Geophysics and Geophysical Exploration ISSN:1229-1064(Print) 2384-051X(Online) 지구물리와 물리탐사

매립된 폐기물의 빠른 분해 및 안정화를 위해 매립지에 침출수를 재주입하는 바이오리액터 공법은 많은 장점을 가지고 있어, 여러 매립지에서 시도되고 적용되고 있다. 매립지에 바이오리액터 공법을 성공적으로 적용하기 위해서는 주입된 침출수의 거동 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 바이오리액터 공법이 적용된 국내 매립장에서 침출수 거동을 파악하기 위해 전기비저항 모니터링을 수행하였다. 전기비저항 모니터링은 침출수가 주입되기 전인 2013년 8월에 기준 탐사를 수행하였고, 이후 주입에 따른 시간 경과 모니터링 탐사를 4회 수행하였다. 전기비저항 모니터링 결과로부터 침출수 주입에 따른 매립지 전기비저항 감소를 확인하였고, 시간에 따른 변화양상을 파악하였다. 또한, 전기비저항 변화비를 새롭게 정의하고 적용함으로써 침출수의 시간에 따른 공간적 분포 및 거동을 효과적으로 파악하였다. 향후에는 자료획득 최적화 연구와 다양한 기법들을 활용한 복합 모니터링 연구가 추가로 진행되어야 할 것으로 판단된다.

탄성파 자료처리는 탄성파 자료를 분석하여 지구 내부 구조와 특성을 파악하는 기술로, 높은 컴퓨터 연산력이 요구된다. 이러한 도전 과제를 해결하기 위해 머신러닝 기술이 도입되었으며, 잡음 제거, 속도 모델 구축 등 다양한 작업에서 활용되고 있다. 그러나, 대부분의 연구는 특정 탄성파 처리 작업에 집중되어 있어 자료에 내재된 유사한 특징과 구조를 충분히 활용하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서는 BERT (Bidirectional Encoder Representations from Transformers) 기반의 사전학습을 위해 단일 송신원 모음에서 수신기별 시계열 자료(‘수신기 배열’)와 동일 시간에 기록된 수신기 신호(‘시간 배열’)를 입력 자료로 활용하는 방법을 비교하였다. 이를 위해 단층을 포함한 속도 모델에서 생성한 합성 송신원 모음 자료를 이용하여 잡음 제거, 속도 추정, 그리고 단층 확인 작업을 수행하였다. 임의 잡음 제거 작업에서는 수신기 및 시간 배열에서 모두 좋은 성능을 보였으나, 공간적인 분포 파악이 요구되는 속도 추정 및 단층 확인 작업에서는 시간 배열의 결과가 상대적으로 더 우수함을 확인하였다.

이 해설 논문에서는 자기지전류(magnetotelluric; MT) 탐사에서의 정적효과가 지하 불균질체의 경계면에서 축적되는 전하 축적에 의해 발생하는 물리적 현상임을 설명하였다. 먼저 정적효과를 일으키는 물리적 현상에 대한 이해를 위해 정전유도와 경계면에서의 전하 축적의 차이에 대해 모식도를 이용해 설명하고 분석하였다. 그리고 적분방정식을 통해 지하에 있는 불균질체에 1차 전기장이 가해졌을 때, 전기전도도 경계면에서의 전하 축적에 의한 2차 전기장이 정적효과로 나타남을 명확히 하였다. 따라서 MT 탐사에서 1차원 층서구조나 2차원 TM (transverse magnetic) 모드의 경우를 제외하고 정적효과는 항상 존재하고 또한 그 용어와는 달리 ‘정적’이 아닌 주파수 의존적임을 보였다. 정적효과가 지하 불균질체에 의한 2차장임에도 MT 탐사의 역산에서 수식적으로 해결되지 않고 심부 구조의 해석에 장애 요인으로 작용하는 이유는 현장 탐사에서 피할 수 없는 ‘주파수 및 공간 영역에서의 과소 샘플링’이기 때문이다. 따라서 광대역 주파수와 전체 탐사 대상 면적에서의 연속 측정이 아닌 실제 MT 탐사를 고려할 때, 3차원 역산시에 정적효과를 전체 탐사 영역에서 정규분포를 갖는 변수로 가정하고 이를 역산의 제약 조건으로 포함하는 시도에 대해 알아보았다. 적분방정식 전자탐사 모델링의 이해를 돕기 위해 3차원 적분방정식의 유도, Green 텐서 및 산란전류의 수학적 분석을 부록에 자세히 서술하였다.