KR101766916B1 - 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법 - Google Patents

무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양 탄성파 탐사 방법 중 글라이더에 수진기를 장착하여 굴절파를 취득하는 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 음향을 발생시키는 음원을 탑재한 탐사선; 및 해상에 표류하거나 수중에서 동작하며 상기 탐사선에 매달려 이동하거나, 원격조정에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 원하는 위치로 이동가능하며 상기 탐사선에서 발생된 상기 음원이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기를 구비하며 상기 탄성파를 기록하는 글라이더;를 포함하여 구성되어,해양 무인 관측시스템인 글라이더에 하이드로폰 및 스트리머 그리고 이를 기록할 수 있는 기록시스템을 탑재하여 해양 탄성파 굴절법 탐사에 활용하려는 것으로서, 이를 통하여 탄성파 굴절법 자료를 취득할 수 있는 효과가 있다.

Description

무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SURVEYING MIRINE　SEISMIC REFRACTION USING UNMANNED GLIDERS}
본 발명은 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해양 탄성파 탐사 방법 중 글라이더에 수진기를 장착하여 굴절파를 취득하는 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
탄성파 탐사는 음원(육상: 다이너마이트, 바이브레이터 등, 해상: 에어건, 스파커, 부머 등)을 통해 인위적으로 발생된 탄성파를 수진기(육상: 지오폰(geophone), 해상 하이드로폰(hydrophone), 스트리머(strimer) 등)를 통해 기록하여 지층의 정보를 파악하는 지구물리탐사 방법이다.
도 1은 일반적인 탄성파 반사법 탐사 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 2는 일반적인 탄성파 굴절법 탐사 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 탄성파 탐사는 크게 도 1과 같은 탄성파 반사법 탐사와 도 2와 같은 탄성파 굴절법 탐사로 구분할 수 있다. 도 1과 같은 탄성파 반사법 탐사 방법은 탄성파가 반사되어 오는 신호를 기록하여 지층의 경계면을 영상화한다. 도 2와 같은 탄성파 굴절법 탐사는 탄성파가 굴절되어 오는 신호를 이용하여 지층의 속도를 도출할 수 있다.
육상에서는 지표면에 지오폰을 직접적으로 설치할 수 있기 때문에 탄성파 굴절법 탐사를 손쉽게 얻을 수 있는 반면에, 해양 탄성파 탐사에서는 해상이라는 제약 조건에 의해 특수한 자료취득 시스템들이 요구된다.
해양 탄성파 굴절법 탐사는 엔지니어링 목적(해상구조물, 교량, 부두 등), 모니터링(석유 및 이산화탄소 포집/저장 전후 비교) 및 지구조 연구(분지 특성)에 수행되며, 이에 따라 활용되는 수진기 및 탐사시스템, 탐사 규모 등이 달라진다.
도 3은 일반적으로 엔지니어링 목적으로 사용되는 소노부이를 이용한 굴절법 탐사 방법을 나타낸 도면이고, 도 4는 일반적으로 엔지니어링 목적으로 사용되는 해저면 케이블을 수진기로 사용한 탐사 방법을 나타낸 도면이다.
도 3에서와 같이 해상에서 엔지니어링 목적으로 소노부이를 활용하여 굴절법으로 탐사한다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 소노부이를 이용한 탐사는 정해 놓은 위치에 소노부이를 진수한 후 음원을 탑재한 선박(음원용 탐사선)이 정해 놓은 위치 지점을 직선으로 통과하면 굴절파가 소노부이에 기록되지만, 다른 지점을 다시 탐사하기 위해서는 소노부이의 회수가 반드시 이루어져야 하며, 해류 및 조류에 의해 소노부이의 정확한 위치를 파악하는 것이 힘들다.
