KR101591753B1 - 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 그 방법 - Google Patents

소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양 3차원 탄성파탐사에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 소형선박에서도 신뢰성있는 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 하는 탐사선 진행방향의 수직방향으로 확장성이 큰 소형선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 방법에 관한 것으로,
소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및 저면에 하나 이상의 수진기부가 수중에 잠긴 상태로 위치되도록 장착되는 다수의 부력수진보드부와, 상기 다수의 부력수진보드부들을 서로의 상대 위치가 고정되는 부력수진보드부열로 서로 연결하여 고정시키는 고정프레임부를 포함하여 상기 탄성파발생부의 후단에서 예인되며 3차원 탄성파를 수신하는 수진부;를 포함하여 구성되어,
수진부들의 상대 위치가 고정되도록 강체구조로 고정하고 수중에 위치되도록 예인하며 3차원 탄성파를 수신하는 것에 의해, 적은 수의 GPS장치를 이용하여 해저지형에 대한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하고, 노이즈의 유입을 최소화하여 협소 해역의 해저 지형에 대한 정확한 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 그 방법{FIXED 3 DIMENSION SEISMIC EXPLORATION APPARATUS AND METHOD IN SMALL SHIPS}
본 발명은 해양 3차원 탄성파 탐사에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 대형선박으로는 운항이 어려운 천해 지역과 어망, 어구들이 많은 협소 해역에서 소형선박으로도 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하며, 기존의 스트리머 타입을 이용할 때의 수진기 상호 간의 위치가 고정되지 않는 단점을 해결하고, 적은 수의 GPS 장치로도 신뢰성 있게 탄성파 자료를 취득할 수 있는, 탐사선 진행방향의 수직방향으로의 확장성이 큰 소형선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 해양탄성파탐사는 탐사선 후미에 탄성파를 발생시키는 음원과 기록수진기가 내장된 스트리머를 순차적으로 인양한 채로 항해하며, 주기적으로 음원에서 탄성파를 발파한다. 그리고 발생한 탄성파가 해저에서 반사되어 수진기에 도달하면 이를 기록 분석하여 해양정보를 얻게 된다.
상술한 탄성파탐사를 위해서는 대한민국 공개특허 10-2012-0076952호의 OBC(Ocean Bottom Cable type) 스트리머, 대한민국 공개특허 10-2013-0134822호의 날개와 보호케이스와 유실방지수단과 수심유지수단 등을 구비한 스트리머, 대한민국 등록특허 10-1016014호의 다중파 탄성파탐사장치 등의 장비가 사용되며, 대한민국 등록특허 10-1230040호의 수신 탄성파 취득 자료를 ODCE 파일로 변환하는 기술 등이 적용된다.
이러한 탄성파탐사는 사용하는 선박의 크기에 따라 대형선박탐사와 소형선박탐사로 나뉘게 되고, 사용되는 수진기배열인 스트리머가 1줄이면 2차원 탐사이고, 2줄 이상일 경우 3차원탐사라고 한다.
도 1은 탐상파 2D 및 3차원 탄성파 탐사의 모식도이다.
2차원탐사는 도 1 (a)처럼 음원과 스트리머를 포함하는 가상의 평면을 목적으로 2차원 단면에 대한 정보를 얻는 반면, 3차원 탐사는 자료취득 시부터 그림 1(b)처럼 3차원적인 정보를 얻는다. 그러므로 3차원 탐사는 2차원탐사보다 훨씬 더 복잡한 구조도 영상화할 수 있으나, 많은 장비들을 인양해야하고 각 장비의 위치정보를 정확하게 얻기 위해서 대형선박으로 주로 수행되어 왔다.
그러나 대형선박을 이용하는 탐사는 수심이 얕거나, 어망과 어구 그리고 선박의 출입이 잦은 곳에서는 때로는 정상적인 탐사가 불가능할 수도 있다. 그러므로 소형선박탐사도 3차원 영상을 얻는다는 것은 기술적으로도 가치가 있다고 할 수 있다.
이러한 시도가 해외에서 시도된 적이 있는데, 도 2는 VHR marine 3차원 seismics for shallow water investigations: Some practical guidelines(Springer 2005. Tine Missiaen)에 개시된 종래기술의 소형 선박을 이용한 3차원 탄성파탐사장치의 구현 예를 나타낸다. 소형 선박을 위한 3차원 탄성파탐사장치는 도 2(a)와 같이, 2m 간격으로 8m의 스트리머를 여러 개 인양하며 3차원 탄성파탐사자료를 취득하도록 구성되었다.
