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문제 정의
- 그러나 Scott(1977)에 의해 제안된 밀도형 이격보정 기법도 제안 이후 특별한 학술적 반응 없이 정체되어 있는 형편이다. 따라서 본 연구에서는 보정실험의 효과를 올리기 위한 보정공특성 파악과 이격보정에서의 각 검출기 조합의 특성 연구를 비롯하여 수년에 걸쳐 집적된 시간 경과 밀도 기준선과 이격오차선 측정 자료를 이용한 밀도형 이격보정의 효과를 검증하고 궁극적으로 효과적인 이격보정 방법을 찾고자 하였다.
- 30 CPS 이전 실험에서 획득한 측정값 보다 높은 값을 보이는 구간을 확인할 수 있다. 보정실험에서 획득한 결과에 이러한 오차를 제거하고 일률적인 방사능 붕괴 특성을 유도하고자 하였다. 2008년과 2009의 측정값을 보정하기 위해 고밀도공(KLW-3) 및 초고밀도공 (KLW-4)의 선정된 보정구간 0.
제안 방법
- LSD, MSD 및 SSD의 3가지 검출기 자료를 이용하여 LSD-SSD, LSD-MSD 및 MSD-SSD의 조합으로 구성되는 총 세 가지 종류의 이격보정 차트가 제시되었다(Fig. 4). 기준선(Spine)은 선정된 보정구간에서의 이격거리가 0 mm인 검출기 반응값을 이용하여 대수 스케일로 플롯한 후 회귀방정식으로 결정하였다.
- 각 보정공에서 선정된 구간과 방향에서 이격실험을 수행하였다. 이격실험은 반원통형 PVC 케이싱에 두께 2.
- 강원대학교 내 설치된 저밀도, 중밀도, 고밀도, 초고 밀도로 구성된 4개의 NX 공경 지구물리 검층 보정용 실험공을 이용하여 이격보정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 먼저 보정공의 수직 및 수평적인 변화를 추적하여 가장 안정된 반응을 보이는 구간 보정구간으로 선정하였다.
- 기준변화폭(Δχ)은 고밀도 및 초고밀도공의 CPS-표준편차(각 15, 10 CPS)이상의 측정값을 잘라내어 사용하였다.
- 4). 기준선(Spine)은 선정된 보정구간에서의 이격거리가 0 mm인 검출기 반응값을 이용하여 대수 스케일로 플롯한 후 회귀방정식으로 결정하였다.
- 2009년 3월, 2010년 4월, 2010년 10월, 그리고 2011년 5월에 얻어진 총 4회의 밀도검층 자료를 획득하였다. 보정공의 수평적 차이를 확인하기 위해 보정 공을 네 방향(동, 서, 남, 북)으로 구분하고 각 방향별로 3 회의 측정값의 평균값을 얻어 비교하였다. 모든 공에서 심도가 증가함에 따라서 감마값이 감소하는 경향을 보이고 있어 미약하지만 상부에 비해 하부 구간에서 압축 또는 압밀이 상대적으로 더 많이 일어났음을 보인다.
- 안정적인 보정구간 선정을 위하여 반복 측정한 방향별 감마-감마 자료(τp)와 방향별 평균값(τm), 측정횟수(N)을 이용한 편차(δ)를 구했으며(식 1) 편차가 작은 부분을 중심으로 밀도보정식 산출을 위한 보정구간의 심도와 방향을 결정하였다(Table 2).
- 오차선(Rib)은 공벽과의 이격거리가 0 mm를 시작으로 12.5 mm까지의 반응값을 플롯(plot)하여 구했다. 이격오차선은 저밀도에서 완만한 경사를 보이며, 중밀도와 고밀도, 초고밀도 쪽으로 갈수록 급한 경사를 보인다.
- 보정실험공에 대한 수직, 수평적 변화는 선행 연구들을 통해(Lee et al, 2008; Park, 2010) 확인되었다. 이 연구에서는 보다 정밀한 보정공의 상태를 확인하기 위해 초음파 영상 검층(Acoustic Televiewer; 이하 ATV검층)을 실시하여 4방향의 공경변화와 밀도 검출기 반응을 비교하였다. ATV검층과 밀도검층 모두에서 KLW-1공의 서쪽방향 2.
- 각 보정공에서 선정된 구간과 방향에서 이격실험을 수행하였다. 이격실험은 반원통형 PVC 케이싱에 두께 2.5 mm의 PVC 조각을 부착하여 NX 규격 시추공의 최대 이격거리인 12.5 mm까지 수행하였다. 케이싱 조각의 부착 위치는 검출기의 기울어짐을 방지하고 검출기의 반응값이 받을 영향도 최소화 할 수 있는 존데(sonde)의 상하 단으로 하였다.
