PURPOSES: The purpose of this study is to verity the applicability of a portable small-loop electromagnetic survey method to underground cavity detection. METHODS: In order to evaluate applicability of the method, a test bed comprised of four sections was constructed. The two sizes of the four cavities artificially formed at two depths were contained in the test bed. Each cavity was positioned at center of each 6 m long section. Four types of pavement materials such as unpaved ground, bricks, asphalt, and concrete were used at every section. The portable small-loop electromagnetic device measured electrical conductivity as an exploration signal that varied according to the electrical properties underground. The electrical conductivity was converted into two-dimensional electrical resistivity distribution sections using an inverse analysis program. RESULTS : The results showed that the electrical resistivity of the non-cavity area was lower than that of the cavity area. The electrical resistivity increased as the measurement device moved closer to the cavity position. It was also found that the electrical resistivity values were not significantly affected by pavement type. The small cavity with diameter of 35 cm could be detected up to 1.2 m depth. CONCLUSIONS: Therefore, it was verified that the portable small-loop electromagnetic survey method is applicable to the detection of cavities in sections where ground subsidence is expected. This method can be effectively used for small-scale roads such as sidewalks, parkways, and side streets where large exploration equipment cannot enter.

우리나라 최초의 남극 기지인 세종과학기지가 위치한 킹조지섬은 남극해류에 영향으로 강수량이 많고 날씨가 급변하며 남위 62도에 위치하여 남반구의 여름엔 비교적 온도가 높은 편이다. 많은 강수량과 높은 온도의 영향으로 식생의 분포가 넓으며 종류도 다양하다. 연구지역의 대표적인 식생으로는 이끼(사니오니아)와 지의류(오크롤레키아, 우스니아)가 있는데 이 생물들은 지하의 수분분포에 따라 많은 영향을 받는다. 연구지역은 신생대 초기에서 중기 사이에 발생한 화산 쇄설물과 퇴적물로 이루어져 있으며 수분 공급처는 크게 세 가지로 직접적인 강수, 빙하가 녹은 물과 대기의 단열팽창현상인데 올해 2월 중순 총 강수량은 5.7mm로 남극의 여름철에는 특히 빙하가 녹은 물에 영향이 가장 크다. 연구지역의 이끼 서식지는 빙하에 가까우며 지의류에 서식지는 해안쪽으로 분포한다. 이것이 지하 내부의 수분분포와 관련된 것으로 가정 후 땅이 가장 많이 녹은 시기인 2018년 2월 중순에 측선 길이는 40m이며 1m 전극 간격의 웨너배열법을 사용한 전기비저항탐사, 주파수 500MHz 안테나를 사용한 레이다탐사를 실시하였다. 동토층의 깊이가 얕게는 0.8m부터 깊게는 1.5m로 많은 차이를 보였는데 동토층의 깊이가 수분량에 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며 특정 위치의 활동층 내에 존재한 두께 5~7cm 가량의 퇴적층 또한 동토층에 영향을 주었고 지표의 구조토 형성에도 영향을 준 것으로 보인다.

이 연구는 프랑스의 포경선 리앙쿠르호의 독도발견 이후, 동해탐사와 지도제작의 발전에 기여한 바가 큼에도 불구하고 주목받지 못했던 프랑스 군함 카프리시으즈호의 동해탐사 과정을 고찰한 것이다. 특히, 프랑스 해군성 소속 호끄모헬 함장의 동해탐사와 지도제작 과정을 재조명함으로써 19세기 전반부 동안에 서구 세계의 독도인식과 지도제작 과정을 파악하고자 하였다. 연구결과, 첫째, 당시 정부 측 탐사선과 민간의 포경선 간의 신뢰문제로 인해 리앙쿠르호의 독도발견 사실을 접했음에도 불구하고 호끄모헬 대령은 독도를 지도에 표현하지 않았다. 둘째, 호끄모헬 대령의 동해탐사 결과 기존에 행해진 영국 탐험가들의 탐사내용에 오류가 많은 것으로 드러나 한국 동해안에 대한 재탐사 결정을 내리게 된다. 셋째, 정부기관에서 발행하는 해도는 새로운 정보가 신속하게 반영되었던 반면 민간제작 지도의 업데이트 속도는 현저하게 지연되었다. 넷째, 19세기 전반부 동안에 서구의 탐험가들은 홍콩, 나가사키와 같은 주요 거점 항구에서 만나 최신의 지리정보를 공유하였다.

