도서지역 해양기준국 반사파 변동과 AWS 관측 기상인자와의 상관성 분석

박순(Soon Park),박승열(Seoul-Youl Park),박우경(Woo-Koung Park),구자현(Ja-Hun Goo),공현동(Hyun-Dong Kong) 한국항해항만학회 2015 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.추계

DGPS의 안정적인 운영 및 제공을 위해서는 중파대역 송출 전파의 안정성을 확보하여야 한다. 특히 대지 전도율의 병화에 따른 반사파의 변동은 안정적인 측위정보 제공 및 DGPS 기준국 운영에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문은 반사파이 변동에 영향을 미치는 환경 변화 요인을 분석하고자 기준국 반사파의 변동과 기상인자의 상관성을 분석하였다. 도서 지역 DGPS 기준국의 반사파 변동과 기상인자와의 상관성을 분석하고자 시계열분석, 산포도 분석, 상관계수 산정 등의 방법을 이용하였다. 분석 결과 반사파 변동과 풍속, 습도는 양의 상관관계를 나타내었으며 기압과는 음의 상관관계가 나타났다. 이는 풍속과 습도가 높을수록 반사파가 크게 발생하며, 기압이 낮을수록 반사파가 낮게 나타나는 것을 의미한다. 송신 전파 특성상 기상의 변화가 반사파 변동에 직접적인 영향을 주니는 않으나 반사파가 생성되는 환경 요인에 영향을 끼치는 것으로 사료된다.

반사파 분리를 통한 경사형 타공판의 소파성능 실험연구

정현철(Hyen-Cheol Jung),구원철(WeonCheol Koo),김홍빈(Hong-Bhin Kim) 한국해양환경·에너지학회 2020 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.7

이차원 미니조파수조에서 안정적인 실험을 위해서는 입사파의 반사를 최소화 할 수 있는 최적화 된 소파장치 설계가 필요하다. 이차원 미니조파수조는 피스톤 타입 조 파기를 사용하여 다양한 조건에서 규칙적인 입사파와 불규칙 파를 구현하고, 파-물체 상호작용을 실험할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 다양한 조건의 경사형 타공판 소파장치를 설치하여 입사파의 반사를 측정하기 위해 4점 반사분리법을 이용하여 반사파를 계산하였다. 타공판에 대한 경사도 및 공극률을 변화시키면서 다양한 입사파 조건에서 실험을 수행하고 결과를 분석하였다. An optimized design of wave absorber is required to remove the reflected waves in a two - dimensional experimental wave tank. The two - dimensional mini-wave tank is a device capable of generating regular and irregular incident waves under various conditions using a piston type wave maker and experimenting with wave-body interaction. In this study, the reflected wave was calculated using a four-point reflection separation method to measure the reflection of the incident wave with installing the inclined perforated plate wave absorber under various conditions. Experiments were conducted under various incident wave conditions while varying the inclination and porosity of the perforated plate and the results were analyzed.

복합 파랑장에 따른 개야수로 퇴적물이동 분석

장창환(Changhwan Jang) 한국습지학회 2021 한국습지학회지 Vol.23 No.2

서해 개야수로 인근의 파랑전파, 해수유동, 퇴적물이동을 분석하기 위해서 각종 인공구조물 설치 전(CASE1W)과 후(CASE2W)로 분류하고, CASE1W와 CASE2W에 대한 계산결과를 비교하였다. 파랑전파에 대해서는 SWAN 수치모형을 이용하여 입사파와 반사파의 결과를 도출하였고, 해수유동에 대해서는 FLOW2DH 수치모형을 이용하여 해수유동에 따른 유속 결과를 도출하였다. SWAN 수치모형과 FLOW2DH 수치모형의 결과는 퇴적물이동을 예측하는 SEDTRAN 수치모형의 입력조건이 되어 개야수로 인근의 최대 저면전단응력과 부유사 농도분포를 계산하였다. SWAN 수치모형 계산결과, CASE2W의 경우 약 7 km 길이의 북측 도류제에 의해서 입사파가 회절 및 중첩되고, 반사파가 생성되어 개야수로 인근의 파고를 CASE1W에 비해 40~50 % 증가시켰다. FLOW2DH 수치모형 계산결과, 북방파제, 북측 도류제 및 금란도에 의해서 개야수로의 유속이 CASE1W과 대비하여 CASE2W가 10~30 % 빠르게 계산되었다. SEDTRAN 수침모형의 계산결과, 복합 파랑장(입사파, 반사파, 조석)에 따른 해양환경과 각종 인공구조물의 설치에 의해서 개야수로의 최대 저면전단응력이 1.0 N/m2 이상인 구간과 부유사농도가 80 mg/L 이상인 구간이 넓게 분포되었다는 것은 개야수로에 퇴적현상이 발생한 것이라고 판단된다. In order to analyze wave propagation, tidal current, and sediment transport in the vicinity of the Gaeya open channel, it was classified into before(CASE1W) and after(CASE2W) installation of various artificial structures, and the calculation results for CASE1W and CASE2W were compared. For wave propagation, the results of incident and reflected waves were derived using the SWAN numerical model, and the tidal current velocity results were derived using the FLOW2DH numerical model for tidal current. The results of the SWAN numerical model and the FLOW2DH numerical model became the input conditions for the SEDTRAN numerical model that predicts sediment transport, and the maximum bed shear stress and suspended sediment concentration distribution near the Gaeya open channel were calculated through the SEDTRAN numerical model. As a result of the calculation of the SWAN numerical model, the wave height of CASE2W was increased by 40~50 % compared to CASE1W because the incident wave was diffracted and superimposed and the reflected wave was generated by about 7 km long northen jetty. As a result of the calculation of the FLOW2DH numerical model, According to the northen breakwater, the northen jetty and Geumrando, CASE2W was calculated 10~30 % faster than CASE1W in the tidal current of the Gaeya open channel. As a result of the calculation of the SEDTRAN numerical model, the section where the maximum bed shear stress is 1.0 N/m2 or more and the suspended concentration is 80mg/L or more was widely distributed in the Gaeya open channel from the marine environment by the complex wave field(incident wave, reflected wave and tidal wave) and the installation of various artificial structures. it is believed that a sedimentation phenomenon occurred in the Gaeya open channel.