도 4에서와 같이, 소규모의 해저면 케이블(OBC, ocean bottom cable)를 수진기로 활용한다. 소규모의 OBC를 이용한 탐사방법은 그림 4와 같이 음원용 탐사선과 굴절파를 기록하는 별도의 신호기록 탐사선이 요구된다. 그리고 수심에 따라 선상에서 해저면까지 연결되는 케이블 길이가 달라지며, 특히 수심이 깊어질수록 케이블 길이의 제약은 더 커질 수 있다.
도 5는 일반적으로 엔지니어링 목적으로 사용되는 해저면 케이블을 수진기로 사용한 탐사하는 또 다른 방법을 나타낸 도면이고, 도 6은 일반적인 해저면의 기록장치가 노드 타입으로 구성된 장비(ocean-bottom node, OBN)을 이용하여 모니터일 하는 예가 도시된 도면이며, 도 7은 일반적인 해저면 지진계를 이용하여 모니터링 하는 예가 도시된 도면이다.
도 5에 도시된 탐사시스템은 해저면 케이블(OBC)을 수진기로 사용하여 모니터링하는 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 탐사시스템은 생산되고 있는 석유, 가스 저류층과 이산화탄소 지중저장 모니터링에 활용되고 있는 시스템으로서 해저면 굴절법 탐사뿐만 아니라 다성분 지오폰을 활용하여 일반적으로 제작되는 P파 탄성파 단면에서 확인이 불가한 정보를 S파를 활용하여 영상화하기도 한다. 하지만, 이러한 시스템을 구축하기 위해서는 수십 억원에 달하는 비용이 필요하며, 또한 활용하기 위해서는 전문적인 지구물리탐사선이 활용되어야 하기 때문에 엔지니어링 목적에 적합하지 않다.
도 7을 참조하면, 도 7에 도시된 탐사시스템은 해저면 지진계(ocean bottom seismometer, OBS) 시스템을 활용하며, OBS를 해저면에 등간격으로 여러 개를 위치시킨 뒤, OBS들 위로 탐사선이 에어건을 발파하며 탐사한다. 그리고 OBS를 수면위로 떠오르게 한 후, 탐사자료를 백업한다. OBS 탐사 목적이 지구조 연구이기 때문에, 탐사대상 심도가 수 km이고 비용이 과도하게 많이 소요된다는 점에서 엔지니어링 목적에 역시 적합하지 않다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제10-2012-0076952호(발명의 명칭 : 굴절법 해양탄성파 탐사를 위한 ＯＢＣ 타입 스트리머 장치)
따라서 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 해양 무인 관측시스템인 글라이더에 수진기 및 굴절된 탄성파를 기록할 수 있는 기록시스템을 탑재하여 해양 탄성파 굴절법 탐사에 활용하려는 것으로서, 이를 통하여 탄성파 굴절법 자료를 취득할 수 있는 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템은, 음향을 발생시키는 음원을 탑재한 탐사선; 및 해상에 표류하거나 수중에서 동작하며 상기 탐사선에 매달려 이동하거나, 원격조정에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 원하는 위치로 이동가능하며 상기 탐사선에서 발생된 상기 음원이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기를 구비하며, 상기 탄성파를 기록하는 글라이더;를 포함하여 구성된다.
