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지구물리와 물리탐사 update

Geophysics and Geophysical Exploration

  • : 한국지구물리·물리탐사학회
  • : 자연과학분야  >  지질
  • : KCI등재
  • :
  • : 연속간행물
  • : 계간
  • : 1229-1064
  • : 2384-051X
  • :

수록정보
수록범위 : 1권1호(1998)~24권3호(2021) |수록논문 수 : 757
지구물리와 물리탐사
24권3호(2021년 08월) 수록논문
최근 권호 논문
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KCI등재

1광물탐사를 위한 진동수영역 유도분극 물리검층

저자 : 신승욱 ( Seungwook Shin )

발행기관 : 한국지구물리·물리탐사학회 간행물 : 지구물리와 물리탐사 24권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 73-77 (5 pages)

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유도분극법은 분극된 광물 입자와 공극을 채우는 지하수의 계면에서의 전기화학적 반응 차이를 영상화시키는 기술로서 광물탐사와 수리 지질학적 조사에서 유용하다. 진동수영역 유도분극법은 시간영역 유도분극탐사법보다 더 나은 품질의 자료를 얻을 수 있지만 긴 자료취득 시간 때문에 현장 탐사에서 활발하게 적용되지 않았다. 하지만 현재 광물탐사 프로젝트는 과거와 비교하여 심부에 있거나 품위가 낮은 광체로 탐사 대상이 바뀜에 따라 고품질의 탐사법을 사용하는 것이 중요하다. 또한 자동 계측에 의해 단축된 탐사 시간은 진동수영역 유도분극탐사법의 현장 적용 가능성을 높였다. 따라서 이 연구는 광물탐사에서 광체 탐지 적합성을 파악하기 위하여 국내 스카른 광상의 탐사 시추공을 대상으로 진동수영역 유도분극 물리검층을 수행했다. 심도별 서로 다른 두 진동수에서 측정된 임피던스 자료로부터 교류 전기비저항, 백분율 진동수 효과, 금속계수를 계산했다. 자철석과 황철석을 포함하는 구간은 다른 구간과 비교하면 상대적으로 낮은 교류 전기비저항, 높은 백분율 진동수 효과, 큰 금속계수를 보였다. 따라서 진동수영역 유도분극법은 앞으로의 광물탐사에서 유용할 것으로 여겨진다.


Induced polarization (IP) is useful for mineral exploration and hydrogeological studies by visualizing the electrochemical reactions at the interface between polarized minerals and groundwater. Frequency-domain IP (FDIP) is not actively applied to field surveys because it takes longer to acquire data, despite its higher data quality than conventional time-domain IP. However, data quality is more important in current mineral exploration as the targets gradually shift to deep or low-grade ore bodies. In addition, the measurement time reduced by automated instrumentation increases the potential for FDIP field applications. Therefore, we demonstrate that FDIP can detect mineral exploration targets by performing geophysical logging in the boreholes of a skarn deposit, in South Korea. Alternating current (AC) resistivity, percent frequency effect (PFE) and metal factor (MF) were calculated from impedance values obtained at two different frequencies. Skarn zones containing magnetite or pyrite showed relatively low AC resistivity, high PFE, and high MF compared to other zones. Therefore, FDIP surveys are considered to be useful for mineral exploration.

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2이산화탄소 지중저장 부지 선정을 위한 해저면 탄성파 탐사자료의 영상화: 포항 영일만 해저면 탐사자료의 2차원 역시간 구조보정

저자 : 박세은 ( Sea-eun Park ) , 이향월 ( Xiangyue Li ) , 김병엽 ( Byoung Yeop Kim ) , 오주원 ( Ju-won Oh ) , 민동주 ( Dong-joo Min ) , 김형수 ( Hyoung-soo Kim )

발행기관 : 한국지구물리·물리탐사학회 간행물 : 지구물리와 물리탐사 24권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 78-88 (11 pages)

