균열모형시추공을 이용한 광학영상화검층 품질관리 시험 = A Quality-control Experiment Involving an Optical Televiewer Using a Fractured Borehole Model

국문 초록 (Abstract)

광학영상화검층은 광원과 CMOS 영상 센서를 이용하여 시추공벽을 이미지로 구현하는 물리검층 기술로 지하의 불연속면에 대한 여러 가지 원위치 정보를 고분해능으로 제공한다. 최근 시추공영상화검층은 지반침하 모니터링, 암반 무결성 평가, 응력으로 인한 단열 변화 탐지, 극지에서의 빙하 연대측정 등 그 활용범위가 매우 다양해졌다. 현재 국내외로 많이 이용되고 있는 시추공영상화검층 시스템은 장비 사양에 따라 한계점을 가지고 있어 적용 범위에 대한 검증과 여러 가지 시추공 환경에 대한 적절한 품질관리가 필요하다. 그러나 광학영상화검층의 자료로 도출되는 이미지는 원위치 정보로 정확도, 구현도, 신뢰성에 대한 검증에 직접적인 비교 확인이 어렵다. 본 논문에서는 신뢰성 있는 고품질 자료 취득 방법과 자료 처리 방법을 확인하기 위해 시추공 환경과 유사한 모듈화 된 균열모형시추공을 설계 · 제작하여 현재까지 보고되지 않은 실험에 대한 결과를 얻고자 하였다. 검출기 자기계 방향 확인의 정확성을 검증하고, 노출시간에 따른 색상의 구현도 및 균열의 분해능 관계, 정확한 간극 측정을 위한 자료 처리 방법 등을 제시하였다. 다양한 시추공 환경을 모사한 균열모형시추공 실험을 통해 고분해능의 신뢰성 높은 광학영상화검층의 자료 취득 및 해석이 가능할 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

An optical televiewer is a geophysical logging device that produces continuous high-resolution full-azimuth images of a borehole wall using a light-emitting-diode and a complementary metal-oxide semiconductor image sensor to provide valuable information on subsurface discontinuities. Recently, borehole imaging logging has been applied in many fields, including ground subsidence monitoring, rock mass integrity evaluation, stress-induced fracture detection, and glacial annual-layer measurements in polar regions. Widely used commercial borehole imaging logging systems typically have limitations depending on equipment specifications, meaning that it is necessary to clearly verify the scope of applications while maintaining appropriate quality control for various borehole conditions. However, it is difficult to directly check the accuracy, implementation, and reliability for outcomes, as images derived from an optical televiewer constitute in situ data. In this study, we designed and constructed a modular fractured borehole model having similar conditions to a borehole environment to report unprecedented results regarding reliable data acquisition and processing. We investigate sonde magnetometer accuracy, color realization, and fracture resolution, and suggest data processing methods to obtain accurate aperture measurements. The experiment involving the fractured borehole model should enhance not only measurement quality but also interpretations of high-resolution and reliable optical imaging logs.

참고문헌 (Reference)

1 배성호, "현장 초기응력 측정과 시추공 이미지 스캐닝 자료의 통합 분석을 통한 포항분지 제 3기 지층 내 수평응력 분포 특성 연구" 한국암반공학회 26 (26): 304-315, 2016

2 최정열, "폐광산 지역의 공동 탐지 및 지반침하 모니터링을 위한 전기비저항탐사와 시추공영상촬영기법 적용 사례" 한국지구과학회 34 (34): 195-208, 2013

3 정재열, "지진감시를 위한 국내 해안지역 시추공 내 단열계 변화 특성" 대한지질공학회 29 (29): 1-12, 2019

4 고창성, "제주도 월정리 해안 시추공의 층서분석" 대한지질학회 55 (55): 1-20, 2019

5 박승혁, "온도검층과 수압시험을 통한 파쇄암반의 단열분포와 지하수 흐름 상관성 고찰" 대한지질공학회 26 (26): 505-513, 2016

6 이정환, "공기-브러쉬와 폭약 세척 방법에 의한 암반관정의 세척 효과 검증" 대한지질공학회 21 (21): 369-379, 2011

7 조현진, "경주 방폐장의 불균질 배경 단열의 정량화" 대한지질공학회 27 (27): 463-474, 2017

8 Massiot, C., "Processing and analysis of high temperature geothermal acoustic borehole image logs in the Taupo volcanic zone, New Zealand" 53 : 190-201, 2015

9 Ashmore, D. W., "Ice and firn heterogeneity within Larsen C ice shelf from borehole optical televiewing" 122 (122): 1139-1153, 2017

10 Li, S. J., "ISRM suggested method for rock fractures observations using a borehole digital optical televiewer" 46 : 635-644, 2013

11 Georgi, D.T., "Geometrical aspects of borehole televiewer images" 1985

12 Schepers, R., "Application of borehole logging, core imaging and tomography to geotechnical exploration" 38 (38): 867-876, 2001

13 Hwang, S., "Aperture width estimation from acoustic televiewer log using 3 inches physical fractured borehole model" 1-5, 2019

14 Hawley, R. L., "Annual layers in polar firn detected by borehole optical stratigraphy" 30 (30): 1788-1790, 2003

15 Ask, M., "Analysis of acoustic and optical televiewer data from the Olkiluoto site: drillholes OL-KR10, OL-KR19, OL-KR40, OL-KR46 and OL-KR46B, 2010-2013" POSIVA 2017

16 Williams, J. H., "Acoustic and optical borehole-wall imaging for fractured-rock aquifer studies" 55 : 151-159, 2004