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1 한반도지진발생현황과지체응력특성 경주지진 M L 5.8 포항지진 M L 5.4 경주지진과포항지진비교 일반인을위한 한반도 2018 동남권 지진 경주지진 & 포항지진을중심으로 earthquake

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3 contents 04 1장. 서언 2장. 한반도지진발생현황과지체응력특성 3장. 경주지진 ( M L 5.8) 3.1 경주지진발생현황및분석결과 경주지진발생현황 경주지진여진정밀분석결과 경주지진유한단층지진원모델 경주지진부지응답특성 3.2 지질, 단층, 고지진조사 경주권역양산단층의지질특성 고지진 4장. 포항지진 ( M L 5.4) 4.1 포항지진발생현황및분석결과 포항지진발생현황 포항지진여진정밀분석결과 포항지진유한단층지진원모델 포항지진부지응답특성 4.2. 지질, 단층, 고지진조사 지진동시성지표변형 액상화 물리탐사 지하수변화관측 earthquake 5장. 경주지진과포항지진비교 5.1 경주지진과포항지진의단층움직임비교 5.2 경주지진과포항지진의여진발생추이비교 5.3 경주지진과포항지진당시지진조기경보비교 5.4 경주지진과포항지진의부지응답특성비교 5.5 경주지진과포항지진의지표변위변화비교 6장. 요약및제언참고문헌부록 I. 지진 단층사업현황부록 II. 용어설명 한국지질자원연구원은국내유일의지질 자원분야전문정부출연연구기관으로, 우리나라에서발생하는여러가지지질재해의발생현황과원인을밝히기위한다양한연구를수행해오고있다. 경주지진과포항지진의연이은발생으로지진재해에대한국민들의불안감이높아지고있는상황에서연구원은경주지진과포항지진에대한국민들의알권리를충족시키고, 향후발생할가능성이있는지진에대해적극적으로대응할수있는최소의전문적인정보를제공할의무가있다. 지진과같은자연재해는인간이예측하기에매우복잡한자연현상이다. 하지만연구원은경주지진과포항지진의발생원인, 지진이발생하는근본적인지질및지체구조특성, 지진발생기작 (Rupture Mechanism) 과원리, 발생가능한최대지진규모평가, 지진발생가능성이높은고위험지역선정과장기적지진모니터링등국민들이지진재해에대해가질수있는막연한불안감을해소하고, 민관차원에서다양한지진방재대책을마련할수있는신뢰성높은연구자료를제공하고자노력하고있다.

4 KIGAM 일반인을 위한 한반도 동남권 지진 발간사 안전한 대한민국 이 함께 만들어 나가겠습니다. 1978년부터의 본격적인 지진관측 이래 최대 규모인 2016년 경주지진과 그에 이은 2017년 포항지진은, 우리나라 재해 역사에 있어서 잊을 수 없는 사건이 되었습니다. 이제 한반도가 더 이상 지진의 안전지대가 아니라는 것이 확인되었기에 우리 국민들은 커다란 불안감과 두려움을 느끼고 있습니다. 지진에 대한 체계적인 연구를 통한 확실하고 유의미한 대책 마련이 무엇보다 필요한 시점입니다. 2018년 기원 100년을 맞이하는 한국지질자원연구원(KIGAM)은 국내 유일의 지질자원 분야 전문 연구기관입니다. KIGAM은 지진 분야의 전문성과 경험을 바탕으로 신속한 지진재해 대응관련 연구개발을 통해 국가와 국민의 안전을 지키는 것을 핵심 연구 목표로 설정하고 있습니다. KIGAM은 경주지진 이후 한반도 동남권 지역을 대상으로 활성단층연구, 지진조기경보시스템 연구, 지진단층 심부복합모니터링 시스템 구축 등 지진재해 예측과 대응을 위한 핵심 연구를 새롭게 수행하고 있습니다. KIGAM은 이러한 지진관련 연구를 고도화하여 향후 지진발생 예측기술 개발로 발전시켜, 국민에게 좀 더 실효성 있는 지진정보를 제공할 예정입니다. 더 나아가 중장기 종합 지진대응 전략을 수립하여 정부 지진정책과 연계된 기관 R&D전략을 적극적으로 추진할 계획입니다. 이번에 발간하는 일반인을 위한 한반도 동남권 지진 에는 경주지진과 포항지진에 대해 KIGAM이 조사 분석 연구한 다양한 자료들이 담겨있습니다. 연이은 지진으로 국민들이 느끼고 있는 막연한 불안감을 해소하고, 정부와 민간 차원에서 여러 가지 지진방재대책을 마련할 수 있도록 원고 작성 과정에서 가급적 전문적인 기술을 최소화했습니다. 또한, 지진현상에 대해 일반 국민들도 쉽게 이해할 수 있도록 기본적인 내용을 충실하게 소개하고자 노력했습니다. 한반도 동남권 지진 이 우리 국민의 알 권리를 충족시키고, 지진에 대해 효과적으로 대응할 수 있는 전문 연구 자료로 유용하게 활용되기를 기대하며, 그동안 한반도 동남권 지진 발간에 많은 도움을 주신 KIGAM의 모든 연구진과 정부 및 유관기관 관계자 전문가 여러분들께 감사의 말씀을 드립니다. 또한, 그 누구보다도 지진피해로 어려움을 겪으신 국민 여러분과 피해지역에 계시는 주민과 이재민 여러분, 그리고 지금도 현장에서 피해 조사와 복구를 위해 불철주야 노력하고 계신 민관 관계자분들께도 위로와 감사의 마음을 전합니다. KIGAM 전 직원은 오늘도 지진 연구의 최전선에서, 안전하고 안심할 수 있는 대한민국을 만들기 위하여 최선을 다하겠습니다. 2018년 6월 한국지질자원연구원

5 09 01 서언 지진은 화산과 더불어 엄청난 인적, 물적 피해를 일으키는 대표적인 자연재해이다. 재앙적 수준의 지진과 화산활동은 대부분 판경계부에서 발생한다. 이웃한 일본은 환태평양 조산대, 소위 불의 고리(Ring of fire)라고 불리는 판경계부에 위치하여, 대규모 지진과 화산활동이 빈번하게 일어난다. 우리나라는 지체구조구적으로 판경계부에서 다소 멀리 위치한 판내부 환경에 해당하여 지진, 화산활동 등 대규모 자연재해가 거의 발생하지 않는다. 본격적인 계기지진 관측이 시작된 1978년부터 경주지진이 발생한 2016년 9월 12일까지 총 1,257회의 규모 2.0 이상 지진이 관측되었다. 우리나라에는 연평균 약 35회의 지진이 발생했으며 이 중에서 규모 3.0 이상의 지진은 연평균 약 10회, 실제 유감 지진은 연평균 약 8회 정도 발생했다. 이처럼 지진발생빈도 및 지진규모가 이웃한 일본에 비해 현저히 적기 때문에 그동안 우리나라는 지진에 대해 상대적으로 안전한 곳으로 인식되어 왔다. 그러던 중 2016년 9월 12일 발생한 경주지진(ML 5.8)은 그동안 국민들이 거의 인식하지 못했던 지진 재해가 우리나라에 실재적 위험으로 다가올 수 있음을 깨우쳐 주었다. 경주지진의 충격이 채 가시기도 전 약 1년 후인 2017년 11월 15일 포항지진(ML 5.4)이 발생하였다. 연 이은 지진으로 인해 국민들은 언제든 발생할 가능성이 있는 지진재해를 매우 우려하고 있으며, 지진이 발생한 경주, 포항 지역에 거주하는 주민들은 계속된 여진 발생으로 불안한 생활을 하고 있다. 연이어 발생한 경주지진과 포항지진은 국민들의 지진재해에 대한 인식을 완전히 바꾸었으며, 여러 가지 교훈을 남겼다. 경주지진은 우리나라에서도 대규모 지진재해를 발생시킬 수 있는 규모 6.0 이상의 중대형 지진이 앞으로 언제든 발생할 수 있다는 가능성을 포항지진은 중대형 지진이 천부에서 발생할 경우 엄청난 인명적, 물질적 피해를 일으킬 수 있다는 사실을 일깨워주었다. 한국지질자원연구원은 국내 유일의 지질 자원 분야 전문 정부출연 연구기관으로, 우리나라에서 발생하는 여러 가지 지질재해의 발생 현황과 원인을 밝히기 위한 다양한 연구를 수행해오고 있다. 지진재해에 대한 국민들의 불안감이 높아지고 있는 상황에서 연구원은 경주지진과 포항지진에 대한 국민들의 알권리를 충족시키고, 향후 발생할 가능성이 있는 지진에 대해 적극적으로 대응할 수 있는 최소의 전문적인 정보를 제공할 의무가 있다. 지진과 같은 자연재해는 인간이 예측하기에 매우 복잡한 자연현상이다. 하지만 연구원은 경주지진과 포항지진의 발생원인, 지진이 발생하는 근본적인 지질 및 지체구조 특성, 지진발생 기작(Rupture Mechanism)과 원리, 발생 가능한 최대 지진규모 평가, 지진발생 가능성이 높은 고위험 지역 선정과 장기적 지진 모니터링 등 국민들이 지진재해에 대해 가질 수 있는 막연한 불안감을 해소하고, 민관 차원에서 다양한 지진방재대책을 마련할 수 있는 신뢰성 높은 연구 자료를 제공하고자 노력하고 있다. 이번 보고서는 경주지진과 포항지진 이후 연구원이 분석 조사 연구한 결과 중에서, 지진과 지질현상을 경주지진 & 포항지진을 중심으로 earthquake 중심으로, 일반 국민들이 궁금해 하는 기본적인 내용을 담고자 했다. 연구원은 지진의 발생원인과 여러 가지 지진방재 대책에 필요한 관련 연구를 지속적으로 수행할 예정이며, 이러한 연구 결과는 앞으로도 국민들에게 수시로 알려드릴 계획이다.