도 2 (b)는 상술한 바와 같이 구성된 소형 선박을 위한 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 탐사과정을 나타낸다. 도 2 (b)의 상부는 하천에서 탐사를 수행한 사진이고, 하부는 해안에서 탐사를 수행하는 사진이다. 도 2 (b)의 두 개의 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 조류가 발생하는 해안지역에서는 스트리머 간의 간격이 화살표로 표시된 바와 같이 일정하지 않아서 정밀한 3차원 탄성파 입체 영상을 얻는데 실패하였다.
상기의 탐사를 시도한 Misseian 등은 이는 해안지역의 조류로 인하여 수진기 간의 간격을 일정하게 유지하는데 실패하였다고 이유를 설명하였다. 이는 타당하다고 할 수 있는데 대형선박탐사는 소형선박에 비하여 운행속도도 시속 5노트 정도(소형선박은 일반적으로 2-3노트)로 빠른 면도 있지만, 대형선박은 수백-수km의 스트리머를 강력하게 끌수 있어서 자체의 스트리머 장력으로도 어느 정도 수진기간의 위치가 고정될 수 있는 반면 소형선박에서 인양할 수 있는 짧은 스트리머로는 이러한 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.
따라서 이러한 문제들이 해결되어야 소형 선박을 이용한 3차원 탐성파탐사가 가능하게 된다.
이에 따라 본 발명의 출원인은 대한민국 특허출원 제 10-2014-0152208호에서, 소형선박을 이용한 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록, 짧은 길이에도 스트리머의 간격 및 수심을 일정하게 유지하는 것에 의해 소형선박을 이용한 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 하고, 길이가 짧은 스트리머가 조류 등에 의해 수진기 및 탄성파발생부와의 상호위치가 고정되지 않는 문제를 해결하는 것에 의해 소형 선박을 이용하여 정확한 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록, 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부, 상기 소형 선박의 선미에 연결되어 상기 탄성파발생부의 하류 측에서 소형 선박의 진행 방향을 연장하는 선상에 2열로 배치되는 한 쌍의 지지봉 및 상기 소형 선박의 진행 방향으로 배치되도록 상기 한 쌍의 지지봉 사이에 결합되는 다수의 스트리머를 포함하여 구성되는 3차원 탄성파탐사장치 및 방법을 제공하였다.
상기의 방법은 소형선박에서 인양할 수 있는 스트리머를 이용한 방법으로 스트리머의 탐사진행방향으로의 확장성이 높다는 장점은 있으나, 조류의 방향과 선박의 운항속도에 따라서 스트리머가 장력을 제대로 받지 못할 경우를 완전히 배제할 수는 없고, 수진기의 상호위치를 제대로 파악하기 위해서는 기본적으로 4개의 GPS를 설치해야하는 문제점이 있었다. 이에 대한 근본적인 문제점은 탐사진행방향으로 물살을 막아줄 수 있는 보호장비 격인 고무호스 형태의 스트리머가 가지는 유연성 때문이라고 할 수 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 탐사진행방향으로 물살을 막아줄 수 있는 보호장비 격인 고무호스 형태의 스트리머가 가지는 유연성 때문에 발생하는 스트리머 사이의 간격의 불균일 발생의 근본적인 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존에 탐사에 이용되던 인양호스 형태인 스트리머를 이용하지 않는 고정체를 이용하는 방식을 적용하는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 탐사선의 진행방향(inline direction)에 수직방향(crossline direction)으로의 확장성을 부여하여 기존의 스트리머 타입의 소형선박 3차원 시스템 못지않은 영상신호를 수진할 수 있도록 하는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 종래기술의 긴 스트리머 타입의 3차원 탄성파 탐사시스템이 현장상황에서 서로 얽히거나 꼬일 수 있는 가능성도 있는 반면, 본 발명은 수진기간의 위치가 완전하게 고정되어 GPS 사용 개수를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 어떠한 경우에도 상호위치가 고정되는 장점을 가지게 되어, 소형 선박에 의한 단일 시스템으로 천해지역과 어망, 어구들이 많은 협소해역에서 발생하는 종래기술의 서로 얽히거나 꼬일 수 있는 문제점을 해소할 수 있도록 하는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수심이 얕고 협소한 천해 해역에서도 소형선박으로 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 하며, 탐사선 진행방향에 수직인 방향으로 확장성이 제한적인 기존의 스트리머 타입과 달리 본 발명은 고정프레임 