새로운 접근 방식의 지하 터널 탐지 방법 Underground acoustic signals expose hidden tunnels beneath US roads and railways

Underground acoustic signals expose hidden tunnels beneath US roads and railways

For the field test, the team used a 40-foot-long steel tunnel buried roughly 10 feet underground.

Researchers in the US have recently demonstrated a new way to detect hidden underground tunnels by transmitting acoustic signals from beneath the target instead of above it.

Led by Mike Kass, PhD, a researcher at Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Tennessee, the team tested the new technique during a field experiment at the facility’s campus. They were able to identify concealed underground structures that threaten roads, railways, and other critical infrastructure.

https://interestingengineering.com/transportation/underground-acoustic-signals-expose-hidden-tunnels-beneath-us-roads-and-railways

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지하 음향 신호는

미국 도로와 철도 아래에 숨겨진 터널을 찾아냅니다.

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터널 탐지는 일반적으로 지표면에서 아래쪽으로 보내는 신호에 의존

새 방식은 아래에서 위로 음향 탐지

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현장 시험을 위해 연구팀은 길이 12m의 강철 터널을 지하 약 3m 깊이에 묻었습니다.

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미국 연구진은 최근 목표물 위가 아닌 아래에서 음향 신호를 전송하는 새로운 방식으로 숨겨진 지하 터널을 탐지하는 방법을 시연했습니다.

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테네시주 오크리지 국립연구소(ORNL)의 마이크 카스 박사가 이끄는 연구팀은 연구소 캠퍼스에서 현장 실험을 통해 새로운 기술을 테스트했습니다. 그 결과, 도로, 철도 및 기타 중요 기반 시설을 위협하는 지하 매설 구조물을 식별할 수 있었습니다.

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터널 탐지는 일반적으로 지표면에서 아래쪽으로 보내는 신호에 의존합니다. 하지만 이번 프로젝트에서는 그 방식을 뒤집어 터널 아래에서 위쪽으로 음파를 보내 특유의 하모닉 신호를 생성했습니다.

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"우리의 가설은 신호를 터널 위쪽이 아닌 아래쪽에서 보내는 방식으로 방향을 바꾸면, 그렇지 않으면 손실되는 신호 산란을 포착하여 탐지율을 향상시킬 수 있다는 것이었습니다."라고 Kass는 말했습니다.

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새로운 탐지 각도

터널은 지표면에서 위치를 파악하기 어렵습니다. 이를 위해 엔지니어들은 지진 탐사, 지표투과레이더 , 전기저항탐사 등 다양한 감지 기술을 활용합니다. 그러나 이러한 방법들은 점토질 토양이나 복잡한 지하 환경에서는 한계가 있을 수 있습니다.

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지표면에서 보내는 고주파 신호는 작은 공동을 감지할 수 있지만 , 지하로 이동하면서 빠르게 약해집니다. 반면 저주파 신호는 더 멀리 이동할 수 있지만, 미세한 디테일을 놓치는 경우가 많습니다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 ORNL 연구팀은 역방향으로 신호를 보내는 방식을 개발했습니다.

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연구팀은 특유의 저주파 신호가 숨겨진 공동의 명확한 징후임을 발견했습니다. 저주파 음향 반응은 음파가 터널 구조물을 따라 휘어질 때 발생합니다. 지상 센서는 이 신호를 감지하여 터널의 존재를 확인할 수 있습니다.

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연구팀에 따르면, 이 접근 방식의 영감은 수직 지진 탐사에서 비롯되었습니다. 이 기술은 석유 및 가스 탐사에 널리 사용됩니다. 전통적인 방식은 시추공 외부에 센서를 설치하여 지표면에서 에너지 파동을 기록하는 것입니다. 그러나 ORNL 연구팀은 음원을 지하에 배치하고 그로 인해 발생하는 진동을 지표면에서 측정했습니다.

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새로운 접근 방식 테스트

실제 환경에서 시스템을 검증하기 위해 연구팀은 지표면 아래 약 3미터(10피트) 지점에 길이 12미터(40피트)의 강철 터널을 설치했습니다. 그런 다음 시추공을 통해 최대 9미터(30피트) 깊이까지 음향 발생기를 내려보냈습니다.

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지표면에는 고감도 진동 센서인 지진계 배열을 설치했습니다. 이를 통해 터널 설치 전후에 소리가 지면을 통해 어떻게 전달되는지 기록할 수 있었습니다.

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오크리지 국립연구소(ORNL)의 선임 연구 개발 연구원인 찰스 피니 박사는 성명 에서 "시험 과정에서 지진계가 뚜렷한 하모닉 신호를 감지했다"며 "이후 측정 결과, 해당 신호는 터널이 존재할 때, 그리고 소리가 터널 아래에서 발생할 때만 일관되게 나타났다"고 밝혔습니다.

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이번 연구 결과는 지하에 숨겨진 구조물을 더 효과적으로 찾아낼 수 있는 탐지 방법을 제시했습니다. 연구팀은 음원이 지하에 있을 때만 저음 신호가 나타나기 때문에 이 방법이 터널 깊이 추정에도 도움이 될 수 있을 것으로 보고 있습니다.

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연구팀은 이제 다양한 토양 유형에서 기술의 성능을 평가하여 기술을 더욱 개선할 계획입니다. 또한 신호의 타이밍과 강도를 이용하여 더욱 상세한 지하 이미지를 얻을 수 있는지 여부도 탐구할 예정입니다.

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