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.

철광산의 광체 평가를 위한 지구통계학적 복합 모델링

안태규,오석훈,김기연,서백수 한국지구물리탐사학회 2012 지구물리와 물리탐사 Vol.15 No.4

복합 물리탐사(전기비저항, MT)와 지질(시추 자료 및 코어 물성)정보에 대해 지구통계학적 복합해석 기법을 적용하여 3차원 광체 모델링 평가를 수행하였다. 우선, 복합 물리탐사를 통해 시추공 및 그 외의 전체적인 지역에 대한 비저항대 분포를 파악할 수 있었으며, 코어 물성 시험을 통해 연구지역의 자철석(광체)이 코어 내부의 밀도가 높은 전도성 성분(Fe)에 의해 밀도의 증가에 따라 비저항이 감소하는 상관관계를 나타냄을 파악하였다. 3차원 광체 모델링을 수행하기 위해 사용된 자료는 전기비저항 탐사, MT 탐사, 물성 자료와 시추 자료 등이며, 전체 획득 자료 및 시추 자료에서 추출한 광체의 품위 자료를 이용하였다. 본 연구에서는 자료의 복합 해석을 위해 지구통계학적 기법 중에서, 부족한 실제측정 자료의 평균 및 분산을 잘 재생시키는 실현 값을 통해 지역적으로 변화하는 불균질성을 잘 묘사하는 순차 가우시안 시뮬레이션(sequential Gaussian simulation)을 사용하였다. 획득된 전체 자료와 품위 자료만을 이용하여 도출한 시뮬레이션 결과, 광체가 기존에 연구되어 존재하는 잔광체의 일정 부분에서 유사한 분포를 나타냈으며, 추가적으로 하부 깊은 심도에 대해 광체의 분포 양상을 추정할 수 있었다. Evaluation of three-dimensional ore body modeling has been performed by applying the geostatistical integration technique to multiple geophysical (electrical resistivity, MT) and geological (borehole data, physical properties of core) information. It was available to analyze the resistivity range in borehole and other area through multiple geophysical data. A correlation between resistivity and density from physical properties test of core was also analyzed. In the case study results, the resistivity value of ore body is decreased contrast to increase of the density, which seems to be related to a reason that the ore body (magnetite) includes heavy conductive component (Fe) in itself. Based on the lab test of physical properties in iron mine region, various geophysical, geological and borehole data were used to provide ore body modeling, that is electrical resistivity, MT, physical properties data, borehole data and grade data obtained from borehole data. Of the various geostatistical techniques for the integrated data analysis, in this study, the SGS (sequential Gaussian simulation) method was applied to describe the varying non-homogeneity depending on region through the realization that maintains the mean and variance. With the geostatistical simulation results of geophysical, geological and grade data, the location of residual ore body and ore body which is previously reported was confirmed. In addition, another highly probable region of iron ore bodies was estimated deeper depth in study area through integrated modeling.

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.

호주 북주 Victoria주 MT 탐사 자료의 2차원 해석

이성곤 ( Seong Kon Lee ),이태종 ( Tae Jong Lee ),( Toshihiro Uchida ),박인화 ( In Hwa Park ),송윤호 ( Yoon Ho Song ),( Jim Chll ) 한국지구물리탐사학회 2010 지구물리와 물리탐사 Vol.13 No.4

호주 Victoria주에서 2007년에 이어 2008년에도 한국, 호주, 일본의 공동연구로서 Victoria주 북부 지역에서 2차로 MT 탐사 자료를 획득하였다. 이 연구의 주 목적은 MT 탐사로부터 얻은 전기비저항 구조로부터 이 지역의 광상 빛 화성 활동과 밀접하게 관련이 있을 것으로 생각되는 이 지역의 지구조 활용에 대한 이해를 높이고자 함이다. 탐사 지역은 호주 남동부의 Tasman 습곡대의 하나인 Lachlan 습곡대에 위치한다. 2008년의 MT 탐사 측선은 2007년도의 측선과 50km 정도 북쪽으로 거의 나란하게 셜계하였으며 획득된 자료에 대해 2차원 역산을 수행하고 지질 구조를 해석하였다. 2차원 역산 결과와 이 지역의 지질자료와 비교 해석한 결과 207년의 MT자료 해석으로부터 확인된 고비저항 및 저비저항대의 공통적인 특정을 새로운 측선에서도 확인할 수 있었으며, 또한 이 지역의 대규모 단층대도 영상화할 수 있었다. 2차원 역산 결과 고비저항대 및 저비저항의 경계가 Stawell Zone과 Bendigo Zone, Bendigo Zone과 Melbourne Zone의 경계를 이루는 Avoca 단충 및 Heathcote 단총대와 정확히 일치하였으며, 또한 Bendigo Zone 내의 단층들이 사일루리아기의 횡압력에 의하여 생성되었음을 암시하는 listric 형태임을 보여주었다. MT soundings were carried out in 2008, in northern Victoria, Australia, as a continuing collaboration research of 2007 between Republic of Korea, Australia, and Japan. The main purpose of this research is to investigate electrical conductivity structure and thus help understanding of tectonic structure in central Victoria, which is believed to be closely linked to mineralization and magmatic processes of this region. The survey area is located in western Lachlan Fold Belts, which is the part of Tasman Fold Belts in southeastern Australia. An MT profile of 2008 is almost parallel to the one of 2007 and approximately 50 km away. The 2D inversion result of MT data also shows that the position of conductivity discontinuity near surface are well matched with the positions of major faults, such as Avoca Fault, which is the structural boundary between Stawell and Bendigo Zones, and l-leathcote Fault Zone, which marks the boundary between Bendigo and Melbourne Zones, It is also confirmed from resistivity image that internal faults in Bendigo Zone are in listric form, which is implied to be formed by structural shortening during compressional orogenic activity in Silurian.

