Full-Waveform Inversion을 이용한 자갈궤도 도상 및 노반 특성분석 기법 적용성 평가

초록

이 논문에서는 철도궤도 자갈도상과 강화노반을 통해 전파 및 반사하는 탄성파를 Full-Waveform Inversion (FWI) 기법을 이용해 분석하여 자갈궤도의 각 층을 구분하고 전단탄성계수의 분포를 추정할 수 있는 기법을 제시한다. 이를 위한 FWI 문제는 탄성파 지배방정식을 구속조건으로 하고 측정응답과 계산응답의 차이를 나타내는 목적함수를 최소화하도록 정식화할 수 있다. FWI 기법을 통해 2차원 자갈도상 및 강화노반 영역의 전단탄성계수 분포를 도출하였으며, 이를 위해 라그랑지안의 그래디언트에 기반한 최적화 알고리즘을 사용하였다. 가상의 하중에 의한 합성응답 데이터를 이용해 제시한 탄성파 FWI 알고리즘을 검증하였다. 경부고속철도 특정 구간의 자갈궤도 도상에서 측정한 탄성파 가진이력과 도상 응답을 FWI 기법에 적용하였으며, 그 결과 자갈도상과 강화노반의 경계면 위치와 전단탄성계수 분포를 추정하는데 FWI 기법을 적용할 수 있음을 확인하였다.