OpenACC와 GPU를 이용한 3차원 파동 전파 모델링

김아름 ( Ahreum Kim ) , 이종우 ( Jongwoo Lee ) , 하완수 ( Wansoo Ha )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제2호, 72~77페이지(총6페이지)

3차원 주파수 영역과 라플라스 영역 파동장을 얻기 위해 시간 영역에서 파동 전파 모델링을 하는 동시에 푸리에 변환과 라플라스 변환을 수행하였다. 이 과정에서 효율적인 계산을 위해 OpenACC와 GPU를 이용한 병렬 연산을 수행하였다. OpenACC를 이용하면 기존의 C, C++, Fortran 등 프로그래밍 언어에 간단한 지시어(directive)를 추가하여 GPU연산 가속기를 사용할 수 있기 때문에 CUDA 또는 OpenCL과 같은 GPGPU 프로그래밍 언어를 배우지 않고도 GPU를 이용한 프로그래밍을 할 수 있다. OpenACC 프로그램은 GPU 메모리 공간 할당, 호스트와 디바이스 간의 데이터 복사 및 GPU 연산 과정을 자동으로 또는 사용자 정의에 따라 수행하게 된다. 수치 실험으로 OpenACC와 GPU를 사용한 3...

TAG OpenACC, 그래픽 프로세서, 3차원 파동전파모델링, Graphics Processing Units, 3D wave propagation modeling

초계분지의 상시미동 지진응답

이희경 ( Heekyoung Lee ) , 김령이 ( Roungyi Kim ) , 강태섭 ( Tae-seob Kang )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제2호, 88~95페이지(총8페이지)

초계분지는 그릇과 같이 주변이 모암으로 둘러싸여 있는 닫힌 분지의 형태를 갖고 있다. 이러한 닫힌 분지에서는 입사한 지진에너지가 분지 내에서 다중 반사파를 형성하며 에너지의 집중이 발생하기 쉽다. 경상남도 합천군 초계면과 적중면에 위치한 타원형의 초계분지를 대상으로 상시미동 관측 조사를 수행하였다. 상시미동 관측 자료를 주파수 영역으로 변환하고 수평 대 수직성분 스펙트럼 비를 계산하였다. 이 결과로부터 각 관측 지점에 대한 기본 공명주파수를 측정하였다. 이전 연구에서 알려진 우리나라 퇴적층에 대한 고유주기와 두께의 경험적인 상관관계를 이용하여, 기본 공명주파수로부터 초계분지의 퇴적층 두께 분포를 결정하였다. 급한 경사를 갖는 산지로 둘러싸인 분지 외곽에 비하여, 분지내부의 관측점에서 기본 공명주파수가 최소 1.03 Hz로 낮으며, 이에 상응하는 퇴적층이 두...

TAG 초계분지, 상시미동, 공명주파수, 퇴적물 두께, 3차원 분지 모델, Chogye basin, microtremor, resonance frequency, sediment thickness, 3D basin model

유도분극 탐사의 원리 및 활용

김빛나래 ( Bitnarae Kim ) , 남명진 ( Myung Jin Nam ) , 장한누리 ( Hannuree Jang ) , 장한길로 ( Hangilro Jang ) , 손정술 ( Jeong-sul Son ) , 김희준 ( Hee Jun Kim )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제2호, 100~113페이지(총14페이지)

유도분극(induced polarization; IP) 탐사는 분극 현상으로 인해 매질에서 발생하는 과전압을 측정하는 전기전자탐사법으로 주로 금속 광상을 찾을 때 사용되었으나 장비의 발전에 힘입어 최근에는 지하수, 환경 오염, 지반 등 여러 분야에서 다양하게 활용되고 있다. IP 탐사에는 충전율을 측정하는 시간영역 IP 탐사, 진동수 효과를 측정하는 진동수영역IP 탐사, 그리고 복소수 전기비저항을 측정하는 복소 전기비저항 탐사와 광대역 IP (spectral IP; SIP) 탐사 등이 있다. 또한, 최근에는 전극 형태의 측정 방법의 단점을 보완하기 위해 전자기 유도에 기초한 IP 법도 개발되어 지속적으로 연구가 진행되고 있다. 다양한 IP 탐사법에 대한 체계적인 이해를 돕기 위해 이 논문에서는 1) 송신원 형태와 측정 자료를 기준...

