이 연구에서는 다양한 시추공 레이다 탐사법 중, 지하 갱도의 탐지에 사용이 가능한 (1) 시추공 레이다 반사법 탐사, (2) 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, (3) 크로스홀 스캐닝(crosshole scanning), (4) 레이다 토모그래피 등의 4 종류 시추공 레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계성을 탐사 사례 분석을 통해 고찰하였다. 시추공 레이다 반사법 탐사의 터널로부터 회절 양상은 완벽한 포물선 형태보다는 상부 포물선만 명확히 나타난 형태가 많았고 그 회절 이벤트는 정점을 기준으로 아래, 위 10 m 이상에 이르는 트레이스 까지 나타났다. 또한 안테나의 길이에 비해 시추공의 공경이 커지면 링잉 현상이 많이 발생함을 확인하였다. 송 수신 거리(offset)에 따라 신호의 양상이 많이 달라지며 현장여건에 따라 송 수신 거리를 조절하면 더 좋은 분해능의 자료를 획득할 수 있을 것이다. 방향성 안테나 시스템은 한 시추공만을 이용하여 터널의 3차원적인 위치를 정확히 판별할 수 있는 장점이 있으나 장비의 가격이 고가이며, 현장 작업의 난이도가 매우 높고, 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 크로스홀 스캐닝는 터널의 유무에 대한 좋은 지표가 될 수 있음을 알 수 있었으며 시추공 레이다 반사법 탐사와 같이 사용된다면 높은 신뢰도의 결과를 낼 수 있을 것이다. 레이다 토모그래피는 터널을 영상화함과 동시에 주변의 지반 물성을 얻게 되어 지하구조 파악에 효과적이라고 할 수 있다. 위의 결과를 토대로 경제적이고 효과적인 터널 탐지 방법을 제안하면, 먼저 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하여 이상 징후를 탐지 한 후, 주변의 시추공 상황에 따라 크로스홀 스캐닝이나 방향탐지 안테나를 도입하여 확인하는 것이다.
이 연구에서는 다양한 시추공 레이다 탐사법 중, 지하 갱도의 탐지에 사용이 가능한 (1) 시추공 레이다 반사법 탐사, (2) 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, (3) 크로스홀 스캐닝(crosshole scanning), (4) 레이다 토모그래피 등의 4 종류 시추공 레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계성을 탐사 사례 분석을 통해 고찰하였다. 시추공 레이다 반사법 탐사의 터널로부터 회절 양상은 완벽한 포물선 형태보다는 상부 포물선만 명확히 나타난 형태가 많았고 그 회절 이벤트는 정점을 기준으로 아래, 위 10 m 이상에 이르는 트레이스 까지 나타났다. 또한 안테나의 길이에 비해 시추공의 공경이 커지면 링잉 현상이 많이 발생함을 확인하였다. 송 수신 거리(offset)에 따라 신호의 양상이 많이 달라지며 현장여건에 따라 송 수신 거리를 조절하면 더 좋은 분해능의 자료를 획득할 수 있을 것이다. 방향성 안테나 시스템은 한 시추공만을 이용하여 터널의 3차원적인 위치를 정확히 판별할 수 있는 장점이 있으나 장비의 가격이 고가이며, 현장 작업의 난이도가 매우 높고, 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 크로스홀 스캐닝는 터널의 유무에 대한 좋은 지표가 될 수 있음을 알 수 있었으며 시추공 레이다 반사법 탐사와 같이 사용된다면 높은 신뢰도의 결과를 낼 수 있을 것이다. 레이다 토모그래피는 터널을 영상화함과 동시에 주변의 지반 물성을 얻게 되어 지하구조 파악에 효과적이라고 할 수 있다. 위의 결과를 토대로 경제적이고 효과적인 터널 탐지 방법을 제안하면, 먼저 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하여 이상 징후를 탐지 한 후, 주변의 시추공 상황에 따라 크로스홀 스캐닝이나 방향탐지 안테나를 도입하여 확인하는 것이다.
