입자 군집 최적화법을 이용한 소형루프 전자탐사 자료의 층서구조 전기비저항 역해석

장한길로 ( Hangilro Jang )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제4호, 186~194페이지(총9페이지)

물리탐사 자료의 역산 해를 찾는데 흔히 이용되는 결정론적 해법은 지역 최소점에 빠져 적절한 해에 수렴하지 못할 가능성이 크다는 단점이 존재한다. 이 문제를 해결하기 위한 대안 중 하나는 확률론적 접근법에 기반한 전역 최적화 방법을 이용하는 것이며, 여러 방법들 중에서 입자 군집 최적화(Particle Swarm Optimization, PSO)법의 적용사례가 많이 소개되었다. 이 논문에서는 PSO법을 이용한 소형루프 전자탐사 자료의 층서 구조 전기비저항 역해석 알고리즘을 개발하고 합성자료를 이용하여 역산실험을 수행하였다. 실험결과 기존의 Gauss-Newton 알고리즘으로는 최적의 역산해를 찾는데 어려움이 있는 소형루프 전자탐사 자료의 역산 시도에 PSO 방법을 적용하면 성공률을 높일 수 있음을 확인하였다.

TAG 입자 군집 최적화, 1차원 역산, 소형루프 전자탐사, 확률론적 해법, particle swarm optimization (PSO), 1D inversion, small-loop EM, stochastic method

로그 목적함수의 유사 헤시안을 이용한 라플라스 영역 파형 역산과 레벤버그-마쿼트 알고리듬

하완수 ( Wansoo Ha )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제4호, 195~201페이지(총7페이지)

파형 역산에 사용하는 로그 목적함수는 관측 자료와 모델링 자료의 로그값의 차이를 최소화하는 목적함수이다. 라플라스 영역 파형 역산에서는 주로 로그 목적함수와 유사 헤시안의 대각 성분을 이용하여 최적화를 수행한다. 이 때 유사 헤시안의 대각 성분이 0 또는 0에 가까운 값이 되는 것을 막기 위해 레벤버그-마쿼트 알고리듬을 적용한다. 본 연구에서는 로그 목적함수의 유사 헤시안의 대각 성분을 분석하여 음향파 라플라스 영역 파형 역산에서는 유사 헤시안의 대각 성분이 0 또는 0에 가까운 값을 가지지 않음을 보였다. 따라서 로그 목적함수의 유사 헤시안을 이용한 경사 방향 정규화시 레벤버그-마쿼트 알고리듬을 적용할 필요가 없다. 수치 예제에서 인공합성 자료와 현장 자료를 이용해 레벤버그-마쿼트 기법 없이도 역산 결과를 얻을 수 있음을 보였다.

TAG 라플라스 영역 파형 역산, 로그 목적함수, 유사 헤시안, 레벤버그-마쿼트 방법, Laplace-domain waveform inversion, logarithmic objective function, pseudo-Hessian, Levenberg-Marquardt method

Adam Optimizer를 이용한 음향매질 탄성파 완전파형역산

김수윤 ( Sooyoon Kim ) , 정우근 ( Wookeen Chung ) , 신성렬 ( Sungryul Shin )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제4호, 202~209페이지(총8페이지)

본 연구에서는 Adam 최적화 기법을 이용한 음향매질에서의 탄성파 파형역산 방법을 제안하였다. 탄성파 파형역산에서 최적화에 사용되는 기본적인 최대 경사법은 계산이 빠르고 적용이 간편하다는 장점이 있다. 하지만 속도 모델의 갱신에 일정한 갱신 크기를 사용함에 따라 오차가 정확하게 수렴하지 않는다. 이에 대한 대안으로 제시된 다양한 최적화 기법들의 경우 정확성은 높지만 많은 계산 시간을 필요로 한다는 한계가 있다. Adam 최적화 기법은 최근 딥 러닝 분야에서 학습 모델의 최적화를 위해 사용되는 기법으로 다양한 형태의 모델에 대한 최적화 문제에서 가장 효율적인 성능을 보이고 있다. 따라서 Adam 최적화 기법을 이용한 파형역산 방법을 개발하여 탄성파 파형역산에서의 오차가 빠르고 정확하게 수렴하도록 하였다. 제안된 역산 기법의 성능을 검증하기 위해, 일정한 갱...

