간행물
한국지구과학회지 KCI 등재 The Journal of The Korean Earth Science Society
- 발행기관 한국지구과학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1225-6692 (Print)2287-4518 (Online)
- 수록기간 1979 ~ 2024
- 주제분류 자연과학 > 지구과학 자연과학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 450DDC 550
권호리스트/논문검색
제32권 제6호 (2011년 10월) 15건
1.
2011.10
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다양한 형태의 공간 자료를 이용하는 응용 분야에서 이용가능한 자료간 해상도 차이를 반영하고, 원하는 타겟 해상도로의 변환은 매우 중요하다. 이 논문에서는 저해상도 비율 자료로부터 고해상도 범주형 주제도를 제작하기 위해 베리오그램 디컨볼루션과 블록 시뮬레이션을 이용하는 지구통계학적 다운스케일링 방법론을 제시하였다. 우선 블록 기반 베리오그램으로부터 점 기반 베리오그램 모델의 추정을 위해 반복 연산 기반 베리오그램 디컨볼루션 방법을 적용하였다. 그리고 영역-점 변환 크리깅과 추정된 점 기반 베리오그램 모델을 이용하는 직접 순차적 시뮬레이션을 적용하여 고해상도 비율 정보를 제작하였다. 최종적으로 최대 사후 확률 결정 규칙을 적용하여 대안적 고해상도 범주형 주제도를 제작하였다. 점 기반 자료 없이 저해상도 블록 비율자료만을 이용한 토지피복도 제작 사례 연구를 통해 제안 분석 과정을 예시하였다. 제안한 다운스케일링 기법의 적용을 통해 원 저해상도 블록 비율 자료값을 재생산하는 고해상도 비율 자료를 생성하였으며, 이로부터 기준 토지피복도의 전반적인 패턴을 반영하는 대안적 고해상도 토지피복도 제작이 가능함을 확인할 수 있었다. 이렇게 생성된 고해상도 자료들은 해상도 변환의 영향 분석에 유용한 입력 자료로 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
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2.
2011.10
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석회암 공동이 발달한 도심지역에서 지하수위 하강에 수반되어 발생한 함몰형 지반침하의 원인 규명 및 공동의 분포 특성 파악을 위하여 시추공을 이용한 전기비저항 토모그래피탐사를 실시하였다. 이때 지하수 수리지질 특성을 파악하기 위하여 시추코아의 비저항 측정, 지하수위 측정 및 수리전도도 해석을 병행하였다. 연구 지역에서의 완만한 지하수위 분포 특성과 0.8-9.3×10-4 cm/s 범위의 수리전도도 분포로 부터 연구지역의 수리지질 특성은 불균질성이 크지 않은 것으로 나타났다. 시추코아를 이용한 전기비저항 측정 결과 연구지역의 석회암은 파쇄가 많은 경우, 변질이 심한 경우 및 신선한 경우로 나눠지며, 전기비저항은 각각 103-161, 218-277 및 597-662 ohm-m의 범위로 나타났다. 시추결과 점토로 충전된 석회암 공동 지점은 토모그래피 탐사자료의 역산 결과 50 ohm-m 이하의 낮은 비저항으로 나타났으며, 각 시추공 간 비저항 영상 단면으로부터 연구지역 전체적으로 지표 하부 심도 약 10-20 m 구간까지 파쇄대 또는 석회암 공동 구간이 분포하는 것으로 나타났다. 또한 석회암 공동의 직경은 약 4-6 m 규모로, 대부분 점토질로 충전된 것으로 판단된다.
4,200원
3.
2011.10
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의성소분지 화산칼데라 지역에서 3차원 복합 지구물리탐사를 수행하였다. 2차원적인 해석이 주를 이루었던 선행 연구의 제한점을 극복하기 위하여 간격이 조밀한 자기지전류탐사와 중력탐사를 수행하였다. 자기지전류탐사와 중력탐사 자료로부터 각기 해석된 역산 결과들에 대해 역산 자료간의 상관관계 및 새로 제안된 구조해석 방법을 이용하여 복합 해석하였으며, 이를 각 구조별로 3차원 지질구조로 영상화하였다. 이 연구에서 제안하는 구조화 지수(Structure Index; SI) 기법은 물성간의 공간적 상관관계와 물성 값의 이상 정도를 이용하여 계산되는 구조화 각도(Type Angle; TA) 및 구조화 강도(Type Intensity; TI) 값의 분포를 이용하는데, 이 기법을 통한 3차원 구조 해석을 수행하였다. 제안 기법을 화산칼데라에 적용한 결과 1) 화산칼데라 중앙부에서 심도 1 km 부근까지 연장되는 낮은 밀도와 전기비저항을 갖는 화산쇄설성 퇴적암류, 2) 높은 밀도와 전기비저항을 갖는 ring fault 주변의 관입 화성암류, 3) 3-5 km 심도의 상대적으로 낮은 전기비저항과 높은 밀도를 갖는 기반암을 3차원으로 영상화할 수 있었다.