The borehole radar methods used to tunnel detection are mainly classified into borehole radar reflection, directional antenna, crosshole scanning, and radar tomography methods. In this study, we have investigated the feasibility and limitation of each method to tunnel detection through case studies....
The borehole radar methods used to tunnel detection are mainly classified into borehole radar reflection, directional antenna, crosshole scanning, and radar tomography methods. In this study, we have investigated the feasibility and limitation of each method to tunnel detection through case studies. In the borehole radar reflection data, there were much more clear diffraction signals of the upper wings than lower wings of the hyperbolas reflected from the tunnel, and their upper and lower wings were spreaded out to more than 10m higher and lower traces from the peaks of the hyperbolas. As the ratio of borehole diameter to antenna length increases, the ringing gets stronger on the data due to the increase in the impedance mismatching between antennas and water in the boreholes. It is also found that the reflection signals from the tunnel could be enhanced using the optimal offset distance between transmitter and receiver antennas. Nevertheless, the borehole radar reflection data could not provide directional information of the reflectors in the subsurface. Direction finding antenna system had a advantage to take a three dimensional location of a tunnel with only one borehole survey even though the cost is still very high and it required very high expertise. The data from crosshole scanning could be a good indicator for tunnel detection and it could give more reliable result when the borehole radar reflection survey is carried out together. The images of the subsurface also can be reconstructed using travel time tomography which could provide the physical property of the medium and would be effective for imaging the underground structure such as tunnels. Based on the results described above, we suggest a cost-effective field procedure for detection of a tunnel using borehole radar techniques; borehole radar reflection survey using dipole antenna can firstly be applied to pick up anomalous regions within the borehole, and crosshole scanning or reflection survey using directional antenna can then be applied only to the anomalous regions to detect the tunnel.
The borehole radar methods used to tunnel detection are mainly classified into borehole radar reflection, directional antenna, crosshole scanning, and radar tomography methods. In this study, we have investigated the feasibility and limitation of each method to tunnel detection through case studies. In the borehole radar reflection data, there were much more clear diffraction signals of the upper wings than lower wings of the hyperbolas reflected from the tunnel, and their upper and lower wings were spreaded out to more than 10m higher and lower traces from the peaks of the hyperbolas. As the ratio of borehole diameter to antenna length increases, the ringing gets stronger on the data due to the increase in the impedance mismatching between antennas and water in the boreholes. It is also found that the reflection signals from the tunnel could be enhanced using the optimal offset distance between transmitter and receiver antennas. Nevertheless, the borehole radar reflection data could not provide directional information of the reflectors in the subsurface. Direction finding antenna system had a advantage to take a three dimensional location of a tunnel with only one borehole survey even though the cost is still very high and it required very high expertise. The data from crosshole scanning could be a good indicator for tunnel detection and it could give more reliable result when the borehole radar reflection survey is carried out together. The images of the subsurface also can be reconstructed using travel time tomography which could provide the physical property of the medium and would be effective for imaging the underground structure such as tunnels. Based on the results described above, we suggest a cost-effective field procedure for detection of a tunnel using borehole radar techniques; borehole radar reflection survey using dipole antenna can firstly be applied to pick up anomalous regions within the borehole, and crosshole scanning or reflection survey using directional antenna can then be applied only to the anomalous regions to detect the tunnel.
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문제 정의
시추공 레이다 반사법 탐사방법 중 쌍극자 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 통해 터널로부터의 전형적인 회절 형태와 다양한 매질에서의 투과 특성, 시추공 공경과의 관계 등에 대해 살펴보고자 했으며, 방향탐지 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 이용 해단일 시추공을 이용한 지하 터널의 정확한 위치 추정 가능성을 확인하고자 하였다. 레이다 토모그래피를 통해서는 터널의 정확한 위치와 주변 매질의 물성 정보를 영상화 하는데 목적을 두었다. 한편 크로스홀 스캐닝은 특히 공기로 충진 된 터널의 존재 유무를 판단하는데 매우 유용한 방법으로 현장 실험을 통해 그 적용성을 확인하고자 하였다.
