전기비저항 탐사에서 측정되는 양은 두 전위전극 사이의 전위차이다. 이 전위차가 양일 경우에는 겉보기 비저항도 양의 값을 가지며, 음일 경우에는 겉보기 비저항도 음의 값을 나타낸다. 또한 측정되는 전위차의 부호는 전기장의 방향에 따라 좌우된다. 만약 측정방향과 전기장의 방향이 같다면, 전위차와 겉보기 비저항은 양의 값을 보이게 되며, 그 반대의 경우에는 음의 값을 나타낸다. 일반적으로 지표 전기비저항 탐사에는 측정방향과 1차 전기장의 방향이 같은 전극 배열을 사용하며, 이 방향의 1차 전기장은 2차 전기장에 비하여 항상 크다. 따라서 일반적인 전극배열을 사용하는 지표 전기비저항 탐사의 경우에는 지형이 평탄하고 잡음이 없다면 음의 겉보기 비저항은 나타나지 않는다. 그러나 시추공-시추공 전기비저항 탐사의 경우에는 1차 전기장의 방향과 측정방향이 일치하지 않으며, 경우에 따라서는 1차 전기장의 측정방향 성분이 2차 전기장의 측정방향 성분 보다 그 크기가 작을 수 있다. 이 경우 2차 전기장의 방향과 측정방향이 서로 반대일 경우에는 음의 겉보기 비저항이 나타날 수 있다. 따라서 음의 겉보기 비저항은 측정방향의 1차 전기장이 매우 작은 영역에서 발생할 가능성이 높다.
전기비저항 탐사에서 측정되는 양은 두 전위전극 사이의 전위차이다. 이 전위차가 양일 경우에는 겉보기 비저항도 양의 값을 가지며, 음일 경우에는 겉보기 비저항도 음의 값을 나타낸다. 또한 측정되는 전위차의 부호는 전기장의 방향에 따라 좌우된다. 만약 측정방향과 전기장의 방향이 같다면, 전위차와 겉보기 비저항은 양의 값을 보이게 되며, 그 반대의 경우에는 음의 값을 나타낸다. 일반적으로 지표 전기비저항 탐사에는 측정방향과 1차 전기장의 방향이 같은 전극 배열을 사용하며, 이 방향의 1차 전기장은 2차 전기장에 비하여 항상 크다. 따라서 일반적인 전극배열을 사용하는 지표 전기비저항 탐사의 경우에는 지형이 평탄하고 잡음이 없다면 음의 겉보기 비저항은 나타나지 않는다. 그러나 시추공-시추공 전기비저항 탐사의 경우에는 1차 전기장의 방향과 측정방향이 일치하지 않으며, 경우에 따라서는 1차 전기장의 측정방향 성분이 2차 전기장의 측정방향 성분 보다 그 크기가 작을 수 있다. 이 경우 2차 전기장의 방향과 측정방향이 서로 반대일 경우에는 음의 겉보기 비저항이 나타날 수 있다. 따라서 음의 겉보기 비저항은 측정방향의 1차 전기장이 매우 작은 영역에서 발생할 가능성이 높다.
In the resistivity method, the potential difference between two grounded electrodes is measured and this can be positive or negative. The apparent resistivity and the potential difference have the same polarity. Since the electric field is the gradient of the potential, the polarity of the potential...
In the resistivity method, the potential difference between two grounded electrodes is measured and this can be positive or negative. The apparent resistivity and the potential difference have the same polarity. Since the electric field is the gradient of the potential, the polarity of the potential difference depends on the direction of the electric field. If the direction of the vector connecting two grounded electrodes is the same to that of the electric field, the measured potential difference and the apparent resistivity become positive. If the opposite is the case, they become negative. In general, the primary electric field and the vector connecting two potential electrodes have the same direction in a surface resistivity method. In this case, the measured potential difference is always positive because the primary electric field is greater than the secondary field. Therefore, the apparent resistivity is always positive if noise is free and topography is flat. The secondary field component, however, can be greater than the primary field component along the vector connecting two potential electrodes in the cross-hole resistivity method. Furthermore, if the secondary electric field and the vector connecting two potential electrodes have an opposite direction, the apparent resistivity become negative. Consequently, the apparent resistivity may be negative in the region where the primary electric field component along the vector connecting two potential electrodes is very small.
