WO2017043799A1 - 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 그 방법 - Google Patents

소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 그 방법 Download PDF

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WO2017043799A1
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receiver
lego
dimensional
block
unit
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PCT/KR2016/009657
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김원식
김현도
이보연
박찬호
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한국지질자원연구원
주식회사 지오뷰
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    • G01V1/3843—Deployment of seismic devices, e.g. of streamers

Definitions

  • the present invention relates to marine three-dimensional seismic exploration, and more specifically, it is possible to perform three-dimensional seismic exploration even in small vessels in the narrow sea area, fishing nets, fishing gear is difficult to operate in large vessels, It solves the disadvantage that the positions between the receivers are not fixed when using the streamer type of the system, and makes it possible to reliably infer the positions between the receivers even with a small number of GPS devices, and acquires as many signals as possible when operating the probe.
  • the present invention relates to a small ship three-dimensional seismic surveying apparatus and method that can be attached to extend the probe and extend the receiver to the Lego type in the vertical direction.
  • marine acoustic wave exploration sails with the sound source that generates the seismic wave at the rear of the probe and the streamer with recording receiver built in, and generates the seismic wave periodically from the sound source.
  • the marine information is obtained by recording and analyzing it.
  • the OBC Ocean Bottom Cable type
  • the wing and the protective case of the Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2013-0134822 and the loss prevention means and depth maintenance means The streamer, equipment such as a multi-wave acoustic wave detection device of the Republic of Korea Patent No. 10-1016014 is used, a technique for converting the received acoustic wave acquisition data of the Republic of Korea Patent No. 10-1230040 to ODCE file is applied.
  • 1 is a schematic diagram of two-dimensional and three-dimensional seismic exploration.
  • Two-dimensional exploration obtains information on the two-dimensional cross section for the purpose of the virtual plane including the sound source and the streamer, as shown in Fig. 1 (a), while three-dimensional exploration is three-dimensional as shown in Fig. 1 (b). Get information. Therefore, three-dimensional exploration can image much more complicated structures than two-dimensional exploration, but it has been mainly performed by large vessels to lift many pieces of equipment and to obtain accurate location information of each piece of equipment.
  • FIG. 2 shows an example of the implementation of a three-dimensional seismic probe using a small vessel of the prior art disclosed in VHR marine three-dimensional seismics for shallow water investigations: Some practical guidelines (Springer 2005. Tine Missiaen). Indicates.
  • the three-dimensional seismic probe for small ships is configured to acquire three-dimensional seismic probe data by lifting several streamers of 8 m at intervals of 2 m, as shown in FIG.
  • Figure 2 (b) shows an exploration process using a three-dimensional seismic probe for the small vessel configured as described above.
  • the upper part of Figure 2 (b) is a photograph of the exploration in the river, the lower part is a photograph of the exploration in the coast.
  • the distance between streamers is not constant as indicated by the arrow in the coastal region where algae are generated, and thus, it has failed to obtain a precise three-dimensional seismic stereoscopic image.
  • the applicant of the present invention in the Republic of Korea Patent Application No. 10-2014-0152208, to perform the three-dimensional seismic survey using a small ship, by maintaining a constant distance and depth of the streamer even in a short length
  • the three-dimensional seismic wave can be performed using a ship, and the short-length streamer solves the problem that the mutual position between the oscillator and the seismic generator is not fixed due to a tidal current.
  • a three-dimensional seismic sensing device and method including a streamer.
  • the above method has the advantage of using the streamer that can be lifted in a small ship, which has a high expandability in the direction of the probe's exploration, but the streamer may not be properly tensioned according to the direction of the tide and the speed of the ship. The case cannot be completely excluded, and in order to properly detect mutual positions of the receivers, four GPSs have to be installed.
  • the fundamental problem with this is the flexibility of the rubber hose type streamer, which is a protective device that can prevent water in the exploration direction.
  • streamer-type 3D exploration systems have the potential to intertwine or intertwine with streamers or sound arrays in the field.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and set the receiving unit in a manner using a block-type frame is fixed so that the receiver is not a streamer fixed relative position, the direction to the exploration proceeding to the lego type And to be attached in the vertical direction, to facilitate the physical expansion of the exploration device, and to adjust the shape and size of the receiver according to the shape and size of the narrow sea area, in the narrow sea of various shapes and sizes
  • An object of the present invention is to provide a small ship Lego-type three-dimensional seismic surveying apparatus and method for small vessels capable of performing a quick and accurate three-dimensional seismic exploration.
  • the present invention solves the problem that the exploration equipment is twisted according to the on-site situation in the system using the streamer by configuring each of the vibration block in the stationary form, and by ensuring that the position between the vibration receiver is completely fixed during the exploration Lego for small ships that can perform the 3D seismic survey of the seabed terrain in a narrow sea area using at least two GPS devices by using the relative position information between the GPS device and the receiver.
  • Another object of the present invention is to provide a type three-dimensional seismic wave detecting device and a method thereof.
  • the present invention provides a vibration shielding function by sealing between the oscillator and the oscillator enclosure with an absorbing material such as an elastic member or silicon, so that the sound source that can be propagated by the frame that can occur when the oscillation blocks are made of a fixed body
  • Another object of the present invention is to provide a small ship Lego type three-dimensional acoustic wave exploration apparatus and method thereof for minimizing noise in the exploration, thereby minimizing the inflow of noise, thereby improving the reliability of the three-dimensional acoustic wave exploration results. do.
  • a small ship-assembled three-dimensional acoustic wave exploration apparatus of the present invention includes a seismic wave generator towed from the rear of the small ship; And a hydrophilic block portion formed by assembling a plurality of resin blocks into a lego type so that the shape or size of the hydrophilic area can be set according to the exploration purpose and the site situation. Characterized in that it comprises a; a water-rejecting portion including a buoyancy board portion mounted on the upper portion.
  • the buoyancy board unit buoyancy board made of a plate-like buoyancy material; A resin block fixing part for fixing the resin block so that the resin block is located at the bottom; And a board GPS unit including a board GPS installed on at least one of the buoyancy boards.
  • the resin block includes a frame block for forming a frame of the frame
  • It may be configured to include; one or more oscillator unit is mounted to the oscillation block frame portion for receiving the acoustic wave reflected from the bottom surface.
  • the hydrophobic block frame unit may include a horizontal bar forming four corners forming four faces of the hexahedron facing each other; Vertical bars for connecting and supporting the horizontal bars located on the surface of the cube in at least two of the four sides of the cube facing each other; And a connection panel unit including connection panels mounted on the front, rear, left, and right sides of the dust block to connect the dust blocks in at least one direction selected from front, rear, left, and right directions. Can be.
  • the horizontal bar or vertical bar may be provided with a receiver bracket fixing bracket for fixing the receiver base.
  • the resin block frame unit may further include one or more support panels that do not have a fastening hole coupled to support a central portion when the horizontal block frame part is manufactured to have a long hexahedral shape in the horizontal direction.