형식으로 탐사선 진행방향의 수직방향으로의 확장성이 용이하여, 일회 탐사 영역을 확장시키는 것에 의해 3차원 탄성파 탐사의 효율성을 높이는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 수진기 간의 상호위치가 고정프레임을 이용하므로 완전하게 고정되므로 , 최대 2의 GPS 만으로 충분히 신뢰성 있는 항측정보를 얻을 수 있고, 스트리머 타입과 달리 스트리머가 꼬일 수 있는 가능성이 전혀 없어 탐사의 효율성을 더욱 향상시킬 수 있는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파 탐사장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치는, 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및 저면에 하나 이상의 수진기부가 수중에 잠긴 상태로 위치되도록 장착되는 다수의 부력수진보드부와, 상기 다수의 부력수진보드부들을 서로의 상대 위치가 고정되는 부력수진보드부열로 서로 연결하여 고정시키는 고정프레임부를 포함하여 상기 탄성파발생부의 후단에서 예인되며 3차원 탄성파를 수신하는 수진부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 탄성파발생부와 상기 수진부는, 상기 소형 선박에 대한 상대 위치가 고정된 상태로 상기 소형선박에 고정 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 부력수진보드부는, 부력체 재질의 판상으로 제작되는 부력수진보드 ;
3차원 탄성파탐사 시 수중에 위치되도록 상기 부력수진보드의 저면에 장착되어 해저면에서 반사되는 3차원탄성파를 수신하는 수진기부; 상기 고정프레임이 고정되도록 상기 부력수진보드의 상부에 설치되는 고정프레임부고정부; 및
상기 부력수진보드 중 하나 이상의 보드에 각각 설치되는 하나 이상의 보드GPS부;를 포함할 수 있다.
상기 부력수진보드부는, 3차원 탄성파 영상의 획득을 위하여 3개 이상으로 구성될 수 있다.
상기 수진기부는, 수진기가 장착되는 다수의 수진기홀이 형성되는 수진함체; 및 상기 수진기홀에 장착되는 상기 수진기;를 포함할 수 있다.
상기 수진기홀은, 해저면에서 반사된 탄성파를 모아주도록 입구측이 깔대기 형상으로 형성될 수 있다.
상기 수진부는, 상기 고정프레임부의 길이를 연장하고, 상기 수진보드부를 상기 고정프레임부에 추가 장착하는 것에 의해, 선박의 진행 방향의 수직 방향으로의 수평확장시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 고정프레임부는, 하나 이상의 강관;을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 고정프레임부는, 두 개 이상의 강관; 및 상기 2개 이상인 경우 상기 2개 이상의 강관의 사이를 사선형으로 연결 고정하는 지지바;를 포함하여, 상기 2개 이상의 강관이 고정프레임부의 길이 방향의 모서리에 위치되는 프레임으로 구성될 수 있다.
상기 고정프레임부는, 미끌림을 방지하고 고정력을 견고히 하기 위하여, 상기 부력수진보드부에 수직으로 결합되는 수직고정바;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 소형선박은, 기준 위치의 제공을 위해 상기 소형선박의 위치정보를 획득하는 선박GPS부를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사방법은, 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및 저면에 하나 이상의 수진기부가 수중에 잠긴 상태로 위치되도록 장착되고, 서로 상대적 위치가 고정된 부력수진보드를 포함하는 부력수진보드부와, 상기 부력수진보드부를 상대적 위치가 고정된 부력수진보드부열로 연결 고정하는 고정프레임부를 포함하여, 상기 탄성파발생부의 후단에서 예인되며 3차원 탄성파를 수신하는 수진부;를 포함하는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파탐사방법에 있어서, 고정프레임을 이용하여 탄성파발생부와 부력수진보드부를 예인하는 소형 선박과 부력수진보드들의 상대 위치를 기 설정된 위치로 연결 고정하여 수진부를 형성하는 부력수진보드부고정과정; 상기 소형 선박으로 상기 탄성파발생부와 상기 수진부를 예인하며 3차원 탄성파를 송수신하는 3차원탄성파송수신과정; 및 상기 소형 선박과 상기 부력수진보드들의 고정된 상대 위치와 상기 수진부에 설치된 GPS정보를 이용하여 수신된 3차원탄성파를 분석하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 3차원탄성파분석과정;을 포함하여 이루어진다.
상기 3차원탄성파분석과정은, 상기 수진부에 설치된 하나의 GPS정보와 상기 소형 선박의 선박 GPS 정보를 이용하여 수행되거나, 상기 수진부에 설치된 두 개 이상의 보드GPS부의 GPS 정보를 이용하여 수행될 수 있다.