상기 탐사선은, 음향을 발파시키는 음원; 상기 음원과 상기 글라이더를 동기시키기 위하여 GPS시간 또는 원자시계로 동기되어 동작하며 상기 음원의 발파 시점과 종료 시점을 표시하는 트리거 발생부; 및 상기 글라이더에 명령을 전송하고 상기 명령에 따라 상기 글라이더에 기록된 탄성파를 수신하는 탐사선 통신부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 글라이더는, 상기 탐사선으로부터의 명령을 수신하고 상기 기록된 탄성파를 송신하는 글라이더 통신부;
상기 탐사선에서 발파된 상기 음향이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기;
상기 수신된 탄성파를 기록하는 기록부; 및
수중 운동체의 부력제어로 기동하며 양력과 회전력을 발생시키는 구동부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수진기는 하이드로폰 및 스트리머 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 탐사선과 상기 글라이더는 GPS통신, 위성통신, WI-Fi통신 및 극초단파(ultra high frequency, UHF)통신 중 선택된 어느 하나의 방식으로 무선통신하도록 구성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 방법은, 음향을 발생시키는 음원을 탑재한 탐사선; 해상에 표류하거나 수중에서 동작하며 상기 탐사선에 매달려 이동하거나, 원격조정에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 원하는 위치로 이동가능하며 상기 탐사선에서 발생된 상기 음원이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기를 구비하며, 상기 탄성파를 기록하는 글라이더;를 포함하는 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 방법에 있어서,
글라이더를 소정의 지점에 위치시킨 후, 그 위를 지나는 측선을 따라 탄성파 음원을 발파하고 굴절된 탄성파를 수신하는 제1 수행단계;
상기 소정의 지점으로부터 l만큼 떨어진 제1 타지점에 상기 글라이더를 위치시킨 다음 상기 제1 타지점의 위를 지나는 측선을 따라 발파하고 굴절된 탄성파를 수신하는 제2 수행단계; 및
상기 소정의 지점으로부터 상기 제1 타지점의 반대방향으로 l만큼 떨어진 제2 타지점에 상기 글라이더를 위치시킨 후, 상기 제2 타지점의 위를 지나는 측선을 따라 발파하고 수신된 탄성파를 수신하는 제3 수행단계;를 포함하여 구성된다.
상기 제1 수행단계 내지 제3 수행단계에서 탐사된 탄성파정보를 기록하는 기록단계; 및
상기 기록단계에 의해 기록된 탄성파정보를 상기 탐사선으로부터의 명령에 따라 상기 탐사선으로 전송하는 전송단계;를 더 포함하여 구성된다.
상기 탐사선과 상기 글라이더는 GPS통신, 위성통신, WI-Fi통신 및 극초단파(ultra high frequency, UHF)통신 중 선택된 어느 하나의 방식으로 무선통신하도록 구성될 수 있다.
따라서 본 발명의 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법은 해양 무인 관측시스템인 글라이더에 하이드로폰 및 스트리머 그리고 이를 기록할 수 있는 기록시스템을 탑재하여 해양 탄성파 굴절법 탐사에 활용하려는 것으로서, 이를 통하여 탄성파 굴절법 자료를 취득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법은, 글라이더가 지정한 지점을 위치할 수 있는 기능과 자체적으로 다른 지점까지 이동할 수 있는 기능을 가지고 있기 때문에 소노부이와 같이 다른 지점을 탐사하기 위해 소노부이를 회수할 필요가 없으며, 조류 및 해류에 의해 정확한 위치를 추정할 필요가 없으므로 효율적인 탐사가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템 및 방법은, 글라이더가 자율 이동이 가능하기 때문에 수심 얕은 곳, 빙하가 존재하는 극지방 등 탐사선 이동이 제한적인 곳에서도 해양 굴절법 탐사를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 탄성파 반사법 탐사 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 탄성파 굴절법 탐사 방법을 설명하기 위해 나타낸 도면.
도 3은 일반적으로 엔지니어링 목적으로 사용되는 소노부이를 이용한 굴절법 탐사 방법을 나타낸 도면.
도 4는 일반적으로 엔지니어링 목적으로 사용되는 해저면 케이블을 수진기로 사용한 탐사 방법을 나타낸 도면.
도 5는 일반적으로 엔지니어링 목적으로 사용되는 해저면 케이블을 수진기로 사용한 탐사하는 또 다른 방법을 나타낸 도면.
도 6은 일반적인 해저면의 기록장치가 노드 타입으로 구성된 장비(ocean-bottom node, OBN)을 이용하여 모니터일 하는 예가 도시된 도면.
