확장된 Born 근사법에 의한 전기비저항 3차원 모델링

조인기 강원대학교 자원개발연구소 1998 자원개발연구 Vol.13 No.-

전기비저항 및 유도분극 탐사에 의한 저수지 누수지수 산출

조인기,김연정,송성호 한국지구물리.물리탐사학회 2022 지구물리와 물리탐사 Vol.25 No.3

There are 17,000 reservoir dams in Korea, of which more than 85% were built over 50 years ago. Old embankment dams are weakened by internal erosion and suffusion phenomena due to preferential leakage paths and this ongoing weakening can cause their failure. Therefore, early warning associated with leakage in an embankment dam is crucial to prevent its failure. An electrical resistivity survey is a non-destructive, real-time and in-situ technique for detecting the development of leakage zones and general conditions of embankment dams. Because of its advantages, the electrical resistivity survey is widely used for reservoir safety inspections. However, the electrical resistivity survey is still not officially included in the precise safety inspection of reservoir dams because it cannot present a quantitative index of dam safety. In this study, we propose a method for calculating the leak index according to the water content evaluated from the electrical resistivity survey and/or induced polarization survey. Particularly, by proposing a quantitative leak index calculation method from monitoring surveys and independent surveys, we provide a theoretical basis for including electrical resistivity and induced polarization surveys as components of the precise safety inspection of reservoirs dams. 국내에는 17,000여개의 저수지가 존재하며, 이중 85% 이상은 50년 이상 경과된 노후 저수지이다. 이들 저수지는 내부침식 및 세굴 현상에 의한 누수와, 그에 따른 붕괴의 위험에 직면하고 있다. 이들 저수지 및 댐의 붕괴를 방지하기 위해서는 누수를 조기에 파악하고 대비하는 것이 중요하다. 전기비저항 탐사는 저수지의 전반적인 상태 파악은 물론 누수의 발달여부 탐지가 가능한 비파괴, 실시간, 현장조사법이다. 이러한 장점 때문에 전기비저항 탐사법은 저수지 안전진단에 널리 사용되고 있다. 그러나 전기비저항 탐사법은 저수지의 안전도에 대한 정량적인 지수를 제공하지 못해 공식적으로 저수지 정밀 안전진단의 상태평가 항목에 포함되어 있지 못하다. 이 연구에서는 전기비저항 탐사와 유도분극 탐사를 통하여 계산된 수분함량에 근거한 정량적 누수지수 산출법을 제시하였다. 특히 일회성 탐사와 모니터링에 의한 정량적 누수지수 산출법을 개발하여 전기비저항 탐사와 유도분극 탐사가 향후 저수지 정밀 안전진단의 상태평가 항목으로 진입할 수 있 는 이론적 기반을 제시하였다.

무기과산화물을 이용한 담수 녹조류 제거에 대한 연구

조인기,이효상,이기세 대한환경공학회 2001 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2001 No.12

전기비저항탐사 2차원 모델링에서 송수신 간격을 고려한 푸리에 역변환

조인기,정다빈,Cho, In-Ky,Jeong, Da-Bhin 한국지구물리·물리탐사학회 2018 지구물리와 물리탐사 Vol.21 No.1

전기탐사 2차원 모델링에서는 다수의 파수영역 전위를 계산하고 이를 푸리에 역변환하여 공간영역 전위를 계산한다. 푸리에 역변환은 여러 개의 서로 다른 파수에서의 파수영역 전위를 사용하여 수치적으로 얻어진다. 적분의 정확도를 향상시키기 위하여 파수의 크기에 따라 적분 구간을 지수 근사와 대수 근사 구간으로 분할하는 방법이 널리 사용되고 있다. 푸리에 역변환에는 크게 구간 적분법과 가우스 적분법이 사용되고 있다. 그러나 이들 방법은 송수신 간격을 고려하지 못하므로 송수신 간격에 따른 오차를 피할 수 없다. 특히 송수신 간격이 매우 작거나 클 경우 오차가 급격하게 증가하는 문제점을 가지고 있다. 이 연구에서는 송수신 간격을 고려하여 가우스 좌표값 및 가중값을 적용하는 새로운 수치 적분법을 개발하였다. 반무한 공간에 대한 수치 실험 결과, 개발된 수치 적분법은 송수신 간격에 관계없이 0.4% 이하의 정밀도를 나타내었다.

