[논문]시계열 복원 기법에 의한 지자기 변동성 분석

시계열 복원 기법에 의한 지자기 변동성 분석
Variation Analysis of Geomagnetic Data by Restoration of Time Series Data 원문보기

김기연 (강원대학교 에너지자원공학과) , 오석훈 (강원대학교 에너지자원공학과) , 지윤수 (강원대학교 에너지자원공학과) , 최재혁 (강원대학교 에너지자원공학과) , 김다해 (강원대학교 에너지자원공학과)

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최근 국내외에서 발생하고 있는 지진에 대한 관심이 높아져 가고 있는 가운데, 지자기장의 극저주파 대역(ULF)에서 지진의 전조 현상과 관련된 것으로 보이는 변동성이 관측되어 오고 있다. 본 연구에서는 지진에 의한 지자기 변동성 분석을 위해, 국내에서 측정되는 지자기 자료에 대해 결측된 자료의 복원 기법을 개발, 적용하여 이에 따른 변동성 분석을 실시하였다.

이렇게 복원이 이루어진 자료는 웨이블릿 셈블런스 기법을 이용하여 실제 관측 자료와 상호 비교토록 하였다. 또한, 실제 지진이 발생한 시기와 지진이 없었던 시기를 각각 적용함으로써 지자기장의 변동성에 대해 확인 할 수 있었다.
본 연구에서 복원에 사용된 기법은 두 가지로써 작은 범위의 결측에는 지구통계적 크리깅 기법, 광범위한 결측에는 주성분 분석을 이용한 기법을 사용하였다. 이 과정에서는 관측된 자료에서 임의적인 결측 구간을 생성하고 복원 기법을 적용하였다. 이렇게 복원이 이루어진 자료는 웨이블릿 셈블런스 기법을 이용하여 실제 관측 자료와 상호 비교토록 하였다.
지자기장의 변동성을 확인함에 있어 지진 발생 시기와 미발생 시기의 비교와 함께, 복원에 사용되는 지자기 자료의 양, 지자기 자료의 주성분 크기 조절 등 여러 방향으로 접근해 보았다. 그 결과, 지자기 자료의 양과는 무관하게 비슷한 양상의 셈블런스 형태를 나타내었으며, 지진 발생 시기에는 지자기장의 셈블런스에 변화를 나타내었다.

이 과정에서는 관측된 자료에서 임의적인 결측 구간을 생성하고 복원 기법을 적용하였다. 이렇게 복원이 이루어진 자료는 웨이블릿 셈블런스 기법을 이용하여 실제 관측 자료와 상호 비교토록 하였다. 또한, 실제 지진이 발생한 시기와 지진이 없었던 시기를 각각 적용함으로써 지자기장의 변동성에 대해 확인 할 수 있었다.

따라서 결측 자료의 복원은 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서 복원에 사용된 기법은 두 가지로써 작은 범위의 결측에는 지구통계적 크리깅 기법, 광범위한 결측에는 주성분 분석을 이용한 기법을 사용하였다. 이 과정에서는 관측된 자료에서 임의적인 결측 구간을 생성하고 복원 기법을 적용하였다.

지자기장의 변동성을 확인함에 있어 지진 발생 시기와 미발생 시기의 비교와 함께, 복원에 사용되는 지자기 자료의 양, 지자기 자료의 주성분 크기 조절 등 여러 방향으로 접근해 보았다. 그 결과, 지자기 자료의 양과는 무관하게 비슷한 양상의 셈블런스 형태를 나타내었으며, 지진 발생 시기에는 지자기장의 셈블런스에 변화를 나타내었다. 또한, 주성분의 크기 조절을 통해서 셈블런스의 변화 양상을 더욱 뚜렷이 확인 가능하였다.
그 결과, 지자기 자료의 양과는 무관하게 비슷한 양상의 셈블런스 형태를 나타내었으며, 지진 발생 시기에는 지자기장의 셈블런스에 변화를 나타내었다. 또한, 주성분의 크기 조절을 통해서 셈블런스의 변화 양상을 더욱 뚜렷이 확인 가능하였다. 본 연구에서 확인된 결과들은 지속적인 연구를 통해, 향후 지진 전조 현상을 예측함에 있어 유용하게 사용되리라고 생각된다.

또한, 주성분의 크기 조절을 통해서 셈블런스의 변화 양상을 더욱 뚜렷이 확인 가능하였다. 본 연구에서 확인된 결과들은 지속적인 연구를 통해, 향후 지진 전조 현상을 예측함에 있어 유용하게 사용되리라고 생각된다.

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