지표투과레이더(GPR)를 이용하여 콘크리트 구조물을 조사하는 과정에서, 전자기(EM)파는 일반적으로 굴절률이 다른 다층 매질을 통해 전파된다. 그러나 굴절을 고려하는 기존의 영상 초점화(image-focusing) 방법은 두 층의 경우로 제한되어 있는 경우가 많고, 종종 전파 경로(propagation path)에 대한 근사를 활용하여 다층의 경우에서는 정확도가 저하될 수 있다. 본 연구는 평면 형태의 다층 매질에서 전자기파의 굴절을 고려하는 개선된 지연합(delay-and-sum) 알고리즘(DSA)을 제안한다. 제안된 DSA는 두 층의 경우에 대한 제약과 전파 경로 근사에 의존하는 기존 방법의 한계를 모두 해결함으로써, 세 층 이상이 포함된 경우에서도 고정확도의 영상 초점화를 가능하게 한다. 이를 위해 평면 다층 매질에 대해 파 전파 경로를 정식화하고, 해당 굴절 경로의 수치 해(numerical solutions)를 반영하도록 DSA를 개선한다. 개선된 DSA의 유효성은 아스팔트 포장 도로와 콘크리트 구조에 대한 수치 시뮬레이션, 그리고 철근콘크리트 시편에 대한 GPR 조사로 검증하였다. 그 결과, 기존의 DSA에 비해 영상 초점화 품질이 유의하게 향상됨이 확인되었다.