technique, and has wide range of applications such as resources prospecting, geological structure investigation and even geotechnical and environmental problems. Especially, aeromagnetics gives fundamental and useful geoscientific data fnr not only assessment of potential resources, but also national land planning. Magnetic method, perhaps the oldest geophysical technique, was relatively early introduced into Korea. Documents during Japanese occupation says that magnetic method was used for exploring metallic ore deposits and hot spring, and that a geomagnetic observatory was operated. From mid 1950's, after Korean War, magnetic explorations for natural resources such as metallic ore, uranium, coal, and groundwater were intensively executed for industrialization. Apache aeromagnetic survey project during $1958{\sim}1959$ and its ground follow-up surveys are typical and important cases in those days. Magnetic survey techniques were rapidly advanced during 1970's and 1980's with improvements of instruments, growth of geophysical manpower, and availability of computers. The national aeromagnetic mapping project by KIGAM in 1981 showed the improved technical capability of those days. Decline of mining industry since mid 1980's moved the exploration objects from traditional resources to new ones such as groundwater and geothermal resources, and applications to investigation of geological structure were revived. Recently appeared applications such as natural hazard assessment, and engineering and environmental studies increased the magnetic method's utility in the realm of exploration.

퍼텐셜 자료의 깊이 분리

박영수 ( Yeong Sue Park ),임무택 ( Mu Taek Lim ),임형래 ( Hyoung Rae Rim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2012 지구물리와 물리탐사 Vol.15 No.2

특정한 지질 구조에 의한 이상을 분리하는 문제, 특히 깊이가 다른 샘들에 의하여 중첩된 이상을 수직적으로 분리하는 문제는 중력과 자력탐사 자료 해석에서 매우 필수적이며 중요한 과정이라 할 수 있다. 측정된 퍼텐셜 자료를 단순하게 광역 효과와 남은 이상의 합으로 가정할 수도 있지만, 수직적으로 여러 층인 구조인 경우로 확장하여 특정한 층에 의한 효과를 분리해 내거나 분리된 이상을 깊이에 관하여 정량적으로 규정할 수 있으면, 이것은 깊이 분리라고 부를 수 있을 것이다. 깊이 분리 필터로서 로그 파워 빛띠 분석을 이용한 진동수 필터를 제안한다. 이것을 수치 모델링과 흥해 일대에서 얻은 실제 중력탐사 자료에 적용하였으며, 2 배 깊이만큼 위로 연속 필터와 비교, 검토해 보았다. 수치 모델링과 실제 중력 자료에 적용한 바에 의하면, 이 논문에서 제안한 깊이 분리 필터는 지구물리적인 의미가 있는 중력 불연속면까지의 중력 효과를 잘 벗겨냄으로써 불연속면의 중력 분포를 추정하여 지질 구조를 해석하는 데에 유용한 도구임을 보여주었다. One of the most critical and essential procedures in the interpretation of gravity and magnetic data is to separate the anomaly due to the specific geologic structure from the summation of effects from a broad variety of geologic sources, especially those of different depths. Separation of the residual anomaly from the regional field is the most simple case of the vertical separation. If the anomaly due to a layer of specific depth can be separated or the depth of the separated layer can be quantitatively determined, it may deserve the separation-sounding. We suggest a wavelength filter whose cutoff frequency is determined by log-power spectrum analysis, as a separation-sounding filter. We applied this filter both to synthetic and real gravity data acquired at Heunghae area, and compared the results with those of Jacobsen`s upward continuation filter. These showed that the proposed separation-sounding filter could be a useful tool for interpretation of the vertical geologic structure by stripping the gravity effects of geologic sources down to the desired depth.

지하 공동의 탐지와 모니터링을 위한 고정밀 중력탐사

박영수 ( Yeong Sue Park ),임형래 ( Hyoun Grae Rim ),임무택 ( Mu Taek Lim ),구성본 ( Sung Bon Koo ) 대한지구물리학회 2007 지구물리 Vol.10 No.4

해설 : 중력 보정과 중력 이상에 대한 이해

박영수 ( Yeong Sue Park ),임무택 ( Mu Taek Lim ),임형래 ( Hyoung Rae Rim ) 한국지구물리탐사학회 2006 지구물리와 물리탐사 Vol.9 No.2

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.

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.

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.

지하 공동의 탐지와 모니터링을 위한 고정밀 중력탐사

박영수 ( Yeong Sue Park ),임형래 ( Hyoung Rae Rim ),임무택 ( Mu Taek Lim ),구성본 ( Sung Bon Koo ) 한국지구물리탐사학회 2007 지구물리와 물리탐사 Vol.10 No.4

한국에서의 지구자기장관측의 현황

임무택,박영수,정현기,이희일,LIM MU-TAEK,PARK YEONG-SUE,JUNG HYUN-KEY,LEE HEE-IL 한국천문학회 2000 天文學論叢 Vol.15 No.suppl2

The geomagnetic measurements on the Korean Territory began in 1918 in the Incheon (Zinsen in Japanese pronunciation) Observatory of which the annual means of total magnetic field intensity, declination, and inclination still remain for 1918-1944. From 1970s, the National Geography Institute (NGI) and the Radio Research Laboratory (RRL) have tried independently to measure the geomagnetic field continuously. The RRL as the result of such efforts has installed 3 geomagnetic observatories, the first in Icheon and the second in Yongin in 1996, and the third in Jeju in 1997. From 1992, the Korea Institute of Geology, Mining and Materials (KIGAM) has tried also to measure the geomagnetism and as the result they have installed 2 geomagnetic observatories, one in Daejeon in 1998 and the other in Gyeongju in 2000. Nowadays, the RRL and the KIGAM collect the measured data into their own main computers by telecommunication in real time. The two institutions will cooperate in near future to link the two geomagnetic data bases so that the whole set of geomagnetic data measured on Korean Territory could be provided to the end users in Korea.

차량이 발생하는 자기장에 대한 역산

임무택 ( Mu Taek Lim ),박영수 ( Yeong Sue Park ),임형래 ( Hyoung Rae Rim ),구성본 ( Sung Bon Koo ),정현기 ( Hyun Key Jung ),곽병욱 ( Byoung Wook Kwak ) 한국지구물리탐사학회 2008 지구물리와 물리탐사 Vol.11 No.4