KR102036386B1 - 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 두개의 시추공 사이에 존재하는 지반에 전류를 흘려주었을 때 형성되는 전기장에 의해 두 전극 사이에 측정되는 전기 저항값을 이용하여, 두개의 시추공 사이에 존재 가능한 지중 자원(가스, 석유, 셰일 가스, 천연 가스, 메탄하이드레이트 등)의 위치, 크기 및 특징을 정확하게 파악할 수 있는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 상호간 이격된 제1시추공 및 제2시추공을 형성하는 단계; 제1,2시추공에 소스 센서 및 리시버 센서를 각각 설치하는 단계; 소스 센서와 리시버 센서 사이의 전기 저항값을 획득하는 단계; 및 아래의 수학식 A를 이용하여 지중 자원의 중심 좌표(xnr, ynr, znr), 지중 자원의 반지름(rnr), 지중 자원의 전기 전도도(σs), 지중 자원의 주변 매질에 대한 전기 전도도(σnr), 지중 자원과 주변 매질 사이의 유전율비(Knr)로 이루어진 변수를 획득하는 단계로 이루어진 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 개시한다.
수학식 A
Figure 112013075644093-pat00023

여기서, Rs - nr은 상기 소스 센서 및 리시버 센서에 의해 획득된 전기 저항값, a는 소스 센서 및 리시버 센서의 반지름, α는 2sin-1(rnr/l), l은 지중 자원의 중심에서 소스 센서 및 리시버 센서를 연결한 직선까지의 거리, f1 및 f2는 아래의 수학식 B 및 수학식 C이다.
수학식 B
Figure 112013075644093-pat00024

수학식 C
Figure 112013075644093-pat00025

여기서, L은 소스 센서와 리시버 센서 사이의 거리, k는 소스 센서 및 리시버 센서와 시추공의 상단부 사이의 거리, S는 시추공의 길이이다.

