FWS를 이용한 P파/S파 속도 분석 매뉴얼 (WellCAD)

FWS 종합 매뉴얼

📘 FWS를 이용한 P파/S파 속도 분석 매뉴얼 (처음부터 끝까지)

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🔰 기본 개념 이해

개념	설명
FWS	여러 수신기(Rx1, Rx2 등)로 음파를 받아 파형을 기록하는 검층 방식
P파	가장 빠르고 먼저 도달하는 압축파
S파	느리고 수평 진동을 유도하는 전단파
슬로우니스	μs/m 단위, 속도의 역수

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✅ 전체 분석 순서 요약

1. 데이터 확인: Wave Viewer로 파형 확인
2. 필터링: 노이즈 제거
3. 첫 도달시간 추출: First Arrival Picking
4. 속도 추정: Semblance 분석
5. 슬로우니스 보정: Adjust to Extremum
6. 속도 계산 및 해석: 슬로우니스 → 속도 변환

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📌 주요 단계별 설명

✅ 1단계: 데이터 확인

• WellCAD 실행 후 FWS 로그 불러오기
• View > Toolbars > Wave 메뉴로 파형 확인
• Rx1~Rx3 등 수신기별 파형 비교

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✅ 2단계: 필터링

• Process > FWS Module > Filter 메뉴
• 필터 유형: 이동 평균, 가중 평균, 주파수 필터
• 출력: 필터링된 로그 (예: Filtered_Rx1)

※필터링이란?※

FWS 데이터에서 "스파이크(잡음)"나 비정상적인 진폭값 등을 제거하여,

• 파형의 선명도 향상
• 오차율 감소
• 자동 피킹 및 속도 해석 정확도 증가
  를 목적으로 수행되는 디지털 신호 처리 과정입니다.

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✅ 3단계: First Arrival Picking

• 첫 도달 시점 자동 추출
• Standard vs Advanced Threshold 알고리즘 선택
• 결과: Rx1_FirstArrival.log

※선택 가능한 알고리즘※

① Standard Threshold (기본 임계값 방식)

• 기준선(Threshold)을 넘는 첫 파형을 신호 도달로 판단
• 예: 0.8 설정 시, 진폭이 0.8 이상일 때 첫 도달로 판단
• 정밀 조정 가능하지만 노이즈에 민감할 수 있음

② Advanced Threshold (고급 신호/잡음비 방식)

• 신호 창(Small window) vs 잡음 창(Large window)의 **평균 비율(S/N ratio)**로 판단
• S/N 비가 기준 이상이 되면 자동 도달 시점으로 간주
• 노이즈 많은 데이터에 유리

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✅ 4단계: Semblance 분석

• Velocity Analysis > Process Semblance
• 슬로우니스-상관성 이미지 생성
• P파, S파 위치 시각적 구분 가능

Semblance는 수신기(Rx1, Rx2, ...)에서 얻어진 파형들의 "상관성(coherence)"을 수치화한 것입니다.
각 심도마다 다양한 슬로우니스(slowess) 값(=시간/거리)을 적용해 보고, 가장 일치도가 높은 지점을 찾아 P파, S파의 속도를 추정하는 방식입니다.

🧠 Semblance란?

• 슬로우니스 (Slowness) : μs/m 단위의 속도 역수. 값이 작을수록 속도는 빠름
• Semblance : 수신기 배열 전체에서 동일한 슬로우니스 가정 시, 파형이 얼마나 잘 정렬되는지를 수치화한 값 (0~1 사이)
• 결과 이미지 : 슬로우니스 값(y축) vs 심도(x축)의 2D 상관성 히트맵. 어두운 띠일수록 상관성 ↑

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✅ 5단계: Adjust to Extremum

• Semblance 피크 기준으로 슬로우니스 값 보정
• 출력: 최적화된 속도 로그
• Process > FWS Module > Velocity Analysis > Adjust Extremum

🎯 목표

• 피킹된 슬로우니스 값(예: P파 또는 S파 슬로우니스)을 Semblance 이미지 상에서 가장 상관성이 높은 지점으로 이동시켜 정확한 속도 계산 가능하게 만듭니다.

🧪 Step-by-Step 절차

1. 메뉴 열기:
   Process > FWS Module > Velocity Analysis > Adjust Extremum
2. FWS Log 선택
   • 예: Semblance_Image.log
3. Extremum Log 선택
   • 예: Pwave_Pick.log (사람 또는 자동으로 피킹한 슬로우니스 로그)
4. Adjust To → Maximum 체크
5. 필터 (선택): 이동 평균 적용 시 필터 창 입력 (예: 3 or 5)
6. OK 클릭 → 보정된 슬로우니스 로그 생성 (예: Pwave_Adjusted.log)

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✅ 6단계: 속도 계산 및 해석

• 속도 계산 공식: V = 1,000,000 / 슬로우니스(μs/m)
• Edit > Insert New Log > Formula Log 사용
• 결과: P_Velocity, S_Velocity 로그 생성

📊 속도 변환 예시

심도 (m)	P 슬로우니스	P 속도	S 슬로우니스	S 속도
50	200 μs/m	5,000 m/s	400 μs/m	2,500 m/s

🧠 추가 팁

• Vp/Vs 비율로 지반 강도 해석 가능
• Mechanical Properties로 전단탄성계수, 영률 계산 가능
• 튜브파 분석으로 균열 상태도 확인 가능

📦 최종 산출물

• Filtered FWS Logs
• First Arrival Logs
• Semblance 이미지
• Velocity Logs (P/S)