초록 ▼

지구물리량 측정 분야 중 중력 및 지자기는 국가의 기본 임무에 해당하는 것으로 다양한 연구에서 활용되는 기초자료이다. 그러나 국내의 중력 및 지자기는 자료는 상대중력계 및 지자기 측정기의 평가 및 교정 등을 위한 기반 시설이 취약하여 기기의 검증이 어렵고 또한 자료의 획득과 처리와 관련된 표준화된 절차가 없다는 문제 때문에 신뢰성이 떨어진다. 따라서 본 사업에서는 기존의 지구물리 성과를 분석하여 자료의 효용성을 평가하고, 중력 및 지자기 측정을 위한 절차, 환경 기준 등 관련 기준을 제시하며, 최종적으로 향후 중력 및 지자기측량을

지구물리량 측정 분야 중 중력 및 지자기는 국가의 기본 임무에 해당하는 것으로 다양한 연구에서 활용되는 기초자료이다. 그러나 국내의 중력 및 지자기는 자료는 상대중력계 및 지자기 측정기의 평가 및 교정 등을 위한 기반 시설이 취약하여 기기의 검증이 어렵고 또한 자료의 획득과 처리와 관련된 표준화된 절차가 없다는 문제 때문에 신뢰성이 떨어진다. 따라서 본 사업에서는 기존의 지구물리 성과를 분석하여 자료의 효용성을 평가하고, 중력 및 지자기 측정을 위한 절차, 환경 기준 등 관련 기준을 제시하며, 최종적으로 향후 중력 및 지자기측량을 운영하기 위한 장·단기 계획을 제시하였다.

표준화된 절차 및 관련 기준을 마련하고, 장·단기 운영계획 수립을 위하여 세부 연구는 연구계획 수립 및 국내외 사례 연구, 사업별 측량 데이터 분석 및 정리, 사업별 세부 운영기준 마련, 지구물리측량 운영계획(안) 수립, 지구물리측량으로 구성 되어 있다.

먼저 연구계획 수립 및 국내외 사례 연구에서는 국내외 지구물리자료의 운용 현황 등을 조사하고, 관련된 국제표준을 조사하여 연구 진행에 필요한 정보를 취득하고 국내 지구물리량 자료의 현황에 대해 파악하였다. 국외 중력 자료의 구축 및 활용 사례를 살펴보면 다양한 측정 센서의 개발을 통하여 신뢰성 높은 자료를 획득하고 있으며, 이를 데이터베이스화하고 서비스하기 위한 방안을 적극적으로 모색하고 있다. 또한, 절대중력점 및 중력측정점에서의 중력변화를 탐지를 위한 모니터링을 지속적으로 수행하고 있다. 반면 국내 중력 자료의 경우 상대중력 자료는 국토지리정보원 등의 특정 기관에서 취득되어 왔으나 유지 및 관리상의 문제점으로 많은 데이터가 소실되었으며, 자료 처리상의 문제로 신뢰도가 낮다. 그러나 2008년 한국표준과학연구원과 국토지리정보원에 절대중력계가 도입된 이후 현재 국가 절대중력점 구축을 위한 많은 노력을 하고 있다. 지자기 자료 역시 국외에서는 지하자원의 탐사, 지진, 화산활동 조사 등의 연구와 지구내부구조 등의 연구를 위하여 활발히 활용 및 서비스 되고 있다. 국내의 경우 총 8점에서 지자기연속관측을 수행하여 지자기 변화를 지속적으로 탐지/연구하고 있으나 효용성은 미비한 수준이다.

중력 및 지자기 자료의 국제 표준은 측정 기기의 비교를 바탕으로 한 신뢰성 있는 자료 구축에 주안점을 두고 있다. 그러나 우리나라의 경우 측정 기기의 점검을 위한 시설 등이 미비하므로 획득한 자료의 신뢰성 확보를 위해 국제행사의 활발한 참여를 통한 국제화가 필요하며, 이를 통하여 중력 및 지자기 측정을 위한 국제 표준을 확보하고, 절대중력/지자기 기준점을 국제기준점으로 등록하기 위한 노력이 필요하다.

사업별 측량 데이터 분석 및 정리에서는 국토지리정보원에서 보유하고 있던 절대 중력, 상대중력 및 지자기측량 자료의 현황을 파악하고, 이에 대한 성과 분석을 기반으로 자료의 효용성 분석을 수행하였다. 그 결과, 2008년부터 2009년에 획득한 절대중력측정 자료 중 강릉을 제외한 수원, 대구, 광주에서 안정적인 자료가 확보되었음을 알 수 있었으며, 강릉자료의 경우 측정 조건 및 지반 조건 등의 영향에 의하여 측정에 문제가 있었기 때문에 재측정이 필요하다는 결론을 도출하였다.

