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건주 대
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1 터널과지하공간, 한국암반공학회지제 19 권제 6 호, 2009 년 12 월, pp. 490~497 TUNNEL & UNDERGROUND SPACE, Vol. 19, No. 6, 2009, pp Journal of Korean Society for Rock Mechanics 최근발생지진관측자료를이용한응답스펙트럼분석 김준경 * Analysis of Response Spectrum of Ground Motions from Recent Earthquakes Jun-Kyoung Kim Abstract The horizontal and vertical response spectra using the observed ground motion from the recent 5 macro earthquakes were analysed and then were compared to both the seismic design response spectra(reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings(1997). 74 horizontal and 89 vertical observed ground motions, without considering soil types, were used for normalization with respect to the peak acceleration value of each ground motion. The results showed that the horizontal MPOSD(Mean Plus One Sigma Standard Deviation) response spectra revealed much higher values for the whole frequency bands above 1 Hz than Reg. Guide(1.60). For the vertical response spectra, the results showed slightly higher than just between 7 and 8 Hz frequency band. The results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum for the 3 different soil types and showed that the horizontal MPOSD response spectra revealed much higher values for the whole periods below 2 second(0.5 Hz) than those of SE soil type. The vertical response spectra showed similar to the values of the Korean Standard Response Spectrum of SD soil type. These spectral values dependent on frequency could be related to characteristics of the domestic crustal attenuation and the effect of each site amplification. However, through the qualitative improvements and quantitative enhancement of the observed ground motions, the conservation of horizontal seismic design response spectrum should be considered more significantly for the whole frequency bands above the 1 Hz. Key words Response spectrum, Reg. Guide 1.60, MPOSD, Korean Standard Design Response Spectrum. 초록최근발생한 5 개의중규모지진으로부터관측된지반진동파형을이용하여응답스펙트럼을분석하고결과를국내원자력관련구조물의내진설계기준과국내일반구조물및건축물내진설계기준과각각비교하였다. 연구에이용된지반진동개수는수평성분및수직성분각각 74 개및 89 개이며주파수별지반응답을구하고최대지반가속도값를이용하여정규화분석을수행하였다. 본연구결과를국내원자력시설물의내진기준으로이용되고있는 Reg. Guide 1.60 과비교한결과특히약 1 Hz 이상의전체고주파수영역에서수평성분스펙트럼이 Reg. Guide 1.60 보다높은값을보여주었다. 수직성분은약 7~8 Hz 부근에서약간초과하였다. 