KR100847772B1 - 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치 - Google Patents

Abstract

휴대와 설치 및 작동이 간편하며 지질, 지반 및 암반의 구조 및 물성 파악이 용이하고 지하의 공간 정보를 정확하게 탐사하는 것이 가능하도록, 1차 전자기장을 발생시켜 지하로 전파하는 송신부와, 송신부에서 전파하거나 자연적으로 발생한 1차 전자기장이 일종의 도체인 지하 매질을 만나 발생되는 유도전류에 의한 2차 전자기장의 세기와 위상을 측정하는 수신부와, 1차 전자기장과 2차 전자기장의 세기와 위상을 비교 분석하여 지하 매질의 분포, 물성 등을 분석하는 중앙처리부를 포함하고, 송신부는 10Hz∼100kHz의 주파수를 발생시키는 펄스발생장치와, 펄스발생장치에 연결되어 듀얼루프형상으로 설치되고 1차 전자기장을 지하로 전파하는 송신안테나와, 전원을 공급하는 전원장치를 포함하고, 수신부는 "+"형상으로 배열되어 2쌍의 전기장을 측정하는 4개의 전기장측정기와, "ㄴ"형상으로 배열되어 설치되는 2개의 자기장측정기와, 전기장측정기와 자기장측정기가 각각 연결되며 측정된 아날로그신호를 디지털신호화하여 중앙처리부로 전송하는 데이터수집장치를 포함하여 이루어지는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치를 제공한다.

지하, 탐사, 매설물, 전기장, 자기장, 안테나, 송신, 수신

Description

인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치 {Controlled and Natural Source Electromagnetic Device for Subsurface Survey}

도 1은 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예의 중앙처리부와 송신수, 수신부 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예를 설치한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예에 있어서 송신부를 나타내는 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시에에 있어서 수신부를 나타내는 분해 사시도이다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예를 이용하여 지구조를 탐사한 결과를 나타내는 시뮬레이션 이미지이다.

도 8은 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예를 이용하여 지하수를 탐사한 결과를 나타내는 시뮬레이션 이미지이다.

도 9는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실 시예를 이용하여 해수침입 상태를 탐사한 결과를 나타내는 시뮬레이션 이미지이다.

도 10은 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예를 이용하여 3차원으로 탐사 결과를 나타내는 시뮬레이션 이미지이다.

본 발명은 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기장을 이용하여 최대 5km까지의 지하 매질의 분포를 탐사하는 것이 가능하고 물성도 분석하고 파악할 수 있는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치에 관한 것이다.

일반적으로 수도관, 가스관, 통신 및 전선 케이블, 송유관 등의 지하매설물이 매설된 깊이나 위치 등의 탐지 및 지하의 구조 및 물성을 파악하는 방법으로, 전기탐사법, 전자탐사법, 지표투과레이더(GPR;Ground Penetration Rader)를 이용한 탐사법(이하 "레이더탐사법"이라 한다) 등이 주로 사용된다.

종래 전기탐사법은 측정하고자 하는 지점 및 근처에 일일이 전극을 지면에 설치하여 측정을 행하므로 넓은 지역을 탐사하는 경우에 시간이 많이 소요되고, 아스팔트나 시멘트 등으로 포장되어 있는 지역에서는 전극을 설치할 수 없으므로 탐사가 불가능하며, 탐사를 위해서 포장된 아스팔트나 시멘트를 제거해야 하므로 장시간이 소요되며, 매우 번거로운 작업이 수반된다.

상기에서 레이더탐사법은 전자탐사법의 일종으로, 10㎒∼수㎓의 고주파대역 의 전자파를 사용하며, 주로 지하 수미터(m)의 천부탐사에 사용한다.