Description

전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법{Geological resource monitoring method using electrical resistivity}
본 발명의 일 실시예는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법에 관한 것이다.
가스, 석유, 셰일 가스, 천연 가스, 메탄하이드레이트 등과 같은 지중 자원의 발견과 개발을 위해서는 사전 조사가 반드시 수행되어야 한다. 사전 조사에 주로 사용되는 방법은 시추를 통한 물리 탐사 방법이며, 현재까지 주로 사용되는 물리 탐사 방법은 중력 탐사, 자력 탐사, 전자 탐사, 굴절법 탄성파 탐사, 반사법 탄성파 탐사, MT(Magnetotelluric) 탐사, 전기비저항 탐사 등이다. 그 중에서도 가장 많이 사용되는 방법은 반사법 탄성파 탐사와 전기비저항 탐사이다.
특히, 해상에서 자원을 탐사하는데 주로 사용되는 반사법 탄성파 탐사의 경우, 신호에 의한 반응이 무엇을 의미하는지 알 수 없기 때문에 지중 자원의 위치를 확인하거나 추출하기 위해서는 많은 시도가 요구되고 있다.
전기비저항 탐사의 경우, 탄성파 탐사로부터 획득된 지중 자원의 위치가 대략적으로 결정되면 시추공의 전기비저항 토모그래피를 이용하여 대략적인 지중 자원의 위치를 파악할 수 있다. 하지만 결과값이 겉보기 전기비저항의 분포이므로, 지중 자원의 정확한 위치, 크기, 특징을 알 수 없다. 또한 3차원 해석을 위해서는 시추공이 많이 필요하다.
반사법 탄성파 탐사, 전기비저항 탐사를 비롯한 기존에 사용되는 물리 탐사방법은 신호를 측정하고 이를 분석하여 지중 자원의 위치, 분포를 예측한다. 하지만 해상도가 떨어지고, 예측되는 곳이 어떠한 물성치를 가지는지 알 수 없다. 특히 해저 탐사의 경우, 육상 탐사보다 신호의 질이 떨어져서 신호를 해석하기가 어렵다. 이에 지반 조사를 수행함에도 불구하고 지중 자원을 찾고 개발하는데 어려움이 존재하여 많은 시간과 비용이 소모되고 있다.
대한민국특허공개번호 10-2006-0073323(2006.06.28) 대한민국특허공개번호 10-2011-0119402(2011.11.02) 대한민국특허공개번호 10-2004-0029828(2004.04.08) 대한민국특허공개번호 10-2011-0036331(2011.04.07) 대한민국특허공개번호 10-2010-0115052(2010.10.27) 대한민국특허공개번호 10-2010-0007352(2010.01.22)
본 발명의 일 실시예는 두개의 시추공 사이에 존재하는 지반(땅, 흙)에 전류를 흘려주었을 때 형성되는 전기장에 의해 두 전극 사이에 측정되는 전기 저항값을 이용하여, 두개의 시추공 사이에 존재 가능한 지중 자원(가스, 석유, 셰일 가스, 천연 가스, 메탄하이드레이트 등)의 위치, 크기 및/또는 특징을 정확하게 파악할 수 있는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법은 상호간 이격된 제1시추공 및 제2시추공을 형성하는 단계; 상기 제1,2시추공에 소스 센서 및 리시버 센서를 각각 설치하는 단계; 상기 소스 센서와 리시버 센서 사이의 전기 저항값을 획득하는 단계; 및 아래의 수학식 A를 이용하여 지중 자원의 중심 좌표(xnr, ynr, znr), 지중 자원의 반지름(rnr), 지중 자원의 전기 전도도(σs), 지중 자원의 주변 매질에 대한 전기 전도도(σnr), 지중 자원과 주변 매질 사이의 유전율비(Knr)로 이루어진 변수를 획득하는 단계를 포함한다.
수학식 A
Figure 112013075644093-pat00001
여기서, Rs - nr은 상기 소스 센서 및 리시버 센서에 의해 획득된 전기 저항값, a는 소스 센서 및 리시버 센서의 반지름, α는 2sin-1(rnr/l), l은 지중 자원의 중심에서 소스 센서 및 리시버 센서를 연결한 직선까지의 거리, f1 및 f2는 아래의 수학식 B 및 수학식 C이다.
수학식 B
Figure 112013075644093-pat00002
수학식 C