4,300원
4.
2011.10
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주기적이고 지속적으로 자료를 얻을 수 있는 위성영상은 지표면의 변화를 모니터링 하기 위한 매우 효과적인 자료이다. 위성영상을 이용한 기존의 변화탐지 연구는 두 시점의 지표 특성을 각각 분석해 서로 비교하여 변화를 밝혀내는 연구를 주로 해왔다. 그러나 최근에는 연속성을 갖는 다중 시기 위성영상으로부터 전체적인 경향이나 단기적인 변화를 찾아내는 연구에 관심이 높아지고 있다. 이 연구에서는 다중 시기 위성영상을 분석하기 위해 3차원 웨이블릿 변환 기반의 기법을 제안하고 테스트해보았다. 3차원 웨이블릿 변환을 이용하면 자료의 중요한 특성은 보존하면서 차원을 줄이는 것이 가능하다. 또한 다중 시기의 자료로부터 주요 패턴을 간추려 내고 공간, 시간적으로 인접한 주변 화소와의 관계를 파악할 수 있다. 연구 결과, 3차원 웨이블릿 변환 기법은 전체적인 경향성이나 특별한 변화 특성을 빠른 시간내에 밝혀내는 데 유용할 뿐만 아니라 분해 방향에 따라 각기 다른 정보를 제공해 주는 하위 밴드를 통해 새로운 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
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5.
2011.10
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웨이브렛 변환을 이용한 인공위성 영상의 압축을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 필터의 조합을 살펴보았다. 압축정도를 표현하는 방법으로 encoding ratio를 이용하였고, 웨이브렛의 선택에 따라 PSNR값과 encoding ratio값이 변하는 양상을 보았다. 웨이브렛의 선택에 따라 PSNR값은 대략 13.2-21.6% 정도의 차이를 보였고 encoding ratio는 16.8-45.5%까지의 차이를 보였다. SAR 영상의 경우 encoding ratio는 16%20% 변동이 있지만, 일반영상의 경우는 웨이브렛의 선택에 따라 40% 이상 변화였다. 영상 압축시 웨이브렛의 선택효과는 인공위성 영상보다 일반영상에서 큰 영향을 미쳤다. PSNR, encoding ratio의 지수에서 인공위성 영상은 웨이브렛 선택에 영향을 덜 받는다. 인공위성 영상의 압축에 대한 웨이브렛 선택효과를 보여주기 위하여 새로운 지수인 ECR을 제안하였다. ECR은 일반영상보다 인공위성영상에서 웨이브렛의 종류에 따른 영향이 더 적게 나타났다. 그러나 인공위성 영상 압축시 3개의 지수에서 웨이브렛의 선택효과는 최소한 10% 이상으로 선택의 중요성은 무시될 수 없을 것이다.
4,200원
6.
2011.10
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2002년 4월에 발사된 Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE) 위성의 중력시간변화 측정을 통해, 기후 및 환경 변화에 의한 지구 내 질량 재배치 연구가 가능해 졌다. GRACE 중력 자료는 구면조화 함수의 계수인 중력 스펙트럼 형태로 제공이 되며, 이를 구면조화 함수를 이용하여 원하는 지역의 중력 변화 또는 질량 변화로 환산을 해야 한다. 하지만, GRACE 중력 자료는 측정 잡음 이외에도 공간적인 알리아스 에러가 존재하여, 질량 재배치 효과를 확인하기 위해서는 중력 스펙트럼의 처리 과정이 필요하다. 이 연구에서는 GRACE 자료를 처리하는 가장 일반적인 방법을 소개하고, 처리된 중력 자료를 이용한 연구 사례를 소개하였다. GRACE 중력 자료를 이용하여 광범위한 지구과학 연구가 진행 중이지만, 그 중 가장 활발한 연구 분야인 육지의 물수지 연구, 빙하 변화 연구 그리고 해수면 상승 연구 등을 중심으로 소개하였다. GRACE 위성과 유사한 인공위성 중력 관측 사업이 2020년까지 계획되어 있으며, 향후 수십년간 축적된 인공위성 중력 자료는 지구 환경 변화 연구에 핵심적인 자료로 활용될 것으로 기대된다.
