KR20150103960A

KR20150103960A - 비행선 기반의 전자탐사 장치

Info

Publication number: KR20150103960A
Application number: KR1020140025679A
Authority: KR
Inventors: 조성준; 박삼규
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2015-09-14
Also published as: KR101584424B1; US20170068013A1; US9798034B2; WO2015133810A1

Abstract

본 발명은 비행선의 기낭에 송신 코일 및 수신 코일이 설치되어 비행체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭을 최소화할 수 있고 기낭의 형태를 이용해 여러 탐사 목적에 맞추어진 최적화된 송신 코일 및 수신 코일의 일괄 배치가 가능해 한 번의 비행만으로도 다양한 탐사 자료의 획득이 가능하게 되는 비행선 기반의 전자탐사 장치에 관한 것으로, 기낭을 갖는 비행선에 구비되는 전자탐사 장치로서, 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장을 형성하는 송신 코일; 기낭의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장에 의해 유도되는 2차 자기장을 검출하는 적어도 하나 이상의 수신 코일; 및 상기 수신 코일에 전류를 인가하고 상기 수신 코일로부터 검출된 2차 자기장의 측정값을 분석하여 공중 전자탐사를 수행하는 분석 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비행선 기반의 전자탐사 장치{Electromagnetic exploration device Based on airship}

본 발명은 비행선 기반의 전자탐사 장치에 관한 것으로, 특히 비행선의 기낭에 송신 코일 및 수신 코일이 설치되어 비행체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭을 최소화할 수 있고 기낭의 형태를 이용해 여러 탐사 목적에 맞추어진 최적화된 송신 코일 및 수신 코일의 일괄 배치가 가능해 한 번의 비행만으로도 다양한 탐사 자료의 획득이 가능하게 되는 비행선 기반의 전자탐사 장치에 관한 것이다.

종래, 지중탐사법에는 EM법(Electromagnetic Method)이나 MT법(Magneto telluric Method) 등이 알려져 있다.

EM법이란 지반에 대향시킨 송신측의 루프 코일에 교류를 흐르게 하여 1차 자장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자장을 수신측에서 관측하고, 이로써 지반의 전기비저항 등을 측정하는 지중탐사방법이다.

이에 대하여, MT법은 지중에서 발생되는 전자기유도현상에 의해 변동하는 전장과 자장을 지면에 접촉시킨 전극과 수신코일로 관측하여 지반의 전기비저항 등을 측정하는 지중탐사방법이다. 모두 전자기유도를 이용한 지중탐사법이지만, EM법은 지면에 전극을 박아 넣지 않는다. 또, MT법과 마찬가지로 전극을 박아 넣어 전기비저항 분포를 추정하는 것에 전기비저항 탐사법이 있다. 따라서, 측정이 용이하기 때문에, EM법은 지중(地中)의 전기비저항 분포를 추정하는 경우에 많이 이용되고 있다.

이와 같이 EM법에 의하면, 사람이 루프 코일을 갖고 이동하면 낮은 비용으로 손쉽게 공중에서 지중탐사를 행할 수 있다. 지형의 영향을 그다지 받지 않아 전기비저항 분포의 평면적인 확산과 심도방향의 변화를 용이하게 파악할 수 있기 때문에 3차원적인 탐사가 가능한 우수한 방법이다.

그러나, 사람이 손쉽게 지중탐사를 행할 수 있다는 장점이 있는 반면, 광범위한 지중탐사를 행하는 데에는 그다지 적합하지 않다. 이 때문에 헬리콥터로 루프 코일을 예항하는 다주파수형의 공중전자법(helicopterboren electromagnetic method)이 제안되어 있다. 이것은 공중에서 루프 코일에 교류전류를 흐르게 하고, 교류자장이 지중을 통과할 때에 발생되는 전자유도현상을 이용하여 지하의 전기비저항 분포를 구하는 것이다.

공중전자법에 의한 전자탐사는 도 1에 도시된 바와 같은 고정익 항공기나 도 2에 도시된 바와 같은 회전익 항공기에 전자탐사장비를 설치해 정해진 비행경로를 비행하며 측정하는 탐사방법으로 심부의 금속광체를 찾는데 매우 효과적이어서 해외 금속 광물자원 탐사시 필수적으로 적용되는 탐사방법 중 하나이다.

이때 도 1의 고정익 항공기의 경우 날개와 동체를 이용해 송신코일을 설치하고 하부에 수신코일을 설치하여 전자기파를 송수신하게 되며, 도 2의 회전익 항공기의 경우 하부에 송신코일과 수신코일을 설치해 전자기파를 송수신하게 된다.

