지표 및 지하 광산 내 지질 구조 측정 및 분석을 위한 스마트폰 애플리케이션 개발
Development of a Smartphone Application for Geological Site Investigation at Surface and Underground Mines
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초록
본 연구에서는 스마트폰의 내장 가속도 센서와 자기장 센서를 응용하여 3차원 지질구조를 측정하고 현장에서 이를 즉시 투영·분석 가능한 스마트 클리노미터 애플리케이션을 개발하였다. 애플리케이션에는 크게 디지털 클리노미터, 입체투영, 사면 안정성 분석 및 측정 자료의 유무선 자료 송신 기능을 포함하였으며, 이를 위한 알고리즘을 개발하여 실제 하드웨어상에서의 구현을 통해 측정 자료의 정밀도 및 정확도를 측정하였다. 디지털 클리노미터 모듈은 센서로부터 취득된 중력가속도 및 자기장의 방향을 이용하여 개발된 알고리즘을 통해 스마트폰의 자세와 관계없이 지질 및 암반의 면구조 및 선구조의 경사각과 경사방향을 계산하며, 측정된 자료는 입체투영 모듈에서 평사투영도를 이용하여 즉시 작도되도록 하였다. 분석 모듈은 입체투영 모듈과 결합되어 절리성 암반의 불안정성을 각각 평면파괴, 쐐기파괴, 전도파괴의 형태로 나누어 분석하고 이를 통계적으로 추출할 수 있도록 구성되었다. 전송 모듈은 측정 자료를 유무선으로 근거리에서 통합하거나 원거리로 전송 가능하도록 구성되었다. 구현된 디지털 클리노미터를 이용하여 100초간 취득한 자료의 최대 표준편차는 경사각에서 0.122도, 경사방향에서는 3.004도를 보였으며, 기존의 클리노미터를 이용한 현장 비교 측정 결과 평균 차이는경사각에서 2.6도 및 경사방향에서 4.6도를 나타내어 지표 및 지하의 지질구조 조사와 분석에 유용한 것으로 나타났다.
Abstract
A smartphone application for measuring geological structure has been developed using built-in accelerometer and magnetometer. The software consists of digital clinometer module, stereographic projection and instability analysis module and wire/wireless data transferring module. These modules were developed on actual device to measure its precision and accuracy. The digital clinometer module calculates the orientation of the smartphone from the acceleration of gravity and the geomagnetic field strength. Its algorithm has been developed to make it work with all attitude of the device and to measure any orientation. The projection module generates stereographic projection picture after the measurement. This module draws equal-angle equatorial net, equal-area equatorial net and the rose diagram using the measured data. The analyzing module is combined with the projection module to provide additional information with stereogram-based slope stability analysis. Measurement data can be transferred or received using the wireless communication module. The maximum standard deviation of the data measured for 100 seconds with the developed software was 0.122 degrees for dip and 3.004 degrees for dip direction. The average difference between the software measurement and the analog type clinometer was 2.6 degrees for dip and 4.6 degrees for dip direction.
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