4,000원
7.
2011.10
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이 논문에서는 자력 변화율 텐서를 이용하여 자기 쌍극자의 위치 정보를 파악하는 알고리즘에 대하여 기술하였다. 수직으로 자화된 자기 쌍극자에 의한 자력 변화율 텐서에서 출발하여 자기 쌍극자의 위치 벡터를 유도하였다. 그러나 이 경우 자기 쌍극자의 모멘트에 대한 정보가 주어지지 않았으므로 자기 쌍극자의 위치 벡터가 불완전하게 유도된다. 이를 극복하기 위하여 여러 측정점에서 측정된 자력 변화율 텐서값이 있다고 가정하고 이를 이용하여 자동으로 자기 쌍극자의 위치를 찾아내는 알고리즘을 제안하였다. 시추공에서 자력 변화율 텐서가 측정되었다고 가정한 합성 모델 실험에서 자력 변화율 텐서와 자기 쌍극자 자동 탐지 알고리즘을 이용하여 자기 쌍극자의 위치를 정확하게 찾을 수 있음을 확인하였다.
4,000원
8.
2011.10
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제주도는 한반도 남부에 위치한 화산섬으로서, 화산활동 및 한반도와의 지체구조적 연결성과 관련된 중요성 때문에 오랫동안 지질학적/지구물리학적 연구의 대상이었다. 최근 제주도에서 심부지열자원 조사를 위한 다수의 저주파수 MT 자료가 획득됨에 따라 제주도 심부구조에 대한 접근이 가능해졌다. 그러나 제주도와 같은 섬환경에서는 주변 해양의 영향으로 저주파수 MT 자료가 왜곡되며, 이는 섬의 심부구조 규명을 어렵게 만드는 요인이다. 이 연구에서는 기존에 획득된 총 102 측점의 MT 자료에 대해 해양효과 보정을 실시하였다. 해양효과 보정은 1 Hz 이하에서 XY 모드와 YX 모드 전기비저항과 위상을 매우 유사하게 만들며, 전도성 하부지각의 존재를 명확하게 보여주었다. 제주도 남쪽 및 북쪽 측선의 보정된 MT 자료에 대해 2차원 역산을 수행한 결과, 평균적으로 깊이 20 km에서 고비저항 상부지각과 저비저항 하부지각의 경계를 명확히 확인할 수 있었다.
4,200원
9.
2011.10
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한반도에서 측정되고 있는 시계열 지자기 자료에 대해 결측 자료에 대한 복원과 측정 자료에 기반한 예측, 그리고 기관별 관측 자료에 대한 잡음도를 분석하였다. 결측 자료의 복원을 위해 주성분 분석을 통한 최적화 기법과 지구 통계학적 접근에 의한 방법을 적용하고 그 효과를 비교하였다. 주성분 기법은 자료의 주기성을 효율적으로 반영하는 특성을 보였으며, 지구통계학적 방법은 안정적인 복원 능력을 보였다. 관측소 별 잡음도를 파악하기 위해 이천 및 청양에서 동일 기간에 관측한 지자기 자료에 대해 공간적 분산성을 스캐터그램을 이용해 파악하였다. 그 결과 청양 관측소의 자료가 이천 관측소의 자료보다 연속적이며 안정적인 측정이 이루어진 것을 알 수 있었으며, 복원을 위한 크리깅 추정에서도 실제 자료의 추정이 매우 정확하게 이루어졌다. 결측자료의 복원의 경우 20분 이내의 결측 자료에 대해서는 크리깅 기법과 주성분 기법 모두 유사한 결과를 보였으나, 그 이상의 결측에 대한 복원과 지자기 자료의 예측이 필요한 경우에는 주성분 기법을 적용해야 주파수 영역에서의 특성이 실제와 더욱 유사하게 나타났다. 또한 지자기 자료의 예측을 위해서는 주성분 분석이 효율적으로 이용될 수 있음을 파악하였으며, 하루 정도의 지자기장을 예측할 수 있는 것으로 보인다.
