반사파 지진학

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1. 개요
2. 역사
3. 방법론
4. 응용 분야
5. 환경 영향 및 규제
참조

1. 개요

반사파 지진학은 지진파의 반사와 굴절을 이용하여 지구 내부의 구조를 연구하는 지구물리학의 한 분야이다. 1920년대 석유 탐사를 위해 개발되었으며, 지진파를 생성하고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 지하 구조를 파악한다. 초기에는 석유 및 가스 탐사에 주로 사용되었으나, 현재는 환경, 공학, 광물 탐사, 지각 연구 등 다양한 분야에 활용된다. 방법론적으로는 지진파의 속도, 진폭, 위상 등을 분석하여 지하의 음향 임피던스 변화를 파악하고, 자료 처리 및 해석을 통해 지하 구조의 모델을 구축한다. 반사파 지진학은 환경에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 해양 탐사 시 해양 생물에 소음 피해를 줄 수 있어 환경 규제가 중요하다.

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반사파 지진학
기본 정보
반사파 지진 탐사로 생성된 깊이에 따른 지진 단면
다른 이름	반사 지진학 반사파 탐사
개요
유형	지진학
하위 분야	지구물리학 탐사 지구물리학
방법
작동 방식	인공 지진을 사용하여 지하의 지층으로부터 탄성파를 생성 반사파를 기록하여 지하 구조를 파악
적용 분야	석유 및 가스 탐사 광물 탐사 지하수 탐사 지질 구조 연구 터널 및 댐 건설 지진 위험 평가
장점	높은 해상도로 지하 구조를 파악 가능 넓은 지역에 대한 탐사 가능 다양한 지하 매질에 적용 가능
단점	높은 비용 복잡한 데이터 처리 과정 필요 소음에 민감
관련 기술	굴절파 지진 탐사 수직 탄성파 탐사 지진 토모그래피
역사
개발	20세기 초
주요 인물	콘라트 슐룸베르거 루트비히 민트로프
추가 정보
관련 학문	지질학 지구물리학 수학 물리학 컴퓨터 과학
협회	미국 석유 지질학자 협회 (AAPG) 탐사 지구물리학자 협회 (SEG)

2. 역사

지구 내부의 지질 계면에서 지진파의 반사와 굴절은 지진으로 인해 발생하는 지진파의 기록에서 처음으로 관찰되었다. 지구 깊은 내부의 기본 모델은 지구 내부를 통해 전달되는 지진에 의해 생성된 지진파의 관측을 기반으로 한다.^[63] 인간이 생성한 지진파를 사용하여 지각 상부 몇 킬로미터의 지질을 자세히 지도화하는 것은 상업 기업, 특히 석유 산업으로 인해 발전했다.

지진 반사 탐사는 염구와 관련된 석유를 찾는 데 사용된 지진 굴절 탐사 방법에서 발전했다.^[64] 독일의 광산 측량사인 루저 민트롭은 1914년에 기계식 지진계를 고안하여 독일에서 염구를 탐지하는 데 성공적으로 사용했다. 그는 1919년에 독일 특허를 신청했고 1926년에 발행되었다. 1921년에 그는 세이스모스(Seismos)라는 회사를 설립했고, 이 회사는 텍사스와 멕시코에서 지진 탐사를 수행하기 위해 고용되었으며, 그 결과 1924년에 굴절 지진 방법을 사용하여 최초의 상업적인 석유 발견이 이루어졌다.^[3] 1924년 텍사스에서 오처드(Orchard) 소금 돔이 발견되면서 걸프 연안을 따라 지진 굴절 탐사가 붐을 이루었지만, 1930년까지 이 방법으로 인해 얕은 로안(Louann) 소금 돔이 대부분 발견되었고 굴절 지진 방법은 사라졌다.^[2]

제1차 세계 대전 이후, 레지널드 페센덴, 존 클라렌스 카처, E. A. 에크하르트, 윌리엄 P. 헤이즈먼, 그리고 버턴 맥컬럼이 지진파의 상업적 응용 개발에 참여했다. 1920년, 헤이즈먼, 카처, 에크하르트 및 맥컬럼은 Geological Engineering Company를 설립했다. 1921년 6월, 카처, 헤이즈먼, I. 페린 및 W. C. 카이트는 오클라호마 시티 근처에서 최초의 탐사 반사 지진계를 기록했다.^[10]

초기 반사 지진학은 석유 산업계에서 많은 의심을 받았다. 이 방법의 초기 지지자는 "이 방법을 일반적인 컨설팅에 도입하려고 시도한 사람으로서, 필자는 반사가 적어도 점술 지팡이와 동등하게 고려되지 않은 많은 경우를 확실히 기억할 수 있습니다. 적어도 그 장치는 전통적인 배경을 가지고 있었기 때문입니다."라고 언급했다.^[4]

Geological Engineering Company는 유가 하락으로 인해 문을 닫았다. 1925년에 유가가 반등했고, 카처는 석유 회사 아메라다의 일부인 Geophysical Research Corporation(GRC)을 설립하는 데 도움을 주었다. 1930년에 카처는 GRC를 떠나 Geophysical Service Incorporated (GSI)를 설립하는 데 기여했다. GSI는 50년 이상 가장 성공적인 지진 계약 회사 중 하나였으며, 텍사스 인스트루먼츠의 모회사였다. 초기 GSI 직원 헨리 살바토리는 1933년에 회사를 떠나 웨스턴 지구물리를 설립했다. 탄화수소 탐사, 수문학, 공학 연구 및 기타 응용 분야에서 반사 지진학을 사용하는 많은 다른 회사들이 이 방법이 처음 발명된 이후 설립되었다. 최근 몇 년 동안 주요 서비스 회사로는 CGG, ION Geophysical, Petroleum Geo-Services, Polarcus, TGS 및 WesternGeco가 있었지만, 2015년 유가 폭락 이후, Polarcus^[5]와 같이 지진 서비스 제공업체는 재정적으로 어려움을 겪고 있으며, CGG^[6] 및 WesternGeco^[7]와 같은 회사는 지진 획득 환경에서 벗어나 기존 지진 데이터 라이브러리, 지진 데이터 관리 및 비지진 관련 유전 서비스에 집중하도록 구조 조정을 했다.

2. 1. 초기 발전

지구 내부의 지질 경계면에서 지진파의 반사와 굴절은 지진으로 인해 발생하는 지진파의 기록에서 처음으로 관찰되었다. 지구 깊은 내부의 기본 모델은 지구 내부를 통해 전달되는 지진에 의해 생성된 지진파의 관측을 기반으로 한다.^[63] 인간이 생성한 지진파를 사용하여 지각 상부 몇 킬로미터의 지질을 자세히 지도화한 것은 그 직후부터 이루어졌으며 주로 상업 기업, 특히 석유 산업으로 인해 발전했다.