6 KIGAM 한반도지진발생현황과지체응력특성

7 생횟연도발KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진한반도지진발생현황과지체응력특성 한반도지진발생현황과 지체응력특성 한반도는대륙판인유라시안판의내부에위치하며, 주로남동쪽에놓인해양판 ( 태평양판및필리핀판 ) 과상호작용하는지구조환경에속한다 ( 그림 1). 판과판의경계부는강력한지체응력이작용하기때문에전세계적으로보고되는대부분의대규모지진들 ( 예 : 2011년동일본대지진 ) 은모두판경계부에서발생한다. 우리나라에이웃한일본은유라시아판과태평양-필리핀판이직접접하는판경계부에위치하고있어서규모 3.0 이상의지진이연평균약 3,500회정도발생하는것으로알려져있으며, 규모 6.0 이상의중대형지진도약 7회정도발생하는것으로알려져있다. 반면에한반도는판경계부에서먼판내부환경에속하여상대적으로지진발생빈도가낮다. 그림 2 한반도에서관측된계기지진 (1978년부터경주지진발생이전까지 ) 우리나라의본격적인계기지진관측은 1978년에시작되었다. 기상청지진목록에의하면 2016년 9월 12일경주지진발생이전까지총 1,257회의지진이관측되었고연평균약 35회의지진이발생하는것으로나타난다 ( 그림 2). 이중에서규모 3.0 이상의지진은연평균약 10회발생했으며, 실제유감지진은연평균약 8회로보고되었다. 계기지진관측이래규모 5.0 이상의지진은발생빈도가높지않았으나, 약 2,000년에걸친역사지진자료를보면최대진도 (MMI) VIII~IX로평가되는지진이 10회이상발생하는등한반도에서도중규모이상의지진에의한피해가발생하는것으로알려져있다 ( 최성자외, 2012; 그림 3(A)). 3.0 이상 그림 1 동북아지역지체구조 North America Plate 4.0 이상 5.0 이상 경주지진이전 ( 한반도 ) 1.0 Eurasian Plate 1.9 East Sea 1.7 Japan Trench Pacific Plate 40N 35N 수nankai trough Philippine Sea plate 3 130E E LEGEND Plate boundary GPS veolocity field(cm/y) 0 78" 79" 80" 81" 82" 83" 84" 85" 86" 87" 88" 89" 90" 91" 92" 93" 94" 95" 96" 97" 98" 99" 00" 01" 02" 03" 04" 05" 06" 07" 08" 09" 10" 11" 12" 13" 14" 15" 16"

8 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진한반도지진발생현황과지체응력특성 역사지진 A 계기지진 C 그림 4 A 계기지진관측이후의한반도주요지진의진앙위치와단층면해 B 한반도주요지진으로분석된한반도수평최대응력방향 2000년이후한반도에서발생한지진대부분이주향이동성단층면해를보인다. 그러나한반도동쪽또는동해쪽으로갈수록주향이동성단층면해와더불어역단층성단층면해가나타난다 ( 그림 4(A)). 단층면해를토대로한반도에서작용하는수평최대응력방향을계산하면동북동-서남서방향 ( 약 73 ) 을나타낸다 ( 그림 4(B)). 이를조금더지역적으로살펴보면최대수평응력이서해쪽에서동북동-서남서방향을보이다가동해쪽으로갈수록동서방향으로변화하는양상을보인다. 또한최대수평응력방향이한반도남쪽보다북쪽에서동북동-서남서방향에더욱가까운경향이있다. 현재한반도는동북동-서남서방향으로최대압축력을받고있는지체응력환경에놓여있다. 수직응력과수평최소응력사이의관계에의하여현재한반도에서발생할수있는지진은두지괴가서로수평하게이동하는주향이동단층운동성의지진, 하나의지괴가다른지괴를타고오르는역단층성지진, 또는주향이동과역단층의혼합에의한지진이예상된다. A B B D 그림 3 A 한반도 ( 진도 (MMI) VII 이상 ) 및 B 동남권의역사지진진앙분포도, 경주지진발생이전 C 한반도및 D 동남권지역규모 2.0 이상의계기지진진앙분포도 ( 출처 : 역사지진은최성자외, 2012; 계기지진은기상청 )

9 KIGAM 경주지진발생현황및분석결과 경주지진발생현황 경주지진여진정밀분석결과 경주지진유한단층지진원모델 경주지진부지응답특성 3.2 지질, 단층, 고지진조사 경주권역양산단층의지질특성 고지진 경주지진 ( M L 5.8)

10 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진경주지진 경주지진발생현황및분석결과 경주지진 M L 경주지진발생현황 표 1 경주지진전진, 본진및주요여진정보 구분 지진발생시간 (KST) 위도 ( N) 경도 ( E) 규모 (M L ) 모멘트규모 (M W ) 깊이 ( km ) 전진 :44: 본진 :32: 여진 :24: 여진 :33: 여진 :53: 여진 :59: 여진 :53: 여진 :20: 경주지진여진정밀분석결과 그림 5 경주지진발생현황 : 전진, 본진및주요여진의단층면해 그림 6 경주지진의유사파형이벤트공간분포 : A 진앙분포 B 경사방향의진원분포 C 주향방향의진원분포 경주지진의여진정밀분석을위하여이벤트 670 개의파형유사성분석을수행하였다. 그림 6(A) 는 진앙분포를평면상에도시한것으로단층면의주향방향과매우잘일치하는것을알수있다. 단층의 경사면각도에서지진원분포를바라보았을때여진분포가선형적으로나타난다 ( 그림 6(B)). 단층면의 주향방향에서지진원분포를바라보았을때여진들의분포경사는 70 를기록한다 ( 그림 6(C)). 또한, 두 개의분리된단층면을드러내고있으며앞쪽의단층면은전진에의한단층면을보여준다 (Son et al., 2017). 여진들은약 11~16km 사이의깊이에서분포하고있다. 본진에해당하는단층의길이는약 4km 정도이고 폭은약 5 km 로추정된다. 단층면의남서쪽끝에위치하는여진의군집은본진의영향으로인한여진으로 추정되며본진의단층면으로부터약 600m 떨어져있다. A B C 2016년 9월 12일 19시 44분 33초경규모 (M L ) 5.1의경주지진전진이발생했고, 약 48분후인 20시 32분 54초경 M L 5.8의본진이발생하였다 ( 그림 5). 특히본진은계기지진관측이본격적으로시작된 1978년이후최대규모의지진으로기록되었다. 경주지진은북쪽에서 26~29 동쪽으로틀어진북북동-남남서주향의, 동쪽으로 68~72 경사진우수향주향이동단층면에서발생한것으로해석된다. 본연구원은경주지진본진 (M L 5.8) 진앙을중심으로반경 60km이내에분포하는 18개소지진관측소속도및가속도자료를이용하여경주지진및여진에대한정밀재분석을수행하였다. 본진을포함한전진과주요여진들에대한규모, 진원깊이등의기본정보는표 1에서확인할수있다. 2016년 9월 12일부터 2018년 2월 28일까지총 2,232회의지진이발생하였으며, 경주지진진앙은본진을중심으로북북동- 남남서방향에분포한다.

11 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진경주지진 경주지진유한단층지진원모델 경주지진부지응답특성 A 경주지진본진은규모 (M L ) 5.8의큰지진으로지진단층파열의시작과전파, 종료단계를시공간적으로기술하는유한단층모델구축이가능한크기이다. 경주지진발생이후연구원에서는일본지질조사소 (Geological Survey of Japan; GSJ) 연구진과공동으로근거리관측강지진동지진파형선형역산을통해서경주지진본진 (M L 5.8) 과전진 (M L 5.1) 에대한유한단층지진원모델을구축하는연구를수행하였다 ( 그림 7; Uchide and Song, 2018). 경주지진유한단층모델결정연구를통해서점지진원결정연구에서얻을수있는지진원의위치와발생기작등의정보와함께경주지진을일으킨지진단층의단층파열면적 ( 전진 : 약 2km 3km, 본진 : 4.5km 4km 정도 ), 단층파열지속시간 ( 전진 : 약 1초, 본진 : 1.5초정도 ) 과같은추가정보를얻을수있었다. 또한경주지진의전진과본진은약 1km 안쪽의거리에서평행하게발달된두단층면에서발생하였으며전진의주요단층파열방향은북북동-남남서방향이고본진은남남서-북북동방향으로단층파열이진행되었음을확인하였다. 경주지진유한단층모델은경주지진발생과정에대한물리적인이해와더불어향후진원지인근응력분포변화등고도화된지진재해평가연구에효과적으로활용될수있을것으로판단된다. 지진피해가발생한대도시지역내재해정도의공간적분포경향은주거및산업의밀집도나구조물취약도와더불어근본적으로지반의지진민감도인부지효과와직접관련이있다. 지진파는대체로기반암상부토사지반을통과하는과정중에증폭되고부지고유의지반특성에따라증폭정도가서로다르게나타나기때문에지반특성정보에기반한부지응답평가는지역적지진방재를위한가장기초적이고중요한사항이다. 이에따라경주지진발생에따른진도및건축물피해조사결과와부지응답특성과의정량적상관성을파악하고자경주지진진앙지역을중심으로부지주기에따른부지분류 (Sun et al., 2014) 를수행하였다 ( 그림 8). 공간구역부지분류에따르면남산, 단석산등의산지및구릉지는증폭이발생하지않는암반조건의부지분류 B로평가되었으며, 경주시내및형산강유역의평야지대는증폭이발생할수있는토사조건의부지분류 C에서 D까지로평가되었다. 특히, 진도분포및피해조사결과분석에의하면진앙인접지역및주요피해발생지역은주로단단한토사조건인부지분류 C로구분되었다. 이들지역내지진관측소 (MKL) 자료의응답스펙트럼분석결과, 단주기대역에서부지주기 (0.1초 ~0.2초 ) 와응답하여상대적으로지반증폭이크게발생하였으며, 2~3 층이하저층주택건축물에서주로비구조재피해에해당하는경미한손상이발생하였다. A B 그림 7 근거리관측강지진동지진파형역산을통해얻어진경주지진본진의유한단층모델 : A 단층변위분포 B 시간에따른단층파열과정 B C 그림 8 경주지진진앙인근지역부지응답특성기반진도및건축물지진피해와의상관관계 : A 부지분류 B 진도 C 건축물지진피해

