11.제1부_1.1-2.hwp

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1 제 Ⅱ 부 지진위험지도

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3 제 1 장지진위험지도작성 1.1 지진위험지도보완필요성 한반도는지리적으로인접한북동중국이나일본에비하여지진활동이활발하지않은편이며, 큰규모지진의발생빈도도낮다. 기상청에의하면, 2000년이후약 12년간관측된규모 3.0이상의지진발생횟수는총 113회로서연평균대략 10회에해당하며, 규모 5이상의지진은 2회에불과하다. 한반도는지진학적으로판내부에속하며, 발생지진도판내부지진의특성을갖고있다. 따라서판경계지진에비하여지진의시공간분포가불규칙적이므로, 예측이쉽지않으며지진발생빈도가낮고우발적이라할수있다. 따라서이와같은판내부지진의특성때문에지진에대한대비가소홀하기쉽다. 그러나과거역사기록을조사해보면성곽이붕괴되고, 100여명이사망할정도의파괴적인지진이발생한기록등많은지진피해기록이있다. 또한 1905년이래의계기지진자료를조사해보면, 1952년에평양남쪽에서발생한규모 6.3의강서지진과같은비교적규모가큰지진이발생한기록도있다. 한편, 현대사회는지진과같은자연재해에대하여대단히취약하다. 인구의도시집중, 산업시설의밀집등은지진과같은재해가발생했을때지진재해에의한영향이점점커지고장기적으로그파급효과가크게나타나게되어, 오랜기간동안국가경제에큰타격을줄수있기때문이다. 피해지진의발생가능성과재해의증폭및파급효과를생각할때지진에대한사전대비가필요함은자명하다. 따라서지진에의한피해를경감시키기위해서는주요구조물에대한적절한내진설계가필수적이며, 이를위해서는지역별지진활동특성이반영된합리적인지진위험지도가우선적으로작성되어야한다. 현재사용되고있는지진위험지도는 1997년건설교통부주관하에한국지진공학회에서작성한지진재해도를사용하고있다. 1997년에는지진재해도 (Seismic Hazard Map) 이란용어를사용하였으나, 2009년제정된지진재해대책법제2조 3항에서는지진위험도는 내진설계의기초가되는지진구역을설정하기위하여과거의지진기록과지질및지반특성등을종합적으로분석하여

4 산정한지진의위험정도를말하다 로용어를정의하고있다. 즉기존지진재해도와동일한개념의지도를지진위험지도로명시하고있으므로본보고서에서는이후지진위험지도라하였다. 1997년지진위험도가작성된이후지속적인역사및계기지진자료가축적되었다. 또한지진파감쇄식등지진위험지도작성과관련된지진분야에서도많은연구가이루어졌을뿐만아니라지진지체구조구, 활성단층조사등지질학적분야의연구도활발히진행되고있다. 따라서이들자료와정보를이용하여기존 1997년의지진위험도에내재된불확실성을줄일필요성이있다

5 1.2 역사지진목록작성 개요지진위험지도작성을위해서는장기간에걸친지진자료가입력자료로서필요하다. 국내에는약 2000여년에걸친역사지진자료와 1905년이래의계기지진자료가있다. 역사지진자료는역사문헌속에문자로기술되어있기때문에발생한지진의진앙과진도를결정하는데에는여러가지문제점이내포되어있다. 이러한이유로현재작성되어있는역사지진목록에서의지진횟수, 지진발생시기, 진앙지및진도에있어서연구자에따라큰차이를보여주고있다. 따라서다수의전문가가참여하여공신력있는기관에서작성된신뢰도가높은목록의작성이필요하다. 한반도의지진활동평가에서피해역사지진이차지하는비중이대단히크다. 세계지진학계에따르면동일지역에서반복해서피해가큰지진이발생하는주기는약 년정도이다. 하지만, 근대지진학의탄생과지진자료가기록된지는약 100년정도밖에되지않기때문에, 지진주기를판단하는데있어서피해역사지진자료는대단히중요한의미를갖는다. 특히판경계부지역에서는지진이빈발하여발생주기가수 10년내외이지만, 우리나라와같이판내부지역에서의지진발생주기는상대적으로매우길므로, 계기지진자료뿐만아니라역사지진자료도반듯이해석되어야만한다. 한반도의역사지진에관한내용은주로일본의학자들이조사, 분석한역사지진문헌을근거자료로하여한반도지진활동조사연구, 역사지진자료평가및원자력발전소의안전성평가등에활용되어왔다. 그러나역사지진자료전부를제한된기간과범위에서재평가하는것은불가능하여, 역사지진자료중인명및재산에피해를주었거나, 체감지역이넓은현저한대규모의피해역사지진에대해 1차적인분석을수행하고있다. 이자료들은역사지진자료원본의원문과차이가있는것도있으며, 연구자의주관에따라평가하기때문에동일한피해역사지진에대해서서로다른견해를갖고있는것이현실이다. 따라서기발표된한반도피해역사지진자료를수집하여검토하고, 다양한