- 강원대학교 내 설치된 저밀도, 중밀도, 고밀도, 초고 밀도로 구성된 4개의 NX 공경 지구물리 검층 보정용 실험공을 이용하여 이격보정을 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 먼저 보정공의 수직 및 수평적인 변화를 추적하여 가장 안정된 반응을 보이는 구간 보정구간으로 선정하였다.
- 이와 같은 이격보정의 유형과 검출기 조합에 따른 이격보정의 효과를 파악하기 위하여 각 이격보정 유형별 기준선과 이격선의 교점 밀도를 산출하여 실제 밀도와의 차이(오차)를 구하여 비교하는 방법을 사용하였다. Fig.
- 일반 이격보정과 밀도형 이격보정 기법을 적용 하여 그 결과를 비교하였으며 그 속에서 이격보정 효과를 비교하였다. 검출기 조합별 비교에서는 LSD-MSD, LSD-SSD, MSD-SSD의 3가지 검출기 조합 중에서 LSD-MSD 조합에서 오차가 가장 작게 나타났으며 MSD-SSD 조합에서의 오차가 가장 크게 나타났다.
- 5 mm까지 수행하였다. 케이싱 조각의 부착 위치는 검출기의 기울어짐을 방지하고 검출기의 반응값이 받을 영향도 최소화 할 수 있는 존데(sonde)의 상하 단으로 하였다.
대상 데이터
- 1은 밀도검층기의 반응 중 긴거리 검출기(LSD)의 감마반응을 도시한 것이다. 2009년 3월, 2010년 4월, 2010년 10월, 그리고 2011년 5월에 얻어진 총 4회의 밀도검층 자료를 획득하였다. 보정공의 수평적 차이를 확인하기 위해 보정 공을 네 방향(동, 서, 남, 북)으로 구분하고 각 방향별로 3 회의 측정값의 평균값을 얻어 비교하였다.
- 결정된 보정구간에서 2007부터 2011년까지 4회에 걸친 이격보정 실험이 수행되었다. 먼저 4회의 시간 경과 이격 감마-감마 측정 자료의 분석 결과, 선원의 불규칙적인 붕괴특성에 기인한 오차가 인지되어, 비이상적으로 차이가 나는 감마반응을 잘라내는 방법을 적용함으로써 이격보정의 효과를 높일 수 있었다.
- 대상 매질의 밀도에 따른 감마선원의 감쇄 특성 파악을 위하여 강원대학교 교정에 건설된 4개의 실험공을 이용하여 실험을 수행하였다. 실험공은 NX(75.
- 대상 매질의 밀도에 따른 감마선원의 감쇄 특성 파악을 위하여 강원대학교 교정에 건설된 4개의 실험공을 이용하여 실험을 수행하였다. 실험공은 NX(75.4 mm) 크기의 저밀도 모델(Low Density Well: KLW-1), 중밀도 모델(Medium Density Model: KLW-2), 고밀도 모델(High Density Model: KLW-3)과 초고밀도 모델 (Very High Density Model: KLW-4) 실험공으로 구성된다. 각 실험공의 밀도모델은 1.
데이터처리
- 3에서의 종축과 횡축의 측정값을 겉보기 밀도로 변환하여 사용하는 Scott(1977)의 밀도형 이격보정 차트로 변환 시킨 결과이다. 밀도형 이격보정의 기준선 역시 이격 거리가 0 mm일 때의 검출기 반응값을 겉보기 밀도로 환산하여 플롯(plot)하여 회귀방정식으로 작성하였다 (Fig. 6). 밀도형 이격보정 차트의 장점은 일반 이격보정(Fig.
성능/효과
- 이 연구에서는 보다 정밀한 보정공의 상태를 확인하기 위해 초음파 영상 검층(Acoustic Televiewer; 이하 ATV검층)을 실시하여 4방향의 공경변화와 밀도 검출기 반응을 비교하였다. ATV검층과 밀도검층 모두에서 KLW-1공의 서쪽방향 2.3 ~ 2.5 m 구간에서 약 98.3 mm의 현저한 공경증가와 보정구간의 847.20 CPS 보다 큰 1009.89 CPS 감마반응을 보였다. 그러나 이를 제외한 타 구간에서의 ATV 공경변화는 1.
- 일반 이격보정과 밀도형 이격보정 기법을 적용 하여 그 결과를 비교하였으며 그 속에서 이격보정 효과를 비교하였다. 검출기 조합별 비교에서는 LSD-MSD, LSD-SSD, MSD-SSD의 3가지 검출기 조합 중에서 LSD-MSD 조합에서 오차가 가장 작게 나타났으며 MSD-SSD 조합에서의 오차가 가장 크게 나타났다. 이는 지금까지 통상적으로 사용해 온 LSD-SSD 조합보다 LSD-MSD 조합이 이격보정에 더 적합함을 말해주고 있다.