휘어진 측선상 2차원 전기비저항 탐사에서 오프라인 전극의 영향

조인기 한국자원공학회 2022 한국자원공학회지 Vol.59 No.6

일반적으로 2차원 전기비저항 탐사에서는 이론적으로 모든 전극이 직선 측선상에 동일한 간격으로 배치되어 있다고 가정한다. 그러나 조사 지역의 여건상 실제 현장 작업에서는 이러한 가정을 만족하지 못하는 경우가 빈번하며, 잘못된 전극위치는 지하 영상의 왜곡을 초래한다. 2차원 전기비저항 탐사에서 전극위치 오류에는 인라인 전극 오차와 오프라인 전극 오차가 있다. 일반적으로 인라인 전극 오차가 오프라인 전극 오차보다 더 크지만, 오프라인 전극 오차도 잘못된 이상체를 생성하여 잘못된 해석으로 이어질 수 있다. 이 연구에서는 실제 전극위치를 고려한 수치 모델링을 통해 오프라인 전극 오차의 영향을 분석하였다. 또한, 근본적인 문제 해결을 위하여 실제 전극위치를 사용하는 새로운 역산 알고리즘을 제안하고, 수치실험 및 현장 적용을 통해 제안된 알고리즘의 타당성을 검증하였다

저수지 누수유로 파악을 위한 측선간 전기비저항 토모그래피법의 현장적용

조인기,염지연,김기주,최보규,김병호,이상선,박영규 한국자원공학회 2006 한국자원공학회지 Vol.43 No.6

Resistivity method has been widely used for the detection of anomalous seepage intervals in the embankment dam. Generally, resistivity survey has been performed along the crest of an embankment dam. However, the resistivity section does not provide complete information about anomalous seepage pathways because it shows only resistivity distribution in the x-z section. To find out anomalous seepage pathways, the crossline tomography technique can be applied since it provides resistivity distribution in the x-y plane. In this study, we applied the crossline tomography and the dipole-dipole resistivity survey along the crest together on 4 embankment dams to identify anomalous seepage pathways. Results show that crossline tomographic images can depict well the clay core and anomalous seepage pathways. Also, they are well matched with resistivity sections obtained along the crest. 전기비저항 탐사법은 제체의 누수구간 탐지에 널리 사용되는 방법이다. 일반적으로 전기비저항 탐사는 제체 마루에서 수행된다. 그러나 얻어지는 결과는 x-z 단면상의 전기비저항 분포이므로 누수유로의 파악에는 한계가 있다. 누수유로의 파악을 위해서는 x-y 평면상의 전기비저항 분포를 제공해주는 측선간 토모그래피법이 적용될 수 있다. 본 연구에서는 누수유로의 탐지를 위해서 국내의 4개 저수지에 대하여 측선간 토모그래피 및 마루부에서 쌍극자 배열 전기비저항 탐사를 수행하였다. 조사결과 측선간 토모그래피 영상은 중심점토 및 누수경로의 파악에 효과적이었으며, 마루부에서 얻어진 전기비저항 탐사결과와도 잘 부합되었다.

시추공간 전기비저항 탐사에서 겉보기 비저항의 거동특성

조인기,김기주,김하림,김건수,한성훈,임진택,이원경 한국자원공학회 2002 한국자원공학회지 Vol.39 No.3

The cross-hole resistivity method for detecting anomalous bodies have been the subject of a number of recent studies. In this study, we have analyzed the behavior of the apparent resistivity around a 2-D and a 3-D anomalous body using 2-D and 3-D cross-hole resistivity modeling programs. The finite difference method was adapted for 2-D modeling and the integral equation method for 3-D modeling. We have used the pole-pole array with a current electrode fixed at a point and the potential electrode movable around the anomalous body. Cross sectional variation in the apparent resistivity depend on the dimensionality of the body, the resistivity contrast between the anomalous body and the background medium and the shape of the body. Especially, 2-D and 3-D conductive body may produce quietly different apparent resistivity distribution, If an anomalous body is very conductive and its length in x direction is equal to or longer than that in z direction, the apparent resistivity due to 2-D and 3-D model shows opposite distribution to each other. Furthermore, the shape of the body also makes great changes in apparent resistivity distribution. These complex behavior of the apparent resistivity in cross-hole measurements with the pole-pole array make it difficult for a field operator to predict the true resistivity of the anomalous body. To overcome these problems, in-line data should be acquired and various alternative arrays can be considered. 전기비저항 탐사법은 지하의 이상체를 탐지하는데 매우 효과적인 정밀탐사법 중의 하나로 그간 이에 관한 다양한 연구가 수행되어 왔다. 본 연구에서는 2차원 및 3차원 모델링 프로그램을 사용하여 2 차원 및 3차원 이상체에 의한 겉보기 비저항의 변화 양상을 분석하였다. 2차원 모델링에 유한차분법이, 3차원 모델링에는 적분방정식법이 사용되었다. 전류전극을 한 점에 고정시키고 이상체 주변에 전위전극을 이동시키 는 단극배열법을 사용하였다. 시추공간 전기비저항 탐사에서 겉보기 비저항은 이상체의 차원, 이상체와 주변 매질간의 전기비저항 비 및 이상체의 형상에 좌우된다. 특히 이상체가 2차원일 경우와 3차원일 경우에는 서로 다른 겉보기 비저항 분포 양상을 나타낸다. 이상체의 x 방향 길이가 z 방향 길이에 비하여 같거나 크고, 이 상체의 전기전도도가 주변 매질에 비하여 매우 높은 경우에는 2차원 이상체와 3차원 이상체는 거의 정반대의 겉보기 비저항 분포를 보인다. 또한 겉보기 비저항은 이상체의 형상에 따라서도 매우 큰 변화를 보인다. 이와 같은 겉보기 비저항의 매우 복잡한 변화 양상 때문에 현장조사시 탐사자가 이상체의 전기비저항을 예측하기 가 어려워진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 동일 시추공 자료가 획득되어야 하며 나아가서는 다양한 전극배열법의 사용이 권장된다.