12 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진경주지진 지질, 단층, 고지진조사 그림 9 A 양산단층대경주권역상세지질도 B 시추코어분석을통한제4기충적층심도변화 C MT, AMT 측선과지하영상및추정단층선 D 전기비저항탐사결과 E 경주권역추정단층분포도 경주권역양산단층의지질특성지진은단층의일시적인미끌림운동으로인해발생한다. 지구의표면을둘러싸고있는지각내에는무수히많은단층이발달하는데, 이들대부분은오랜지질학적시간동안여러지구조환경에걸쳐형성및진화하였다. 일부단층은현재의지구조환경에서지진을유발할가능성이비교적높으며, 이에따라지진은몇몇활성단층을따라서만반복적으로발생되는특성이있다. 따라서지질조사를통해단층의분포를파악하고, 여러단층중활성단층을찾는것이중요하다. 나아가미래지진에대한지진재해평가를위해활성단층에서의고지진이력 ( 최대규모, 재발주기등 ) 을파악하는것은중요하다. 한편대형지진재해를유발할수있는규모 6이상의지진 ( 우리나라의경우, 대개수천년이상의재발주기 ) 은대개지진동시성지표변형을수반하며, 따라서선사시대고지진에의한지표지질변형을다루는고지진연구가요구된다. 경주지진전후로획득된 GPS(Global Positioning System) 와 InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar) 자료분석및지진후야외조사결과, 경주지진으로인한지표변형은발생되지않았다. 이는경주지진진원이비교적깊고, 지진규모가지표변형을일으킬정도로크지않았기때문이다. 한편양산단층이통과할것으로예상되는경주권역은두꺼운충적층으로덮여있어, 양산단층의정확한위치와단층대특성이거의알려져있지않다. 따라서경주지진이후지질조사를통해경주권역에발달하고있는단층의분포, 양산단층의단층대구성, 단층의활성여부를우선적으로확인하고자하였다. 경주권역에대한지질조사, 지표지질 ( 제4기지층 ) 조사, 시추조사, 물리탐사등을종합적으로수행한결과 ( 그림 9), 양산단층대는주단층 (main fault) 을비롯해다수의부수단층으로구성되어있음을확인하였다. 주단층은주향이다소변하는특성을보이며, 부수단층들은북북동- 남남서, 북북서- 남남동, 동북동- 서남서방향등다양한방향으로분포한다. 80 이상의경사를보이는수직단층에서는주향이동단층이우세하고 50 내외의경사를보이는경사단층에서는역단층이우세하다. 주향이동단층운동의경우, 경주남산화강암의관입이전에는좌수향운동이우세한반면관입이후에는우수향운동이우세하였음을확인하였다. 경주지진이북북동-남남서방향의단층이우수향운동한결과임을감안할때, 경주지진은양산단층대에속하는부수단층중하나가미끌림운동한결과로추론된다. C D E A B

13 KIGAM 일반인을 위한 한반도 동남권 지진 경주지진 고지진 B 고지진에 의한 지표지질 변형여부를 통해 활성단층을 추적하고자 DEM (Digital Elevation Model), 항공 LiDAR (Light Detection And Ranging), 1950년대 및 1970년대에 촬영된 항공사진을 이용하여, 지형분석을 실시하였다. 그 결과 제4기 지형의 변위를 포함하는 것으로 추정되는 선형구조를 추출하였으며(그림 10(A)), 가장 뚜렷한 선형구조가 인지되는 경주 남산 서측 용장리 일대에 대한 정밀 지표지질조사를 수행하였다. C 약 70m 폭의 단층대를 경계로 양측지괴에서 단층과 평행한 지형단면을 비교하여, 약 20m(최대 40 m)에 달하는 우수향 변위를 추정하였다(그림 10(B)). 두께 5 m 이하의 제4기 지층이 분포하는 지점에서 물리탐사를 통해 트렌치 후보지를 선정하였으며(그림 10(C)), 길이 약 20m, 폭 2.5m, 깊이 3m의 트렌치를 실시하였다(그림 10(D)). 트렌치 단면에서 제4기 지층을 변위시킨 고지진은 인지할 수 없었으나, 약 1,230년 이후 퇴적된 일부 지층에서 지진 기원의 연질퇴적변형구조를 확인되었다. 따라서 적어도 약 그림 10 1,230년 이후 규모 5.0 이상의 지진이 트렌치 지점 인근에서 발생했음을 확인할 수 있었으며, 향후 보다 오래된 제4기 퇴적층에 대한 트렌치 조사를 통해 고지진 특성을 추론할 수 있을 것으로 기대한다. A A 경주지진 진앙지 주변 선형구조 B 경주남산 서측 용장리 일대에 대한 지형 및 단층변위 분석 C 고지진 조사 목적 트렌치 지점 선정을 위한 물리탐사 위치 및 결과 D 용장리 트렌치조사 위치, 현장사진 및 단면 분석 D

14 KIGAM 포항지진발생현황및분석결과 포항지진발생현황 포항지진여진정밀분석결과 포항지진유한단층지진원모델 포항지진부지응답특성 4.2 지질, 단층, 고지진조사 지진동시성지표변형 액상화 물리탐사 지하수변화관측 포항지진 ( M L 5.4)

15 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진포항지진 포항지진발생현황및분석결과 포항지진 M L 포항지진발생현황 표 2 포항지진본진및주요여진정보 구분 지진발생시간 (KST) 위도 ( N) 경도 ( E) 규모 (M L ) 모멘트규모 (M W ) 깊이 ( km ) 본진 :29: 여진 :49: 여진 :02: 여진 :45: 여진 :05: 여진 :19: 여진 :03: 진원깊이가깊어지는경향을보인다. 본진에서북북동쪽으로약 3.3km 떨어진곳에서발생한여진4(2017년 11월 20일규모 3.6) 와그주변미소지진들은좁은범위에서본진과별개로북동-남서방향으로위치하고, 깊이분포단면에서경사가수직에가까운형태로분포하는것으로보아본진의영향을받아주변단층에서주향이동단층운동에의해지진이발생된것으로추정된다. 본진에서남서쪽으로약 4.3km 떨어진곳에서발생한여진6(2018년 2월 11일규모 4.6) 은깊이약 4.3km에서발생하였고동남쪽으로기울어진단층면해를나타냈다. 본진과주요여진들의규모, 진원깊이등발생정보는표 2와같다. 그림 11 포항지진발생현황 : 본진및주요여진의단층면해 2017년 11월 15일 14시 29분 33초경경북포항시흥해읍인근지역에서규모 (M L ) 5.4의지진이발생하였다. 발생깊이는약 4km이며, 단층면해분석결과북동-남서방향의역단층성우수향주향이동단층 ( 주향 222, 경사 61 ) 이다. 그림 11은포항지진본진과주요여진의진앙위치및단층면해이다. 포항지진본진 (M L 5.4) 진앙을중심으로반경 5km 내외에설치된이동식관측소및상시관측소자료를이용하여정밀재분석하였다. 2017년 11월 15일부터 2018년 2월 28일까지총 1,350회의지진이발생하였으며, 여진들의위치는본진을중심으로북동-남서방향으로주로분포하고동에서서쪽으로갈수록 포항지진여진정밀분석결과본연구원은포항지진단층면의여진정밀분석에사용된약 1,000개이벤트의파형유사성을통해위치를정밀분석했다. 그림 12(A) 는평면상에여진들의분포를도시한것으로서, 단층면의주향방향과잘일치하는것을알수있다. 그림 12(B) 는경사면에서바라본여진분포로서단층면이선형적으로잘나타나며, 단층면의주향방향에서바라본여진분포는단층면해의경사각인약 60 와잘일치함을알수있다 ( 그림 12(C)). 여진들의깊이별분포를확인해보면약 3~7km 범위를보이고있다. 또한본진과관련된단층의영향을받은다른경사와주향을가지는여진분포도보여주고있다 ( 그림 11, 표 2의여진4). 한편, 본진으로부터약 3개월후발생한여진6(Mw 4.6) 에의하여발생된여진들의분포는그림 13에보이는바와같이동남쪽으로약 55 경사하는경향을보여주고있어본진과는다른단층면을따라지진이발생한것임을보여주고있다 ( 그림 12(D)). 본진의단층면길이는약 7km, 폭은약 3.5km 정도의단층움직임을보여주고있다. 여진6은단층면의길이와폭이모두약 1.4km 정도로추정된다.

16 KIGAM 한반도일반인을동남권위한지진한반도동남권포항지진지진포항지진 포항지진유한단층지진원모델 그림 12 포항지진의유사파형이벤트공간분포 : A 진앙분포, B 경사방향의진원분포 C 주향방향의진원분포, D 시간에따른지진원분포 A B C D 포항지진은경주지진에비해진원깊이가상대적으로천부 (~5km) 에위치한다. 또한발생기작이역단층성분을포함하는주향이동단층으로서포항지진을전후로지표에상당수준의수직변위를일으킬가능성이있었는데, 그림 14(A) 에서보는바와같이포항지진발생전후에관측된인공위성 InSAR 자료에서이러한지표변형의정도가잘포착되었다. 연구원에서는강원대학교원격탐사지리정보연구실과공동으로인공위성 InSAR 자료를활용하여포항지진을일으킨단층면상에나타나는단층변위를결정하는연구를수행하였다 ( 그림 14(B)). 포항지진유한단층모델은인공위성 InSAR 자료분석으로얻은지표변위자료에선형역산을적용하여결정하였다. 결정된단층모델에의하면지진을일으킨단층의주요파열면적이 4km 6km 정도이고진원의북동쪽에서변위가주로발생하였음을알수있다. 포항지진유한단층모델을이용해서계산된예측지표변위는인공위성 InSAR 자료와지질조사를통해서얻어진지표변형특성과잘일치하고있다. 인공위성 InSAR 자료는지진계에기록된지진파형자료와더불어주요지진의발생특성을연구하는데유용하게사용될수있을것으로판단된다. A B 그림 14 인공위성 InSAR 자료역산을통해얻어진포항지진유한단층모델 : A InSAR 자료로부터추출된포항지진전후지표변형분포 ( 출처 : 강원대학교원격탐사지리정보연구실 ) B InSAR 자료역산을통해얻어진유한단층변위분포 A B C 그림 13 포항여진 ( 여진6) 모멘트규모 4.6과관련된단층면에서지진들공간분포 : A 진앙분포 B 경사방향의진원분포 C 주향방향의진원분포

