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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 편석준
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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탄성파 토모그래피는 일반적으로 고해상도 지하 속도 구조를 얻을 수 있는 탄성파 역산 기법의 하나이다. 그 중 초동주시 역산은 초동주시 자료만을 이용하여 효율적으로 천부 지하 속도 구조를 얻을 수 있는 방법이다. 초동주시 역산은 파선 추적법(ray tracing), Fresnel 체적법, 파동방정식 기반의 초동주시 역산 등이 있다. 본 논문에서 사용한 감쇠 파동장 기반 초동주시 역산 기법은 파선 추적법기반의 초동주시 역산 기법에서 나타나는 음영대(Shaodw zone) 문제와 같은 단점을 개선한 효율적인 초동주시 역산 기법이다. 감쇠 파동장 기반 초동주시 역산은 파동방정식의 수치해를 구하기위한 모델링이 필수적이며, 일반적으로 간단한 계산식과 높은 계산 효율을 가지는 유한 차분법이나 정확도가 높고 불규칙한 지형에 적용하기 쉬운 유한 요소법을 주로 사용한다.
육상 탄성파 탐사 자료는 불규칙한 지형을 가지고 있어 역산에 필요한 모델링을 불규칙한 지형을 잘 묘사하는 유한 요소법을 사용해 왔다. 하지만 유한 요소법을 통한 모델링의 경우 계산시간이 많이 걸리며 비정형 격자를 사용하여 격자 내부에서 격자 모양에 의한 반사가 발생하여 정확도가 낮아진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하고 계산 효율을 높이기 위하여 유한 차분법에 EBM(embedded boundary method)를 적용하여 모델링을 수행해 초동주시 역산을 수행하고자 하였다. 유한 차분법은 일정한 간격의 격자를 사용하기 때문에 복잡한 지형을 잘 묘사하지 못한다. EBM은 지표 근처 격자점에서 파동장을 계산할 때 지표면 위 격자점에 가상의 값을 넣어주어 지표면의 자유면 경계조건을 충족시켜주는 기법으로 EBM을 이용한 유한 차분법은 계산 효율이 좋으며 불규칙한 지형을 정확히 묘사할 수 있다. EBM을 적용한 유한 차분법은 주파수 영역의 모델링 또한 가능하여 감쇠 파동장 기반의 초동주시 역산 알고리즘에 적용하기 용이하다.
본 논문에서는 EBM을 적용하여 초동주시 역산을 수행하고자 하였으며, 합성자료와 현장자료 예제를 통하여 초동주시 역산기법의 정확성과 계산 효율을 확인하였다. 먼저 합성자료를 이용해 초동주시를 계산하고 해석해와 비교함으로써 정확성을 확인하였으며, 유한 요소법과의 비교를 통해 계산 효율의 향상을 확인할 수 있었다. 이를 이용하여 초동주시 역산을 수행하였고 초동주시 역산 예제를 통하여 유한 요소법 기반의 역산 기법과 비교하여 유사한 해상도와 더욱 높은 계산 효율을 가짐을 확인할 수 있었다. 마지막으로 현장자료를 이용하여 초동주시 역산을 수행하였으며, 역산 결과를 이용해 정적보정(static correction)을 수행하였다. 정적보정 결과에서 상용 프로그램을 통한 정적보정 결과에 비하여 더 높은 해상도의 결과를 얻을 수 있었으며, 유한 요소법과 비교하여 초동주시 역산 결과와 정적보정 결과 모두 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 이를 통해 본 논문에서 제안한 역산 기법의 현장자료 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.
육상 탄성파 탐사 자료는 불규칙한 지형을 가지고 있어 역산에 필요한 모델링을 불규칙한 지형을 잘 묘사하는 유한 요소법을 사용해 왔다. 하지만 유한 요소법을 통한 모델링의 경우 계산시간이 많이 걸리며 비정형 격자를 사용하여 격자 내부에서 격자 모양에 의한 반사가 발생하여 정확도가 낮아진다는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 극복하고 계산 효율을 높이기 위하여 유한 차분법에 EBM(embedded boundary method)를 적용하여 모델링을 수행해 초동주시 역산을 수행하고자 하였다. 유한 차분법은 일정한 간격의 격자를 사용하기 때문에 복잡한 지형을 잘 묘사하지 못한다. EBM은 지표 근처 격자점에서 파동장을 계산할 때 지표면 위 격자점에 가상의 값을 넣어주어 지표면의 자유면 경계조건을 충족시켜주는 기법으로 EBM을 이용한 유한 차분법은 계산 효율이 좋으며 불규칙한 지형을 정확히 묘사할 수 있다. EBM을 적용한 유한 차분법은 주파수 영역의 모델링 또한 가능하여 감쇠 파동장 기반의 초동주시 역산 알고리즘에 적용하기 용이하다.
본 논문에서는 EBM을 적용하여 초동주시 역산을 수행하고자 하였으며, 합성자료와 현장자료 예제를 통하여 초동주시 역산기법의 정확성과 계산 효율을 확인하였다. 먼저 합성자료를 이용해 초동주시를 계산하고 해석해와 비교함으로써 정확성을 확인하였으며, 유한 요소법과의 비교를 통해 계산 효율의 향상을 확인할 수 있었다. 이를 이용하여 초동주시 역산을 수행하였고 초동주시 역산 예제를 통하여 유한 요소법 기반의 역산 기법과 비교하여 유사한 해상도와 더욱 높은 계산 효율을 가짐을 확인할 수 있었다. 마지막으로 현장자료를 이용하여 초동주시 역산을 수행하였으며, 역산 결과를 이용해 정적보정(static correction)을 수행하였다. 정적보정 결과에서 상용 프로그램을 통한 정적보정 결과에 비하여 더 높은 해상도의 결과를 얻을 수 있었으며, 유한 요소법과 비교하여 초동주시 역산 결과와 정적보정 결과 모두 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 이를 통해 본 논문에서 제안한 역산 기법의 현장자료 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.
목차
목차요약문 4목차 7List of figures 91. 서론 142. 이론 202.1 초동주시 계산 202.1.1 감쇠 파동장 기반 초동주시 계산 202.1.2 초동주시 계산 정확도 확인 232.2 Embedded boundary method 적용 유한 차분법 262.2.1 복잡한 지형을 가진 모델에서의 모델링 262.2.2 EBM(embedded boundary method) 292.2.3 EBM적용 유한 차분법 모델링 결과 비교 342.2.4 EBM을 적용한 유한 차분법 기반 초동주시 계산 확인 362.3 초동주시 역산 383. 수치 예제 413.1 초동주시 계산 413.1.1 경사진 지표 모델에서의 EBM적용 초동주시 계산 413.1.2 복잡한 지형을 가진 모델에서의 EBM적용 초동주시 계산 463.1.3 초동주시 계산시간 비교 493.2 초동주시 역산 513.2.1 간단한 지층 모델에서의 초동주시 역산 513.2.2 복잡한 지형에서의 초동주시 역산 533.2.3 유한 요소법 기반 초동주시 역산과의 비교 583.3 현장자료 적용 603.3.1 자료 취득 603.3.2 초동주시 역산 623.3.3 정적보정 674. 결론 715. 참고문헌 74Abstract 82
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