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다용도 실시간 경사각과 방위각 연속 측정 시스템 개발연구
김규현,조성호,정현기,이효선,손정술 한국지구과학회 2013 한국지구과학회지 Vol.34 No.6
In geophysics and geophysical exploration fields, we can use information about inclination and azimuth in various ways. These include borehole deviation logging for inversion process, real-time data acquisition system, geophysical monitoring system, and so on. This type of information is also necessarily used in the directional drilling of shale gas fields. We thus need to develop a subminiature, low-powered, multi-functional inclination and azimuth measurement system for geophysical exploration fields. In this paper, to develop real-time measurement system, we adopt the high performance low power Micro Control Unit (made with state-of-the-art Complementary Metal Oxide Semiconductor technology) and newly released Micro Electro Mechanical Systems Attitude Heading Reference System sensors. We present test results on the development of a multifunctional real-time inclination and azimuth measurement system. The developed system has an ultra-slim body so as to be installed in 42mm sonde. Also, this system allows us to acquire data in real-time and to easily expand its application by synchronizing with a depth encoder or Differential Global Positioning System. 최근 지구물리·물리탐사 분야에서 경사각과 방위각 정보는 시추공 물리검층 및 물리탐사 자료보정을 위한 시추공 편차검층, 이동형 실시간 자료획득 시스템, 기타 지구물리 모니터링 시스템 등 다양하게 활용되면서 그 중요성이 높아지고 있다. 특히 최근 셰일가스의 개발이 가능하게 한 방향시추 기술에서도 경사각과 방위각 정보는 필수일 정도로그 응용범위가 매우 넓다. 따라서 여러 분야에 응용될 수 있는 경사각과 방위각 측정 시스템의 초소형 옥외 저전력 운용이 절실해졌다. 본 논문에서는 최신 CMOS 저전력, 고성능 MCU 및 멤스(MEMS) 자세방위기준장치(AHRS)를 도입하여 초소형, 저전력으로 제작된 다용도 야외시험용 실시간 경사각과 방위각 연속 측정 시스템 개발 연구의 결과를 제시하고자 한다. 시스템은 최소 지름 42 mm의 존데 내에 설치될 수 있도록 초슬림 형태로 제작되었으며 실시간 데이터획득이 가능할 뿐만 아니라 엔코더, DGPS 연동으로 운용 확장이 가능하여 다양한 응용이 기대된다.
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실시간 시추공 차분자기/편차 검층 시스템 개발 및 기초 현장시험
조성호,정현기,이효선,김예솔 한국자원공학회 2019 한국자원공학회지 Vol.56 No.1
A smart device-based borehole deviation and magnetic gradient logging system is proposed. The whole system consists of a sonde, 500-m long electric winch module, rotary encoder module, the main control module, and a smart device. The sonde is made up of an attitude-and-heading-references-system based on digital output miniature high-precision microelectromechanical systems, a magnetic gradiometer sensor composed of two separated three-axis fluxgate sensors spaced 500 mm apart with analog voltage output, and a 24-bit analog-to-digital high-resolution acquisition/control module. The three component modules are situated in 1.5-m length 48-mm diameter titanium housing. To evaluate the performance of the system, preliminary field test was performed at 440-m borehole located in Ulsan samjeongri. The falling speed of sonde was 0.3 m/s and 2-Hz continuous measurement and monitoring were carried out. 최신 전자, 정보통신 기술을 활용하여 실시간 차분자기/편차 검층 시스템을 개발하였다. 전체 시스템은 존데, 500 m 전동윈치 모듈, 로터리 엔코더 모듈, 주 제어모듈과 스마트 디바이스로 구성된다. 존데는 길이 1.5 m 외경 48 mm 티타늄 하우징을 가지며 내부에 디지털 출력 초소형 고정밀 MEMS 기반 AHRS, 두 개의 3축 플럭스케이트 센서가 500 mm 이격되어 있는 아날로그 고정밀 차분 자기센서, 24 비트 analog-to-digital 고정밀 계측/제어 모듈이 포함된다. 개발된 시스템의 기초현장시험을 위해 울산 삼정리 반정 저수지 옆 440 m 시추공에서 0.3 m/s의 속도로 존데를 하강시키면서 2 Hz 연속측정을 수행하였다.
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