하지만 이 같은 구성의 공중전자법에 의한 전자탐사는 고가의 고정익 항공기나 회전익 항공기를 기반으로 이루어지기 때문에 탐사에 소요되는 비용이 대단히 높다는 단점을 가지고 있다. 더군다나 안정적인 비행을 위해 정교한 양력 구조로 설계된 항공기의 고정익에 코일을 추가적으로 설치하는 것은 대단히 난해하고 위험한 작업이며 전자탐사를 위한 전용기가 아닌 이상 코일의 설치 및 탐사운행이 꺼려지고 있는 실정이다. 또한 회전익 항공기를 이용한 전자탐사의 경우에도 회전익 항공기의 아래에 거대한 코일 구조체를 매달아 늘어뜨린 채 예항해 저고도 비행을 해야 하기 때문에 이 역시 비행안전상 위험요소가 많다는 단점을 가지고 있다.

특히 이들 고정익 항공기나 회전익 항공기를 이용한 공중 전자탐사는 송신 코일과 수신 코일이 항공기의 기체를 기반으로 설치되기 때문에 전자기파의 송수신 과정에서 기체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭이 빈번히 일어나 측정결과의 신뢰도를 떨어뜨리는 문제점이 지적되고 있다.

또한 고도의 양력 구조로 설계된 항공기를 이용할 경우 송신 코일과 수신 코일의 배치 및 추가가 자유롭지 못하고 제한적이기 때문에 탐사 목적에 따라 매번 송신 코일과 수신 코일을 재배치 및 추가하고 반복적으로 동일한 코스를 여러 차례 비행 및 탐사해야 하는 효율상의 문제점도 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비행선의 기낭에 송신 코일 및 수신 코일이 설치되어 비행체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭을 최소화할 수 있고 기낭의 형태를 이용해 여러 탐사 목적에 맞추어진 최적화된 송신 코일 및 수신 코일의 일괄 배치가 가능해 한 번의 비행만으로도 다양한 탐사 자료의 획득이 가능하게 되는 비행선 기반의 전자탐사 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기낭을 갖는 비행선에 구비되는 전자탐사 장치로서, 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장을 형성하는 송신 코일; 기낭의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장에 의해 유도되는 2차 자기장을 검출하는 적어도 하나 이상의 수신 코일; 및 상기 수신 코일에 전류를 인가하고 상기 수신 코일로부터 검출된 2차 자기장의 측정값을 분석하여 공중 전자탐사를 수행하는 분석 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 분석 장치는, 상기 송신 코일에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부; 상기 수신 코일로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부; 상기 자기장 검출부로부터 전달된 2차 자기장을 측정하여 분석하는 분석부; 및 상기 분석부의 분석 결과를 저장하는 저장부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수신 코일은, 상기 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수신 코일은, 상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수평 성분을 측정하는 수직 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수직 코일은 상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 이격되어 설치되는 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로 이루어지며, 상기 자기장 검출부는 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부를 포함하며, 상기 분석부는 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값 차이를 분석하여 천부 전도체의 반응을 탐사하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수신 코일은, 상기 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일; 및 상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수평 성분을 측정하는 수직 코일; 을 포함하여 이루어지며, 상기 자기장 검출부는 수평 코일과 수직 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 3 자기장 검출부와 제 1 자기장 검출부를 포함하며, 상기 분석부는 제 3 자기장 검출부와 제 1 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값을 통해 2차 자기장의 벡터값을 분석하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 수신 코일은, 상기 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일; 및 상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 이격되어 설치되는 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로 이루어지며, 상기 자기장 검출부는 수평 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 3 자기장 검출부와, 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부를 포함하며, 상기 분석부는 제 1 내지 제 3 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값을 통해 2차 자기장의 벡터값을 분석하고, 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값 차이를 분석하여 천부 전도체의 반응을 탐사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 비행선의 기낭에 송신 코일 및 수신 코일이 설치되어 비행체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭을 최소화할 수 있고 기낭의 형태를 이용해 여러 탐사 목적에 맞추어진 최적화된 송신 코일 및 수신 코일의 일괄 배치가 가능해 한 번의 비행만으로도 다양한 탐사 자료의 획득이 가능하게 되는 효과가 있다.

보다 상세하게는 고정익 항공기나 회전익 항공기를 이용한 공중 전자탐사에 비해 비행선의 기낭을 기반으로 송신 코일과 수신 코일이 설치되기 때문에 전자기파의 송수신 과정에서 기체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭이 최소화되어 측정결과의 신뢰도를 높일 수 있게 되는 효과도 있다.

또한 송신 코일과 수신 코일이 기낭에 견고하게 부착되어 있기 때문에 분석시 송신 코일과 수신 코일의 지오메트리, 상대적인 위치와 경사각 등을 정확히 알 수 있어 자료 해석시 매우 정확한 해석이 가능하게 된다.