4,900원
10.
2011.10
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구조모델의 하나인 Maxwell-Eucken(ME) 모델을 이용하여 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 예측할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다. 제시된 모델은 기질, 물 그리고 공기가 각각 연속상으로 존재하는 경우에 해당하는 3개 ME모델의 선형조합으로 표현되며, 매질 내에서 각 성분의 상대적 연속성 정도를 나타내는 '연속성계수'의 개념을 도입하여 선형방정식의 계수로 이용하였다. 기질의 연속성계수는 공극률과 선형의 관계를, 물과 공기의 연속성계수는 포화도와 선형 또는 비선형의 관계를 갖는 것으로 가정하였다. 공극구조가 알려진 3개 시료에 대한 열전달 모사 결과와 3개 시료의 열전도도 실험 결과를 이용하여 제시된 모델의 신뢰성을 평가하였다. 6개 시료에 대한 모델 예측값의 결정계수(R2)는 선형모델의 경우 0.86-0.98, 비선형모델의 경우 0.88-0.99로 나타나 모델의 예측 신뢰도가 매우 높은 것으로 분석되었다. 또한, 6개 시료에 대한 분석 결과를 이용하여 기질의 연속성계수와 공극률과의 관계식을 제시하였다. 따라서 본 예측모델은 기질의 열전도도, 공극률 및 포화도로부터 불포화 다공성 매질의 유효열전도도를 계산하는 데 이용될 수 있다.
4,200원
11.
2011.10
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이 연구에서는 기존의 탄성파 모델링 알고리즘에 지진 송신원을 적용하고, 음향-탄성파 결합 매질을 구현하여 남극대륙 주변과 같은 극지해역에서 발생할 수 있는 지진파의 거동을 모사한다. 기존의 변위근사 유한차분법과 달리 속도-응력 식으로 구성되는 엇격자 유한차분법의 경우 다양한 송신원을 구현하는데 적합하므로 변위-속도-응력 식에 기초하여 개발된 3차원 엇격자 유한차분법 알고리즘과 이중 우력(Double Couple Forces)을 이용하여 구현한 지진 송신원을 접목시켜 지진파의 거동을 모사한다. 좌수향 주향이동단층, 정단층, 역단층 형태의 지진 송신원에 대해서 개발된 알고리즘을 검증한 결과 이론적으로 예측되는 P파의 초동을 정확히 모사할 수 있었고, 섭입대 모델에 대한 수치모형실험 결과 섭입대에서 역단층에 의해 발생된 후 대륙지각, 해양지각 및 해양에서 전파되는 지진파의 거동양상이 정확하게 모사되는 것을 확인할 수 있었다.
4,600원
12.
2011.10
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본 연구에서는 석모도 지역의 지열에너지 개발에 중요한 심부 파쇄대 시스템에 대한 보다 광범위하고 정밀한 조사를 위하여 2005-2006년에 수행되었던 44 측점의 탐사 영역을 확대하여 추가로 36 측점에서 자기지전류 및 가청주파수 자기지전류 심부물리탐사 현장 탐사 자료를 획득하였다. 이전의 자료와 함께 모든 자료는 격자상으로 분포하도록 설계하여 관심 영역 내에서 2차원 및 3차원 역산을 통하여 지질 구조 해석을 실시하였다. 역산 해석 결과 지열수가 발견된 시추공 주변으로 파쇄대로 추정되는 최소 2 조의 큰 전기비저항 불연속면을 영상화하였는데, NNE-SWW(북북동-남서) 방향으로 발달한 불연속대는 지열수가 발견된 시추공 방향으로 발달되어있고, 이와 함께 인접한 바다로부터 EW(동-서) 방향으로 불연속면이 발달되어 있음을 볼 수 있었다.
4,200원
13.