Figure 112013075644093-pat00003
여기서, L은 소스 센서와 리시버 센서 사이의 거리, k는 소스 센서 및 리시버 센서와 시추공의 상단부 사이의 거리, S는 시추공의 길이이다.
상기 전기 저항값을 획득하는 단계는 상기 소스 센서 및 리시버 센서의 사이에 전압을 인가하고, 상기 소스 센서로부터 리시버 센서로 흐르는 전류값을 측정하여 이루어질 수 있다.
상기 센서 설치 단계는 상기 제1시추공에 위치가 서로 다른 적어도 3개의 제1전극들을 설치하고, 상기 제2시추공에 위치가 서로 다른 적어도 3개의 제2전극들을 설치할 수 있다.
상기 제1전극들 중 하나를 상기 소스 센서로 이용하고, 상기 제2전극들을 상기 리시버 센서로 이용할 수 있다.
상기 전기 저항값을 획득하는 단계는 상기 소스 센서 및 리시버 센서를 바꿔가며 적어도 7개의 서로 다른 전기 저항값을 획득하여 이루어진다.
상기 변수를 획득하는 단계는 유전 알고리즘 또는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 두개의 시추공 사이에 존재하는 지반(땅, 흙)에 전류를 흘려주었을 때 형성되는 전기장에 의해 두 전극 사이에 측정되는 전기 저항값을 이용하여, 두개의 시추공 사이에 존재 가능한 지중 자원(가스, 석유, 셰일 가스, 천연 가스, 메탄하이드레이트 등)의 위치, 크기 및/또는 특징을 정확하게 파악할 수 있는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 설명하기 위한 제1,2시추공, 소스 센서, 리시버 센서 및 지중 자원 등을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법은 상호간 이격된 제1시추공(31) 및 제2시추공(32)을 형성하는 단계(S1), 제1,2시추공(31,32)에 소스 센서(40) 및 리시버 센서(50)를 각각 설치하는 단계(S2), 소스 센서(40)와 리시버 센서(50) 사이의 전기 저항값을 획득하는 단계(S3), 미리 결정된 수학식을 이용하여 지중 자원(10)의 중심 좌표(xnr, ynr, znr), 지중 자원(10)의 반지름(rnr), 지중 자원(10)의 전기 전도도(σs), 지중 자원(10)의 주변 매질(20)에 대한 전기 전도도(σnr), 지중 자원(10)과 주변 매질(20) 사이의 유전율비(Knr)로 이루어진 다수의 변수를 획득하는 단계(S4)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법을 설명하기 위한 제1,2시추공(31,32), 소스 센서(40), 리시버 센서(50) 및 지중 자원(10) 등을 도시한 개략도이다.
먼저, 지중 자원(10)(가스, 석유, 셰일 가스, 천연 가스, 메탄하이드레이트 등)을 중심으로 하는 주변 매질(20)에 상호간 이격된 제1시추공(31) 및 제2시추공(32)이 형성된다.
또한, 제1시추공(31)에는 위치(설치 깊이)가 서로 다른 적어도 3개의 제1전극들(41,42,43)(이들 중 하나는 소스 센서(40)가 됨)이 설치되고, 제2시추공(32)에는 위치(설치 깊이)가 서로 다른 적어도 3개의 제2전극들(51,52,53)(리시버 센서(50)가 됨)이 설치된다.
도 2에서, k는 소스 센서(40) 및/또는 리시버 센서(50)와 제1,2시추공(31,32)의 상단부 사이의 거리, S는 제1,2시추공(31,32)의 길이, l은 지중 자원(10)의 중심에서 소스 센서(40) 및 리시버 센서(50)를 연결한 직선까지의 거리, L은 소스 센서(40)와 리시버 센서(50) 사이의 거리, α는 2sin-1(rnr/l)이다.
여기서, 소스 센서(40) 및/또는 리시버 센서(50)와 제1,2시추공(31,32)의 상단부 사이의 거리는 각각 동일하고, 또한 제1,2시추공(31,32)의 길이 역시 각각 동일한 것으로 가정한다.
이러한 상황에서 본원 발명에 따른 다수의 변수 획득 과정을 설명하면 다음과 같다. 이하에서, 제1,2시추공(31,32)은 시추공으로, 제1,2전극(41,42,43,51,52,53)은 전극으로 총칭한다.