상술한 구성의 본 발명은, 짧은 길이의 부력수진보드들을 서로의 상대 위치가 일정한 강체 구조를 가지도록 고정 하여 소형 선박을 이용하여 예인할 수 있도록 구성하고, 수진부가 항상 수중에 잠긴 상태로 탄성파를 수신하도록 하여 노이즈의 유입을 최소화하는 것에 의해, 소형 선박을 이용한 3차원 해저지하구조 정보를 정확하고 용이하게 획득할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 소형 선박을 이용한 3차원 탄성파탐사를 가능하게 하며, 종래의 대형 선박에 의해 접근 및 취득이 어려웠던 지역에서의 3차원 탄성파탐사를 용이하게 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 종래의 3차원 탄성파탐사 방식에 비해 현장 조사 시, 수진부를 구성하는 각각의 부력수진보드와 예인하는 소형 선박의 상대 위치가 고정된 상태로 3차원 탄성파탐사를 수행하게 되므로, 적은 수의 GPS 장치를 이용하여 협소 해역에서의 해저지형에 대한 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 하여 해저의 지하 입체 정보를 손쉽게 획득할 수 있어, 도래하는 해양시대에서의 해저 입체 정보를 용이하게 획득하여 다룰 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 고정프레임부의 길이를 연장한 후 수진기보드부를 확장 연결하는 것에 의해 선박 진행방향에 수직인 방향으로 탐사영역을 용이하게 확장할 수 있어, 협해역 등에서의 소형 선박을 이용한 3차원 탄성파 탐사의 효율성을 현저히 높이는 효과를 제공한다.
도 1은 2차원 및 3차원 탄성파 탐사의 모식도.
도 2는 종래기술의 소형 선박용 고정형 탄성파탐사장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 구성 중 고정프레임(200)의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 수진기부(320, 320A, 320B)가 장착된 부력수진보드(310)의 저면도(L)와 고정프레임고정부(340)가 장착된 부력수진보드(310)의 평면도(U)를 나타내는 도면.
도 6 및 도 7은 각각 다른 크기의 수진기(500) 장착을 위한 수진기부(320, 320A, 320B)의 사시도.
도 8은 수진기부(300)들일 고정프레임부(200)에 의해 고정되어 구성된 수진부(30)의 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파탐사방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정형 3차원 탄성파탐사장치(10)는 소형 선박(1)의 후미에서 예인되며 탄성파를 발생시키는 탄성파발생부(20), 상기 소형 선박(1)의 후미에서 상대 위치 고정된 상태로 예인되며 해저면에서 반사된 탄성파를 수신하는 수진부(30)를 포함하여 구성된다.
상기 구성에서 상기 소형 선박(1)은 전체 3차원 탄성파탐사장치(10)의 기준위치를 제공하기 위하여 선박GPS부(2)가 장착될 수 있다. 상기 선박GPS부(2)는 해저지형에 대한 3차원 탄성파탐사를 수행하는 동안 소형 선박(1)의 위치 정보를 획득하여 3차원 탄성파탐사를 위한 수진부(30)의 수신 탄성파 분석을 위한 기준 위치 정보로 제공한다.
상기 탄성파발생부(20)는 해저지형 또는 3차원 영상 획득을 위한 탄성파를 발생시켜 방사하도록 구성된다. 구체적으로, 상기 탄성파발생부(20)는 에어건 등으로 구성되어, 압축공기가 공급되는 경우 탄성파를 발생시키도록 구성될 수 있다.
상기 수진부(30)는 최소의 GPS 장치를 이용하여 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 하고, 정확성을 높이기 위하여 3차원 탄성파탐사 중 변형이 최소화되거나 발생하지 않도록 구성된다. 이를 위해 상기 수진부(30)는 저면에 수진기부(320, 제 1 수진기부(320A), 제 2 수진기부(320B))가 수중에 잠긴 상태로 위치되도록 장착되는 다수의 부력수진보드부(300)와, 상기 다수의 부력수진보드부(300)들을 서로의 상대 위치가 고정되는 부력수진보드부열로 서로 연결하여 고정시키는 고정프레임부(200)를 포함하여 구성된다.
도 4는 도 3의 구성 중 고정프레임(200)의 구성을 나타내는 도면이다.
상기 고정프레임부(200)는 다수의 직선형 강관으로 고정바(210)와 고정바(210)들의 사이에서 인접된 고정바(210)들에 사선으로 지그재그 형상으로 연결되어 고정바(210)들을 견고히 지지하는 지지바(220)들을 포함하여, 상기 2개 이상의 강관인 고정바(210)가 고정프레임부(200)의 길이 방향의 모서리에 위치되는 프레임으로 제작된다. 또한 상기 고정프레임부(200)는 부력수진보드부(310)에 연결된 고정프레임부(200)의 미끌림을 방지하고 고정력을 견고히 하기 위하여, 부력수진보드부(310)에 수직으로 결합되는 수직고정바(230)들을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 구성에서 상기 고장바(210)를 지지바(220)들을 이용하여 트러스트바 형태로 중간을 연결하도록 구성한 것은 조류 등의 압력에 의해 고정프레임부(200)의 휨 변형 등을 방지할 수 있도록 내변형성을 크게 하기 위한 것이다.
