물리탐사 기술의 석회암 지반침하 지역 공동탐지 적용성 연구

박영수,임형래,이명종,손정술,김정호,박삼규,김창렬 한국지구물리탐사학회 2006 지구물리와 물리탐사 Vol.9 No.4

국내 지반침하의 주요 원인 중의 하나인 석회암 공동에 대한 조사는 단순한 지반침하 원인의 규명 이외에 지반침하 지역 또는 예상지역의 보강 설계 및 사후 관리에 이르기까지 폭넓은 지반 정보를 제공하는 역할을 수행한다는 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 지반침하지역 공동탐지에 유용하게 사용되는 물리탐사기법으로 한 종류의 지반 물성을 이용하는 단위 물리탐사기술보다는 여러 가지 물성의 지하를 조명하는 복합 물리탐사기술에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 지반침하조사 시 지하공동 탐지를 위한 복합 물리탐사 시스템 구축의 일환으로 전라남도 무안군 무안읍 용월리에 과거 석회암 공동에 의한 지반침하 경력이 있는 지역을 현장 실험장으로 이용하여 다양한 종류의 물리탐사를 실시하였다. 그 중 전기비저항탐사, 전자탐사 그리고 고정밀 중력탐사 결과로부터 지하 공동의 위치 및 분포를 추정・해석하고, 시추조사 결과와 비교함으로서 단위 물리탐사 기술의 공동탐지 적용성에 대하여 고찰하였다. 시추조사결과, 실험장 지역 기반암내 공동은 대부분 지하수 또는(물로 포화된) 점토로 채워져 있어 주위 기반암에 비하여 매우 낮은 전기비저항 및 밀도를 가지며, 넓은 지역에 걸쳐 망구조로 분포하고 있는 것으로 해석된다. 실험장에 적용한 전기비저항, 전자 및 고정밀 중력 탐사 결과, 저비저항대와 음의 중력 이상대 분포 지역이 시추 조사에서 확인된 지하 공동의 분포 위치와 상당 부분 일치함을 보여 이들 각 탐사법들이 지하 공동 분포 파악에 효과적임이 입증되었다. 또한 개별 탐사 기법 해석과 아울러 각종 탐사결과를 종합함으로써 보다 정확한 지하공동의 분포 해석이 가능하였으며, 특히 국내에서의 사용이 미비하였던 고정밀 중력탐사기법이 지하공동 탐지에 매우 유용함을 확인하였다.

3차원 댐구조가 전기비저항 자료에 미치는 영향

조인기 ( In Ky Cho ),이근수 ( Keun Soo Lee ),강혜진 ( Hye Jin Kang ) 한국지구물리탐사학회 2010 지구물리와 물리탐사 Vol.13 No.4

전기비저항 탐사법은 저수지 누수구간 탐지에 매우 효과적이고 실질적인 물리탐사법이다. 일반적으로 저수지 제체의 마루에서 수행되는 전기비저항 탐사는 저수지가 2차원 구조를 갖고 있다고 가정한다 하지만 저수지 제체에서 얻어지는 전기비저항 탐사자료는 저수지의 3차원 지형에 의해 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 유한요쇼법을 사용하는 3차원 전기비저항 탐사 모델링 프로그램을 통하여 저수지의 3차원 구조와 저수지 수위의 변화가 전기비저항 탐사자료에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 측선의 위치에 따른 전가비저항 탐사자를 비교하였으며, 지형보정 기법을 개발하였다. 마지막으로 누수구간이 존재하는 제체에 대한 3차원 모델링 자료에 대하여 2.5차원 역산을 수행하여 2차원 전기비저항 탐사법을 이용한 누수구간 탐지의 가능성올 분석하였다. Resistivity method is a practical and effective geophysical technique to detect leakage zones in embankment dams. Generally, resistivity survey conducted along the crest assumes that the embankment darn has a 2D structure. However, the 3D topography of the embankment distorts significantly resistivity data measured on anywhere of the dam. This study evaluates the influence from 3D etlects created by specific dam geometry and effects of water level fluctuations through the 3D finite element modeling technique. Also, a comparison between different locations of survey line are carried out, and topographic correction technique is developed for the resistivity data obtained along the embankment dam. Furthermore, using synthetic resistivity data for an embankment dam model with leakage zone, detectability of leakage zones is estimated through 2.5D inversion.