17 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진포항지진 포항지진부지응답특성지역은응답스펙트럼 ( 그림 25) 상중 저주파수대역의지진파에너지가집중함에따라상대적으로지반운동이크게증폭될가능성이높다. 특히장성동, 환호동일대는근래에주거지역조성을위한토목사업으로인해 5m 이상의두꺼운매립토층으로구성되어있어, D1 이상의높은부지응답특성을갖는것으로파악되었다. 특히, 이들지역내 3층에서 5층규모의건축물을중심으로피해조사등급의약 80% 이상이 Moderate 또는 Extensive 로평가되었다. 향후부지증폭효과의정량적공간정보를토대로지진발생시지진파응답특성에따른해당건축물의피해가능성및정도를예측할수있다 지진동시성지표변형 4.2 그림 15 포항지진진앙인근지역부지응답특성기반지진피해현장조사결과와의상관관계 지질, 단층, 고지진조사 포항지진은비교적얕은깊이에서일어난중규모의지진으로, 지진동시성지표변형의발생여부및특성을파악하고자위성영상분석및야외조사를수행하였다. 야외조사간실시간지진자료및 InSAR ( 수 cm의지표변위지시 ) 자료를참고하였으며, 드론을이용한영상을확보및분석하였다. 그결과지진과관련된미끌림운동이발생한단층면이지표에직접노출되는지표파열 (surface rupture) 은 발생하지않았다. 반면지표균열, 액상화, 낙석등다양한형태의지표변형이진앙을중심으로반경약 건축물명 흥해초등학교 ( 무보강조적조, 3층 ) 대성아파트 E동 ( 철근콘크리트, 5층 ) 지반피해양상 지반피해등급 (A=0~9) 구조물피해양상 구조물피해등급 (B=0~9) 종합지진피해등급 (A+B=0~18) 지반변위없음 0 기둥파괴 7 7(Extensive) 기초부지반변위 (5~10cm) 2 약 5 도정도기울어짐 6 8(Extensive) 4km 이내에집중적으로발생하였음을확인하였다 ( 그림 16(A)). 따라서대부분의지표변형은천부지진의강력한지진동에의해발생한것으로추론된다. 한편지표균열의경우, 주로북동-남서방향을보이는균열들이안행상배열을보이며, 진앙지주변뿐만아니라곡강리와한동대학교를잇는북동-남서방향의지역에집중된경향이있다. 이지역은지진자료및 InSAR 분석결과지하지진파열의지표연장성으로추정된곳으로, 일부지표변형은지하단층운동이지표면에영향을미친결과로추론된다. 한동대학교 ( 철근콘크리트, 6 층 ) 지반변위없음 0 외장미장벽돌탈락 4 4(Moderate) 표 3 포항지진에따른지진피해현장조사표준서식의예 장성동크리스탈빌라 ( 철근콘크리트, 4층 ) 포항시외버스터미널 ( 철근콘크리트, 4층 ) 지반변위없음 0 기둥파괴 5 5(Extensive) 지반변위없음 0 벽균열 2 2(Slight) A B 본연구원에서는지진발생직후진앙지주변을중심으로부지응답특성기반의지진피해파악을위한긴급 현장조사를수행하였다 ( 그림 15). 긴급육안조사의특성상해당지역건축물의전수조사가어렵기때문에 언론매체및현지설문조사를통해피해상황이보고된건축물을대상으로피해조사표준서식 ( 표 3) 에 따라지진피해등급을산정하였다. 포항지진진앙주변의관심영역은두꺼운퇴적층이발달함에따라주로도심지와주거지역을중심으로 지진동의증폭특성이두드러졌으며, 부지분류체계에따라 C3 에서 D1 의대표부지로분류된다. 이들 그림 16 A 포항지진에의한지표균열 B 포항지진에의해지표변형이비교적집중된지역의지표균열

18 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진포항지진 액상화 그림 17 A 제4기층분포도및지표분출퇴적물관찰지점현황 B 다양한지표분출퇴적물사진 C 진앙지로부터거리에따른지표분출퇴적물의개수 포항지진으로인해지표균열과더불어액상화현상이관찰되었다. 액상화란지진에의해토양내공극수압이갑자기증가하여고체상태의지반이액체처럼거동하는현상을뜻한다. 연구원은포항지진발생직후, 진앙지인근위성영상분석, 드론영상촬영과야외조사를통해액상화에의해발생한지표분출퇴적물조사를실시하였다 ( 그림 17). 신속한조사를통해진앙지로부터반경 15km 범위에서약 600여개의퇴적물의지표분출을확인했으며, 모든지표분출퇴적물은제4기퇴적물이분포하는지역에서확인되었다. 진앙지인근 ( 포항시흥해읍 ) 에서지표분출퇴적물은집중적으로분포함에도불구하고, 액상화와관련된지반침하는관찰되지않았다. 포항지진에의해발생한액상화현상의지질특성을밝히기위해지표투과레이더 (Ground-Penetrating Radar; GPR) 탐사와트렌치조사를수행하였다 ( 그림 18). GPR 탐사결과, 깊이약 3m 지점에서지층의매질차이가급격한변화를보이며깊이약 6m 까지단열이발달하고있는것으로밝혀졌다. 또한트렌치단면에서액상화를발생시킨모래층은상부의점토층을능동적으로관입하지못하고, 기존점토층의균열대를따라이동한것을알수있었다. 더불어트렌치단면에서는이번포항지진외에, 과거지진에의한액상화현상도발견되었다. 방사성탄소연대측정결과, 과거액상화는최대 760년에서최소 130년사이에발생하였을것으로추정된다. 포항지진으로인해발생한지진동시성지표지질현상의분포를분석한결과, 진앙을기준으로북서쪽경작지에액상화및모래화산이집중되는반면, 동남쪽지괴에서비교적많은지표균열이관찰되었다. 이후수행된지표지질조사에서북동-남서방향의단층및단열대는주로진앙의동남쪽구릉지에서확인되었으며, 또한주로동남쪽으로기울어진것을알수있다. 정리하자면, 포항지역에는북동-남서방향의주향을보이는단층시스템이발달하고이중북서방향의경사를보이는단층하나가포항지진과동시에파열된것으로보인다. 단층파열대는지표까지연장되지는않았으나, 비교적낮은심도까지도달한것으로판단된다. 그림 18 A GPR 및트렌치조사지점위치 B GPR 탐사결과 C 트렌치단면및퇴적주상도 A A B B C C

19 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진포항지진 물리탐사 지하수변화관측 포항지진이발생한흥해읍일대는연구원주요사업의일환으로포항분지의심부지질특성, 지질구조, A 지진이발생하면지하매질에대한응력변화가발생하여여러가지수리지질학적특성 ( 지하수위, 온도, 전기전도도등 ) 이변한다. 포항지진을전후로발생한수리지질학적특성을살펴보기위해연구원이운영 파쇄대특성등을파악하기위해다양한물리탐사를 중인기후변화관측정 ( 양산, 경주 ) 과포항일원에서한국농어촌공사가운영하고있는농어촌지하수관측망 수행했던지역이다. 2002~2003 년에걸쳐총 70 개 자료를분석하였다 ( 그림 21). 분석결과모든진앙지주변관측정에서지하수위, 온도, 전기전도도등의 측점의심부전자탐사 (Magnetotelluric Method; MT) 자료, 2009~2014년에걸쳐총 9개측선의탄성파 C 수리지질학적특성이모두혹은일부가변화한것이관측되었으며, 이러한현상은진앙지에서각각약 43km, 76km 떨어진경주와양산관측정에서도관측되었다. 탐사자료를수집하였다 ( 그림 19, 20). 지진에의한대수층의수리지질특성변화는산간지역지하수저유량변화, 해안지역대수층해수침투, 심부전자탐사에서획득된자료의 2 차원및 3 차원 지하시설파손으로인한지하수수질변화등지하수량및수질에영향을줄가능성이있으므로 역산해석을수행한결과, 서쪽으로경사진파쇄대로 B 그림 21 지하수자원보전및지속가능한활용을위해계속적인관측및연구가필요하다. 특히지진에의한영향을 해석되는저비저항이상대가확인되었으며, 파쇄대의주향은북북동-남남서방향에해당한다. 3차원 A 기후변화관측정 ( 양산, 경주 ) 및농어촌지하수관측망위치 B 포항지진전후관측된지하수위변화 판단하기위해서는지진발생이전의지하수위및수질의장기변동양상파악이중요하기때문에이에대한장기적인연구가필요하다. 역산해석에의하면, 2 차원해석단면에서인지되는 중앙부에서쪽으로경사진저비저항이상대가동 - 서 방향의단면에서관찰되며, 중앙부에북으로경사진또 하나의저비저항이상대가남 - 북방향의단면에서도 보인다. 두저비저항이상대가교차하는지점에서 A B 수행된시추공 (BH-2) 에서수행한전기검층결과는 MT 탐사결과와잘일치하고있어, 탐사및해석이신뢰도있게이루어졌음을알수있다. 반사법탄성파탐사결과, 흥해지역포항분지의제3기퇴적층의두께는약 200~500m 내외로추정되며, 그림 19 A MT 탐사측점도 B 3차원역산해석결과 C Line-1과 Line-2에대한 2차원역산해석결과 : BH-2 시추공에서수행된전기검층과매우잘일치하여탐사자료및해석의신뢰도를확인 분지남부로갈수록두꺼워지는경향을보인다. 제3기퇴적층상부및하부에서여러개의단층혹은파쇄대를지시하는이벤트가보이며, 2차원탐사의한계를고려하더라도이들은대부분북동방향의 A B 경주 양산 주향을보이는것으로추정된다. 심부전자탐사및반사법탄성파탐사결과흥해일대 포항분지내에는북동-남서방향의파쇄대혹은단층대가제3기퇴적층뿐만아니라기반암내에도 곡강 1 곡강 2 다수발달하고있는것으로확인된다. 지하에서파악 되는파쇄대혹은단층대의주방향은지표에서확인되는단층 ( 예 : 곡강단층등 ) 의방향과대체로일치하고있다. 그림 20 포항시북구흥해일대반사법탄성파탐사 A 위치도 B 측선 L7의결과 연일 2 포항 4