또한국내일반구조물및건축물내진설계기준인표준설계응답스펙트럼을 3 개지반조건에적용한결과를분석자료와동시에비교한결과특히약 2 초 (0.5 Hz) 이하의단주기영역의전체대역 (SE 지반조건 ) 에서수평성분자료처리결과가기준을크게초과하는현상을보여주었다. 수직성분은전체주기영역에서 SD 지반조건의기준과유사한특징을보여주었다. 물론이러한현상은국내지각의주파수별감쇠및부지직하부의감쇠특성등과복합적으로관련되어발생한현상으로판단된다. 향후국내지진활동실정에적합한내진설계기준마련을위해관측자료의질적향상및양적인축적등을통하여특히수평성분의약 1 Hz 이상의고주파수대역에서응답스펙트럼기준의보수성을심각하게고려할필요가있다. 핵심어응답스펙트럼, Reg. Guide 1.60, MPOSD, 한국표준설계응답스펙트럼 1) 세명대학교소방방재학과교수 * 교신저자 : kjk-512@semyung.ac.kr 접수일 : 2009 년 11 월 3 일심사완료일 : 2009 년 11 월 27 일게재확정일 : 2009 년 12 월 1 일 1. 서론 국내도로교의내진설계는 1992 년에개정된 AASHITO 의내진설계기준의개념을준용하고있다. 그러나이 490

2 터널과지하공간 491 러한내진설계개념이미국지역에서사용하고있는내진기준을원용하고있기때문에각종류의구조물상호간에통합되고일관성있는내진설계개념이결여되어있다. 이에건설교통부는 1997 년에한국지진공학회가제안한상위및하위개념기준으로구성된이원화된내진설계개념을기준으로제시하였다. 상위개념의성능기준은 NEHRP(1997) 가이드라인의일반설계기준과매우유사하게각각의구조물이발휘하여야할내진성능을규정하고있다. 설계지반운동의특성은일반적으로응답스펙트럼으로표현한다. 응답스펙트럼은우리나라고유의지진제체구조특성과지체구조구별지진발생특성을기초로하고있다. 그러나현단계에서는해당분야에대한연구가충분하지못해 1997 년에건설교통부에의해제시된응답스펙트럼을채택하고있다. 따라서최근발생한 5 개의중규모의지진으로부터관측된지반진동을이용하여응답스펙트럼을분석하였고이를국내에서가장엄격하게적용하고있는것으로알려진원자력시설물에관한내진설계기준및국내일반구조물및건축물내진설계기준인표준설계응답스펙트럼과각각비교하였다. 응답스펙트럼에대한연구는 Benioff(1934) 에의해시작되어 Biot(1941) 가지진공학에적용하였으며, Housner (1959) 가본격적인연구및응용을시작해 1959 년에발생한강진의수평성분을이용하여최초로내진설계에이용한스펙트럼을작성하였다. 또한 Housner(1959) 는 4 건의강진에서기록된 8 개수평성분기록자료를이용하여스펙트럼을작성하였고, 이것이내진설계에이용된최초의스펙트럼이다. 이후 Newmark et al.(1973a, 1973b, 1973c), Boore & Joyner(1994) 등에의하여활발하게응답스펙트럼에대한연구가수행되어왔다. 국내에서수행된연구는주로원자력분야와관련하여수행되어왔으며김준경 (2003, 2005), 윤종구외 (2006) 이있고최근국내외지역에서대규모및중규모지진이자주발생하여향후이분야에대해인식이제고되어많은연구가수행될예정이다. 2. 지반진동응답스펙트럼지배방정식 일반적으로지반진동을이용한응답스펙트럼은지진등에의한동적하중을받는탄성단자유도계구조물의최대반응을나타낸다. 일정한범위내의구조물의고유진동수또는고유주기에대해구조물의상대변위, 상대속도및절대가속도등 3 종류의반응을계산하고최대반응을각각에대해구할수있다. 지진하중을받는 단자유도계구조물의운동방정식은식 (1) 과같다. (1) 여기서, 는상대변위, 는고유진동수 (rad/sec), 는감쇠비, 는상대속도, 는지반변위, 는상대가속도, 는지반속도, 는절대변위, 는지반가속도, 는절대가속도를각각나타낸다. 식 (1) 로부터초기조건 ( ) 및여러가지필요한가정을적용하면유사속도응답스펙트럼및유사가속도스펙트럼은다음과같이나타낼수있다. 일반적으로건축및토목구조물의감쇠율은 3% - 7% 정도로서비교적작은값이다. 따라서근사적으로는 이고, 에의해 로보고. 위상각 를무시할경우에얻어지는결과는속도반응스펙트럼 (SV, Spectrum of Velocity) 과유사한값이된다. 이것을유사속도응답스펙트럼 (PSV, Pseudo Spectrum of Velocity) 이라하며다음과같이정의할수있다 ( 이희현외, 1996). (2) 식 (2) 에서 값이작은경우에 항은무시될수있으므로유사가속도스펙트럼 (PSA, Pseudo Spectrum of Acceleration) 은식 (3) 과같이정의된다. 3. 지반진동자료 (3) 본연구에서는최근발생한중규모이상의지진 5 개로부터측정된지반진동자료를이용하였다. 특히가장최근에발생한 (2007) 오대산지역의지진은 2004 년발생한울진지진 ( 규모 4.9) 이래로최근근래에보기드문중규모지진이다. 또한오대산지진은제주도일부지역

492 최근발생지진관측자료를이용한응답스펙트럼분석 을제외하고는전국에서감지되어관측자료가비교적풍부할뿐만아니라한반도내륙중심부에서발생하여지진파경로의많은부분이한반도내륙을통과하기때문에한반도의지진파전달특성을대표하는특성을갖고있다. 본연구에서사용한지반진동의진앙및관측소위치는 Fig. 1 에제시되었으며목록은 Table 1 에제시되어있다.

