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

전기비저항 탐사 자료의 더 정확한 해석을 위해서는 잡음을 정확하게 이해하고 가능하면 정량화해야 한다. 측정 오차는 전기비저항 탐사자료의 역산에서 중요하다. 신뢰도가 높고 현실적인 역산 결과 영상을 얻으려면 측정 오차를 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 측정 오차를 정량화하는 효과적인 방법을 개발하기 위한 예비 연구로서, 중합오차와 상반성오차를 측정 오차를 비교하였다. 비교적 잡음수준이 높을 것으로 예상되는 댐에서 측정된 두 전기비저항 탐사 자료에 대해 접촉 저항, 주입 전류, 겉보기 전기비저항, 중합오차, 그리고 상반성오차들 사이의 관계를 분석하였다. 분석 결과 측정 오차는 접촉 저항에 크게 영향을 받으며, 상반성오차는 측정 잡음을 적정하게 평가하는 반면, 중합오차는 저평가하는 경향을 나타내었다.

이 논문에서는 지표와 단일 시추공에서 획득한 다중 공간 자력 자료를 복합 역산하여 최적의 시추공 위치를 제안하였다. 시추공의 위치에 따른 역산 성능의 차이를 분석하기 위해 수평 원판형 이상체를 도입하였다. 역산 결과의 정확도를 정량적으로 분석하기 위하여 Otsu (1979)가 제안한 기법에 기초하여 이상체의 경계를 설정하였다. 역산 결과로 복원된 이상체 영역과 원판 이상체 모델의 이상체 영역 간의 유사도를 혼동 행렬 (confusion matrix)을 이용하여 정량적으로 계산하여 비교하였다. 시추공 위치와 지자기장의 편각 및 복각 변화에 따른 정량적 복합 역산 결과에 따르면, 북반구에서 자력 탐사를 위한 최적의 시추공 위치는 시추공 방위각이 지자기장 편각과 일치할 때로 확인되었다. 이러한 연구 결과는 실제 자력 탐사 현장에서 탐사 비용 등의 문제로 시추공의 수를 제한하고자 할 때, 최적의 위치를 선정함에 있어 직접적인 근거 자료로 활용될 수 있다. 또한 이 과정에서 자력 탐사를 통해 자기 이상체의 탐지 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.

해양 탄성파 탐사는 해저 지질 구조를 규명하고 천연자원 탐사를 위한 기초 자료를 확보하는 데 필수적인 기술이다. 특히 스트리머를 이용한 해양 탄성파 탐사는 석유·가스 자원 탐사뿐만 아니라 해양 지질조사, 이산화탄소 저장소 탐색 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 해양 탐사에서는 자료 품질이 탐사의 성패를 좌우할 수 있기 때문에, 실시간으로 탐사 상태를 점검하고 이상 징후를 조기에 식별할 수 있는 선상 품질관리가 필수적이다. 특히 어업 활동이 활발하고 탐사 환경 변화가 큰 한반도 인근 해역에서는 다양한 형태의 잡음원이 존재하며, 이는 탐사 자료의 품질에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 단순한 장비 운용을 넘어, 잡음의 유형을 식별하여 이에 대응할 수 있어야 한다. 한국지질자원연구원은 2024년 5월, 6,900톤급 신규 물리탐사연구선 ‘탐해3호’의 공식 취항을 계기로, 선상 품질관리 시스템을 구축하였으며 지속적인 고도화를 추진하고 있다. 본 논문에서는 국내외 해역에서 수행된 스트리머 탐사를 대상으로, 탐해3호 선상에서 적용된 품질관리 시스템과 그 운용 방법을 기술하였다. 또한 탐사 중 관측된 주요 잡음원들의 유형과 이들이 탐사 자료에 미친 영향을 정리하였다.

서해 얕은 해역 대륙붕에서 탐해 3호의 최신 물리탐사 장비를 이용해 취득된 첫 3차원 탄성파 탐사 자료에 대한 시간 영역 처리 사례를 제시하였다. 이 해역에서 취득된 자료는 복잡한 해양 잡음과 강한 다중반사파로 원시 신호의 품질이 저하된 상태였다. 단계적으로 맞춤형 잡음 감쇄와 다중반사파 제거 기법들을 적용한 결과 최종 중합 단면의 신호 품질이 크게 개선되었으며, 목표 심도인 심부 기반암 경계까지 명확히 영상화되었다. 본 사례 연구를 통해 전체 시간 영역 자료처리 흐름도와 품질관리 기준을 제시하고, 각 처리 단계에서의 효과를 현장 자료를 기반으로 검증하였다. 이러한 연구 결과는 대륙붕 환경에서의 3차원 탄성파 자료처리 절차와 품질관리 기법에 대한 구체적인 사례를 제공함으로써 향후 유사 환경 자료처리의 유용한 방법론적 참고자료가 될 것으로 기대된다.

이 연구에서는 CCS 후보지의 물성을 정량적으로 추정하고자 서해 군산분지에서 취득된 3D 탄성파 자료에 중합전 임피던스 역산을 적용하였다. 탐사지역 시추공 부재로 동일 분지의 원거리 시추공을 활용하였으며, 공벽 확장으로 왜곡된 밀도검층은 공경–밀도 관계 기반의 겉보기 거리계수로 보정하였다. 보정 자료를 기반으로 중합후 역산을 선행해 P파 임피던스를 추정하고 이를 저주파수 모델로 구축한 뒤, 중합전 역산을 단계적으로 수행하여 P파 임피던스, S파 임피던스, 밀도 및 속도비(Vp/Vs)를 도출하였다. 그 결과 동일 층서 내 물성의 일관된 경향성과 암상 변화에 따른 속도비의 변화가 확인되었고, 단층·불연속면을 명확히 반영하여 지하 구조 해석 및 암상 분포 평가에 유효함을 보였다. 향후 이 연구에서 제시한 공정은 시추공이 부재한 저장후보지의 저장용량 산정과 주입정 위치 결정에 활용될 수 있다.

이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage, CCS)은 탄소중립 달성을 위한 핵심 기술 중 하나로, 화석연료 중심의 현 산업체계에서 발생하는 탄소배출을 구조적으로 저감하기 위한 전환 기술이다. 특히 이산화탄소 지중 저장은 대규모 탄소 감축을 실현하기 위한 필수적인 기술 요소로서, 저장소 물성의 공간적 분포와 이에 수반되는 불확실성에 대한 정량적 평가가 요구된다. 본 연구에서는 한반도 서해권역에서 취득된 3차원 탄성파 탐사 자료를 활용하여, 이산화탄소 저장 유망층으로 제안된 전기 마이오세 퇴적층(SU5)의 저장소 물성 분포와 불확실성을 평가하였다. 탄성파 자료로부터 도출한 음향임피던스(acoustic impedance)를 기반으로 암상 및 공극률의 공간 분포를 지구통계학적으로 모델링하였으며, 시추공 자료가 제한적인 조건을 고려하여 확률론적 접근을 적용하였다. 또한 주요 지구통계 인자의 변동성을 반영한 모델 앙상블 구축을 통해 저장소 물성의 공간적 변동 특성을 분석하고, 이를 통해 단일 결정론적 모델보다 신뢰성 있는 저장소 물성 모델을 도출하고자 하였다.