우선 시추공에 설치된 전극에 형성되는 전기장은 쿨룽의 법칙에 의해 수학식 1, 2로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112013075644093-pat00004
[수학식 2]
Figure 112013075644093-pat00005
여기서,
Figure 112013075644093-pat00006
는 전극 P에 의해 임의 점 G(xnr, ynr, znr)에 형성된 전기장,
Figure 112013075644093-pat00007
는 전극 Q에 의해 임의 점 G(xnr, ynr, znr)에 형성된 전기장, εs은 주변 매질(예: 흙)의 유전율, Q는 전하량, xnr은 지중 자원의 중심에서 두 전극을 연결한 직선에 수선으로 내린 점과 전극 P까지의 거리, L은 두 전극 P, Q 사이의 거리, l은 지중 자원의 중심에서 두 전극을 연결한 직선까지의 거리,
Figure 112013075644093-pat00008
는 x축 방향의 단위 벡터이다.
여기서, 전류는 시간이 경과하는 동안에 임의의 단면적을 전하가 통과하는 량을 의미한다. 국소적인 관점에서 도체 내부의 임의의 점에서 전류의 분포는 전류 밀도(J)의 개념을 사용하여 표현할 수 있다. 전류 밀도는 전류를 면적으로 정규화한 값이며, 전기 전도도(σ)와 전기장(
Figure 112013075644093-pat00009
)의 곱으로 표현 가능하다. 전류 밀도와 전류 사이의 일반적인 관계를 구하면 아래의 수학식 3과 같다(Gauss' law).
[수학식 3]
Figure 112013075644093-pat00010
여기서, da는 표면의 임의의 면적 요소, n은 da에 수직인 단위 벡터이다. 두 시추공 내 임의의 점에서 형성되는 전기장은 수학식 1과 수학식 2를 연립하여 아래의 수학식 4와 같이 표현 가능하다.
[수학식 4]
Figure 112013075644093-pat00011
지중 자원에 형성되는 전기장(Es)은 아래의 수학식 5에서와 같이 임의의 매질에서 형성된 전기장(Es)과 유전율의 함수로 표현될 수 있다(Reitz, 1979).
[수학식 5]
Figure 112013075644093-pat00012
여기서, Knr은 주변 매질의 유전율(εs)과 지중 자원의 유전율(εnr)의 비율(εs/εnr)이다.
두 시추공 사이에 형성된 전기장에 의해 리시버 센서에서 측정되는 전류는 지중 자원을 거쳐 들어오는 전류와 주변 매질을 거쳐 들어오는 전류의 합으로 표현가능하며, 이는 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112013075644093-pat00013
수학식 6에서 첫 번째 식은 센서에서부터 시추공 상단부까지 생성된 전기장으로 인해 흐르는 전류량을 의미하며, 두 번째 식은 센서에서부터 지중 자원까지 생성된 전기장으로 인해 흐르는 전류량을 의미한다. 수학식 6에서 세 번째 식은 지중 자원 내부에 생성된 전기장으로 인해 흐르는 전류량을 의미하며, 네 번째 식은 지중 자원의 주변에 생성된 전기장으로 인해 흐르는 전류량, 다섯 번째 식은 지중 자원에서 시추공의 하부까지 생성된 전기장으로 인해 흐르는 전류량을 의미한다. 수학식 4와 수학식 5를 수학식 6에 대입하여 정리하면 아래의 수학식 7과 같다.
[수학식 7]
Figure 112013075644093-pat00014
[수학식 8]
Figure 112013075644093-pat00015
[수학식 9]
Figure 112013075644093-pat00016
전극 표면에서의 전압(Vs)은 두 전극 사이의 전압(V)의 절반과 동일하며, 따라서 이는 아래의 수학식 10과 같이 표현된다.
[수학식 10]
Figure 112013075644093-pat00017
여기서, a는 전극의 반지름이다.
수학식 10을 수학식 7에 대입하여 정리하면 마주보는 두 시추공의 센서로부터 획득되는 전기 저항값은 아래의 수학식 11과 같이 표현된다.
[수학식 11]
Figure 112013075644093-pat00018
