[논문]다중음원 시스템을 이용한 해양 탄성파 탐사

김현도; 김진후

다중음원 시스템을 이용한 해양 탄성파 탐사
Marine Seismic Survey using a Multi-source System 원문보기

김현도 ((주)지오뷰) , 김진후 (동아대학교 지구환경공학부)

최근 디지털 기술이 해양 탄성파탐사에 적용되면서 자료처리의 기술이 개발되었고, 다중채널 해양 탄성파탐사가 보급되기 시작하여 고해상 해양 탄성파탐사의 성과를 거두었다. 해양 탄성파탐사에 사용되는 음원의 주파수 특성에 따라 여러 가지 목적의 탐사가 이루어지는데, 투과심도를 높이기 위해 저주파 성분이 사용되며, 해상도를 높이기 위해 고주파 성분이 사용된다. 본 연구에서는 다중채널 해양 탄성파탐사 시스템에 다중 음원을 사용함으로써 저주파 성분과 고주파 성분의 지층단면도를 동시에 취득할 수 있었다. 서로 다른 투과심도와 해상도의 지층단면도를 이용하여 보다 정밀한 지층해석이 가능할 것으로 보인다. 본 연구에 사용된 다중음원 시스템은 저주파 음원인 버블펄서(Bubble Pulser, 400Hz)와 고주파 음원인 스파커(Sparker, 1.5kHz)로 구성되었다.

Digital technology has been applied to marine seismic survey to develop data processing technology and multi-channel marine seismic survey. In result, high-resolution marine seismic survey ended in a success. Surveys are conducted for various purposes using various frequencies of acoustic sources. A low frequency source is used for deeper penetration and a high frequency source is used for higher resolution survey. In this study, a multi-source system was used for multi-channel marine seismic survey to acquire seismic sections of both low and high frequencies. Variations of depth of penetration and resolution would be used to achieve more accurate analysis of formations. In this study, the multi-source system consists of Bubble Pulser (400 Hz) for low frequency source and Sparker (1.5kHz) for high frequency source.

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문제 정의

본 연구는 해양 탄성파탐사에서 사용되는 음원을 두 가지 이상의 다중음원을 이용하여 다중 채널 해양 탄성파탐사를 실시함으로써, 높은 투과심도와 높은 해상도를 가지는 두 가지 이상의 지층단면도를 동시에 취득하고자 수행되었다. 음원은 탐사 목적에 따라 적절한 주파수 대역을 사용하여 탐사가 이루어지는데, 이는 음원의 주파수 성분에 따라 투과심도와 해상도가 달라지기 때문이다.

제안 방법

다중음원으로 구성된 시스템을 이용하여 현장에서 자료를 취득하였다. 사용된 음원은 저주파용 음원으로 400Hz의 중심 주파수를 갖는 Benthos사의 Bubble Pulser를 사용하였고, 고주파용 음원으로 1.
2과 같다. 본 시스템의 현장 적용을 위하여 가덕도 주변에서 해양 탄성파탐사를 실시였다. 조사지역에서 실시한 해양 탄성파탐사의 자료취득 매개변수는 Table 1과 같다.
본 연구에서 개발한 트리거 신호 제어기는 총 4개의 음원을 제어할 수 있으며, 트리거 간격은 각 음원별로 최소 1/4초(0.25초)까지 가능하도록 제작되었다.
본 연구에서는 8채널 해양 탄성파탐사 시스템에 버블펄스와 스파커 음원을 동시에 운용하면서 자료를 취득하였고, 두 음원의 발생을 제어해주는 별도의 트리거 신호 제어기를 제작하여 사용하였다. 하나의 자료취득 시스템으로 취득된 자료는 음원별로 분류되고 자료처리 됨으로써 동일한 축척, 동일한 위치 정보, 다른 투과심도와 해상도를 갖는 두개의 지층단면도를 얻을 수 있었다.
자료취득 시스템은 PC 기반의 시스템으로 아날로그 신호치리 기와 A/D 변환기를 내장한 이동 가능한 시스템으로 이루어져 있다. 아날로그 신호처리기와 A/D 변환기를 제어하고 GPS 수신기의 위치 정보와 지층 자료를 동시에 저장할 수 있는 자료취득 프로그램인 Multi-MSDAS (Multi-channel Marine Seismic Data Acquisition System)를 사용하였고, 취득된 자료는 파일단위로 PC에 저장된다. 저장된 자료에 대한 자료처리는 Multi-MSPro (Multi-channel Marine Seismic data Processing system)를 사용하여 자료처리하였다.
자료처리는 Multi-MSPro를 이용하여 실시하였고, 자료처리에서 가장 먼저 선행해야 하는 것은 취득한 자료를 음원별로 분류하는 것이다. 음원별 자료분류 이후의 자료처리 과정은 일반적인 다중채널 해양 탄성파탐사 자료처리 과정과 동일한데, 공통 중간점 분류, 이득 회수, 디콘볼루션, 디지털 필터링, 동보정, 정보정, 중첩, 단면도 작성 과정을 수행하였다.

대상 데이터

다중음원 해양 탄성파탐사 시스템에서 음원을 제외한 나머지 부분은 대중채널 해양 탄성파 탐사 시스템과 동일한 시스템으로 구성되어 있는데, 수신기는 그룹간격 5m의 8채널 스트리머를 사용하였으며, 아날로그 신호처리기는 PCI 타입의 PC 내장형을 채택하여 자료취득 시스템에 포함하여 구성하였다. 자료취득 시스템은 PC 기반의 시스템으로 아날로그 신호치리 기와 A/D 변환기를 내장한 이동 가능한 시스템으로 이루어져 있다.
다중음원으로 구성된 시스템을 이용하여 현장에서 자료를 취득하였다. 사용된 음원은 저주파용 음원으로 400Hz의 중심 주파수를 갖는 Benthos사의 Bubble Pulser를 사용하였고, 고주파용 음원으로 1.5㎑의 중심 주파수를 갖는 GeoResources사의 Geo-Spark 200을 사용하여 다중음원을 구성하였다. 다중채널 해양 탄성파탐사의 전체 운용 모식도는 Fig.

데이터처리

아날로그 신호처리기와 A/D 변환기를 제어하고 GPS 수신기의 위치 정보와 지층 자료를 동시에 저장할 수 있는 자료취득 프로그램인 Multi-MSDAS (Multi-channel Marine Seismic Data Acquisition System)를 사용하였고, 취득된 자료는 파일단위로 PC에 저장된다. 저장된 자료에 대한 자료처리는 Multi-MSPro (Multi-channel Marine Seismic data Processing system)를 사용하여 자료처리하였다.

성능/효과

두 단면도는 동일한 좌표와 동일한 스케일을 가지는 지층단면도이다. 단면도를 비교해보면 저주파 음원을 사용한 단면도는 투과력이 좋은 것을 확인할 수 있고, 고주파 음원을 사용한 단면도는 퇴적층 내의 퇴적양상 등을 확인할 수 있는 높은 해상도를 볼 수 있다.
본 연구에서는 8채널 해양 탄성파탐사 시스템에 버블펄스와 스파커 음원을 동시에 운용하면서 자료를 취득하였고, 두 음원의 발생을 제어해주는 별도의 트리거 신호 제어기를 제작하여 사용하였다. 하나의 자료취득 시스템으로 취득된 자료는 음원별로 분류되고 자료처리 됨으로써 동일한 축척, 동일한 위치 정보, 다른 투과심도와 해상도를 갖는 두개의 지층단면도를 얻을 수 있었다.

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