종래 레이더탐사법은 고주파대역의 전자파를 사용하므로 수미터의 천부탐사에는 적합하지만 지하 10미터 이상의 심부탐사는 탐사 및 결과 해석이 어려우며, 탐사지역 주변에 전자파를 방출하는 설비나 장치 또는 철망 등의 전자파 차단 물체 등이 존재하는 경우에는 교란이나 노이즈(잡음)가 측정결과에 크게 영향을 미치므로 정밀한 탐사가 곤란하거나 탐사 자체가 불가능해진다.

또 레이더탐사법은 지하매설물의 위치나 깊이를 전자파가 지하매설물과 만나면서 형성되는 회절현상에 의한 쌍곡선으로 분석하므로, 지하매설물의 크기 및 위치에 대한 정확한 판단이 어려우며, 위치나 깊이 등도 경험에 의하여 판단하여야 하므로 숙련도가 요구되며 결과가 부정확하다.

상기와 같은 종래 지하탐사법의 문제를 해결하기 위하여 대한민국 특허 제10-0399984호에는, 전자기장을 이용하여 전기장과 자기장을 함께 측정하므로 탐사지역 주변의 외부 환경에 영향을 받지 않는 정확한 탐사가 가능하며 비접촉 용량전극을 사용하여 전기전극을 지면에 설치할 필요가 없어 신속한 조사가 가능하며 최대 30미터까지의 심부탐사가 가능한 고해상 전자 지하탐사방법 및 탐사시스템이 공개되어 있다.

본 발명은 대한민국 특허 제10-0399984호의 기술을 보완하여 개발한 것으로, 휴대와 설치 및 작동(장비 사용)이 용이하며 최대 5km까지의 심부 지질, 지반 및 암반의 정확한 구조 및 물성 파악이 용이하고 지하의 공간 정보를 정확하게 탐사하 는 것이 가능한 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치는 1차 전자기장을 발생시켜 지하로 전파하는 송신부와, 상기 송신부에서 전파하거나 자연적으로 발생하는 1차 전자기장이 일종의 도체인 지하 매질을 만나 발생되는 유도전류에 의한 2차 전자기장의 세기와 위상을 측정하는 수신부와, 상기 송신부에서 전파하거나 자연적으로 발생하는 1차 전자기장과 상기 수신부에서 측정하는 2차 전자기장의 세기와 위상을 비교 분석하여 지질, 지반 및 암반의 분포, 구조 및 물성 등을 분석하는 중앙처리부를 포함하여 이루어진다.

상기 송신부는 10Hz∼100kHz의 주파수를 발생시키는 펄스발생장치와, 상기 펄스발생장치에 연결되어 듀얼루프(Dual-loop)형상으로 설치되고 상기 펄스발생장치로부터 발생되는 주파수의 1차 전자기장을 지하로 전파하는 송신안테나와, 상기 펄스발생장치에 전원을 공급하는 전원장치를 포함하여 이루어진다.

상기 수신부는 지하 매질에 의해 발생하는 2차 전자기장을 측정하기 위하여 서로 수직한 "+"형상으로 배열되어 2쌍의 전기장을 측정하는 4개의 전기장측정기와, 지하 매질에 의해 발생하는 2차 전자기장을 측정하기 위하여 서로 수직한 "ㄴ"형상으로 배열되어 설치되는 2개의 자기장측정기와, 상기 전기장측정기와 자기장측정기가 각각 연결되며 측정된 아날로그신호를 디지털신호화하여 상기 중앙처리부로 전송하는 데이터수집장치를 포함하여 이루어진다.

다음으로 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 1차 전자기장을 발생시켜 지하로 전파하는 송신부(10)와, 2차 전자기장의 세기와 위상을 측정하는 수신부(30)와, 1차 전자기장과 2차 전자기장의 세기와 위상을 비교 분석하여 지질, 지반 및 암반의 분포, 구조 및 물성 등을 분석하는 중앙처리부(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 송신부(10)는 10Hz∼100kHz의 주파수를 발생시키는 펄스발생장치(12)와, 상기 펄스발생장치(12)에 연결되어 듀얼루프(Dual-loop)형상으로 설치되고 상기 펄스발생장치(12)로부터 발생되는 주파수의 1차 전자기장을 지하로 전파하는 송신안테나(20)와, 상기 펄스발생장치(12)에 전원을 공급하는 전원장치(18)를 포함하여 이루어진다.