구조시스템에 따른 Tensegrity형 케이블 돔의 정적 불안정 거동특성

조인기,김형석,김승덕,강문명 한국공간구조학회 2004 한국공간구조학회지 Vol.4 No.3

대공간 구조는 3차원적인 힘의 흐름과 면내력에 의해 외부하중에 대한 저항능력을 확보하는 형태저항형 구조로서 기본적인 구조저항 메커니즘은 구조물 자체의 곡률을 이용하여 면외방향으로 작용하는 외력을 주로 면내력으로 저항할 수 있게 한 구조시스템이다. 따라서 최소의 재료로, 가볍고 얇게 대공간을 만들 수 있는 장점이 있다. 대공간 구조시스템 중 연성 구조물의 일종인 막 구조, 케이블 구조 또는 복합 구조체로서의 막-케이블 구조물의 비약적인 발전이 최근 주목을 끌고 있다. 즉, 기존의 일반 구조재보다 가볍고 축 강성은 강하나 휨 강성은 매우 작은 막 및 케이블을 사용하여 대공간 구조물을 보다 효과적으로 구축할 수 있는 구조시스템을 말한다. 그러나, 이러한 구조물은 하중 레벨이 어느 임계값에 도달하면 구조물의 형상에 따라 뜀좌굴(snap-through) 또는 분기좌굴(bifurcation)에 의한 불안정 현상이 일어나며, 이로 인한 파괴 메커니즘의 파악은 구조설계에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 텐세그리티형 케이블 돔 구조물의 구조시스템에 따른 정적 불안정 거동 특성을 파악하기 위해 먼저, 형상해석을 통해 복합 케이블 돔 구조물인 Geiger형, Zetlin형 및 Flower형 케이블 돔 구조물의 초기응력에 의한 형상을 결정하고, 형상해석 결과를 기준으로 하여 정적 외력에 의한 불안정 문제를 파악하고자 한다. A shell structure, having a curvature with a curved surface, is an extremely efficient mechanical creation regard to the external load. A basic structural resistance mechanism is the structural system, which is resisted the out-of-plane direction load by in-plane forces using the structure's curvature. Therefore, it has a merit to make thin and lightweight large spacial structures using minimum materials. Among the large spare structural system, the rapid development of the membrane structures, cable structures and the hybrid structures are watched recently. But, this kind of structural system shows the unstable phenomenon by snap-through or bifurcation according to the shape of structure, and the understanding of the collapse mechanism by this phenomenon is very important to the design process. In this study, I investigated the unstable characteristics of the Geiger-type, Zetlin-type and flower-type hybrid cable dome structures, which is the lightweight hybrid structures using compression and tension elements continuously, according to the difference of structural system.

확장 Born 근사에 의한 소형루프 전자탐사법의 2.5 차원 모델링

조인기,송성호,서정희 한국지구물리탐사학회 2007 지구물리와 물리탐사 Vol.10 No.4

소형루프 전자탐사법은 다양한 현장에 성공적으로 적용되어 온 효과적인 물리탐사법으로 특히 천부 지반조사나 환경오염대의 정성적 조사에 널리 사용되고 있다. 최근 들어, 지하의 지질구조를 보다 정량적으로 파악하고 역산에 근거한 영상화 기법이 도입되면서 소형 루프 전자탐사 자료에 대한 모델링과 역산이 시도되고 있다. 하지만 2.5차원 소형 루프 전자탐사 자료의 모델링은 여러 개의 파수에서 그 해를 구한 다음 다시 공간영역으로 변환하는 과정이 요구되며, 이 경우 적지 않은 계산시간이 소요된다. 본 논문에서는 이러한 변환이 필요 없는 확장 Born 근사법에 의한 2.5차원 소형루프 전자탐사 알고리듬을 개발하고 이를 HCP 배열 소형루프 전자탐사에 적용하여 그 타당성을 검증하였다.

토목 기술자를 위한 암반공학(II)

조인기,장보안 한국지반공학회 1998 지반 : 한국지반공학회지 Vol.14 No.2