또한 고도의 양력 구조로 설계된 항공기를 이용할 경우 송신 코일과 수신 코일의 배치 및 추가가 자유롭지 못하고 제한적이었기 때문에 탐사 목적에 따라 매번 송신 코일과 수신 코일을 재배치 및 추가하고 반복적으로 동일한 코스를 여러 차례 비행 및 탐사해야 하는데 반해 기낭의 형태를 이용해 탐사 목적에 따라 최적화된 송신 코일 및 수신 코일의 배치가 가능해 한 번의 비행만으로도 다양한 탐사 자료의 획득이 가능해지는 효과도 있다.

그리고 고가의 고정익 항공기나 회전익 항공기를 기반으로 이루어지는 종래 기술에 비해 탐사에 소요되는 비용이 대단히 낮다는 장점을 가지고 있으며, 송신 코일 및 수신 코일의 설치 및 배치가 용이하고 기존의 고정익 항공기나 회전익 항공기 방식에 비해 비행 위험요소가 배제되고 추락시 위험도가 낮아져 안전한 공중탐사가 이루어질 수 있게 되는 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공중전자법에 의한 전자탐사 방식 중 고정익 항공기를 이용한 전자탐사 방식을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 공중전자법에 의한 전자탐사 방식 중 회전익 항공기를 이용한 전자탐사 방식을 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치의 다양한 실시예들을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.

도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치의 다양한 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 전자탐사 장치는 비행선(100)에 설치되어 운영되며, 보다 구체적으로는 기낭(110)의 외부 둘레를 따라 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)이 설치되고 곤돌라(130)에는 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)과 연결된 분석 장치(300)가 설치되어 비행선(100)의 비행에 따라 정해진 비행경로를 비행하면서 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)을 통해 전자기파를 송수신하고 측정된 전자기파를 통해 다양한 탐사 자료를 획득하게 된다.

상기 비행선(100)은 공기보다 비중이 작은 기체를 주머니에 담아 부양시키는 구조를 가져 공중을 비행하게 된다. 본 발명에서 상기 비행선(100)은 사람이 직접 탑승해 조종하는 유인비행선이나 사람이 탑승하지 않고 지상에서 무선 조종장치(R/C: Radio control)로 조종하는 무선 조종 무인비행선이 모두 가능하다.

상기 비행선(100)은 부양력을 지닌 기체(예컨데 헬륨, 수소 등)가 충진되는 큰 부피의 기낭(110)을 가지며, 기낭 아래에는 곤도라(130)가 부착되는 구조로, 유인비행선인 경우 곤도라(130)에 조종실 및 탑승실을 갖게 되며, 무인비행선일 경우에는 곤도라에 추진장치, 방향조종장치 그리고 지상의 무선 조종장치로부터 발신되는 전파를 수신하는 수신장치를 갖게 된다.

이 비행선(100)은 일정한 고도와 속도를 유지하면서 탐사지역을 비행하게 될 것이다.

여기에서 상기 기낭(110)은 대부분 공기 저항이 작은 유선형의 형태로 이루어지게 되며 구성에 따라 연식과 경식으로 구분될 수 있다. 연식은 뼈대 없는 방추형 주머니만으로 이루어진 것이고, 경식은 기낭을 경금속 뼈대와 외판으로 조립하여 기낭 안에 별도의 많은 기체주머니 또는 용기가 설치되는 것을 말한다. 경식의 경우에는 기낭에 직접 추진장치 등을 장착할 수도 있다. 또한 연식의 경우에도 도시되지 아니하였으나 기낭 내부가 다수의 공기주머니로 구획되어 각 구획된 공기주머니에 부상기체가 채워지도록 구성될 수도 있다.

이러한 비행선(100)은 고정익 항공기나 회전익 항공기와 같은 비행기에 비해 항속력이 우수하며, 비행기보다 상대적으로 저렴한 가격으로 운영할 수 있어 전자탐사에 있어 실용적이다.

상기 기낭(100)은 대체로 전후 방향으로 유선형을 가지게 형성되어 항력을 줄이며, 기낭(100)의 후미에는 비행방향을 조절하기 위한 조작타(120)가 결합될 수 있다. 이때, 조작타(120)는 수직안정판과 수평안정판이 상하 좌우에 각각 결합되어 십자 형태를 가질 수 있으며 용도에 따라 십자형 외에 “Y”자 형상 등 일반적으로 널리 사용되는 다양한 형상을 가질 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 전자탐사에 비행선(100)을 활용함으로써 고가의 고정익 항공기나 회전익 항공기를 기반으로 이루어지는 종래 기술에 비해 탐사에 소요되는 비용이 대단히 낮다는 장점을 가지고 있으며, 추락시 위험도가 낮아져 안전한 공중탐사가 이루어질 수 있게 될 것이다.

