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문제 정의
- 무선 탄성파 시스템은 페어필드 노달(FairField Nodal) 사 제품이다. 여기에서는 각 부분별 장비 특성과 역할을 살펴보고 무선 탄성파 기술을 활용한 육상 탄성파 자료취득 과정을 알아본다.
- nz). 여기에서는 무선 탄성파 시스템과 시스템을 구성하는 장비 특성을 살펴보고 탄성파 토모그래피 탐사(Moon et al., 2008)와 탄성파 반사파 탐사에 대한 실제 현장적용 실험을 통해 무선 탄성파 기술을 확립하고자 한다.
- 무선 탄성파 시스템은 지형조건에 영향을 적게 받고 탐사 설계를 다양하게 할 수 있는 장점이 있는 반면 현장에서 자료 품질을 실시간으로 확인할 수 없는 단점도 지니고 있다. 여기에서는 산악지역 탄성파 토모그래피 탐사를 통해 무선 수진기 성능실험을 수행하고 석유탐사를 목적으로 무선 탄성파 탐사 현장적용 실험을 수행하였다.
제안 방법
- 본 그림은 원시 음원모음 자료에 대역필터(10-20-89-90 Hz)를 수행하고 진폭을 보정하여 도시한 것이다. 그림에서 보듯이 발파공 깊이와 화약량에 따라 공기파, 그라운드 롤, 반사파, 직접파, 굴절파 신호음이 조금씩 차이를 보이나 1.2 s에서 보이는 반사파 신호음을 확인할 수 있으며 이를 기준으로 발파공 깊이와 화약량을 결정하였다. 발파시험 결과 발파공 깊이 9 m, 화약량 2 kg을 사용하기로 결정하였다.
- 음원, 수진기 위치는 시스템 내에 지리정보시스템(Geographic Information System: GIS) 지도와 연동시켜 설계된 측선 정보를 확인할 수 있다. 또한 활성화된 GIS 지도를 이용하여 휴대용 단말기에 설계된 위치 정보를 전송한다. 자료취득을 마치면 무선 수진기에 기록된 탄성파 자료를 전송받아저장한다.
- 1)에 전송한다. 무선 수진기를 정해진 탐사 측선위치에 설치한 후 HHT와 수진기를 연결하여 수진기가 설계된 위치에 정확하게 설치되었는지 GPS 신호를 이용하여 확인한다. 설계된 수진기 위치와 실제 설치된 수진기의 위치가 다를 경우 GPS 신호를 이용하여 위치 보정을 할 수 있으며, 설치된 수진기가 자료를 기록할 수 있게 기록모드로 전환시켜주는 장치이다.
- 무선 탄성파 탐사 시스템의 성능과 유/무선 수진기 특성을 파악하기 위해 산악지역에서 탄성파 토모그래피 탐사를 수행하였다. 탐사측선은 2개의 도로를 통과하는 지역으로 지표면 고도차가 최저 141 m에서 최고 304 m까지 분포하고 있다(Fig.
- 무선 탄성파 기술은 지형조건의 영향을 적게 받으면서 다양한 자료취득 기술을 적용하기가 적합하다 할 수 있다. 본 연구에서는 무선 탄성파 탐사 시스템과 운영을 살펴보고 실제 현장실험에 적용하였다. 탄성파 토모그래피 현장실험에서는 2개의 도로를 통과하는 측선에서 자료취득 연속성을 유지하면서 자료를 취득할 수 있었으며 유선 수진기와 무선 수진기에 기록된 탄성파 신호음 분석을 통해 그 차이가 크지 않음을 알 수 있었다.
- HCR과 수진기는 근거리 네트워크 통신을 이용하여 서버로 자료전송을 시작한다. 송신 GPS 시간부터 설정한 최대 기록시간(record length)까지 기록된 자료를 추출하여 공통 수진기 모음(common receiver gathers) 기록 자료를 공통 음원모음(common shot gathers)으로 변환하여 서버에 저장한다.
- 10은 유선 탄성파 탐사에서 구한 음원모음과 비교한 결과이다. 유선 탄성파 음원모음은 같은 지역이지만 동일한 위치에서 구한 것은 아니고 가장 인접한 지점에서 음원 모음을 취하여 비교하였다. 이때 자료 취득변수는 Table 4에 있다.
- 자료취득은 미얀마 국영석유회사(Myanmar Oil & Gas Enterprise: MOGE)의 협조를 받아 진행하였다. 자료취득변수 설정을 위해 수진기 100개를 20 m 간격으로 설치한 후 깊이 6 m, 9 m, 12 m 발파공을 2개씩 천공하였다. 음원은 발파공 깊이별로 1 kg와 2 kg를 장약하여 6개를 준비하였고 첫 번째 수진기와 음원의 거리를 10 m로 설정하여 자료를 취득하였다.