전자탐사를 이용한 지하 이상대 영상화

조인기,김학수,Jo, In-Gi,Kim, Hak-Su 한국지구물리물리탐사학회 2002 지구물리 Vol.5 No.2

전자탐사는 매우 다양한 탐사 방법론 및 탐사 장비가 개발되어 있으며 그 적용 분야 또한 매우 넓다. 전자탐사는 탐사기법 및 사용되는 기기 즉, 특정 송 · 수신 배열이나 사용 주파수 대역 등에 따라 탐사심도 및 분해능이 서로 다른 결과를 제공한다. 또한 현대의 전자탐사 측정장비는 그 복잡성에 비추어 장비의 이동성이 뛰어나므로 지반조사 및 환경 오염대의 조사와 같은 지반 · 환경 물리탐사에 적용이 용이하다. 비록 전자탐사는 이론이 복잡하지만, 최근 급속한 컴퓨터 기술의 발달에 힘입어 정확한 모델링 및 역산 기법이 지속적으로 개발되고 있다. 여기서는 다양한 전자탐사 방법 중에서 환경분야 및 지반조사에 효과적이고 현재 국내에서 수행 가능한 방법 및 조속한 시일 내에 국내에 도입 가능한 전자탐사법의 원리 및 방법을 간략하게 소개하고 각 방법에 대한 현장자료를 소개한다. Among the geophysical exploration methods, electromagnetic method(EM) has the broadest range of instrumental systems and remarkable range of applications. There are a lot of available techniques and instruments which have different depth of investigation and resolution depending on the operating frequency and source-receiver configuration. Furthermore, it is very easy to apply on the engineering and environmental problems since modern EM equipments are remarkably portable, considering their sophistication. Even though electromagnetic theory is very complex and not easy to understand, rapid avances in recent computer technology have made it possible to conduct accurate forward modeling and inversion of various EM exploration data. Here, we are going to provide brief theoretical principles, survey techniques and case histories of some selected EM methods that can be applied to geotechnical and environmental problems in Korea.

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.

특별섹션 : 전기비저항 및 전자탐사를 이용한 저수지 하부에 주입된 그라우트 재료의 모니터링

( Koichi Suzuki ),( Takahiro Oyama ),( Fumiharu Kawashima ),( Tomoyuki Tsukada ),( Akira Jyomori ) 한국지구물리탐사학회 2010 지구물리와 물리탐사 Vol.13 No.1

공간 모델링을 이용한 자기지전류 탐사의 전자기 잡음 예측

이춘기,권병두,이희순 한국지구물리탐사학회 2005 지구물리와 물리탐사 Vol.8 No.4

자기지전류 탐사의 적용에 있어 인공잡음의 영향은 탐사의 승패를 좌우하는 중요한 요소이며 인공잡음의 영향을 최소화할 수 있는 탐사의 설계와 자료처리가 요구되고 있다. 이 연구에서는 수치공간자료를 이용한 공간모델링을 통 해 MT 주파수 대역에서의 잡음을 예측하고 실제 탐사 자료와 비교분석하여 MT 잡음 모델링의 가능성을 살펴보았다. 수치지도로부터 추출된 잡음원일 가능성이 높은 건물, 도로, 고압 송전선에 의해 발생하는 전자기장의 강도를 지하매질의 전기전도도에 따른 전자기파의 전파 특성을 고려하여 예측하는 잡음모델을 제안하였다. 제안된 잡음모델로부터 예측된 잡음 파워와 실제 탐사를 통해 측정된 MT 자료와의 상관도 분석을 수행한 결과, 전반적으로 전기장에서는 넓은 주파수 대역에서 높은 상관관계를 보이는 반면 자기장은 60 Hz 부근의 대역에서만 상관관계를 가진다. 이 연구에서 제안된 공간 모델링을 통한 잡음 예측은 특히 고도로 산업화되어가는 도시 주변지역에서의 MT 탐사를 수행하는데 있어 유용한 정보 를 제공할 수 있을 것이다