3 492 최근발생지진관측자료를이용한응답스펙트럼분석 을제외하고는전국에서감지되어관측자료가비교적풍부할뿐만아니라한반도내륙중심부에서발생하여지진파경로의많은부분이한반도내륙을통과하기때문에한반도의지진파전달특성을대표하는특성을갖고있다. 본연구에서사용한지반진동의진앙및관측소위치는 Fig. 1 에제시되었으며목록은 Table 1 에제시되어있다. Table 1 에의하면사용된관측자료의개수는수평및수직성분각각 74 및 89 개로모두 163 개의자료를처리하여분석하였다. 자료타입은가속도형식이며, 샘플링간격은 1 초당 100 개이다. 또한관측된지반진동의관측소의지반특성은국내의연구결과가아직충분하지못하여고려하지않았다. 최근발생한중규모이상의지진 5 개로부터측정된지반진동자료를이용하여우선푸리에스펙트럼을분석하였고, 분석결과중에서고주파영역에서의값이감소하지않고계속적으로증가하는현상을보이는지반진동의수평및수직성분을모두제외하였다. 1 개수평성분응답스펙트럼을계산하기위하여 NS 및 EW 성분모두가존재해야하지만수직성분응답스펙트럼을분석하기위하여수직성분만필요하므로수평및수직성분지반진동의개수는서로상이하다. Fig. 1. Location map of epicenters of 5 Recent Earthquakes Table 1. List of Seismic Stations and Earthquakes EVENT NO Date Lat Log Depth (km) ML Seismic Station 1 ( 홍도 ) 2003/03/ (10) (18) BRD,GSU,HKU,HSB,KHD,KMC,NPR,SND,SNU,TJN BRD,GKP1,GSU,HKU,HSB,KHD,KMC,NPR,SND,SNU, TJN,KRA,KRB,WSA,WSB,WSC,YGA,YGB 2 ( 백령도 ) 2003/03/ (11) (20) BGD,BRD,GSU,HKU,HSB,KHD,KMC,NPR,SND,SNU, TJN BGD,BRD,GKP1,GSU,HKU,HSB,KHD,KMC,NPR,SND, SNU,TJN,KRA,KRB,UJA,WSA,WSB,WSC,YGA,YGB 3 ( 울진 ) 2004/05/ (19) (19) BGD,BRD,GKP1,GSU,HDB,HKU,HSB,JRB,KMC,KRA, KRB,NPR,SND,SNU,TJN,UJA,WSA,WSC,YGA BGD,BRD,GKP1,GSU,HDB,HKU,HSB,JRB,KMC,NPR, SND,SNU,TJN,KRA,KRB,UJA,WSA,WSC,YGA 4 ( 오대산 ) 2007/01/ (16) (15) BGD,BRD,GKP1,GSU,HDB,HKU,HSB,JRB,JSB,KHD, KMC,MGB,NPR,SND,TJN,YKB BGD,BRD,GKP1,GSU,HDB,HKU,HSB,JRB,KHD,KMC, MGB,NPR,SND,TJN,YKB 5 ( 공주 ) 2008/10/ (18) (17) BGD,GKP1,GSU,HDB,HSB,HWSB,JJB,JRB,JSB,KHD, KMC,KSA,NPR,SND,SNU,YGA,YGB,YKB BGD,GKP1,GSU,HDB,HSB,HWSB,JJB,JRB,JSB,KHD, KMC,KSA,NPR,SND,SNU,YGB,YKB

4 터널과지하공간 연구방법 4.1 응답스펙트럼계산 Analyst program을이용하여응답스펙트럼값을분석하였다. 입력지반진동의시간길이를조절할필요가있고이를위해본연구에서는지반진동의전체지속시간을 10.24초이상으로설정하였다. 또한실제응답스펙트럼을계산할때주기또는주파수의범위는 0.1 Hz 부터 50 Hz까지범위에서 0.1 Hz씩증가시키면서약 500개의주파수각각에대해계산하였다. 하지만약 30 Hz이상의고주파영역의지반진동은일반적으로빨리감쇠할뿐만아니라주요구조물전체에심각한구조적인영향을미치지않는것으로알려져있다. 또한비교대상인국내원자력시설물의내진기준에해당하는 Reg. Guide 1.60에서도약 33 Hz까지만값이제시되어있다. 