- 모든 수진기와 인코더, 디코더는 GPS 신호를 이용하여 작동하고 음원송신이 끝나면 자료취득이 종료된다. 종료 후 서버에 휴대용 단말기를 연결하여 기록모드로 변경한 수진기 정보를 서버와 동기화하여 수진기 정보를 업데이트 하고, 인코더에서 생성되는 음원송신 GPS 시간을 SBS (Shot By Shot) 파일로 저장하여 서버에 전송한다. 수진기를 자료전송 및 충전 랙에 연결하여 음원 송신이 이루어진 GPS 시간부터 설정한 자료기록 시간 만큼 자료를 추출한다(Fig.
- 4). 첫 번째로 탐사 대상 지역에 대한 측선을 설계하고 좌표를 측량하여 측선정보를 SPS (Shell Processing Support) 파일로 작성한다. SPS 파일은 R (Receiver) 파일, S (Source) 파일, X (Cross reference) 파일로 구성된다(SEG technical standard committee, 1995).
대상 데이터
- 1). 1개 모듈은 가로 54.6 cm, 세로 48.3 cm 높이 41.4 cm 크기이며 무게는 55kg이다. 현재 도입된 장비는 4개 모듈로 구성되어 있고 상단에 파워 모듈을 포함하여 가로 54.
- Overview of survey line and marked station numbers for seismic tomography. The line crosses 2 roads and the elevation range is 141 m to 304 m (Google Earth).
- 또한 뉴질랜드 타라나키(Taranaki) 분지 엘탐(Elthamr)과 알톤(Alton) 육상에서 100 km2 규모 무선 탄성파를 실시하였다(Ritchie, http://www.energystream.co.nz).
- 무선 수진기 부분은 탄성파 신호음을 기록하는 역할을 한다. 무선 탄성파 시스템은 페어필드 노달(FairField Nodal) 사 제품이다. 여기에서는 각 부분별 장비 특성과 역할을 살펴보고 무선 탄성파 기술을 활용한 육상 탄성파 자료취득 과정을 알아본다.
- 이 과정은 휴대용 단말기에 입력된 측선 정보와 GPS 신호를 이용하여 수진기를 설치한 후에 수진기가 설계된 위치에 실제로 설치가 되었는지 확인하고, 위치 보정을 하고 동시에 수진기를 기록모드로 바꿔주는 역할을 한다. 수진기가 기록모드로 활성화되면 인코더와 디코더를 이용하여 음원 송신을 실시하여 자료를 취득한다. 수진기를 기록모드로 전환하면 수진기는 그 시점부터 모든 신호음을 계속 저장한다.
- 7). 음원 시추공은 무선 수진기 45번째와 46번째 수진기 사이 지점(1,856 m)에서 깊이 230m 지점에서부터 10 m씩 상승하여 21개의 음원송신을 발생하여 자료를 취득하였다. 유선 및 무선 탄성파 탐사에 자료취득 변수는 Table 3에 있다.
- 자료취득변수 설정을 위해 수진기 100개를 20 m 간격으로 설치한 후 깊이 6 m, 9 m, 12 m 발파공을 2개씩 천공하였다. 음원은 발파공 깊이별로 1 kg와 2 kg를 장약하여 6개를 준비하였고 첫 번째 수진기와 음원의 거리를 10 m로 설정하여 자료를 취득하였다. 이때 자료기록 간격은 1 ms이며 기록은 5 s까지 기록하였다.
- 이곳에서는 270 km2 규모로 3차원 탐사를 수행하여 석유를 찾아낸 사례로 이때 무선 수진기 8,000개를 설치하였으며 활성 자료기록 수진기(Live channel)는 6,000개로 설정하였다.
- 자료취득은 미얀마 국영석유회사(Myanmar Oil & Gas Enterprise: MOGE)의 협조를 받아 진행하였다.
- 6). 전체 측선길이는 2.8 km, 수진기 간격은 40 m씩 총 7개의 무선 수진기를 설치하였다. 유선 수진기는 53번째 무선 수진기 위치(2,080 m)에서 시작하여 10 m 간격으로 24개를 설치하였다(Fig.
- 무선 탄성파 탐사 시스템의 성능과 유/무선 수진기 특성을 파악하기 위해 산악지역에서 탄성파 토모그래피 탐사를 수행하였다. 탐사측선은 2개의 도로를 통과하는 지역으로 지표면 고도차가 최저 141 m에서 최고 304 m까지 분포하고 있다(Fig. 6). 전체 측선길이는 2.