2011.10
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저류층 내에 부존되어 있는 탄화수소의 매장량을 계산하기 위해서는 그 저류층의 공극률이 필요하다. 일반적으로 시추공 이외의 지역에 대한 공극률은 시추공에서 얻은 공극률 검층자료로부터 외삽하여 얻지만, 시추공을 포함한 지역에서 획득한 탄성파탐사 자료가 존재하는 경우 시추공 자료와 함께 탄성파 탐사 자료를 이용하여 시추공 이외의 지역에서 보다 정확한 유사 공극률을 추출해낼 수 있다. 이 연구에서는 다항식 신경망 기법을 이용하여 탄성파 탐사 자료와 공극률 검층 자료로부터 유사 공극률 검층 자료를 생성하는 모듈을 개발하였다. 먼저 탄성파 탐사 자료로부터 추출된 지하매질의 특성을 나타내는 탄성파 속성(seismic attribute)과 심도에 따른 시간의 자료로 변환된 공극률 검층 자료로부터 다항식 신경망 기법을 사용하여 상관계수를 추출하였고 이 계수를 이용하여 시추공이 없는 지역에서의 공극률 정보를 생성하였다. 한편, 개발된 모듈에서는 보다 정확한 공극률을 획득하기 위하여 각각의 탄성파 속성들과 공극률 검층 자료와의 상관성 분석을 통해 상관성이 높은 탄성파 속성들을 사용하였다. 개발된 다항식 신경망 모듈의 신뢰성, 활용성을 검증하기 위하여 개발된 모듈을 북해 F3 지역의 현장자료에 적용하고, 얻어진 결과를 상용 프로그램에서 사용되는 확률론적 신경망 기법을 통해 얻어진 결과와 비교하였다. 두 방법으로부터 얻은 결과들은 유사한 결과를 보였으며 이를 통해 개발된 모듈의 신뢰성을 입증할 수 있었다. 또한, 다항식 신경망 기법으로부터 얻어진 유사 공극률 검층 자료가 확률론적 신경망 기법을 통해 얻어진 결과보다 실제 값에 더 가깝다는 것을 보여주었다. 따라서 북해 F3 지역과 같이 시추공 자료가 부족한 지역에서는 다항식 신경망 기법이 효과적임을 알 수 있었다.
4,000원
14.
2011.10
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다양한 지표 상태, 수진기 고유 주파수, 진원 발생 방법 등을 달리하는 6종의 탄성파 자료 획득을 통해 각각의 조사 방식별 기록되는 탄성파 신호의 특성을 비교 연구하였다. 특히 포장도로와 같이 일반적인 쇠침 활용 수진기의 설치가 곤란한 조사 지역에 대하여 1.8kg의 원형 무게 판을 수진기에 부착하여 포장도로 위에 설치하는 방식은 조사 편이성은 물론 조사 시간을 단축할 수 있는 방법이 될 수 있음을 확인하였다. 또한 포장도로에서는, 진원을 1kg 내외의 소형 망치 가격으로 발생시켜도 왕복 주시 시간 200ms 혹은 그 이상의 탄성파 신호를 감지하는데 큰 문제가 없는 것으로 나타났다. 수진기에 무게 판을 부착하는 것은 자체 무게에 종속성이 있는 수진기 고유 응답 특성을 변화시킬 수 있을 것으로 추정되나, 실제 굴절파의 도달 시간을 변화시키거나 반사파 신호의 양상을 변화시켜 굴절파 방식 해석 결과 및 반사파 해석 단면을 실질적으로는 크게 왜곡시키지는 않는 것으로 나타났다. 따라서 천부 고해상도 탄성파 조사에 있어서 무게 판 부착 수진기를 활용한 포장도로에서의 탄성파 조사는 시간과 경비를 절약할 수 있는 방안이 될 수 있을 것으로 판단된다.
4,500원
15.
2011.10
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편각은 판구조론 이해의 바탕이 되는 개념이며 실생활에서 지도와 나침반을 이용하여 자신의 위치를 결정할 때도 쓰이는 중요한 개념이다. 이에 제 7차 교육과정에서 사용되고 있는 6종의 지구과학 II 교과서에서 편각에 대한 설명이 어떻게 기술되어 있는지 확인하고 고등학생들이 오개념을 가질 수 있는 가능성을 조사하였다. 개념 검사지를 통해 실제로 나타나고 있는 고등학생들의 오개념을 확인하고 교과서와의 연관성을 알아보았다. 그 결과 고등학생들은 특히 자북극과 관련하여 오개념을 가지고 있었고 이는 교과서의 편각에 대한 설명 부족과 함께 잘못된 삽화와 밀접한 관계가 있었다. 따라서 편각에 대한 정확한 이해를 위해서는 비쌍극자 효과를 추가한 편각의 설명이 필요하고 이에 따른 삽화의 제시가 필요함을 확인하였다.
5,100원