하지만주파수영역에대한여유를감안하여본연구에서는최대주파수 50 Hz까지분석하여결과를상호비교하였다. 물론구조물마다다양하지만일반적으로대부분의토목및건축구조물의경우약 1 Hz에서 5 Hz의범위에서고유주기조건을가지고있으므로특히이러한주파수대역에서구조물의응답이대단히중요하다. 응답스펙트럼들을조합하여평균값을구하는것은통계적으로의미가없다. 따라서동일한최대지반가속도에대해각각의응답스펙트럼을정규화한후에스펙트럼을구하는것이일반적이다. 정규화하는방법으로최대지반가속도, 유효최대가속도 (Effective Peak Acceleration), 및스펙트럼강도 (Spectral Intensity) 을이용하는방법등 3 가지종류로분류하고있으나본연구에서는최대지반가속도에의한정규화방법을적용하였다. 또한최대지반가속도에의한정규화과정을적용하는방법도세가지종류의방법으로분류하고있다. 우선, 각지진자료의최대지반가속도가동일한값이되도록지진자료를비례적으로조정하거나, 두번째방법으로각지진자료에대한응답스펙트럼을구한후, 동일한최대가속도에대한응답스펙트럼이되도록스펙트럼값을비례적으로조정하는방법이있다. 마지막으로, 각지진자료에대한응답스펙트럼을구할때, 그단위를각각의지진자료의최대지반가속도에대한배율을이용하는방법이있다. 위에서서술한방법중에서세번째방법이가장널리적용되고있고본연구에서도정규화과정을위해세번째방법을적용하였다. 5. 연구결과 4.2 정규화과정각지진자료들은측정거리의변화에따라서서로다른최대지반가속도를가지고있어, 서로다른최대지반가속도를가진지반진동을분석하여얻어진각각의 Table 2. Response Spectrum Values from Reg Guide 1.60(5% damping) Comp. & Control Point izontal Component tical Component Table 3. Seismic Coefficient(Ca) 33Hz 9Hz 2.5Hz 0.25Hz Seismic Province Soil Type 1 2 SA SB SC SD SE 관측된지반진동자료를이용하여일반적으로건축및토목구조물의감쇠율은 3% 에서 7% 의범위를가지고있기때문에가장공통적으로적용되고있는 5% 감쇠값에대해계산하였다. 결과를국내원자력발전소및관련시설물의내진설계기준으로사용되고있는 Reg. Guide 1.60(Table 2) 및국내일반구조물및건축물에대한내진설계기준 (Table 3, 4 및 5) 과비교하였다. Table 4. Seismic Coefficient(Cv) Seismic Province Soil Type 1 2 SA SB SC SD SE Table 5. Seismic Hazard Coefficient Recurrence Period(year) Hazard Coefficient ,000 2,

5 494 최근발생지진관측자료를이용한응답스펙트럼분석 Reg. Guide 1.60 은국내일반구조물및건축물에대한내진설계기준과는달리수평및수직성분에대해분리하여기준을각각제시하고있다. 수평및수직성분응답스펙트럼결과를각각의 Reg. Guide 1.60 기준과비교한결과를위해 Fig. 2 및 3 에서각각제시하였다. 그림에서가로축은주파수를나타내고세로측은배율을나타낸다. 또한 Fig. 2, 3 에서알수있는바와같이본연구에서분석된응답스펙트럼결과값은 50 Hz 까지, 또한원자력발전소및관련시설물의내진설계기준은 33 Hz 까지응답값이제시되어있다. Fig. 2 는 EW 성분및 NS 성분모두를고려한수평성분에대해분석된결과로서평균값에표준편차를더한값 (MPOSD; Mean Plus One Standard Deviation) 을 Reg. Guide 1.60(Table 2) 에서제시하고있는값과비교하였다. 