- 한국지질자원연구원에서 구축한 무선 탄성파 시스템을 석유탐사 현장실험에 적용하기 위해 미얀마 레판도 지역에서 자료취득을 수행하였다. 자료취득은 미얀마 국영석유회사(Myanmar Oil & Gas Enterprise: MOGE)의 협조를 받아 진행하였다.
- 4 cm 크기이며 무게는 55kg이다. 현재 도입된 장비는 4개 모듈로 구성되어 있고 상단에 파워 모듈을 포함하여 가로 54.6 cm, 세로 48.3 cm, 높이 203.2 cm이며 무게는 121.6 kg, 소비전력은 3300 W이다. 현장에서 자료취득이 끝난 후 모든 수진기는 HCR에 연결하고 자료전송을 시작한다.
성능/효과
- 그림에서 보듯이 (a)는 무선 수진기를 활용하여 발파공 깊이 9 m, 화약량이 2 kg일 때 음원모임이고, (b)는 유선 수진기를 활용한 유선 탄성파 탐사 결과로 발파공 깊이는 18m, 화약량은 9kg을 사용한 음원모음이다. 두 음원모음 모두 1.2 s 부근에 반사파를 보이고 있으나 무선 탄성파 결과에서 공기파가 더 강하게 기록되었음을 알 수 있다. 이는 음원의 깊이에 따른 영향으로 무선 탄성파 탐사의 경우 음원의 깊이는 9 m, 유선 탄성파 탐사의 경우 음원의 깊이는 18 m로 유선 탄성파탐사보다 얕은 곳에서 송신이 이루어진 무선 탄성파 탐사의 경우가 더 많은 공기파를 발생하는 것으로 짐작할 수 있다.
- 탄성파 토모그래피 현장실험에서는 2개의 도로를 통과하는 측선에서 자료취득 연속성을 유지하면서 자료를 취득할 수 있었으며 유선 수진기와 무선 수진기에 기록된 탄성파 신호음 분석을 통해 그 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 또한 석유탐사 현장적용 실험에서 무선 탄성파 시스템을 활용하여 취득한 탄성파 음원 모음은 유선 탄성파 기술로 취득한 것과 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 무선 탄성파 시스템 현장적용 실험을 통해 무선 탄성파탐사 기술을 확립할 수 있었으며 유선 탄성파 탐사 결과와 차이가 없음을 확인할 수 있었다.
- 또한 석유탐사 현장적용 실험에서 무선 탄성파 시스템을 활용하여 취득한 탄성파 음원 모음은 유선 탄성파 기술로 취득한 것과 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 무선 탄성파 시스템 현장적용 실험을 통해 무선 탄성파탐사 기술을 확립할 수 있었으며 유선 탄성파 탐사 결과와 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 무선 탄성파 탐사는 자료품질을 탐사현장에서 확인할 수 없는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 12채널 또는 24채널의 소규모 탄성파 장비를 보조적으로 활용할 경우 현장에서 자료품질 상태를 확인하는데 도움이 될 것으로 판단된다.
- Table 1은 수진기 상단에 있는 LED 램프 신호에 대한 수진기 상태를 보여준다. 여기에서 사용한 무선 수진기는 현장에서 자료품질 상태를 확인할 수 없는 장비로 반복적인 LED 램프 신호로부터 위성신호 수신여부, 자료기록 활성화 상태, 장비 정상작동 여부 등을 확인할 수 있다. 수진기는 일반 유선 지오폰에 비해 지표면에 닿는 면적이 넓어 설치가 불편한 편으로 설치방식은 크게 3가지로 형태를 들 수 있다(Fig.
- 본 연구에서는 무선 탄성파 탐사 시스템과 운영을 살펴보고 실제 현장실험에 적용하였다. 탄성파 토모그래피 현장실험에서는 2개의 도로를 통과하는 측선에서 자료취득 연속성을 유지하면서 자료를 취득할 수 있었으며 유선 수진기와 무선 수진기에 기록된 탄성파 신호음 분석을 통해 그 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 또한 석유탐사 현장적용 실험에서 무선 탄성파 시스템을 활용하여 취득한 탄성파 음원 모음은 유선 탄성파 기술로 취득한 것과 유사한 결과를 나타냄을 알 수 있었다.
후속연구
- 무선 탄성파 시스템 현장적용 실험을 통해 무선 탄성파탐사 기술을 확립할 수 있었으며 유선 탄성파 탐사 결과와 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 무선 탄성파 탐사는 자료품질을 탐사현장에서 확인할 수 없는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 12채널 또는 24채널의 소규모 탄성파 장비를 보조적으로 활용할 경우 현장에서 자료품질 상태를 확인하는데 도움이 될 것으로 판단된다.
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