3차원 가중치 증거법을 활용한 심부 구리광 매장량 탐색 모델링

본 논문은 심부에 매장된 포리리 구리(구리) 광상을 탐색하기 위한 새로운 3차원 가중치 증거법(Weights of Evidence, WofE) 기반 전향 모델링 프레임워크를 제시한다. 연구 대상은 이란 동북부 우르미아‑도크타르 마그마 아크에 위치한 노춘 포리리 구리 매장량이며, 이 지역은 신생대‑플리오세 화산·심성암이 복합적으로 분포하고, 구리 광화가 깊이 0.9 km까지 확장되는 특징을 가진다. 기존 2차원 탐색 방법은 표면 신호가 약해 심부 매장량을 정확히 파악하기 어려운 점을 지적하고, 3차원 모델링이 공간적 요인과 지질·지구화학적 상관관계를 동시에 고려할 수 있음을 강조한다. 데이터는 113개의 시추공에서 수집한 정성적 지질 정보(암석형, 변성, 암석 유형, 구조)와 정량적 지구화학 데이터(Cu, Fe, Mo, Zn)를 포함한다. 3D 모델링 공간은 북‑남 970 m, 동‑서 1,740 m, 수직 890 m 범위이며, voxel 크기는 10 m³으로 설정해 약 50만 개의 voxel을 구성한다. 정성적 데이터는 ‘ordinary WofE’를 적용해 각 클래스별 로그우도비(log W)를 계산하고, 사후 확률(P)와 오즈비(O)로 변환한다. 연속형 지구화학 데이터는 퍼지 집합을 이용한 ‘fuzzy WofE’를 적용해 각 농도 구간에 대한 퍼지 멤버십 함수를 정의하고, 이를 통해 연속적인 가중치를 산출한다. 두 종류의 증거 모델을 베이즈 정리를 기반으로 결합해 두 개의 전향 모델, 즉 전통적인 사후 확률 모델과 분산을 고려한 ‘학생화된’ 사후 확률 모델(P′)을 만든다. 학생화된 모델은 각 voxel의 총 변동성을 표준화하여 높은 불확실성을 가진 영역의 영향을 감소시킨다. 모델 검증은 농도‑부피 프랙탈 분석과 예측‑부피 플롯을 이용한다. 농도‑부피 프랙탈 모델은 고농도·소용량 voxel을 이상값으로 식별하고, 예측‑부피 플롯은 이러한 voxel이 실제 시추된 구리 광화된 암석과 얼마나 일치하는지를 시각화한다. 검증 결과, 학생화된 사후 확률 모델이 전통 모델에 비해 ROC‑AUC가 0.12 상승했으며, 특히 깊이 300–600 m 구간에서 구리 광화된 암석 부피를 85 % 이상의 정확도로 재현했다. 또한, 학생화된 모델은 불확실성이 큰 지역을 효과적으로 억제해 탐사 비용을 절감할 수 있는 잠재적 목표 지점을 제시한다. 논문은 또한 오픈소스 파이썬 스크립트를 제공해 데이터 전처리, 3D 격자 생성, ordinary·fuzzy WofE 계산, 학생화된 사후 확률 모델링, 그리고 검증 절차를 자동화하였다. 이를 통해 다른 지역의 심부 매장량 탐색에도 동일한 워크플로우를 적용할 수 있다. 한계점으로는 구조 데이터가 표면 조사에 의존해 3D로 외삽된 점, 시추 간격이 일정하지 않아 일부 깊이 구간에서 데이터 밀도가 낮은 점, 그리고 퍼지 멤버십 함수 설정이 주관적일 수 있다는 점을 언급한다. 향후 연구에서는 고해상도 지구물리 데이터(예: 전자기·중력)와 결합하거나, 다중 스케일 베이지안 네트워크와 연계해 모델의 예측력을 강화하고, 구조적 불확실성을 정량화하는 방안을 모색한다. 최종적으로, 3D‑WofE는 정성·정량 데이터를 통합해 심부 광상 탐색의 효율성을 크게 향상시키는 유망한 도구임을 입증한다.