한편, 상기 비행선(100)의 기낭(110)에는 송신 코일(210)과 수신 코일(220)이 설치되며, 또한 곤돌라(130)에는 상기 송신 코일(210)과 수신 코일(220)과 연결된 분석 장치(300)가 설치된다.

즉 본 발명에 따른 전자탐사 장치는, 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장을 형성하는 송신 코일(210)과, 기낭(110)의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장에 의해 유도되는 2차 자기장을 검출하는 적어도 하나 이상의 수신 코일(220)과, 상기 수신 코일(220)에 전류를 인가하고 상기 수신 코일(220)로부터 검출된 2차 자기장의 측정값을 분석하여 공중 전자탐사를 수행하는 분석 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 기낭(110)의 외피 내외부에 부착시키는 형태로 설치될 수 있다. 여기에서 부착이라 함은 상기 송신 코일(210)과 수신 코일(220)이 전자기파 송수신의 기능을 발휘할 수 있으면서 상기 기낭(110)에 견고하게 장착된 것을 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 접착, 스테이플, 재봉, 용접 등에 의해 기낭(110)에 부착될 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 기낭(110)에 직접 송신 코일(210)과 수신 코일(220)을 부착시키는 구조에 의해 전자기파의 송수신 과정에서 비행 기체를 구성하는 금속체나 각종 전자부품으로 인한 신호 간섭이 최소화되어 측정결과의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.

또한 송신 코일(210)과 수신 코일(220)이 기낭(110)에 견고하게 부착되어 있기 때문에 분석시 송신 코일(210)과 수신 코일(220)의 지오메트리, 상대적인 위치와 경사각 등을 정확히 알 수 있어 자료 해석시 매우 정확한 해석이 가능하게 된다.

또한 고도의 양력 구조로 설계된 항공기를 이용할 경우 송신 코일(210)과 수신 코일(220)을 항공기 구조에 배치 및 추가하는 것이 자유롭지 못하고 제한적이었다. 이 때문에 탐사 목적에 따라 매번 송신 코일(210)과 수신 코일(220)을 항공기에 재배치 및 추가하고 반복적으로 동일한 코스를 여러 차례 비행 및 탐사해야 하는데 반해 본 발명에서는 기낭(110)의 형태를 이용해 탐사 목적에 따라 최적화된 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)의 배치가 가능해 한 번의 비행만으로도 다양한 탐사 자료의 획득이 가능해지게 된다.

한편, 상기 분석 장치(300)는 비행선(100)의 곤돌라(130)에 구비될 수 있으며, 상기 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)과 연결되어 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)을 통해 전자기파를 송수신하고 측정된 전자기파를 통해 다양한 탐사 자료를 획득하게 된다.

이를 위해, 상기 분석 장치(300)는, 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(310)과, 상기 수신 코일(220)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)과, 상기 자기장 검출부(320)로부터 전달된 2차 자기장을 측정하여 분석하는 분석부(370) 그리고 상기 분석부(370)의 분석 결과를 저장하는 저장부(380)를 포함하여 구성될 수 있으며, 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원부(360)와 상기 각 구성을 제어하기 위한 제어부(350)가 포함될 수 있다.

이하에서는 비행선(100)의 기낭(110)에 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)이 설치되는 다양한 실시예들과 이에 따른 송신 코일(210) 및 수신 코일(220)과 연결된 분석 장치(300)의 다양한 동작을 실시예별로 살펴본다.

<제 1 실시예>

도 3에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치(a)와 이에 구비된 분석 장치(b)가 도시되어 있다.

도 3의 (a)를 참조하면, 비행선(100)의 기낭(110)에는 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 송신 코일(210)이 설치되고 또한 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)이 설치된다. 이들 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 각각 신호 케이블에 의해 곤돌라(130)에 구비된 분석 장치(300)에 연결된다. 여기에서 도면에서는 상기 제 1 수직 코일(221)이 기낭(110)의 중심 부위에서 수직축 방향의 둘레를 따라 설치된 것으로 도시되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아닌 바 기낭(110)의 중심 부위 외 다른 부위에서도 수직축 방향의 둘레를 따라 설치될 수 있다.

이때 송신원으로 사용되는 1차 자기장의 크기는 송신 코일(210)의 턴수와 면적에 비례하게 되므로 송신원의 출력 강화를 위해 송신 코일(210)의 턴수를 늘릴 수 있으며, 해당 송신 코일(210)이 부양력을 지닌 기체가 충진되는 큰 부피의 기낭(110)에 수평 방향 둘레를 따라 설치되기 때문에 자연스럽게 송신 코일(210)의 표면적을 넓힐 수 있게 된다. 이 같은 기낭(110)을 이용한 코일의 면적 증가로 인한 효과는 송신 코일(210) 뿐만 아니라 수신 코일(220)에서도 동일한 원리로 적용될 것이다.