유적지 발굴을 위한 효율적 3차원 GPR 탐사

김정호,박삼규,손정술,조성준,이명종 한국지구물리탐사학회 2005 지구물리와 물리탐사 Vol.8 No.4

역사유물은 지질구조와는 달리 일정한 방향성이 없이 매몰되어 있는 경우가 많으므로 고적지 탐사를 위해서는 근본적으로 2차원 보다는 3차원 물리탐사가 바람직하다. 그러나 3차원 GPR 탐사는 매우 조밀한 측선설정과 아울러 대 단히 많은 자료를 획득하여야 하므로 자력, 전자탐사와 같이 유적지 탐사에 많이 응용하는 다른 탐사방법에 비하여 상대 적으로 현장탐사기간이 길어질 뿐만 아니라 많은 경비가 소요된다. 이 연구에서는 두 조의 송, 수신 안테나와 안테나 이 동 궤적을 연속적으로 자동 기록할 수 있는 측량 시스템을 이용하여 소규모의 3차원 GPR 자동연속 탐사 시스템을 구성 하였다. 3차원 측선을 미리 측량함 또한 상당한 기간과 경비가 소요되므로 미리 설정하지 않은 임의의 경로를 따라 자료 를 취득하는 개념을 도입하였다. 이와 병행하여 개발한 자료취득 시스템으로 획득한 자료를 효율적으로 전산처리하고 영 상화하는 소프트웨어 또한 개발하였다. 개발한 시스템을 이용하여 부여 외곽 백제 유적지로 추정되는 지역에서 3차원 GPR 탐사를 수행하였다. 약 17,000 m2에 걸친 지역의 3차원 GPR 탐사에 약 6 시간의 현장작업시간이 소요되었으며 이 는 개발한 시스템의 효율성을 입증한다. 미리 설정한 격자망 측선이 아닌 임의의 측선 경로를 따라 자료를 획득하였음에 도 불구하고 고분해능 3차원 지하 영상의 획득이 가능하였으며, 이로부터 경작지, 수로, 인공 구조물 또는 유물 등의 존 재를 알려주는 이상대들을 파악할 수 있었다. 이 연구를 통하여, 3차원 GPR 탐사 또한 국부적인 이상대의 규명뿐만 아 니라 광역적인 유적지 조사에도 다른 물리탐사와 마찬가지로 쉽게 활용될 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.

엇갈린 격자를 이용한 3차원 유한차분 시간영역 전자탐사 모델링

장한길로,남명진,조성오,김희준,Jang, Hangilro,Nam, Myung Jin,Cho, Sung Oh,Kim, Hee Joon 한국지구물리물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.3

Interpretation of time-domain electromagnetic (TEM) data has been made mostly based on one-dimensional (1-D) inversion scheme in Korea. A proper interpretation of TEM data should employ 3-D TEM forward and inverse modeling algorithms. This study developed a 3-D TEM modeling algorithm using a finite difference time-domain (FDTD) method with staggered grid. In numerically solving Maxwell equations, fictitious displacement current is included based on an explicit FDTD method using a central difference approximation scheme. The developed modeling algorithm simulated a small-coil source configuration to be verified against analytic solutions for homogeneous half-space models. Further, TEM responses for a 3-D anomaly are modeled and analyzed. We expect that it will contribute greatly to the precise interpretation of TEM data. 국내에서 시간영역 전자탐사(time-domain/transient electromagnetic, TEM) 자료의 해석은 1차원 알고리듬에 주로 의존하고 있는 실정이기 때문에 정밀한 해석을 위하여 3차원 모델링 및 역산 해석 프로그램의 개발이 필요한 상황이다. 이 연구에서는 엇갈린 격자를 이용한 시간영역 유한차분(staggered-grid finite-difference time-domain, FDTD)법에 기초하여 3차원 TEM 반응 모델링 알고리듬을 개발하였다. 시간영역 전자탐사의 모델링을 위해 맥스웰 방정식을 현시적 중앙점 FDTD법을 이용하여 이산화하였으며 수치 안정성을 높이기 위해 가상 변위전류항을 도입하였다. 일반적으로 많이 활용되는 소형 코일 송신원을 수치적으로 구현하여 균질 반무한 공간에서의 해석해와 비교 검증하고 3차원 이상체에 대한 반응을 분석하였다. 이 연구에서 개발된 모델링 프로그램은 향후 TEM 전자탐사 자료의 정밀 해석에 기초가 될 것으로 기대한다.