20 KIGAM 경주지진과포항지진의단층움직임비교 5.2 경주지진과포항지진의여진발생추이비교 5.3 경주지진과포항지진당시지진조기경보비교 5.4 경주지진과포항지진의부지응답특성비교 5.5 경주지진과포항지진의지표변위변화비교 경주지진과포항지진비교

21 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진경주지진과포항지진비교 경주지진과 포항지진비교 5.1 경주지진본진은깊이약 11~16km 내에서발생하였으며동남쪽방향약 70 로경사하는단층면에서우수향주향이동방향의단층면해를보여주고있다 ( 그림 22(A)). 이에비하여포항지진본진은깊이가 5.3 그림 24는경주지진및포항지진본진이발생했을당시지진조기경보에서결정한진앙 ( 원의중심 ) 과각지역별최대지반움직임 ( 색깔 ) 을보여주는자료로서매초갱신되어지진파의양상과예상피해 경주지진과포항지진의단층움직임비교 약 3~7km 의천부에서발생한것으로단층면이북서방향으로경사하고있고역단층성우수향주향이동단층의운동을보여주고있다 ( 그림 22(B)). 경주지진과포항지진당시지진조기경보비교 상황을파악하는데활용된다. 오늘날일기예보와같은단기예보가불가능한지진의현실적인대안으로지진조기경보가필요하다. 이는지진발생과동시에전파되는 P파와 S파의속도차이를이용하여피해를 일으킬수있는 S 파도달이전에관심지역에경보를발령할수있다. 국내에서는 2015 년 1 월부터국내에서 A B 발생하는규모 5.0 이상대규모지진의대국민조기경보서비스가시작되었고, 경주및포항지진이발생했을당시각각 26초, 19초안에조기경보를효과적으로발령하였다. 경주지진이후대국민긴급재난문자 서비스가개선되어포항지진의경우대전이북지역에서는지진파보다먼저재난문자를받을수있었다. 그림 22 A 경주지진본진 B 포항지진본진의단층운동방향에대한개념적도시 다만, 현재의지진조기경보체계는최소수개이상의관측소에서지진파가감지된이후조기경보가발령되는체계로서진앙지주변에서는지진동이일어난후경보를수신할수밖에없는한계가있다. 이를극복하기위해연구원에서는기존방식에현장경보방식을접목한하이브리드형지진조기경보체계연구를활발하게 진행하고있다. 5.2 경주지진과포항지진의여진발생추이비교 그림 23 은경주지진및포항지진의여진발생횟수를나타내고있다. 포항지진본진과경주지진본진의모멘트 규모 (Mw) 는각각 5.4 와 5.5 로계산되어비슷한에너지를방출한것으로추정된다. 또한지진발생깊이및규모 등에따른여진발생횟수의차이는있지만, 경과시간에따라유사한패턴으로감소하는경향을보인다 포항여진 2016 경주여진여진발생횟수그림 24 A B 그림 23 경주지진및포항지진의여진발생횟수 D+1 D+2 D+3 D+4 D+5 D+15 D+25 D+35 D+45 D+55 D+65 D+75 D+85 D+95 D+102 경과시간 지진발생시신속한피해추정을위한관측자료이용지진동분포도 : A 경주지진본진 ( 규모 5.8) 지진동분포도 B 포항지진본진 ( 규모 5.4) 지진동분포도

22 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진경주지진과포항지진비교 위성항법시스템 (GPS) 기술은지표변위를밀리미터급으로측정할수있다. 지진으로유발된지표변위를 GPS 관측을통해알아보기위해경주및포항지진의진앙지와가장가까운관측소의자료를이용하여 경주지진과포항지진의부지응답특성비교 Rock site 경주지진과포항지진의지표변위변화비교 일변화위치시계열자료를생성하였다. 그림 26(A) 는경주효동리관측소위치시계열자료를보여준다. 경주지진이발생한시점에서통계적으로유의미한변위는나타나지않는다. 이는진원으로부터멀리 Soil site 위치한효동리관측소 ( 진앙거리 : 19km) 와깊은진원 ( 약 14km) 으로인해지표변위가 GPS 잡음수준 이하에서발생했을것으로판단된다. 그림 26(B) 는포항관측소위치시계열자료를보여준다. 포항지진이 발생한시점에서수직성분으로약 1cm 변위가발생하였다. 이는경주지진과는달리상대적으로가까운 관측소와얕은진원깊이 (4km) 가원인으로판단된다. GPS 로관측된국내지진으로는포항지진이첫 사례이다. 여기에서는 2017 년 12 월 5 일까지의자료를포함하나, 지진이후의변화를보기위해앞으로도 그림 26 GPS 지표변위분석 : A 효동리관측소위치시계열자료 B 포항관측소위치시계열자료붉은수직선은각각경주지진과포항지진발생시점 분석은계속진행될것이다. 단층운동에의해발생된지진파는심부암반지대를 A B 통과하여지표근처의토사지반으로전파되는데 지반의물성에따라지반증폭현상이동반되어큰 피해를유발한다. 포항지진과경주지진진앙인근 지표암반에설치된 4 개관측소에서계측된각지진의 평균적인응답수준과토사지반 ( 경주지진은 USN 관측소, 포항지진은 PHA2 관측소 ) 에설치되었을 것으로추정되는 1 개관측소에서계측된지진파의 응답수준을비교한결과 ( 그림 25), 토사지반에서 계측된지진파가특정주파수대역에서증폭된것을 확인할수있다. 포항지진은구조물에보다영향을 미칠수있는주파수대역인중 저주파수대역에서 증폭된것을확인할수있는데이러한증폭대역은 경주지진과는상이한것으로, 퇴적층이깊게발달한 포항지역일대는지반의고유주기가경주지역에 비해상대적으로크기때문에다수의구조물이 지반증폭현상에의해피해를입은것으로추정할수 있다. 추후구조물의피해정도와위치, 하부지반의 특성을면밀히평가하여지진의부지증폭효과를 정량화하고, 이를국내내진설계기준에반영할필요가있다. 그림 25 포항지진과경주지진의진앙인근암반및토사지반에설치된지진관측소에서계측된기록으로부터변환된정규화응답스펙트럼비교

23 KIGAM 요약및제언

24 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진요약및제언 요약및제언경주지진은 2016년 9월 12일경주시내남면일대에서발생한국지규모 (M L ) 5.8의지진으로, 1978년 계기관측이시작된이래최대규모지진으로기록되었다. 본진을발생시킨지진파열은지하약 14km 지점에서, 길이약 4km, 폭약 5km크기의우수향주향이동단층운동에의해발생하였으며, 단층면은북북동-남남서 (N26~29 E) 의방향과약 68~72 의동쪽경사를가진다. 경주지진의전진과본진, 그리고여진분포에대한단층면해분석에의하면, 약 1km 간격을가지는 2개의평행한지진성단층면에의해지진이발생한것으로추정된다. 경주지진은고주파지진의특성을보이며, 단단한토사지반에해당하는지반특성을보이는지역에서지반증폭이크게발생하여 3층이하저층주택건축물을중심으로많은피해가발생하였다. 경주지진이후실시된지표지질조사결과, 지진을발생시킨지진파열에의해형성된지진성단층면이지표로연장된지진동시성지표파열대는발견되지않았다. 경주지진이발생한지역은한반도동남부를남북방향으로가로지르는대표적인우수향주향이동단층인양산단층대의중부지역에해당하며, 경주지진을발생시킨지진성단층역시양산단층대형성과성인적으로밀접한관련이있는심부지각불연속대의재활성에의해발생한것으로추정된다. 포항지진은 2017 년 11월 15일포항시흥해읍일대에서발생한국지규모 (M L ) 5.4의지진이다, 포항지진을발생시킨지진파열대는경주지진에비해복잡한양상을보인다. 본진을발생시킨지진파열은지하약 4km 지점에서길이약 7km, 폭약 3.5km 크기의역단층성우수향주향이동단층운동에의해발생하였다. 본진의북동부지역에서발생한다수의여진은북동-남서방향의경사가거의수직에가까운주향이동단층에의해발생했으며, 본진발생이후약 3개월후본진의남서쪽에서발생한규모 4.6의지진은본진단층과유사한주향을보이나경사는반대방향인동남쪽으로 54 기울어있다. 이러한복잡한지진파열특성은포항분지형성과관련된단층구조에의한것으로생각된다. InSAR 위성영상분석에의하면포항지진전후로지진성단층면의상반이최대약 6cm 융기한광역지형변위가관찰된다. 흥해지역은지반특성상두꺼운퇴적층이발달한단단한토사지반뿐만아니라미고결층지반에중저주파대역의지진파에너지가집중됨에따라, 3층에서 5층규모의건축물을중심으로많은피해가발생하였다. 포항지진은포항분지내두꺼운퇴적층이발달한비교적천부인지역에서지진파열이발생하였기때문에, 지금까지국내지진에서는거의관찰되지않았던다양한지진동시성지표변형을일으켰다. InSAR 분석에서인지되는광역지각융기현상과진앙지를중심으로다양한형태의지표균열이발생하였고, 광범위한지역에서액상화현상이나타났다. 연이어발생한규모 5 이상의경주지진과포항지진은앞으로우리나라에서중대형 ( 규모 6.0 이상 ) 지진이언제든발생할수있다는사실을의미하며, 그러한중대형규모의지진이천부에서발생할경우지반특성에따라광범위하고심각한지진재해를일으킬수있다는사실을보여주고있다. 우리나라는후기중생대이후 참고문헌 고기태평양판의영향으로인해많은북동-남서방향의주향이동성단층대가형성되었으며, 인도대륙과유라시아대륙의충돌, 태평양판의섭입각도변화, 동해확장, 필리판의섭입등다양한지체구조운동의영향을받아왔다. 한반도는지금부터약 5백만년전에일어난지구조재조합사건이후, 현재까지거의일정한동북동-서남서내지동-서방향의순수압축응력을받고있다. 이러한광역지체응력영향에의해내륙에서는주향이동단층또는역이동성운동감각을포함하는주향이동단층이재활성중이며, 동해와서해연안의경우에는역단층이우세하게재활성되고있다. 경주지진과포항지진은한반도의현생지체응력장하에서기존단층대가재활성되면서발생할수있는지진성단층운동의중요한사례에해당한다. 경주지진과포항지진을계기로, 한반도의현생지체구조및지체응력장특성에기반한지진원환경에대한정확한이해는우리나라지진발생원인을규명하고, 지진예측및지진재해방재를위해매우중요하다. 현재우리나라의지진원환경의정확한이해와지진재해에효과적으로대응하기위해서는다음과같은분야에대한중점연구가필요하다. (1) 후기중생대이후신생대를거쳐현재에이르기까지, 한반도및주변지역에대한지체구조발달사규명, (2) 신생대이후형성된광역선형구조및단층대분포현황, (3) 현생한반도지체응력파악을위한지각속도장및심부지응력모니터링하에서집중적으로응력을누적하고있는단층군파악, (4) 활성단층에대한고지진학적연구, (5) 우리나라지형지질특성에적합한활성단층연구기술개발, (6) 지진발생확률이높은고위험군단층에대한중장기모니터링기술, (7) 지진원의정밀결정을위한한반도지각속도구조규명, (8) 국가기간시설물또는산업시설물대상신속지진재해대응을위한지진조기대응시스템, (9) 지역별지진위험도평가를위한지역고유고해상도지진재해도작성, (10) 고도화된지진재해평가 / 경감연구를위한물리적지진단층파열모델링및지진동모사, (11) 주요지진발생대미소지진모니터링을통한심부단층규명기술, (12) 자연지진과인공지진원식별정확도향상을위한복합지구물리모니터링기술, (13) 현생한반도지체응력등이다. 경주지진과포항지진의발생후지진재해가국민안전을위협하는실재적위험요소로변했으므로장기적이고안정적인지진관련기초연구, 지진및단층연구인력의양성, 연구인프라구축등체계적지원이필요하다. 최성자외, 2012, 활성단층지도및지진위험지도제작, 한국지질자원연구원, NEMA-자연 , 소방방재청, 688p. Son, M., Cho, C.S., Shin, J.S., Rhee, H.-M., and Sheen, D.-H., 2017, Spatiotemporal Distribution of Events during the First Three Months of the 2016 Gyeongju, Korea, Earthquake Sequence, Bulletin of the Seismological Society of America, 108, , doi: / Sun, C.-G., Kim, H.-S., Chung, C.-K., and Chi, H.-C., 2014, Spatial zonations for regional assessment of seismic site effects in the Seoul metropolitan aras, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 56, 44-56, doi: / j.soildyn Uchide, T., and Song, S.G., 2018, Fault rupture model of the 2016 Gyeongju, South Korea, earthquake and its implication for the underground fault system, Geophysical Research Letters, 45, , doi: /2017GL