수신 코일(220)로서 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일(223)을 사용하는 것이 통상적이나 목적에 따라 자기장의 수평 성분을 측정하는 수직 코일(221, 222)을 사용하는 것이 유리할 수도 있다. 제 1 실시예에서는 하나의 제 1 수직 코일(221)만을 기낭(110)에 부착하는 형태를 보이고 있지만 다른 실시예들을 통해 기낭(110)을 이용한 다양한 수신 코일의 조합이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

한편 도 3의 (b)를 참조하면, 상기 분석 장치(300)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(310)와, 상기 수신 코일(221)인 제 1 수직 코일(221)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)로서 제 1 자기장 검출부(321)가 구비된다. 여기에서 전원부(360)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 공급하고 기기 동작에 필요한 전원을 공급할 것이다.

따라서 자기장 발생부(310)는 지반에 대향시킨 송신 코일(210)에 교류를 흐르게 하여 1차 자기장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자기장을 상기 수신 코일(220)인 제 1 수직 코일(221)을 통해 제 1 자기장 검출부(321)에서 검출하게 된다.

이렇게 검출된 2차 자기장은 분석부(370)로 전달되며, 분석부(370)에서는 상기 제 1 자기장 검출부(321)로부터 전달된 2차 자기장을 분석하여 지반의 전기비저항을 측정하게 되는 등 지중탐사를 수행하게 될 것이다.

전자탐사는 자기장을 측정하여 땅속의 전도체 또는 광체를 찾는 탐사 방법이다. 이 자기장의 강도 및 위상은 주로 전기비저항이라고 하는 지하의 전기적 물성에 따라 달라진다. 전자기파가 지하 매질을 전파하다가 전자기적 물성이 다른 이상체를 만나게 되면 이상체 내에는 맴돌이 전류가 유도된다 이 유도전류에 의하여 발생하는 2차 자기장의 강도 및 위상을 측정하여 상기 분석부(370)는 지하 이상체 및 지질 구조에 대한 정보를 얻어내게 된다. 이 방식은 심부의 금속광체를 찾는데 매우 효과적이어서 금속 광물자원 탐사시 필수적으로 적용되는 탐사방법 중 하나이다.

여기에서 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장은 방향성을 가지게 되며, 수신 코일(220)인 상기 제 1 수직 코일(221)은 지면에 대하여 수직 방향으로 설치되어 수평방향의 2차 자기장을 검출하게 될 것이다.

특히 제 1 실시예에서는 자기장의 수평 성분을 측정하는 제 1 수직 코일(221)을 사용하여 상기 분석부(370)에서는 지하의 수평적 전기비저항 분포에 대한 정보를 분석할 수 있게 될 것이다.

이렇게 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장 중 수평방향의 2차 자기장에 대한 분석부(370)의 분석 결과는 저장부(380)에 저장된다.

<제 2 실시예>

도 4에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치(a)와 이에 구비된 분석 장치(b)가 도시되어 있다.

도 4의 (a)를 참조하면, 비행선(100)의 기낭(110)에는 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 송신 코일(210)이 설치되고, 또한 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 수평 코일(223)이 설치된다. 이들 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 각각 신호 케이블에 의해 곤돌라(130)에 구비된 분석 장치(300)에 연결된다. 여기에서 도면에서는 상기 수평 코일(221)이 기낭(110)의 상부에서 수평축 방향의 둘레를 따라 설치된 것으로 도시되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아닌 바 기낭(110)의 상부 외 다른 부위에서도 수평축 방향의 둘레를 따라 설치될 수 있다.

송신 코일(210)에 대하여는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 본 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치는 수신 코일(220)로서 수평 코일(223)을 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치하여 수직 방향의 자기장을 검출하는 점이 제 1 실시예와 상이한 점이다.

도 4의 (b)를 참조하면, 상기 분석 장치(300)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(310)와, 상기 수신 코일(221)인 수평 코일(223)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)로서 제 3 자기장 검출부(323)가 구비된다. 여기에서 전원부(360)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 공급하고 기기 동작에 필요한 전원을 공급할 것이다.

따라서 자기장 발생부(310)는 지반에 대향시킨 송신 코일(210)에 교류를 흐르게 하여 1차 자기장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자기장을 상기 수신 코일(220)인 수평 코일(223)을 통해 제 3 자기장 검출부(323)에서 검출하게 된다.