상대중력 자료는 1997년부터 2008년까지 국토지리정보원에서 측량한 자료와 2008년 이후 통합기준점과 수준점 중력측량 사업을 통하여 측정된 자료로 나누어 분석하였다. 먼저 1997년부터 2008년 자료의 경우 원시자료 또는 위치정보의 부재, 수식의 오류 등으로 인하여 기존 성과를 신뢰할 수 없기 때문에 활용하지 않는 것이 바람직하다. 반면 2008년부터 통합기준점과 수준점 중력측량을 통하여 획득된 자료는 총 14지구 중 충청 2지구, 광주지구, 대구지구를 제외하고는 0.05 mGal 이하의 높은 정밀도를 나타내었다. 그러나 대부분의 지구들에서 자료처리의 방법론, 모델 등의 정보를 기입하지 않아 자료처리의 방법론의 적절성을 분석하는데 한계가 있었으므로 신뢰도 높은 자료의 구축을 위해서는 이를 명확히 할 필요가 있다. 또한 인접지구의 공통점에서의 성과 차이가 최대 6 mGal까지 발생하는 등 지구별로 편이(bias)가 존재하는 것을 알 수 있었다. 따라서 기존 자료들을 2010년에 배포된 관측기록부 및 계산부 양식으로 재정리하고, 향후 모든 성과를 통합하여 단일의 중력망을 구축하기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

지자기자료의 경우, 기존의 국토지리정보원이 보유한 자료를 검토한 결과 원시자료 부재, 시간, 위치 정보의 누락 등의 문제점을 확인하였으며, 측정 결과를 국제표준지 자기장(IGRF)과 비교했을 때 큰 차이를 나타내는 경우가 많았다. 따라서 문제점으로 판단되는 측정점을 제외하고 1976년부터 1996년까지 획득된 자료를 기반으로 1990.0년의 지자기 분포도와 1984년부터 2008년까지 1등 지자기 측정점 30점에서 측정한 자료를 기반으로 2000.0년의 지자기 분포도를 작성하였다. 또한 임의의 위치를 입력 하였을 때 각 시점의 지자기 성분값을 산출하는 프로그램을 구축하였다.

사업별 세부 운영기준 마련에서는 절대중력, 상대중력, 지자기 측정으로 구분하여 측정절차서, 환경기준안, 데이터 세부 평가기준, 데이터 규격화 및 표준화를 위한 지침 등의 상세 운영기준을 마련하였다. 또한 현행 중력측량 작업규정 및 품셈을 고려하여 이를 개선하기 위한 방안을 모색하였으며, 상대중력측량 자료를 처리하기 위한 중력 계산식을 제시하고, 이를 기반으로 하는 소프트웨어 제작을 지원하였다.

지구물리측량 운영계획(안)에서는 국외 중력 및 지자기자료 운용 현황과 기존 중력 및 지자기 측량 자료의 분석 결과를 통하여 문제점 및 보완사항을 도출하고 이를 기반으로 향후 중력 및 지자기 측량의 수행, 성과 유지 및 활용성 제고를 위한 운영계획(안)을 제시하였다.

지구물리 측량에서는 지자기 절대측정을 수행하고 성과를 산출하였으며, 2010년에 획득된 통합기준점과 수준점 중력측량 성과에 대한 검증을 수행하고, 중력보조점의 성과를 재산정하였다. 지자기 절대측정은 총 31점에서 수행되었으며, 이 중 문제점을 제외한 27점의 자료를 기반으로 2010.0년의 지자기 분포 모델을 도출하고, 이로 부터 지자기 성분값의 분포도를 작성하였다. 또한, 1 : 5만 지형도들의 중심좌표에서의

2010.0년의 편각, 복각, 총자력값을 계산하였다.
2010년 통합기준점 및 수준점측량 사업에서는 총 1350점의 중력자료를 획득하였으며, 이 중 1177점의 자료에 대한 검증을 수행한 결과 자료의 정밀도는 각각 서울 통합기준점 0.008 mGal, 광주 수준점 0.007 mGal로 신뢰할 수 있는 중력자료가 획득되었음을 확인하였다. 또한, 통합기준점 및 수준점측량 사업에 앞서 11대의 중력계를 이용하여 10개 중력보조점에서 실시한 중력측량자료를 기반으로 중력보조점의 성과를 재산정하였다. 그 결과 7개의 중력보조점 성과는 기존 성과와 약 0.03 mGal 이하의 부합도를 나타내어 기존의 성과가 올바르게 산출되었음을 보였다. 그러나 부산과 광주 보조점의 경우, 측정 자료간의 일관성이 부족하였고, 인천 보조점의 경우 기존 성과와 큰 차이를 나타내었으므로 이에 대한 검증이 필요하다는 결론을 도출하였다.

그 외 본 사업에서는 중력측량 용역사업에 앞서 장비운용 및 측정과 관련된 업무를 지원하였으며, 2010년을 기준으로 현재 국토지리정보원에서 확보한 상대중력 및 지자기자료에 대한 영문보고서를 작성하였다.
본 사업에서는 앞서 요약한 연구 내용과 같이 중력 및 지자기 측정 절차의 기준을 확립하고 중력 및 지자기 측정기기의 검증을 수행하였다. 또한 측정표준의 소급성을 갖는 절대중력, 상대중력, 지자기의 측정방법을 제안하고 자료처리 표준화 방안을 모색하는 등 중력 자료들의 국제적인 데이터베이스에 등록할 수 있는 기반을 마련하였다. 본 연구를 통하여 도출된 연구 결과는 향후 우리나라에서 수행되는 지구물리측량의 기반이 되며, 나아가 국제 표준에 부합되는 기술의 확보로 국가의 위상을 높이는데 기여할 것으로 기대된다.

