[논문]한국의 전기비저항탐사

김희준

한국의 전기비저항탐사
Electrical Resistivity Methods in Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.39 no.4, 2006년, pp.473 - 483

초록
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비록 2차 세계대전 이전에 자연전위가 관측되었다는 기록도 있기는 하지만, 한국에서 대전 이후 서서히 발전하던 전기탐사가 본격적으로 보급된 것은 1980년대 이후의 일이다. 다른 선진국과 달리 한국의 경우 전기비저항법을 환경문제보다 토목 건설 문제에 상대적으로 더 많이 적용하고 있다. 다른 모든 기술분야와 마찬가지로 반도체산업의 발전은 자료 수집과 잡음 감쇄처리에서 혁신을 가져왔으며, 지난 25년 동안 전기비저항 자료의 수집, 처리 및 해석에 있어서 두드러진 발전이 있었다. 평활화제약 모델에 의한 2차원 전기비저항 역산의 개발은 지난 40년 동안 물리탐사 자료해석에서 가장 현저한 변화 중 하나이며, 지금은 겉보기비저항 자료에 일반적으로 적용되고 있다. 전기비저항 분포를 가단면도가 아니라 단면도로 나타낼 수 있게 된 것은 자료해석에 혁신을 가져왔다. 일반적인 전자기 문제에서는 감도 계산을 위해 대단히 많은 전진 모델링을 필요로 하지만, 전기비저항법에서는 전류원과 수신점이 같은 위치를 차지하기 때문에 계산효율이 높아서 이전에는 처리하기 어려웠던 3차원 역산도 이제는 가능해졌다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although application of electrical methods in Korea began with observation of self potentials before World War II, the methods were developed slowly by the beginning of 1980's when a major burst of development activity took place. DC resistivity methods are applied in Korea more to geotechnical problems rather than to environmental ones unlike other developed countries. As with every other branch of technology, the evolving speed of the silicon chip and of streaming data to hard disk has revolutionized data collection and noise reduction processing. The last two decades saw major advances in data collection, processing, and interpretation of electrical data. Development of smooth-model two-dimensional (2D) resistivity inversion is one of the most visible changes to geophysical interpretation of the last 40 years and is now routinely applied to apparent resistivity data. The ability to represent resistivities in section rather than pseudosection view has revolutionized interpretation. Although calculation of sensitivities for general electromagnetic problems require numerous forward modelings, DC resistivity methods can enjoy computational efficiencies if sources and receivers occupy the same position, and previously intractable 3D inversion is now becoming available.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그 후 모델링과 역산법은 컴퓨터의 발달과 더불어 빠르게 발전하고 1990년대 후반에는 3차원 해석도 가능해졌다 (Oristaglio and Spies, 1999). 이하에서는 국내에서 잘 알려진 유한요소법을 이용한 전기비저항 모델링과 Gauss-Newton법에 의한 역산법에 대해 소개한다. 설명에서 모델링은 3차원 문제를 다르지만, 역산은 기본적으로는 문제의 차원과 무관하다.

가설 설정

역산에서 많은 모델 변수에 대한 편미분은 서로 다른 소스지점에서 얻어져야 한다. (9) 식의 오른쪽 항의 개수는 (3) 식의 소스 벡터 개수와 모델 변수 개수의 곱과 같다. 이렇게 많은 행렬식의 개수는 편미분 계산을 어렵게 한다.

제안 방법

모델의 매개 변수화 (parameterization)를 위해 일반적으로 모델을 미지의 매개변수들의 많은 블록들로 나눈다. 자코비안 행렬의 안정화를 도모하고 전기비저항을 양의 값으로 제한하기 위해 모델 전기비저항과 측정된 겉보기 비저항의 대 수 값을 이용하여 매개변수와 자료를 규격화한다.
전기탐사가 국내에서 어떤 분야에 적용되었는지를 알아보기 위해서, 적용분야를 자원탐사, 지반조사, 재해방지, 환경오염(토양), 수리지질, 고고학, 이론연구의 7개로 나누어 최근 5년간의 동향을 살펴보았다. 총 70편의 논문 중 자원탐사 7, 지반조사 13, 재해방지 9, 환 경오염(토양) 3, 수리지질 13, 고고학 4, 이론연구 21로 나왔다.

대상 데이터

3). 그 중 전기탐사를 이용한 사례는 총 24편(토목5편, 환경 및 지하수 19편)으로 42%에 이른다. 전기탐사가 상대적으로 토목에 대한 적용이 적은 것은 지층의 탄성계수를 비롯한 역학적인 변수를 구하기에는 탄성파탐사가 더 유리하기 때문이다.
1에 나타내었다. 총 8개 학회지(지구시스템공학회지, 지질학회지, 자원환경지질, 지질공학, 지하수토양환경 학회지 , 물리탐사, 지구물리 ,Geosystem EngineeringX 대상으로 하였다. 1997년을 경계로 하여 논문 수가 크게 증가된 것을 볼 수 있다.