시간경과에 따른 반복적 물리탐사 기법을 이용한 이산화탄소의 지중처리 모니터링

최지향,송윤호,이태종,김희준,한누리,남명진,서정희 한국지구물리탐사학회 2005 지구물리와 물리탐사 Vol.8 No.4

장기적인 관점에서 이산화탄소 지중처리는 대기 중의 온실 가스를 제거하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 본 해설에서는, 이산화탄소 지중처리를 위한 세 가지 모니터링 프로젝트에 대해 살펴보고자 한다. 먼저 북해 Sleipner West 필드의 경우로, 여기에서는 염류대수층에 이산화탄소를 주입하고, 해수면에서 반복적으로 탄성파탐사를 실시하였다. 이를 통해, 대수층 내에서 이산화탄소 기포가 확산된 범위와 형태를 파악하였다. 다음은 Weyburn 유전의 경우로, 복잡한 파쇄 구조로 된 탄산염 저류층에 대규모의 이산화탄소를 주입하고 있던 이 유전에서 시간 경과에 따른 고해상도 P파 탐사를 실시하여 각기 다른 암석으로 이루어진 두 지층 사이의 이산화탄소 거동특성을 파악하였다. 마지막으로, 미국 캘리포니아 중부에 위치한 Lost Hills 유전의 경우는 시간 경과에 따라 시추공간 전자탐사 영상화 기법을 적용하여 동일한 시추공에 서 얻은 유도 검층 자료와 잘 일치하는 전기전도도 영상을 얻고, 전기전도도가 시간 경과에 따라 감소하는 것으로부터 이산화탄소가 염수를 대체했다는 사실을 확인하였다.

송수신기 배열에 따른 굴절 주시 역산의 영향 인자 및 신뢰성 분석

이동욱,박윤희,편석준,Lee, Donguk,Park, Yunhui,Pyun, Sukjoon 한국지구물리물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.3

육상 탄성파 탐사에서 불규칙한 지표 고도차와 천부 지층의 풍화대는 자료의 반사파 신호를 왜곡시킨다. 그러므로 일반적인 육상 탄성파 탐사 자료는 정적 보정(static correction)을 통해 이러한 왜곡을 보정해야 한다. 정적 보정을 하기 위해 천부 지층의 속도가 필요하며, 이 속도는 굴절법 탐사를 통해 구할 수 있다. 그러나 육상 탄성파 탐사자료는 탐사 현장에 대한 허가나 현장 여건 그리고 장비 보유 현황에 따라 제한된 형태로 취득되는 경우가 많다. 이러한 상황에서는 송수신기 배열이 제한되어 굴절법 탐사에 적합한 자료를 얻을 수 없기 때문에 반사법 자료로 굴절법 해석을 수행할 수 밖에 없다. 따라서 본 연구에서는 불규칙 지표 모델에서 제한된 송수신기 배열을 이용하여 얻은 반사법 자료로 굴절 주시 역산을 수행하고 결과의 신뢰성을 분석하였다. 불규칙한 지표와 평탄한 지표를 갖는 모델에 대한 역산 결과를 비교하여 지표 고도 차이가 역산 결과의 신뢰성에 약간의 영향을 주는 것을 확인하였다. 또한, 송신원 개수에 따른 역산을 통해 극히 적은 수의 송신원이 아니라면 역산 결과의 신뢰성에 크게 영향을 주지 않음을 보였다. 반면에 제한된 배열의 수신기를 사용할 경우에는 수신기 전개영역의 중첩된 부분에서 속도왜곡이 발생함을 관찰하였고, 속도왜곡이 발생하지 않기 위한 최소 중첩영역의 크기를 제안하였다. 마지막으로 현장 자료의 지형 조건과 송수신기 배열 정보를 이용하여 수치 모형 실험을 수행하였고, 신뢰성 분석 결과를 검증하였다. 신뢰성 분석 결과를 토대로 현장 자료 역산 결과에 신뢰할 수 있는 영역과 해석에 유의해야 할 영역을 구분하였다. In land seismic exploration, irregular surface topography and weathering layer in near surface distorts the reflected signals of data. Therefore, typical land seismic data should be compensated for this distortion by static correction. To perform the static correction, near-surface velocity is required, which can be obtained by seismic refraction survey. However, land seismic data is often acquired in a limited form of geometry depending on the equipment availability, accessibility condition, and permission for the survey site. In this situation, refraction analysis should be performed using reflection data because it is impossible to acquire refraction-oriented data due to limited source and receiver geometry. In this study, we aimed to analyze the reliability of the results obtained by refraction traveltime tomography when using reflection data with a limited number of sources and receivers from irregular surface topography. By comparing the inversion result from irregular topography with that from flat surface, we found that the surface topography affects the reliability of the inversion results to some degree. We also found that the number of sources has little effect on the inversion results unless the number of sources are very small. On the other hand, we observed that velocity distortion occurred in the overlapped part of receiver arrays when using a limited number of receivers, and therefore suggested the size of the least overlapping ratio to avoid the velocity distortion. Finally, we performed numerical tests for the model which simulates the surface topography and acquisition geometry of the survey region and verified the reliability analysis of inversion results. We identified reliable areas and suspicious area of the inverted velocity model by applying the analysis results to field data.