  • the oscillator unit may include one or more oscillator holes formed with one or more oscillator holes and disposed in the traveling direction of the ship in the oscillation block frame unit; And at least one receiver mounted on the at least one receiver hole of the receiver box.
  • the oscillator box may include: an upper receiver box formed with a receiver connecting line hole through which a connection line connected to the receiver passes through to output the received signal of the receiver to the outside; And a lower oscillator housing having penetrating receiver holes formed therein so as to mount the receiver at a position corresponding to the receiver connecting line hole, wherein the upper receiver and the lower receiver are coupled to each other to form the receiver. It can be configured to.
  • the small ship lego type three-dimensional acoustic wave exploration apparatus for a ship may further include a reference GPS unit including a reference GPS mounted to any one of the small vessel or the acoustic wave generator for providing a reference position.
  • Lego-type three-dimensional acoustic wave exploration method for a small ship of the present invention for achieving the above object, the elastic wave generating unit towed from the rear of the small ship; And a water-rejection block unit and a water-resonant block unit formed by assembling a plurality of seismic blocks in a lego type so that the shape or size of the seismic wave generating unit and the water-receiving area towed from the rear of the small ship can be set according to the purpose of the exploration and the site situation.
  • LEGO-type three-dimensional seismic probe for a small ship configured to include a; Mounting the base and connecting the adjacent oscillation blocks to each other to form a water-rejection block portion to form a water-repellent area, by mounting a buoyancy board portion of the buoyancy boards on the upper portion of the water-rejection block portion, the water-repellent portion is fixed relative position of the water receiver base parts Forming a water-repellent part; 3D receiving the three-dimensional elastic wave reflected after transmitting the three-dimensional elastic wave to the sea bottom surface after the towing and connecting the elastic wave generator and the receiver to the fixed position relative to the elastic wave generator and the receiver base Elastic wave reception process; And a three-dimensional acoustic wave analysis process of obtaining three-dimensional undersea topographical information by analyzing the received three-dimensional acoustic waves using the fixed relative position and GPS information of the receiver bases.
  • the three-dimensional elastic wave analysis process is performed using the position information of one board GPS installed in the buoyancy board unit and the position information of the reference GPS installed in any one of the small ship or the seismic wave generating unit, or the buoyancy board unit It may be configured to be performed using the location information of two or more board GPS installed.
  • the size of the receiving area for three-dimensional seismic wave exploration can be varied, so that the three-dimensional ship can be quickly and accurately carried out by a small ship even in a narrow sea area where it is difficult to access and acquire a conventional large ship. It provides the effect of performing seismic survey.
  • the present invention provides an effect of improving the reliability of the three-dimensional seismic survey results by minimizing the noise generated at the surface of the water by the filling the filling material after the mounting of the oscillator block and filling the filler into the receiver.
  • the present invention since the relative position of the small ship, three-dimensional acoustic wave generating unit, the water-rejection block, buoyancy board, etc. is fixed by the fixed frame portion, using a minimum number (up to two) of the GPS in a narrow area It provides the effect that can perform three-dimensional seismic survey on the sea bottom of the.
  • the present invention provides an effect that can be easily obtained by the underground three-dimensional information of the seabed, so that it can be easily obtained and handled in the coming marine age.
  • 1 is a schematic diagram of 2D and 3D seismic exploration
  • Figure 2 is a view showing the configuration of a fixed marine acoustic wave detection device for a small ship of the prior art.
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of a small ship Lego-type three-dimensional acoustic wave exploration apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the water blocking block 420 of the configuration of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of a vibration block frame portion 450 in which the oscillator portions 480 are additionally connected laterally.
  • Figure 6 is a bottom view of the lower receiver box 485 of the receiver unit 480.
  • FIG. 7 is a view showing that the receiver 500 is inserted into the receiver 480.
  • FIG. 8 is a view showing fixing the oscillator box 481 of the oscillator unit 480 to the oscillation block frame unit 450.
  • FIG 9 is a plan view and a bottom view of the buoyancy board 310.
  • FIG. 10 is a perspective view of the water-repellent unit 30 formed by coupling the buoyancy boards 310 to the water-resonant block frame unit 450 in which the water-repellent blocks 410 are assembled in a lego type.
  • Figure 11 is a flow chart showing a process of the three-dimensional seismic detection method using the small ship Lego-type three-dimensional seismic probe for the ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of a small ship Lego-type three-dimensional acoustic wave exploration apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the lego type three-dimensional acoustic wave exploration device 10 is towed from the rear of the small vessel 1 and is disposed at the rear of the small vessel 1 and the elastic wave generator 20 generating the elastic wave. It is towed to a fixed position and comprises a receiver 30 for receiving the acoustic wave reflected from the bottom surface.
  • the small vessel 1 or the acoustic wave generator 20 may be equipped with a reference GPS unit 2 to provide a reference position of the entire three-dimensional acoustic wave sensing device 10.
  • the reference GPS unit 2 for setting the reference position is installed in the acoustic wave generator 20.
  • the reference GPS unit 2 acquires the positional information of the acoustic wave generator 2 while performing the three-dimensional seismic wave detection on the seabed topography, and the receiver 500 for three-dimensional seismic analysis of the received acoustic wave of the receiver 30. ) Provides reference position information.
  • the position information and the receiver of the two board GPS 311a installed in the two buoyancy boards 310 constituting the buoyancy board unit 300 of the receiver unit 30 are shown in FIG. It may be configured to obtain the position information of the receiver 500 using the fixed relative position relationship of the 500.
  • the acoustic wave generator 20 is configured to generate and radiate an acoustic wave for acquiring a seabed topography or 3D image.
  • the elastic wave generating unit 20 is composed of an air gun, boomer, sparker, SBP, etc., may be configured to generate the elastic wave when compressed air is supplied.
  • the elastic wave generating unit 20 is illustrated as one, but two or more may be configured as necessary.
  • the receiver 30 allows the relative positions of the receivers 500 to be fixed during the 3D seismic survey so that the 3D seismic probe can be performed using at least one (or two) GPS devices. It is formed so that it can expand or contract in the front, rear, left and right directions.
  • the elastic wave generating unit 20 and the water receiving unit 30 are firmly fixed by the rigid wire 11 and the water blocking block frame unit 450 so as to be towed in a fixed position relative to the small vessel 1. Connected.
  • the water receiving unit 30 is mounted on the bottom of the buoyancy board 300 to provide a buoyancy buoyancy to the water receiving unit 30, the receiver 500 is located in the water from the bottom surface Receiving the reflected acoustic wave, it is configured to include a hydrophilic block portion 400 which is a lego-like structure that can be expanded or reduced in the front, rear, left and right directions.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the water blocking block 420 forming the water blocking block 400 of the configuration of FIG. 3,
  • FIG. 5 is a water blocking block frame portion formed by additionally connecting the water discharge unit 480 in the lateral direction
  • 450 is a perspective view of FIG. 6, which is a bottom view of the lower oscillator box 485 of the oscillator unit 480
  • FIG. 7 is a view illustrating that the oscillator 500 is inserted into the oscillator unit 480.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating fixing the oscillator box 481 of the oscillator base unit 480 to the oscillation block frame unit 450.