이렇게 검출된 2차 자기장은 분석부(370)로 전달되며, 분석부(370)에서는 상기 제 3 자기장 검출부(323)로부터 전달된 2차 자기장을 분석하여 지반의 비저항을 측정하게 되는 등 지중탐사를 수행하게 될 것이다.

여기에서 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장은 방향성을 가지게 되며, 수신 코일(220)인 상기 수평 코일(223)은 지면에 대하여 수평 방향으로 설치되어 수직 방향의 2차 자기장을 검출하게 될 것이다.

특히 제 2 실시예에서는 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일(221)을 사용하여 상기 분석부(370)에서는 지하의 수직적 전기비저항 분포에 대한 정보를 분석할 수 있게 될 것이다.

이렇게 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장 중 수직 방향의 2차 자기장에 대한 분석부(370)의 분석 결과는 저장부(380)에 저장된다.

<제 3 실시예>

도 5에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치(a)와 이에 구비된 분석 장치(b)가 도시되어 있다.

도 5의 (a)를 참조하면, 비행선(100)의 기낭(110)에는 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 송신 코일(210)이 설치된다. 그리고 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 수평 코일(223)이 설치되고, 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)이 설치된다. 이들 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 각각 신호 케이블에 의해 곤돌라(130)에 구비된 분석 장치(300)에 연결된다.

송신 코일(210)에 대하여는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 본 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치는 수신 코일(220)로서 수평 코일(223)을 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치하고 이와 더불어 다른 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)을 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 설치하여 수직 방향의 자기장과 수평 방향의 자기장을 동시에 검출하는 점이 제 1 및 제 2 실시예와 상이한 점이다.

도 5의 (b)를 참조하면, 상기 분석 장치(300)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(310)와, 상기 수신 코일(221)인 제 1 수신 코일(221)과 수평 코일(223)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)로서 제 1 및 제 3 자기장 검출부(321, 323)가 구비된다. 여기에서 전원부(360)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 공급하고 기기 동작에 필요한 전원을 공급할 것이다.

따라서 자기장 발생부(310)는 지반에 대향시킨 송신 코일(210)에 교류를 흐르게 하여 1차 자기장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자기장을 상기 수신 코일(220)인 제 1 수직 코일(221)과 수평 코일(223)을 통해 제 1 및 제 3 자기장 검출부(321, 323)에서 각각 검출하게 된다.

이렇게 검출된 2차 자기장은 분석부(370)로 전달되며, 분석부(370)에서는 상기 제 1 및 제 3 자기장 검출부(321, 323)로부터 전달된 2차 자기장을 분석하여 지반의 비저항을 측정하게 되는 등 지중탐사를 수행하게 될 것이다.

여기에서 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장은 방향성을 가지게 되며, 수신 코일(220)인 상기 수평 코일(223)과 제 1 수직 코일(221)은 지면에 대하여 수직 방향 및 수평 방향으로 설치되어 수평 방향 및 수직 방향의 2차 자기장을 동시에 검출하게 될 것이다.

특히 제 3 실시예에서는 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일(223)과 자기장의 수평 성분을 측정하는 제 1 수직 코일(221)을 사용하여 상기 분석부(370)에서는 지하의 수직 및 수평적 전기비저항 분포에 대한 정보를 동시에 분석할 수 있게 될 것이다.

또한 제 3 실시예에서는 상기 분석부(370)의 벡터 측정부(371)가 수평 코일(223)과 제 1 수직 코일(221)에서 검출된 자기장의 수직 및 수평 성분에 대한 측정값을 통해 2차 자기장의 벡터값을 분석할 수 있게 된다.

이렇게 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장 중 수직 및 수평 방향의 2차 자기장에 대한 분석부(370)의 분석 결과와 2차 자기장의 벡터값 분석 결과는 저장부(380)에 저장된다.

<제 4 실시예>

도 6에는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치(a)와 이에 구비된 분석 장치(b)가 도시되어 있다.

도 6의 (a)를 참조하면, 비행선(100)의 기낭(110)에는 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 송신 코일(210)이 설치된다. 그리고 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)이 이격되어 설치된다. 이들 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 각각 신호 케이블에 의해 곤돌라(130)에 구비된 분석 장치(300)에 연결된다.

송신 코일(210)에 대하여는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 본 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치는 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)을 서로 이격시킨 상태에서 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 각각 설치하여 서로 다른 측정값을 가질 수 있는 수평 방향의 자기장을 검출하는 점이 앞선 실시예들과 상이한 점이다.

도 6의 (b)를 참조하면, 상기 분석 장치(300)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(310)와, 상기 수신 코일(221)인 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)로서 제 1 및 제 2 자기장 검출부(321, 322)가 구비된다. 여기에서 전원부(360)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 공급하고 기기 동작에 필요한 전원을 공급할 것이다.