지진 반사 탐사는 소금 돔과 관련된 석유를 찾는 데 사용된 지진 굴절 탐사 방법에서 발전했다.^[64] 독일의 광산 측량사인 루저 민트롭은 1914년에 기계식 지진계를 고안하여 독일에서 소금 돔을 탐지하는 데 성공적으로 사용했다. 그는 1919년에 독일 특허를 신청했고 1926년에 발행되었다. 1921년에 그는 세이스모스(Seismos)라는 회사를 설립했고, 이 회사는 텍사스와 멕시코에서 지진 탐사를 수행하기 위해 고용되었으며, 그 결과 1924년에 굴절 지진 방법을 사용하여 최초의 상업적인 석유 발견이 이루어졌다.^[3] 1924년 텍사스에서 오처드(Orchard) 소금 돔이 발견되면서 걸프 연안을 따라 지진 굴절 탐사가 붐을 이루었지만, 1930년까지 이 방법으로 인해 얕은 루언 염 소금 돔이 대부분 발견되었고 굴절 지진 방법은 사라졌다.^[2]

제1차 세계 대전 이후, 레지널드 페센덴, 존 클라렌스 카처, E. A. 에크하르트, 윌리엄 P. 헤이즈먼, 그리고 버턴 맥컬럼과 같은 이들이 지진파의 상업적 응용 개발에 참여했다. 1920년, 헤이즈먼, 카처, 에크하르트 및 맥컬럼은 Geological Engineering Company를 설립했다. 1921년 6월, 카처, 헤이즈먼, I. 페린 및 W. C. 카이트는 오클라호마 시티 근처에서 최초의 탐사 반사 지진계를 기록했다.^[10]

초기 반사 지진학은 석유 산업계에서 많은 의심을 받았다.^[4]

Geological Engineering Company는 유가 하락으로 인해 문을 닫았다. 1925년에 유가가 반등했고, 카처는 석유 회사 아메라다의 일부인 Geophysical Research Corporation(GRC)을 설립하는 데 도움을 주었다. 1930년에 카처는 GRC를 떠나 Geophysical Service Incorporated (GSI)를 설립하는 데 기여했다. 초기 GSI 직원 헨리 살바토리는 1933년에 회사를 떠나 웨스턴 지구물리를 설립했다.

2. 2. 반사법의 등장과 발전

지구 내부의 지질 경계면에서 지진파의 반사와 굴절은 지진으로 인해 발생하는 지진파의 기록에서 처음으로 관찰되었다. 지구 깊은 내부의 기본 모델은 지구 내부를 통해 전달되는 지진에 의해 생성된 지진파의 관측을 기반으로 한다.^[63] 인간이 생성한 지진파를 사용하여 지각 상부 몇 킬로미터의 지질을 자세히 지도화한 것은 그 직후부터 이루어졌으며 주로 상업 기업, 특히 석유 산업으로 인해 발전했다.

지진 반사 탐사는 소금 돔과 관련된 석유를 찾는 데 사용된 지진 굴절 탐사 방법에서 발전했다.^[64] 독일의 광산 측량사인 루저 민트롭은 1914년에 기계식 지진계를 고안하여 독일에서 소금 돔을 탐지하는 데 성공적으로 사용했다. 그는 1919년에 독일 특허를 신청했고 1926년에 발행되었다. 1921년에 그는 세이스모스(Seismos)라는 회사를 설립했고, 이 회사는 텍사스와 멕시코에서 지진 탐사를 수행하기 위해 고용되었으며, 그 결과 1924년에 굴절 지진 방법을 사용하여 최초의 상업적인 석유 발견이 이루어졌다.^[3] 1924년 텍사스에서 오처드(Orchard) 소금 돔이 발견되면서 걸프 연안을 따라 지진 굴절 탐사가 붐을 이루었지만, 1930년까지 이 방법으로 인해 얕은 로안(Louann) 소금 돔이 대부분 발견되었고 굴절 지진 방법은 사라졌다.^[2]

제1차 세계 대전 이후, 레지널드 페센덴, 존 클라렌스 카처, E. A. 에크하르트, 윌리엄 P. 헤이즈먼, 그리고 버턴 맥컬럼과 같은 이들이 지진파의 상업적 응용 개발에 참여했다. 1920년, 헤이즈먼, 카처, 에크하르트 및 맥컬럼은 Geological Engineering Company를 설립했다. 1921년 6월, 카처, 헤이즈먼, I. 페린 및 W. C. 카이트는 오클라호마 시티 근처에서 최초의 탐사 반사 지진계를 기록했다.^[10]

초기 반사 지진학은 석유 산업계에서 많은 의심을 받았다. Geological Engineering Company는 유가 하락으로 인해 문을 닫았다. 1925년에 유가가 반등했고, 카처는 석유 회사 아메라다의 일부인 Geophysical Research Corporation(GRC)을 설립하는 데 도움을 주었다. 1930년에 카처는 GRC를 떠나 Geophysical Service Incorporated (GSI)를 설립하는 데 기여했다. 초기 GSI 직원 헨리 살바토리는 1933년에 회사를 떠나 웨스턴 지구물리를 설립했다. 탄화수소 탐사, 수문학, 공학 연구 및 기타 응용 분야에서 반사 지진학을 사용하는 많은 다른 회사들이 이 방법이 처음 발명된 이후 설립되었다. 최근 몇 년 동안 주요 서비스 회사로는 CGG, ION Geophysical, Petroleum Geo-Services, Polarcus, TGS 및 WesternGeco가 있었다.

2. 3. 기술 발전과 응용 분야 확대

지구 내부의 지질 경계면에서 지진파의 반사와 굴절은 지진으로 인해 발생하는 지진파의 기록에서 처음으로 관찰되었다. 지구 깊은 내부의 기본 모델은 지구 내부를 통해 전달되는 지진에 의해 생성된 지진파의 관측을 기반으로 한다.^[63] 인간이 생성한 지진파를 사용하여 지각 상부 몇 킬로미터의 지질을 자세히 지도화하는 것은 상업 기업, 특히 석유 산업으로 인해 발전했다.

지진 반사 탐사는 소금 돔과 관련된 석유를 찾는 데 사용된 지진 굴절 탐사 방법에서 발전했다.^[64] 독일의 광산 측량사인 루저 민트롭은 1914년에 기계식 지진계를 고안하여 독일에서 소금 돔을 탐지하는 데 성공적으로 사용했다. 그는 1919년에 독일 특허를 신청했고 1926년에 발행되었다. 1921년에 그는 세이스모스(Seismos)라는 회사를 설립했고, 이 회사는 텍사스와 멕시코에서 지진 탐사를 수행하기 위해 고용되었으며, 그 결과 1924년에 굴절 지진 방법을 사용하여 최초의 상업적인 석유 발견이 이루어졌다.^[3] 1924년 텍사스에서 오처드(Orchard) 소금 돔이 발견되면서 걸프 연안을 따라 지진 굴절 탐사가 붐을 이루었지만 1930년까지 이 방법으로 인해 얕은 루언 염 소금 돔이 대부분 발견되었고 굴절 지진 방법은 사라졌다.^[2]

제1차 세계 대전 이후, 레지널드 페센덴, 존 클라렌스 카처, E. A. 에크하르트, 윌리엄 P. 헤이즈먼, 그리고 버턴 맥컬럼이 지진파의 상업적 응용 개발에 참여했다. 1920년, 헤이즈먼, 카처, 에크하르트 및 맥컬럼은 Geological Engineering Company를 설립했다. 1921년 6월, 카처, 헤이즈먼, I. 페린 및 W. C. 카이트는 오클라호마 시티 근처에서 최초의 탐사 반사 지진계를 기록했다.^[10]