고찰하고자 한다. 시추공 레이다 반사법 탐사방법 중 쌍극자 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 통해 터널로부터의 전형적인 회절 형태와 다양한 매질에서의 투과 특성, 시추공 공경과의 관계 등에 대해 살펴보고자 했으며, 방향탐지 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 이용 해단일 시추공을 이용한 지하 터널의 정확한 위치 추정 가능성을 확인하고자 하였다. 레이다 토모그래피를 통해서는 터널의 정확한 위치와 주변 매질의 물성 정보를 영상화 하는데 목적을 두었다.
이 연구에서는 지하갱도 또는 미확인 터널의 탐지를 목적으로 수행한 시추공 레이다 탐사 사례를 통하여, ① 시추공 레이다 반사법 탐사, ② 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, (3) 크로스홀 스캐닝 (crosshole scanning), ④ 레이다 토모그래피의 4 종류 시추공 레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계를 고찰하고자 한다. 시추공 레이다 반사법 탐사방법 중 쌍극자 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 통해 터널로부터의 전형적인 회절 형태와 다양한 매질에서의 투과 특성, 시추공 공경과의 관계 등에 대해 살펴보고자 했으며, 방향탐지 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 이용 해단일 시추공을 이용한 지하 터널의 정확한 위치 추정 가능성을 확인하고자 하였다.
이 지역은 대형 교량의 교각을 설치하려는 곳으로 교각의 안정성 확보를 위해 폐갱도의 정확한 위치 파악이 매우 중요한 곳이다. 이 지역에서는 송수신 안테나 사이의 거리가 시추공 레이다 반사법 결과에 미치는 영향을 알아보기 위하여 송수신 안테나 거리를 변화해 가면서 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다. 이와 아울러 레이다 토모그래피 탐사를 통해 정확한 갱도의 위치를 파악하고, 주변의 물성에 대한 정보를 확보하고자 하였다.
이 지역에서는 송수신 안테나 사이의 거리가 시추공 레이다 반사법 결과에 미치는 영향을 알아보기 위하여 송수신 안테나 거리를 변화해 가면서 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다. 이와 아울러 레이다 토모그래피 탐사를 통해 정확한 갱도의 위치를 파악하고, 주변의 물성에 대한 정보를 확보하고자 하였다.
레이다 토모그래피를 통해서는 터널의 정확한 위치와 주변 매질의 물성 정보를 영상화 하는데 목적을 두었다. 한편 크로스홀 스캐닝은 특히 공기로 충진 된 터널의 존재 유무를 판단하는데 매우 유용한 방법으로 현장 실험을 통해 그 적용성을 확인하고자 하였다.
제안 방법
8. 위의 결론을 종합하여 체계적이고 효과적인 터널 탐지 방법을 제안하면, 먼저 시추공 레이다 반사법 탐사를 통해 이상 징후를 탐지한 후, 주변의 여건을 고려하여 방향성 안테나 탐사를 수행하여 터널 반사 신호를 분리하여 3차원적인 위치를 확인하는 것이다. 두 공 이상의 시추공이 존재할 경우, 크로스홀 스캐닝을 수행함이 추천되며, 토모그래피는 부차적인 탐사목적과 경제적인 여건을 고려하여 적용함이 바람직하다.
A 지역의 6개 시추공에서 중심 주파수 100 MHz 및 250 MHz 두 종류의 쌍극자 안테나를 이용하여 시추공 반사법 레이다 탐사를 수행하여 터널에 대한 시추공 레이다 반사법 탐사 자료의 특징과 한계를 살펴보았다.
A 지역의 DT-25와 T-3 시추공을 이용하여 크로스홀 스캐닝을 실시하였다. 시추공간의 거리는 14.