2015년부터 최근까지 차세대도시농림융합기상사업단에서는 수도권에 위치한 도시기상 관측소에서 관측된 기상 자료(14소), 운고계(2소) 그리고 마이크로웨이브 라디오미터(MWR, 7소) 자료를 이용하여 태양에너지를 산출하였다. 수 도권지역에 위치한 운고계에서 관측된 후방산란계수와 MWR에서 추정된 액상물량을 이용하여 구름광학두께와 운량을 산출하였다. 각각의 원격탐사장비에서 산출된 운량을 태양복사모델에 입력하여 지표면에 도달하는 태양에너지를 계산하였다. 추정된 태양에너지를 관측과 비교한 결과, 중랑과 광화문지점에서는 과소추정이 나타났다. 선형회귀분석한 결과 0.8이하의 기울기를 나타냈고 −20W/m 2의 음의 편차와 120 W/m 2의 평방근오차(RMSE)가 나타났다. 그리고 MWR을 이용하여 추정된 태양에너지의 정확도(평균 결정계수(R 2 )=0.8)와 오차율(평균 RMSE=110 W/m 2 )이 향상되었다. 월별 산출된 운량과 태양에너지는 운고계를 이용하여 산출하였을 때 운량이 0.09 이상 크게 나타났으며 태양에너지가 50W/m 2 이상 낮게 산출되었다. 지점에 따라 차이는 있었으나 대체로 7월과 9월의 RMSE가 50W/m 2 이상 크게 계산되었다. 결과적으로 일누적 태양에너지는 광화문지점에서 가장 높은 상관성이 나타났고(R 2 =0.80, RMSE=2.87 MJ/Day), 구로지점에서 상관성이 가장 낮았다(R 2 =0.63, RMSE=4.77 MJ/Day).

Underground cavities are frequently taking place in urban areas due to soil loss caused by structural defects of underground buried pipes. In this study, a field experimental program was conducted to detect ground condition using the electrical resistivity survey and the pneumatic cone penetration test. In addition, we proposed a method to estimate the weighted mean resistivity value by quantifying the electrical resistivity measurements through image analysis in order to compare the results of pneumatic cone penetration test. Consequently, it was found that as the weighted average resistivity value decreased, the smaller the N-value (penetration depth per blow number) from the pneumatic cone penetration test results. Based on the limited number of field experimental measurements, the correlation between weighted average resistivity value and the N-value of pneumatic cone penetration test is deemed promising in assessment of ground conditions associated with developing underground cavitation.

한반도 주변 해상사고가 증가함에 따라 원격탐사 자료를 활용한 선박탐지 연구의 중요성이 점점 더 강조되고 있다. 이 연구는 고해상도 광학영상에 의존하는 기존 선박탐지 분야에 수백 개 채널의 분광정보를 포함하는 초분광영상을 활용하여 새로운 선박탐지 알고리즘 제시하였다. 두 차례의 현장관측을 통해 측정한 선박 선체의 반사 스펙트럼과 AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer) 초분광센서 영상의 선박 및 해수 반사 스펙트럼 간의 분광정합 기법을 적용하였다. 총 다섯 개의 탐지 알고리즘 spectral distance similarity (SDS), spectral correlation similarity (SCS), spectral similarity value (SSV), spectral angle mapper (SAM), spectral information divergence (SID)를 사용하였다. SDS는 선박 일부가 해수로 탐지되는 오차를 나타내었고, SAM은 선박과 해수 사이에 약 1.8배의 차이를 나타내어 명확한 분류 결과를 보여주었다. 이와 더불어 본 연구에서는 각 기법의 최적 임계값을 제시하여 초분광 영상에 포함되어 있는 선박을 분류하였으며 그 결과 SAM, SID가 다른 탐지 알고리즘에 비해 우수한 선박탐지 능력을 보여주었다.