초기 반사 지진학은 석유 산업계에서 많은 의심을 받았다.^[4]

Geological Engineering Company는 유가 하락으로 인해 문을 닫았다. 1925년에 유가가 반등했고, 카처는 석유 회사 아메라다의 일부인 Geophysical Research Corporation(GRC)을 설립하는 데 도움을 주었다. 1930년에 카처는 GRC를 떠나 Geophysical Service Incorporated (GSI)를 설립하는 데 기여했다. GSI는 50년 이상 가장 성공적인 지진 계약 회사 중 하나였으며, 텍사스 인스트루먼츠의 모회사였다. 초기 GSI 직원 헨리 살바토리는 1933년에 회사를 떠나 웨스턴 지구물리를 설립했다. 탄화수소 탐사, 수문학, 공학 연구 및 기타 응용 분야에서 반사 지진학을 사용하는 많은 다른 회사들이 이 방법이 처음 발명된 이후 설립되었다. 최근 몇 년 동안 주요 서비스 회사로는 CGG, ION Geophysical, Petroleum Geo-Services, Polarcus, TGS 및 WesternGeco가 있었지만, 2015년 유가 폭락 이후, Polarcus^[5]와 같이 지진 서비스 제공업체는 재정적으로 어려움을 겪고 있으며, CGG^[6] 및 WesternGeco^[7]와 같은 회사는 지진 획득 환경에서 벗어나 기존 지진 데이터 라이브러리, 지진 데이터 관리 및 비지진 관련 유전 서비스에 집중하도록 구조 조정을 했다.

3. 방법론

지진파는 지구 내부에서 이동하는 기계적 교란으로, 매질의 음향 임피던스에 의해 결정되는 속도로 움직인다. 음향 임피던스 ''Z''는 다음 방정식으로 정의된다.^[8]

: $Z=v\rho \$

여기서 ''v''는 지진 위상 속도이고 ''ρ'' (그리스 ''로'')는 암석의 밀도이다.

지진파가 음향 임피던스가 다른 두 물질 사이의 경계면을 만나면, 파동 에너지의 일부는 경계면에서 반사되고 일부는 경계면을 굴절한다. 가장 기본적인 지진 반사 기술은 지진파를 생성하고 파동이 발생원으로부터 이동하여 경계면에서 반사된 후 표면에 있는 배열의 수신기 ( 지오폰 또는 수중 청음기)에 의해 감지되는 데 걸리는 시간을 측정하는 것으로 구성된다.^[8] 발생원에서 여러 수신기에 이르는 이동 시간과 지진파의 속도를 알면, 지구물리학자는 지하의 이미지를 구축하기 위해 파동의 경로를 재구성하려고 시도한다.

다른 지구물리적 방법과 마찬가지로 반사 지진학은 일종의 역문제로 볼 수 있다. 즉, 실험을 통해 수집된 데이터 세트와 실험에 적용되는 물리 법칙이 주어지면 실험자는 연구 중인 물리 시스템의 추상 모델을 개발하려고 한다. 반사 지진학의 경우, 실험 데이터는 기록된 지진 기록이며, 원하는 결과는 지구 껍질의 구조와 물리적 특성에 대한 모델이다. 다른 유형의 역문제와 마찬가지로, 반사 지진학에서 얻은 결과는 일반적으로 고유하지 않으며 (데이터에 적합한 모델이 둘 이상임) 데이터 수집, 처리 또는 분석의 비교적 작은 오류에 민감할 수 있다.^[9] 이러한 이유로 반사 지진 조사 결과를 해석할 때 각별한 주의를 기울여야 한다.

원래의 반사파 지진 탐사 방법은 지각을 통과하는 2차원 수직 프로파일을 따라 자료를 획득하는 것이었는데, 이는 현재 2D 자료로 불린다. 이 방법은 경사가 낮은 비교적 단순한 지질 구조를 가진 지역에서 잘 작동했다. 그러나 더 복잡한 구조의 지역에서는 2D 기법이 면외 반사 및 기타 인공물로 인해 지하를 제대로 영상화하지 못했다. 공간 에일리어싱 또한 2D 자료에서 선 간의 해상도 부족으로 인해 발생하는 문제이다. 1960년대의 초기 실험을 시작으로 지진 기법은 완전한 3차원 자료 획득 및 처리에 대한 가능성을 탐구했다. 1970년대 후반에 최초의 대규모 3D 데이터 세트가 획득되었고, 1980년대와 1990년대에 이 방법이 널리 사용되었다.^[19]^[20]

3. 1. 기본 원리

지진파는 지구 내부에서 이동하는 기계적 교란으로, 매질의 음향 임피던스에 의해 결정되는 속도로 움직인다. 음향 임피던스 ''Z''는 다음 방정식으로 정의된다.^[8]

:

Z=v\rho \

여기서 ''v''는 지진 위상 속도이고 ''ρ'' (그리스 ''로'')는 암석의 밀도이다.

지진파가 음향 임피던스가 다른 두 물질 사이의 경계면을 만나면, 파동 에너지의 일부는 경계면에서 반사되고 일부는 경계면을 굴절한다. 가장 기본적인 지진 반사 기술은 지진파를 생성하고 파동이 발생원으로부터 이동하여 경계면에서 반사된 후 표면에 있는 배열의 수신기 ( 지오폰 또는 수중 청음기)에 의해 감지되는 데 걸리는 시간을 측정하는 것으로 구성된다.^[8] 발생원에서 여러 수신기에 이르는 이동 시간과 지진파의 속도를 알면, 지구물리학자는 지하의 이미지를 구축하기 위해 파동의 경로를 재구성하려고 시도한다.

반사 지진학은 일종의 역문제로 볼 수 있다. 즉, 실험을 통해 수집된 데이터 세트와 실험에 적용되는 물리 법칙이 주어지면 실험자는 연구 중인 물리 시스템의 추상 모델을 개발하려고 한다. 반사 지진학의 경우, 실험 데이터는 기록된 지진 기록이며, 원하는 결과는 지구 껍질의 구조와 물리적 특성에 대한 모델이다. 다른 유형의 역문제와 마찬가지로, 반사 지진학에서 얻은 결과는 일반적으로 고유하지 않으며 데이터 수집, 처리 또는 분석의 비교적 작은 오류에 민감할 수 있다.^[9]

지진파 반사의 일반적인 원리는 탄성파를 (예: 다이너마이트 폭발 또는 바이브로사이즈와 같은 에너지원을 사용하여) 지구로 보내는 것이다. 지구 내부의 각 층은 파동 에너지의 일부를 반사하고 나머지는 굴절되도록 한다. 이 반사된 에너지파는 미리 결정된 시간 동안 수신기에 의해 기록되는데, 수신기는 지면에 배치되어 지면의 움직임을 감지한다. 육상에서는 일반적으로 사용되는 수신기는 지오폰이라고 하는 작고 휴대 가능한 기기이며, 지반 운동을 아날로그 신호 전기 신호로 변환한다. 물속에서는 수중 청음기가 사용되는데, 압력 변화를 전기 신호로 변환한다. 단일 발파에 대한 각 수신기의 응답은 "트레이스"로 알려져 데이터 저장 장치에 기록된 다음 발파 위치가 이동하고 프로세스가 반복된다. 일반적으로 기록된 신호는 상당한 양의 신호 처리를 거친다.^[10]

3. 2. 반사 및 투과

지진 P파가 음향 임피던스가 다른 두 물질 사이의 경계면에 도달하면 파동 에너지의 일부는 경계면에서 반사되고, 일부는 경계면을 통과하여 전달된다. 반사파의 진폭은 입사파의 진폭에 지진 ''반사 계수''

R

를 곱하여 예측하며, 이 값은 두 물질 간의 음향 임피던스 차이에 의해 결정된다.^[10]

표면 수직 입사(정면 충돌)로 경계면에 도달하는 파동의 경우, 반사 계수의 수식은 다음과 같다.