이용이 필요하다. A 지역의 시추공 T-8에서 방향성 안테나시스템의 터널 탐지 적용성을 평가하기 위해 시추공 반사법탐사를 수행하였다. Fig.
2에 A 지역의 터널 위치와 시추공 배치도가 표시되어 있다. T-8, T-l, T-7, T-6, DT-25, T-3 시추공에서 100 MHz와 250 MHz 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행 하였으며, 터널을 사이에 둔 DT-25 와 T-3 시추공에서 레이다 토모그래피와 크로스홀 스캐닝을 실시하였다. 또한 T-8 시추공에서 방향성 안테나 시스템을 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다.
c 지역은 연•아연 폐광산 지역으로, 폐갱도를 탐지하기 위해 8개의 시추공에서 시추공 레이다 반사법 탐사를 적용하였다. 이 지역은 25층 규모의 아파트가 건설된 곳으로 지하 채굴적 및 갱도에 의한 아파트의 안정성을 평가하기 위해 다양한 물리탐사 및 지 반조사가 적용된 곳이다(Kim et al.
1(c)의 레이다 토모그래피는 두 개의 시추공을 이용하여 하나의 시추공에는 송신 안테나를, 다른 시추공에는 수신 안테나를 위치시켜, 송·수신 안테나를 이동시키며 자료를 얻는다. 가장 중요한 측정변수인 신호위치 (signal position)는 송, 수신공간의 거리에 따라 가장 적절한 위치에서 직접파가 기록될 수 있도록 조정하였다. 또 다른 중요한 측정변수인 샘플링 주파수는 100 MHz 안테나를 사용할 때에 1 GHz 이상으로 설정함으로서 정확한 초동 판독이 가능하도록 하였다.
가장 중요한 측정변수인 신호위치 (signal position)는 송, 수신공간의 거리에 따라 가장 적절한 위치에서 직접파가 기록될 수 있도록 조정하였다. 또 다른 중요한 측정변수인 샘플링 주파수는 100 MHz 안테나를 사용할 때에 1 GHz 이상으로 설정함으로서 정확한 초동 판독이 가능하도록 하였다. 발췌한 초기도달 주시를 입력자료로 하여 주시 토모그래피 (traveltime tomography) 역산을 통해 시추공간의 전자기파 속도구조를 영상화 하였다.
T-8, T-l, T-7, T-6, DT-25, T-3 시추공에서 100 MHz와 250 MHz 안테나를 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행 하였으며, 터널을 사이에 둔 DT-25 와 T-3 시추공에서 레이다 토모그래피와 크로스홀 스캐닝을 실시하였다. 또한 T-8 시추공에서 방향성 안테나 시스템을 이용한 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하였다.
또 다른 중요한 측정변수인 샘플링 주파수는 100 MHz 안테나를 사용할 때에 1 GHz 이상으로 설정함으로서 정확한 초동 판독이 가능하도록 하였다. 발췌한 초기도달 주시를 입력자료로 하여 주시 토모그래피 (traveltime tomography) 역산을 통해 시추공간의 전자기파 속도구조를 영상화 하였다. 초동 발췌, 역산, 영상의 구현 등의 모든 자료처리는 본 연구팀이 개발한 토모그래피 탐사 자료 처리 소프트웨어인 TOMORAD를 이용하였다.
1(b)). 수신안테나에 감지된 4개의 신호로부터 루프 안테나 신호를 합성한 후, 3 성분 자력계와 3 성분 중력 가속도계에 의해 얻어진 안테나 방향 자료를 이용하여 시추공 주변 360 전체 방향으로부터의 신호를 방위각별로 분류해 낸다. 방향성 안테나를 채택한 시추공 레이다 반사법 탐사 자료의 처리 과정은 Kim et al.
이 논문에서는 연구에 사용된 각각의 시추공 레이다 탐사 방법을 소개하고, 현장 실험 장소에 대해 개괄적으로 설명한 후, 개별 탐사방법 별로 결과 및 토의를 기술한 후 종합적인 결론을 도출한다.