6 역사지진자료중원본에기술되어있는피해지진의원문을정리하여본연구에서전문가들과함께재평가하는데활용하였다. 역사지진에관한연구는和田 (1912) 이래여러연구자에의하여수행되어왔다. 和田 (1912) 은삼국사기, 고려사, 조선왕조실록등의역사문헌 14종으로부터지진에관한 1700여개의기사를발췌하여, 자신의진도분류기준에의하여역사지진을분류하였다. 또한武者 (1951) 는한반도및일본, 중국의지진, 지변및화산에대한기록을작성하여제시하였다. 한편서정희등 (1978) 은와다 ( 和田,1912) 의자료중주요지진에대한분석을수행하였으며, 진도는와다진도를그대로인용하였다. 또한김소구 (1978) 는와다 (1912) 의자료를재검토하여와다진도를 JMA진도로고쳐지역별빈도분포도를작성하였다. 정봉일 (1981) 은삼국사기, 고려사, 조선왕조실록, 일성록및동국문헌비고등의역사문헌으로부터총 1766개의지진을발췌하여지역별시대별발생빈도를제시하였다. 또한이기화 (1990) 는역사문헌중의지진에관한서술을해석하여 MM진도를부여하였으며, 진도 VIII, IX, X에해당되는지진으로서각각 23, 37, 1개의지진을제시하였다. 한국동력자원연구소 (1983) 는원자력발전소의지진에대한안전성을검토할목적으로역사지진과 1905년이래의계기지진목록을만들어, 이목록에근거하여한반도의지진활동도를작성하였다. 이연구에서는와다 (1912) 의자료에나타난지진기사들을원래의문헌으로부터발췌하여, 역사학자들의충분한검토해석을거쳐진앙지와진도를평가하였다. 한편한국지진공학회 (1997) 는건설교통부로부터의뢰받은지진재해지도작성을위해역사지진목록을작성하였다. 이목록은한국동력자원연구소 (1983) 을비롯한기존의목록재검토하여작성되었다. Lee and Yang(2006) 은역사지진자료를면밀히재평가하여발생시기, 진앙지, 진도및규모를재결정한 2185개의지진을포함한역사지진목록을제시하였다. 또한지진의시공간분포로부터한반도의지진활동을분석하였다. 한편, 경재복 (2009) 은역사지진자료원문을발췌, 해석하여주요지진에대해서는감진분포도를작성하여그로부터진앙을재결정하였다

