[논문]남해 대륙붕 퇴적물의 음파전달속도 보정

정자헌; 이광수; 서영교; 김대철; 이광훈; 박수철

남해 대륙붕 퇴적물의 음파전달속도 보정
Correction of sediment sound velocity in the South sea shelf of Korea 원문보기

정자헌 (부경대학교 응용지질학과) , 이광수 (부경대학교 환경탐사공학과) , 서영교 (부경대학교 응용지질학과) , 김대철 (부경대학교 환경탐사공학과) , 이광훈 (부경대학교 환경탐사공학과) , 박수철 (충남대학교 해양환경과학과)

퇴적물의 음파전달속도에 크게 영향을 주는 온도변화에 따른 속도변화를 측정한 결과 기존에 제시되었던 값들보다 약간 낮은 값을 보여주었으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 결국 해양퇴적물의 온도에 따른 속도 변화율은 해수에서의 변화율과 거의 유사한 것으로 보아 해양퇴적물의 경우 온도에 따른 속도 변화는 공극수의 음향특성에 크게 영향을 받는 것으로 보인다. 서로 다른 퇴적물 유형에 대하여 온도에 따른 속도변화를 조사한 결과도 절대값은 달라도 변화양상은 거의 유사한 것으로 나타났다.

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문제 정의

지금까지 온도와 속도의 관계에 관한 연구는 Laughton (1954, 1957), Shumway (1958), Hamilton (1971) 등에 의해 이루어져 왔으나 최근에 와서는 이와 관련한 연구가 거의 없다. 본 연구는 온도에 따른 퇴적물의 속도변화를 정확하게 추적하여 현장의 실제 음향특성을 계산하고 추정하는데 필요한 기본적인 자료 획득을 목적으로 하였다.

제안 방법

Core M에서는 25, 30, 45, 50 cm 깊이에서 시료를 채취하여 분석하였으며 (Ml, M2, M3, M4) core S에서는 조립질 시료를 채취하기 위하여 120, 150cm (SI, S2)에서 분석하였다.
속도측정은 부경대학교 퇴적물음향학실험실에서 개발한 자동음파전달속도 측정 시스템을 이용하였으며 측정 시 디지털 온도계를 설치하여 속도와 같이 퇴적물의 온도를 측정하였다 (그림 2).
온도에 따른 속도변화량을 추정하기 위한 본 연구 결과와의 비교를 위해서 기존에 제시되었던 해수에서의 온도에 따른 음파전달속도변화 (Del Grosso, 1952)와 Hamilton (1971) 및 Schumway (1958)가 퇴적물에 대해서 제시한 속도값의 변화자료도 동시에 도시하여 본 연구결과에 대한 검증을 실시하였다.
온도에 의한 실험실과 현장 속도값의 차이를 보정한 현장속도 계산을 실험하기 위하여 현장에서 CTD를 이용하여 측정한 저층의 온도와 실험실 속도측정시의 온도가 산출되어 있는 남해 니질 시료 (ex-1： 위도 34°33.925, 경도 128°14.801)를 이용하여 온도에 따른 속도값을 보정하여 현장속도로 변환（conversion）해 보았다.

대상 데이터

연구에 사용된 시료는 남해 및 동해 지역에서 획득한 니질 퇴적물인 Core M (silty clay) 와 사질 퇴적물인 Core S (silty sand)의 주상시료를 이용하였다(표 1, 그림 1).

성능/효과

결국 해양퇴적물의 온도에 따른 속도 변화율은 해수에서의 변화율과 거의 유사한 것으로 보아 해양퇴적물의 경우 온도에 따른 속도 변화는 공극수의 음향특성에 크게 영향을 받는 것으로 보인다. 서로 다른 퇴적물 유형에 대하여 온도에 따른 속도변화를 조사한 결과도 절대값은 달라도 변화양상은 거의 유사한 것으로 나타났다.
온도 차이를 이용하여 계산한 속도차이도 실험이 진행되면서 발생한 온도의 증가로 인하여 점차 증가하는 양상을 보여 준다 (그림 4상). 실험실속도를 온도차이만큼 보정하여 현장값으로 변환한 값과 실험실 속도값의 차이는 평균13.8 m/s로 실험실 속도값이 높게 나타났다 (그림 4하).
퇴적물의 음파전달속도에 크게 영향을 주는 온도변화에 따른 속도변화를 측정한 결과 기존에 제시되었던 값들보다 약간 낮은 값을 보여주었으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 결국 해양퇴적물의 온도에 따른 속도 변화율은 해수에서의 변화율과 거의 유사한 것으로 보아 해양퇴적물의 경우 온도에 따른 속도 변화는 공극수의 음향특성에 크게 영향을 받는 것으로 보인다.

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