25 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진부록 부록 I. 지진 단층사업현황 부록 II. 용어설명 지진 (Earthquake) 사업명 Geo-data 통합기반지진원정밀분석및지진재해대응기술개발사업기간 ~ 지진관측, 지표지질및지형, 지반특성등을포괄하는 Geo-data 통합기반지진재해주요내용대응및신속공유연계기술을개발하여지진발생특성및정밀지진원분석을수행하고신속한지진재해대응을위한기반정보시스템제공구현사업명한국형 ( 하이브리드 ) 지진조기경보체계및기간산업시설활용연구사업기간 ~ 주요단층대주변관측소확충을통한신속 정확한지진정보생산, 현장경보 (On-site 주요내용 warning) 기술을결합한하이브리드지진조기경보체계개발및이를기반으로국가주요기간산업시설등에서지진신속대응을위한실용기술개발사업명국토대단층계 ( 양산단층중부지역 ) 위험요소평가연구사업기간 ~ 양산단층중부지역 ( 안강, 경주, 언양 ) 을대상으로선진활성단층연구기술을도입하여주요내용우리나라지형지질특성에적합한한국형단층연구기술을개발하고, 이를적용하여양산단층대중부지역에대한단층주제도제작과지진위험성평가사업명한반도단층구조선의조사및평가기술개발사업기간 ~ 부경대학교, 부산대학교, 한국기초과학지원연구원과의공동조사사업으로, 국내지질주요내용상황에적합한활성단층조사기법의선진화를통해활성단층연구의표준화를구축하고, 이를토대로한반도남동부에분포하는활성단층지도제작및활성단층 DB 구축사업명한반도동남권지진 단층활동평가를위한심부복합지구물리모니터링시스템구축사업기간 ~ 지각운동-단층-지진연계성을평가하기위하여한반도동남권지구조환경에적합한주요내용시추공기반의단층활동복합지구물리모니터링인프라를구축하고, 이를기반으로한반도동남권심부단층종합모니터링기본계획안수립 지진은지구내부맨틀대류등의영향으로지각에축적되는응력 (stress) 이지하단층의저항강도를넘게될때순간적으로단층이깨지면서진동이발생하는현상이다. 단층의급작스러운파열로지진이발생하면지각에축적된변형에너지는지진파 ( 탄성파 ) 의형태로지각내부를전파하여지표에도달하게되는데지진발생인근지역의경우지표의강한진동으로인적, 물적피해가발생하기도한다. 전세계적으로큰규모의지진은단층을경계로지각의운동방향이다른판경계지역 ( 미국서부, 일본등 ) 에서많이발생하나우리나라와같은판내부지역에서도지각변형에의한지진활동이일어날수있다. 판내부지진의경우판경계지진에비해대체로지진발생주기가길고발생경향또한불규칙한경우가많아정확한지진발생특성예측과지진재해평가에큰어려움이있다. 지진파 (Seismic Wave) 지진이일어나면지진이일어난곳을중심으로진동이사방으로전달되는데, 지진파는실체파 (body wave) 와표면파 (surface wave) 가있다. 지진파를이용하면지구내부의구조를알아낼수있으며, 또지진이어디서일어났는지도알아낼수있다. 실체파는종파 ( 縱波 ) 와횡파 ( 橫波 ) 로구분되는데, 각각 P파 S파라고한다. P파 (Primary Wave) : 지진이발생했을때암석을통하여가장빨리도달하는파. 물질의압축과팽창의연속으로이루어진다. S파 (Secondary Wave) : P파에이어두번째로도달하는지진파. 파의전파방향에직각인탄성진동으로구성되며, S파는액체로이루어진외핵을통과하지못한다. 파의진행방향에수직으로전달물질이이동해야하는데액체나기체는그모양이쉽게변해버리고처음상태로돌아오지않기때문이다. 표면파 (Surface Wave) : 지구의표면을따라서전파하는지진파로속도는 S파보다느리며, 레일리파와러브파두종류가있다. 러브파 (Love Wave) : 표면파의일종으로서파의진행방향과수직인횡파만으로구성된지진파 (1911년, 어거스터스에드워드허프러브 ) 레일리파 (Rayleigh Wave) : 파동의전파방향을포함하는수직평면에서지반운동을하는표면지진파 ( 1885년, 존윌리엄스트럿레일리 )

26 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진부록 진원 (Hypocenter) 지진이발생할때지반의파괴가시작된곳으로최초로지진파가발생한지역을말한다. 위도와경도, 지표로부터의깊이로진원을표시하는데진원에서방출되는에너지를측정해표준화한값이바로 지진규모 이다. 진앙 (Epicenter) 땅속에서지진이가장먼저시작된곳 진원 이라면, 그바로위지표면의지점을말한다. 일반적으로지진이일어나면가장피해가큰지역이바로진앙주변이다. 진도 (Intensity) 지진이일어났을때지표면의흔들림을나타내는 상대적 인정도를나타낸다. 사람이감지하는느낌, 구조물들의피해정도등전체적인피해정도를고려해진도값을산정하기때문에진원, 진앙에가까울수록진도는커지고, 멀어질수록진도는작아진다. 진도의단계는세계적으로통일되어있지않으며나라에따라상황에맞는척도를채택하고있으며, 우리나라는메르칼리등급 (MMI) 을사용해진도를나타낸다. 진도별상황은아래와같다. 계급설명 I 극히예민한극소수의사람을제외하고는전혀느낄수없다. II 소수의사람들만느낄수있고, 매달린물체가섬세하게흔들린다. 실내에서뚜렷이느끼며, 특히고층일수록더욱큰진동이느껴진다. 그러나많은사람들은지진이라 III 인식하지못하고, 정지한차가약간흔들리며, 트럭이지나가는것과같은진동이느껴진다. 낮에는실내에있는많은사람들이느낄수있으나실외에서는거의느낄수없다. 밤에는일부사람들이 IV 잠을깨고, 그릇, 창문, 문등에서소음이발생하며, 벽이갈라지는소리가난다. 정지한차가움직이고, 대형트럭이벽을받는진동과같이느껴진다. 거의모든사람들이느끼고, 많은사람들이잠에서깬다. 그릇과창문이깨지고, 석고벽면에금이간다. V 실내의물건이넘어지고, 나무, 전봇대가심하게흔들린다. 모든사람들이느끼고, 많은사람들이놀라서밖으로뛰어나간다. VI 무거운가구가움직이며일부굴뚝에파손이있다. 모든사람들이밖으로뛰어나오고, 내진설계건축물의피해는없으나, 일반건축구조물에약간의피해가 VII 발생한다. 굴뚝이무너지고운전하고있는사람들이느낄수있다. 내진설계건축물의약간피해가있고, 일반건축구조물에부분적붕괴가발생한다. 창문에서창틀이떨어져 VIII 나가며, 굴뚝이무너진다. IX 내진설계건축물의상당한피해가있으며, 기울어진다. 일반건축구조물이붕괴되고지표면에금이간다. X 대부분의석조구조물이붕괴되고, 지표면이갈라지며기차선로가휘어진다. XI 남아있는석조구조물이거의없고, 지표면에심한균열이발생하며지하파이프가완전히파괴된다. XII 지표면에파동이보이고수평면이뒤틀리며물체가공중으로튀어나간다. 규모 (Magnitude) 지진으로방출되는에너지를지진계로측정한크기로지진자체의크기를의미하며, ' 절대적 ' 개념이다. 지진의규모는 1935년미국과학자찰스리히터가창안한리히터규모를보편적으로사용하고있는데 리히터의숫자, 즉규모 (M) 가 1씩올라갈때마다지진에너지는약 32배씩증가한다. 예를들어, 규모 6의 지진은규모 5의지진보다약 32배이상, 규모 4의지진보다는약 900배이상의에너지가방출된다는뜻이다. 규모 표현 결정방법 비고 지역규모 ( 리히터규모 ) M L 거리 500km 이내에서발생한지진의최대진폭으로부터계산 국내적용 실체파규모 mb 초기에도달하는 P파의진폭을측정하여계산, 원거리및심발지진이나발파의규모평가에적용인공지진 표면파규모 Ms 500km 이상의원거리지진에서표면파의최대진폭으로계산 모멘트규모 Mw 지진을발생시킨단층운동모멘트를계산하여규모평가 지속시간규모 Md 지진운동의지속시간을이용하여규모결정 전진 (Foreshock) 어느제한된지각구조내에서일어난일련의지진들중가장큰지진이전에발생한작은지진들이다. 판구조운동에의한탄성응력변형이점차축적되어단층대의암석에서쪼개짐이일어나기시작하면서, 전체부피가늘어나주위의암석들로부터미세균열과공극을통하여지하수가침투하여불안전한상황이되므로이때작은지진들의횟수가점차늘어나게되어결국큰지진 ( 본진 ) 을동반하게된다. 여진 (Aftershock) 어느제한된지각구조내에서일어난일련의지진들중가장큰지진이후발생한작은지진이다. 여진은강진이발생한후단층주변에남아있던탄성에너지가방출되면서일어나는것으로규모 7.0 이상의강진이일어날경우짧게는수개월에서길게는수년까지수천회의여진이일어나는것으로알려져있다. 여진은