이 연구에서는 ① 시추공 레이다 반사법 탐사, ② 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, ③ 크로스홀 스캐닝 (crosshole scanning), ④ 레이다 토모그래피의 4 종류 시추공 레이다 탐사법을 3 개소의 시험 탐사지역에 적용한 사례를 통해 시추공레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계를 고찰하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
따라서 큰 공경의 시추공에서 고분해능 영상을 획득하기 위해 고주파 안테나를 사용하여야만 하는 경우에는, 필수적으로 시추공 물의 영향을 제거하여야 한다. 이를 위한 현실적인 방안으로 시추공의 공경과 거의 비슷한 크기의 특수한 센트럴라이저를 제작하여 사용함으로써 시추공과 안테나 사이의 물의 양을 최대한 줄이는 방법이 추천된다.
이의 원인을 살펴보기 위하여 터널을 사각형으로 모사한 경우와 실제 터널과 같이 터널의 천정은 곡선으로, 바닥 면은 직선으로 모사한 두 경우에 대한 수치 실험을 수행하였다. 그 결과, 사각형 공동 모형의 경우에는 이상적인 포물선 형태가 나타난 반면에, 실제 터널과 같은 모형에 대한 반응은 탐사 결과와 유사하게 회절파가 포물선 꼭지점을 기준으로 하여 상부 회절파만이 강함을 확인할 수 있었다.
1(a)에서와 같이 송신 안테나와 수신 안테나의 간격을 일정하게 고정시킨 후 단일 시추공에 삽입하여 심도별로 자료를 얻는다. 측정되는 자료는 주변으로부터의 반사 이벤트들로 자료획득 후 지표레이다 탐사와 유사한 자료처리 과정을 거쳐 지하구조를 영상화한다. 반사법 탐사의 자료처리는 본 연구팀이 개발한 RADPRO for Windows를 사용하였으며 자료처리 과정은 설순지 등(2001) 에 자세히 기술되어 있다.
대상 데이터
B 지역, C 지역으로 명명한다. A 지역은 경기도 북쪽의 화강암 지역에 위치한 지하 터널 탐지 시험장으로 표고 기준으로 75 m 심도에 터널이 위치하고 터널 주위에 6인치 시추공이 다수 존재하는 곳이다. Fig.
5 m 였으며, 송신 시추공은 DT-25, 수신 시추공은 T-3 이 었다. 동일한 송수신 심도로 65 이에서 85 m 까지 매 10 cm 간격으로 자료를 획득하였다. Fig.
이 시추공에서는 송 . 수신 안테나 간격이 측정 자료에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 안테나 간격을 3 m, 4 m, 6 m, 8 m, 10 m, 12 m 로 변화해가며 자료를 획득하였다. 이 중 Fig.
14는 A 지역에서의 레이다 토모그래피 탐사 결과로 송신 안테나가 위치한 시추공은 DT-25이며 심도 65 이에서 85 m까지 측정 간격 1 m로 탐사를 수행하였다. 수신 안테나가 위치한 시추공 T-3에서는 심도 65 m에서 85 이까지 0.2 m 측정 간격으로 안테나를 이동시키면서 자료를 획득하였다. Fig.
이 연구에서 시험한 4 종류의 시추공 레이다 탐사에는 스웨덴 Mala Geoscience사의 RAMAC/Borehole 시스템을 사용하였다. 이 장비는 시간영역에서의 탐사 장비로 매우 빠른 시간에 자료를 획득하는 장점이 있으나 원리상 정확한 급전시각을 알 수 없는 단점이 있다.
