전기탐사의 자료해석

가. 자료해석 방법

1) 탐사 방법 및 전극배열에 따라 자료해석을 하고 탐사 결과의 평가․해석의 기초 자료로 삼는다. 자료해석 방법 및 변수를 결정할 때는, ① 탐사 단계․목적, ② 측정 자료의 질 및 양, ③ 경제성 및 작업성 등을 고려하여 효과를 올리도록 한다.

자료해석 방법으로서는, 표준곡선(<그림 4.3-14>참조)을 사용한 표준곡선법과 컴퓨터를 이용한 1차원 자료해석(선형필터법)이 일반적이다. 표준곡선법은 실측 결과와 2층 표준곡선(수평 2층구조에 대한 겉보기 비저항의 이론 곡선)과 보조 곡선(3층 구조의 상부 2층을 등가의 한 층으로 치환한 것)을 비교하여 층상 구조의 제 1층에서부터 순차적으로 전기비저항과 층의 두께를 결정해 가는 방법이다. 선형필터법은 처음에 전기비저항 구조의 모델을 가정하고 그 다음에 모델에 대한 전위의 이론값을 계산하여 측정값과 이론값과의 오차가 작아지도록 모델을 반복, 수정하는 방법으로 PC를 사용하는 자료해석 방법이다. 최근에는 1차원 탐사 역시, 2차원 탐사와 마찬가지로 PC를 통한 자동역산으로 지하 구조를 해석하고 있다.

2차원 탐사에서는 측선 하부의 전기비저항 단면을 2차원적으로 영상화하는 것이 일반적이다. 2차원 해석은 PC를 이용한 역산(비선형 역산)에 의해 이루어진다. 이것은 현지 측정조건을 해석 모델로 재현시켜 측선 하부 단면의 전기비저항 분포를 이론계산 값이 측정값과 일치하도록 반복 계산함으로써 수정해 가는 방법이다(그림 4.3-15 참조). 수렴 조건이 만족될 때의 전기비저항 분포 모델을 다양한 색상으로 나타낸 전기비저항 단면도를 성과도로서 제시한다.

2차원 해석에서는 측정 자료의 질과 양이 자료해석에 크게 영향을 미친다. 즉, 측정 자료량이 너무 많으면 자료해석에 많은 시간을 요구하여 비경제적인 반면, 측정 자료가 적거나 또는 품질이 나쁜 경우는 양호한 해석 결과를 얻을 수 없다. 그러나 최근 PC의 발달에 힘입어 방대한 자료의 양도 빠른 시간 내에 처리할 수 있어 탐사자료의 양보다는 자료의 질에 유의하여 자료를 획득해야 할 것이다.

해석 범위, 정밀도를 고려하여 양질의 측정 자료와 적절한 측정 자료량을 사용하여 효과적으로 자료를 해석하는 것이 중요하다. 경우에 따라서는 측선을 분할하여 처리하고 그 결과를 합성하는 것도 고려할 수 있다.

나. 자료해석 결과의 검토

2) 자료해석 결과에 대해서는 오차, 자료해석 방법상의 제한․한계 등의 사항에 대해서 검토하고 자료 처리 결과의 해석에 잘못이 생기지 않도록 노력해야 한다. 또 필요에 따라서 다른 조사 결과를 검토 자료로 사용한다.

다층 구조 중에 얇은 층이 존재하는 경우 층의 전기비저항과 층 두께가 하나로 결정될 수 없는 등가성의 문제가 발생한다. 이 문제는 인위적으로 필요 이상으로 층을 구분함으로써 나타나는 경우도 있기 때문에 층 수를 줄여 다시 자료해석하고 층 구분의 적절성을 검토하는 것도 필요하다.

수직탐사의 ra-a 곡선의 해석에서는 층 수는 최대로 5층 정도가 일반적이며 그 이상으로 구분하는 것은 정밀도의 문제가 남게 된다.

2차원 해석에서는 자료해석 결과의 품질을 검토하는 그래프 등을 작성하여 그 결과의 좋고 나쁨을 판정하는 것이 중요하다. 품질을 검토하는 그래프로서는 측정값과 이론값(자료처리 결과로부터 거꾸로 계산한 측정값)의 상관도, 측정값과 이론값의 오차분포도, 수렴 곡선 등이 있다 (그림 4.3-16참조). 이들은 필요에 따라서 성과품의 일부로 한다. 2차원 해석 결과에서는 실제로 존재하지 않는 전기비저항 분포가 거짓 이상대로 나타나는 경우가 있다. 극단적인 전기비저항 분포를 나타내면 직접 거짓 이상대라고 판정할 수 있지만 거짓 이상대의 발생은 자료해석 방법과 조건의 설정에 의존하는 것이기 때문에 거짓 이상대의 판정에는 경험을 필요로 한다. 거짓 이상대가 발생하는 경우에는 발생 원인에 대해 검토하고 필요에 따라서는 재해석도 해야 할 것이다. 한편, 거짓 이상대는 자료해석상의 문제로서 발생할 뿐만 아니라 지형․지질의 3차원 효과나 지하 매설물 등의 효과로서 나타나는 경우도 있어 탐사 결과의 해석에 이용할 수도 있다.

