Abstract
The small-loop electromagnetic (EM) technique has been used successfully for many geophysical investigations, particularly for shallow engineering and environmental surveys. In conventional small loop EM operating at small induction numbers, geometric sounding has been widely used because the depth of penetration of EM energy depends only on the source-receiver separation. Recently developed small loop EM system, however, measures the secondary magnetic field, $H^S$, at multiple frequencies with a fixed source-receiver separation and frequency sounding is tried actively. In this study, we analyzed the behavior of in-phase and quadrature components of ${H^S}_z$, for horizonal coplanar (HCP) configuration over two-layer models. Through this theoretical analysis, it was found that the in-phase component of ${H^S}_z$ is more suitable for frequency sounding than the quadrature component. But, the in-phase component of ${H^S}_z$ is too small to measure, especially in resistive and noisy environment like Korea. Using the fact that the quadrature component is much greater than the in-phase component and the difference of quadrature component of ${H^S}_z$ measured at two frequencies shows the same behavoir as the in-phase component, we suggested an alternative frequency sounding technique. Also, we defined an apparent conductivity, which reflects well the conductivity of subsurface layers.
소형루프 전자탐사법은 다양한 현장에 성공적으로 적용되어온 효과적인 물리탐사법으로 특히 천부 지반조사나 환경오염대의 조사에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 저유도상수(low induction number)대역에서 수행되는 소형루프 전자탐사에서는 주로 기하학적 수직탐사(geometric sounding)이 사용되어 왔으나, 근자에 이르러 정확한 2차장의 측정이 가능한 일체형의 다중 주파수 소형루프 전자탐사장비가 개발되면서, 주파수 수직탐사(frequency sounding)이 시도되고 있다. 본 논문에서는 간단한 2층구조에 대하여 수평루프 전자탐사 모델링을 수행하였다. 분석 결과 동상성분의 경우에는 주파수 수직탐사이 가능하지만, 이상성분의 경우에는 기하학적 수직탐사가 효과적인 것으로 확인되었다. 그러나 동상성분의 경우 신호의 크기가 이상성분에 비하여 미약하므로 국내에서와 같이 전기전도도가 낮고 전자기적 잡음 수준이 높은 지역에서는 적용이 곤란하다. 따라서 본 논문에서는 이상성분이 신호의 크기가 커 안정적 자료획득이 가능하며, 두 개의 주파수에 측정된 이상성분의 차가 동상성분과 같은 거동특성을 보인다는 점에 착안하여, 기존의 방법과는 다른 주파수 수직탐사 방법을 제시하고자 하였다. 또한 지하의 전기전도도를 비교적 잘 반영하는 겉보기 전도도를 정의하였다.