수중 거리 측정을 위한 초음파 센서의 개발

김치효,김태성,정준하,이진형,이민기,장인성,신창주 한국항해항만학회 2013 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.춘계

본 연구는 수중 거리 측정을 위한 초음파 센서를 개발한다. 초음파 트랜스듀서는 음파를 발신하고 발신된 음파가 물체에 부딪혀 되돌아오는 반사파를 수신한다. 초음파 드라이버는 반사된 물체까지 거리 측정을 위해 음파의 비행시간을 검출해 음속을 곱한다. 본 연구에서는 비행시간을 검출하기 위해 임계값과 상호 상관 기법을 적용하고 그 결과를 보인다. 반사파가 노이즈에 감염되어 신호의 형태가 왜곡될 때 상호상관 기법은 기준 신호와 수신 신호의 유사성을 이용하여 비행시간을 검출한다. 기준 신호를 수중 환경에 따라 다르게 적용해 반사파와 유사성을 높여 센서의 성능을 향상시킨다. 논문에서는 초음파 센서 드라이버를 설명하고 실험환경에 따른 센서의 성능을 분석한다. This research develops an ultrasonic sensor to measure the distance in underwater. The ultrasonic transducer transmits an acoustic signal to an object and receives the echo signal reflected from the object. The ultrasonic driver calculates a distance by multiplying the acoustic speed to the time of flight(TOF) which is the time necessary for the acoustic signal to travel from the transducer to the object. We apply a thresholding and a cross correlation methods to detect the TOF and show their results. When an echo pulse is corrupted with noise and its shape is distorted, the cross correlation method is used to find the TOF based on the maximum similarity between the reference and the delayed echo signals. The echoes used for the reference signal are achieved at the different environments, which improves the performance of the sensor. This paper describes the driver of the acoustic sensor and analyzes the performance of sensors in different measurement environments.