상기 펄스발생장치(12)에서 발생시키는 교류전류는 최대 5km까지의 심부탐사가 가능하도록 대략 10Hz∼100kHz 정도 범위에서 설정한다.

상기 송신안테나(20)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 듀얼루프형상으로 형성한다.

상기 송신안테나(20)는 서로 90도 각도를 이루며 텐트의 뼈대를 이루는 형상으로 배치되어 듀얼루프형상으로 설치된다.

상기 송신안테나(20)는 동서와 남북방향으로 각각 양쪽 끝부분이 고정되고 중앙에서 서로 90도로 교차하면서 텐트의 뼈대를 이루는 형상으로 설치되는 지지프 레임(22)에 상기 펄스발생장치(12)의 연결되는 2개의 신호선(24)을 서로 90도로 교차하면서 각각 지지시켜 배열하는 것에 의하여 듀얼루프형상으로 형성 설치된다. 즉 2개의 신호선(24)을 각각 다른 지지프레임(22)에 대응하여 지지시키는 것에 의하여 듀얼루프형상으로 설치한다.

상기 신호선(24)의 양쪽 끝부분에는 각각 플러그(25)가 설치되고, 상기 펄스발생장치(12)에 설치되는 콘센트(13)에 결합하는 것에 의하여 신호를 전송하도록 이루어진다.

상기 지지프레임(22)은 강체를 이용하여 형성하고, 무게를 줄이기 위하여 중공형상의 파이프 등을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 지지프레임(22)은 보관 및 설치가 용이하도록 접거나 펼칠 수 있는 다양한 구조로 형성하는 것이 가능하며, 이러한 구조는 일반적으로 텐트의 뼈대나 안테나 등에서 많이 사용하는 구조로 이를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기 펄스발생장치(12)의 케이스에는 이동이나 운반중에 손으로 잡을 수 있도록 손잡이(도면에 나타내지 않음)를 설치하는 것도 가능하다.

상기 신호선(24)은 손실을 최소화하기 위하여 광섬유를 이용하여 형성하는 것도 가능하며, 다양한 전선이나 안테나선 등을 사용하는 것도 가능하다.

상기 신호선(24)은 태그나 줄, 끈 등을 이용하여 지지프레임(22)에 고정 설치하는 것도 가능하고, 상기 지지프레임(22)에 돌기(도면에 나타내지 않음)를 형성하여 돌기에 걸쳐 설치하는 것도 가능하다. 또 상기 신호선(24)을 지지프레임(22) 에 나선형으로 감아서 설치하는 것도 가능하다.

상기 펄스발생장치(12)에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 주파수를 설정하기 위한 콘트롤러(16)가 연결 설치된다.

상기 콘트롤러(16)를 통하여 펄스발생장치(12)에서 발생되어 신호선(24)으로 전달되는 주파수를 10Hz∼100kHz 범위에서 특정 주파수로 설정하는 것이 가능하다.

상기 신호선(24) 중의 하나에는 전원을 인가하기 위한 전원장치(18)가 연결된다.

상기 전원장치(18)는 상기 펄스발생장치(12)와 직접 연결하도록 설치하는 것도 가능하다.

상기 전원장치(18)로는 12V 또는 24V 축전지나 다양한 휴대용 배터리를 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

상기와 같이 송신부(10)로부터 발생되어 지하로 전파되는 1차 전자기장은 인공 송신원이라 하고, 자연적으로 발생되어 전파되는 1차 전자기장은 자연 송신원이라 한다. 본 발명은 인공 송신원 뿐만 아니라 자연 송신원의 1차 전자기장도 탐사에 이용한다.