드론을 이용한 신뢰성 있는 항공자력탐사 수행을 위해서 자력탐사 시스템과 드론 시스템을 구성하여 철광산 지 역 자력 탐사에 적용하였다. 드론에 실리는 자력탐사 시스템은 Bartington사의 플럭스게이트 자력계 Mag639를 센서로 사용하고, A/D convertor를 이용하여 태블릿PC에 자력값이 저장되도록 구성하였다. 드론의 비행 컨트롤 모듈로는 확장 성이 좋은 Pixhawk를 사용하였고, 적재 중량(Payload) 3 kg, 최대 중량 적재 시 15분 동안 비행이 가능하도록 구성하였 다. 드론의 자기장 간섭 범위 측정 실험을 통해 드론에 의한 자기장 간섭효과를 제거하였고, 정확한 위치 정보 확보를 위해 RTK GPS를 적용하였다. 정확한 위치정보를 토대로 동일한 측선에 대해서 고도를 변경하여 두 번 측정해서 자력 변화율 자료를 확보하였다. 또한 지형 정보를 사용하여 지형을 따라 비행하는 비행경로를 설정함으로써 지형 효과를 없 앨 수 있었다. 드론 기반 항공자력탐사 시스템을 통해 획득된 자력자료는 Geometrics사의 핵자력계 G-858을 이용해 동 일 지역에서 획득한 자료와 양상이 일치함을 확인하였고, 이를 통해 드론 기반 항공자력탐사 시스템을 이용한 탐사 자 료에 대한 신뢰성을 확보할 수 있었다.

최근 도시 내 급격한 기상 변화로 인한 자연재해가 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다. 도시의 자연 환경 변화에 대한 효과적인 예측과 대처를 위해서는 신뢰성 있는 기상 자료의 확보가 매우 중요하다. 이러한 맥락에서 본 연구는 도시의 기상 환경 중 기온에 초점을 맞춰, 보다 정확한 기온 추정을 위한 대안적 방법을 제시하였다. 특히, 시공간 해상도와 정확성을 높이기 위해 원격탐사 자료와 지형 기반 공간 보간법을 결합한 기온 추정 방법을 제시하였으며, 기존의 여러 추정 방법들과 비교·평가함으로써 제시된 추정법의 적용가능성을 검토하였다. 분석 결과, 각 추정 기법을 통한 기온 결과는 기온 추정값의 범위에 있어서는 유사한 결과를 보였지만 기온의 공간적 분포 특성은 매우 상이하게 나타났다. 특히, 원격탐사 자료를 활용하여 추정된 기온 분포는 토지피복 유형에 따른 차이를 잘 보여주며, 본 연구에서 제시한 추정 기법의 결과는 고도에 따른 기온차를 보다 뚜렷하게 보여줬다. 추정의 정확도에 있어서는 원격탐사 자료와 지형 기반 공간 보간법을 결합한 기온 추정 기법이 높은 정확도를 보여줬다. 종합적으로 본 연구에서 제시한 기온 추정 기법은 토지피복 유형과 고도에 따른 기온 변화를 잘 나타내는 동시에 원격탐사 자료를 활용한 기존의 기온 추정 기법들에 비해 정확도가 높아 기온 분포도와 같이 연속적 공간의 기온값을 정확하게 표현하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구의 목적은 ‘곤느빌 이야기’가 프랑스의 남방대륙 탐사와 지도에 미친 영향에 대해 살펴보는 것이다. 먼저 ‘곤느빌 이야기’의 시대적 배경이 되는 16세기의 프랑스의 아메리카 탐사와 포프리니에르가 주장한 제3세계의 탐사 계획에 대해 살펴보았다. 17세기에 폴미에는 곤느빌의 탐사를 언급하면서 프랑스가 제3세계를 탐사하여 식민지로 만들 것을 주장했으며, 일부 프랑스 지도에 곤느빌의 땅이 그려졌다. 남방대륙이 표시된 세계지도와 과학이론을 근거로 18세기까지 곤느빌의 땅을 찾기 위한 프랑스의 탐사가 이어졌으며, 이러한 사회적 분위기로 인해 이전에 곤느빌의 땅을 지도에 표시하지 않았던 왕실지리학자 부아쉬 역시 곤느빌의 땅을 표기했다. 곤느빌의 땅은 대체로 앵무새의 땅 동편에 그려졌지만, 제임스 쿡의 항해 이후에는 지도상에서 사라졌다. 곤느빌의 땅은 지도가 사회적 구성의 산물이라는 것을 확인시켜주는 전형적인 사례이다.

