탄성파 반사법 및 굴절법을 이용한 천해저 지반조사에 대한 연구

Abstract

해양 탄성파 탐사를 이용하여 조사지역 지반의 물리적 특성을 평가하고 지질공학적 기반암 분포를 파악하는 것은 해양 토목 및 건설을 위한 지반조사 분야에서 매우 중요한 부문이다. 그러나 해양에서 이루어지는 조사들이 단일 방법으로 수행되는 경우 설계 및 시공 현장에 제공할 수 있는 자료에 한계가 있고, 획득한 자료의 신뢰성이 부족한 경우가 발생될 수 있다. 공학적 목적의 지반조사에 양질의 자료를 제공하기 위해서는 여러 가지 조사들이 동시에 수행되어야하고 또한 통합적인 해석이 필요하다.

본 연구에서는 천해저에서 지층 경계에 대한 분해능이 뛰어나며 지층 형태 파악이 용이한 탄성파탐사 반사법과 지층의 물리적 특성 가운데 중요한 성질인 탄성파 속도를 구할 수 있는 굴절법을 동시에 수행함으로써 보다 정확한 지질정보 획득을 시도하였다. 반사법 자료를 획득하기 위해서 음원과 수진기로서 듀얼부머와 단일채널 스트리머를 사용하였으며, 굴절법 자료를 획득하기 위해서 에어건 음원과 OBC(Ocean Bottom Cable)형태의 수진장치를 사용하였다. 본 연구에서 사용된 OBC형 수진기는 24 채널로서 각 채널은 한 개의 하이드로폰과 전치증폭기로 구성되어 있으며 채널 간격은 4 m로 제작되었다.

본 연구에서 사용된 시스템을 검증하고 현장 적용성을 파악하기 위하여 부산 한국해양대학교 앞 바다에서 탐사를 실시하였고, 단일채널 탄성파탐사 반사법 및 OBC 형태의 해양 굴절법 탐사가 성공적으로 수행되었다. 취득한 반사법 탐사자료는 통상적인 전산처리과정을 통하여 해상도 및 품질이 향상된 2차원 고해상 탄성파 단면도를 얻었고, 굴절법 탐사자료는 토모그래피 방법을 통하여 속도 단면도를 구하였다. 두 가지 탐사 결과에 대한 통합적인 해석 단계로서 반사법 탄성파 단면도는 굴절법에서 얻은 속도정보를 이용하여 심도 전환된 단면도를 얻었고, 이로부터 3차원 기반암 심도 단면도와 퇴적층 두께 분포도 등에 대한 정보를 도출할 수 있었다. 천해저 지반조사 분야에 본 연구에서 제시한 방법을 이용하면 보다 정확하고 신뢰성 높은 지질정보가 파악될 것으로 사료된다.