상기 수신부(30)는 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 지하 매질에 의해 발생하는 2차 전자기장을 측정하기 위하여 서로 수직한 "+"형상으로 배열되어 2쌍의 전기장을 측정하는 4개의 전기장측정기(32)와, 지하 매질에 의해 발생하는 2차 전자기장을 측정하기 위하여 서로 수직한 "ㄴ"형상으로 배열되어 설치되는 2개의 자기장측정기(38)와, 상기 전기장측정기(32)와 자기장측정기(38)가 각각 연결되며 측 정된 아날로그신호를 디지털신호화하여 상기 중앙처리부(50)로 전송하는 데이터수집장치(42)를 포함하여 이루어진다.

상기 전기장측정기(32)는 각각 동서남북으로 배치되어 설치되며, 서로 연결하는 선이 "+"형상을 이루도록 설치된다.

예를 들면, 상기 전기장측정기(32)는 동서방향을 X축으로 남북방향을 Y축으로 설정하여 설치하는 것도 가능하다.

상기에서 전기장측정기(32)의 설치방향은 상기 송신부(10)의 듀얼루프형상으로 설치되는 송신안테나(20)의 설치방향에 일치하도록 설정하는 것이, 보다 정확한 측정값을 얻을 수 있다.

상기와 같이 전기장측정기(32)를 설치하게 되면, X축방향으로 1쌍 및 Y축방향으로 1쌍, 모두 2쌍의 전기장이 측정된다.

상기 자기장측정기(38)는 상기 전기장측정기(32) 중 서로 이웃하는 2개와 같은 방향을 향하도록 "ㄴ"형상으로 배치하여 설치한다. 예를 들면, 상기 자기장측정기(38)는 하나는 X축으로 다른 하나는 Y축으로 설정하여 설치하는 것도 가능하다.

상기 전기장측정기(32)는 전기장을 측정할 수 있도록 용량전극(capacitive-coupled electrode)으로 구성한다. 상기 전기장측정기(32)는 작은 봉형상으로 형성되고, 지면에 일부를 박아서 고정하는 고정대(35)를 이용하여 전기장측정기(32)를 설치한다.

상기 자기장측정기(32)는 지면에 직접 접촉하도록 설치하는 것도 가능하다.

상기 전기장측정기(32)에는 감지되는 2차 전자기장의 전기장을 데이터수집장치(42)로 전송하기 위한 신호전송선(33)이 각각 연결된다. 상기 신호전송선(33)의 끝부분에는 데이터수집장치(42)에 형성된 전기장용 콘센트(45)에 분리가능하게 결합되는 플러그(34)가 각각 설치된다.

상기 자기장측정기(38)에는 감지되는 2차 전자기장의 자기장을 데이터수집장치(42)로 전송하기 위한 신호전송선(39)이 각각 연결되고, 상기 신호전송선(39)의 끝부분에는 데이터수집장치(42)에 형성된 자기장용 콘센트(44)에 분리가능하게 결합되는 플러그(40)가 각각 설치된다.

상기 테이터수집장치(42)에는 안정적인 측정을 위한 접지전극(36)을 연결하여 설치하는 것이 바람직하다. 상기 접지전극(36)은 접지선(37)이 연결되며, 끝부분에는 데이터수집장치(42)에 형성되는 접지용 콘센트(47)에 분리가능하게 결합되는 플러그(35)가 설치된다.

상기 데이터수집장치(42)는 가방이나 하드케이스와 같은 구조로 형성하여, 상기 전기장측정기(32), 자기장측정기(38), 접지전극(36) 등을 보관할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 데이터수집장치(42)에는 상기 중앙처리부(50)와 데이터를 주고받을 수 있도록 데이터선(52)이 연결된다. 상기 데이터선(52)의 끝부분에는 데이터수집장치(42)에 형성된 데이터용 콘센트(43)에 분리가능하게 결합되는 플러그(53)가 설치된다.