또한국내원자력발전소및관련시설물의내진설계기준으로사용되고있는 Reg. Guide 1.60 은보수성을확보하기위해평균값에표준편차를더한값이기때문에본연구에서평균값에표준편차를더한값을내진설계기준값과비교하는것이타당하다고판단된다. Fig. 2 에서알수있는바와같이 EW 성분및 NS 성분을동시에고려하여표준편차를더하여얻어진수평성분응답스펙트럼은약 1-2 Hz 보다낮은주파수대역에서는설계기준값보다아래의수준을유지하고있어내진설계기준을만족하고있다. 하지만약 1-2 Hz 보다높은주파수대역에서는대역전체에서관측지진자료를처리한결과가기존의내진설계기준값을큰차이로초과하고있음을잘보여주고있다. Fig. 3 은수직성분응답스펙트럼에대해비교한결과를보여주고있다. 표준편차가더해진수직응답스펙트럼은약 7 Hz 와 9 Hz 사이에서내진설계기준값을부분적으로약하게초과하고있고이후약 10 Hz 이상의고주파수대역전체에서설계기준값을만족하고있다. 약 30 Hz 이상의주파수대역에서는일부초과하는현상을보여주고있으나일반구조물혹은건축물의고유주파수대역과는거리가있다. 따라서기준을초과하는주파수대역과초과수준등의특징은수평및수직응답스펙트럼에서커다란차이를보여주고있다. 수평성분은약 2 Hz 이상의대역에서현재적용중인내진설계기준의보수성에문제가있고내진설계기준을보다크게강화할필요가있다. 위에서제시된초과특징중에서본연구결과가내진설계기준값을초과하는현상은국내의지진관측소부지증폭특성이부분적으로기여하는것으로판단된다. 특히약 10 Hz 이상의고주파수대역전체에서기준값을초과하고있는현상은원자력산업계에서도계속지적되어왔을뿐만아니라윤종구외 (2006) 및선창국외 (2007) 의연구에서도유사한문제점이제시되었다. EW 성분및 NS 성분을고려하고표준편차를더하여얻어진수평성분응답스펙트럼과수직성분응답스펙트럼분석결과를국내일반구조물및건축물에대한내진설계기준인표준설계응답스펙트럼과동시에비교하였다 (Fig. 4). 그림에서가로축은주파수가아니고구조물의고유주기를나타내고세로측은배율을나타낸다. 국내일반구조물및건축물에대한내진설계기준은원자력시설물의내진설계기준과는달리수평및수 Amplification Factor izontal izontal Resp. Reg. Guide 1.60(H) Amplification Factor tical tical Resp. Reg Guide 1.60(V) Frequency Frequency Fig. 2. Comparisons of izontal MPOSD with Reg Guide 1.60 Fig. 3. Comparisons of izontal MPOSD with Reg Guide 1.60

6 터널과지하공간 495 직성분의스펙트럼모양을분리하지않고적용하고있다. 우선 Table 3 및 Table 4 에제시된바와같이내진설계대상지역의지진구역 (seismic province) 과 5 개지반종류 (soil type) 에적합한각각 2 가지종류의지진계수 (Ca 및 Cv) 를선정하여야한다. 이를이용하여표준설계응답스펙트럼의통제주기 (Ts 및 To) 를선정한다. 마지막으로 Table 5 에제시된건물의중요도및사회적으로요구되는성능기준을판단하여재현주기 (recurrence period) 에따른지진위험도계수 (seismic hazard coefficient) 에따라값과모양특성을다르게정의하고있다. Table 5 에의하면동일지역및동일지반조건일경우종합병원및재난시거점학교등주요구조물및건축물의기준인약 2,400 년재현주기의지진에대비하기위한내진기준은일반구조물의내진기준인 500 년의재현주기의기준에비해전체주기대역에서약 2 배의기준값을가져야한다. Fig. 4 에서실선과곡선의조합으로이루어진 3 개곡선은 x 축에가까운곡선으로부터점차큰순서대로지반조건 SC, SD 및 SE 조건의표준설계응답스펙트럼이다. 즉 SE 지반조건에서는건축물을내진설계할경우다른 2 개지반조건에비해내진설계기준값이상대적으로크므로내진설계를보다크게강화하여야하는것을의미한다. 지반조건 SE, SD 및 SC 와같은 3 개의지반조건을선택한것은국내지반은 SD 조건에해당하는것이대부분이고일부 SC 및 SE 조건의지반으로이루어져있기때문이다. 