최근 도심지에서 지중매설관의 구조적 결함에 의한 토사 유실로 인해 지하 공동이 빈번하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 이러한 지하 공동을 파악하는데 있어 현장 실험 수행 결과 전기비저항 탐사와 공압콘관입시험이 지반 조건의 이상 징후를 탐지하는데 효율적임을 확인하였다. 또한, 이미지 분석을 통한 전기비저항 실험 측정값을 정량화 하여 평균 비저항 값을 산정하는 방법을 제안하였다. 실대형 실험 결과, 평균 비저항 값이 감소할수록 위험도가 증가하였고, 공압콘관입시험 결과, N치가 작을수록 위험도가 높다는 것을 확인하였으며, 제한적인 측정 데이터 수를 토대로 평균 비저항 값과 공압콘관입시험의 결과를 토대로 상관관계를 나타내었을 때, 지반의 지하공동 발생과 관련된 위험 수준을 제한적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

A variety of methods for detecting the location of an underground water pipeline are being used across the world; the current main methods used in South Korea, however, have the problems of low precision and efficiency and the limitations in actual application. On this, this study developed locator capable of detecting the location of a water pipe by the use of an IMU sensor, and technology for using the extended karman filter to correct error in location detection and to plot the location on the coordinate system. This study carried out a tract test and a road test as basic experiments to measure the performance of the developed technology and equipment. As a result of the straight line, circular and ellipse track tests, the 1750 IMU sensor showed the average error of 0.08-0.11%; and thus it was found that the developed locator can detect a location precisely. As a result of the 859.6-m road test, it was found that the error was 0.31 m in case the moving rate of the sensor was 0.3-0.6 m/s; and thus it was judged that the equipment developed by this study can be applied to long-distance water pipes of over 1 km sufficiently. It is planned to evaluate its field applicability in the future through an actual pipe network pilot test, and it is expected that locator capable of detecting the location of a water pipe more precisely will be developed through research for the enhancement of accuracy in the algorithm of location detection.