도 7은 일반적인 해저면 지진계를 이용하여 모니터링 하는 예가 도시된 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법을 이용하여 탐사하는 시스템 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8의 탐사선의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8의 글라이더의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법을 이용하여 탐사하는 방법을 나타낸 순서도.
도 12는 본 발명의 도 11에 따라 글라이더 위치와 글라이더가 진행하는 측선의 개념을 나타낸 개념도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 글라이더를 활용하여 해양 탄성파 굴절법에 의해 취득된 탐사자료를 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 수신된 굴절파 도달 경로 및 초동발췌 과정을 통해 추정된 지층의 속도를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 발췌한 초동자료를 이용하여 굴절법 토모그래피 해석을 수행하여 지층의 속도 단면을 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법을 이용하여 탐사하는 시스템 구성을 나타낸 블록 구성도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8의 탐사선의 구성을 나타낸 블록 구성도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8의 글라이더의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 시스템은 크게 탐사선(100)과 글라이더(200)로 구성된다.
탐사선(100)은 음원(110), 탐사선 통신부(120) 및 트리거 발생부(130)를 포함하여 구성된다.
음원(110)은 음향을 발생시킨다. 탐사선(100)에 설치된 음원(110)은 트리거 발생부(130)에 의해 트리거(trigger)되어 동작한다. 따라서, 탐사선(100)은 트리거 발생부(130)에 의해 동기화되어 동작하며, 글라이더(200)로 시스템 설정시간을 전송하여 글라이더(200)와도 동기화되어 동작한다.
글라이더(200)의 기록부(220)는 설정된 기록시간(record length)만큼 기록되어야 하기 때문에 탐사선(100)의 GPS시간 또는 원자시계 등에 시간이 동기화되어 동작한다. 즉, 트리거 발생부(130)는 GPS시간 또는 원자시계일 수 있으며, 음원(110)에 GPS시간 또는 원자시계를 이용하여 동기되어 동작한다. 예컨대, 트리거 발생부(130)에 의해 상기 음원(110)의 음향 발파 시점과 종료 시점을 표시하여 글라이더(200)가 탄성파의 기록 시작 시점과 기록 종료 시점을 인지할 수 있도록 한다.
글라이더(200)는 해상에 표류하거나 수중에서 동작한다. 글라이더(200)는 탐사선(100)에 매달린 상태로 이동할 수 있으며, 바람직하게는 원격조정에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 원하는 위치로 이동 가능하도록 구성된다. 글라이더(200)는 수중 운동체의 부력제어로 기동하며 구동부(240)에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 이동할 수 있다. 또는 글라이더(200)는 구동부(240)에 의해 구동되지 않은 상태로 선박의 동력에 이끌려 동작할 수도 있다.
글라이더(200)는 수진기(210), 기록부(220) 글라이더 통신부(230), 및 구동부(240)로 구성된다.
수진기(210)는 탐사선(100)에서 발생된 상기 음원(110)으로부터의 음향이 발파되어 굴절된 탄성파를 수신한다. 수진기(210)는 하이드로폰(hydrophone) 및 스트리머(strimer) 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
글라이더(200)의 기록부(220)는 탐사선(100)의 음원(110)으로부터 음향이 발파되어 굴절되어 수신된 탄성파를 기록한다. 글라이더 통신부(230)는 기록부(220)에서 탄성파 기록이 잘 되고 있는지를 확인하고 탐사선(100)에서 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 탐사선(100)으로부터의 명령을 수신하면 탐사자료인 탄성파정보를 탐사선(100)으로 송신한다.