상기 중앙처리부(50)는 상기 송신부(10)에서 전파하거나 자연적으로 발생하 는 1차 전자기장(인공 송신원 및 자연 송신원의 1차 전자기장)과 상기 수신부(30)에서 측정하는 2차 전자기장의 세기와 위상을 비교 분석하여 지하 매질의 위치와 깊이, 지질과 지반 및 암반의 분포, 구조 및 물성 등을 산출하도록 이루어진다.

상기 중앙처리부(50)에는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 수신부(30)로부터 입력되는 데이터와 상기 중앙처리부(50)에서 처리한 데이터를 저장하기 위한 메모리부(62)와, 상기 중앙처리부(50)에서 처리한 데이터의 결과 및 데이터값을 화면으로 출력하는 표시장치(66)와, 상기 중앙처리부(50)에 소정의 제어값과 보정값, 데이터 처리방법 등의 제어신호를 입력하는 입력장치(64)가 연결 설치된다.

또 상기 중앙처리부(50)에는 도면에 나타내지 않았지만 데이터의 결과 및 데이터값을 인쇄하는 프린터를 연결하는 것도 가능하다.

상기 중앙처리부(50)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 수신부(30)로부터 입력되는 측정값을 증폭시키는 신호증폭기(54)와, 상기 신호증폭기(54)를 통하여 증폭된 아날로그신호를 디지탈신호를 변환하는 A/D변환기(55)와, 상기 A/D변환기(55)를 통하여 변환된 데이터에서 잡음(노이즈)과 특이점을 제거하여 원하는 데이터만을 선별하여 제공하는 신호처리기(56)와, 상기 신호처리기(56)에서 처리한 측정신호와 상기 송신부(10)로부터 전파된 입력신호를 소정의 프로그램(소프트웨어)을 통하여 비교 분석하여 결과를 산출하는 연산기(57)를 포함한다.

상기에서 A/D변환기(55)는 상기 데이터수집장치(42)에서 아날로그신호를 디지털신호화하여 전송하는 경우에는 필요하지 않으며, 이 경우에는 데이터수집장치(42)에 A/D변환기가 설치된다.

상기 중앙처리부(50)에는 필요한 전력을 공급하기 위한 전원장치(70)가 연결 설치된다.

상기 전원장치(70)로는 12V 또는 24V 축전지나 다른 다양한 휴대용 배터리를 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

상기 중앙처리부(50)를 통하여 표시장치(66)로 표시되거나 프린터(도면에 나타내지 않음)로 출력되는 데이터로는 수심탐사 곡선(sounding curve), 풀텐서(full tensor) 측정값, 신호 증폭, 위상, 간섭성 및 에러, 1차원 및 2차원 깊이 단면도, X축과 Y축의 모든 측정 상태, 지질 및 지반, 암반의 분포, 구조 및 물성 등이 가능하다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 사용방법을 설명한다.

먼저 상기 송신부(10)와 수신부(30)를 일정 정도의 간격을 두고 위치시킨 다음, 상기 송신부(10)의 펄스발생장치(12)를 작동시켜 10Hz∼100kHz의 주파수를 듀얼루프형상의 송신안테나(20)를 통하여 1차 전자기장을 지하로 전파시킨다.

상기에서 10Hz∼100kHz 범위의 주파수대역을 사용하는 것에 의하여 탐사가 가능한 심도는 대략 5미터에서부터 5km 정도까지이다. 이 심도는 토목공사에서 가장 관심이 높은 경제적인 심도이며, 대부분의 인공 매설물과 지하 자원이 이 범위내에 매설되므로, 효과적인 탐사영역을 제공한다.

상기와 같이 송신부(10)로부터 지하로 전파되거나 자연적으로 발생한 1차 전자기장이 도체인 지하 매질에 접하게 되면, 도체인 지하 매질에 의하여 유도전류가 발생하고, 이 유도전류에 의한 2차 전자기장이 지상으로 다시 전파된다.

상기 수신부(30)의 전기장측정기(32)에서는 상기와 같이 도체인 지하 매질의 유도전류에 의하여 형성되어 지상으로 전파되는 2차 전자기장을 측정하여 상기 데이터수집장치(42)를 통하여 아날로그신호를 디지털신호화하여 상기 중앙처리부(50)로 전송한다.