이론/모형

이는 제천 도담지역 중앙선 弱도 터널 건설을 위하여 Kim et al(2004)이 수행한 3차원 전기비저항 영상이다. 역산에서는 이명종 등(1999)의 공간적으로 변화하는 라그랑지 곱수를 이용하는 방법을 사용하였다. 조사지역에 발달하는 천부 지하공동이나 연약대 분포를 정확히 영상화하고 있으며, 특히 이상대의 심도분포를 잘 나타내어주고 있음을 알 수 있다.
Park and Vhn(1991)이 소규모 문제에 적용한 것을 시작으로, Shima(1992)는 alpha center를 역산문제에 적용하였다. 이후 본격적이 역산법이 소개되었는데, 역산에 필요한 최적화기법에 Ellis and Oldenburk(1994)은 conjugate gradient법을, Sasaki (1994)는 Gauss-Newton법을, Loke and Barker (1996)는 quasi-Newton법을 이용하였다.

후속연구

그리고 전기비저항법은 항상 천부물리탐사의 중심에 위치하고 있을 것이다. 마지막으로 천부물리탐사는 인류사회의 건전성과 안전에 관련된 공공정책 문제에 큰 영향을 줄 수 있음을 강조하고 싶다. 이 중에는 지진재해 완화, 자연재해 경고시스템, 오염완화 그.
천부물리탐사의 미래는 밝다(Steeples, 2001; 2005).이들 방법은 지하에서 마지막 석유가 퍼올려진 이후에도 오래도록 존재할 공학, 환경 및 광물자원의 필요성을 충족시켜주는데 사용될 것이다. 그리고 전기비저항법은 항상 천부물리탐사의 중심에 위치하고 있을 것이다.

참고문헌 (66)

김정호, 현병구, 정승환 (1989a) Reciprocity 원리를 이용 한 2차원 비저항 탐사자료의 효율적 역산. 대한광산학회지, 26권 p. 18-27
김정호, 현병구, 정승환 (1989b) 쌍극자 배열 비저항탐사 자료의 2차원 지동역산. 대한광산학회지, 26권 p. 90-100
서정희, 양정아, 최지향, 한누리, 남정미, 임보성, 조호범 (2006) 물리탐사 논문 동향 분석 및 데이터베이스 작성 한국지질자원연구원 위탁과제 보고서 (과제번호 400-20060010), 서울대학교 공학연구소
이명종, 현병구, 김정호 (1995) 시추공간 전기비저항 탐사 자료의 영상화. 한국자원공학회지, 32권 p. 87-96
이명종, 김정호, 조성준, 정승환, 송윤호 (1999) 전기비저항 자료의 3차원 역산. 물리탐사, 2권 p. 191-201
이명종, 김정호, 정승환, 서정희 (2002) 전기비저항 토모그 래피에 의한 지하구조의 3차원 영상화. 물리탐사, 5권 p.236-249
조인기, 정승환, 김정호, 송윤호 (1997a) 전기비저항 토모 그래피에서의 전극배열비교. 한국자원공학회지, 34권, p. 18-26
조인기, 김정호, 정승환 (1997b) 전기비저항 토모그래피에 서의 공내수 영향. 한국자원공학회지, 34권, p. 531538
편집실 (1998a) 전기비저항 탐사(I) 물리탐사, 1권 p. 140-143
편집실 (1998b) 전기비저항 탐사 (II) , 물리탐사, 1권, p. 188-195
Coggon, J.H. (1971) Electromagnetic and electrical modeling by the finite element method. Geophysics, v. 36, p. 132-155

상세보기
Constable, S.C., Parker, R.L. and Constable, C.G. (1987) A practical algorithm for generating smooth models from electromagnetic sounding data. Geophysics, v. 52, p. 289-300

상세보기
Corwin, R.E (1990) The self-potential method for environmental and engineering applications. In Ward, S.H. (ed.) Geotechnical and Environmental Geophysics, Vol. 1, Soc. Expl., Geophys., p. 127-145
Daily, W. and Owen, E. (1991) Cross-borehole resistivity tomography. Geophysics, v. 56, p. 1228-1235