:

R=\frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1}

,

여기서

Z_1

과

Z_2

는 각각 첫 번째 매질과 두 번째 매질의 임피던스이다.^[10]

마찬가지로, 입사파의 진폭에 ''투과 계수''

T

를 곱하여 경계면을 통과하여 전달되는 파동의 진폭을 예측한다. 수직 입사 투과 계수의 공식은 다음과 같다.

:

T=1+R=\frac{2 Z_2}{(Z_2 + Z_1)}

.^[10]

반사파와 투과파 에너지의 합은 입사파의 에너지와 같아야 한다.^[10]

반사의 강도 변화를 관찰함으로써 지진학자들은 지진 임피던스의 변화를 추론할 수 있다. 이어서, 이 정보를 사용하여 밀도 및 위상 속도와 같은 경계면의 암석 특성 변화를 지진 역산을 통해 추론한다.^[10]

P파가 수직 입사가 아닌 각도로 경계면에서 반사될 때 발생하는 모드 변환을 보여주는 다이어그램

수직 입사가 아닌 경우, P파와 S파 사이의 모드 변환으로 인해 상황이 훨씬 더 복잡해지며, 이는 Zoeppritz 방정식으로 설명된다. 1919년, 칼 조에프리츠(Karl Zoeppritz)는 입사각과 6개의 독립적인 탄성 매개변수의 함수로, 평면 경계면에서 입사 P파에 대한 반사 및 굴절파의 진폭을 결정하는 4개의 방정식을 유도했다.^[8]

각각의 반사 진폭을 제어하는 반사 및 투과 계수는 입사각에 따라 달라지며, 이는 암석의 유체 함량 등 (수많은 다른 것들 중에서)에 대한 정보를 얻는 데 사용될 수 있다. AVO(진폭 대 오프셋)는 Zoeppritz 방정식에 대한 실용적인 근사치를 유도하기 위한 이론적 연구와 컴퓨터 처리 능력의 발전에 의해 촉진되었다. Zoeppritz 방정식의 가장 일반적으로 사용되는 3항 단순화는 1985년에 개발되었으며 "Shuey 방정식"으로 알려져 있다. 추가적인 2항 단순화는 "Shuey 근사"로 알려져 있으며, 입사각이 30도 미만인 경우(일반적으로 지진 탐사에서 해당) 유효하며, 아래와 같다.^[12]

:

R(\theta ) = R(0) + G \sin^2 \theta

여기서

R(0)

= 제로 오프셋(수직 입사)에서의 반사 계수;

G

= AVO 기울기, 중간 오프셋에서의 반사 거동을 설명하며,

(\theta)

= 입사각이다.

3. 3. 자료 획득

지진 데이터 획득은 지진 탐사의 세 단계 중 첫 번째 단계이며, 나머지 두 단계는 지진 데이터 처리와 지진 해석이다.^[28] 지진 탐사는 일반적으로 국영 석유 회사와 국제 석유 회사가 설계하며, CGG, Petroleum Geo-Services, WesternGeco와 같은 서비스 회사에 측정을 의뢰한다.

육상 지진 탐사는 수백 톤의 장비와 수백 명에서 수천 명의 인력을 필요로 하며, 광대한 지역에 여러 달 동안 배치되는 대규모 사업이다.^[29] 육상 탐사에서 제어된 지진원에는 바이브로시스와 다이너마이트가 일반적인 선택이다. 바이브로시스는 저렴하고 효율적이지만 평평한 지면에서 작동해야 하며, 개발되지 않은 지역에서는 사용이 어렵다. 이 방법은 무거운 전지형 차량이 강철판을 땅에 내려놓고 진동시키는 방식이다.^[30] 낮은 에너지 밀도를 생성하여 다이너마이트가 심각한 손상을 일으킬 수 있는 도시 및 기타 개발된 지역에서 사용할 수 있지만, 바이브로시스 트럭에 부착된 큰 무게는 자체적인 환경 피해를 유발할 수 있다.^[31] 다이너마이트는 이상적인 지구물리학적 지진원이지만, 환경적 단점이 있다. 1954년경 무게 낙하가 도입되기 전까지 유일한 지진원이었다.^[32] 탐사 효율성을 높이기 위해 여러 지진원을 동시에 사용하려는 시도가 있었으며, 성공적인 예는 독립 동시 스위핑(ISS)이다.^[33] 육상 지진 탐사는 상당한 물류 지원을 필요로 한다.

해양 탐사 획득 (예인 스트리머)를 위한 R/V Western Legend

예인 스트리머 해양 탄성파 탐사는 전문 탄성파 선박을 사용하여 수행되며, 스트리머에는 하이드로폰 그룹이 포함되어 있다. 최신 스트리머 선박은 여러 개의 스트리머를 선미에 예인하며, 람포름 시리즈 선박에서 볼 수 있듯이 스트리머 수를 총 24개까지 늘렸다.^[34] 스트리머 선박은 고에너지원, 특히 고압 에어 건 어레이를 예인하여 해저에 에너지 펄스를 생성하고, 스트리머 수신기 그룹에서 반사된 에너지 파를 기록한다. 해양 탄성파 탐사는 현대 예인 스트리머 선박의 크기와 예인 능력으로 인해 상당한 양의 데이터를 생성한다.^[35]

2개의 소스와 단일 스트리머를 예인하는 탄성파 선박은 ''협각 예인 스트리머''(NATS)라고 한다. 2000년대 초반까지 NATS 탐사는 초기 탐사에는 유용하지만, 유정의 정확한 위치를 결정해야 하는 개발 및 생산에는 부적합하다는 것이 받아들여졌다.^[36] 이는 ''다각 예인 스트리머''(MAZ)의 개발로 이어졌다.^[37] 염의 탄성파 특성은 해양 탄성파 탐사에 추가적인 문제를 제기하며, 이는 NATS 탐사 유형에 또 다른 변형인 ''광각 예인 스트리머''(WAZ)로 이어졌으며, 2004년 매드 도그 유전에서 처음 테스트되었다.^[38]

해양 탐사 획득은 시추선에만 국한되지 않으며, 해저에 지진계와 수진기의 케이블을 설치하고 별도의 음원 선박을 사용할 수도 있다. 이 방법은 원래 생산 플랫폼과 같은 장애물이 있는 지역에서 지진 탐사를 수행하기 위해 개발되었다.^[39] 해저 케이블(OBC)은 얕은 해역 및 전이 구역 환경과 같이 시추선을 사용할 수 없는 지역에서도 광범위하게 사용되며, 원격 조종 잠수정 (ROV)으로 깊은 수심에서도 배치할 수 있다. 기존 OBC 탐사는 2성분 수신기를 사용하지만, 최근에는 4성분 센서를 사용하도록 확장되었다. 4성분 센서는 전단파를 기록할 수 있다는 장점이 있다.^[40] OBC는 운영상의 장점 외에도 탐사 기하학적 구조와 관련된 증가된 폴드와 더 넓은 방위각 범위에서 기존의 NATS 탐사에 비해 지구물리적인 장점을 갖는다.^[41]

2005년에는 해저 노드(OBN)가 아틀란티스 유전에서 처음 시도되었다.^[42] 노드 기술은 해저 케이블 기술의 직접적인 발전으로, 해저에 직접 수중 음파 탐지기를 배치하는 기능이다. 노드는 수중 음파 탐지기와 3개의 수평 및 수직 축 방향 센서를 포함하는 자체 포함된 4성분 장치이다.

