시간 영역 모델링을 이용한 주파수 영역 송신 파형 독립 음향파 완전 파형 역산

Abstract

완전 파형 역산은 지하 매질의 물성 값을 계산하는 방법으로 관측 파동장과 수치 파동장 사이의 차이를 줄여나가는 방향으로 지하 매질의 물성 값을 업데이트 한다. 관측 파동장은 탄성파 탐사를 통해 얻은 탄성파 탐사자료로 지하 매질의 임피던스와 탐사에 사용한 송신 파형간의 콘볼루션을 통해 획득된다. 수치 파동장은 파동 방정식에 기반을 둔 파동 전파 모델링을 통해 계산되는데 이 때 실제 탐사에 사용한 송신 파형과 동일한 크기와 형태의 송신 파형이 있어야 정확한 수치 파동장을 구할 수 있다. 실제 탐사에 사용한 송신 파형을 얻기 위해서 송신 파형 역산 기법이 널리 사용되었으나 몇 가지 한계점이 존재한다. 본 연구에서는 송신 파형의 정보 없이도 완전 파형 역산을 수행 할 수 있는 송신 파형 독립 완전 파형 역산 기법을 제안한다. 송신 파형 독립 완전 파형 역산은 크게 디콘볼루션 기반과 콘볼루션 기반으로 나눌 수 있으며 본 연구에서는 각 송신 파형 독립 완전 파형 역산의 특성을 비교하였다. 송신 파형 독립 완전 파형 역산에서 가장 중요한 것은 참조 트레이스의 선택 방법이므로 참조 트레이스 선택 방법을 변경시켜가며 어떠한 참조 트레이스 선택 방법이 가장 적절한 방법인지 제안하였다. 또한 기존의 송신 파형 독립 완전 파형 역산을 현장 자료에 적용할 때 발생하였던 문제점을 극복하기 위해서 시간 창을 적용한 송신 파형 독립 완전 파형 역산을 제안하였다. 기존 주파수 영역 완전 파형 역산에는 시간 창을 적용하기가 쉽지 않기 때문에 시간 영역 모델링을 이용한 주파수 영역 완전 파형 역산에 시간 창을 적용하여 현장 자료에 대한 적용성을 높이고자 하였다. 제안된 알고리즘을 검증하기 위해서 Marmousi 인공 합성 자료에 대해 잡음이 없는 환경과 있는 환경에서 음향파 완전 파형 역산을 이용하여 수치 실험을 진행하였다. 디콘볼루션 기반과 콘볼루션 기반의 송신 파형 독립 완전 파형 역산에 대해 각각 실험을 진행하였고 참조 트레이스의 선택 방법과 시간 창의 길이를 변경하면서 결과를 비교하였다. 현장 자료에 대한 적용성을 검증하기 위해서 멕시코만(Gulf of Mexico) 현장 자료에 송신 파형 독립 완전 파형 역산을 적용하였고 속도 모델을 성공적으로 도출하였다. 역산된 속도 모델은 구조보정, 공통 이미지 모음, 공통 송신원 모음의 비교를 통해 검증되었다. 수치 예제를 통해 송신원 주변 적은 수의 트레이스를 이용하여 참조 트레이스를 구성하고 직접파만 포함 하도록 시간 창을 적용한 콘볼루션 기반의 송신 파형 독립 완전 파형 역산이 실제 자료에 가장 적합한 방법임을 보였다.