다. 자료해석 결과의 표기

3) 자료처리 결과는 효과적으로 해석하고 더구나 탐사자 이외에도 이해하기 쉽게 정리, 표기하도록 한다.

특히 수평 탐사 및 2차원 탐사에서는 탐사 결과를 색상․전기비저항 분포도나 등비저항도(<그림 4.3-18>참조)로 표시하는 경우가 많다. 이 경우 탐사 결과를 효과적으로 표현할 수 있는 전기비저항 구분 방법이나 배색을 하도록 힘쓴다.

자료해석 결과도에는 축척, 측선명 등과 함께 전기비저항 구분이나 배색을 반드시 명기한다. 같은 측선이라도 대상에 따라 전기비저항의 구분 방법이나 배색을 변화시켜 효과적으로 해석할 수 있는 것도 있기 때문에 몇 개의 자료해석 결과도를 작성하는 것도 고려한다.

-. 해석․성과품

가. 자료처리 결과의 해석

1) 탐사 결과를 적절히 해석하기 위해서는 기존의 조사 결과를 수집․정리해 두는 것이 중요하다. 2) 탐사 결과의 해석은 조사 단계⋅목적을 명확히 함과 아울러 측정․자료처리의 한계, 정밀도 등을 고려하여 보조측선 탐사 결과, 기존의 조사 결과를 유용하게 이용하여 수행하도록 한다. 3) 탐사 결과를 해석할 때 해석의 범위와 그 근거로서의 현상을 명확히 함과 아울러 탐사에 의해 분명히 밝혀진 것, 분명하게 드러낼 수 없었던 것을 명확하게 표시하도록 한다. 4) 필요에 따라서 다른 조사 결과를 조합함으로써 정량화를 검토한다. 5) 탐사 결과가 시방서의 내용 및 고객의 요구를 만족하고 있는지 검토한다.

지반의 전기비저항 분포로부터 지질구조, 지반의 상태 등을 하나로 해석하는 것은 특수한 경우 이외는 일반적으로 곤란하다. 이 때문에 탐사 결과를 해석하기 전에 사전 정보를 정리해 두는 것이 중요하다. 이용 가능한 대표적인 자료로서 지질답사 결과, 시추조사 결과, 물리검층 결과, 그리고 다른 물리탐사 결과 등이 있다. 특히 전기검층 결과는 자료해석 결과를 평가하는데 있어 중요한 자료가 된다. 또 각 기관에서 공표한 탐사 사례집, 연구․실험 결과 등도 참고자료가 되기 때문에 유용하게 활용하면 좋다. 필요에 따라서 지하수의 전기비저항이나 암석 코아, 토질 시료의 전기비저항을 측정하는 것도 고려한다. 주요 광물․암석, 토양의 전기비저항에 대해서는 <그림 4.3-2>에 주어진 값을 이용한다.

조사 단계․목적에 대해서 중요한 항목이 되는 사항, 범위를 정리한 뒤에 탐사 결과를 해석한다. 탐사 결과를 해석할 때는 측정․자료처리 결과의 정밀도를 고려하여 의미가 있는 범위에서 해석하는 것이 중요하다. 특히 수평 탐사 및 2차원 탐사 결과에서는 탐사 결과가 색상 도면 등으로 표현되는 것이 많기 때문에 유효 범위를 명확히 해둘 필요가 있다. 수직 탐사에 있어서도 유효한 탐사심도를 명확히 해 둘 필요가 있다. 보조 측선이 설정되어 있는 경우는 지형․지질 조건을 고려한 뒤에 보조 측선의 탐사 결과와의 일치 여부, 탐사 결과의 타당성 등을 검토한다. 또 필요에 따라서 기존의 모델링 결과가 이용하거나 또는 모델링을 수행함으로써 자료해석 결과의 보조 자료로 이용한다.

