GPR 지하탐사

 

LMX150TM FINDARⓡ  BY 지오솔루션즈

 

 

 

 

 

 

O GPR 탐사 개요

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1) 개요

지오레이다(GPR)이란 고주파의 전자파 신호를 공중에 방사시킨 후 목표물의 탐지 및 위치를 파악하는 레이다 탐사법을 지하에 적용시킨 것이다. 지오레이다 탐사법은 수MHz - 수GHz 범위의 고주파 대역을 사용하는 물리탐사법의 일종으로 지하 불균질대에 대한 고분해능의 영상을 연속적으로 얻을 수 있어 구조물 내부 및 지반에 대한 정보를 신속하고 경제적으로 획득할 수 있기 때문에 그 적용 대상이 지하매설물, 배면공동, 터널의이상대 탐지 등 여러 분야로 확산되고 있으며 기존의 조사법에 비해 장비의 운용과 자료 수집 및 처리가 비교적 간단하고 결과자료의 해상도 및 정밀도가 뛰어나기 때문에 보통 20m 이하의 천부 지반 탐사나 수cm - 수 m단위의 구조물을 대상으로 하는 조사부문에 효과적으로 이용할 수 있다.

 그러나 GPR에서 제공하는 정보는 비파괴검사의 한 방법으로 정성적인 특징을 가지고 있기 때문에 시추조사를 별도로 실시하여 탐사결과를 보완하는 것이 정보의 신뢰도를 높일 수 있다.

 

2) 탐사원리

 GPR 탐사법은 안테나로부터 전자파를 짧은 폭의 펄스 형태로 지하에 전파시킨 후 전파 경로중 물리적 성질이 다른 매질의 경계에서 반사해오는 전자파를 수신/분석하여 지중의 정보를 얻는 물리 탐사법의 한 방법으로 전자파가 지하 매질을 전파해 나갈 때 이질의 매질층 또는 이상매체를 이루는 재료 고유의 유전특성에 따라 변화하는 점을 이용하여 각 이질층의 두께 및 위치를 파악한다.

 

GPR 탐사 모식도

 

 

3) 각 매질별 전기적 물성 및 전자파의 전파속도 값

매질명	유전상수(K)	전기전도도(mS/m)	전파속도(m/ns)
공기	1	0	0.3
맑은물	80	0.01	0.033
흐린물	80	0.5	0.033
바닷물	80	3,000	0.01
얼음	3 ~ 4	100	0.16
화강암	5	0.01 ~ 1	0.13
석회암	4 ~ 8	0.5 ~ 2	0.12
셰일	5 ~ 15	1 ~ 100	0.09
실트	5 ~ 30	1 ~ 100	0.07
점토	5 ~ 40	2 ~ 1,000	0.06
모래(포화)	20 ~ 30	0.1 ~ 1	0.06
모래(건조)	3 ~ 5	0.01	0.15
암염	5 ~ 6	0.01 ~ 1	0.13
석회암	4 ~ 8	5 ~ 7	0.11 ~ 0.17
사암	6	0.125 ~ 1	0.12
콘크리트	4 ~ 10	0.00015	0.1 ~ 0.11

 

 

 

4) 터널 GPR 탐사

GPR 탐사법은 안테나로부터 전자파를 짧은 폭의 펄스 형태로 지하에 전파시킨 후 전파경로중 물리적 성질이 다른 매질의 경계에서 반사해오는 전자파를 수신, 분석하여 지중의 정보를 얻는 물리 탐사법의 한 방법으로 이는 공기 중으로 전자파를 방사시키는 Radar와는 달리 GPR 탐사에서는 전자파가 지하 매질을 전파해 나가게 되며 이때 이질의 매질층 또는 이상매체를 이루는 재료 고유의 유전특성에 따라 변화하는 점을 이용하여 각 이질층의 두께 및 위치를 파악한다.

 

터널의 안전진단을 위한 지오레이더 탐사에서는 위에서 설명한 특성을 이용하여 라이닝의 두꼐, 배면공동, 여굴상태, 락볼트, 강지보 등 철제지보재의 설치 상태 및 위치와 기타 라이닝 및 지보재의 이상부위 등을 파악 할 수 있다.

 

 

 

라이닝 GPR 탐사 모식

 

 

 

통상적으로 콘크리트 라이닝 조사를 위해서는 450MHz와 900MHz 중심 주파수를 갖는 안테나가 선택적으로 사용되고 사용된 안테나 주파수는 해상력에 비례하고 침투심도에는 반비례하는 특성을 가지고 있다.