또한점선으로이루어진 2 개의곡선중상부의것은지진자료분석결과얻어진수평 Amplification Factor Soil Type SC Soil Type SD Soil Type SE i. Response ti. Response Period(sec.) Fig. 4. Comparisons of izontal, tical MPOSD with Korean Standard Response Spectrum(SC, SD & SE Soil Type) 성분응답스펙트럼이고하부의것은수직성분응답스펙트럼분석결과이다. Fig. 4 의수직성분의관측지진자료를처리한응답스펙트럼결과값이아주짧은단주기일부대역에서 SE 조건지반조건의기준값을초과하고있으나대부분의주기구간에서 SD 지반조건의기준과유사한특징을보여주고있다. 약 1 초이상의장주기대역에서는오히려기준보다낮은값을보여주고있다. 따라서처리한결과값이기준보다작은값을보여주고있어기준을개략적으로만족시키고있다. 하지만수평성분자료를처리한결과얻어진응답스펙트럼은 2 초보다작은단주기대역에서내진설계기준값을대단히크게초과하고있다. 이는예상된결과로서기준응답스펙트럼을만들기위해지진위험도계수를적용할때일반적인건축물에적용하고있고심각한정도가중간에해당하는짧은기간의재현주기로서 500 년재현주기로지진위험도계수를선택하였기때문이다 (Fig. 4). 상대적으로국내원자력발전소및관련시설물의내진설계기준으로사용되고있는 Reg. Guide 1.60 은약 4,000 년에서 5,000 년재현주기를갖고있고앞의비교분석에서분석결과가이를초과하였기때문에약 500 년주기의기준을크게초과하는것은당연하다. 국내에서관측된지진자료를처리하여분석된응답스펙트럼의값이약 10 Hz 이상의고주파수대역에서기준값보다초과하는현상은김준경 (2003, 2005), 윤종구외 (2006), 선창국외 (2007) 및김성균 (2007) 등의기존연구에서도관측소부지의증폭현상에의한영향으로지적되었다. 하지만본연구결과는수평성분이원자력관련내진설계기준과의비교에서특히 1 Hz 이상의광범위한대역에서초과하는현상이보이고있어초과하는주파수의대역이더욱광범위함을보여주었다. 특히국내에존재하는대부분의토목및건축구조물의경우약 1 Hz 에서약 5 Hz 의범위에서고유주기를가지고있으므로특히이러한주파수대역에서구조물의응답이대단히중요하다. 따라서향후지진데이터베이스를질적및양적으로보완또는확장과정규화를위한방법을다양화하는등보다다양하고자세한확인을위한연구가필요하고이러한현상은국내지각의주파수별감쇠특성과도일부관련되어발생한현상으로판단된다. 6. 결론 최근발생한 5 개의중규모지진으로부터관측된지반진동파형을이용하여응답스펙트럼을분석하였으며,

7 496 최근발생지진관측자료를이용한응답스펙트럼분석 국내원자력관련구조물의내진설계기준 (Reg Guide 1.60) 및국내일반구조물및건축물의내진설계기준 ( 건교부, 1997) 과각각비교하였다. 일반적으로건축및토목구조물의감쇠율은 3-7% 정도이기때문에중간에해당하는값인 5% damping 값에대해응답스펙트럼을계산하여비교하였다. 응답스펙트럼을분석한결과를국내원자력관련구조물의내진설계기준과비교할때기준을초과하는주파수대역그리고초과수준등의특징에있어서수평및수직응답스펙트럼이커다란차이를보여주었다. 수평성분은약 1 Hz 이상의대역에서현재적용중인내진설계기준의보수성에문제가있고내진설계기준을보다크게강화할필요가있다고분석된다. 수직성분은극히일부주파수구간에서초과하였으나해당내진설계기준의보수성에는큰영향이없는것으로분석된다. 또한수평성분응답스펙트럼과수직성분응답스펙트럼분석결과를국내일반구조물및건축물에대한내진설계기준인표준설계응답스펙트럼과동시에비교하였다. 수평성분지진자료를처리한결과얻어진응답스펙트럼은 2 초보다작은단주기대역에서내진설계기준값을크게초과하고있어 500 년재현주기에해당하는표준설계응답스펙트럼의기준도역시보수성에문제가있음을보여주었다. 