7 지금까지역사사지진에관한연구들은한반도의지진활동연구에기여한바가크나, 역사지진에관한기사들은문장으로서술되어있으며시대적으로기록의누락또는과장등이포함되어자료의완전성과균일성, 통일성이유지되어있다고보기는어렵다. 이러한이유로진앙이나지진의규모를평가하는데에있어서연구자의주관이개입되기쉬우며, 그결과지진활동의해석에서로상이한결과를얻기쉽다. 따라서 1차년도에는삼국사기, 고려사, 조선왕조실록과같은 1차사료와고려사절요, 승정원일기, 증보문헌비고등의 2차사료로부터지진과관련된기사를추출하고이와관련된기존의역사지진평가자료를체계적으로수집, 분석하였다. 2차년도에는수집된역사지진자료로부터진앙위치, 진도등을종합적으로결정하였다. 체계적으로분석된역사지진목록은공청회등을통해관련전문가들의검토를통해확정되었다. 이연구의결과로작성되는역사지진목록은지진위험지도제작뿐만아니라차후각종시설물의내진설계기준및지진재해대책의기초자료로활용될수있을것이다 역사지진목록작성과정 1차년도에는삼국사기, 고려사, 조선왕조실록 ( 이하 1차사료 ) 과같은역사문헌과고려사절요, 승정원일기, 증보문헌비고등 ( 이하 2차사료 ) 으로부터지진자료를발췌, 해석하였고, 또한기존의역사지진목록을모아 Excel file의형태로재편집된역사지진목록을발간하였다. 2차년도의연구에는이재편집역사지진목록을기초자료로활용하여역사지진목록을시작하였다. 그림 1.2.1에목록작성과정의개요를도식적으로도시하였다. 먼저지진발생일자를재검토하여지진발생목록을작성하였으며, 목록작성에있어서는다음과같은원칙을적용하였다. - 기존목록에지진발생이누락된것 - 발생일자가잘못되어있는것 - 중국쪽의큰지진을국내지진으로기록한것

8 그림 역사지진목록작성과정 - 기존목록에서 2개의지진으로취급하였으나, 감진지역이가까워하나의지진으로취급할수있는것 - 감진지역이멀리떨어져있어하나의지진으로보기보다는 2~3개의지진으로취급해야하는것 - 동일장소에서 1일다수의지진이발생한경우는 1회로취급 예를들면고려충헤왕후 4 년 4 월증보문헌비고에 4 월에도정축에 2 일동안지진이일어났다. 라는기록이있으나, 기존의지진목록에누락되어있어추가한하나의예이다. 또다른예로서현종 7 년 10 월 19 일 ( 음력병인일 ) 의승정원일기에다음과같 은기록이있다. 本院啓曰, 臣等, 竊見今月初二日 初五日 十八日京師缺有震變, 而及接湖缺

9 二字奏狀, 則缺八畜有震死者, 嶺南數縣之地震, 又從而缺時缺三字天地之戒, 胡至此極? 比年以來, 災異荐疊, 雲臺之書不絶, 郡邑之報相續, 耳目所及, 無非可愕, 而至於迅雷奮擊於收藏閉固之日者, 特其異之大者, 臣等, 危厲薰心, 不知所以致此也 ( 병인 ) 이기록도기존의목록에누락된예이며, 지진은서울, 호남 ( 호서?), 경상도에서발생한것으로되어있으나, 정확한날짜가있는것은서울의경우로초 2일, 초5일, 18일에지진이있었던것으로해석할수있으므로 3회의지진이추가된경우이다. 또한조선시대현종 9년 (1668년 7월 31일 ) 에발생한지진의기록은다음과같으며, 한반도서해안거의전역에감진지역이분포하고있다 ( 그림 1.2.2). 그림 중국산동반도지진에의한한반도에서의감진지역 ( 경재복, 2009)

