지표 레이더탐사(GPR;ground probing or penetrating radar)

radar(radio detecting and ranging)라는 전자기 유도현상(유전율, 전기전도도)의 활용으로, 발생된 전자기파 방사(탄성파와 유사) 파동의 전파현상을 이용하는 전자기탐사의 일종으로, 선박․항공기 등에서 이용되는 레이더의 원리를 지중에 적용하여, 전자파를 방사하고 반사․산란되는 특성을 측정하는 것으로, 지하의 상태인 불균질대․파쇄대․지층의 불연속면․지하 매설물․공동․동토지역의 얼음두께 및 상태․매설관․매장문화재 탐사와 지하 토층구조 등의 조사에 이용된다.

지중에 전파하는 전자파는 유전률이 상이한 경계(함수율․공극율․비저항․대자율 등)에서 반사되므로 이를 이용하여 지하지질상태 판단이 가능하다. 전자기파 pulse인 레이더파는 감쇠가 크고 투과력이 약하여, 비저항이 낮은 지층에서는 가탐심도가 극히 얕아 4～5m 정도가 한계이며, 고주파를 이용하면 분해능은 높게 되나 탐사심도는 얕게 되고, 저주파를 이용하면 탐사심도는 깊게 되나 분해능이 저하된다.

지표레이더는 탐사심도와 분해능의 면에서, 극히 얕은 지하구조를 상세히 조사하여 고해상도로 영상화하는 탐사법으로, 수십 M㎐에서 수 G㎐의 고주파를 사용하나 보통 80M㎐～1G㎐ 정도가 많이 사용되고, 150M㎐에서 점성토층은 1～2m․토사층(loam)은 3～4m 정도 투과한다. 그러나 지하수위가 높은 지반에서는 투과심도가 얕고, 염수나 해수에서는 사용할 수 없으며, 평지와 구릉지에서도 지표면에 지나친 요철이나 장애물이 없어야 한다.

지표레이더 시스템은 고주파 pulse 신호를 방사하므로 송․수신안테나 시스템 선택이 중요하며, 지표형․bore hole형․air borne형․수상형의 4종이 있다. 지표형은 송․수신안테나의 간격을 일정하게 유지시킨 일체형을, 측선상에서 이동해 가면서 측선하의 반사면 형상을 시간단면으로 기록하여, 지하구조를 직접적으로 파악하는 profiling 측정법과, 송신 안테나를 어느 한 점에 고정하고 수신 안테나만을 이동시켜, 전자파의 관측주시에서 지중의 전자파 속도분포를 구하는 분리형 안테나 시스템의 wide angle 측정법으로 분류할 수 있다.

따라서 시추공 간 암반내의 파쇄대․층리면․암맥․암반 경계면 등의 불균질대를 규명할 수 있고, TBM(tunnel boring machine)과 같은 암반내의 터널 굴착시에 전진 시추공을 이용한 굴진 전방의 정보를 쉽게 파악할 수 있어서, 지하철․연약 지반내의 NATM공․지하 폐기물 저장소․고속전철 터널 등에서, 지하 지질상태․구조 등의 지질공학적․수문학적으로 철저한 규명이 요구되는 대규모 지하 공간 이용을 목적으로 하는 사회 간접투자 사업인 지하 교통수단, 통신․전력 공급망의 지하 매설, 도시 계획 중의 상․하수도망 건설, 원유․가스의 지하 비축기지, 원자력 폐기물 저장소 등이나 석재자원 개발에서의 경제성․안정성 제고에 이용되기도 한다.