주파수 영역 완전 파형 역산에서 물 층 탄성파 속도의 영향

Abstract

해양 탐사를 할 때, 탄성파는 지층에 도달하기 전에 물 층을 통과한다. 따라서 기록되는 탄성파는 물 층 특성의 영향을 받은 자료이다. 하지만 해양 지층의 속도 모델을 얻기 위한 역산을 수행할 때, 대부분의 경우 물 층에서의 탄성파 속도는 고려하지 않고 물 층에서의 탄성파 속도를 상속도로 고정하고 역산을 수행한다. 이것은 탄성파가 받은 물 층의 영향을 왜곡하는 것이라 역산에 악영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 해양 탐사 자료를 이용하여 해양 지층의 속도 모델을 얻을 때, 물 층에서의 탄성파 속도를 아는 것의 필요성을 검증하기 위해 뭉크의 해양 탄성파 속도 프로필을 실제 속도라고 가정하였다. 뭉크의 프로필은 깊이에 따라 변하는 바닷물의 온도와 염분을 이용하여 이론적으로 바닷물에서의 탄성파 속도를 계산한 것이다. 따라서 이 실험에서는 뭉크의 속도 프로필을 실제 물 층에서의 탄성파 속도로 사용하였다. 그 후 초기 모델에 물 층에서의 탄성파 속도를 상속도로 정하고 사용한 경우와 실제 물 층의 속도를 사용한 경우를 비교하였다. 두 방법을 비교하기 위해 두 가지 방법을 사용한 초기 모델로 역산을 수행했고 그 결과를 속도 모델 비교, 특정 위치에서의 송신원에 대한 사이즈모그램 비교, 주시 곡선 비교, 실제 모델과의 오차 비교의 방법을 사용하여 비교하였다. 연구결과로부터 물 층에서의 탄성파 속도를 상속도로 정하고 역산하는 경우보다 물 층에서의 탄성파 속도를 실제 속도로 사용한 경우가 역산의 결과가 더 좋은 것을 확인할 수 있었다. 먼저 역산 결과를 살펴보면, Case 1이 실제 모델과 더 가까웠다. 특히 속도 모델의 정량적 오차를 계산한 결과가 얕은 물 층의 경우 Case 1이 110.4757, Case 2가 116.4328이고 깊은 물 층의 경우 Case 1이 92.1426, Case 2가 119.7132로 두 경우 모두 Case 1에서 오차가 더 작았다. 또, 사이즈모그램에서 관찰할 수 있었던 반사파의 도착 시간도 Case 1에서 더 잘 맞았으며 후기 시간대의 잡음도 Case 1이 실제 모델과 더 유사했다. 마지막으로 주시 곡선을 비교한 결과도 Case 1이 실제 모델과 더 유사한 것을 확인할 수 있었다. 이로써 해양 탐사 자료를 역산하는 경우에는 물 층에서의 탄성파 속도를 알면 역산 결과가 더 좋아지는 것을 확인했고, 추후에는 실제 물 층의 속도로 이용할 수 있는 속도 프로필에 대한 해양학적 연구가 필요할 것이다. 본 실험에서 사용한 인공 합성 자료는 Marmousi 모델이다.