한편, 탐사선(100)의 탐사선 통신부(120)와 글라이더(200)의 글라이더 통신부(230)는 무선통신으로 명령과 기록된 탄성파를 송수신하며, 무선통신 방식은 GPS(Global Positioning System)통신, 위성통신, WI-Fi(Wireless-Fidelity)통신 및 극초단파(Ultra High Frequency, UHF)통신 중 선택된 어느 하나의 방식이 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법을 이용하여 탐사하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 12는 본 발명의 도 11에 따라 글라이더 위치와 글라이더가 진행하는 측선의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, S202단계에서 글라이더(200)를 소정의 지점(A지점)에 위치시킨 후, 그 위를 지나는 측선을 따라 탄성파 음원(110)을 통해 음향을 발파하고 굴절된 탄성파를 수신한다.
S204단계에서 상기 소정의 지점으로부터 l만큼 떨어진 제1 타지점에 상기 글라이더(200)를 위치시킨 다음 상기 제1 타지점(B지점)의 위를 지나는 측선을 따라 발파하고 굴절된 탄성파를 수신한다.
S206단계에서 상기 소정의 지점으로부터 상기 제1 타지점의 반대방향으로 l만큼 떨어진 제2 타지점(C지점)에 상기 글라이더(200)를 위치시킨 후, 상기 제2 타지점(C지점)의 위를 지나는 측선을 따라 발파하고 굴절된 탄성파를 수신한다.
도 12를 참조하면, 측선의 위치에 따라 음원(110)을 통해 음향을 발파하고 굴절된 탄성파를 수신하는 과정이 도시되어 있다. 즉, S202단계에서는 A의 측선에 글라이더(200)를 위치시키고 측선 방향을 따라 탐사한다.
S204단계에서는 A측선으로부터 l의 거리만큼 떨어진 위치인 B지점에 글라이더(200)를 위치시키고 탐사한다.
S206단계에서는 A측선으로터 l만큼 떨어지며, B측선의 반대편에 위치한 C지점에 클라이더(200)를 위치시키고 탐사하는 과정이 나타나 있다.
다시 도 11을 참조하면, S208단계에서 S202단계 내지 S206단계에서 탐사된 탄성파정보를 글라이더의 기록부(230)에 기록한다.
S210단계에서 기록단계에 의해 기록된 탄성파정보를 상기 탐사선(100)으로부터의 명령에 따라 상기 탐사선(100)으로 전송한다.
상기 탐사선(100)과 상기 글라이더(200)가 명령과 상기 탄성파정보를 송수신하는 통신은 GPS통신, 위성통신, WI-Fi통신 및 극초단파(ultra high frequency, UHF)통신 중 선택된 어느 하나의 방식을 이용하여 구현될 수 있다.
한편, 해양 관측시스템 중 하나인 글라이더(200)는 추진 시스템 없이 부력을 조절하여 움직이기 때문에 필요한 전력이 작아 범세계적으로 다양한 해양 관측 자료(수온, 염분 등)를 장기적으로 수집할 수 있다. 글라이더(200)는 해상에서 미리 정해놓은 지점에 위치할 수 있으며, 원하는 지점까지 구동부(230)에 의해 이동할 수 있는 기능을 가지고 있다. 따라서 글라이더(200)에 탄성파 신호를 수신할 수 있는 수진기(210)로 하이드로폰 또는 스트리머를 장착한 후, 탄성파를 기록할 수 있는 탄성기록시스템을 탑재한다면 소노부이를 대체할 수 있는 해양 탄성파 굴절법 탐사를 수행할 수 있다.
도 12에서와 같이 글라이더(200)를 A지점에 위치시킨 후, 그 위를 지나는 측선을 따라 탄성파 음원을 발파하며 탐사를 수행한다. 그리고 l만큼 떨어진 B지점에 글라이더(200)를 위치시킨 다음, 또 그 위를 지나는 측선을 따라 탐사를 수행하면 된다. 끝으로 C지점에 글라이더를 다시 위치시킨 후, 동일하게 탐사를 수행하게 되면, 3개 측선에 대하여 탄성파 굴절법 탐사 수행이 완료된다.