10 평안도철산 ( 鐵山 ) 에바닷물이크게넘치고지진이일어나지붕의기와가모두기울어졌으며, 사람이더러놀라서엎어지기도하였다. 평양부 ( 平壤府 ), 황해도해주 ( 海州 ) 안악 ( 安岳 ) 연악 ( 延安 ) 재령 ( 載寧 ) 장연 ( 長連 ) 배천 ( 白川 ) 봉산 ( 鳳山 ), 경상도창원 ( 昌原 ) 웅천 ( 熊川 ), 충청도홍산 ( 鴻山 ), 전라도김제 ( 金堤 ) 강진 ( 康津 ) 등에같은날지진이있었다. 이지진이발생한날짜에중국산동반도해안에서규모 8.5 의강진이발생 한기록이있으며, 우리나라의감진기록은이지진과연관된것으로볼수 있으므로, 기록에서제외한예이다. 또다른예로서중종 11 년 6 월정축일의조선왕조실록에 - 밤에지진이있었다. - 수원, 인천, 이천, 용인, 양성에지진이있었다. 위의두기록이있으며, 기존의문헌에서는이를 2 개의지진으로취급하였으 나, 감진지역이가까워하나의지진으로간주한예이다. 이와는반대의예로서 세종 21 년윤 2 월정유일의조선왕조실록에는 전라도무장현 ( 茂長縣 ) 과함길도문천군 ( 文川郡 ) 에지진하였다. 는기록이있으며, 기존의목록에서는이를 1개의지진으로취급하였으나, 감진지역이멀리떨어져있어하나의지진으로보기에불합리하다. 따라서이와같은경우는 2개의지진으로분리취급하였다. 이상과같은오류를바로잡아지진발생일자리스트를총 1929개지진에대하여작성하였다. 역사지진기록의날짜는음력으로되어있기때문에서기 1000년이후의날짜는양력으로환산하였으며, 그이전의날짜는음력년-월만표기하였다. 음양력환산에는한국천문연구원음양력변환계산서비스를이용하였다. 발생일

11 자를재검토한자료를제시하였다 ( 부록 B) 진앙결정지진발생일자리스트로부터지진목록을작성하기위하여, 진앙결정기준과진도평가기준을만들었다. 이기준을만드는과정에서자문위원들의의견을받아참조하였다. 이와같은방법으로만들어진진앙결정기준과진도평가기준으로진앙지와진도를결정하여지진발생일자리스트에부여함으로서역사지진목록이작성된다. 본연구에서만들어진진앙결정기준은다음과같으며, 이와같은기준하에서진앙이결정되었다. - 감진지역또는피해지역을진앙으로선택한다. - 피해지역이광범위한경우는가장피해가심한곳또는피해지역의중심을진앙으로선택한다. - 감진지0역이나피해지역이기술되어있지않는경우는당시의수도를진앙으로간주한다. - 감진지역이광범위한경우는먼저동일지진에의한진동인가를확인한다. 만일동일지진에의한경우는감진지역중가장크게감진된곳또는감진지역의중심을진앙지로선택한다. - 감진지역이해안근처에광범위하게나타나는경우는인접중국북동부와서남일본의역사기록을조사하여, 진앙이한반도가아닐가능성을검토한다. 실제의진앙결정에있어서는기존의목록에서결정한진앙좌표를참조하였다. 경재복 (2009) 은주요지진에대하여감진지역분포도를작성하여, 그로부터진앙을결정하였다. 그림 1.2.3은감진지역분포도의한예이다. 이지진은조선시대중종 15년 (1520년 4월 4일 ) 에발생한것으로서조선왕조실록의기록에의하면

12 경성 ( 京城 ) 및경기의양주 ( 楊州 ) 부평 ( 富平 ) 인천 ( 仁川 ) 김포 ( 金浦 ) 양천 ( 陽川 ) 통진 ( 通津 ) 교동 ( 喬桐 ), 충청도의면천 ( 沔川 ) 에지진이있었다. 황해도신천 ( 信川 ) 재령 ( 載寧 ) 강령 ( 康翎 ) 봉산 ( 鳳山 ) 연안 ( 延安 ) 안악 ( 安岳 ) 옹진 ( 瓮津 ) 등읍에지진이있었는데소리는은은한우레같았고가옥이흔들렸다. 와같이되어있다. 이연구에서는진앙결정에있어서감진지역분포도로부 터결정된경재복 (2009) 의결과를대부분채택하였다. 그림 감진지역분포도와진앙결정예 -1 ( 경재복, 2010) 그림 1.2.3은지진이광범위한지역에감진되었을때의진앙결정의한예이다. 그러나광범위한지역에감진된경우에감진지역의중심이아닌피해가가장심한곳을진앙으로결정하는경우도있다. 조선시대인조 21년 (1643년 7 월 24일 ) 에발생한지진에대한조선왕조실록의기록은다음과같다. 서울에지진이있었다. 경상도의대구 ( 大丘 ) 안동 ( 安東 ) 김해 ( 金海 ) 영 덕 ( 盈德 ) 등고을에도지진이있어연대 ( 烟臺 ) 와성첩 ( 城堞 ) 이많이무 너졌다. 울산부 ( 蔚山府 ) 에서는땅이갈라지고물이솟구쳐나왔다. 전