  • the vibration block 420 includes a vibration block frame unit 450 and a vibration receiver unit 480.
  • the resin block frame portion 450 is mounted on the front and rear, left and right surfaces of the skeleton portion 460 and the skeleton portion 470, the front and rear surface of the resin block 420 in the lego form as shown in FIG. It is configured to include a connection panel portion 470 to be connected in the left and right directions.
  • the frame part 470 is positioned on four horizontal bars 461 formed of steel pipes to form connecting edges of the front and rear surfaces, and the front and rear left and right surfaces formed by the horizontal bars 461.
  • a plurality of vertical bars 463 for connecting and fixing the horizontal bars 461 and the supporting panels 465 mounted to support the center of the skeleton portion 470 are welded, bolts and nuts such as various fasteners. It is formed connected to the cuboid.
  • connection panel part 470 is a rectangular annular panel in which the center part is formed in a rectangular shape and bolt holes B as fastening holes are formed at predetermined intervals, and the front connection panel is attached to each surface of the skeleton part 460. 471), the side connection panel 473 and the rear connection panel 475.
  • Each of the connection panels 471, 473, and 475 of the connection panel 470 having the above configuration is attached and fixed by fastening by fasteners such as welding or bolts on both sides and front and rear surfaces of the skeleton portion 460. .
  • the water-rejecting block frame portion 450 is formed by fixedly mounting the connection panels 471, 473, and 475 that form the connection panel portion 470 on each surface of the skeleton portion 460 of the rectangular parallelepiped. Thereafter, the vibration block 410 is formed by attaching the vibration receiver 480 to the vibration block frame portion 450.
  • the one or more oscillator holes 486 are formed, and the one or more oscillator box 481 and the oscillator hole are arranged in the oscillation block frame portion 450 in the traveling direction of the ship. It comprises a receiver 500 mounted to the (486).
  • the oscillator box 481 may be divided into an upper oscillator box 482 and a lower oscillator box 485.
  • the upper oscillator enclosure 482 is provided with a receiver connecting line hole 483 through which connection lines for transmitting the received acoustic wave signal of the oscillator 500 to the outside are spaced at regular intervals.
  • the lower oscillator enclosure 483 is formed with a plurality of oscillator holes 486 formed at regular intervals so that the oscillator 500 can be mounted at positions corresponding to the oscillator connection line holes 483.
  • the inlet side of the receiver hole 486 is chamfered to form a funnel 486a.
  • the funnel 486a increases the sensitivity of the receiver 500 by collecting the acoustic waves reflected from the sea bottom by the receiver 500.
  • the receiver 500 is composed of omni hydrophones or directional hydrophones rather than streamers hydrophones, thereby constituting the receivers 30 without using a streamer. By reducing the length of the water receiver 30 in the ship traveling direction, it is configured to be able to perform three-dimensional seismic survey in the narrow sea area.
  • the centers of both end portions thereof are concavely formed to be combined with each other to form the oscillator box 481, as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 8.
  • the fixing bracket 464 is inserted to form a receiver mounting hole 489 to be coupled.
  • Fastening holes such as bolt holes B, into which fasteners such as bolts are inserted, are formed in order to maintain a state in which the upper oscillator enclosure 482 and the lower oscillator enclosure 483 are coupled to form the oscillator enclosure 481.
  • a bolt (b) or the like is inserted into and fixed to the fastening hole, and the upper and lower oscillator enclosures 482 and 483 are tightly fixed to each other to form the oscillator enclosures 481.
  • the oscillator 500 is mounted and sealed with silicon 510, and the oscillator unit 480 formed by assembling the upper oscillator box 482 and the lower oscillator box 485 is mounted on the oscillation block frame unit 450.
  • the dust absorbing part 600 of both sides is wrapped in the suction member 600 made of elastic materials such as sponge, foam member, rubber, and the like. The suction member 600 prevents the vibration transmitted through the vibration block unit 450 from being transmitted to the vibration receiver 420.
  • the oscillator base 480 is mounted on the oscillation block frame unit 450 such that the oscillator base fixing bracket 464 in which the suction member 600 is wrapped is inserted into the oscillator base mounting holes 489 on both sides of the oscillator base 480. do.
  • the bolt (b) is inserted into the fastening hole such as the bolt hole (B), and then the fasteners are fixed to the vibration block block portion 450 by fixing with a fastener such as fastening with a nut.
  • the unit resin block 420 is formed by mounting.
  • the adjacent unit resin blocks 420 are bolted to each other with the front connection panel 4271, the side connection panel 473, and the rear connection panel 475 of the connection panel unit 470.
  • the fasteners such as the Lego block
  • the shape and size of the water-rejection block 400 can be changed by connecting the water-rejection blocks 420 in front, rear, left and right.
  • FIG 9 is a plan view U and a bottom view L of the buoyancy board 310.
  • the buoyancy board unit 300 includes a plurality of buoyancy boards 310 mounted on the upper portion of the hydrostatic block unit 400 and the hydrostatic block unit 400 such that the hydrostatic block unit 400 is located in the water.
  • the vibration block fixing part 340 provided on the upper surface of the buoyancy board 310 to be fixed and one or more board GPS 311a for providing reference position information of the vibration receiver 30 for 3D acoustic wave exploration It may be configured to include a board GPS unit 311 made of.
  • fixing holes 325 may be formed in the buoyancy board 310.
  • the upper and lower surfaces of the buoyancy board 310 are respectively composed of a lower water blocking block fixing portion 340B of the upper water blocking block fixing portion 340A for fixed coupling with the water blocking block 400. ) Is mounted by the fixing holes 325.
  • the lower water blocking block fixing portion 340B of the upper water blocking block fixing portion 340A may not be provided or only one of them may be configured.
  • Board fixing holes 341 are formed at positions corresponding to the bolt holes B of the connection panels 471 to 475 in the lower water blocking block fixing units 340B of the upper water blocking block fixing unit 340A. ) And the buoyancy boards 310 to be mounted on the water-rejection block unit 400 by using a nut.
  • FIG. 10 is a perspective view of the water-repellent unit 30 formed by coupling the buoyancy boards 310 to the water-resonant block frame portion 450 formed by connecting the water-repellent blocks 410 in the front-to-left direction.
  • the buoyancy board unit 300 having the configuration shown in FIG. 3 and the vibration block unit 400 composed of the seismic wave generating unit 20 and the relative position fixed to the small vessel (1)
  • the oscillation unit 30 of the manufactured 3D acoustic wave sensing device 10 has a shape and size suitable for the sea area to be explored by connecting the oscillation blocks 420 back, front, left, and right through the connecting panel units 470. It can be modified to have.
  • Figure 11 is a flow chart showing a process of the three-dimensional seismic detection method using the small ship Lego-type three-dimensional seismic probe for the ship according to an embodiment of the present invention.
  • the process of the three-dimensional seismic detection method using a small ship Lego-type three-dimensional seismic probe for the ship, the vibration forming unit (S10), three-dimensional elastic wave reception process (S20) and three-dimensional seismic analysis It may be made, including the process (S30).