TAG 유도분극(IP), 시간영역 IP, 진동수영역 IP, SIP, 복소 전기비저항, induced polarization (IP), time-domain IP, frequency-domain IP, complex resistivity

한반도 지각의 무브아웃 속도 및 유효비타원율 시험적 산출

김기영 ( Ki Young Kim ) , 박이슬 ( Iseul Park ) , 변중무 ( Joongmoo Byun ) , 이정모 ( Jung Mo Lee )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제2호, 96~99페이지(총4페이지)

2002년에 기록한 굴절파 시험자료에 지진파 간섭학적 방법을 적용하여 구한 가상파원자료를 이용하여 한반도 지각의 무브아웃 속도와 이방계수 유효비타원율을 8개 장소에서 시험적으로 구하였다. 대략적 모호 깊이의 반사파 이벤트무브아웃 속도는 6.30 ± 0.25 km/s이며, 원거리 옾셋 반사파 주시를 테일러 근사식 3항까지 전개하여 구한 지각의 유효비타원율은 0.18 ± 0.07이다.

TAG 지진파 간섭학, 지각, 무브아웃 속도, 유효비타원율, seismic interferometry, crust, moveout velocity, effective anellipticity

모델 제약조건이 적용된 MWNI (Minimum Weighted Norm Interpolation)를 이용한 트레이스 내삽

최지현 ( Jihyun Choi ) , 송영석 ( Youngseok Song ) , 최지훈 ( Jihun Choi ) , 변중무 ( Joongmoo Byun ) , 설순지 ( Soon Jee Seol ) , 김기영 ( Kiyoung Kim ) , 이정모 ( Jeongmo Lee )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제2호, 78~87페이지(총10페이지)

MWNI (Minimum Weighted Norm Interpolation)를 이용한 내삽 방법은 고차원으로 확장이 용이하고 상대적으로 계산 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있으나 알리아스 효과가 존재하는 자료의 내삽에 취약하다. 이런 문제의 개선을 위해 제안된 방법이 모델제약(model-constrained) MWNI이다. 이 논문에서는 MWNI를 이용한 방법과 모델제약 MWNI방법의 두가지 모듈을 개발한 후 알리아스 효과가 존재하는 자료의 내삽 결과를 비교하였다. 시공간 영역(t-x domain)과 주파수-파수 영역( f-k domain)의 결과 그림을 통해서 모델제약 MWNI를 적용했을 때의 결과가 더 효과적임을 확인할 수 있었다. 동해 울릉분지의 가스 하이드레이트 부존 지역의 현장 자료에 내삽을 ...

TAG MWNI, 모델제약 MWNI, 내삽, 정규화, 알리아스 효과, model-constrained MWNI, interpolation, regularization, aliasing

시추공 3성분 계측 현장실험을 통한 미소지진 모니터링 정확도 향상 연구

김중열 ( Jungyul Kim ) , 김유성 ( Yoosung Kim ) , 윤점동 ( Jeumdong Yun ) , 권성일 ( Sungil Kwon ) , 권형일 ( Hyongil Kwon ) , 박성빈 ( Seongbin Park ) , 박주현 ( Juhyun Park )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제1호, 1~11페이지(총11페이지)

P파 및 S파의 초동주시를 활용한 역산기법들을 통해 미소지진 모니터링의 진원위치의 정확도를 향상시키기 위해 시추공 3성분 수진기를 이용한 현장실험이 수행되었다. 3성분 수진기의 수평 x 성분을 자북방향으로 정렬시키고 중추낙하형 발생원을 이용한 실험을 통해 계측자료의 P파 초동의 입자움직임으로부터 진원의 방향을 추정할 수 있었다. 한편계측자료에서 S파의 식별이 어려운 경우에도 편극필터의 적용으로 S파의 초동주시를 발췌할 수 있었다. P파 초동주시만을 이용한 역산기법은 진원위치에 대한 초기치가 진원으로부터 크게 이격되면 국부적인 최소값으로 수렴하여 정해를 찾지 못하는 경우가 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 P파와 S파의 초동주시 차이를 이용한 진원위치 결정방법과 P파 초동주시만을 이용한 역산을 복합적으로 사용한 결과 진원위치의 정확도를 향상...

TAG 미소지진 모니터링, 진원위치, 초동주시 역산, 편극필터, 시추공 3성분 수진기, Microseismic monitoring, Epicenter location, Inversion using first arrival times, Polarization filter, borehole 3-, component geophone

레일리파 토모그래피를 사용한 동아시아의 3차원 SV파 속도구조

유설한 ( Seol-han You ) , 장성준 ( Sung-joon Chang )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제1호, 12~17페이지(총6페이지)

동아시아 지역에 대한 지각과 상부맨틀의 속도구조를 파악하기 위해서, 레일리파 분산곡선에서 측정한 군속도 값을 사용하여 SV파 토모그래피 역산을 수행하였다. 한국, 일본, 그리고 중국에 설치된 253개의 광대역 관측소에 기록된 321개의 지진자료를 사용하였다. 다중필터기법(multiple filtering technique)을 사용하여, 3 ~ 150초 사이의 주기 범위에 대하여, 5,167개의 레일리파 분산 곡선을 획득한 후, 역산을 수행하여 깊이 10 ~ 100 km에 대한 SV파 토모그래피 모델을 얻었다. 다른 지역과는 다르게 동해지역 하부의 깊이 10 km에서 고속도 이상이 관찰되며 깊이 15 ~ 20 km에서는 강한 고속도 이상이 관측되는데, 이는 맨틀물질의 존재를 나타내는 것으로 생각된다. 따라서 모호면의 깊이가 주변지역...