TAG Adam, 최적화, 최대 경사법, 탄성파 완전파형역산, optimization, steepest descent method, full waveform inversion

표면파 탐사: 능동 탐사법을 중심으로

김빛나래 ( Bitnarae Kim ) , 조아현 ( Ahyun Cho ) , 조성오 ( Sung Oh Cho ) , 남명진 ( Myung Jin Nam ) , 편석준 ( Sukjoon Pyun ) , ( Koich Hayashi )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제4호, 210~224페이지(총15페이지)

표면파 탐사는 매우 작은 규모의 초음파 분석부터 지질공학 규모의 분석까지 다양한 분야에서 활용하고 있으며, 특히 천부 지질의 지반 안정성을 평가하는 데 활발히 이용되고 있다. 표면파 탐사는 기본적으로 지표면을 따라 전파하는 표면파의 분산 특성에 기초하여 매질의 전단 속도 분포를 파악하는 탐사법이다. 즉, 지하 구조가 1차원 구조라는 가정 하에 탐사를 수행하는 표면파 탐사는, 진동수와 전파 속도의 관계인 분산곡선을 분석하고 1차원적 역산을 통해 층서구조 속도를 계산하게 된다. 이 논문에서는 천부 지질 조사를 위한 표면파 탐사법의 기초적인 이론부터 전반적인 자료처리 과정을 기술보고를 통해 설명하고자 한다. 먼저, 표면파에 대한 개략적인 설명과 가장 큰 특징 중 하나인 분산 특성에 대하여 설명한 후 일반적인 표면파 자료처리 순서에 대하여 설명하였다. 표면파 ...

TAG 표면파 탐사, CSW, SASW, MASW, surface wave method

심도영역 속도모델 구축을 위한 구조보정 속도분석(MVA) 기술의 탄성파 현장자료 적용성 연구

손우현 ( Woohyun Son ) , 김병엽 ( Byoung-yeop Kim )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제4호, 225~238페이지(총14페이지)

최적의 심도 영역 속도를 도출하기 위한 구조보정 속도분석(MVA, migration velocity analysis) 기법을 해양에서 취득한 원거리 다중채널 탄성파 자료에 적용하여 그 효용성을 확인한다. 지금까지 통상적으로 수행된 시간 영역 자료처리 결과는 지질학적 층서해석에는 무리 없는 결과이나, 어느 정도 가능성이 있는 플레이나 리드 지역에서의 유가스 탐사에서는 저류층 지질모델 구축, 시추 설계, 매장량 계산에서 반드시 심도 영역 속도 구조와 영상이 필요하다. 데이터 영역에서 근사 방식을 사용한 공통 중간점 기반 속도 분석으로부터 도출한 속도는 처음부터 오차를 내재하여 불확실성이 높다. 반면에, 이를 보완해 줄 검층 자료가 없는 상황에서 실측 규모의 속도 구조를 도출하는데 있어 이미지 영역 구조보정 속도분석 기법은 상당히 효율...

TAG 탄성파, 자료처리, 구조보정 속도분석, 심도영역, seismic, data processing, migration velocity analysis, depth domain

저수지 안전진단을 위한 3차원 전기비저항 탐사

조인기 ( In-ky Cho ) , 용환호 ( Hwan-ho Yong )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제3호, 99~106페이지(총8페이지)

전기비저항 탐사법은 저수지 누수 구간의 탐지를 위한 효과적인 물리탐사법으로 저수지 안전진단을 위해 널리 사용되어 왔다. 저수지에서 수행되는 대부분의 전기비저항 탐사는 현장자료획득의 편의성을 고려하여 제체에 평행한 측선에 대한 2차원 탐사가 주로 적용되고 있다. 그러나 저수지는 3차원 구조를 갖기 때문에 2차원 가정에 위배되며, 2차원 해석 결과는 3차원 효과에 의한 왜곡을 피할 수 없다. 또한 2차원 탐사는 전기비저항의 2차원 단면만을 제공하므로 저수지의 3차원 구조에 대한 해석이 어려우며, 3차원적 누수 경로의 파악이 불가능하다. 이 연구에서는 저수지에서 3차원 전기비저항 탐사를 실시하고, 그 해석 결과를 2차원 탐사와 비교·분석하여 2차원 탐사의 한계 및 3차원 탐사의 장점을 제시하였다. 3차원 탐사는 2차원 탐사에 비하여 보다 정밀하게 저수지 상태 ...

TAG 전기비저항 탐사, 저수지 안전 진단, 3차원 효과, 3차원 탐사, resistivity method, dam safety inspection, 3D effect, 3D survey

지전류 모니터링 기반 지진 감지 가능성 연구

노명근 ( Myounggun Noh ) , 이희순 ( Heuisoon Lee ) , 안태규 ( Taegyu Ahn ) , 전서강 ( Seokang Jun ) , 정호준 ( Hojoon Chung )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제3호, 107~115페이지(총9페이지)

최근 발생하는 경주 및 포항 일대의 지진으로 지진 감지 연구의 중요성이 높아지고 있다. 보통 지진 활동 과정에서 막대한 양의 에너지가 축적되므로 지구물리학적 관측 값의 변화가 발생한다. 지진발생 전 혹은 동시에 압전 효과(piezoelectric effect) 및 동전기 효과(electrokinetic effect) 등에 의해 지전류의 변화가 예상 가능하며, 이러한 변화치가 통상적인 지전류 잡음수준을 넘어서는 크기로 발생된다면, 지진과 관련된 전기장의 변화를 측정가능하게 된다. 본 연구에서는 지전류를 상시 모니터링 할 수 있는 지전류 모니터링 시스템을 자체 개발하고 현장 검증하였다. 지전류 모니터링 시스템의 현장 검증을 위해 포항시 일대에서 동서 방향 40 m, 남북 방향 28 m로 측선을 설치하였다. 약 1개월간 1 ...