최근 도로하부에 생성된 동공으로 인한 도로함몰이 빈번하게 발생되고 있다. 동공의 주요 발생 요인으 로는 굴착복구 시 다짐불량, 노후 하수관 파손, 대형공사장 지하수처리 미비 등으로 알려져 있다. 서울시 에서는 도로함몰을 사전에 예방하기 위하여 지표투과레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)를 이용 한 동공탐사를 2015년부터 본격적으로 실시하였다. GPR 시험에서는 전자기파가 유전율이 상이한 재료 경계부에서 반사되는 특성을 이용하여 포장층 두께, 지하매설물의 위치 등을 탐지할 수 있다. GPR 안테 나는 주파수 대역, 채널 수, 설치방법 등에 따라 다양한 형식을 가진다. 서울시의 경우 도로함몰로 발전할 확률이 높은 1.5m 내외의 얕은 심도의 동공을 탐지하기 위하여 250MHz 또는 500MHz 접촉식 안테나를 사용하고 있다. 조사연장이 긴 차도에는 조사 효율성이 높은 16채널 안테나를 사용하고, 좁은 폭의 차도 및 보도에는 단채널 안테나를 사용하고 있다. 본 연구에서는 서울시에서 실시한 GPR 시험으로부터 획득 한 GPR 신호로부터 동공 및 지하매설물, 자갈 등을 구분하기 위한 정성적 패턴 분석을 실시하였다. 일반 적으로 원형, 연속적인 형태를 가지는 하수관에서 반사된 GPR 신호는 위로 볼록한 포물선 형상으로 되어 있고 반사강도가 크게 나타난다. 반면 동공 대부분은 비정형, 불연속 형태이므로 신호패턴이 찌그러진 비 대칭형 포물선으로 나타내고, 반사파의 강도가 약하거나 (+)신호와 (–)신호가 뒤바뀌는 경향으로 나타났 다. 또한 지하매설물은 1.0~1.5m 사이에 위치하므로 약 30cm 두께의 아스팔트 포장층에서 1.0m 이상 깊은 곳에서 신호가 나타난다. 반면 동공의 경우 포장층 직하부에 주로 존재하므로 포물선의 상부가 포장 층에 가까이 나타났다. 그러나 포장하부에 존재하는 건설폐기물, 자갈 등도 동공신호와 유사하게 나타나 므로 탐지율을 향상시키기 위해서는 더 많은 GPR 신호 패턴이 필요하다.

일반적으로 도로포장 하부층의 다짐상태는 시간이 경과함에 따라 배수불량, 관로의 노후화 등으로 인 하여 품질이 저하되어 지지력이 약해지거나 공동(Cavity)이 발생하게 된다. 이러한 공동으로 인해 지반 사이에 이격이 발생하여 설계 당시의 하중보다 더 큰 하중이 가해지게 되며 이로 인해 포장에 침하 및 균 열이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 포장 하부층의 상태를 사전에 파악하고 조치를 취해야한다. 하부층의 상태파악을 위해서는 코어링(Coring)을 통해 직접 육안으로 확인하는 것이 가장 확실한 방법이 다. 하지만, 포장체에 파손을 발생시키고, 천공 중 교란이 발생할 수 있으며 깊은 곳에 존재하는 공동까지 천공이 불가능하다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서는 다양한 비파괴 검사를 통한 포장 하 부층의 상태조사가 필요하다. 그 중 전기비저항 탐사(Electrical Resistivity Survey)는 전자기기 및 컴퓨 터 발달에 힘입어 짧은 시간에 많은 양의 데이터를 획득할 수 있을 뿐 아니라 해석 결과의 신뢰성도 높아 져서 현재 국내에서 많이 이용되고 있는 방법 중 하나이다. 일반적으로 전기비저항 탐사는 전극봉(Pole) 을 지면에 설치하여 탐사를 진행하는데 포장표면에서는 전극봉 설치가 용이하지 않으며 설치과정에서 파 손을 발생시킬 수 있다. 본 연구의 목적은 평판접지전극방법(Flat Electrode Method)과 전극봉전극방법(Pole Electrode Method)의 비교를 통해 각 포장층별 재료들의 전기비저항 특성(Resistivity Characteristic)을 분석하고 평판접지전극방법을 이용한 전기비저항 탐사를 포장 하부 공동탐사에 적용할 수 있는지에 대한 여부를 파 악하는 것이다. 포장층별 재료들의 공시체를 이용한 실내실험(Laboratory Test)을 통해 전기비저항 특성 을 분석하고, 공동 및 포장을 모사한 현장실험(Field Test)을 통해 평판접지전극방법을 이용한 전기비저 항 탐사의 적용 가능성을 파악한다.