TAG 레일리파, 분산 곡선, 군속도, 토모그래피, 3차원 속도모델, Rayleigh wave, Dispersion curve, Group velocity, Tomography, 3D velocity model

동아시아 S파 상대 주시 토모그래피

조성흠 ( Seongheum Cho ) , 장성준 ( Sung-joon Chang )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제1호, 18~24페이지(총7페이지)

동아시아 지역의 S파 맨틀속도구조를 파악하기 위해, 한반도와 일본 지역에 설치된 129개의 광대역 속도 관측소상에 기록된 원거리 지진 자료를 이용하여 S파 상대 주시 토모그래피를 수행하였다. 보다 정확한 S파 상대 주시의 계산을 위해 다중 채널 상호 상관법을 적용하였으며 파선이론을 기초로 역산을 수행하였다. 역산 결과 주요 판의 경계를 따라 섭입하는 태평양판과 필리핀해판이 고속도 이상으로 나타났으며, 맨틀 전이대를 따라 수평으로 존재하는 태평양판이 확인되었다. 또한 한반도 동부의 하부에서 약 300 km 깊이까지 저속도 이상이 발견되었으며, 이 저속도 이상체는 울릉분지와 울릉도 형성에 연관이 있을 것으로 판단된다. 제주도 하부 200 ~ 700 km 사이에 나타나는 저속도 이상은 제주도의 형성과 관련이 있을 것으로 생각되며, 이와 같은 저속도 이상체...

TAG S파 속도, 상대 주시, 토모그래피, 다중 채널 상호 상관, S-wave velocity, relative travel time, tomography, Multi-Channel Cross-Correlation

러브파 토모그래피를 이용한 동아시아의 3차원 SH파 속도구조와 이방성 연구

민경민 ( Kyungmin Min ) , 장성준 ( Sung-joon Chang )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제1호, 25~32페이지(총8페이지)

이 연구는 동아시아 지역의 지각과 상부맨틀의 3차원 SH파 속도구조 및 지진파 속도 방사 이방성을 알아보기 위하여 수행되었다. SH파 속도모델은 한국과 일본, 중국에 설치되어 있는 광대역 지진관측소에 기록된 지진자료로부터 러브파 군속도 분산 자료를 획득한 후 이를 역산하여 구하였다. 군속도 분산곡선은 총 3,369개의 파선경로에 대하여 다 중필터기법을 사용하여, 접선 성분에 기록된 주기 3 ~ 150 초 범위의 러브파 군속도를 획득하였다. 획득한 군속도자료를 역산하여 깊이 100 km까지의 SH파 속도구조를 계산하였다. 10 ~ 40 km 깊이에서 동해지역은 일본지역보다 SH파 속도가 빠르게 나타난다. 고속도 이상이 나타나는 깊이로 판단할 때, 모호면의 깊이는 동해의 경우 10 ~ 20 km 사이, 한반도의 경우에는 35 km 부근에서 모호면이 ...

TAG 러브파, 분산곡선, 방사 이방성, 토모그래피, Love wave, dispersion curve, radial anisotropy, tomography

지상 송신원 항공 전자탐사 자료의 횡적 제한 역산

조인기 ( In-ky Cho ) , 장제훈 ( Je-hun Jang ) , 이명종 ( Myeong-jong Yi ) , 임형래 ( Hyoung-rae Rim )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2017] 제20권 제1호, 33~42페이지(총10페이지)

최근 도입된 지상 송신원 항공 전자탐사 시스템(grounded electrical-source airborne transient electromagnetic, GREATEM)은 신호가 강력하여 가탐심도 향상은 물론 잡음이 심한 지역에서도 적용 가능하다. 비록 GREATEM은 지상에 설치된 긴 전선을 송신원으로 사용하는 시간영역 전자탐사법이지만, 방대한 항공탐사 자료의 2차원 혹은 3차원 해석은 계산시간이 너무 많이 소요되어 실질적인 적용이 어렵기 때문에 GREATEM 탐사 자료는 주로 1차원 해석에 의존하고 있다. 일반적으로 방대한 항공 전자탐사 자료의 해석은 각 측점에서 얻어진 자료에 대한 1차원 역산 결과를 병합하여 전기비저항 2차원 단면을 작성하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 병...

TAG 지상 송신원 항공 전자탐사, 1차원 역산, 횡적 제한 역산, GREATEM, 1D inversion, laterally constrained inversion (LCI)

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