탐사에서 밝혀진 전기비저항 분포로부터 토목 분야에 필요한 지반 정보를 직접적으로 정량 평가하는 것은 일반적으로 곤란하다. 따라서 해석이나 평가는 정성적, 경험적이 되지 않을 수 없다. 또 같은 전기비저항값이라도 지질 조건에 의해 해석이 달라질 수 있다. 그렇기 때문에 탐사 결과를 해석하는 경우 해석을 행한 장소, 범위를 명확히 하고 해석 결과를 유도한 근거를 명확히 밝혀야 한다. 또 탐사에 의해 밝혀진 것, 분명히 밝힐 수 없었던 것을 명확하게 드러내도록 하고 해석에 대한 신뢰성을 나타낼 수 있는 방안을 궁리하는 것이 바람직하다.

한편, 시추조사 결과나 물리검층 결과를 조합하여 이용함으로써 지반 상태의 정량 평가를 시도할 수 있는지를 검토하는 것이 중요하다. 이 경우에 있어서도 적용 범위, 한계, 적용 근거 등을 명확하게 해두는 것이 중요하다.

 

나. 성과품․보고서

6) 성과품․보고서를 작성할 때 탐사 계획에서부터 탐사 결과의 해석에 이르기까지 모든 과정이 명확하게 나타나도록 한다. 7) 성과품 중에는 탐사 결과의 성과로서 적어도 다음의 항목이 포함되어야 한다. ① 측정위치도, ② 탐사결과도, ③ 측정값 일람표 8) 보고서 중에는 적어도 다음 항목을 기재해야 한다. ① 탐사 개요, ② 탐사 방법, ③ 사용기기 일람표, ④ 자료해석 방법, ⑤ 탐사 결과, ⑥ 탐사 결과 해석 또는 고찰

보고서․성과품의 작성은 조사 당사자 이외의 사람도 상세히 그것을 이해할 수 있도록 작성해야 한다. 탐사 순서, 자료해석 방법에 대해서는 흐름도 등을 작성하여 알기 쉽게 한다. 특수한 탐사 방법이나 자료해석 방법을 이용한 경우는 그 개요를 분명히 함과 동시에 그 원리 등을 나타내고 있는 인용․참고 문헌 등을 기재한다. 또 탐사 결과의 해석에 이용된 기존의 도표 등은 인용을 함과 동시에 인용원전을 명기해야 한다.

측정위치도에는 축척, 방위, 측선 또는 측점의 위치(원거리 전극을 사용한 경우는 그 위치)가 빠짐없이 기입되어야 한다. 탐사결과도는 탐사 방법, 자료해석 방법에 맞추어 작성한다.

측정값의 자료처리 결과, 측정값 및 자료해석 결과의 품질을 나타내는 도표 등도 성과품에 포함시키는 것이 좋다.

측정값 일람표에는, 예를 들면 전극간격 등을 기입하고 측정값의 처리 과정이 분명히 나타나도록 한다. 수평 탐사나 2차원 탐사에서 다량의 측정값이 있는 경우는, 디스켓이나 CD등으로 성과품을 작성하는 것이 좋다. 탐사 개요 중에는 조사(탐사) 목적, 조사 시기, 실시업자, 담당 책임자 및 담당 기술자, 조사 지점, 탐사 방법, 측선(측점) 위치, 측정 수량 등 탐사의 개요를 나타내는 최소한의 사항이 포함되도록 한다. 탐사 방법에서는 탐사 방법, 탐사 순서, 전극간격, 측정값의 편집 방법 등을 실제 처리 순서에 따라 기술하도록 한다. 그때 탐사 실시자 이외의 사람도 처리 과정을 추적할 수 있도록 기술한다. 사용기기 일람표에는 기기 명칭, 측정 기기의 성능, 분해능을 나타내는 수치 등을 기입하도록 한다. 자료처리 방법에서는 그 방법과 개요를 기술함과 동시에 실제로 행한 처리 순서 및 내용을 명확히 나타낸다. 탐사 결과에 있어서는 측정 결과, 자료처리 및 해석 결과를 구별하고 또는 구별된 상태에서 기술되어야 한다. 다량의 측정 결과가 있는 경우 개개의 측정 결과를 권말 자료집 또는 별책 자료집 등으로서 정리하고 대표적 결과에 대해 기술하도록 한다. 탐사 결과의 해석 또는 고찰에 있어서는 해석․고찰 대상을 명확히 기술하고 탐사에서 밝혀진 것, 분명히 나타낼 수 없었던 것, 분명히 나타낼 수 없는 이유 등의 근거를 분명히 하여 기술하도록 해야 한다.

 

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