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지구온난화로 인한 이상기후현상들이 지속되면서 온실가스 배출을 줄이기 위한 방안으로 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS) 기술이 전세계적인 주목을 받고 있는 가운데, 국내에서는 2017년 포항분지 영일만 해상 CO2 지중저장 실증 부지에 소규모의 CO2를 성공적으로 주입하였다. 하지만 2017년 발생한 포항지진으로 인하여 국내 CO2 지중저장 사업의 안전성에 대한 사회적 우려가 심각해지면서 포항분지 영일만 CO2 지중저장 실증 사업은 중단되었다. 이 연구에서는 기존 연구에서 활용되지 않았던 해저면 탄성파 탐사자료를 영상화하여, 포항분지 영일만 CO2 지중저장 부지의 구조적 적합성을 재확인하고자 한다. 기존의 스트리머(streamer) 탐사자료를 이용한 영상화 결과와 비교하였을 때, 해저면 탄성파 탐사자료에 역시간 구조보정 기법을 적용한 영상에서 지층의 연속성이 개선되는 것을 확인하였다. 새로 획득한 역시간 구조보정 영상을 기반으로, 포항 영일만 CO2 지중저장 부지의 저장층으로서의 적합성에 대하여 논의하였다.


Owing to the abnormal weather conditions due to global warming, carbon capture and storage (CCS) technology has attracted global attention as a countermeasure to reduce CO2 emissions. In the Pohang CCS demonstration project in South Korea, 100 tons of CO2 were successfully injected into the subsurface CO2 storage in early 2017. However, after the 2017 Pohang earthquake, the Pohang CCS demonstration project was suspended due to an increase in social concerns about the safety of the CCS project. In this study, to reconfirm the structural suitability of the CO2 storage site in the Pohang Basin, we employed seismic imaging based on reverse-time migration (RTM) to analyze small-scale ocean-bottom seismic data, which have not been utilized in previous studies. Compared with seismic images using marine streamer data, the continuity of subsurface layers in the RTM image using the ocean-bottom seismic data is improved. Based on the obtained subsurface image, we discuss the structural suitability of the Pohang CO2 storage site.

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3딥러닝 기반 탄성파 단층 해석을 위한 합성 학습 자료 생성

저자 : 최우창 ( Woochang Choi ) , 편석준 ( Sukjoon Pyun )

발행기관 : 한국지구물리·물리탐사학회 간행물 : 지구물리와 물리탐사 24권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 89-97 (9 pages)

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탄성파 자료에서의 단층 해석은 기계학습을 적용하기 매우 적합한 분야라고 할 수 있다. 결과적으로 다양한 형태의 기계학습 기반 단층 해석 기술들이 개발되고 있으며, 특히 합성 자료를 사용해 기계학습 모델을 훈련시키는 연구들이 중점적으로 수행되고 있다. 합성 자료를 사용할 경우 기계학습 모델을 훈련시키기 위한 대량의 자료를 확보하기가 용이하고, 정확한 단층 구조 라벨을 함께 제작할 수 있다는 장점이 있다. 합성 자료로 훈련시킨 모델을 사용해 현장 자료를 해석하기 위해서는 모델 훈련에 사용한 합성 자료가 지질학적으로 현실적이어야 한다. 이 연구에서는 실제 현장 자료와 유사한 합성 자료 제작을 위한 기술을 소개한다. 먼저 현실적인 단층 구조가 포함된 반사계수 모델을 제작한 후 일방향 파동 방정식 모델링을 적용해 효율적으로 겹쌓기 단면을 생성한다. 생성된 겹쌓기 단면에 참반사보정을 적용해 회절파의 영향을 제거하고, 무작위 잡음을 추가함으로써 현장 자료와 비슷한 형태의 합성 자료를 생성할 수 있다. 생성한 합성 자료를 U-Net 구조의 합성곱 신경망 모델에 적용하여 검증한 결과, 현실적으로 만들어진 합성 자료는 현장 자료에 적용이 가능한 딥러닝 모델을 효과적으로 훈련시킬 수 있다는 것을 확인하였다.


Fault detection in seismic data is well suited to the application of machine learning algorithms. Accordingly, various machine learning techniques are being developed. In recent studies, machine learning models, which utilize synthetic data, are the particular focus when training with deep learning. The use of synthetic training data has many advantages; Securing massive data for training becomes easy and generating exact fault labels is possible with the help of synthetic training data. To interpret real data with the model trained by synthetic data, the synthetic data used for training should be geologically realistic. In this study, we introduce a method to generate realistic synthetic seismic data. Initially, reflectivity models are generated to include realistic fault structures, and then, a one-way wave equation is applied to efficiently generate seismic stack sections. Next, a migration algorithm is used to remove diffraction artifacts and random noise is added to mimic actual field data. A convolutional neural network model based on the U-Net structure is used to verify the generated synthetic data set. From the results of the experiment, we confirm that realistic synthetic data effectively creates a deep learning model that can be applied to field data.