글라이더(200)는 구동부(230)에 의해 지정한 지점을 위치할 수 있는 기능과 자체적으로 다른 지점까지 이동할 수 있는 기능을 가지고 있기 때문에 소노부이와 같이 다른 지점을 탐사하기 위해 소노부이를 회수할 필요가 없으며, 조류 및 해류에 의해 정확한 위치를 추정할 필요가 없다.
또한, 글라이더(200)는 자율 이동이 가능하기 때문에 수심 얕은 곳, 빙하가 존재하는 극지방 등 탐사선 이동이 제한적인 곳에서 해양 굴절법 탐사를 수행할 수 있다.
음원(110)에서 음향이 발파되면 글라이더(200)의 기록부(220)는 설정된 기록시간(record length)만큼 기록되어야 하기 때문에 GPS시간 또는 원자시계 등으로 시간을 동기화할 수 있는 기능을 가지고 있어야 한다. 따라서 음원이 발파되면 수신된 탄성파 신호가 기록되어야 한다. 그리고 글라이더 기록시스템에서 탄성파 기록이 잘 되고 있는지를 확인하기 위해서는 탐사선에서 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 글라이더 기록시스템에서는 무선으로 탐사 자료를 송신하는 기능을 가지고 있어야 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 글라이더를 활용하여 해양 탄성파 굴절법에 의해 취득된 탐사자료를 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 수신된 굴절파 도달 경로 및 초동발췌 과정을 통해 추정된 지층의 속도를 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 발췌한 초동자료를 이용하여 굴절법 토모그래피 해석을 수행하여 지층의 속도 단면을 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 도 13은 해양 탄성파 굴절법탐사를 통해 취득된 탐사자료이다. 도 14는 도 13의 탐사자료를 이용하여 굴절파 도달 경로 및 초동발췌(그림 11) 과정을 통해 지층의 속도를 추정하여 이를 나타내었다. 도 15를 참조하면 도 14에서 발췌한 초동 자료를 이용하여 굴절법 토모그래피 해석을 수행하여 원하는 지층의 속도 단면을 최종적으로 도출할 수 있으며, 이를 통해 공학적 지층 물성을 추정하였다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 탐사선 110 : 음원
120 : 탐사선 통신부 130 : 트리거 발생부
200 : 글라이더 210 : 수진기
220 : 기록부 230 : 글라이더 통신부
240 : 구동부

Claims (8)

  1. 음향을 발생시키는 음원을 탑재한 탐사선;
    해상에 표류하거나 수중에서 동작하며 상기 탐사선에 매달려 이동하거나, 원격조정에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 원하는 위치로 이동가능하며 상기 탐사선에서 발생된 상기 음원이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기를 구비하며 상기 탄성파를 기록하는 글라이더;
    상기 탐사선은,
    음향을 발파시키는 음원;
    상기 음원과 상기 글라이더를 동기시키기 위하여 GPS시간 또는 원자시계로 동기되어 동작하며 상기 음원의 발파 시점과 종료 시점을 표시하는 트리거 발생부;
    상기 글라이더에 명령을 전송하고 상기 명령에 따라 상기 글라이더에 기록된 탄성파를 수신하는 탐사선 통신부;
    상기 글라이더는,
    상기 탐사선으로부터의 명령을 수신하고 상기 기록된 탄성파를 송신하는 글라이더 통신부;
    상기 탐사선에서 발파된 상기 음향이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기;
    상기 수신된 탄성파를 기록하는 기록부; 및
    수중 운동체의 부력제어로 기동하며 양력과 회전력을 발생시키는 구동부;를 포함하는 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 수진기는,
    하이드로폰 및 스트리머 중 어느 하나를 이용하여 구현되는 것인 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탐사선과 상기 글라이더는,
    GPS통신, 위성통신, WI-Fi통신 및 극초단파(ultra high frequency, UHF)통신 중 선택된 어느 하나의 방식으로 무선통신하는 것인 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 시스템.