상세보기
deGroot-Hedlin, C. and Constable, S. (1990) Occam's inversion to generate smooth, two-dimensional models from magnetotelluric data. Geophysics, v. 55, p. 1613-1624
Dey, A. and Morrison, H.F. (1979a) Resistivity modelling for arbitrarily shaped two-dimensional structures. Geophys. Prosp., v. 27, p. 106-136

상세보기
Dey, A. and Morrison, H.F. (1979b) Resistivity modeling for arbitrarily shaped three-dimensional bodies. Geophysics, v. 44, p. 753-780

상세보기
ElIis, R.G. and Oldenburg, D.W. (1994) The pole-pole 3D resistivity inverse problem: a conjugate-gradient approach. Geophys. J Int., v. 119, p. 187-194

상세보기
Gasperikova, E. and Morrison, H. F. (2001) Mapping of induced polarization using natural fields. Geophysics, v. 66, p. 137-147

상세보기
Ghosh, D.P. (1971) The application of linear filter theory to the direct interpretation of geoelectrical resistivity sounding measurements. Geophys. Prosp., v. 19, p.192-217

상세보기
Gunther, T, Rucker, C. and Spitzer, K. (2006) Threedimensional modeling and inversion of dc resistivity data incorporating topography ae II . Inversion. Geophys. J Int., v. 166, p. 506-517

상세보기
Haber, E. and Oldenburg, D.W. (2000) A GCV based method for nonlinear ill-posed problems. Comput. Geosci., v. 4, p. 41-63
Hohmann, G.W. (1975) Three-dimensional induced polarization and electromagnetic modeling. Geophysics, v. 40, p. 309-324
Inman, J.R, Ryu, J. and Ward, S.H. (1973) Resistivity inversion. Geophysics, v. 38, p. 1088-1108

상세보기
Kim, H.J. and Kim, Y. (1988) Two-dimesional inversion for dipole-dipole resistivity data. J. Korean Inst. Mining Geol., v. 21, p. 107-113
Kim, J-H., Yi, M.-J., Cho, S.-J. (2004) Application of highresolution geoelectric imaging techniques to geotechnical engineering in Korea, Proc. ISRM Internat. Symp. 3rd ARMS, Kyoto, Japan, p. 191-196
Lee, T (1975) An integral equation and its solution for some two and three-dimensional problems in resistivity and induced polarization. Geophys. J. R. astr. Soc., v. 42, p. 81-95
Lines, L.R and Treitel, S. (1984) Tutorial: A review of least-squares inversion and its application to geophysical problems. Geophys. Prosp., v. 32, p. 159-186

상세보기
Loke, M.H. and Barker, R.D. (1996) Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudosections by a quasi-Newton method. Geophys. Prosp., v. 44, p. 131152
Lowry, T, Alien, M.B. and Shive, P.N. (1989) Singularity removal: A refinement of resistivity modeling techniques. Geophysics, v. 54, p. 766-774

상세보기
Nabighian, M.N. and Macnae, J.C. (2005) Electrical and EM methods, 1980-2005. Leading Edge, v. 24(Sl), p. S42-S45

상세보기
Oristaglio, M. and Spies, B. (eds.) (1999) Three-Dimensional Electromagnetics. Soc. Expl. Geophys., 709p
Pain, C.C., Herwanger, J.V., Worthington, M.H. and de Oliveira, C.R.E. (2002) Effective multidimensional resistivity inversion using finite-element techniques. Geophys. J. Int., v. 151, p. 710-728

상세보기
Park, S.K and Van, G.P. (1991) Inversion of pole-pole data for 3-D resistivity structure beneath arrays of electrodes. Geophysics, v. 56, p. 951-960

상세보기
Parker, R.L. (1980) The inverse problem of electromagnetic induction: existence and construction of solutions based upon incomplete data. J. Geophys. Res., v. 85, p. 4421-4425

상세보기
Parker, R.L. (1994) Geophysical Inverse Theory. Princeton Univ. Press
Pelton, W.H., Rijo, L. and Swift, C.M., Jr. (1978) Inversion of two-dimensional resistivity and induced-polarization data. Geophysics, v. 43, p. 788-803

상세보기
Peltoniemi, M. (2005) Impact factor, citations, and Geophysics. Geophysics, v. 70, p. 3MA-17MA

상세보기
Petrick, W.R., Jr., Sill, W.R. and Ward, S.H. (1981) Threedimensional resistivity inversion using alpha centers. Geophysics, v. 46, p. 1148-1163

상세보기
Pridmore, D., Hohmann, G.W., Ward, S.H. and Sill, W.R (1981) An investigation of finite element modeling for electrical and electromagnetic data in three dimensions. Geophysics, v. 46, p. 1009-1024