- 이격보정 차트의 종축과 횡축에 3가지 검출기를 분배하여 검출기 조합(LSD-MSD, LSD-SSD, MSD-SSD)의 차트를 작성할 수 있다. 검출기 조합에 따른 기준선과 이격선의 형태를 살펴보면, 검출기 간격이 가장 긴 LSDSSD 조합은 포물선에 가까운 형태를 보이고 상대적으로 간격이 작은 LSD-MSD, MSD-SSD 조합은 직선에 가까운 형태를 보인다. 이격오차선은 밀도가 증가 할수록 오차선의 경사가 커져 이격기준선과 이격오차 선의 기울기 차이는 작아지게 된다.
- 결정된 보정구간에서 2007부터 2011년까지 4회에 걸친 이격보정 실험이 수행되었다. 먼저 4회의 시간 경과 이격 감마-감마 측정 자료의 분석 결과, 선원의 불규칙적인 붕괴특성에 기인한 오차가 인지되어, 비이상적으로 차이가 나는 감마반응을 잘라내는 방법을 적용함으로써 이격보정의 효과를 높일 수 있었다.
- 모든 검출기 조합에서 공통적으로 저밀도공에서 낮은 오차를 보이고 LSD-MSD 조합 > LSD-SSD 조합 > MSD-SSD 조합의 순으로 오차가 증대되는 현상 등, 일반형 이격보정에서 나타났던 것과 같은 결과가 밀도형 이격보정에서도 반복되고 있다.
- 보정공의 수평적 차이를 확인하기 위해 보정 공을 네 방향(동, 서, 남, 북)으로 구분하고 각 방향별로 3 회의 측정값의 평균값을 얻어 비교하였다. 모든 공에서 심도가 증가함에 따라서 감마값이 감소하는 경향을 보이고 있어 미약하지만 상부에 비해 하부 구간에서 압축 또는 압밀이 상대적으로 더 많이 일어났음을 보인다. 또한 보정공 방향에 따른 감마반응값의 차이가 상당히 큰 부분들이 확인되고 있다.
- 시추공 별 비교에서는 모든 공에서 예외 없이 시추공의 밀도가 클수록 이격보정 오차가 증가하는 경향을 보였다. 저밀도공에서의 작은 이격오차의 발생은 저밀도 풍화대 또는 토양층을 대상으로 이루어지는 대부분의 이격보정에서 좋은 효과를 기대할 수 있을 것으로 보인다.
- 2는 불규칙적인 방사능 붕괴특성을 파악하기 위한 방안의 하나로 실시된 시간영역(Time mode) 측정 결과이다. 심도가 고정된 동일 지점, 즉 동일 지층의 반응이면서도 시간별 감마반응값의 변화가 심하게 나타나는 것을 확인할 수 있다(Table 2). N=31의 이동 평균을 적용한 경우에도 150 ~ 182 CPS의 범위의 변화를 보이면서 선원의 방사능 붕괴특성과 연관될 수있는 반응이 비이상적으로 큰 구간들이 확인된다.
- 일반 이격보정과 밀도형 이격보정의 비교에서는 밀도형 이격보정에서 오차의 규모가 전반적으로 높게 나타났다. 그러나 풍화대나 토양층에 해당하는 저밀도 구간에서는 일반 이격보정 결과와 거의 차이가 없어 풍화대나 토양층에서의 이격보정에서 밀도형 이격보정을 활용할 필요가 높은 것으로 나타난다.
- 85 CPS로 증가했다. 초고밀도공(KLW-4)의 2008년과 2009년도 긴거리 검출기(LSD)에서 78.67 CPS에서 79.30 CPS 이전 실험에서 획득한 측정값 보다 높은 값을 보이는 구간을 확인할 수 있다. 보정실험에서 획득한 결과에 이러한 오차를 제거하고 일률적인 방사능 붕괴 특성을 유도하고자 하였다.
- 측정범위가 가장 넓은 LSD 검출기의 반응을 기준으로 방향별 측정값을 겉보기 밀도로 환산한 결과 KLW-1, 2, 3, 4 공에서 각각 0.044 g/cm3 , 0.007 g/cm3 , 0.010 g/cm3 , 0.02 g/cm3의 최대 밀도차를 보였다(Table 1). 안정적인 보정구간 선정을 위하여 반복 측정한 방향별 감마-감마 자료(τp)와 방향별 평균값(τm), 측정횟수(N)을 이용한 편차(δ)를 구했으며(식 1) 편차가 작은 부분을 중심으로 밀도보정식 산출을 위한 보정구간의 심도와 방향을 결정하였다(Table 2).
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