따라서 자기장 발생부(310)는 지반에 대향시킨 송신 코일(210)에 교류를 흐르게 하여 1차 자기장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자기장을 상기 수신 코일(220)인 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)을 통해 제 1 및 제 2 자기장 검출부(321, 322)에서 각각 검출하게 된다.

이렇게 검출된 2차 자기장은 분석부(370)로 전달되며, 분석부(370)에서는 상기 제 1 및 제 2 자기장 검출부(321, 322)로부터 전달된 2차 자기장을 분석하여 지반의 비저항을 측정하게 되는 등 지중탐사를 수행하게 될 것이다.

여기에서 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장은 방향성을 가지게 되며, 수신 코일(220)인 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)은 지면에 대하여 수평 방향으로 설치되어 수직 방향의 2차 자기장을 동시에 검출하게 될 것이다.

특히 제 4 실시예에서는 자기장의 수평 성분을 측정하는 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)을 이격시킨 상태로 사용하여 상기 분석부(370)에서는 지하의 수평적 전기비저항 분포에 대한 정보를 분석할 수 있게 될 것이다.

여기에서 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)은 서로 이격된 상태이기 때문에 자기장의 수평 성분에 대한 차분 측정(differential measuremant)이 가능하게 된다. 즉 심부의 전도체에 의한 반응은 두 개의 수직 코일에서 동일하게 측정되어 두 측정값을 뺀 차분값이 0이 되지만 천부의 전도체는 두 개의 수직 코일에서 반응의 차이를 줄 수 있어 차분값이 0이 아닌 값이 될 것이다.

따라서 제 4 실시예에서는 상기 분석부(370)의 차분 측정부(372)가 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)에서 검출된 자기장의 수평 성분에 대한 측정값 차이를 분석하여 천부 전도체의 반응을 분석할 수 있게 된다.

이렇게 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장 중 수평 방향의 2차 자기장에 대한 분석부(370)의 분석 결과와 천부 전도체의 반응에 대한 분석 결과는 저장부(380)에 저장된다.

<제 5 실시예>

도 7에는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치(a)와 이에 구비된 분석 장치(b)가 도시되어 있다.

도 7의 (a)를 참조하면, 비행선(100)의 기낭(110)에는 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 송신 코일(210)이 설치된다. 그리고 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)이 이격되어 설치되며, 또한 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 수신 코일(220)로서 수평 코일(223)이 설치된다. 이들 송신 코일(210)과 수신 코일(220)은 각각 신호 케이블에 의해 곤돌라(130)에 구비된 분석 장치(300)에 연결된다. 여기에서 도면에서는 상기 수평 코일(221)이 기낭(110)의 상부에서 두 수직 코일의 사이에 설치된 것으로 도시되었지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아닌 바 기낭(110)의 상부 외 다른 부위에서도 그리고 두 수직 코일의 사이가 아닌 부위에서도 수평축 방향의 둘레를 따라 설치될 수 있다.

송신 코일(210)에 대하여는 앞서 상세히 설명하였으므로, 중복 설명은 생략한다. 본 실시예에 따른 비행선 기반의 전자탐사 장치는 수신 코일(220)로서 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)을 서로 이격시킨 상태에서 기낭(110)의 수직축 방향의 둘레를 따라 각각 설치하고 이에 더하여 수신 코일(220)로서 수평 코일(223)을 기낭(110)의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치하여 서로 다른 측정값을 가질 수 있는 수평 방향의 자기장과 수직 방향의 자기장을 함께 검출하는 점이 앞선 실시예들과 상이한 점이다.

도 7의 (b)를 참조하면, 상기 분석 장치(300)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부(310)와, 상기 수신 코일(221)인 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)로서 제 1 및 제 2 자기장 검출부(321, 322) 그리고 수신 코일(221)인 수평 코일(223)로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부(320)로서 제 3 자기장 검출부(323)가 구비된다. 여기에서 전원부(360)는 상기 송신 코일(210)에 교류 전류를 공급하고 기기 동작에 필요한 전원을 공급할 것이다.

따라서 자기장 발생부(310)는 지반에 대향시킨 송신 코일(210)에 교류를 흐르게 하여 1차 자기장을 발생시키고, 이에 따라 지중에 발생하는 맴돌이전류에 의해 형성되는 2차 자기장을 상기 수신 코일(220)인 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222) 그리고 수평 코일(223)을 통해 제 1 및 제 2 자기장 검출부(321, 322) 그리고 제 3 자기장 검출부(323)에서 각각 검출하게 된다.