상세보기
Rodi, W.L. (1976) A technique for improving the accuracy of finite element solutions for magnetotelluric data. Geophys. J. Roy. astr. Soc., v. 44, p. 483-506

상세보기
Rucker, C., Gunther, T. and Spitzer, K. (2006) Threedimensional modeling and inversion of dc resistivity data incorporating topography ae I. Modeling. Geophys.J. Int., v. 166, p. 495-505

상세보기
Sasaki, Y. (1981) Automatic interpretation of resistivity sounding data over two-dimensional structure (I). Butsuri-Tanko, v. 34, p. 341-350. (in Japanese)
Sasaki, Y. (1989) Two-dimensional joint inversion of magnetotelluric and dipole-dipole resistivity data. Geophysics, v. 54, p. 254-262

상세보기
Sasaki, Y. (1992) Resolution of resistivity tomography inferred from numerical simulation. Geophys. Prosp., v. 40, p. 453-463

상세보기
Sasaki, Y. (1994) 3-D resistivity inversion using the finite element method. Geophysics, v. 59, p. 1839-1848

상세보기
Sasaki, Y. (1999) 3-D inversion of electrical and electromagnetic data on PCs: Proc. 3-D EM, p. 128-131
SEG of Japan (1998) Electrical methods. In: Handbook of Geophysical Exploration, Vol. Techniques, p. 239-295. (in Japanese)
Shirna, H. (1992) 2-D and 3-D resistivity imaging reconstruction using crosshole data. Geophysics, v. 57, p. 682-694
Smith, N.C. and Vozoff, K. (1984) Two-dimensional DC resistivity inversion for dipole-dipole data. IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, v. 22, p. 21-28

상세보기
Snyder, D.D. (1976) A method for modeling the resistivity and JP response of two-dimensional bodies. Geophysics, v. 41, p. 997-1015

상세보기
Steeples, D.W. (2001) Engineering and environmental geophysics at the millennium. Geophysics, v. 66, p. 31-35

상세보기
Steeples, D.W. (2005) Near-surface geophysics: 75 years of progress. Leading Edge, v. 24(S1), p. S82-S85

상세보기
Tikhonov, A.N. and Arsenin, V.Y. (1977) Solutions to Ill-Posed Problems. John Wiley and Sons, Inc
Torres-Verdin, C., Druskin, Y.D., Fang, S., Knizhnerman, LA and Malinvemo, A. (2000) A dual-grid nonlinear inversion technique with applications to the interpretation of dc resistivity data. Geophysics, v. 65, p. 1733-1745

상세보기
Tripp, A.C. (2005) Acheron's rainbow: Free associations on 75 years of exploration geo-electromagnetics. Geophysics, v. 70, p. 25ND-31ND

상세보기
Tripp, A.C., Hohmann, G.W. and Swift, C.M. (1984) Twodimensional resistivity inversion. Geophysics, v. 49, p. 1708-1717

상세보기
Uchida, T. (1993) Smooth 2-D inversion for magnetotelluric data based on statistical criterion ABIC. J. Geomag. Geoelectr., v. 45, p. 841-858

상세보기
Ward, S.H. (1980) Electrical, electromagnetic, and magnetotelluric methods. Geophysics, v. 45, p. 1659-1666

상세보기
Ward, S.H. (ed.) (1990a) Geotechnical and Environmental Geophysics. Vol. 2: Geotechnical, and Vol. 3: Environmental and Groundwater. Soc. Expl., Geophys
Ward, S.H. (1990b) Resistivity and induced polarization methods. In Ward, S.H. (ed.) Geotechnical and Environmental Geophysics, Vol. 1. Soc. Expl., Geophys., p. 147-189
Wu, X. (2003) A 3-D finite-element algorithm for DC resistivity modeling using the shifted incomplete Cholesky conjugate gradient method. Geophys.J. Int., v. 154, p. 974-956
Wu, X., Xiao, Y., Qi, C. and Wang, T. (2003) Computations of secondary potential for 3D DC resistivity modeling using an incomplete Cholesky conjugate-gradient method. Geophys. Prosp., v. 51, p. 567-577

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Yi, M.-J., Kim, J.-H., Song, Y., Cho, S.-J., Chung, S. and Suh, J.-H. (2001) Three-dimensional imaging of subsurface structures using resistivity data. Geophys. Prosp., v. 49, p. 483-497

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Zhao, S. and Yedlin, M.J. (1996) Some refinements on the finite-difference method for 3-d dc resistivity modeling. Geophysics, v. 61, p. 1301-1307

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Zhou, B. and Greenhalgh, S.A (2001) Finite element three-dimensional direct current modeling: accuracy and efficiency considerations. Geophys.J. Int., v. 145, p. 679-688

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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