27 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진부록 보통본진 (main shock) 보다규모는작지만본진에의해파괴되거나취약해진구조물을재차파괴시키고구조인력에게심리적인불안감을가져다준다는점에서지진의피해를가중시키는요인이되기도한다. 지진계 (Seismometer) 지진계는지진이발생하는위치, 지진의세기를측정하기위해사용하는장치이며, 지진을감지하는센서와이를기록하는기록계의한세트로구성된다. 센서에는속도계와가속도계가있으며보통지진학연구에속도계를사용하고지진공학에가속도센서를사용한다. 또한속도계는주파수대역에따라단주기, 광대역, 활성단층 (Active Fault) 활성단층이란최근지질시대에활동하였고, 가까운미래에다시활동할가능성이있는단층을의미한다. 활성단층의정확한시간적정의와기준은국가및목적에따라조금씩다르다. 우리나라의경우, 일반적의미의활성단층은제4기이후, 즉약 258만년이후현재까지최소 1회활동한단층을말한다. 원자력관련시설물의부지안정성평가와관련하여, 일반적의미의활성단층과구분되는활동성단층 (capable) 개념이사용되고있는데, 현재부터 3만 5천년전이내 1회, 또는 50만년전이내 2회활동한단층을활동성단층으로간주한다. 초광대역센서로나뉘며, 단주기는국지지진관측에용이하며광대역은국지지진및원거리지진을모두 감지할수있다. 단층면해석 ( 斷層面解析, Fault Plane Solution) 지진이단층운동의결과로발생한다는것을가정하여지진을일으킨단층의주향, 경사등을지진단층의조사또는지진파로부터구하는것을말한다. 단층면해석은 P파초동자료를이용하는기하학적인 지진재해도 (Seismic Hazard Map) 내진설계의기초가되는지진구역을설정하기위하여과거의지진기록과지질및지반특성등을종합적으로분석하여산정한지진발생정도를말한다. 확률론적인지진재해지도는지진재해와관련된학문이발전되며지진입력자료가개선되고새로운연구방법이개발되면서주기적으로갱신되었다. 지진재해지도는현재행정안전부 ( 舊소방방재청 ) 에서기존지도를갱신, 공표한국가지진위험지도 (2015) 로제시되고있다. 기법과관측된지진파형에맞는발진기구를수치적으로구하는기법이있다. 수치적인기법에서는 지진원을이중우력 (Double Couple Force) 에의한점지진원 (Point Source) 으로가정하며, 구하고자하는미지수 ( 단층면과보조면의주향과경사, 미끄럼각, 진원시간함수, 지진발생깊이등 ) 를변수로하여각관측소에서의이론지진파를계산하여관측된지진파와비교함으로써해를얻는방법이있다. 단층면해를얻는기하학적인기법은진원으로부터관측점에이르는지진파선이진원을중심으로하는진원구의하반구와만나는점을등적투영망에투영함으로써이루어진다. 단층 (fault) 지각운동에의해지각내응력이집중되는지점에지각이파열되어형성되는면구조혹은불연속면에해당되며, 단층운동은지진을발생시키는근본원인이다. 단층면을기준으로상호수평으로이동하는 주향이동단층, 상반이하반을위로올라타는 역단층, 상반이하반아래로떨어지는 정단층 으로구분된다. 판구조론 (Plate Tectonics) 지질학적으로큰널빤지모양의암석덩어리를가리키는판 (Plate) 이란단어와건설하다 (To build) 라는어원의지구조 (Tectonic) 라는단어가합쳐져만들어진단어다. 판구조론은 암석권 (Lithosphere) 이라불리는약 100km 정도두께의지구표면이 10여개의판으로쪼개져있으며, 이판들은서로상대적으로운동하고있다 는이론으로대륙이동설, 지진발생의이유, 해저확장설을증명하며지구환경을이해하는데결정적인기여를한다. 액상화 (Liguefaction) 액상화는주로최대깊이 15 20m 정도에분포하는모래혹은점토질모래층에서지진동에의한갑작스러운간극수압 ( 흙입자사이의공간 ( 간극 ) 에물이차면서생기는수압 ) 상승에의해입자간전단력을 잃어액체상태로변화하는현상이다. 지진규모가 5 이상일경우대체로발생하며액상화된퇴적물은 틈을따라상대적으로압력이낮은지표면으로이동하여모래화산 (Sand Volcano) 등을형성하고구조물 부등침하등의피해를유발할수있다. 지진조기경보 (Earthquake Early Warning) 지진에대한단기예보가불가능한현기술수준에서지진에따른재해경감의현실적인대안으로 < 정단층 ( 장력 )> < 역단층 ( 압축력 )> < 주향이동단층 ( 전단력 )> 출처 : "fault". The American Heritage Science Dictionary. Houghton Mifflin Company. 22 Nov <Dictionary.com 지진조기경보와신속피해평가에근거한신속대응이있다. 지진조기경보시스템은지진을탐지 분석하여 이에대한경보를지진이도달하기전에피해예상지역이나시설물관리기관에가능한신속히전파하는 것으로지진관측기술뿐아니라통신체계의급격한발전으로어느정도실현이가능하게되었다. 지진조기경보시스템은지진발생과동시에전파되는 P 파 ( 평균약 5.98km/s) 와 S 파 ( 평균약 3.42km/s) 의

28 KIGAM 일반인을위한한반도동남권지진부록 속도차이를이용하여피해를일으킬수있는 S파도달이전에해당지역에경보를발령하고미리정해진대응시스템을구동할수있는시간을제공할목적으로운영된다. 국내에서는약 10여년의연구개발끝에지난 2015년 1월부터국내에서발생하는규모 5.0 이상의지진에대한지진조기경보대국민서비스가시작되었다. 다음그림은지진조기경보시스템의개념도이다. 국가적으로지진발생후 7~25초이내정확한경보발령을목표로관측소확충및알고리즘개선에대한연구가진행되고있다. 형성됐다. SCT에서는 Michoacan 지진으로인해계측된지표면최대지반가속도가 UNAM의약 5배크기로계측되었다. 과거호수지역이었던지층의두께가 38~50m인지역 (SCP) 에피해가집중적으로발생하였으며, 특히지반의공진주기 2초와같거나다소작은공진주기를가지는구조물인 5~20층의건물에서지반과구조물의고유주기일치로인한이중공진현상 (Double Resonance) 이발생하여큰피해가유발되었다. 멕시코시티지진은하부지반의조건에따라지반증폭특성과그로인한피해가현저히다를수있다는근거를보여주는명확한사례라할수있다. <1985 멕시코 Michoacan 지진에서확인된지반증폭현상 > < 지진조기경보시스템개념도 ( 출처 : 조선일보 )> 지반증폭현상 (Local Site Effects) 일반적으로단층운동에의해발생된지진파는심부암반지대를통과하여지표근처의토사지반으로전파되는데지반의물성에따라지반증폭현상이동반된다. 지표근처에서증폭된지진파의영향으로큰피해가유발되기도한다. 지반증폭현상은상대적으로강성이큰암반상부의연약한토사지반에지진파가고립되어다중반사 (Trapped Seismic Waves) 되는현상에더불어지진파의에너지보존법칙에따라지표에가까워질수록감소되는매질의밀도에반해증가되는지진파의입자속도의영향으로유발된다. 많은문헌에서지반증폭현상을공통적으로언급하고있는사례가 1985년 9월 19일멕시코에서발생한규모 8.1의 Michoacan 지진이다. Michoacan 지진은태평양연안에위치한진앙부근에서는피해정도가미미하였으나약 400km 떨어진멕시코시티에서는매우큰피해가발생한바있다. 아래그림에서암반지역인 UNAM 지역과토사지반인 SCP지역은진앙거리가유사하지만하부지반의특성은매우다른데 UNAM 지역은구릉지대로자갈, 현무암및화산응회암으로구성된지역으로암반지반의특성과유사하고, SCP 지역은과거호수였던곳으로화산작용으로발생된실트, 점토등이퇴적되어연약층이매우두껍게 부지분류 (Site Classification) 부지분류체계에서는대상지역지반특성과관련된지반지진공학적부지고유지진응답매개변수들을분류기준으로이용하게되는데, 기존의국내및미국의부지분류체계에서는지하 30m까지의평균전단파속도인 V S30 와지하 20m까지의평균전단파속도인 V S20 을제시하고있다. 이기준은부지의기하학적분포특성에대한고려없이부지의동적특성만을이용하는지표이며, 이와는달리경험적인간편지표로도고려되어온기반암심도 (H) 는지반강성인전단파속도에대한고려없이부지의기하학적특성만을반영하는지표이다. 또한, 부지주기 (T G ) 는여러연구자들에의해최근다양하게고려되고있으며, 대상부지에서의지반동적특성및기하학적특성을모두반영하는기준지표로제시되고있다 ( 선창국, 2010). 뿐만아니라지반종류, 층서, 두께, 강성, 기반암상부토층의평균전단파속도 (V S,soil ) 및고유주기를부지분류를위한주요매개변수로활용하고있다. 특히국내현행내진설계기준공통적용사항 (2017) 에서는기반암심도 (H) 와기반암상부토층의평균전단파속도 (V S,soil ) 가조합된분류기준을토대로 5종류 (S1, S2, S3, S4, S5) 지반을구분하는지반분류체계를채택하여배포하였다. 본책자에서는국내여러지역의부지응답특성평가를위해검증및활용된부지주기기반의공간구역화수행을통해경주지진과포항지진진앙지인접영역의부지분류와이와연계한지진피해조사를수행하였다.