또 상기 수신부(30)의 자기장측정기(34)에서는 2차 전자기장을 측정하여 상기 데이터수집장치(42)를 통하여 아날로그신호를 디지털신호화하여 상기 중앙처리부(50)로 전송한다.

상기 전기장측정기(32) 및 자기장측정기(34)에서는 각각 2차 전자기장의 세기와 위상을 측정한다.

상기 중앙처리부(50)에서는 상기 전기장측정기(32)와 자기장측정기(34)로부터 전송된 측정신호를 증폭하고, 아날로그신호인 경우에는 측정신호를 디지털신호를 A/D 변환한 다음, 소정 구역내에서의 편차를 계산하여 잡음이나 특이점을 제거하여 측정값의 신뢰도를 향상시키고, 상기 송신부(10)의 펄스발생장치(12)로부터 전송된 입력신호와 측정신호 사이의 지연시간, 세기변화, 위상차 등을 비교 분석하여 지하 매질의 분포와 구조 등을 결정하고, 결과값을 저장하고 출력한다.

상기와 같이 처리하여 얻어진 결과값의 예를 도 6 내지 도 10에 나타낸다.

도 6 및 도 7은 지구조를 조사한 결과를 나타내며, 도 8은 지하수가 흐르는 지역을 조사한 결과를 나타내고, 도 9는 해수가 침입한 지역을 조사한 결과를 나타내고, 도 10은 조사한 결과를 3차원으로 나타내는 예이다.

또 상기 전기장측정기(32) 및 자기장측정기(34)로부터 측정된 2차 전자기장의 전기장 및 자기장 성분의 비인 임피던스(impedence)를 계산하면, 이 임피던스로부터 전기비저항을 구할 수 있으며, 이 전기비저항값의 분포로부터 토질과 지반상황의 변화, 지하 매질의 특성 등을 용이하게 판별할 수 있다.

즉 임피던스는 다음의 수학식 1로부터 계산할 수 있으며, 전기비저항은 수학식 2로부터 구할 수 있다.

상기에서 Z는 임피던스이고, E는 전기장이며, H는 자기장이다.

상기에서 ρ는 전기비저항이고, ω는 각주파수이며, μ는 투자율이고, Z는 임피던스이다.

상기와 같이 구해지는 전기비저항을 이용하여 지하의 토질과 지반상황의 변화, 지하 매질의 특성 등을 판별하는 방법은 일반적으로 알려진 다양한 소프트웨어를 사용하여 행할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기에서는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형 하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치에 의하면, 풀텐서(full tensor)의 MT(magnetotelluric; 자기지전류) 및 CSAMT(controlled source audio-frequency MT; 인공송신원 가청주파수대역 MT)의 일부 범위 등을 측정하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치는 2차 전자기장의 전기장과 자기장을 동시에 측정하므로, 이로부터 전기비저항값을 구할 수 있어 지하 매질의 물성에 대한 정보도 얻을 수 있다.

또한 1차원 및 2차원의 깊이 단면도, 수심탐사곡선 등을 현장에서 표시장치 및 프린터로 출력하는 것이 가능하고, 신호의 증폭, 위상 및 간섭성의 곡선 등을 현장에서 표시장치 및 프린터로 출력하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치는 지질조사, 자원탐사, 지하수조사, 지반공학/토질공학/암반공학 등의 조사는 물론, 전자 및 탐사공학분야 학술연구 등에도 유용하게 사용하는 것이 가능하다.

또 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치는 전기성분과 자기성분을 각각 측정하므로 전자파에 의한 회절 현상 등이 나타나지 않으며, 전자파를 교란시키거나 잡음을 일으키는 주변환경의 영향을 받지않고 지하 매질을 탐사하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치는 최대 5km까지의 가탐심도를 가지므로 대규모 토목공사를 위한 지하지반의 물성파악 등에 유용하게 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치는 수도관, 가스관, 송유관, 전력 및 통신 케이블 등의 인공적인 지하매설물 뿐만아니라, 매장문화재 등의 문화유적이나 광물 등의 지하매설물에 대한 탐사에도 다양하게 적용하는 것이 가능하다.