상기 고정프레임부(200)는 상술한 바와 같은 트러스트구조와 달리, 하나의 고정바(210)로 구성될 수도 있다.
이러한 구성에 의해 상기 고정프레임부(200)는 다수의 부력수진보드부(300)를 연결하는 경우 3차원 탄성파탐사 중 부력수진보드부(300)들의 상대 위치가 고정된 상태로 유지된다. 수진부(30)에 설치된 하나의 GPS가 위치를 아는 경우 다른 수진기부(320)들의 위치는 상대적인 위치 관계에 의해 획득될 수 있어 수진기부(320)들의 위치정보 획득을 위한 GPS 장치의 필요 개수를 최소화 한다.
도 5는 수진기부(320, 320A, 320B)가 장착된 부력수진보드(310)의 저면도(L)와 고정프레임고정부(340)가 장착된 부력수진보드(310)의 평면도를 나타내는 도면이다.
도 5와 같이, 상기 부력수진보드부(300)는, 부력수진보드(310)와 수중에 위치되도록 부력수진보드(310)의 저면에 장착되는 하나 이상의 수진기부(320, 제1 수진기부(320A), 제 2 수진기부(320B))들과, 고정프레임부(200)의 고정을 위한 고정프레임부고정부(340)와, 수진기부(320, 제1 수진기부(320A), 제 2 수진기부(320B))들의 위치 정보 제공을 위한 하나 이상의 보드GPS부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 부력수진보드(310)는 서핑보드 형상의 유선형 판상 구조를 가지는 부력체로 수상에 뜬 상태로 소형 선박(1)에 의해 예인될 수 있도록 구성된다.
도 5의 부력수진보드(310)의 저면도(L)와 같이, 상기 부력수진보드(310)의 저면에는 해저지형에 의해 반사된 탄성파를 수신하는 다수의 수진기부(320, 제1 수진기부(320A), 제 2 수진기부(320B))들이 고정 부착된다. 이러한 수진기부(320, 제1 수진기부(320A), 제 2 수진기부(320B))들의 상세 구성은 도 6 및 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 5의 부력수진보드(310)의 평면도(U)와 같이, 상기 고정프레임부고정부(340)는 부력수진보드(310)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 고정프레임(200)의 고정바(210)들이 삽입되어 고정되는 고정바홀더(341)들과, 부력수진보드(310)에서의 미끌림을 방지하고 고정력을 견고히 하기 위하여 부력수진보드(310)에 수직으로 결합되는 고정바홀더(341)들의 중심에 위치하는 수직고정바홀더(230)로 이루어지는 다수의 고정프레임홀더부(345)가 형성된 강재의 판으로 형성된다.
상기 구성의 고정프레임부고정부(340)는 부력수진보드(310)의 상부면에 길이 방향을 따라 고정 부착된다. 이에 의해 고정프레임부(200)들을 이용하여 부력수진보드(310)들을 상대 위치 고정되도록 연결하여 부력수진보드부열을 형성할 수 있도록 한다.
상기 보드GPS부(400)는 수진기보드(310)의 특정 위치에 설치되어 위치 정보들 획득하게 되며, 획득된 위치정보와 수진기보드(310) 상에서의 보드GPS부(400)와 수진기부(320, 320A, 320B)들 사이의 상태 위치 정보에 의해 3차원 탄성파 탐사의 수행 중의 각각의 수진기부(320, 320A, 320B)의 위치를 파악할 수 있도록 한다.
구체적으로, 선박GPS부(2)가 구비된 경우, 상기 보드GPS부(400)는 부력수진보드(310)들 중 하나에만 구비되면 충분하다. 이에 의해 보드PGS부(400)의 획득 위치 정보와 선박GPS부(2)의 획득 위치 정보들 이용하여 수진기부(320, 320A, 320B)들의 위치 정보를 획득하여 수신된 3차원 탄성파의 분석을 수행할 수 있도록 한다. 여기서, 선박 GPS부(2)의 위치 정보는 보드GPS(400)에 대한 수진기부(320, 320A, 320B)들의 상대 위치를 이용한 위치 파악연산을 위한 방향 정보의 획득을 위해 이동된다.