  6. 음향을 발생시키는 음원을 탑재한 탐사선; 해상에 표류하거나 수중에서 동작하며 상기 탐사선에 매달려 이동하거나, 원격조정에 의해 양력과 회전력을 발생시켜 원하는 위치로 이동가능하며 상기 탐사선에서 발생된 상기 음원이 굴절된 탄성파를 수신하는 수진기를 구비하며, 상기 탄성파를 기록하는 글라이더;를 포함하는 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 방법에 있어서,
    글라이더를 소정의 지점에 위치시킨 후, 그 위를 지나는 측선을 따라 탄성파 음원을 발파하고 굴절된 탄성파를 수신하는 제1 수행단계;
    상기 소정의 지점으로부터 l만큼 떨어진 제1 타지점에 상기 글라이더를 위치시킨 다음 상기 제1 타지점의 위를 지나는 측선을 따라 발파하고 굴절된 탄성파를 수신하는 제2 수행단계; 및
    상기 소정의 지점으로부터 상기 제1 타지점의 반대방향으로 l만큼 떨어진 제2 타지점에 상기 글라이더를 위치시킨 후, 상기 제2 타지점의 위를 지나는 측선을 따라 발파하고 수신된 탄성파를 수신하는 제3 수행단계;를 포함하는 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 수행단계 내지 제3 수행단계에서 탐사된 탄성파정보를 기록하는 기록단계; 및
    상기 기록단계에 의해 기록된 탄성파정보를 상기 탐사선으로부터의 명령에 따라 상기 탐사선으로 전송하는 전송단계;를 더 포함하는 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 탐사선과 상기 글라이더는 GPS통신, 위성통신, WI-Fi통신 및 극초단파(ultra high frequency, UHF)통신 중 선택된 어느 하나의 방식으로 무선통신하는 것인 무인 글라이더를 활용한 해양 탄성파 굴절법 탐사 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101930773B1 (ko) 2018-07-21 2018-12-19 주식회사 지오뷰 해양 굴절법 탄성파 탐사시스템
KR20190025790A (ko) 2017-09-01 2019-03-12 주식회사 레템 수중 글라이더
KR102266458B1 (ko) * 2020-11-16 2021-06-17 한국지질자원연구원 육수상 변이지역에서의 탄성파 탐사방법
KR20210156653A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 한국지질자원연구원 육상 탄성파 탐사 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10643406B2 (en) * 2016-04-20 2020-05-05 Gopro, Inc. Data logging in aerial platform
FR3084051A1 (fr) * 2018-07-18 2020-01-24 Cgg Services Sas Dispositif de remorquage de sources vibratoires marines, navire equipe d'un tel dispositif et procedes de mise a l'eau et de recuperation d'un tel dispositif par un tel navire
CN110539864A (zh) * 2019-09-17 2019-12-06 哈尔滨工程大学 一种抗土壤吸附的海底飞行节点航行器及工作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660563B1 (ko) * 2005-09-30 2006-12-22 (주)지 텍크 자동화 부표판을 이용한 다중채널 해상 탄성파 탐사장치 및탐사방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660563B1 (ko) * 2005-09-30 2006-12-22 (주)지 텍크 자동화 부표판을 이용한 다중채널 해상 탄성파 탐사장치 및탐사방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190025790A (ko) 2017-09-01 2019-03-12 주식회사 레템 수중 글라이더
KR101930773B1 (ko) 2018-07-21 2018-12-19 주식회사 지오뷰 해양 굴절법 탄성파 탐사시스템
KR20210156653A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 한국지질자원연구원 육상 탄성파 탐사 시스템
KR102412646B1 (ko) 2020-06-18 2022-06-23 한국지질자원연구원 육상 탄성파 탐사 시스템
KR102266458B1 (ko) * 2020-11-16 2021-06-17 한국지질자원연구원 육수상 변이지역에서의 탄성파 탐사방법

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