대규모 노드 측량은 안전하고 관리가 잘 된 보관 구역에 대한 상당한 요구 사항을 만들 수 있다

노드는 스트리머 선박이 안전하게 진입할 수 없는 지역에서 사용할 수 있으며, 노드 선박의 안전한 항해와 노드 배치 전에 일반적으로 수심 측정 해저 측량을 수행하여 측량 지역의 해저 지형을 측면 스캔 기술을 사용하여 자세히 매핑한다. 노드의 경우, 노드를 회수하고 데이터를 수확할 때까지 데이터가 기록될 것이라고 가정한다. 노드는 자체적으로 포함되어 있으며 배포 후 어떤 시스템에도 연결되지 않으므로 노드의 작동 상태에 대한 실시간 품질 관리 요소가 없다.

노드는 충전 가능한 내부 리튬 이온 배터리 팩 또는 교체 가능한 비충전식 배터리로 전원이 공급된다. 노드 장치의 배터리 수명은 노드 프로젝트 설계에서 중요한 고려 사항이다. 또 다른 중요한 고려 사항은 내부 시계 드리프트 보정을 사용하여 개별 노드 시계 장치의 시간을 동기화하는 것이다.

노드 유형 및 사양에 따라 노드 취급 시스템 설계와 배포 및 회수 모드가 결정된다. 현재 두 가지 주류 접근 방식은 로프 위의 노드 및 ROV 작업이다.

'''로프 위의 노드'''

이 방법은 노드를 강철 와이어 또는 고사양 로프에 부착해야 한다. 각 노드는 프로스펙트 설계에 따라 로프를 따라 균등하게 배치된다. 그런 다음 이 로프는 동적 위치 결정을 사용하여 전문 노드 선박에 의해 배치된다. 이들은 종종 핑거와 함께 제공되어 배포 시 각 노드의 확실한 해저 위치를 설정할 수 있다. 노드 라인은 일반적으로 닻 또는 갈고리 드래깅으로 회수하여 노드 라인을 선박으로 다시 회수한다.

로프 위의 노드는 일반적으로 프로스펙트 내의 수심이 얕은 경우 사용된다. 더 깊은 수심 작업의 경우, 노드의 정확한 배치를 보장하기 위해 동적 위치 결정 선박이 사용되지만, 이러한 대형 선박은 해안에서 얼마나 멀리 안전하게 항해할 수 있는지에 대한 제한이 있다.

'''ROV 배포'''

이 방법은 ROV (원격 조작 수중 차량) 기술을 활용하여 노드를 처리하고 배치한다. 이러한 유형의 배포 및 회수 방법은 노드로 가득 찬 바구니를 사용하여 물에 낮춥니다. ROV는 호환되는 노드 바구니에 연결하여 사전 정의된 순서로 트레이에서 개별 노드를 제거한다. 각 노드는 할당된 사전 플롯 위치에 배치된다. 회수 시, 프로세스는 반대로 작동한다.

ROV 작업은 일반적으로 깊은 수심 노드 프로젝트에 사용되며, 종종 개방 해역에서 수심 3000미터까지 사용된다. 그러나 ROV 작업과 관련된 몇 가지 문제가 있다.

4D(4차원) 탐사 또는 시계열 탐사는 일정 기간을 두고 반복 수행되는 3차원 탄성파 탐사로, 4D라는 용어는 이 경우 시간이라는 네 번째 차원을 의미한다. 시계열 탐사는 생산 중 저류층의 변화를 관찰하고 기존 탄성파 탐사로는 감지할 수 없는 흐름의 장벽이 있는 구역을 식별하기 위해 수행된다. 이러한 탐사의 대부분은 NATS 탐사(NATS surveys)로 반복적으로 수행되었는데, 이는 획득 비용이 저렴하고 역사적으로 대부분의 유전에 이미 NATS 기준 탐사가 있었기 때문이다. 이러한 탐사 중 일부는 해저 케이블을 사용하여 수집되는데, 이는 케이블을 제거한 후 이전 위치에 정확하게 배치할 수 있기 때문이다. 또한 해저 케이블을 구매하여 영구적으로 배치한 유전에 대해 여러 건의 4D 탐사가 설정되었다.

예인 스트리머(towed streamer) 기술을 사용하는 4D 탄성파 탐사는 매우 어려울 수 있다. 날씨, 조수, 해류, 심지어 연중 시기조차 이러한 탐사가 재현성 목표를 얼마나 정확하게 달성할 수 있는지에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

OBN(Ocean Bottom Node, 해저 노드)은 탄성파 탐사를 정확하게 반복하는 또 다른 매우 좋은 방법임이 입증되었다. 노드를 사용한 세계 최초의 4D 탐사는 2009년 아틀란티스 유전(Atlantis Oil Field)에서 수행되었으며, 노드는 2005년에 배치되었던 위치로부터 수 미터 이내에 ROV(원격 조종 잠수정)에 의해 배치되었다.

3. 4. 자료 처리

지진 데이터 처리에는 디콘볼루션, 공통 중점(CMP) 스태킹, 마이그레이션의 세 가지 주요 과정이 있다.^[44]

디콘볼루션은 지진파 기록이 지구의 반사율 계열과 왜곡 필터의 컨볼루션이라고 가정하여 지구의 반사율 계열을 추출하는 과정이다.^[45] 이 과정은 지진파를 붕괴시켜 시간 분해능을 향상시키지만, 추가 정보가 없으면 유일하지 않다. 디콘볼루션 연산은 캐스케이딩될 수 있으며, 각 디콘볼루션은 특정 유형의 왜곡을 제거하도록 설계되었다.

공통 중점(CMP) 스태킹은 특정 지하 위치가 여러 번, 서로 다른 오프셋에서 샘플링되었다는 사실을 이용하는 강력한 과정이다. 지구물리학자는 동일한 지하 위치를 샘플링하는 다양한 오프셋을 가진 기록들을 구성할 수 있으며, 이를 ''공통 중점 집합''이라고 한다.^[46] 평균 진폭을 계산하여 임의 잡음을 줄이지만 지진 진폭과 오프셋 간의 관계에 대한 정보는 손실된다. CMP 스택 직전에 적용되는 수직 변위 보정 및 정적 보정과 같은 덜 중요한 과정도 있다. 해양 지진 데이터와 달리 육상 지진 데이터는 발파 지점과 수신기 위치 간 고도 차이를 보정해야 한다. 이 보정은 평평한 기준면으로의 수직 시간 이동 형태이며 ''정적 보정''이라고 하지만, 근지표면 속도를 정확히 알 수 없어 추가 보정이 필요하며, 이를 ''잔류 정적 보정''이라고 한다.