이는예상된결과로서지진위험도계수를적용할때심각한정도가중간급에해당하는비교적짧은기간의재현주기에해당하는 500 년재현주기를선택하였고, 원자력관련시설물의내진설계기준은 4,000 년내지 5,000 년의재현주기에해당하기때문이다. 위에서제시된연구결과에서원자력관련시설물의내진설계기준값을초과하는현상은국내의지각구조에의한감쇠특성및지진관측소부지증폭특성이부분적으로기여하는것으로판단된다. 특히약 10 Hz 이상의고주파수대역전체에서기준값을초과하고있는현상은원자력산업계에서도계속지적되어왔을뿐만아니라윤종구외 (2006) 및선창국외 (2007) 의연구에서도관측소부지의지반증폭과의관련성등문제점이이미제시된바가있다. 하지만본연구결과는수평성분의경우약 10 Hz 보다훨씬저주파수인약 1 Hz 이상의주파수전체대역에서심각하게국내원자력관련구조물의내진설계기준을초과하고있다. 따라서향후국내실정에적합한내진설계를위한설계응답스펙트럼을제시하기위해수평성분승답스펙트럼의경우 1 Hz 이상의고주파수전체대역에서초과하고있는현상을규명하기위한연구가필요하다. 이를위해국내에서발생하고있는지진 의지진원특성및국내지각구조에의한지진파전파특성을고려하여기준값을심각하게수정할필요가있다고분석된다. 또한향후오대산지진을포함한 5 개지진뿐만아니라여타국내에서발생한규모 3 이상의모든중규모급지진으로부터관측된광대역지진자료를보강하여분석하면대표성이보다보강되어의미있는결과를얻을수있다고분석된다. 또한응답스펙트럼을분석할때정규화방법등을다양화하는등평가방법의다양화를통한결과비교도필요하다. 그리고설계기준보다초과하는현상에대한부분적원인으로제시된관측소지반증폭특성에대해보다많은연구결과까지고려할경우보다의미있는결과를또한얻을수있다고분석된다. 감사의글 본연구는 2007 년도기상지진개발사업단의 기상지진기술개발사업 (CARTER ) 에의한것이며이에감사드립니다. 참고문헌 1. 건설교통부, 1997, 내진설계기준개발 2 단계연구, 한국지진공학회. 2. 김성균, 2007, 한반도지진특성을고려하여모사된강진동에대한가속도응답스펙트럼, 한국지구과학회지, 28(2), pp 김준경, 2003, 국내지진의응답스펙트럼특성분석, 한국원자력안전연구원연구보고서, 한국원자력안전기술원. pp 김준경, 2005, 발파에의한지반진동의응답스펙트럼분석, 한국암반공학회, Vol No, pp 윤종구, 김동수, 방은석, 2006, 국내지반특성에적합한지반분류방법및설계응답스펙트럼계산에대한연구 (I), 국내내진설계기준의문제점, 한국지질공학회, 10(2), pp 선창국, 정충기, 김동수, 김재관, 2007, 역사지진피해발생읍성지역에재한부지고유의지진응답평가, 한국지질공학회, 17(1), pp 이희현, 채원규, 남순성, 1996, 지진파의스펙트럼입문, 도서출판골드, pp Benioff, H., 1934, The Physical Evaluation of Seismic Destructiveness, Bulletin of the Seismological Society of America, 24(2), pp Biot, J. A., 1941, A Mechanical Analyzer for the Prediction of Earthquake Stresses, Bulletin of the Seismological Society of America, 31(2). 10. Boore, D. M., Joyner, W. B., and Fumal, T. E., 1994, Estimation of Response Spectra and Peak Acceleration from Western North American Earthquakes: An Interim Report, Part 2, USGS Open File Report , Menlo