  • the water-repellent part forming process (S10), the water-repellent part 480 is mounted therein, and adjacent water-repellent blocks 420 are connected to each other to form a water-repellent block part 400 to be a water-repellent area, and buoyancy boards 310 are provided.
  • the buoyancy board portion 300 is formed on the upper portion of the dust block block 400, thereby forming a water-repelling portion 30 to which the relative crisis of the water-receiving base portion is fixed.
  • the water receiving unit 30 thus formed is connected to the rear of the small vessel 1 together with the elastic wave generating unit 20 using the rigid wire 11.
  • the elastic wave generator 20 and the receiver 30 to the small vessel 1 by using the rigid wire 11
  • the relative positions of the receiver 500 are fixed, thereby reducing the number of GPS devices. By using the position information of the receivers can be obtained.
  • the three-dimensional elastic wave reception process (S20) is a small ship (1) towing the elastic wave generating unit 20 and the receiving unit 30, and transmits the three-dimensional elastic wave to the seabed through the elastic wave generating unit 20, the seabed A process of receiving the 3D acoustic wave reflected from the surface by using the oscillators 500 mounted on the respective oscillation blocks 420 of the oscillation block unit 400 is performed.
  • the three-dimensional acoustic wave analysis process is a three-dimensional acoustic wave received using the fixed relative position of the small vessel (1) and the buoyancy boards 310 and the information of the board GPS unit 311 installed in the water receiver 30 Analyze the process of obtaining 3D seabed topography information.
  • the three-dimensional acoustic wave analysis process (S30) is performed by using two or more board GPS units 311 installed in the receiver unit 30, or obtained by one board GPS unit 311 installed in the receiver unit 30
  • the GPS information obtained by any one of the GPS information and the reference GPS unit 2 installed in the small vessel 1 or the elastic wave generator 20.
  • the present invention can be applied to industrial fields related to seabed exploration in narrow seas.

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Abstract

본 발명은 스트리머를 대체하여 레고형 적층으로 크기와 형상이 가변되는 수진블럭부와 부력보드부로 구성된 수진부를 상대 위치 고정되도록 고정하여 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 탐사 방법에 관한 것으로, 상기 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치는, 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파 발생부 및 수진영역의 형상 또는 크기를 탐사 목적 또는 현장 상황에 맞게 설정할 수 있도록 다수의 수진블럭들이 레고형으로 조립되어 형성되는 수진블럭부와 상기 수진블럭부가 해수면의 하부에 잠기는 부력을 제공하도록 상기 수진블럭부의 상부에 장착되는 부력보드부를 포함하는 수진부;를 포함하여 구성되어, 수진부의 형상 및 크기를 가변하고, 적은 수의 GPS장치를 구비하여 협소해역에서의 3차원 탄성파 탐사를 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.

Description

소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 그 방법
본 발명은 해양 3차원 탄성파 탐사에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 대형 선박으로는 운항이 어려운 천해지역과 어망, 어구들이 많은 협소해역에서 소형 선박에서도 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하며, 기존의 스트리머 타입을 이용할 때의 수진기 상호간의 위치가 고정되지 않는 단점을 해결하고, 적은 수의 GPS 장치에 의해서도 수진기 상호간의 위치를 신뢰성 있게 유추할 수 있도록 하며, 탐사측선 운항 시 최대한 많은 신호를 취득할 수 있도록 탐사선 진행 및 그 수직방향으로 레고형으로 수진기를 확장하여 부착할 수 있는 형태의 소형 선박용 3차원 탄성파 탐사 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 해양탄성파탐사는 탐사선 후미에 탄성파를 발생시키는 음원과 기록수진기가 내장된 스트리머를 순차적으로 인양한 채로 항해하며, 주기적으로 음원에서 탄성파를 발생시킨다. 그리고 발생한 탄성파가 해저에서 반사되어 수진기에 도달하면 이를 기록분석하여 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 탄성파탐사 장치 등의 장비가 사용되며, 대한민국 등록특허 10-1230040호의 수신 탄성파 취득 자료를 ODCE 파일로 변환하는 기술 등이 적용된다.
이러한 탄성파탐사는 사용하는 선박의 크기에 따라 대형 선박탐사와 소형 선박탐사로 나뉘게 되고, 사용되는 수진기배열인 스트리머가 1줄이면 2차원 탐사이고, 2줄 이상일 경우 3차원 탐사라고 한다.
도 1은 2차원 및 3차원 탄성파 탐사의 모식도이다.
2차원 탐사는 도 1 (a)처럼 음원과 스트리머를 포함하는 가상의 평면을 목적으로 2차원 단면에 대한 정보를 얻는 반면, 3차원 탐사는 자료취득 시부터 도 1 (b)처럼 3차원적인 정보를 얻는다. 그러므로 3차원 탐사는 2차원 탐사보다 훨씬 더 복잡한 구조도 영상화할 수 있으나, 많은 장비들을 인양해야하고 각 장비의 위치정보를 정확하게 얻기 위해서 대형 선박으로 주로 수행되어 왔다.
그러나 대형 선박을 이용하는 탐사는 수심이 얕거나, 어망과 어구 그리고 선박의 출입이 잦은 곳에서는 때로는 정상적인 탐사가 불가능할 수도 있다. 그러므로 소형 선박 탐사로 3차원 영상을 얻는다는 것은 기술적 및 경제적으로도 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 탄성파 탐사 장치의 구현 예를 나타낸다. 소형 선박을 위한 3차원 탄성파 탐사 장치는 도 2(a)와 같이, 2m 간격으로 8m의 스트리머를 여러 개 인양하며 3차원 탄성파 탐사자료를 취득하도록 구성되었다.
도 2 (b)는 상술한 바와 같이 구성된 소형 선박을 위한 3차원 탄성파 탐사 장치를 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 대형 선박 탐사는 소형 선박에 비하여 운행속도도 시속 5노트 정도(소형 선박은 일반적으로 2-3노트)로 빠른 면도 있지만, 대형 선박은 수백-수km의 스트리머를 강력하게 끌수 있어서 자체의 스트리머 장력으로도 어느 정도 수진기 간의 위치가 고정될 수 있는 반면 소형 선박에서 인양할 수 있는 짧은 스트리머로는 이러한 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.
따라서 이러한 문제들이 해결되어야 소형 선박을 이용한 3차원 탐성파탐사가 가능하게 된다고 가정할 수 있다.
이에 따라 본 발명의 출원인은 대한민국 특허출원 제 10-2014-0152208호에서, 소형 선박을 이용한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록, 짧은 길이에도 스트리머의 간격 및 수심을 일정하게 유지하는 것에 의해 소형 선박을 이용한 3차원 탄성파 탐사를 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 탄성파 탐사를 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 탄성파 탐사 장치 및 방법을 제공하였다.
상기의 방법은 소형 선박에서 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 상호 위치를 제대로 파악하기 위해서는 기본적으로 4개의 GPS를 설치해야하는 문제점이 있었다. 이에 대한 근본적인 문제점은 탐사 진행방향으로 물살을 막아줄 수 있는 보호장비 격인 고무호스 형태의 스트리머가 가지는 유연성 때문이라고 할 수 있다.