지진 마이그레이션은 지진 이벤트를 표면에서 기록된 위치가 아닌 지하에서 발생한 위치로 기하학적으로 재배치하여 지하의 보다 정확한 이미지를 생성하는 과정이다.

3. 5. 잡음

지하 인터페이스에서의 반사 외에도 수신기에는 여러 지진 응답이 감지되는데, 이는 불필요하거나 원치 않는 신호이다.

지진 기록에서 노이즈의 종류. 좌상단: 공기파; 우상단: 헤드파; 좌하단: 표면파; 우하단: 다중 반사파.

공기파는 진원에서 수신기로 직접 이동하는 결맞는 잡음의 한 예시이다. 공기 중 소리의 속도인 330m/s로 이동하므로 쉽게 식별 가능하다.

레일리파는 고체의 자유 표면을 따라 전파되는데, 공기의 탄성 계수와 밀도가 암석에 비해 매우 낮아 지구 표면은 대략 자유 표면으로 간주된다. 저속, 저주파, 고진폭 레일리파는 지진 기록에 자주 나타나 신호를 가리고 데이터 품질을 저하시킨다. '지반 진동(Ground Roll)'이라고 불리는 이 코히어런트 노이즈는 신중하게 설계된 지진 탐사를 통해 감쇠될 수 있다.^[13] 숄테파는 지반 진동과 유사하나 해저(유체/고체 경계면)에서 발생하여 해양 지진 기록에서 심부 반사를 가릴 수 있다.^[14] 이러한 파동의 속도는 파장에 따라 달라지는 분산성을 가지며, 파형 모양은 거리에 따라 변한다.^[15]

두 번째 매질을 따라 전파하며 경계면에서 굴절되는 머리파는 경계면에 평행한 진동 운동을 생성한다. 이러한 운동은 표면에서 감지되는 상부 매질의 교란을 유발하며, 지진 굴절 탐사에 활용된다.^[8]

지진 기록에서 둘 이상의 반사를 겪은 이벤트는 ''다중 반사파''로, 1차 반사와의 간섭 여부에 따라 단거리(페그-레그) 또는 장거리로 나뉜다.^[16]^[17] 해양 지진 데이터에서는 수체 바닥과 공기-물 경계면에서 발생하는 다중 반사파가 흔하며, 지진 처리를 통해 제거된다.

문화적 잡음은 기상 현상, 비행기, 헬리콥터, 전력선, 선박(해양 탐사의 경우) 등에서 발생하며 수신기에 감지될 수 있다. 특히 도시 환경(예: 전력선)에서 중요하며 제거하기 어렵다. 이러한 환경에서는 미세 전자기계 시스템(MEMS)과 같은 센서를 사용하여 간섭을 줄인다.^[18]

3. 6. 해석

반사파가 특정 경계면에서 지진계에 도달하는 데 걸리는 시간을 ''주행 시간''이라고 한다. 암석의 탄성파 속도를 알면 주행 시간을 사용하여 반사면의 깊이를 추정할 수 있다. 단순한 수직으로 이동하는 파동의 경우, 표면에서 반사면까지 왕복하는 주행 시간

t

를 왕복 시간(TWT)이라고 하며, 다음과 같은 공식으로 나타낸다.

:

t = 2\frac{d}{V}

,

여기서

d

는 반사면의 깊이이고,

V

는 암석 내의 파동 속도이다.^[10]

여러 지진 기록에 나타나는 일련의 관련 반사를 흔히 ''반사 이벤트''라고 한다. 지진학자는 반사 이벤트를 상관시킴으로써 반사를 생성한 지질학적 구조의 추정 단면을 만들 수 있다.^[10]

지진 해석의 목표는 처리된 지진 반사파 지도로부터 일관된 지질학적 이야기를 얻는 것이다.^[47] 가장 단순한 수준에서 지진 해석은 2D 또는 3D 데이터 세트 전체에서 연속적인 반사파를 추적하고 상관시키는 것을 포함하며, 이를 지질학적 해석의 기초로 사용한다. 이의 목표는 특정 지질층의 깊이에서 공간적 변화를 반영하는 구조도를 생성하는 것이다. 이러한 지도를 사용하여 탄화수소 트랩을 식별하고 부피 계산을 할 수 있는 지하 모델을 만들 수 있다. 그러나 지진 데이터 세트는 이 작업을 수행할 수 있을 정도로 명확한 그림을 제시하는 경우는 드물다. 이는 주로 수직 및 수평 지진 해상도^[48] 때문이며, 종종 노이즈와 처리의 어려움도 품질이 낮은 그림을 초래한다. 이로 인해 지진 해석에는 항상 어느 정도 불확실성이 있으며, 특정 데이터 세트가 데이터에 맞는 솔루션을 하나 이상 가질 수 있다. 이러한 경우, 추가 지진 탐사, 시추공 검층 또는 중력 및 자력 탐사 데이터 형태의 더 많은 데이터가 솔루션을 제한하는 데 필요할 것이다. 지진 처리자의 사고방식과 유사하게, 지진 해석자는 일반적으로 측량 지역의 포기를 유도하기보다는 추가 작업을 장려하기 위해 낙관적인 태도를 갖도록 권장된다.^[49] 지진 해석은 지질학자와 지구물리학자 모두에 의해 수행되며, 대부분의 지진 해석자는 두 분야 모두에 대한 이해를 가지고 있다.

탄화수소 탐사에서 해석자가 특히 구분하려고 하는 특징은 석유 저류층을 구성하는 부분, 즉 근원암, 저류암, 덮개암, 트랩이다.

지진 속성 분석은 기존의 지진 이미지에서 더 미묘할 수 있는 정보를 향상시키기 위해 분석할 수 있는 지진 데이터에서 수량을 추출하거나 파생하는 것을 포함하며, 이는 데이터에 대한 더 나은 지질학 또는 지구물리학적 해석으로 이어진다.^[50] 분석할 수 있는 속성의 예로는 평균 진폭이 있으며, 이는 밝은 점과 어두운 점, 일관성 및 amplitude versus offset의 윤곽을 나타낼 수 있다. 탄화수소의 존재를 보여줄 수 있는 속성을 직접 탄화수소 지표라고 한다.

4. 응용 분야

반사파 지진학은 여러 분야에서 광범위하게 사용되며, 그 응용 분야는 조사 깊이에 따라 세 그룹으로 분류할 수 있다.^[21]

지표 근접 응용 - 일반적으로 공학 및 환경 조사와 석탄^[22] 및 광물 탐사에 사용되며, 최대 약 1km 깊이의 지질을 이해하는 것을 목표로 하는 응용 분야이다.^[23] 최근 개발된 반사파 지진학 응용 분야는 지열 에너지 조사에도 사용되며, 이 경우 조사 깊이는 최대 2km까지 가능하다.^[25]
탄화수소 탐사 - 탄화수소 산업에서 지하 최대 10km 깊이에서 음향 임피던스 대비를 고해상도로 매핑하는 데 사용된다. 이는 지진 속성 분석 및 기타 탐사 지구물리학 도구와 결합하여 지질학자가 관심 지역의 지질 모델을 구축하는 데 도움을 줄 수 있다.
광물 탐사 - 지표 근접(<300m) 광물 탐사에 대한 전통적인 접근 방식은 지질 매핑, 지구화학 분석 및 항공 및 지상 기반 잠재장 방법(특히 미개척지 탐사)^[26]을 사용하는 것이었지만, 최근 수십 년 동안 반사파 지진학은 경암 환경에서 탐사를 위한 유효한 방법이 되었다.
지각 연구 - 최대 100km 깊이에서 모호로비치 불연속면 이상까지 지구 지각의 구조와 기원에 대한 조사.