이와 달리, 선박GPS부(2)가 구비되지 않은 경우, 상기 보드GPS부(400)는 양측의 부력수진보드(310) 각각에 장착될 수 있으며, 필요에 따라서는 3개 이상의 수진기보드부(310)에 장착되도록 3개 이상으로 구성될 수도 있다.
도 6 및 도 7은 각각 다른 크기의 수진기 장착을 위한 수진기부(320, 320A, 320B)의 사시도이다.
도 6 및 도 7과 같이, 상기 수진기부(320, 320A, 320B)는 수진기가 장착되는 다수의 수진기홀(323)이 형성되는 수진함체(321)와 수진기홀(323, 제 1 수진기홀(333A), 제 2 수진기홀(323B))에 장착되는 수진기(500)들을 포함하여 구성된다.
상술한 수진기부(320, 320A, 320B)의 구성 중 수진함체(321)는 강화플라스틱 등의 재질로 제작되며, 수진기(500)가 수직으로 수직함체(321)의 내부에 장착되도록 수진기홀(323, 323A, 323B)들이 지면에 대하여 수직 상 방향으로 형성되는 통형으로 구성된다. 본 발명의 실시예의 경우 수진기부(320, 320A, 320B)는 물에 대한 저항을 최소화하기 위하여 수평 단면의 형상은 앞과 뒤가 모서리를 형성하는 타원형인 유선형의 통형으로 구성되는 것으로 도시하였다. 그리고 수진기(500)들이 수진기홀(323, 323A, 323B)들에 삽입 장착된 후에는 수진함체(321)와 수진기(500)들 사이에서 진동이 전달되지 않도록 하기 위해 실리콘 등으로 고정시켜서 탐사프레임 자체에서 전달되는 진동이 수진기(500)로 전달되는 것을 최소화 한다.
상기 수진기홀(323, 323A, 323B)은 입구측이 깔대기 형상으로 모따기 되는 깔대기부(323a, 323b)가 형성되어, 해저면에서 반사되는 탄성파를 수진기로 더 모을 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 수진기홀(323)들 중 작은 직경의 제 1 수진기홀(323A)에는 수진기로서 옴니하이드로폰(Omni hydrophone)이 장착되고, 직경이 상대적으로 큰 제 2 수진기홀(323B)들에는 수진기로서 방향성 하이드로폰(Directional hydrophone)들이 장착된다. 해양탐사에 사용되는 하이드로폰은 스트리머형 하이드로폰, 전방향수진이 가능한 옴니하이드폰, 그리고 특정방향에서 도달하는 탄성파신호를 수진하는 방향성 하이드로폰 이렇게 3가지가 주로 이용된다. 본 발명은 스트리머를 이용하지 않으므로 스트리머형 하이드로폰 외의 2가지 하이드로폰을 이용하는데 목적을 두었다.
상술한 구성의 상기 수진기부(320, 320A, 320B)가 부력수진보드(310)의 저면에 두 개로 장착된 것으로 도시한 도 5에서와 같이, 3차원 탄성파탐사의 필요 정확성의 정도에 따라 다수가 부력수진보드(310) 의 저면에 장착될 수 있다. 이때, 상기 수진기부(320)들은 해저 지형에 대한 3차원 탄성파탐사에 적용되는 수진기열인 스트리머와 같이, 예인 방향을 따라 길이 방향으로 배열되는 것이 바람직하나, 필요에 따라 예인 방향에 수직인 방향으로 배열될 수도 있다.
상술한 구성의 수진기부(320)는 수진부고정홀(325)들에 볼트 등의 체결구를 삽입하여 부력수진보드(310)에 결합시키는 것에 의해, 부력수진보드(310)의 저면에 부착된다. 상술한 바와 같이, 부력수진보드(310)의 저면에 부착된 수진기부(320, 320A, 320B)들은 3차원 탄성파탐사 시 수중에 위치되는 것에 의해 수면의 파도, 파랑 등에 의한 노이즈나, 수상에서 발생된 탄성파 노이즈 등의 노이즈의 유입이 최소화된다. 이에 의해, 협소 해역의 해저지형에 대한 3차원 탄성파탐사 시 탄성파발생부(20)에 의해 발생되어 해저지형에 의해 반사된 탄성파 이외의 노이즈의 유입이 최소화되어 정확한 해저지형에 대한 3차원 탄성파탐사를 수행할 수 있도록 한다.
도 8은 다수의 부력수진보드부(300)들이 고정프레임부(200)에 의해 고정되어 형성된 수진부(30)의 사시도이다.