캐나다 보퍼트해 진흙화산(MV420) 내 가스하이드레이트 부존을 지시하는 지구물리학적 증거

최연진,김영균,강승구,진영근,홍종국,정우근,신성렬 한국지구물리.물리탐사학회 2023 지구물리와 물리탐사 Vol.26 No.1

Submarine mud volcanos are topographic features that resemble volcanoes, and are formed due to eruptions of fluidized or gasified sediment material. They have gained attention as a source of subsurface heat, sediment, or hydrocarbons supplied to the surface. In the continental slope of the Canadian Beaufort Sea, mud volcano exists at various water depths. The MV420, is an active mud volcano erupting at a water depth of 420 meters, and it has been the subject of extensive study. The Korea Polar Research Institute(KOPRI) collected high-resolution seismic data and heat flow data around the caldera of the mud volcano. By analyzing the multi-channel seismic data, we confirmed the reverse-polarity reflector assumed by a gas hydrate-related bottom simulating reflector(BSR). To further elucidate the relationship between the BSR and gas hydrates, as well as the thermal structure of the mud volcano, a numerical geothermal model was developed based on the steady-state heat equation. Using this model, we estimated the base of the gas hydrate stability zone and found that the BSR depth estimated by multi-channel seismic data and the bottom of the gas hydrate stability zone were in good agreement., This suggests the presence of gas hydrates, and it was determined that the depth of the gas hydrate was likely up to 50 m, depending on the distance from the mud conduit. Thus, this depth estimate slightly differs from previous studies. 해저 진흙화산은 유동화/기화된 퇴적물이 표층으로 분출하여 만들어진 화산과 유사한 지형이다. 진흙화산은 지하의 열, 퇴적물이나 탄화 수소를 지상으로 공급하는 공급원으로 관심을 받고 있다. 북극 캐나다 보퍼트 해의 대륙사면에는 다양한 수심에서 진흙화산이 존재한다 고 알려져 있다. 수심 420 m에 위치한 MV420 진흙화산은 현재 분출하고 있는 활동성 진흙화산으로 많은 연구 대상이 되고 있다. 극지연 구소에서는 쇄빙연구선 아라온호를 이용하여 MV420을 통과하는 고해상도 다중채널 탄성파 자료를 획득하였고, 진흙 분출구 주변에서 지열 관측을 수행하였다. 탄성파 자료에서는 가스하이드레이트에 의한 해저면모사반사파(bottom simulating reflector, BSR)로 추정되는 역 위상 반사파를 확인하였다. 탄성파 자료의 BSR이 가스하이드레이트에 의한 반사파인지 확인하기 위하여, 정상 상태의 열방정식을 바탕 으로 MV420 내부의 열구조를 수치적으로 모사하였다. 그리고 모사한 지열온도 모델을 이용하여 가스하이드레이트 안정영역의 하부 경 계를 추정하였다. BSR의 깊이와 가스하이드레이트 안정영역의 하부 경계를 비교한 결과, 두 자료가 일치하며 이는 가스하이드레이트의 부존을 암시하는 지구물리학적 증거 중의 하나이다. 선행 연구 결과는 MV420의 분출구에서 표층에 가스하이드레이트가 부존한다는 것 을 보여주었으며, 이번 연구의 결과는 분출구와의 거리에 따라 최대 50 m 깊이까지 가스하이드레이트가 존재할 수 있음을 시사한다.

닫힌 공간에서의 광역배관 누출 감시를 위한 배열센서를 이용한 누설 위치 검출

박춘수(Choon-Su Park),전종훈(Jong-Hoon Jeon),박진호(Jin-Ho Park) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.5

배관에서 발생한 문제는 비단 배관의 손상뿐만 아니라, 배관과 연결된 주요기기 혹은 시스템 전체의 작동에도 영향을 주기 때문에 이상 유무에 대한 감시가 필요하다. 특히, 원전 2차계통의 배관들은 안전상의 이유로 넓은 실내 공간 내에 복잡하게 배치되어 있다. 넓은 영역에 배치되어 있는 전체 배관의 누출 상태 감시를 하기 위해서는 센서 배열을 이용한 원격지에서의 누출 감시 방법이 효율적인데, 닫힌 공간 내에 있기 때문에 발생하는 반사파의 영향을 고려하여야 한다. 따라서 복잡한 실내 공간에서 발생하는 반사파의 특성과 빔형성법에의 영향을 수학적으로 살펴보았다. 그리고 반사파의 영향을 줄이는 공간평균방법을 적용한 빔형성법을 사용하여 광역배관의 구조 건전성 감시가 가능한 방법에 대해 제안하고, 이를 모사한 전산 모의실험과 누출 배관의 축소 모형 장치를 이용한 실험을 통하여 그 적용성을 검증하였다. It is of great importance to localize leakages in complex pipelines for assuring their safety. A sensor array that can detect where leakages occur enables us to monitor a wide area with a relatively low cost. Beamforming is a fast and efficient algorithm to estimate where sources are, but it is generally made use of in free field condition. In practice, however, many pipelines are placed in a closed space for the purpose of safety and maintenance. This leads us to take reflected waves into account to the beamforming for interior leakage localization. Beam power distribution of reflected waves in a closed space is formulated, and spatial average is introduced to suppress the effect of reflected waves. Computer simulations and experiments ensure how the proposed method is effective to localize leakage in a closed space for structural health monitoring.

케이블 고장 진단을 위한 선형 칼만필터 기반 반사파 계측법 연구

이춘구(Chun Ku Lee),윤태성(Tae Sung Yoon),박진배(Jin Bae Park) 대한전기학회 2009 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2009 No.5

The reflectometry for locating the fault at a cable is the same as a problem estimating the time delay between the incident and the reflected signals. In this paper, we propose a method for estimating the time delay between the two signals. The proposed method is based on the modeling of the Gaussian enveloped linear chirp signal in the Gaussian noise environment. The phase and the instantaneous frequency of the received signal are estimated by linear Kalman filtering. From the estimated instantaneous frequency, we can measure the time interval between the center frequencies of the incident and the reflected signals. The time interval is the same as the time delay between the incident and the reflected signals. In a simulation assuming that the cable has open fault at the end of the cable, the proposed method showed a good result in estimating the time delay.