In the resistivity method, the potential difference between two grounded electrodes is measured and this can be positive or negative. The apparent resistivity and the potential difference have the same polarity. Since the electric field is the gradient of the potential, the polarity of the potential difference depends on the direction of the electric field. If the direction of the vector connecting two grounded electrodes is the same to that of the electric field, the measured potential difference and the apparent resistivity become positive. If the opposite is the case, they become negative. In general, the primary electric field and the vector connecting two potential electrodes have the same direction in a surface resistivity method. In this case, the measured potential difference is always positive because the primary electric field is greater than the secondary field. Therefore, the apparent resistivity is always positive if noise is free and topography is flat. The secondary field component, however, can be greater than the primary field component along the vector connecting two potential electrodes in the cross-hole resistivity method. Furthermore, if the secondary electric field and the vector connecting two potential electrodes have an opposite direction, the apparent resistivity become negative. Consequently, the apparent resistivity may be negative in the region where the primary electric field component along the vector connecting two potential electrodes is very small.
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문제 정의
특히 전기비저항 탐사현장에서 빈번히 발생하는 음의 겉보기 비저항에관하여 수많은 논란이 지속되고 있다. 본 논문에서는 이러한음의 겉보기 비저항이 과연 물리적으로 타당한가에 대하여 이론적 고찰을 통하여 규명하고자 하였다.
특히 현장 자료획득 시에 자주 발생하는 음의 겉보기 비저항에 관해서는 논란이 계속되고 있다(정현기와 정호준, 1999). 본연구에서는 지형이 평탄하다는 가정하에 전기비저항 탐사에서 널리 사용되는 단극배열, 단극-쌍극자배열 및 쌍극자배열에 대하여 음의 겉보기 비저항을 유발시키는 원인을 이상체와 그 주변에서의 전하, 전기장 및 전위의 분포상황을 통하여 분석하고, 과연 음의 겉보기 비저항을 해석에 사용해야 하는지 아니면 버려야 하는가에 대한 이론적 지침을 제공하고자 한다.
그러나 현장 조사자료에는 항상 잡음이 내포되어 있으며, 이 잡음은 겉보기 비저항에 결정적인 영향을 미치게 된다. 여기서는 간단한 형태의 잡음원인 점 잡음원(point noise source)이 겉보기 비저항 자료에 미치는 영향, 특히 음의 겉보기 비저항을 나타내는 발생구조에 관하여 살펴보기로 한다.
가설 설정
그러나 자연잡음 및 장비의 내부잡음은 여기서는 고려하지 않고 단지 지하에 존재하는 인공잡음에관해서만 기술하기로 한다. 또한 인공잡음은 대개 지표 근처에존재하므로 지표탐사의 경우에 국한하고, 잡음이 점 전류원에 의하여 발생한다고 가정하여 잡음이 탐사자료에 미치는 영향에 관하여 논의한다.
5는 점 잡음원이 존재할 경우의 전기비저항 탐사에서 얻어진 겉보기 비저항 분포양상을 2차원 등고선도로 나타낸 것이다. 잡음원의 크기는 송신전류의 1%로 가정하였다. 이 때 전류 전극은 원점 (0, 0, 0)에 존재하고 점 잡음원의 공간좌표는 (10, 0, 1)으로 설정하였다.
성능/효과
따라서 AV = AVp + &VS 의 관계식을 만족한다. (2)식은 전기비저항탐사에서 사용되는모든 배열에 관해 적용되는 겉보기 비저항의 일반식이라 할수 있으며, ptJDVp 는 거리계수(geometric factor)와 같은 의미를 갖는다.
후속연구
그러나 시추공-시추공 전기비저항 탐사의 경우에는 전극배열 방법에 따라서는 1차 전위차가 0에 근접하는 영역에서 측정을 수행해야 하며, 이상체의 특성에 따라서는 음의 겉보기 비저항이 나타날 수도 있다. 이상에서 평탄한 지역에서 수행되는 통상적인 지표 전기비저항 탐사에서는 음의 겉보기 비저항이 나타날 수 없음을 알 수 있으며, 현장에서 발생하는 음의 겉보기비저항은 잡음 또는 측정장비의 오류로 판단해야 할 것이다. 한편 단극-쌍극자배열과 쌍극자배열을 사용하는 시추공-시추공 탐사의 경우에는 음의 겉보기 비저항이 나타날 수 있으며, 이들 음의 겉보기 비저항은 자료가 매우 안정적이고 신호 대 잡음 비가 높을 경우에는 의미를 갖게 되지만, 그렇지 못할 경우에는 의미를 부여할 수 없을 것으로 판단된다.
Kaufman, A. A., 1992, Geophysical field theory and method Part A: Academic press, Inc. p.327
West, G. F. and Macnae, J. C., 1990, Physics of the electromagnetic induction exploration method in Nabighian, M.N. Ed., Electromagnetic methods in applied geophysics Applications, vol. 2, Part A: Soc. Expl. Geophys., 5-44
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