도 8과 같이, 상술한 구성의 소형 선박(1)에는 와이어(11) 또는 상대 위치를 고정시키고자 하는 경우에는 예인 강재(12) 등의 강체관 또는 강체봉 등의 강체에 의해 탄성파발생부(20)가 예인되도록 연결된다. 또한 예인 강재(12) 등의 강체에 의해 상기 수진부(30) 또한 소형 선박에 대하여 상대 위치 고정되어 예인 되도록 소형 선박(1)에 연결된다.
이때, 소형 선박(1), 탄성파발생부(20) 및 부력수진보드(310)들의 상대 위치의 고정을 견고히 하기 위해 두 개 이상의 고정프레임부(200)들이 부력수진보드부(300)들의 연결을 위해 사용될 수 있다.
또한, 상기 수진부(30)는 고정프레임부의 길이를 길게 형성하는 것에 의해 부력수진보드부(300)를 쉽게 추가할 수 있어 수평 확장을 용이하게 할 수 있다. 즉, 도 8의 참조도와 같이, 고정프레임부(200)를 5개의 부력수진보드부(300)를 구비할 수 있는 길이를 가지도록 제작하는 경우, 3개의 부력수진보드부(300)를 이용하여 탐사를 수행하다가 필요에 따라 2 개의 부력수진보드부(300)를 추가 장착할 수 있다. 이에 의해 3차원 탄성파 탐사 시의 1회의 탐사에 스캔되는 해저 수평 영역을 넓힐 수 있어 3차원 탄성파 탐사를 더욱 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파탐사방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 소형 선박(1)의 후미에서 예인되는 탄성파발생부(20), 저면에 하나 이상의 수진기부(320, 320A, 320B)가 수중에 잠긴 상태로 위치되1 록 장착되어 서로 상대적 위치가 고정된 부력수진보드(310)를 포함하는 부력수진보드부(300)와 부력수진보드부(300)들을 상대적 위치가 고정된 부력수진보드부열로 연결 고정하는 고정프레임부(200)를 포함하여, 탄성파발생부(20)의 후단에서 예인되며 3차원 탄성파를 수신하는 수진부(30)를 포함하는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파탐사방법은, 부력수진보드부고정과정(S10), 3차원탄성파송수신과정(S20) 및 3차원탄성파분석과정(S30)을 포함하여 이루어진다.
상기 부력수진보드부고정과정(S10)에서는, 고정프레임부(200)를 이용하여 탄성파발생부(20)와 수진부(30)를 예인하는 소형 선박(1)과 부력수진보드(310)들을 상대 위치가 고정된 상태를 유지하도록 견고히 고정하여 수진부(30)를 형성하는 처리과정을 수행한다.
상기 3차원탄성파송수신과정(S20)은 소형 선박(1)으로 탄성파발생부(20)와 수진부(30)부를 예인하며 탄성파발생부(20)를 통해 3차원 탄성파를 해저면으로 송신하고, 해저면으로부터 반사된 3차원 탄성파를 수진기부(320, 320A, 320B)를 이용하여 수신하는 처리과정을 수행한다.
상기 3차원탄성파분석과정(S30) 소형 선박(1)과 부력수진보드(310)들의 고정된 상대 위치와 수진부(30)에 설치된 보드GPS(500)의 정보를 이용하여 수신된 3차원탄성파를 분석하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 처리과정을 수행한다.
이때 상기 3차원탄성파분석과정(S30)은 수진부(30)에 설치된 2개 이상의 보드GPS부(400)를 이용하여 수행되거나, 수진부(30)에 설치된 하나의 보드GPS부(400)에 의해 획득된 GPS 정보와 소형 선박(1)의 선박GPS부(2)에 의해 획득한 GPS정보를 이용하여 수행될 수 있으며 이 경우 최소의 GPS부의 필요를 최소화한다.