가스 하이드레이트 탄성파 자료 코다 파 (coda waves) 연구

장성형(Jang, Seong-Hyung),서상용(Suh, Sang-Yong),김영완(Kim, Young-Wan) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.06

탄성파 코다 파는 두 수진기에서 기록된 탄성파 자료의 상호상관으로부터 두 신호에 대한 순간응답을 구하고 이로부터 지층정보를 구하는데 이용된다. 여기에서는 인공합성 탄성파 자료와 가스 하이드레이트 현장자료에 적용하여 상호상관 모음도와 가상음원 모음도 (virtual source)를 구하고자 하였다. 인공합성자료는 해저면 탄성파 탐사법 (ocean bottom seismic)을 모델로 이용하여 인공합성 탄성파 단면도를 제작하였으며, 탄성파 코다 파를 살펴보기 위해 인공 OBS 자료 중 첫 번째 트레이스를 가상음원으로 정하고 모든 음원 모음도와 상호상관으로 가상응원 단면도를 제작하였다. 현장자료 적용으로는 해저면 기인 고진폭 반사파인 BSR (bottom simulating reflection)을 포함하고 있는 자료를 선정하여 상호상관 단면도와 가상음원 단면도를 제작하였다. 중합단면도상에 나타난 가스 분출지역은 상호상관 단면도에서도 나타났으며, 중합단면도상 BSR부분은 vs 단면도에서 강한 반사파를 보여줌을 알 수 있었다.

BSR 확인을 위한 동해 가스 하이드레이트 탐사자료 처리

장성형(Jang, Seong-Hyung),류병재(Ryu, Byong-Jae),서상용(Suh, Sang-Yong) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06

새로운 에너지 자원으로 활용 가능성을 포함하고 있는 가스 하이드레이트를 조사하기 위해 한국지질자원연구원에서는 동해일원에서 탄성파탐사를 실시하고 있다. 탄성파 반사자료로부터 가스 하이드레이트 부존여부를 확인하는 방법은 해저면과 평행하면서 위상이 반대로 나타나는 고진폭 반사파 BSR (Bottom Simulating Reflect ion)과 BSR 상부에서의 진폭감소, 하부에서 진폭증가와 구간속도 감소 등을 들 수 있다. 그러나 고진폭 반사파는 free gas 또는 실리카를 포함하는 퇴적층에서도 발생하므로 이를 구별할 수 있는 방법이 필요하다. 여기에서는 가스 하이드레이트 탐사자료에 대한 일반자료처리와 함께 가스층 존재 유무를 확인하는 방법으로 많이 이용되는 탄성파 복소분석법을 적응하였다. 가스 하이드레이트 부존 유망지역에 대해 순간진폭, 순간진폭에 대한 1차, 2차 미분, 순간위상, 순간주파수 단면도를 제작하여 중합단면도와 비교하였으며 그 결과 순간진폭단면도의 경우 강한 BSR이 나타나는 지층경계면에서 순간진폭변화 차이를 강하게 보였으며, 순간주파수 단면도의 경우 BSR지역에서 고주파에서 저주파수로 변화함을 확인할 수 있었다.

지오빗에 의한 가스 하이드레이트 탄성파 자료 음향임피던스

장성형(Jang, Seong-Hyung),김영완(Kim, Young-Wan),도안후이히엔(Doan, Huy-Hien),서상용(Suh, Sang-Yong) 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

속도와 밀도의 함수로 이루어진 음향 임피던스는 탄성파자로부터 물성변화를 확인하는 방법 중의 하나로 이용된다. 본 연구에서는 한국지질자원연구원에서 개발된 탄성파 탐사자료처리 무른모 지오빗올 이용하여 기본 자료처리를 실시하고, 음향 임피던스 변환 모듈올 적용하여 동해 가스 하이드레이트 현장자료에 대한 광역 임피던스변화를 구하고 이로부터 음향 임피던스 단면도를 구하고자였다. 음향 임피던스 단면도는 중합단면도상에서 음향 임피던스 변화를 보여주고 있으며 특히 왕복주시 2.9초 전후에서 해저면 반사파와 위상이 반대이며 고진폭을 나타내는 해저면 기인 고진폭 반사층으로 여길만한 지점에서 그 변화가 크게 나타남을 알 수 있었다. 탄생파자료는 10 Hz 이하 저주파 정보가 들어있지 않아 완전한 음향 임피던스를 구할 수 없으므로 층서해석이 이루어진 중합 단면도부터 광역 임피던스를 구하였다. 향후 시추자료를 활용할 경우 좀더 정확한 음향 임피던스 단면도를 생산할 수 있을 것으로 여겨진다.