심층 학습 기법을 이용한 탄성파 자료 잡음 제거 적용사례 분석

조준현 ( Jun Hyeon Jo ) , 하완수 ( Wansoo Ha )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제2호, 72~88페이지(총17페이지)

최근 컴퓨터 하드웨어 성능의 급속한 발전으로 인해 계산 비용이 상대적으로 낮아지면서 기계 학습 기법을 지구물리학적 문제에 적용하는 사례가 점차 증가하고 있다. 특히 심층 학습 기법이 복잡하고 비선형적인 문제를 성공적으로 해결하는 사례가 많아지면서 큰 인기를 얻고 있다. 이 논문에서는 심층 학습 기법을 이용한 탄성파 자료 잡음 제거 적용 사례를 조사하고 소개하였다. 감쇠하고자 하는 잡음 유형에 따라 일관성 잡음 적용사례, 무작위 잡음 적용사례, 일관성 잡음 및 무작위 잡음 적용사례로 분류하였고 해당 잡음 제거에 사용된 심층 학습 기법에 대해 조사하였다. 대표적인 심층 학습 기법인 심층 신경망은 탄성파 잡음 제거에 사용된 기존 기법과 달리 잡음의 특징을 스스로 학습하며 매개변수를 자동으로 최적화한다. 따라서 기존 기법에 비해 일반화 문제에 덜 민감하며 인적 ...

TAG 심층 학습, 잡음 제거, 일관성 잡음, 무작위 잡음, 심층 신경망, deep learning, denoisng, coherent noise, random noise, deep neural networks

물리탐사에 유용한 좌표계 회전 정리

송윤호 ( Yoonho Song )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제2호, 89~96페이지(총8페이지)

물리탐사에서 유용한 3차원 좌표계 회전 문제를 일관성있게 정리하였다. 일관성을 유지하기 위한 기준으로 오른손 좌표계의 정의에서 출발하였다. 또한 능동 회전과 수동 회전의 개념을 설명하고, 서로 다른 좌표계 간의 회전 및 역회전은 전치행렬의 관계로서 기준 좌표계와 센서 좌표계 사이의 회전 관계를 명확히 하였다. 3차원 회전에서는 항법 등에서 사용하는 요-피치-롤(yaw-pitch-roll) 회전과 물리검층에서 쉽게 이해할 수 있는 방위각-편차-센서회전 회전 방식의 회전 행렬을 설명하였다. 또한, 이 둘과 Rodrigues 회전 공식에 의한 회전 행렬 각각의 각도를 구하는 수식을 정리하였다. 요-피치-롤 방식의 회전에서 나타나는 “Gimbal Lock” 현상을 그림과 수식으로 설명하고, 이의 해결방안으로 동원되는 사원수(quaternion)의 원리와 적용 방법...

TAG 좌표계 회전, 요-피치-롤, 방위각-편차-센서회전, Rodrigues 회전 공식, 사원수, coordinate transform, yaw-pitch-roll, azimuth-deviation-tool face rotation, Rodrigues’ rotation formula, quaternion

기계 학습 기반 탄성파 자료 단층 해석: 연구동향 및 기술소개

최우창 ( Woochang Choi ) , 이강훈 ( Ganghoon Lee ) , 조상인 ( Sangin Cho ) , 최병훈 ( Byunghoon Choi ) , 편석준 ( Sukjoon Pyun )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제2호, 97~114페이지(총18페이지)

최근 과학기술 및 공학 전 분야에서 기계 학습을 적용하는 연구들이 매우 활발하게 수행되고 있다. 탄성파 탐사분야 또한 해석, 처리, 취득 등 모든 영역에서 기계 학습을 적용한 연구들이 빠르게 증가하는 추세이다. 그 중 단층 해석은 탄성파 자료 해석 분야에 있어 가장 중요한 기술 중 하나이며, 기계 학습을 적용하기에 가장 적합한 분야이기도 하다. 이 논문에서는 다양한 기계 학습 기법들에 대해 소개하고 단층 해석에 적합한 기법들과 그 이유를 기술하였다. 물리탐사분야의 저명한 국제 학술지에 게재된 논문과 국제 학술대회 발표 사례들을 조사하여 연도별, 분야별 연구 현황을 정리하였으며, 그 중 기계 학습을 사용한 단층 해석 연구들을 집중적으로 분석하였다. 단층 해석 기술은 입력 자료 및 기계 학습 모델의 형태에 따라 탄성파 속성 기반 기술, 탄성파 이미지 ...