29 KIGAM 일반인을 위한 한반도 동남권 지진 56 부록 <선창국(2010)의 부지분류> 부지분류 매개변수 부지종류 부지 분류 암반 B 풍화암 또는 매우 견고한 지반 중간단계의 견고한 지반 깊고 견고한 지반 깊고 연약한 지반 기반암 심도 H (m) C1 C D 증폭계수 지하 30m 까지의 부지 평균 전단파 주기, TG (s) 속도, VS30 (m/s) 단주기 증폭계수, Fa 장주기 증폭계수, Fv <6 760 < < 10 < 760 < C2 < 14 < 620 < C3 < 20 < 520 < C4 < 29 < 440 < D1 < 38 < 360 < D2 < 46 < 320 < D3 < 54 < 280 < D4 < 62 < 240 < < E <내진설계 공통적용사항(2017)의 부지분류체계> 분류기준 부지종류 부지종류의 호칭 기반암* 깊이, H (m) S1 암반 지반 1 미만 S2 얕고 단단한 지반 S3 얕고 연약한 지반 S4 깊고 단단한 지반 S5 깊고 연약한 지반 S 이하 20 초과 토층 평균 전단파속도, VS,Soil (m/s) 260 이상 260 미만 180 이상 180 미만 부지 고유의 특성 평가 및 지반응답해석이 요구되는 지반 *기반암: 전단파속도 760 m/s 이상을 나타내는 지층 earthquake

30 KIGAM 일반인을 위한 한반도 동남권 지진 서언 58 59

31 한국지질자원연구원 일반인을위한 한반도 동남권 지진 발행일 2018년 6월 20일발행처한국지질자원연구원기획총괄국토지질연구본부 홍보실기획 디자인부운디자인문의 주소대전광역시유성구과학로 124 상단에있는 QR코드를스캔하시면한국지질자원연구원홈페이지로연결됩니다.

32

33 34132 대전광역시유성구과학로 124 한국지질자원연구원 TEL FAX , 3412 ISBN

34 일 반 인 을 2018 위 한 한반도 동남권 지진 요 약 본

35 한반도지진발생현황과지체응력특성 한반도를포함하는동북아시아지역은대륙판인유라시아판과해양판인태평양-필리핀판이상호작용하는광역지구조환경에속한다. 판과판의경계부는강력한지체응력이작용하기때문에, 전세계적으로보고되는대부분의대규모지진은판경계부에서발생한다. 동해 년 ~2016년 9월 12일총 1,309회지진발생 황해 한반도 35 회 10 회 8 회 규모 2.0 이상지진연평균 규모 3.0 이상지진연평균 유감지진연평균 유라시아판 일본열도 태평양판 일본 한반도 유라시아판과태평양-필리핀판이직접접하는판경계부 지진, 화산활동등대규모지질재해多 판경계부에서멀리떨어진판내부 지진, 화산활동등대규모지질재해少 한반도지체응력동북동-서남서방향으로압축받는양상 발생가능지진성단층 3,500 회 규모 3.0 이상지진연평균 7 회 규모 6.0 이상지진 ( 중대형 ) 필리핀판 주향이동단층 역단층 역단층성주향이동단층 태평양

36 토사지반 3 층 이하 건축물 토사지반 특성지역에서 피해 발생 지반증폭 크게 발생 1978 년 계기관측 시작 이후 최대 규모 지진 경주지진(ML 5.8) 2016년 9월 12일 경주시 내남면 일대 2016년 9월 12일부터 2018년 2월 28일까지 총 2,232회의 지진이 발생했으며, 경주지진 진앙은 본진을 중심으로 북북동-남남서 방향에 분포한다. KIGAM은 경주지진 본진(ML 5.8) 진앙 반경 60km이내에 분포하는 18개소 지진관측소의 속도 및 가속도 자료를 이용하여 경주지진 및 여진에 대해 정밀 분석했다. 지진파열대 지진파열에 의해 형성된 지진성 단층면의 지표연장은 미발생 본진 발생 지진파열 지하 약 14km 지점, 길이 약 4km, 폭 약 5km 크기의 우수향 주향이동 단층 운동 14 km 고주파 지진 특성 03

37 포항지진(ML 5.4) 2017년 11월 15일 포항시 흥해읍 일대 04 InSAR 2017년 11월 15일부터 2018년 2월 28일까지 인공위성 총 1,350회의 지진이 발생했으며, 여진들의 위치는 본진을 중심으로 균열 북동-남서 방향으로 주로 분포하고 동에서 서쪽으로 갈수록 진원 깊이가 깊어지는 경향을 보인다. KIGAM은 포항지진 본진(ML 5.4) 진앙을 중심으로 반경 5km 내외에 설치된 천부 이동식관측소 및 상시관측소 자료를 이용하여 정밀 분석했다. 진앙 중심으로 지표균열 발생 비교적 천부(포항분지 내 3~5 층 건축물 피해발생 InSAR 분석 액상화 두꺼운 퇴적층 발달)에서 지진파열 발생, 진앙 중심으로 지진동시성 지표변형 유발 광범위 액상화 현상 발생 포항지진 경주지진에 비해 본진 발생 지진파열 복잡한 지진파열대 양상 지하 약 4km 지점, 길이 약 7km, 폭 약 3.5km 크기의 역단층성 우수향 주향이동 단층 운동 토사지반 및 미고결층 토사 지반뿐만 아니라 미고결층 지반에 중저주파 대역의 지반융기 지진파 에너지 집중 지진성 단층면 상반 최대 약 6cm 융기 중저주파 지진 특성 4 km

38 05 경주지진 포항지진 ❷ 경주지진 본진은 깊이 약 11~16km 내에서 발생했으며 동남쪽 방향 약 70 로 경사하는 단층면에서 우수향 주향이동 방향의 단층면해를 보여주고 있다. 포항지진 본진은 깊이 약 3~7km의 천부에서 발생했으며 북서방향으로 경사하는 역단층성 우수향 주향이동 방향의 단층면해를 보여주고 있다. ❶ 2017 포항여진 2016 경주여진 여진발생 횟수 D+1 D+2 D+3 57 D 모멘트 규모는 비슷한 에너지 방출 본진 깊이 약 11~16km 내 심부에서 동남쪽 방향 약 70 로 본진 깊이 약 3~7km 천부에서 북서방향으로 경사하는 - 지진발생 깊이/규모 등에 따라 여진발생 횟수 차이 경사하는 우수향 주향이동 단층 운동에 의해 발생 역단층성 우수향 주향이동 단층 운동에 의해 발생 - 경과시간에 따라 유사한 패턴의 감소 경향 여진 발생 추이 1,811회(D+102) 여진 발생 추이 1,347회(D+102) - 다수의 구조물이 지반증폭현상에 의해 지진조기경보 26초 안에 발령 지진조기경보 19초 안에 발령 지반응답 및 부지증폭 단단한 토사지반에 해당하는 지반응답 및 부지증폭 퇴적층 두껍게 발달, 구조물에 영향을 지반특성 지역에서 지반증폭 대규모 발생 더 미칠 수 있는 주파수 대역인 중 저주파수 대역에서 증폭 지진파보다 빠르게 재난문자 수신 ❷ 포항지진 - 포항지진의 경우 대전 이북에서 ❶ 경주지진 피해를 입은 것으로 추정 경주지진과 포항지진 비교 D+5 D+15 D+25 D+35 D+45 D+55 D+65 D+75 D+85 D+95 D+102 경과 시간 지진조기경보: 지진 발생과 동시에 전파되는 P파와 S 파의 속도차이를 이용하여 피해를 유발하는 S파 도달 이전에 관심지역에 경보발령 ( 15.1월부터 국내 5.0 이상 지진발생 대국민 서비스 시작)

39 경주지진 포항지진발생시사점 규모 6.0 이상중대형지진발생가능 중대형천부지진에의한대규모인적 물적피해발생가능 중장기지진모니터링, 지진대응및피해저감에대한종합적인연구필요 현재한반도의지진은동-서방향압축응력에의해발생 기존단층대의재활성에의해발생한지진의중요사례 현생지구조응력에의해지진을일으킬수있는단층대에대한다학제적연구필요 향후추진필요과제 한반도및주변지역에대한지체구조발달사규명 지각속도장 / 심부지응력모니터링하의응력누적단층군파악 활성단층에대한고지진학적연구및활성단층연구기술개발 주요지진발생대미소지진및복합지구물리모니터링을통한단층규명연구 한반도지각속도구조규명및지역고유고해상도지진재해도작성 국가기간시설물등의신속지진재해대응을위한지진조기대응시스템구축 지진, 단층연구인력양성과연구인프라구축 06 의역할및분석내용 경주지진과포항지진의발생원인분석 지진이발생하는근본적인지질및지체구조특성 지진발생기작 (Rupture Mechanism) 과원리 발생가능한최대지진규모평가 지진발생가능성이높은고위험지역선정 중장기지진모니터링 목표 국민불안감해소 지진방재대책을위한신뢰성높은연구자료제공

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