음파지층탐사(Sonic sub-bottom profiling)

1. 음파특성

해저탐사의 기본적인 도구는 소리(음파)이다. 주파수(frequency)란 단위시간 내에 진동하는 횟수를 말한다. 따라서 고주파(high frequency)는 진동수가 많고 파장이 짧지만, 저주파(low frequency)는 진동수가 적고 파장이 길다.

주파수의 관점에서 볼때 음파는 전파 보다 저주파이며, 이러한 음파의 특성을 이용하면 해저의 모양과 땅속의 지층구조를 볼 수 있다.
관파(또는 전자파)는 물에서 전달에너지의 감쇠(attenuation)가 너무 심하여 수층을 투과하는데  한계가 있지만 음파의 경우는 매우 좋은 전달매체로 작용한다. 따라서 수중 또는 해저탐사에 사용되는 대부분의 탐사장비와 기술들은 음파을 이용하는 방법을 채택하고 있다.
일반적으로 파동의 특성은 주파수에 있다. 음원(Sound source)이 저주파일수록 투과력(penetration)은 높아지지만 해상력(resolution)은 낮아진다. 고주파의 경우는 멀리 도달할 수 없지만 가까운 곳의 정보는 저주파보다 상세한 정보를 제공한다.

구분	해상력	투과력	감쇠량	탐사범위	지층탐사
고주파	크다	작다	크다	협역	고해상도(천부)
저주	작다	크다	작다	광역	저해상도(심부)

 

2. 해저지층탐사

음파를 바다 밑으로 쏘아 보낸 후 해전면에서 반사되어 되돌아 올 때까지 걸린 주행 왕복시간으로 바다의 깊이를 측정한다. 수중에서 음파전달속도는 약 1,500 m/s 이며 바닷물의 온도, 염분, 수압 등은 깊이에 따라 변하고 지역과 계절에 따라서도 다르다. 이러한 환경요인들은 음속에 영향을 미치므로, 음속을 보정하여야 정확한 수심을 측량할 수 있다.
해저지층탐사란 해저면 하부의 지층단면 정보를 획득하기 위한 조사방법으로써, 밀도가 다른 지층을 통과하는 음파는 속도변화가 발생하는데 이것을 감지하여 지층과 유사한 단면영상을 제작할 수 있다. 제작된 지층단면은 습곡, 단층과 같은 지질구조를 보여주므로 해저지형의 형성 과정을 연구하거나 자원을 탐사하는데 활용된다.

단층 조사는 기본적으로 단층이 존재하는지, 존재한다면 얼마만큼의 길이를 가지고 있는지, 단층의 발생 시기가 언제인지를 파악하는게 가장 중요하다. 이러한 측면에서 보자면 해저단층의 존재 유무와 길이는 육상에 비해 비교적 파악하기 용이하다. 해저에 존재하는 단층을 파악하기 위한 조사는 해양 탐사선을 이용한 탄성파 탐사를 중심으로 수행된다. 해양 탄성파 단면에서는 단층에 의해 기반암과 지층에 나타나는 어긋남이나 지층의 단차를 쉽게 파악 할 수 있다. 또한 조사 측선 간격에 따라 다르지만 비교적 정확하게 단층의 수평적 분포 특성을 파악하여 단층 길이를 알 수 있다. 다만, 해양 탄성파 탐사는 음파를 발생시키는 음원의 주파수 크기에 따라 투과심도와 해상도가 달라지기 때문에 단층 특성에 따라 탐사 방법을 달리하여 적용하여야 하는 어려움이 있다.