탄성파 대신 전자기 스펙트럼을 사용하고 침투 깊이가 더 얕은 반사파 지진학과 유사한 방법은 지표 투과 레이더 또는 GPR로 알려져 있다.

4. 1. 탄화수소 탐사

반사파 지진학은 탄성파 반사라고도 하며, 탄화수소 산업에서는 탄성파로 줄여서 부르기도 한다. 석유 지질학자와 지구물리학자들이 잠재적인 유류 저장소를 지도화하고 해석하는 데 사용한다.^[27] 20세기 후반 이후 컴퓨터 성능이 크게 향상되면서 탄성파 탐사의 규모와 범위가 커졌으며, 대규모 고해상도 3D 탐사를 일상적으로 수행하게 되었다.^[27] 목표와 기본 원리는 동일하게 유지되었지만, 방법은 수년에 걸쳐 약간 변경되었다.

탄성파 탄화수소 탐사의 주요 환경은 육상, 전이대 및 해양이다.

육상 - 육상 환경은 지구상에 존재하는 거의 모든 유형의 지형을 포괄하며, 각각 고유한 물류 문제를 야기한다. 이러한 환경의 예로는 정글, 사막, 북극 툰드라, 숲, 도시 환경, 산악 지역 및 사바나가 있다.

전이대(TZ) - 전이대는 육지와 바다가 만나는 지역으로, 대형 탄성파 선박에는 수심이 너무 얕지만, 육상에서 전통적인 탐사 방법을 사용하기에는 너무 깊어 고유한 어려움을 제시한다.^[27] 이러한 환경의 예로는 강 삼각주, 늪 및 습지, 산호초, 해변 조수 지역 및 파도 지역이 있다. 전이대 탄성파 팀은 종종 육상, 전이대 및 얕은 해양 환경에서 단일 프로젝트를 수행하여 지하에 대한 완전한 지도를 얻는다.

해양 - 해양 지역은 얕은 수역(수심 30~40m 미만이 일반적으로 3D 해양 탄성파 작업의 얕은 수역으로 간주됨) 또는 일반적으로 바다와 대양(예: 멕시코만)과 관련된 깊은 수역에 있다.

4. 2. 광물 탐사

4. 3. 지각 연구

반사파 지진학은 1970년대에 구조 지질학 및 지구의 지각 연구에 처음 사용되었으며, 대륙 반사 프로파일링 컨소시엄(COCORP)과 같은 단체에서 시작되었다.^[51] COCORP는 영국 BIRPS, 프랑스 ECORS 등 다른 국가에서도 심부 지진 탐사를 할 수 있도록 영감을 주었다.^[51] 영국 기관 반사 프로파일링 신디케이트(BIRPS)는 북해에서 석유 탄화수소 탐사 결과로 시작되었다. 탐사 중인 지질 구조와 퇴적 분지를 형성한 구조 운동 과정을 이해하는 데 어려움이 있다는 것이 분명해졌다. 이 노력은 상당한 결과를 낳았으며 해양 지진 조사를 통해 지각을 관통하여 상부 맨틀까지 뻗어 있는 충상 단층과 같은 지형을 프로파일링하는 것이 가능하다는 것을 보여주었다.^[52]

4. 4. 기타 응용

반사파 지진학은 여러 분야에서 광범위하게 사용되며, 그 응용 분야는 조사 깊이에 따라 세 그룹으로 분류할 수 있다.^[21]

지표 근접 응용 - 일반적으로 공학 및 환경 조사와 석탄^[22] 및 광물 탐사에 사용되며, 최대 약 1km 깊이의 지질을 이해하는 것을 목표로 하는 응용 분야이다.^[23] 최근 개발된 반사파 지진학 응용 분야는 지열 에너지 조사에도 사용되며, 이 경우 조사 깊이는 최대 2km까지 가능하다.^[25]
탄화수소 탐사 - 탄화수소 산업에서 지하 최대 10km 깊이에서 음향 임피던스 대비를 고해상도로 매핑하는 데 사용된다. 이는 지진 속성 분석 및 기타 탐사 지구물리학 도구와 결합하여 지질학자가 관심 지역의 지질 모델을 구축하는 데 도움을 줄 수 있다.
광물 탐사 - 지표 근접(<300m) 광물 탐사에 대한 전통적인 접근 방식은 지질 매핑, 지구화학 분석 및 항공 및 지상 기반 잠재장 방법(특히 미개척지 탐사)^[26]을 사용하는 것이었지만, 최근 수십 년 동안 반사파 지진학은 경암 환경에서 탐사를 위한 유효한 방법이 되었다.
지각 연구 - 최대 100km 깊이에서 모호로비치 불연속면 이상까지 지구 지각의 구조와 기원에 대한 조사.

탄성파 대신 전자기 스펙트럼을 사용하고 침투 깊이가 더 얕은 반사파 지진학과 유사한 방법은 지표 투과 레이더 또는 GPR로 알려져 있다.

5. 환경 영향 및 규제

모든 인간 활동과 마찬가지로 반사파 지진 탐사 역시 지구의 자연 환경에 어느 정도 영향을 미친다.^[53] 탄화수소 산업과 환경 단체 모두 이러한 영향에 대한 연구에 참여하고 있다.

육상에서 지진 탐사를 수행하려면 장비와 인력을 운송하기 위한 도로 건설이 필요할 수 있으며, 장비 배치를 위해 초목을 제거해야 할 수도 있다. 탐사가 비교적 개발되지 않은 지역에서 이루어지는 경우, 상당한 서식지 교란이 발생할 수 있으며, 많은 정부는 지진 회사가 환경 파괴에 관한 엄격한 규칙을 준수하도록 요구한다. 예를 들어, 지진원으로서 다이너마이트의 사용이 허용되지 않을 수 있다.^[53] 지진 처리 기술을 사용하면 지진선을 자연적인 장애물을 우회하거나 기존의 비직선 트랙 및 길을 사용할 수 있다. 신중한 계획을 통해 육상 지진 탐사의 환경적 영향을 크게 줄일 수 있다. 최근에는 측량기에 대한 관성 항법 장비의 사용으로 나무 사이의 측량선을 구불구불하게 할 수 있게 되어 지진의 영향을 줄였다.^[53]

육상에서 수행되는 모든 지진 탐사가 미칠 수 있는 잠재적 영향은 계획 단계에서 평가하고 효과적으로 관리해야 한다. 잘 규제된 환경에서는 작업 시작 전에 일반적으로 환경 및 사회 영향 평가(ESIA) 또는 환경 영향 평가(EIA) 보고서를 요구한다. 프로젝트 계획에서는 또한 프로젝트가 완료된 후 남겨질 영향이 있다면, 그 영향을 인식해야 한다. 계약 및 프로젝트가 수행된 법률에 따라 복구 계획을 관리하는 것은 계약자와 클라이언트의 책임이다.^[53]