TAG 지진 감지, 전기장, 지전류 모니터링, 국내 지진, 지진 신호, earthquake detection, electric field, telluric current monitoring, domestic earthquake, earthquake signal

잡음이 포함된 여수근해 고해상 에어건 탄성파 탐사자료에 대한 예상 범위에서의 해저면 선정 및 너울영향 보정 사례

이호영 ( Ho-young Lee )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제3호, 116~131페이지(총16페이지)

고품질의 고해상 해저 탄성파 탐사자료를 얻기 위해서는 해상의 파도가 매우 낮은 환경에서 탐사가 이루어져야 하지만, 약간의 파도가 있는 상태에서 탐사를 수행하는 경우가 많으며 이로 인하여 자료의 품질이 저하된다. 이러한 경우에는 자료처리 과정에서 해저면 신호의 정확한 위치를 파악하여 자동적으로 파도 또는 너울의 영향을 제거함으로써 탄성파 자료의 품질을 향상시킬 수 있다. 그러나 파도의 영향으로 인하여 잡음이 포함되거나 해저면 신호가 약해진 자료에서는 해저면 위치 선정에 오류가 발생하기 쉽다. 이 연구에서는 해저면의 위치를 예상하여 좁은 선정 범위를 설정한 후 이 범위 내에서 해저면의 위치를 선정함으로써 이와 같은 오류를 감소시키는 방법을 사용하였다. 해저면 예상 위치는 다중채널 자료에서 각 채널별로 이전에 선정한 해저면의 위치들을 이용하여 산출하였다. 또한 채...

TAG 너울영향 보정, 해저면 위치 선정, 해저면 예상 범위, 잡음이 포함된 자료, 여수근해 탐사자료, swell effect correction, sea bottom detection (SBD), sea bottom expected range (SBER), noisy data, seismic data acquired off Yeosu

오염원에 따른 오염지역 물성 변화 및 물리탐사 적용 사례 소개

유희은 ( Huieun Yu ) , 김빛나래 ( Bitnarae Kim ) , 송서영 ( Seo Young Song ) , 조성오 ( Sung Oh Cho ) , ( Desy Caesary ) , 남명진 ( Myung Jin Nam )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제3호, 132~148페이지(총17페이지)

최근 안전 및 환경 등이 사회의 주요 이슈가 되고 있다. 특히 공사 현장 주변의 지반 침하 등에 따른 피해를 막기 위해 지하안전특별법까지 제정되는 등 안전에 대해서는 구체적인 노력이 진행되어 왔다. 환경 오염문제와 관련해서도 대상 지역의 지중유체 이동경로 파악 등을 통해 가능한 환경 오염 영역을 특성화 하고 지중에서 오염의 처리 및 모니터링에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로, 기존에는 주로 자원 탐사, 지질 특성 파악, 지반 탐사 등에 이용되었던 물리탐사 기법이 환경 오염 영역 파악에 적용되고 있다. 이 논문에서는 환경 오염 지역 특성화를 위한 물리탐사 연구의 기초 연구로서, 유류, 침출수, 중금속 및 질소산화물 등 여러 오염원의 특성에 따른 오염지역의 전기적 물성 변화 특성을 알아보았다. 또한 이러한 물성 변화를 파악할 수 있는 물...

TAG 물리탐사, 오염, 유류, 침출수, 중금속, geophysical surveys, contamination, NAPL, leachate, heavy metal

암석구성성분검층: 원리, 연구동향 및 향후 과제

신제현 ( Jehyun Shin ) , 황세호 ( Seho Hwang )  한국지구물리·물리탐사학회, 지구물리와 물리탐사 [2019] 제22권 제3호, 149~159페이지(총11페이지)

암석구성성분검층(중성자-감마스펙트로스코피검층)은 중성자선원의 비탄성산란과 중성자포획 작용으로부터 생성되는 감마선을 측정하여 지층의 원위치 광물조성을 추정할 수 있는 기술이다. 일반적으로 지층의 광물조성 평가는 코어에 대한 X선 회절법, X선 형광분석법 등의 실내 시험자료를 주로 이용하고 있으나 이는 조사 구간의 극히 일부분에 대한 결과이며 특히, 유체의 유동 경로 구간은 주로 파쇄대 및 사질층인데 이 구간들의 코어 회수율이 불량하여 조사 구간 전체에 대한 광물조성 평가는 한계가 있다. 따라서 시추공 전 구간에 대한 원위치 광물조성 추정 기술개발은 지중환경 평가에 중요한 역할을 할 수 있다. 이 기술은 전통, 비전통 저류층 평가를 중심으로 최근까지 장비 개발 및 관련 연구가 활발히 진행되고 있는 분야이지만 몇 개 서비스회사의 독점기술로 자세한 정보 미공개, 다...

TAG 암석구성성분검층, 중성자선원, 감마선, 광물조성, 지중환경, Borehole elemental concentration logging, neutron source, gamma ray, formation composition, subsurface environment

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