가스 하이드레이트 부존양상 도출을 위한 해양 전자탐사 자료의 겉보기 비저항 계산

Abstract

해양 전자탐사의 겉보기 비저항은 해수층으로 인해 지표탐사와 그 정의가 달라지게 되며, 이를 적절히 계산할 수 있는 알고리듬의 개발은 해양 전자탐사의 출발점이 될 수 있다. 이를 위해, 1차원 층서 가스 하이드레이트 수치모형과 해수층과 그 하부의 반 무한매질로 이루어진 수치모형에서 계산한 전자기적 반응을 비교분석하였다. 겉보기 비저항을 계산하기 위해서는 실수와 허수 성분보다는 진폭과 위상을 사용하는 것이 더 적합하였으며 해양 전자탐사 반응의 민감도를 정량적으로 분석하여, 근거리 영역에서는 위상이 원거리 영역에서는 진폭 성분이 더 안정적인 결과를 주는 것을 알았다. 또한 위상과 진폭의 선택기준으로써 유도상수의 값을 제안하였다. 이러한 분석을 토대로 격자 탐색법(grid search)을 사용하여 겉보기 비저항을 계산하는 수치알고리듬을 개발하였다. 개발된 알고리듬을 이용하여 1차원 층서 가스 하이드레이트 수치모형의 다양한 변수를 변화시켜가며 겉보기 비저항을 계산해봄으로써 알고리듬의 타당성을 검증하였다. 마지막으로, 계산한 겉보기 비저항 값을 이용한 가스 하이드레이트 부존양상 정보의 도출가능성을 살펴보았다. 동해 울릉분지의 가스 하이드레이트 부존양상을 모사한 2차원 가스 하이드레이트 수치모형에서 계산된 자료의 겉치레 단면도는 가스 하이드레이트 부존양상 정보 추출이 가능함을 보여주었다.The sea layer in marine Controlled-Source Electromagnetic (mCSEM) survey changes the conventional definition of apparent resistivity which is used in the land CSEM survey. Thus, the development of a new algorithm, which computes apparent resistivity for mCSEM survey, can be an initiative of mCSEM data interpretation. First, we compared and analyzed electromagnetic responses of the 1D stratified gas hydrate model and the half-space model below the sea layer. Amplitude and phase components showed proper results for computing apparent resistivity than real and imaginary components. Next, the amplitude component is more sensitive to the subsurface resistivity than the phase component in far offset range and vice versa. We suggested the induction number as a selection criteria of amplitude or phase component to calculate apparent resistivity. Based on our study, we have developed a numerical algorithm, which computes appropriate apparent resistivity corresponding to measured mCSEM data using grid search method. In addition, we verified the validity of the developed algorithm by applying it to the stratified gas hydrate models with various model parameters. Finally, by constructing apparent resistivity pseudo-section from the mCSEM responses with 2D numerical models simulating gas hydrate deposits in the Ulleung Basin, we confirmed that the apparent resistivity can provide the information on the geometric distribution of the gas hydrate deposit.