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4이방성 층상구조에 대한 전위와 전기장 및 전기비저항탐사 계산 연구

저자 : 나성호 ( Sung-ho Na ) , 김형수 ( Hyoung-soo Kim )

발행기관 : 한국지구물리·물리탐사학회 간행물 : 지구물리와 물리탐사 24권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 98-112 (15 pages)

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임의의 전기 이방성을 갖는 지하 층상 구조에 유입되는 전류에 의한 전위와 전기장의 계산을 위하여, Das (1995)에 의해 연구되었던 해석해 알고리듬을 면밀하게 검토하고 개선하였다. 모든 이론 전개를 단계별로 확인하였으며, 그에 따라 전류 전극에 의한 전위 및 전류를 구하는 컴퓨터 프로그램을 작성하였다. 전위와 전기장의 계산을 통해 이방성 층상구조에 대한 전기 비저항 탐사 겉보기 비저항 변화를 전극 간격과 전극 운영 방향에 따라 계산하였다. 이러한 결과들을 예시로 도시화함으로써 전기적 이방성 매체의 효과를 검토하였다.


We followed and extended the algorithm originally made by Das (1995) to calculate the electric potential and field induced by electric current in arbitrary anisotropic layered structure. We confirmed all the theoretical contents and coded the corresponding program to acquire the electric potential and field. Further we extended to forward estimation of apparent resistivity to be attained by electrical resistivity survey on anisotropic layered structure with differing the electrode spacing and azimuth of anisotropy. The effects of anisotropy were reviewed by considering some examples.

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5GPR 자료 해석에 유용한 속성들 소개 및 적용 사례 분석

저자 : 유희은 ( Huieun Yu ) , 정인석 ( In Seok Joung ) , 임보성 ( Bosung Lim ) , 남명진 ( Myung Jin Nam )

발행기관 : 한국지구물리·물리탐사학회 간행물 : 지구물리와 물리탐사 24권 3호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 113-130 (18 pages)

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지반 침하, 도로 안전성과 같은 사회적 이슈로 지하 공동 분포를 조사하기 위한 지표투과레이더(ground penetrating radar, GPR) 탐사가 활발히 진행되면서 자료의 양도 함께 증가하고 있다. 하지만 비용과 시간의 효율성을 고려해보았을 때, 모든 자료를 해석할 수 없기 때문에 더욱 직관적이고 정확한 판단이 가능한 해석법이 필요하다. 이러한 문제를 개선하기 위해 정량적 해석이 가능한 속성 분석법이 제안되고 있다. 탄성파 해석에서 많이 사용해온 속성 분석 중 GPR 자료에 적용할 수 있는 속성으로는 복소 트레이스(complex trace)와 유사성 (similarity)이 대표적이다. 또한, 최근 영상처리 기술의 발달로 개발된 새로운 속성인 모서리탐지 속성, 이미지 질감 속성 등도 적용성이 있다. 이 논문에서는 GPR 자료 속성분석 연구의 기초를 마련하기 위해, GPR에 적용할 수 있는 속성 분석들을 소개하고 이들의 개념에 대해 기술한 뒤, 속성분석에 기초한 해석법과 다양한 분야에서 활용한 사례를 분석하고자 한다.


Recently, ground-penetrating radar (GPR) surveys have been actively employed to obtain a large amount of data on occurrences such as ground subsidence and road safety. However, considering the cost and time efficiency, more intuitive and accurate interpretation methods are required, as interpreting a whole survey data set is a cost-intensive process. For this purpose, GPR data can be subjected to attribute analysis, which allows quantitative interpretation. Among the seismic attributes that have been widely used in the field of exploration, complex trace analysis and similarity are the most suitable methods for analyzing GPR data. Further, recently proposed attributes such as edge detecting and texture attributes are also effective for GPR data analysis because of the advances in image processing. In this paper, as a reference for research on the attribute analysis of GPR data, we introduce the useful attributes for GPR data and describe their concepts. Further, we present an analysis of the interpretation methods based on the attribute analysis and past cases.

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