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2. 1차 전자기장을 발생시켜 지하로 전파하는 송신부와, 상기 송신부에서 전파하거나 자연적으로 발생한 1차 전자기장이 도체인 지하 매질을 만나 발생시키는 유도전류에 의한 2차 전자기장의 세기와 위상을 측정하는 수신부와, 상기 송신부에서 전파하는 1차 전자기장과 상기 수신부에서 측정하는 2차 전자기장의 세기와 위상을 비교 분석하여 지질, 지반 및 암반의 구조와 분포, 물성을 분석하는 중앙처리부를 포함하고,

   상기 송신부는 10Hz∼100kHz의 주파수를 발생시키는 펄스발생장치와, 상기 펄스발생장치에 연결되어 듀얼루프형상으로 설치되고 상기 펄스발생장치로부터 발생되는 주파수의 1차 전자기장을 지하로 전파하는 송신안테나와, 상기 펄스발생장치에 전원을 공급하는 전원장치를 포함하고,

   상기 수신부는 지하 매질에 의해 발생하는 2차 전자기장을 측정하기 위하여 서로 수직한 "+"형상으로 배열되어 2쌍의 전기장을 측정하는 4개의 전기장측정기와, 지하 매질에 의해 발생하는 2차 전자기장을 측정하기 위하여 서로 수직한 "ㄴ"형상으로 배열되어 설치되는 2개의 자기장측정기와, 상기 전기장측정기와 자기장측정기가 각각 연결되며 측정된 아날로그신호를 디지털신호화하여 상기 중앙처리부로 전송하는 데이터수집장치를 포함하고,

   상기 송신안테나는 동서와 남북방향으로 각각 양쪽 끝부분이 고정되고 중앙에서 서로 90도로 교차하면서 텐트의 뼈대를 이루는 형상으로 설치되는 지지프레임에 상기 펄스발생장치의 연결되는 2개의 신호선을 서로 90도로 교차하면서 각각 지지시켜 배열하는 것에 의하여 듀얼루프형상으로 형성 설치되는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 신호선의 양쪽 끝부분에는 각각 플러그가 설치되고,

   상기 펄스발생장치에 설치되는 콘센트에 플러그가 분리가능하게 결합하는 것에 의하여 신호를 전송하도록 이루어지는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 펄스발생장치에는 주파수를 설정하기 위한 콘트롤러가 연결 설치되고,

   상기 신호선 중의 하나에는 전원을 인가하기 위한 전원장치가 연결되는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 전기장측정기는 각각 동서남북으로 배치되어 설치되며 서로 연결하는 선이 "+"형상을 이루도록 설치되고,

   상기 자기장측정기는 상기 전기장측정기 중 서로 이웃하는 2개와 같은 방향을 향하도록 "ㄴ"형상으로 배치하여 설치하는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 전기장측정기는 작은 봉형상으로 형성되고 지면에 일부를 박아서 고정하는 고정대를 이용하여 설치하고,

   상기 전기장측정기 및 자기장측정기에는 감지되는 2차 전자기장의 전기장을 데이터수집장치로 전송하기 위한 신호전송선이 각각 연결되고,

   상기 신호전송선의 끝부분에는 데이터수집장치에 형성된 콘센트에 분리가능하게 결합되는 플러그가 각각 설치되는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 테이터수집장치에는 안정적인 측정을 위한 접지전극을 연결하여 설치하고,

   상기 접지전극은 접지선이 연결되며 접지선의 끝부분에는 데이터수집장치에 형성되는 접지용 콘센트에 분리가능하게 결합되는 플러그가 설치되는 인공 및 자연 송신원 전자기파 지하탐사장치.

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