13 라도에도지진이있었다. 위의지진에대한감진지역을그림 에도시하였으며, 이경우는감진지역 의중심이아닌피해가가장심한울산을진앙으로선택한예이다. 그림 감진지역분포도와진앙결정예 -2 ( 경재복, 2010) 지진기록에감진지역이나피해지역에대한언급이없는경우는원칙적으로당시의수도를진앙으로간주하였다. 조선시대의경우는지역을명시하지않는경우, 수도를지칭하는것으로보아도큰문제가없는것으로알려지고있다. 그러나조선시대이전의경우는감진지역이명시되지않은경우에당시의수도를진앙으로간주함은문제가있다고할수있으나, 그럼에도불구하고수도를진앙으로정할수밖에없었다. 그러나 1860년대, 즉조선조고종이후의지진기록에는감진지역이전연언급되어있지않다. 따라서이연구에서는고종이후의지진에대한진앙은결정하지않았다. 진앙지의좌표는역사지진자료로부터진앙지결정에있어서의정밀도를고려하여, 경위도의소수첫째자리까지로한정했다

14 1.2.4 진도결정국내에서는현재 MM 진도 (Modified Mercalli Intensity, MMI) 를사용하기때문에, 이진도계급으로진도를결정하였다. 진도결정을위한기준을만들기위하여, 먼저역사지진에나타난기록들을크게다음의 3종류로분류하였다. 즉상세한진도평가기준을서술의대상에따라다음과같이크게 3가지분류하였으며, 서술유형에따른평가근거를제시하고, MMI 진도를결정하였다. - 인간및동물과관련된서술 ( 표 1.2.1) - 구조물과관련된서술 ( 표 1.2.2) - 지표및자연물의변화와관련된서술 ( 표 1.2.3) 위와같이크게분류된서술을진도척도를참조하여다시상세히나누어진도를부여하는방식을취했다. 예를들면, 민가가무너져깔려죽은자가있었다. 또는 땅이흔들려갈라지고가옥이함몰되어죽은자가있었다. 는진도평가참고사항 1에기술한사항을검토해보면, 당시의가옥은 Richter (1956) 가분류한구조물중 D급에해당하는것으로볼수있으며, 이러한구조물의부분적인붕괴는진도 VIII부터나타나기시작하며, 진도 IX 에서완전히파괴된다. 따라서진도 VIII IX를부여하게된다. 또다른예로서 새와짐승들이놀라도망했다. 또는많은사람이놀라서집밖으로뛰어나왔다. 또는인마가놀랐다. 와같은경우는다수의사람들이놀라서동요하며, 불안감을갖고밖으로뛰어나가는것은진도 VI에서나타나므로, 진도 VI을부여하였다. 한편구조물과관련된서술에서, " 성문이저절로무너졌다. 또는가옥들이넘어졌다 ( 무너졌다 ). 또는담과가옥이무너졌다." 는경우는당시의구조물을 Richter(1956) 가분류한 C-D급으로간주할때, 이러한구조물의파손 붕괴는진도 VIII IX에서일어나므로진도 VIII ~IX를부여하였다