TAG 기계 학습, 탄성파 탐사, 단층 해석, 탄성파 속성, 합성곱 신경망, machine learning, seismic exploration, fault interpretation, seismic attribute, convolutional neural network

콤솔 멀티피직스를 이용한 2차원 탄소성 인장 암석권 모형에서 발생하는 전단열에 관한 수치 모사 연구

조태환 ( Taehwan Jo ) , 소병달 ( Byung-dal So )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제1호, 1~12페이지(총12페이지)

섭입 및 열개와 같이 대변형을 수반하는 지구동역학적 현상 발생은 암석권의 국지적인 약대의 발달이 필요하다. 이러한 약화 기작 중 하나인 전단열은 암석권의 온도를 국부적으로 높여 강도를 낮추는 역할을 하여 암석권 파괴를 촉진시킬 수 있다. 본 연구에서는 전단열에 대한 정량적인 분석을 위하여 2차원 탄소성 인장 분지 모형을 제작하여 기존수치 모사 연구를 벤치마크하였다. 암석권의 항복강도, 인장 속도, 변형량- 및 온도-의존성 약화 현상 등을 조절하여 전단열 발생량에 미치는 영향을 분석하였다. 실험 결과, 약화를 고려하지 않은 경우 전단열의 발생량은 암석권의 항복강도 및 인장 속도와 양의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 기준 모형인 항복강도 100 MPa, 인장 속도 2 cm/yr로 설정된 경우, 총 20 km 인장된 시점(0.025의 변형률)에서 ~ 50 ...

TAG 전단열, 탄소성, 콤솔 멀티피직스, 항복강도, 변형 약화, shear heating, elastoplasticity, comsol multi-physics, yield strength, strain-softening

동해 해역 원거리 해양탄성파 탐사자료의 이방성 분석을 이용한 전산처리

주용환 ( Yonghwan Joo ) , 김병엽 ( Byoung-yeop Kim )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제1호, 13~21페이지(총9페이지)

해양 탄성파 탐사 시 깊은 심도의 지하구조를 영상화하기 위해서는 원거리 벌림자료의 취득 및 처리가 필수적이다. 이러한 원거리 벌림자료에 대해 일반적인 자료처리를 적용하게 되면 탄성파 이방성으로 인해 과도한 수직 시간차 늘어짐과 비쌍곡선 무브아웃 현상이 발생하여 정확한 지하구조를 도출하기가 어렵다. 한국지질자원연구원은 2017년 울릉분지 해역의 심부 지질구조 파악을 위하여 5.7 km 스트리머와 해저면 지진계를 이용해서 2차원 해양·해저면 복합 탄성파 탐사를 수행하였다. 이 연구에서는 스트리머를 이용해 취득된 원거리 벌림자료에 대해 속도와 이방성 변수의 순차 반복적인 갱신을 통해 실제 지질구조를 반영한 속도 및 이방성 변수를 최종적으로 획득하고 이를 이용하여 이방성 참반사보정을 수행하였다. 그 결과 등방성 참반사보정과 달리 탄성파 이방성의 영향으로 인해 긴 벌림...

TAG 해양 탄성파 탐사, 탄성파 이방성, 원거리 벌림자료, 자료처리, marine seismic survey, seismic anisotropy, long-offset data, data processing

남서태평양 통가열도 TA (Tofua Arc) 12 해저산의 해저지형과 자력자료를 이용한 3차원 자화벡터역산 모델 연구

최순영 ( Soon Young Choi ) , 김창환 ( Chang Hwan Kim ) , 박찬홍 ( Chan Hong Park ) , 김형래 ( Hyung Rae Kim )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제1호, 22~37페이지(총16페이지)

이 연구는 남서태평양 통가열도에 위치한 TA (Tofua Arc) 12 해저산에 대한 해저지형, 자력자료를 이용한 자화벡터역산 모델링을 통해 해저면에서 심부층까지의 종합적인 3차원 자력구조 특징을 분석하였다. 북서-남동 방향성을 가진 타원형의 칼데라 해저지형이 TA 12 해저산 정상부에서 나타나며, 두 개의 작은 콘 모양의 지형이 칼데라 정상부 함몰지형에 존재한다. 또한 해저산 정상부 서쪽 사면에서는 콘 지형이 나타나는 지역부터 해저산 기저부 남서쪽 사면까지 큰 규모의 사면 해저곡이 보인다. TA 12 해저산에서는 칼데라 함몰지형에 저자기이상대가 나타나고 그 주변 칼데라 정상부 및 사면 지역에 고자기이상대가 둘러싸여 있다. 이는 함몰지형을 포함한 칼데라 정상부 지역에 강한 자성체의 분포 또는 마그마 관입 가능성이 있다고 해석될 수 있다. 3...

TAG 남서태평양, 통가열도, 해저지형, 총자기강도(TMI), 3차원 자력모델링, 자화벡터역산(MVI), Southwestern Pacific, Tofua Arc, bathymetry, total magnetic intensity (TMI), three-dimen-sional modeling, magnetization vector inver-sion (MVI)

다성분 해저면 탄성파 탐사자료에 대한 음향파 완전파형역산 전략

황종하 ( Jongha Hwang ) , 오주원 ( Ju-won Oh ) , 이진형 ( Jinhyung Lee ) , 민동주 ( Dong-joo Min ) , 정희철 ( Heechul Jung ) , 송영수 ( Youngsoo Song )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제1호, 38~49페이지(총12페이지)