또한, 스트리머 타입의 3D 탐사시스템은 현장상황에서 스트리머간 또는 음원배열과 서로 얽히거나 꼬일 수 있는 가능성도 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스트리머가 아닌 수진기가 상대 위치 고정되도록 고정 부착된 블럭형 프레임을 이용하는 방식으로 수진부를 설정하고, 이 수진부들을 레고형으로 탐사 진행 방향과 그 수직 방향으로 부착이 가능하도록 구성하여, 탐사 장치의 물리적 확장을 용이하게 하고, 협소 해역의 형태 및 크기에 따라 수진부의 형태 및 크기를 조절할 수 있게 되어, 다양한 형태와 크기의 협소 해역에서 소형선박을 이용하여 신속하고 정확한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 각각의 수진블럭을 고정체 형식으로 구성하는 것에 의해 스트리머를 이용한 시스템에서 탐사장비들이 현장 상황에 따라 꼬이는 문제점을 해소하고, 탐사 중에도 수진기 간의 위치가 완전하게 고정되도록 하는 것에 의해, GPS 장치와 수진기 간의 상대 위치 정보를 이용하여 수진기들의 위치정보를 얻을 수 있도록 함으로써 최소 2개의 GPS 장치를 이용하여 협소해역에서의 해저 지형에 대한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수진기와 수진기함체의 사이를 탄성부재 또는 실리콘 등의 흡진재로 밀봉하는 것에 의해 진동차폐 기능을 부여하여, 수진블럭들을 고정체로 제작할 시 발생할 수 있는 프레임에 의해 전파될 수 있는 음원 및 탐사 시의 진동을 최대한 줄일 수 있도록 하여, 노이즈의 유입을 최소화하는 것에 의해 3차원 탄성파 탐사 결과의 신뢰성을 향상시키는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소형 선박용 조립형 3차원 탄성파 탐사 장치는, 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및 수진영역의 형상 또는 크기를 탐사 목적 및 현장 상황에 맞게 설정할 수 있도록 다수의 수진블럭들이 레고형으로 조립되어 형성되는 수진블럭부와 상기 수진블럭부가 해수면의 하부에 잠기는 부력을 제공하도록 상기 수진블럭부의 상부에 장착되는 부력보드부를 포함하는 수진부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 부력보드부는, 부력체 재질의 판상으로 제작되는 부력보드; 상기 수진블럭부가 저면에 위치되도록 상기 수진블럭부를 고정하는 수진블럭부고정부; 및 상기 부력보드 중 하나 이상에 설치되는 보드GPS로 이루어지는 보드GPS부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수진블럭은, 상기 수진블럭의 골격을 형성하는 수진블럭프레임부; 및
상기 수진블럭프레임부에 장착되어 해저면에서 반사되는 탄성파를 수신하는 하나 이상의 수진기부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수진블럭프레임부는, 육면체의 서로 마주하는 네 면을 형성하는 네 개의 모서리를 형성하는 가로바; 상기 육면체의 네 면 중 서로 마주하는 적어도 두 개의 면에서 상기 육면체의 면 상에 위치하는 가로바들을 연결하여 지지하는 세로바; 상기 수진블럭들을 전후좌우 방향 중 선택된 하나 이상의 방향으로 연결할 수 있도록 일정 간격으로 형성된 체결 구멍을 구비하여 상기 수진블럭의 전후좌우 면 상에 장착되는 연결패널들로 이루어지는 연결패널부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가로바 또는 세로바는, 상기 수진기부를 고정하는 수진기부고정브라켓;을 구비할 수 있다.
상기 수진블럭프레임부는, 상기 가로 방향의 길이가 긴 육면체 형상으로 제작되는 경우, 중심부를 지지하도록 결합되는 체결구멍이 형성되지 않은 하나 이상의 지지패널;을 더 포함할 수 있다.
상기 수진기부는, 하나 이상의 수진기홀이 형성되어 상기 수진블럭프레임부에 선박의 진행 방향으로 배치되는 하나 이상의 수진기함체; 및 상기 수진기함체의 상기 하나 이상의 수진기홀에 장착되는 하나 이상의 수진기;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수진기함체는, 수진기의 수신 신호를 외부로 출력하도록 상기 수진기에 연결되는 연결선이 지나는 수진기연결선홀이 형성된 상부수진기함체; 및 상기 수진기연결선홀에 대응하는 위치에 상기 수진기를 장착할 수 있도록 관통 형성되는 수진기홀들이 형성되는 하부수진기함체;를 포함하고, 상기 상부수진기함체와 하부수진기함체가 서로 결합되어 상기 수진기함체를 형성하도록 구성될 수 있다.
상기소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치는, 기준 위치의 제공을 위해 상기 소형 선박 또는 탄성파발생부 중 어느 하나에 장착되는 기준GPS를 포함하는 기준GPS부;를 더 포함할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 방법은, 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부 및 수진영역의 형상 또는 크기를 탐사 목적 및 현장 상황에 맞게 설정할 수 있도록 다수의 수진블럭들이 레고형으로 조립되어 형성되는 수진블럭부와 상기 수진블럭부가 해수면의 하부에 잠기는 부력을 제공하도록 상기 수진블럭부의 상부에 장착되는 부력보드부를 포함하는 수진부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치의 3차원 탄성파 탐사방법에 있어서, 내부에 수진기부를 장착하며 인접된 수진블럭들을 서로 연결하여 수진영역으로 되는 수진블럭부를 형성하고, 부력보드들로 이루어지는 부력보드부를 상기 수진블럭부의 상부에 장착하여, 상기 수진기부들의 상대 위치가 고정되는 수진부를 형성하는 수진부형성과정; 상기 소형 선박에 상기 탄성파발생부와 상기 수진부를 상기 탄성파발생부와 상기 수진기부들의 상대 위치 고정되도록 연결한 후 예인하며 해저면에 3차원 탄성파를 송신한 후 반사되는 3차원 탄성파를 수신하는 3차원탄성파송수신과정; 및 상기 수진기부들의 고정된 상대 위치와 GPS정보를 이용하여 수신된 3차원탄성파를 분석하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 3차원탄성파분석과정;을 포함하여 이루어진다.
상기 3차원탄성파분석과정은, 상기 부력보드부에 설치된 하나의 보드GPS의 위치정보와 상기 소형 선박 또는 탄성파 발생부 중 어느 하나에 설치된 기준GPS의 위치정보를 이용하여 수행되거나, 상기 부력보드부에 설치된 두 개 이상의 보드GPS의 위치 정보를 이용하여 수행되도록 구성될 수도 있다.