지표물리탐사 자료의 상관해석-충북 초정지역

권일룡,김지수,김경호,Gwon, Il Ryong,Kim, Ji Su,Kim, Gyeong Ho 한국지구물리물리탐사학회 1999 지구물리 Vol.2 No.1

물리탐사의 최근 주된 관심 분야는 대상지역에 대한 각종 탐사자료를 복합적으로 해석하여 탐사대상의 지하구조를 3차원적으로 정확히 규명하는 작업이다. 이 연구에서는 연구 지역에 대한 1차원의 슐럼버져배열 전기비저항 수직탐사를 2차원 및 3차원적으로 확장·해석하기 위해 먼저 전기비저항 자료를 영상화한 뒤 이들을 서로 보간하여 전기비저항의 단면·입체도를 재건하였다. 파쇄대와 같은 전기비저항 불연속면은 재건된 단면·입체도에서 더욱 공간적으로 파악될 수 있었고 대상지역의 파쇄대와 관련된 것으로 보이는 저비저항대는 지역의 중앙부에서 화강암질 기반암 하부까지 확장된 것으로 나타난다. 선구조 부근의 탄성파속도는 약 3,000 m/s로서 주위에 비해 작게 나타나며 이를 축으로 풍화대의 깊이는 남동쪽이 북서쪽보다 상대적으로 큰 것으로 해석되었다. 초정지역에 대한 전기비저항, 탄성파속도, 방사능 등의 속성자료는 지리정보시스템 소프트웨어인 ARC/INFO를 이용하였고 복합해석도의 영상강화를 통해 나타난 주요 단열 및 파쇄대는 전기비저항과 탄성파속도가 모두 낮게 나타나는 대상지역의 남동부에 많이 발달한 것으로 보인다. 이에 반하여 방사능 자료는 전기비저항, 탄성파 속도와 비교할 때 지질경계면에서 잘 반응하지 못한 것으로 나타난다. A recent major subject of geophysical exploration is research into 3-D subsurface imaging with a composite information from the various geophysical data. In an attempt to interpret Schlumberger sounding data for the study area in 2-D and 3-D view, resistivity imaging was firstly performed and then pseudo-3-D resistivity volume was reconstructed by interpolating several 1-D resistivity plots. Electrical resistivity discontinuities such as fracture zone were successfully clarified in pseudo-3-D resistivity volume. The low resistivity zone mainly associated with fracture zone appears to develop down to granitic basement in the central part of the study area. Seismic velocity near the lineament is estimated to be approximately as small as 3,000 m/s, and weathering-layer for the southeastern part is interpreted to be deeper than for the northwestern part. Geophysical attributes such as electrical resistivity, seismic velocity, radioactivity for the Chojeong Area were analysed by utilizing a GIS software Arc/Info. The major fault boundaries and fracture zones were resolved through image enhancement of composite section (electrical resistivity and seismic refraction data) and were interpreted to develop in the southeastern part of the area, as characterized by low electrical resistivity and low seismic velocity. However, radioactivity attribute was found to be less sensitive to geological discontinuities, compared to resistivity and seismic velocity attributes.

폭우에 의해 발생된 강 제방 주변 변형의 3차원 GPR 영상화: 일본 사이타마현의 아라강에 대한 현장적용사례

횡전준지 ( Toshiyuki Yokota ),도기부사 ( Tomio Inazaki ),품천준개 ( Shunsuke Shinagawa ),상전장 ( Takumi Ueda ) 한국지구물리탐사학회 2009 지구물리와 물리탐사 Vol.12 No.1

측정 범위가 다른 다중 물리 탐사 자료의 지구통계학적 복합 해석

오석훈 ( Seok Hoon Oh ) 한국지구물리탐사학회 2009 지구물리와 물리탐사 Vol.12 No.4

대천-원산도 해저터널 부지조사를 위한 단일채널 탄성파자료의 정밀 처리 및 분석

김원식 ( Won Sik Kim ),박의섭 ( Eui Seob Park ),이호영 ( Ho Young Lee ),김현도 ( Hyun Do Kim ),박근필 ( Keun Pil Park ),구남형 ( Nam Hyung Koo ),정순홍 ( Sn Ons Cheong ) 한국지구물리탐사학회 2010 지구물리와 물리탐사 Vol.13 No.4