프로젝트 규모에 따라 육상 지진 작업은 특히 저장 시설, 캠프 유틸리티, 폐기물 관리 시설(검은 물 및 회색 물 관리 포함), 일반 및 지진 차량 주차 구역, 작업장 및 유지 관리 시설, 생활 숙소가 필요한 경우 상당한 지역적 영향과 상당한 물리적 공간을 차지할 수 있다. 지역 주민과의 접촉은 소음 증가, 24시간 운영, 교통량 증가와 같은 일상 생활에 잠재적인 지장을 줄 수 있으며, 이러한 사항을 평가하고 완화해야 한다.^[53]

고고학적 고려 사항도 중요하며, 프로젝트 계획은 고려해야 할 법적, 문화적, 사회적 요구 사항을 수용해야 한다. 건물 및 고고학적 구조물로부터 안전한 작업 거리를 평가하여 그 영향을 최소화하고 손상을 방지하기 위해 전문적인 기술을 사용할 수 있다.^[53]

해양 탄성파 탐사의 주요 환경 문제는 고에너지 탄성파원과 관련된 소음이 고래, 돌고래, 참돌고래와 같은 고래류를 포함한 동물 생태계를 교란하거나 해칠 수 있다는 점이다.^[53] 이들은 서로 의사소통하는 주요 수단으로 소리를 사용하기 때문이다. 높은 수준의 장기간 소음은 청력 손실과 같은 신체적 손상을 유발할 수 있으며, 낮은 수준의 소음은 청력의 일시적인 역치 이동을 유발하여 해양 생물에게 중요한 소리를 모호하게 하거나 행동을 방해할 수 있다.^[54]

한 연구에 따르면^[55] 이동하는 혹등고래는 작동하는 탄성파 탐사선과 최소 3km의 간격을 유지하며, 어미와 새끼가 있는 혹등고래 무리는 민감도가 증가하여 7~12km의 더 넓은 간격을 유지하는 것으로 나타났다. 반대로, 이 연구는 수컷 혹등고래가 단일 작동 에어건에 매료되었는데, 이는 낮은 주파수의 소리를 고래의 부상 행동으로 오인한 것으로 추정된다는 것을 발견했다. 고래 외에도 바다거북, 물고기, 오징어 모두 접근하는 탄성파원에서 경계 및 회피 행동을 보였다. 탄성파 탐사 소음이 해양 생물에 미치는 영향에 대한 보고서를 비교하기는 어렵다. 방법과 단위가 제대로 문서화되지 않는 경우가 많기 때문이다.^[55]

회색고래는 탄성파 시험 지역에서 30km 이상 떨어진 곳에서 정기적인 이동 및 먹이 활동을 피한다. 마찬가지로 회색고래의 호흡이 더 빨라져 고래의 불편함과 공황 상태를 나타냈다. 이러한 간접적인 증거로 인해 연구자들은 회피와 공황 상태가 고래의 좌초 증가의 원인일 수 있다고 믿게 되었지만, 이러한 질문에 대한 연구가 진행 중이다.

그럼에도 불구하고, 에어건은 고래류가 매우 가까운 거리, 일반적으로 1km 이내에서 발견될 때만 작동이 중단된다.^[56]

다른 관점에서, 국제 지구물리 계약자 협회(IAGC)와 국제 석유 및 가스 생산자 협회(IOGP)의 공동 논문은 해양 탄성파 탐사에 의해 생성되는 소음이 자연적인 탄성파 소음원과 유사하다고 주장한다.^[57]

영국 정부 기관인 공동 자연 보존 위원회(JNCC)는 '지구물리 탐사(탄성파 탐사 지침)에서 해양 포유류의 부상 위험을 최소화하기 위한 JNCC 지침'(2017년)과 같이 전 세계 탄성파 계약의 가능한 기준선으로 국제적으로 사용되는 참고 자료 중 하나이다.^[58]^[59]^[60]

21세기에 수행되는 탄성파 탐사의 규모와 범위는 매우 크다. 역사적으로 탄성파 탐사는 몇 주 또는 몇 달 동안 지속되고 지역화되는 경향이 있었지만, OBN 기술을 사용하면 탐사가 수천 평방킬로미터의 바다를 덮을 수 있으며, 여러 에너지원에서 하루 24시간 바다에 음파 에너지를 지속적으로 투입하면서 몇 년 동안 계속될 수 있다. 이러한 대규모 작업이 해양 생물에 미치는 장기적인 영향을 평가하는 것은 매우 어려울 수 있다.^[61]

2017년에 IOGP는 탐사 중 교란을 피하기 위해 다음과 같은 권고 사항을 발표했다.^[62]

각 작업의 특정 환경 조건을 해결하여 음파 노출 및 선박 교통이 해양 포유류에게 해를 끼치지 않도록 보호 조치를 사용한다.
번식 및 먹이 활동 지역과 같이 알려진 민감 지역과 기간을 피하도록 탐사를 계획한다.
탄성파원 주변에 배제 구역을 설정하여 음파로 인한 잠재적인 유해 영향으로부터 해양 동물을 추가적으로 보호한다. 배제 구역은 일반적으로 음원 주변에 반지름이 최소 500미터인 원으로 설정된다.
해양 포유류 관찰자와 청취 장치를 사용하여 음파를 생성하는 작업이 시작되기 전에 해양 포유류 및 기타 보호 종을 시각적 및 음향적으로 모니터링한다. 이러한 관찰자는 작업 중 보호 관행 준수를 돕고, 상세한 보고서를 통해 탐사 지역의 생물 다양성에 대한 정보를 지역 정부에 제공한다.
일반적으로 탄성파 생산은 탄성파선의 시작 부분에서 음원으로부터 매우 낮은 수준에서 완전한 작동 수준까지 음파 수준을 점진적으로 증가시키는 "소프트 스타트" 또는 "램프 업"으로 시작된다. 보통 20~40분 이상 걸린다. 이 소프트 스타트 절차는 음원에 가까이 있을 수 있는 동물이 소리가 커짐에 따라 이동할 시간을 주기 위한 것이다.

탄성파 탐사가 진행되는 규제 환경은 매우 중요하다. 북해 또는 멕시코만과 같이 규제가 엄격한 지역에서는 법적 요구 사항이 계약 수준에서 명확하게 명시되며, 계약자 및 고객 모두 비준수의 결과가 상당한 벌금 또는 탐사 블록에 대한 허가 철회와 같이 심각할 수 있으므로 규정을 준수할 것이다. 그러나 다양한 해양 생물군계가 풍부하지만 환경법이 미약하고 규제 기관이 비효율적이거나 심지어 존재하지 않는 일부 국가가 있다. 규제 체계가 견고하지 않은 이러한 상황은 해양 환경 보호 노력을 심각하게 저해할 수 있다. 이는 국영 석유 및 가스 회사가 국가에서 지배적이며 규제 기관이 또한 국영으로 운영되는 경우에 자주 발생하며, 따라서 진정으로 독립적인 것으로 간주되지 않는다.^[62]

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