시추공 레이다 탐사에서 가장 많이 사용하는 안테나는 쌍극자 안테나이며, 통상적인 시추공 레이다 반사법 탐사는 바로 쌍극자 안테나를 사용하는 탐사를 지칭한다. 이 연구에서는 쌍극자 안테나를 사용한 반사법 탐사에는 중심 주파수가 100 MHz와 250 MHz인 두 종류의 쌍극자 안테나를 이용하였다. 쌍극자 안테나는 에너지의 복사 효율이 좋으므로 측정자료의 신호대 잡음비 (S/N 비)가 높다는 장점이 있다.
이 연구의 현장 실험 장소는 3 지역이며 이를 편의상 A 지역, B 지역, C 지역으로 명명한다. A 지역은 경기도 북쪽의 화강암 지역에 위치한 지하 터널 탐지 시험장으로 표고 기준으로 75 m 심도에 터널이 위치하고 터널 주위에 6인치 시추공이 다수 존재하는 곳이다.
2m 까지 측정 간격 1 m로 탐사를 수행하였다. 한편, 수신 안테나가 위치한 시추공 CB-5에서는 심도 33.5 이에서 58.5 m 까지 0.5 m 측정 간격으로 안테나를 이동시키면서 자료를 획 득하였다.
이론/모형
측정되는 자료는 주변으로부터의 반사 이벤트들로 자료획득 후 지표레이다 탐사와 유사한 자료처리 과정을 거쳐 지하구조를 영상화한다. 반사법 탐사의 자료처리는 본 연구팀이 개발한 RADPRO for Windows를 사용하였으며 자료처리 과정은 설순지 등(2001) 에 자세히 기술되어 있다.
Ebihara (2004) 및 Takayama and Sato (2006)은 광전계 센서를 이용한 방향성 안테나를 개발한 바 있다. 이 연구에서는 스웨덴 Mala Geoscience가 개발하여 상용화한 중심 주파수 60 MHz의 방향성 안테나 시스템을 사용하였다. 이 안테나 시스템은 송신 안테나로 쌍극자 안테나를 사용하고, 수신 안테나로 4개의 로드 안테나(rod antenna)를 조합한 프레임 안테나를 사용한다(Fig.
발췌한 초기도달 주시를 입력자료로 하여 주시 토모그래피 (traveltime tomography) 역산을 통해 시추공간의 전자기파 속도구조를 영상화 하였다. 초동 발췌, 역산, 영상의 구현 등의 모든 자료처리는 본 연구팀이 개발한 토모그래피 탐사 자료 처리 소프트웨어인 TOMORAD를 이용하였다.
성능/효과
1. 시추공 레이다 반사법 탐사에서 나타나는 터널로부터의 회절 양상은, 이상적인 점 반사원에서 나타나는 완벽한 쌍곡선 형태보다는, 쌍곡선의 상부 곡선을 따라 회절파의 에너지가 강하며 하부곡선을 따라서는 매우 미약함을 보임이 특징적이다. 이는 터널이 원형이 아닌 반원형에 가까운 형태임에 주 원인이 있다.
2. 시추공 레이다 반사법 탐사에서 시추공의 공경이 클수록, 안테나 중심주파수가 높을수록 링잉 잡음이 강하게 나타난다.
4. 모든 시추공 레이다 탐사는 전기전도도가 높은 환경에 대한 적용이 어려우며, 전기비저항이 50 ohm-m 이하인 조건하에서는 토모그래피 뿐만 아니라 반사법 탐사 또한 사실상 불가능하다.
5. 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사는 한 시추공만을 이용하여 터널의 3차원적인 위치를 판별할 수 있는 대단히 큰 장점이 있으나, 현장 작업 및 해석의 난이도가 매우 높고, 시간이 많이 걸리는 단점이 있으며, 분해능이 낮고 저주파수를 쓰는데 비해 가탐심도가 낮아 이에 대한 충분한 고려가 필요하다.