음향파 완전파형역산은 탄성파 탐사를 통해 얻은 관측자료와 음향파 모델링자료를 맞춤으로써 지층의 속도모델을 고해상도로 구축하는 최적화 과정이다. 기존의 스트리머를 이용한 해양 탄성파 탐사 자료에 대한 음향파 완전파형역산에서는 압력자료만을 활용하여 P파 속도모델을 구축한다. 그러나 최근 다성분 해저면 탄성파 탐사기술의 발달로 다성분자료의 취득 사례가 늘고 있으며, 이에 따라 해양에서 얻어지는 다성분 자료를 활용한 음향파 완전파형역산 기법에 대한 연구가 필요하다. 이 연구에서는 수평 및 수직 입자가속도 자료를 활용한 효과적인 음향파 완전파형역산 전략을 제시하고자 한다. 이를 위해, 우선 음향파 모델링으로 제작된 압력 및 입자가속도 자료와 민감도커널을 분석하여 파형역산 과정에서 각 자료의 성분별 특성을 관찰하였다. 압력 자료에 함께 나타났던 직접파, 다이빙파 및 반사파...

TAG 음향파 완전파형역산, 해저면 케이블 탐사, 다성분자료, 순차역산전략, acoustic full-waveform inversion (AFWI), ocean-bottom cable (OBC), multi-component data, sequential inversion strategy

원통형 이상체에 의한 자력 반응식

임형래 ( Hyoungrea Rim ) , 엄주영 ( Jooyoung Eom )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제1호, 50~54페이지(총5페이지)

이 논문에서는 축 방향 대칭성을 가지는 원통형 이상체 대한 자력 반응식을 유도하였다. 일정한 방향으로 자화된 이상체가 생성시키는 자력장은 일정한 밀도를 가지는 이상체에 의한 중력 변화율 텐서로부터 변환 가능한 포아송(Poisson) 관계식을 이용하여 기존에 이미 유도된 원통형에 의한 중력 변화율 텐서로부터 3성분 자력 벡터를 유도하였다. 축 방향 대칭성을 이용하여 중력 변화율 텐서를 원통 좌표계에서 유도하였고 이를 직교 좌표계로 변환한 후 이상체의 자화 방향과 결합하여 3성분 자력 벡터를 유도하였다.

TAG 자력, 중력 변화율 텐서, 포아송 관계식, 원통형 이상체, magnetic, gravity gradient tensor, Poisson’s relation, cylinder

직육면체 프리즘에 의한 중력, 자력, 중력 변화율 텐서 및 자력 변화율 텐서의 반응식

임형래 ( Hyoungrea Rim )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2020] 제23권 제1호, 55~60페이지(총6페이지)

직육면체 프리즘에 대한 중력, 자력, 중력 변화율 텐서 및 자력 변화율 텐서 반응식을 정리하였다. 직교 좌표계에서 직육면체 프리즘에 대한 삼중 적분으로 수직 중력을 유도하고, 직육면체의 축 방향 대칭성을 이용하여 순환 치환으로 두 개의 수평 중력 성분을 유도한다. 벡터 중력을 각 성분 별로 미분하여 중력 변화율 텐서를 유도한다. 포아송(Poisson) 관계식을 이용하면 일정한 방향으로 자화된 벡터 자력은 중력 변화율 텐서로부터 얻어진다. 벡터 자력을 각 방향으로 미분하여 최종적으로 자력 변화율 텐서를 유도하였다.

TAG 중력, 자력, 중력 변화율 텐서, 자력 변화율 텐서, gravity, magnetic, gravity gradient tensor, magnetic gradient tensor

카루넨-루베 변환을 이용한 탄성파 그라운드 롤 억제 효과

장성형 ( Seonghyung Jang ) , 이동훈 ( Donghoon Lee )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제4호, 177~185페이지(총9페이지)

육상 탄성파 탐사자료에서 쉽게 관찰되는 그라운드 롤은 표면파의 일종으로 대표적인 일관성 잡음이다. 반사파 자료처리 과정에서 그라운드 롤은 잡음에 해당하기 때문에 제거하게 되는데, 반사 신호와 중첩되는 경우 반사파 신호음이 손상되는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 반사 신호음 손실을 줄이면서 그라운드 롤을 효과적으로 억제할 수 있는 방법을 찾기 위해 카루넨-루베 변환을 중심으로 살펴보고 그 결과를 분석하였다. 균질 탄성매질에서 구한 인공자료 수치 모형 실험에서 그라운드 롤이 뚜렷하게 감소된 것을 확인할 수 있으나 현장자료 적용실험에서는 띠통과 필터링 결과와 큰 차이점을 발견할 수 없었다. 이러한 현상은 현장자료에서 여러 주파수 대역을 포함하고 있는 그라운드 롤에 대해 선형 수평정렬 모음(Linear moveout gather)을 계산하기 어렵기 때문으로 여길 ...

TAG 육상 탄성파 탐사, 표면파, 그라운드 롤, 카루넨-루베 변환, 특이값 분해, seismic, surface wave, ground roll, Karhunen-Loeve transform, SVD

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10