수학식 11에서 알 수 있듯이, 시추공의 센서로부터 획득되는 전기 저항값은 지중 자원의 중심좌표(xnr, ynr, znr), 지중 자원의 반지름(rnr), 지중 자원의 전기 전도도(σs), 주변 매질의 전기 전도도(σnr), 유전율비(Knr), 센서의 반지름(a), 센서와 시추공 상단부 사이의 거리(k), 시추공 길이(S)의 함수로 이루어져 있다. 이 중에서 현장 및/또는 실내 실험을 수행할 시 사전에 알 수 있는 변수는 센서의 반지름(a), 센서와 시추공 상단부 사이의 거리(k), 시추공 길이(S)이며, 측정 장비로부터 획득되는 전기 저항값(Rs - nr) 역시 알 수 있는 변수이다.
따라서, 수학식 11을 통해서 획득하고자 하는 변수를 얻기 위해 다음과 같은 과정이 수행된다.
1) 하나의 시추공에 설치된 임의의 전극을 소스 센서로 설정하고, 나머지 센서와 다른 시추공에 설치된 전극들을 모두 리시버 센서로 설정한다.
2) 소스 센서에 전압을 주어 나머지 리시버 센서들로부터 전류를 측정하여 전기 저항값을 측정한다.
3) 소스 센서를 다른 리시버 센서로 교체해 가며 전기 저항값을 측정한다.
4) 수학식 11을 통해 획득하고자 하는 변수가 7개(지중 자원의 전기 전도도(σs), 주변 매질의 전기 전도도(σnr), 유전율비(Knr), 지중 자원의 중심 좌표(xnr, ynr, znr), 지중 자원의 반지름(rnr)이므로, 서로 다른 최소 7개 전기 저항값을 획득한다.
5) 당업자에게 이미 알려진 역해석 알고리즘(예를 들면, 유전 알고리즘, 몬테 카를로 시뮬레이션 등)을 이용하여 예측하고자 하는 상술한 변수들을 획득한다.
위 과정을 통해서 두 시추공 내 존재하는 지중 자원 또는 이상 영역의 위치와 크기, 주변과의 상대적 연약 정도에 관련된 정보를 정확하게 획득할 수 있다.
이들 변수 각각에 대한 설명은 다음과 같다.
1) 지중 자원의 중심좌표(xnr, ynr, znr) : 예측된 지중 자원의 중심 좌표는 두 시추공 사이에 존재하는 지중 자원 즉 지중 자원을 원형으로 보았을 때 3차원 중심 좌표를 의미한다. 시추공 상단을 (0, 0, 0)으로 보면 지중 자원의 위치를 예측할 수 있다.
2) 지중 자원의 반지름(rnr) : 예측된 지중 자원의 반지름은 두 시추공 사이에 존재하는 지중 자원 즉 자원을 원형으로 보았을 때 크기를 의미한다. 지중 자원의 크기는 자원의 분표량과 직결된다. 즉 지중 자원의 반지름으로부터 자원의 분포량을 추정할 수 있다.
3) 지중 자원의 전기 전도도(σs) : 당업자에게 주지된 표 1은 각 자원의 전기비저항값을 보여준다. 수학식 11로부터 획득되는 지중 자원의 전기 전도도(σs)를 역수로 하면 전기비저항값을 획득할 수 있다. 획득된 전기비저항값과 표 1을 참조하면 두 시추공 내 존재하는 지중 자원의 종류를 예측할 수 있다.
4) 유전율비(Knr) : 예측된 지중 자원의 유전율비는 두 시추공 사이에 존재하는 지중 자원 즉 지중 자원과 주변 매질과의 상대적인 전기장 흐름의 비를 의미한다.
5) 매질의 전기 전도도(σnr) : 예측된 매질의 전기 전도도는 두 시추공 사이를 메우는 매질의 종류를 의미한다. 매질의 전기 전도도를 역수로 변환하면 매질의 전기비저항을 획득할 수 있으며 획득된 매질의 전기비저항과 표 1을 참조하면 매질의 종류를 예측할 수 있다.
상술한 바와 같이 수학식 11은 센서로부터 획득되는 전기 저항값을 이론적으로 유도한 것이다. 실내/현장에서 측정된 전기 저항값과 수학식 11을 이용하여 적절한 역해석 기법을 이용한다면 두 시추공 사이에 존재 가능한 자원(가스, 하이드레이트, 석유, 석탄 등)의 위치와, 분포, 크기 등을 정확히 파악할 수 있다.
[표 1]
Figure 112013075644093-pat00019
이와 같이 하여, 본 발명은 시추공 사이 존재할 수 있는 지중 자원의 위치, 크기 및 특성을 정확히 파악하도록 함으로써, 지금까지 밝혀낼 수 없었던 자원(가스, 석유, 셰일가스, 천연가스, 메탄하이드레이트 등)의 분포량, 형성 모양, 특징 등을 정확하게 예측할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10; 지중 자원 20; 주변 매질
31,32; 제1,2시추공 40; 소스 센서
41,42,43; 제1전극들 50; 리시버 센서
51, 52, 53; 제2전극들