터널과지하공간 497 Park, California, United States Geological Survey. 11. Housner, G. W., 1959, Behavior of Structures during Earthquakes, Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE, 85(EM4.), pp.

8 터널과지하공간 497 Park, California, United States Geological Survey. 11. Housner, G. W., 1959, Behavior of Structures during Earthquakes, Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE, 85(EM4.), pp ICBO, 1997, Uniform Building Code, Volume 2- Structural Engineering Design Provisions, International Conference of Building Officials, 1997, pp NEHRP, 1997, Recommended provisions for seismic regulation for new building and other structures, FEMA 302/303, part 1(Provisions) and Part 2(Commentary). 14. Newmark, N. M., Blume, J. A., and Kapur, K. K., 1973a, Seismic Design Spectra for Nuclear Power Plants, Journal of Power Division, ASCE, 99(2), pp Newmark, N. M., and Hall, W. J., 1973b, Procedures and Criteria for Earthquake Resistant design, Building Research Series 46, Building Practices for Disaster Mitigation, National Bureau of Standards, U. S. Department of Commerce. 16. Newmark, N. M., Hall, W. J., and Mohraz, B., 1973c, A Study of tical and izontal Earthquake Spectra, Report WASH-1255, Directorate of Licensing, U. S. Atomic Energy Commission. 17. Regulatory Guide 1.60, 1968, Design Response Spectra for Seismic Design of Nuclear Power Pans, USNRC. 김준경 1978 년서울대학교자원공학과학사 1980 년서울대학교자원공학과석사 1989 년미국 University of Arizona, 이학박사 1989 년 Dept of Geoscience 지구물리전공 Tel: kimjk1@unitel.co.kr 현재세명대학교공과대학소방방재학과교수

Case study on seismic design of the immersed tunnel linking Pusan and Geojae An immersed tunnel was constructed as part of the tunnel linking Busan an

Case study on seismic design of the immersed tunnel linking Pusan and Geojae An immersed tunnel was constructed as part of the tunnel linking Busan and Geoje. The tunnel carries the highway from Gaduk