1: 소형 선박 10: 3차원 탄성파탐사장치
11: 와이어 12: 예인강재
20: 탄성파발생부 30: 수진부
200: 고정프레임부 210: 고정바
220: 지지바
300: 부력수진보드부 310: 부력수진보드
320: 수진기부 320A: 제 1 수진기부
320B: 제 2 수진기부 321: 수진함체
323A: 제 1 수진기홀 323B: 제 2 수진기홀
323: 수진기홀 325: 수진부 고정홀
340: 고정프레임부고정부 341: 고정바홀더
343: 수직고정바홀더 400: 보드GPS부
500: 수진기

Claims (12)

  1. 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및
    부력체 재질의 판상으로 제작되는 부력수진보드, 3차원 탄성파탐사 시 수중에 위치되도록 상기 부력수진보드의 저면에 장착되어 해저면에서 반사되는 3차원탄성파를 수신하는 수진기부, 고정프레임이 고정되도록 상기 부력수진보드의 상부에 설치되는 고정프레임부고정부 및 상기 부력수진보드 중 하나 이상의 보드에 각각 설치되는 하나 이상의 보드GPS부를 포함하여 구성되는 다수의 부력수진보드부와, 상기 다수의 부력수진보드부들을 서로의 상대 위치가 고정되는 부력수진보드부열로 서로 연결하여 고정시키며, 수진기부의 추가가 필요한 경우 길이를 연장하고, 상기 부력수진보드부를 상기 고정프레임부에 추가 장착하는 것에 의해, 선박의 진행 방향의 수직 방향으로의 수진기부를 수평확장시킬 수 있도록 구성되는 고정프레임부를 포함하여 상기 수진기부들의 상기 소형 선박에 대한 상대 위치가 고정된 상태로 상기 소형선박에 고정 연결되어 상기 탄성파발생부의 후단에서 예인되며 3차원 탄성파를 수신하는 수진부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 부력수진보드부는,
    3차원 탄성파 영상의 획득을 위하여 3개 이상으로 구성되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 수진기부는,
    수진기가 장착되는 다수의 수진기홀이 형성되는 수진함체; 및
    상기 수진기홀에 장착되는 상기 수진기;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 수진기홀은,
    해저면에서 반사된 탄성파를 모아주도록 입구측이 깔대기 형상인 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 고정프레임부는,
    2개 이상의 강관; 및
    상기 2개 이상의 강관의 사이를 사선형으로 연결 고정하는 지지바;를 포함하여,
    상기 2개 이상의 강관이 고정프레임부의 길이 방향의 모서리에 위치되는 트러스트 구조의 프레임으로 구성되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 고정프레임부는,
    미끌림을 방지하고 고정력을 견고히 하기 위하여, 상기 부력수진보드부에 수직으로 결합되는 수직고정바;를 더 포함하여 구성되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 소형선박은,
    기준 위치의 제공을 위해 상기 소형선박의 위치정보를 획득하는 선박GPS부를 더 포함하여 구성되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치.
  11. 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및
    부력체 재질의 판상으로 제작되는 부력수진보드, 3차원 탄성파탐사 시 수중에 위치되도록 상기 부력수진보드의 저면에 장착되어 해저면에서 반사되는 3차원탄성파를 수신하는 수진기부, 고정프레임이 고정되도록 상기 부력수진보드의 상부에 설치되는 고정프레임부고정부 및 상기 부력수진보드 중 하나 이상의 보드에 각각 설치되는 하나 이상의 보드GPS부를 포함하여 구성되는 다수의 부력수진보드부와, 상기 다수의 부력수진보드부들을 서로의 상대 위치가 고정되는 부력수진보드부열로 서로 연결하여 고정시키며, 수진기부의 추가가 필요한 경우 길이를 연장하고, 상기 부력수진보드부를 상기 고정프레임부에 추가 장착하는 것에 의해, 선박의 진행 방향의 수직 방향으로의 수진기부를 수평확장시킬 수 있도록 구성되는 고정프레임부를 포함하여 상기 수진기부들의 상기 소형 선박에 대한 상대 위치가 고정된 상태로 상기 소형선박에 고정 연결되어 상기 탄성파발생부의 후단에서 예인되며 3차원 탄성파를 수신하는 수진부;를 포함하는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파탐사방법에 있어서,
    고정프레임을 이용하여 탄성파발생부와 부력수진보드부를 예인하는 소형 선박과 부력수진보드들의 상대 위치를 기 설정된 위치로 연결 고정하여 수진부를 형성하는 부력수진보드부고정과정;
    상기 소형 선박으로 상기 탄성파발생부와 상기 수진부를 예인하며 3차원 탄성파를 송수신하는 3차원탄성파송수신과정; 및
    상기 소형 선박과 상기 부력수진보드들의 고정된 상대 위치와 상기 수진부에 설치된 GPS정보를 이용하여 수신된 3차원탄성파를 분석하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 3차원탄성파분석과정;을 포함하여 이루어지는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파 탐사 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 3차원탄성파분석과정은,
    상기 수진부에 설치된 하나의 GPS정보와 상기 소형 선박의 GPS 정보를 이용하여 수행되거나,
    상기 수진부에 설치된 두 개 이상의 보드GPS부의 GPS 정보를 이용하여 수행되는 소형 선박용 고정형 3차원 탄성파탐사장치를 이용한 3차원 탄성파 탐사 방법.
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