Claims (6)

  1. 상호간 이격된 제1시추공 및 제2시추공을 형성하는 단계;
    상기 제1,2시추공에 소스 센서 및 리시버 센서를 각각 설치하는 단계;
    상기 소스 센서와 리시버 센서 사이의 전기 저항값을 획득하는 단계; 및
    아래의 수학식 A를 이용하여 상기 제1,2 시추공 사이에 존재 가능한 지중 자원의 중심 좌표(xnr, ynr, znr), 지중 자원의 반지름(rnr), 지중 자원의 전기 전도도(σs), 지중 자원의 주변 매질에 대한 전기 전도도(σnr), 지중 자원과 주변 매질 사이의 유전율비(Knr)로 이루어진 변수를 획득하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법.
    수학식 A
    Figure 112019056062418-pat00020

    여기서, Rs-nr은 상기 소스 센서와 리시버 센서에 의해 획득된 전기 저항값, a는 소스 센서 및 리시버 센서의 반지름, α는 2sin-1(rnr/l), l은 지중 자원의 중심에서 소스 센서 및 리시버 센서를 연결한 직선까지의 거리, f1 및 f2는 아래의 수학식 B 및 수학식 C이다.
    수학식 B
    Figure 112019056062418-pat00021

    수학식 C
    Figure 112019056062418-pat00022

    여기서, L은 소스 센서와 리시버 센서 사이의 거리, k는 소스 센서 및 리시버 센서와 시추공의 상단부 사이의 거리, S는 시추공의 길이이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 저항값을 획득하는 단계는 상기 소스 센서 및 리시버 센서의 사이에 전압을 인가하고, 상기 소스 센서로부터 리시버 센서로 흐르는 전류값을 측정하여 이루어짐을 특징으로 하는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 설치 단계는 상기 제1시추공에 위치가 서로 다른 적어도 3개의 제1전극들을 설치하고, 상기 제2시추공에 위치가 서로 다른 적어도 3개의 제2전극들을 설치함을 특징으로 하는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1전극들 중 하나를 상기 소스 센서로 이용하고, 상기 제2전극들을 상기 리시버 센서로 이용함을 특징으로 하는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 저항값을 획득하는 단계는 상기 소스 센서 및 리시버 센서를 바꿔가며 적어도 7개의 서로 다른 전기 저항값을 획득하여 이루어짐을 특징으로 하는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변수를 획득하는 단계는 유전 알고리즘 또는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 이루어짐을 특징으로 하는 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102098437B1 (ko) * 2016-08-26 2020-05-26 한국전력공사 구조물 크기 연산 장치
KR102479415B1 (ko) 2022-06-23 2022-12-20 (주)쏘일테크엔지니어링 실내에서의 비교란 시료 전기전도도 측정 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000121657A (ja) * 1998-10-15 2000-04-28 Ohbayashi Corp 地盤の可視化方法
WO2005065385A2 (en) 2003-12-30 2005-07-21 Fairchild Semiconductor Corporation Power semiconductor devices and methods of manufacture

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100745798B1 (ko) 2002-10-02 2007-08-02 김필선 다중전극탐침봉을 이용한 시추공 방위 비저항탐사방법
KR100705756B1 (ko) 2004-12-24 2007-04-10 한국과학기술원 전자기파를 이용한 터널전방 지반조건 측정방법
KR20100007352A (ko) 2008-07-14 2010-01-22 (주)건설기술원 연약지반 포화도 변화 장기 모니터링을 위한 전기비저항탐사 시스템
KR20100115052A (ko) 2009-04-17 2010-10-27 배재대학교 산학협력단 지하매설물 탐지를 위한 유도영역 전자탐사방법
KR101115468B1 (ko) 2009-10-01 2012-02-24 중앙대학교 산학협력단 표면파와 전기비저항을 동시에 사용하는 지반 탐사방법
KR101146152B1 (ko) 2010-04-27 2012-05-17 한국과학기술원 터널 전기비저항 탐사 방법 및 그 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000121657A (ja) * 1998-10-15 2000-04-28 Ohbayashi Corp 地盤の可視化方法
WO2005065385A2 (en) 2003-12-30 2005-07-21 Fairchild Semiconductor Corporation Power semiconductor devices and methods of manufacture

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