IEG 환경지질연구정보센터

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유한길이의 전류원에 의한 해저 밑 탄화수소층의 전자기 반응 계산

이기하

, 김희준

, 장한누리

, 장한길로

, 안효진

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부경대학교 에너지자원공학과

*[email protected]

요 약

해양 CSEM(Controlled-source electromagnetic method)탐사는 해저면이라는 독특한 환경에서 수행되는 탐사로서, 전기전도도가 3 ~ 4 S/m로 매우 높은 해수는 물론 수 백 m에서 수 km 에 이르는 해수층 아래에 탐사 시스템이 존재함을 염두에 두어야 한다. 이런 환경에서의 CSEM 탐사는 송신된 전류가 상대적으로 전기전도도가 낮은 해저층 보다는 해수를 통해 흐르 기 때문에 해저층의 전기비저항 정보를 얻는 데에 어려움이 있다. 이 연구에서는 현재 수행되 고 있는 CSEM탐사에서 점전류원이 아닌 유한의 길이(100 ~ 300 m)를 가진 전류원이 사용되 는 것을 감안하여 기존의 1차원 전자탐사 프로그램인 EM1D (Kim et al., 1997; Song et al., 2002)를 다음과 같이 수정하였다.

E

(μ V )=10

jr=1∑^NJ

j=1

w

l

jr=1∑^NI

i=1

w

l

E

( r

, r

)( V )

여기서 전류원과 수신기는 각각 NR 과 NJ 개로 나누어지고, w 와 l 은 수치적분에 사용되는 가중

치이다. 다양한 해수 심도 및 전기비저항이 1 ohm-m인 상부층 밑에 100 ohm-m의 전기비저

항을 갖는 20 m 두께의 얇은 탄화수소층의 심도, 송․수신기와의 간격에 따른 모델(Fig. 1)의

전자기 반응을 계산하였다. 그 중 Fig. 2는 수심 1000 m일 때 덮개층의 두께가 1000 m 의 경

우 저류층이 있을 때의 반응을 없을 때의 반응으로 정규화한 결과와 양자의 반응 차이를 나타

낸 것이다. 점전류원을 사용한 기존의 EM1D 계산 결과에 비하여 유한길이의 전류원으로 수정

된 EM1D 계산 결과에서 신호의 반응 크기가 향상된 것을 확인할 수 있다.

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Figure 1. 1-D CSEM model with variable sea water depth, depth to the resistive layer, and transmitter-receiver separation. Frequency range investigated is 0.01 Hz to 10 Hz.

Figure 2. Normalized amplitude (in color shade) and amplitude difference (in line contour) for the sea water depth of 1,000 m. The thickness of the overburden is 1000 m. Results shown on the left are from original EM1D, and on the right from the modified EM1D.

References

Kim, H. J., Song, Y., and Lee, K. H., 1997, High-frequency electromagnetic inversion for a dispersive layer, J. Geomag. Geoelectr. , 49, 1439-1450.

Song, Y., Kim, H. J., and Lee, K. H., 2002, High-frequency electromagnetic impedance for

subsurface imaging, Geophysics , 67, 501-510.