(출처 : 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 참여진 ... 3
• 요약 ... 4
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 10
• 그림목차 ... 12
• 수식목차 ... 15
• I. 연구개요 ... 16
• 가. 연구의 배경 및 필요성 ... 16
• 나. 연구 목적 ... 17
• 다. 연구 내용 ... 18
• II. 연구계획 수립 및 국내외 사례연구 ... 20
• 가. 연구계획 수립 ... 20
• 나. 국내외 관련기관의 중력/지자기 연구 및 활용 현황 ... 21
• 1) 절대중력 ... 21
• 2) 상대중력 ... 25
• 3) 지자기 ... 28
• 다. 중력 및 지자기측량 관련 국제표준 조사 ... 35
• 1) 절대중력측량 국제표준 ... 35
• 2) 상대중력측량 국제표준 ... 40
• 3) 지자기측량 국제표준 ... 42
• III. 사업별 측량 데이터 분석 및 정리 ... 44
• 가. 중력측량 성과 분석 및 연구 ... 44
• 1) 2009년 절대중력 데이터 평가 ... 44
• 2) 국토지리정보원 보유 상대중력 데이터 평가 및 성과 재계산 ... 49
• 3) 우리나라 중력 기복도 작성 ... 69
• 나. 지자기측량 성과 분석 및 연구 ... 70
• 1) 국토지리정보원 보유 지자기측량 데이터 평가 및 성과 재계산 ... 70
• 2) 우리나라의 1990.0년 및 2000.0 년의 지자기도 작성 ... 70
• 3) 우리나라 지자기 성과 계산표 작성 및 1/5만 도엽별 자침편차 산정 ... 74
• 4) 국토지리정보원 보유 1, 2등 지자기측량 성과 DB화 ... 75
• 5) 향후 활용 방안 ... 75
• IV. 사업별 세부 운영기준 마련 ... 76
• 가. 절대중력 ... 76
• 1) 측정 절차서 ... 76
• 2) 측정 조건 및 환경 기준안 ... 78
• 3) 절대중력 네트워크 운영 ... 81
• 4) 절대중력계 매뉴얼 정리(FG-5, 레이저, 원자시계 등) ... 86
• 5) 측정 데이터 세부 평가기준 ... 87
• 나. 상대중력 ... 89
• 1) 측정 절차서 ... 89
• 2) 측정 조건 및 환경 기준안 ... 90
• 3) 장비 검정을 위한 테스트베드 설치 방안 ... 92
• 4) 측정 숙련도 비교평가를 위한 절차서 ... 95
• 5) 중력측량 표준품셈(안) ... 97
• 6) 상대중력측량에 의한 중력계산식 정의 및 중력계산 소프트웨어 제작 지원 ... 102
• 7) 측정 데이터 세부 평가기준 ... 110
• 8) 중력측정 데이터의 규격화, 표준화를 위한 지침서 ... 111
• 다. 지자기 ... 116
• 1) 지자기 절대측정 절차서 ... 116
• 2) 지자기 절대측정의 조건 및 환경 기준안 ... 117
• 3) 장비 검정을 위한 테스트베드 설치 방안 ... 119
• 4) 지자기 절대측정 숙련도의 비교평가를 위한 절차서 ... 122
• 5) 지자기 절대측정 자료의 세부 평가기준 ... 123
• 6) 지자기 측정 데이터의 규격화, 표준화를 위한 지침서 ... 124
• V. 지구물리측량 운영계획(안) ... 128
• 가. 중력측량 장·단기 운영계획(안) ... 128
• 1) 해외 운영사례 및 국제 표준연구 등을 반영한 작업별 장단기 운영계획(안) ... 128
• 2) 세부계획 ... 129
• 나. 지자기측량 장·단기 운영계획(안) ... 135
• 1) 해외 운영사례 및 국제 표준연구 등을 반영한 작업별 장단기 운영계획(안) ... 135
• 2) 세부계획 ... 135
• VI. 지구물리측량 ... 138
• 가. 중력측량 ... 138
• 1) 2010년 국토지리정보원 절대중력측량 업무지원 및 결과분석 ... 138
• 2) 전국 중력기준점 측량 및 성과 재산정 ... 144
• 3) 중력측량 용역사업 업무지원 ... 148
• 4) 절대중력 측정 장비의 점검 및 교정 ... 152
• 나. 지자기측량 ... 154
• 1) 전국 1등 지자기점(30점) 지자기측량 실시 및 결과분석 ... 154
• 2) 지자기 절대측정 장비의 점검 및 교정 ... 167
• 다. 2010년 우리나라 중력/지자기 영문 결과보고서 ... 168
• VII. 결론 ... 170
• 참고문헌 ... 174
• 끝페이지 ... 175