6. 레이다 토모그래피는 이상대를 영상화할 뿐만 아니라 레이다 파의 속도로 조명한 지반 물성 분포에 대한 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
모사한 두 경우에 대한 수치 실험을 수행하였다. 그 결과, 사각형 공동 모형의 경우에는 이상적인 포물선 형태가 나타난 반면에, 실제 터널과 같은 모형에 대한 반응은 탐사 결과와 유사하게 회절파가 포물선 꼭지점을 기준으로 하여 상부 회절파만이 강함을 확인할 수 있었다. 따라서 터널에 의한 회절파가 상부 포물선을 따라서는 강하며 하부에서는 약하게 나타나는 현상의 주원인은 터널 단면의 형태 때문이며, 나아가서 터널을 단순한 점 반사원으로 모사하기는 어려움을 알 수 있다.
방향성 안테나 신호로부터 루프 안테나 이외에 쌍극자 안테나 신호 또한 인공적으로 합성할 수 있으며, 합성된 루프 안테나, 쌍극자 안테나 두 신호의 위상을 비교함으로써 루프 안테나에서 결정된 두 방향 중 한 방향을 결정할 수 있다. 남쪽 방향과 북쪽 방향의 두 방향 루프 안테나 신호와 쌍극자 안테나 신호를 비교한 결과, 회절 현상을 발생시키는 이상체, 즉 터널이 남쪽에 위치함을 확인할 수 있었다.
8(a)에 비해 오히려 뚜렷하게 나타난다. 두 영상을 자세히 비교하여 보면, 시추공에 나란한, 즉 거의 수직으로 발달하는 이상대에 의한 반사파는 송, 수신 안테나가 좁은 경우의 반사영상에서 더욱 뚜렷함을 알 수 있다. 이에 반해 이 상대가 경사.
따라서 직접파 조차 측정되지 않는 부분에 갱도가 존재할 가능성이 높으며 시추공 레이다 반사법 탐사의 효용성이 매우 적음을 알 수 있다. 이 지역의 전기 비저항 토모그래피 결과와 비교해보면 매질이 전기 비저항이 50 ohm-m 이하가 되면 가탐심도가 많이 제한되고 10 ohm-m 이하에서는 직접파조차도 측정되지 않음을 알 수 있었다.
후속연구
7. 크로스흘 스캐닝은 터널의 유무에 대한 좋은 지표를 제공할 있으며, 시추공 레이다 반사법 탐사와 같이 사용한다면 신뢰도가 높은 결과를 기대할 수 있을 것이다.
진 경우, 시추공에서 가까운 부분은 안테나 간격을 좁게 설정한 영상에서, 멀리 떨어진 부분은 간격을 넓게 설정한 영상에서 상대적으로 더욱 뚜렷하게 나타난다. 갱도는 0º에서 90º까지 모든 경사를 갖고 있는 반사체로 근사할 수 있으므로 안테나 간격을 넓게 설정한 영상에서 더욱 뚜렷하게 영상화될 것이다. 물론 이는 터널과 시추공 사이의 거리와 안테나 간격의 상대적인 비율의 변화에 따라 달라질 수 있으며 터널이 시추공에 가까이 위치하는 경우에는 물론 안테나 간격이 좁은 영상에서 뚜렷하게 나타날 것이다.
그러나 토모그래피보다는 측정시간이 덜 소요되므로 빠른 시간에 두 시추공 사이의 레이다파 전파 특성에 대한 정보를 획득할 수 있다는 장점이 있다. 이 연구에서는 터널에 의한 신호 형태의 파악이 목적이기 때문에 특별한 자료처리를 적용하지는 않았다.
Choi, H., and Ra, J., 1999, Detection and identification of a tunnel by iterative inversion from cross-borehole CW measurements, Microwave Opt. Techno!. Lett., 21, 458-465
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Kim, J.-H., Cho, S.-I., and Yi, M.-J., 2004a, Borehole radar survey to explore limestone cavities for the construction of a highway bridge, Exploration Geophysics, 35, 80-87
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Zhou, H., and Sato, M., 2000, Application of vertical radar profiling technique to Sendai Castle, Geophysics, 65, 533-539
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