상술한 구성의 본 발명은, 3차원 탄성파 탐사를 위한 수진 영역의 크기를 가변시킬 수 있도록 하는 것에 의해, 종래의 대형 선박에 의해 접근 및 취득이 어려웠던 협소 해역에서도 소형 선박에 의해 신속하고 정확한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 수진블럭의 내부에 수진기를 장착한 후 충진재를 충진하는 것에 의해 수면에서 발생하는 노이즈가 수진기로 유입되는 것을 최소화하여 3차원 탄성파 탐사 결과의 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 소형 선박, 3차원 탄성파 발생부, 수진블럭, 부력보드 등의 상대 위치가 고정프레임부에 의해 고정된 상태로 되므로, 최소 개수(최대 2개)의 GPS를 이용하여 협소해역에서의 해저면에 대한 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 해저의 지하 입체 정보를 손쉽게 획득할 수 있도록 함으로써, 도래하는 해양시대에서의 해저 입체 정보를 용이하게 획득하여 다룰 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 2차원 및 3차원 탄성파 탐사의 모식도이다
도 2는 종래기술의 소형 선박용 고정형 탄성파탐사 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 구성 중 수진블럭(420)의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 수진기부(480)들이 측방향으로 추가 연결되어 형성된 수진블럭프레임부(450)의 사시도.
도 6은 수진기부(480)의 하부수진기함체(485)의 저면도.
도 7은 수진기부(480)에 수진기(500)를 삽입 장착한 것을 나타내는 도면.
도 8은 수진기부(480)의 수진기함체(481)를 수진블럭프레임부(450)에 고정하는 것을 나타내는 도면.
도 9는 부력보드(310)의 평면도와 저면도.
도 10은 수진블럭(410)들이 레고형으로 조립 형성된 수진블럭프레임부(450)에 부력보드(310)들을 결합하여 형성된 수진부(30)의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치를 이용한 3차원 탄성파 탐사방법의 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 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치(10)는 소형 선박(1)의 후미에서 예인되며 탄성파를 발생시키는 탄성파발생부(20), 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) 또는 탄성파발생부(20)에는 전체 3차원 탄성파 탐사 장치(10)의 기준위치를 제공하기 위하여 기준GPS부(2)가 장착될 수 있다. 도 3 (a)의 경우에는 탄성파발생부(20)에 기준 위치 설정을 위한 기준GPS부(2)가 설치된 것으로 도시하였다. 상기 기준GPS부(2)는 해저지형에 대한 3차원 탄성파 탐사를 수행하는 동안 탄성파 발생부(2)의 위치 정보를 획득하여 수진부(30)의 수신 탄성파의 3차원 탄성파 분석을 위한 수진기(500)들의 기준 위치 정보를 제공한다.
이와 달리 본 발명은 도 3의 (b)와 같이 수진부(30)의 부력보드부(300)를 구성하는 2개의 부력보드(310)에 설치된 두 개의 보드GPS(311a)들의 위치 정보와 수진기(500)들의 고정된 상대 위치 관계를 이용하여 수진기(500)들의 위치 정보를 획득하도록 구성될 수도 있다.
상기 탄성파발생부(20)는 해저지형 또는 3차원 영상 획득을 위한 탄성파를 발생시켜 방사하도록 구성된다. 구체적으로, 상기 탄성파발생부(20)는 에어건, 부머, 스파커, SBP 등으로 구성되어, 압축공기가 공급되는 경우 탄성파를 발생시키도록 구성될 수 있다. 도 3의 경우 상기 탄성파발생부(20)가 하나인 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 2개 이상이 구성될 수도 있다.
상기 수진부(30)는 4개가 아닌 최소(하나 또는 두 개)의 GPS 장치를 이용하여 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 3차원 탄성파 탐사 중 수진기(500)들의 상대 위치가 고정되도록 하고, 레고형으로 전후좌우 방향으로의 확장 또는 축소 가능하게 형성된다.
이를 위해 상기 탄성파발생부(20)와 수진부(30)는 소형 선박(1)에 대한 상대 위치가 고정된 상태로 예인되도록 강체 와이어(11)와 수진블럭프레임부(450)에 의해 견고하게 고정 연결된다.
또한, 상기 수진부(30)는 수진부(30)에 부력을 제공하는 부력보드부(300)와, 수진기(500)들이 수중에 위치되도록 부력보드부(300)의 저면에 장착되어 해저면에서 반사되는 탄성파를 수신하며, 레고형으로 전후좌우 방향으로의 확장 또는 감소 가능한 구조로 되는 수진블럭부(400)를 포함하여 구성된다.
도 4는 도 3의 구성 중 수진블럭부(400)를 형성하는 수진블럭(420)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 수진기부(480)들이 측방향으로 추가 연결되어 형성된 수진블럭프레임부(450)의 사시도이며, 도 6은 수진기부(480)의 하부수진기함체(485)의 저면도이고, 도 7은 수진기부(480)에 수진기(500)를 삽입 장착한 것을 나타내는 도면이며, 도 8은 수진기부(480)의 수진기함체(481)를 수진블럭프레임부(450)에 고정하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 수진블럭(420)은 수진블럭프레임부(450)와 수진기부(480)를 포함하여 구성된다.
상기 수진블럭프레임부(450)는 도 4와 같이, 직육면체의 프레임 구조를 형성하는 골격부(460)와, 골격부(470)들의 전후좌우 면에 장착되어 수진블럭(420)들을 레고형으로 전후좌우 방향으로 연결할 수 있도록 하는 연결패널부(470)를 포함하여 구성된다.
상기 골격부(470)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전후면의 연결부 모서리를 형성하도록 강관으로 형성되는 4개의 가로바(461)와, 가로바(461)들이 형성하는 전후좌우 면 상에서 위치되는 가로바(461)들을 연결 고정하는 다수의 세로바(463) 및 골격부(470)의 중심을 지지하도록 장착되는 지지패널(465)들이 용접, 볼트(b)와 너트 등의 다양한 체결구에 의해 직육면체 상으로 연결되어 형성된다.
상기 연결패널부(470)는 중심부가 사각형으로 관통 형성되고 일정 간격으로 체결공으로서의 볼트 구멍(B)이 형성되는 사각환형 패널로, 골격부(460)의 각각의 면에 부착되는 전면연결패널(471), 측부연결패널(473), 후면연결패널(475)들로 구성된다. 상기 구성의 연결패널부(470)의 각 연결패널(471, 473, 475)들은 골격부(460)의 양측부, 전후 면 상에 용접 또는 볼트 등의 체결구에 의한 체결 고정에 의해 부착 고정된다.
즉, 직육면체의 골격부(460)의 각 면에 연결패널부(470)를 형성하는 연결패널(471, 473, 475)들을 고정 장착하는 것에 의해 수진블럭프레임부(450)가 형성된다. 이 후, 수진블럭프레임부(450)에 수진기부(480)를 장착하는 것에 의해 수진블럭(410)이 형성된다.
상기 수진기부(480)는 도 5 내지 도 8과 같이, 하나 이상의 수진기홀(486)이 형성되어 수진블럭프레임부(450)에 선박의 진행 방향으로 배치되는 하나 이상의 수진기함체(481)와 수진기홀(486)에 장착되는 수진기(500)를 포함하여 구성된다.
상기 수진기함체(481)는 도 8과 같이, 상부수진기함체(482)와 하부수진기함체(485)로 분리 구성될 수 있다.