15 표 인간및동물과관련된서술 서술유형평가근거 MM진도근거번호 진도평가참고사항 1에기술한사항 을검토해보면, 당시의가옥은 민가가무너져깔려죽 Richter (1956) 가분류한구조물중 D 은자가있었다. 급에해당하는것으로볼수있으며, 땅이흔들려갈라지고이러한구조물의부분적인붕괴는진가옥이함몰되어죽은도 VIII부터나타나기시작하며, 진도자가있었다. IX에서완전히파괴된다. 따라서진도 VIII IX를부여함. VIII IX A-1 죽은사람이있다 ( 많다 ). 말을탄사람이말과함께震死헀다. 우마가땅위에바로설수가없었다. 행인이바로설수가없었다. 행인이쓰러졌다 ( 엎어졌다 ). 새와짐승들이놀라도망했다. 많은사람이놀라서집밖으로뛰어나왔다. 인마가놀랐다. 죽은직접적인원인에대한설명이없으나, 가옥의파손, 담장의붕괴, 무거운물체의낙하또는전도, 산사태등이원인으로생각된다. 이러한현상은진도 VIII이상에서나타나기시작함으로진도 VIII을부여함. 진도 VI에서는똑바로걷기가어려우며, 진도 VII이되면서있기가곤난하다. 따라서진도 VII을부여함. 다수의사람들이놀라서동요하며, 불안감을갖고밖으로뛰어나가는것은진도 VI에서나타남으로, 진도 VI 을부여함. VIII A-2 VII A-3 VI A

16 표 구조물과관련된서술 서술유형 평가근거 MM 진도 근거 번호 성문이저절로무너졌다. 가옥들이넘어졌다 ( 무너졌다 ). 담과가옥이무너졌다. 담벽이무너졌다. 성첩이부서져떨어졌다. 집이움직이고담벽이흔들려떨어졌다. 당시의구조물을 Richter(1956) 가분류한 C-D급으로간주할때, 이러한구조물의파손 ~ 붕괴는진도 VIII IX에서일어나므로진도 IX를부여함. 도장벽의붕락, 목조건물의토벽의붕괴는진도 VIII에서주로발생하므로진도 VIII을부여함. VIII IX B-1 VIII B-2 지붕의기와가떨어졌 다. 고층건물, 탑등의주위장식물이 추락하는현상과같이보아진도 VII 을부여함. VII B-3 지붕의기와가기울었다. 기와장이부딪히는소리가났다. 지상의모든집들이요동했다. 집이움직였다. 담벽이움직였다. 집이미약하게움직였다. 창문과벽이흔들렸다. 창이요동했다. 기와가엇갈릴정도의진동으로피해가나타나지않는경우는 JMA진도 4에해당하며, 이진도는 MM진도 VI정도에상당하므로진도 VI을부여함. 건물전체가흔들릴정도의진동은진도 V에서나타나므로진도 V를부여함. 창문이흔들릴정도의진동은진도 IV에서나타나므로진도 IV를부여함. VI B-4 V B-5 IV B

17 표 지표및자연물의변화와관련된서술 서술유형 땅이갈라지고샘물이솟았다. 밭이갈라져그곳에물이고였다. 길이십여장이나갈라졌다. 땅이많이파열되었다. 바위가무너졌다. 얼어붙은눈이갈라졌다. 나무가부러져넘어졌다. 땅이꺼지고우물의샘이메꾸어졌다. 하천의땅이갈라졌다. 연못의물이흙탕물이되었다. 땅이크게진동했다. 지진이크게일어났다. 산봉우리가흔들렸다. 성난우뢰와같은소리가났다. 산이무너지는듯한소리가났다. 큰북소리같은소리가났다. 땅이흔들렸다. 지진이일어났다. 미약한우뢰소리가났다. 평가근거진도 VIII에서급사면이나젖은땅에균열이생기고, 진도 VIII IX에서뚜렷한균열과모래분출, 지진샘등이나타난다. 이러한관점에서진도 IX를부여함. 얼어붙은눈이갈라짐은진도 VIII에서나타나는견고한돌담에심한균열이생기는현상에대응된다. 나무가부러지는것은진도 VIII에서나타나는현상이며, 바위가무너짐은기념비나무거운가구의전도와같은것으로볼때, 진도 VIII에해당한다, 따라서진도 VIII을부여함. 위의 C-1과같은현상이나, 그정도가상대적으로낮은소규모현상이므로진도 VII을부여함. 단지크게진동만일으켰을뿐, 피해에대한기술이없어진도 V를부여함. 소리가크게들린것은중량이큰물체가통과하는것과같은현상으로보아진도 IV를부여함. 위의 C-5에비하여상대적으로작은지진으로보아진도 IV이하를부여함. MM 진도 근거번호 VIII C-1 VIII C-2 VII C-3 V C-4 IV C-5 IV이하 C