이렇게 검출된 2차 자기장은 분석부(370)로 전달되며, 분석부(370)에서는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 자기장 검출부(321, 322, 323)로부터 전달된 2차 자기장을 분석하여 지반의 전기비저항을 측정하게 되는 등 지중탐사를 수행하게 될 것이다.

여기에서 수신 코일(220)인 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)은 서로 이격된 상태이기 때문에 자기장의 수평 성분에 대한 차분 측정이 가능하게 된다. 따라서 제 5 실시예에서는 상기 분석부(370)의 차분 측정부(372)가 제 1 수직 코일(221)과 제 2 수직 코일(222)에서 검출된 자기장의 수평 성분에 대한 측정값 차이를 분석하여 천부 전도체의 반응을 분석할 수 있게 된다.

또한 수신 코일(220)인 수평 코일(223)과 제 1 및/또는 제 2 수직 코일(221, 223)은 지면에 대하여 수직 방향 및 수평 방향으로 설치되어 수평 방향 및 수직 방향의 2차 자기장을 동시에 검출하게 될 것이므로 검출된 자기장의 수직 및 수평 성분에 대한 측정값을 통해 2차 자기장의 벡터값을 분석할 수 있게 된다.

이렇게 땅 속의 전도체에 의해 발생되는 2차 자기장 중 수직 및 수평 방향의 2차 자기장에 대한 분석부(370)의 분석 결과와 천부 전도체의 반응에 대한 분석 결과 그리고 2차 자기장의 벡터값 분석 결과는 저장부(380)에 저장된다.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 비행선 110 : 기낭
120 : 조작타 130 : 곤돌라
210 : 송신 코일 220 : 수신 코일
221 : 제 1 수직 코일 222 : 제 2 수직 코일
223 : 수평 코일 300 : 분석 장치
310 : 자기장 발생부 320 : 자기장 검출부
321 : 제 1 자기장 검출부 322 : 제 2 자기장 검출부
323 : 제 3 자기장 검출부 350 : 제어부
360 : 전원부 370 : 분석부
371 : 벡터 측정부 372 : 차분 측정부
380 : 저장부

Claims

기낭을 갖는 비행선에 구비되는 전자탐사 장치로서,
기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장을 형성하는 송신 코일;
기낭의 둘레를 따라 설치되어 1차 자기장에 의해 유도되는 2차 자기장을 검출하는 적어도 하나 이상의 수신 코일; 및
상기 수신 코일에 전류를 인가하고 상기 수신 코일로부터 검출된 2차 자기장의 측정값을 분석하여 공중 전자탐사를 수행하는 분석 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.
제 1항에 있어서,
상기 분석 장치는,
상기 송신 코일에 교류 전류를 인가하여 1차 자기장을 발생시키는 자기장 발생부;
상기 수신 코일로부터 2차 자기장을 검출하는 자기장 검출부;
상기 자기장 검출부로부터 전달된 2차 자기장을 측정하여 분석하는 분석부; 및
상기 분석부의 분석 결과를 저장하는 저장부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.
제 2항에 있어서,
상기 수신 코일은,
상기 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.
제 2항에 있어서,
상기 수신 코일은,
상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수평 성분을 측정하는 수직 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.
제 4항에 있어서,
상기 수직 코일은 상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 이격되어 설치되는 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로 이루어지며,
상기 자기장 검출부는 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부를 포함하며,
상기 분석부는 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값 차이를 분석하여 천부 전도체의 반응을 탐사하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.
제 2항에 있어서,
상기 수신 코일은,
상기 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일; 및
상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수평 성분을 측정하는 수직 코일; 을 포함하여 이루어지며,
상기 자기장 검출부는 수평 코일과 수직 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 3 자기장 검출부와 제 1 자기장 검출부를 포함하며,
상기 분석부는 제 3 자기장 검출부와 제 1 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값을 통해 2차 자기장의 벡터값을 분석하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.
제 2항에 있어서,
상기 수신 코일은,
상기 기낭의 수평축 방향의 둘레를 따라 설치되어 2차 자기장의 수직 성분을 측정하는 수평 코일; 및
상기 기낭의 수직축 방향의 둘레를 따라 이격되어 설치되는 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로 이루어지며,
상기 자기장 검출부는 수평 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 3 자기장 검출부와, 제 1 수직 코일과 제 2 수직 코일로부터 각각 2차 자기장을 검출하는 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부를 포함하며,
상기 분석부는 제 1 내지 제 3 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값을 통해 2차 자기장의 벡터값을 분석하고, 제 1 자기장 검출부와 제 2 자기장 검출부에서 검출된 2차 자기장의 측정값 차이를 분석하여 천부 전도체의 반응을 탐사하는 것을 특징으로 하는 비행선 기반의 전자탐사 장치.