상기 상부수진기함체(482)에는 수진기(500)의 수신 탄성파 신호를 외부로 전송하는 연결선들이 관통되는 수진기연결선홀(483)들이 일정 간격으로 형성된다.
상기 하부수진기함체(483)에는 수진기연결선홀(483)들에 대응하는 위치에 수진기(500)를 장착할 수 있도록 관통 형성되는 수진기홀(486)들이 일정 간격으로 형성된다. 수진기홀(486)의 입구측은 곡면을 모따기되어 깔대기부(486a)가 형성된다. 상기 깔대기부(486a)는 해저면에서 반사된 탄성파를 수진기(500)로 모아 주어 수진기(500)의 감도를 높인다.
상기 수진기(500)들은 스트리머용 하이드로폰(hydrophone)이 아닌 옴니 하이드로폰(omni hydrophone) 또는 방향성 하이드로폰(directional hydrophone)으로 구성됨으로써, 스트리머를 사용함이 없이 수진부(30)를 구성할 수 있도록 하여, 수진부(30)의 선박 진행 방향으로의 길이를 감소시켜, 협소해역에서의 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 구성된다.
상술한 구성의 수진기함체(481)의 수진기홀(486)들에 수진기(500)들이 장착되면, 도 7과 같이, 실리콘(510) 등의 충진부재를 수진기홀(486) 내부에 충진한다. 이에 의해 수진기(500)를 견고히 고정시키고, 수진블럭프레임부(450)을 통해 전달되는 진동이 수진기(500)로 전달되지 않도록 하여 수진기(500)로 외부 노이즈가 유입되는 것을 방지하거나 최소화한다.
상부수진기함체(482)와 하부수진기함체(483)는 양측단부의 중심이 요입 형성되어 서로 결합되어 수진기함체(481)를 형성하는 경우, 도 8과 같이, 수진블럭프레임부(450)의 수진기부고정브라켓(464)이 삽입되어 결합될 수 있도록 하는 수진기부장착홀(489)을 형성한다.
상부수진기함체(482)와 하부수진기함체(483)는 수진기함체(481)를 형성하도록 결합된 상태를 유지하기 위해, 볼트 등의 체결구가 삽입되는 볼트구멍(B) 등의 체결공이 형성되고, 체결공에는 볼트(b) 등이 삽입 고정되어, 상부수진기함체(482)와 하부수진기함체(483)를 서로 긴밀하게 고정하여 수진기함체(481)를 형성하도록 구성된다.
도 7과 같이, 수진기(500)가 장착되어 실리콘(510)로 밀봉되고, 상부수진기함체(482) 하부수진기함체(485)가 조립되어 형성된 수진기부(480)를 수진블럭프레임부(450)에 장착하기 위해서, 양측의 수진기부고정브라켓(464)에 스폰지, 발포부재, 고무 등의 탄성재질 등으로 이루어지는 흡진부재(600)를 감싸준다. 상기 흡진부재(600)는 수진블럭프레임부(450)를 통해 전달되는 진동이 수진기부(420)로 전달되는 것을 방지한다. 이후 수진기부(480)의 양측의 수진기부장착홀(489)에 흡진부재(600)가 감싸진 수진기부고정브라켓(464)이 삽입되도록 수진기부(480)를 수진블럭프레임부(450)에 장착한다. 이 후 볼트구멍(B) 등의 체결공에 볼트(b)를 삽입한 후 너트로 고정하는 등의 체결구를 이용한 고정을 수행하는 것에 의해 수진기부(480)를 수진블럭프레임부(450)에 장착하여 단위 수진블럭(420)을 형성한다.
다음으로, 도 5와 같이, 인접된 단위 수진블럭(420)들을 연결패널부(470)의 전면연결패널(4271), 측부연결패널(473), 후면연결패널(475)들과 서로 볼트와 너트 등의 체결구를 이용하여 연결하는 것에 의해 레고블럭과 같이 전후좌우로 수진블럭(420)들을 연결하여 수진블럭부(400)의 형상 및 크기를 가변시킬 수 있게 된다.
도 9는 부력보드(310)의 평면도(U)와 저면도(L)이다.
도 9와 같이, 부력보드부(300)는 수진블럭부(400)가 수중에 위치되도록 수진블럭부(400)의 상부에 장착되는 다수의 부력보드(310)와, 수진블럭부(400)에 고정될 수 있도록 부력보드(310)의 상부면에 구비되는 수진블럭부고정부(340)와, 3차원탄성파 탐사를 위해 수진부(30)의 기준 위치 정보 제공을 위한 하나 이상의 보드GPS(311a)들로 이루어지는 보드GPS부(311)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9와 같이, 상기 부력보드(310)에는 고정홀(325)들이 형성될 수 있다. 그리고 부력보드(310)의 상부면 및 저면에는 각각 수진블럭부(400)와의 고정 결합을 위한 상부 수진블럭부고정부(340A)의 하부 수진블럭부고정부(340B)로 구성되는 수진블럭부고정부(340)가 고정홀(325)들에 의해 장착된다. 이 경우 상기 상부 수진블럭부고정부(340A)의 하부 수진블럭부고정부(340B)는 구비되지 않거나 어느 하나만 구성될 수도 있다.
상기 상부 수진블럭부고정부(340A)의 하부 수진블럭부고정부(340B)들에는 연결패널(471 ~ 475)들의 볼트구멍(B)에 대응하는 위치에 보드고정홀(341)들이 형성되어 볼트(b)와 너트를 이용하여 수진블럭부(400)에 부력보드(310)들을 장착할 수 있도록 한다.
도 10은 수진블럭(410)들이 레고형으로 전후좌우방향으로 연결되어 형성된 수진블럭프레임부(450)에 부력보드(310)들을 결합하여 형성된 수진부(30)의 사시도.
상술한 도 3 내지 도 9의 구성을 가지는 부력보드부(300)와 수진블럭부(400)로 구성되는 수진부(30)를 소형 선박(1)에 탄성파발생부(20)와 상대 위치 고정되도록 강체 와이어(11)로 연결하는 것에 의해 협소 해역에서 3차원 탄성파 탐사를 수행할 수 있도록 하는 3차원 탄성파 탐사 장치(10)의 제작이 완료된다. 제작된 3차원 탄성파 탐사 장치(10)의 수진부(30)는 연결패널부(470)들을 통해 수진블럭(420)들을 레고와 같이 전후좌우로 연결하는 것에 의해 탐사 대상 해역에 적합한 형상과 크기를 가지도록 변형될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따르는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치를 이용한 3차원 탄성파 탐사방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
도 11에 도시된 바와 같이, 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치를 이용한 3차원 탄성파 탐사방법의 처리과정은, 수진부형성과정(S10), 3차원탄성파송수신과정(S20) 및 3차원 탄성파 분석과정(S30)을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 수진부형성과정(S10)에서는 내부에 수진기부(480)를 장착하며 인접된 수진블럭(420)들을 서로 연결하여 수진영역으로 되는 수진블럭부(400)를 형성하고, 부력보드(310)들로 이루어지는 부력보드부(300)를 수진블럭부(400)의 상부에 장착하여, 상기 수진기부의 상대 위기가 고정되는 수진부(30)를 형성한다. 이렇게 형성된 수진부(30)를 강체 와이어(11)를 이용하여 탄성파발생부(20)와 함께 소형 선박(1)의 후미에 연결한다. 상술한 바와 같이 강체 와이어(11)를 이용하여 탄성파 발생부(20)와 수진부(30)를 소형 선박(1)에 연결하는 것에 의해 수진기(500)들의 상대 위치가 고정되어 적은 수의 GPS장치를 이용하여 수진기들의 위치 정보를 획득할 수 있게 된다.