한-중 해저터널 후보지로 선정된 대천-원산도 지역의 부지조사를 위해 버블펄서(Bubble pulser) 음원을 이용한 단일채널 탄성파 탐사와 시추조사가 2008년 빛 2009년에 수행되었다. 본 연구는 이 단일채널 탐사자료를 정밀 처리하고 시추자료와 연계하여 후보지역의 해저터널 안정성 평가와 시공설계에 필요한 기반암 심도 및 특성을 분석하는데 목적이 있다. 이를 위해 일반적으로 다중채널 탄성파자료에 적용되던 자료처리 기법 중 주파수-파수영역 필터링(F-K filtering)을 적용하여 교류전원잡음 풍을 제거하고, 중합후 심도구조보정(post-stack depth migration) 기법을 적용하여 심도단면을 제작하였다. 수행 결과 단일채널 탄성파자료로부터 향상된 심도영역단면을 제작할 수 있음을 확인하였고, 시추자료와 통합 해석을 흉하여 조사지역의 개략적인 기반암 분포와 지질특성을 파악할수 있었다. 단층, 파쇄대 등의 세밀한 구조 파악은 버블펄서 음원과 단일채널 자료의 특성상 어려웠으나, 좀 더 해상도가 높은 탄성파자료가 있을 시 가능할 것으로 보인다. 이에 향후 해처터널 탐사 시 고해상자료를 얻기 위한 추천사향을 수록하였다. The Single-channel seismic survey with the source of bubble pulser and drilling survey was carried out in 2008 and 2009 for the site survey of Daecheon-Wonsando area, which was a proposed area of Korea-China subsea tunnel. The goal of this study is to analyze the depth and characteristics of acoustic basement for the stability assessment and tunnel design in this proposed area through combining drilling data with this single-channel seismic data after detailed processing. For this purpose, among the data processing schcmcs which are usually applied to multi-channel seismic data. we applied the F-K filtering to eliminate the AC(alternating current) noise and the post-stack depth migration to produce depth section. As a result, we verified that the improved depth section could bc obtained from single-channel seismic data, and the distribution and characteristics of basement could be analyzed in survey area through the combined analysis with drilling data. However, we could not interpret the detailed structures, fault and fracture zone, due to the quality of bubblc pulscr source and single-channel data. We expect that those detailed structures can be analyzed when higher resolution seismic data is provided. Therefore, we recommend some items for future seismic survey of subsea tunnel to obtain the high resolution seismic data.

전기비저항 탐사에서 전위감쇠곡선의 거동특성

조인기 ( In Ky Cho ),이근수 ( Keun Soo Lee ) 한국지구물리탐사학회 2010 지구물리와 물리탐사 Vol.13 No.4

전기비저항 탐사자료는 각종 잡음에 노출되어 있으므로 역산에 앞서 적절한 자료편집과정이 요구된다. 전기비저항 탐사자료의 편집은 주로 겉보기 비저항 가단면도상에서 지나치게 높거나 낮은 값을 보이는 자료나 쌍극자배열의 팔자형 효과를 위배하는 자료를 제거하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한 보다 정밀한 편집을 위하여 전위감쇠곡선을 이용 하기도 한다. 본 연구에서는 3차원 이상체가 존재할 때, 전기비저항 탐사에서 널리 사용되는 단극배열, 단극-쌍극자 배열 빛 쌍극자배열에 대한 전위감쇠곡선의 거동 특성을 분석하고, 그 정당성에 대하여 재검토하였다. Resistivity data should be edited before the inversion because resistivity data are contaminated by a loi of noise. Generally, outlier or data violating pants-leg effect in dipole-dipole array were used to be nected in the apparent resistivity pseudo-section. For more precise data editing, normalized voltage curves are used. In this study, we analyzed the behavior of normalized voltage curves for pole-pole, pole-dipole and dipole-dipole arrays in the presence of three- dimensional inhomogeneities, and finally re-examined (he validity of normalized voltage curves in the editing process of resistivity data.

전기비저항 수직탐사 자료의 정규크리깅을 통한 충적층 분포도의 작성

정연호 ( Yeon Ho Jung ),변중무 ( Joong Moo Byun ) 한국지구물리탐사학회 2007 지구물리와 물리탐사 Vol.10 No.3

본 연구는 2003년부터 2004년에 걸쳐 대한광업진흥공사에서 수행한 지하수기초조사의 사업지역인 경남 밀양 및 경기 포천의 지역별 충적층 두께 분포 특성을 파악하기 위하여 전기비저항 수직탐사(슐럼버져 배열)에 의해 획득된 충적층 심도 자료에 대하여 지구통계학적 기법인 정규크리깅을 적용하였다. 물리탐사 자료의 적용성 검증을 위하여 물리탐사 자료와 시추공 자료의 상관성분석을 실시하였다. 정규크리깅에 의해 충적층 분포를 이미지화한 결과, 지형이나 유역에 따라 충적층 심도분포가 합리적으로 묘사된 것으로 나타났으며, 따라서, 충적층 심도 분포 파악에 있어서 전기비저항 수직탐사 자료에 의해서도 만족할만한 수준의 결과를 얻는 것이 가능한 것으로 판단된다. In this study, vertical electrical sounding (VES) data and ordinary kriging are used to identify the alluvial depth of each area that Korea Resources Corporation (KORES) conducted groundwater survey at Miryang area in Gyeongsangnam-do and Pocheon area in Gyeonggi-do from 2003 to 2004. To verify the applicability of VES data to ordianry kriging, regression analysis of VES data versus drillhole data is conducted. Comparing the alluvial depth distributions using ordinary kriging with existing drillhole data, the result shows that the depth distributions are reasonably depicted along with the topography and the basin. So, the ordinary kriging of VES data is useful to identify the alluvial depth distributions.