상기 3차원탄성파송수신과정(S20)은 소형 선박(1)으로 탄성파발생부(20)와 수진부(30)를 예인하며 탄성파발생부(20)를 통해 3차원 탄성파를 해저면으로 송신하고, 해저면으로부터 반사된 3차원 탄성파를 수진블럭부(400)의 각 수진블럭(420)에 장착된 수진기(500)들을 이용하여 수신하는 처리과정을 수행한다.
상기 3차원탄성파분석과정(S30)은 소형 선박(1)과 부력보드(310)들의 고정된 상대 위치와 수진부(30)에 설치된 보드GPS부(311)의 정보를 이용하여 수신된 3차원탄성파를 분석하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 처리과정을 수행한다.
이때 상기 3차원탄성파분석과정(S30)은 수진부(30)에 설치된 2개 이상의 보드GPS부(311)를 이용하여 수행되거나, 수진부(30에 설치된 하나의 보드GPS부(311)에 의해 획득된 GPS 정보와 소형 선박(1) 또는 탄성파발생부(20)에 설치된 기준GPS부(2) 중 어느 하나에 의해 획득된 GPS정보를 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우, 소형 선박(1)과 수진부(30의 상대위치가 고정되어 있으므로 적은 수, 즉 2개의 GPS에서 획득된 위치 정보를 이용하여 다른 수진기들의 위치를 도출할 수 있게 되므로 GPS부의 필요 개수를 최소화한다.
본 발명은 협소해역에서의 해저 지형 탐사 관련 산업 분야에 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부; 및
    수진영역의 형상 또는 크기를 탐사 목적 및 현장 상황에 맞게 설정할 수 있도록 다수의 수진블럭들이 레고형으로 조립되어 형성되는 수진블럭부와 상기 수진블럭부가 해수면의 하부에 잠기는 부력을 제공하도록 상기 수진블럭부의 상부에 장착되는 부력보드부를 포함하는 수진부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 부력보드부는,
    부력체 재질의 판상으로 제작되는 부력보드;
    상기 수진블럭부가 저면에 위치되도록 상기 수진블럭부를 고정하는 수진블럭부고정부; 및
    상기 부력보드 중 하나 이상에 설치되는 보드GPS로 이루어지는 보드GPS부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 수진블럭은,
    상기 수진블럭의 골격을 형성하는 수진블럭프레임부; 및
    상기 수진블럭프레임부에 장착되어 해저면에서 반사되는 탄성파를 수신하는 하나 이상의 수진기부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 수진블럭프레임부는,
    육면체의 서로 마주하는 네 면을 형성하는 네 개의 모서리를 형성하는 가로바;
    상기 육면체의 네 면 중 서로 마주하는 적어도 두 개의 면에서 상기 육면체의 면 상에 위치하는 가로바들을 연결하여 지지하는 세로바; 및
    상기 수진블럭들을 전후좌우 방향 중 선택된 하나 이상의 방향으로 연결할 수 있도록 일정 간격으로 형성된 체결 구멍을 구비하여 상기 수진블럭의 전후좌우 면 상에 선택적으로 장착되는 연결패널들로 이루어지는 연결패널부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 가로바 또는 세로바는,
    상기 수진기부를 고정하는 수진기부고정브라켓;을 구비하는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 수진블럭프레임부는,
    상기 가로 방향의 길이가 긴 육면체 형상으로 제작되는 경우, 중심부를 지지하도록 결합되는 체결구멍이 형성되지 않은 하나 이상의 지지패널;을 더 포함하는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 수진기부는,
    하나 이상의 수진기홀이 형성되어 상기 수진블럭프레임부에 선박의 진행 방향으로 배치되는 하나 이상의 수진기함체; 및
    상기 수진기함체의 상기 하나 이상의 수진기홀에 장착되는 하나 이상의 수진기;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 수진기함체는,
    수진기의 수신 신호를 외부로 출력하도록 상기 수진기에 연결되는 연결선이 지나는 수진기연결선홀이 형성된 상부수진기함체; 및
    상기 수진기연결선홀에 대응하는 위치에 상기 수진기를 장착할 수 있도록 관통 형성되는 수진기홀들이 형성되는 하부수진기함체;를 포함하고,
    상기 상부수진기함체와 하부수진기함체가 서로 결합되어 상기 수진기함체를 형성하도록 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    기준 위치의 제공을 위해 상기 소형 선박 또는 탄성파발생부 중 어느 하나에 장착되는 기준GPS부;를 더 포함하는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치.
  10. 소형 선박의 후미에서 예인되는 탄성파발생부 및 수진영역의 형상 또는 크기를 탐사 목적 및 현장 상황에 맞게 설정할 수 있도록 다수의 수진블럭들이 레고형으로 조립되어 형성되는 수진블럭부와 상기 수진블럭부가 해수면의 하부에 잠기는 부력을 제공하도록 상기 수진블럭부의 상부에 장착되는 부력보드부를 포함하는 수진부;를 포함하여 구성되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 장치의 3차원 탄성파 탐사방법에 있어서,
    내부에 수진기부를 장착하며 인접된 수진블럭들을 서로 연결하여 수진영역으로 되는 수진블럭부를 형성하고, 부력보드들로 이루어지는 부력보드부를 상기 수진블럭부의 상부에 장착하여, 상기 수진기부들의 상대 위치가 고정되는 수진부를 형성하는 수진부형성과정;
    상기 소형 선박에 상기 탄성파발생부와 상기 수진부를 상기 탄성파발생부와 상기 수진기부들의 상대 위치 고정되도록 연결한 후 예인하며 해저면에 3차원 탄성파를 송신한 후 반사되는 3차원 탄성파를 수신하는 3차원탄성파송수신과정; 및
    상기 수진기부들의 고정된 상대 위치와 GPS정보를 이용하여 수신된 3차원탄성파를 분석하여 3차원 해저지형정보를 획득하는 3차원탄성파분석과정;을 포함하여 이루어지는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 3차원탄성파분석과정은,
    상기 부력보드부에 설치된 하나의 보드GPS의 위치정보와 상기 소형 선박 또는 탄성파 발생부 중 어느 하나에 설치된 기준GPS의 위치정보를 이용하여 수행되거나, 상기 부력보드부에 설치된 두 개 이상의 보드GPS의 위치 정보를 이용하여 수행되는 소형 선박용 레고형 3차원 탄성파 탐사 방법.
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