18 지표및자연물의변화와관련된서술의예로서 " 땅이갈라지고샘물이솟았다. 또는 " 땅이많이파열되었다. 는경우는진도 VIII에서급사면이나젖은땅에균열이생기고, 진도 VIII IX에서뚜렷한균열과모래분출, 지진샘등이나타난다. 이러한관점에서진도 VIII~IX를부여하였다. 표 ~ 표 진도평가기준에따라대부분의지진들의진도를비교적객관적으로평가할수있다. 약 2,000여건에달하는역사지진기록중피해보고가있거나감진지역이조선시대의행정구역으로 2개도이상에걸쳐있는광역감진지진의수는 65개 ( 주요지진이라부름 ) 에지나지않는다. 나머지지진은대부분경미한지진들로서단순한지진발생보고또는감진사실만보고되어있는지진이다. 특정의피해보고가없는광역감진지진은조선시대에수십차례보고되었다. 예를들면, 조선시대의기사로서세종 18년경오일의기사로서, 경성 ( 景城 ) 경기 충청 전라 경상 황해 평안도에지진이일었다. ( 세종 18 년 5 월경오일 ) 또는 천둥이치고또팔도에지진이있었 다. ( 선조 1 년 11 월병오 ) 와같은경우에진도평가를어떻게할것인가하는문제가있다. 본연구에서는 2가지의다른방법으로진도를평가하였다. 첫번째의방법은감진면적 - 규모관계식을이용하는방법이다. 즉, 인명피해및구조물에대한손상또는피해보고가없고, 자연물이나지표에도아무런변화를일으켰다는보고가없는지진중넓은지역에걸쳐감진된지진의진도평가를감진면적 - 지진규모 ( 진도 ) 의관계로부터추정하였다. 감진면적-지진규모에관한통계적연구는국내자료를이용한전명순ㆍ전정수 (2001) 를비롯하여소수의연구가수행되어있다. 그림 1.2.5에이관계를도시하였다. 조선시대의행정구역은 8개도로나누어져있으며, 각도의면적은큰차가있으나평균은약 2만 km 2 정도이다. 이중비교적큰함경북도와함경남도가대략 2배인 4만5천 km 2 이나, 당시행정력이미치는지역의면적은대략 2만 km 2 로볼수있겠다

19 그림 감진면적 - 진도관계 나머지도중경상도가약 3 만 km 2 이고전라도가 2 만 km 2 이며, 다른도는 2 만 km 2 에미치지못한다. 따라서그림 를참조하면다음과같이평가할 수있다. - 감진된곳이 2 개도이하일때는지진규모 4.0 ~ 4.5 정도 - 감진지역이 3 개도에걸쳐있을때는지진규모 4.5 ~ 4.8, - 한반도의 1/2 ~ 전체일경우에는지진규모 5.0 ~ 5.5 정도 위와같이감진면적으로부터지진규모를구할수있으나, 지진목록의통일성을기하기위하여규모를다시진도로환산하기로한다. 지진규모 ( M ) - 진앙지진도 ( I 0 ) 에관한식은국내자료를이용한경험식과외국의자료를이용한식들은다음과같이다수제안되어있다

20 and 기상청 연관희 전정수 and and 단 지진규모 진앙지진도 국내에서개발된식들을이용하면, 진도 IV 일경우규모로는 3.7 ~ 4.1, 진도 V 일경우규모로는 4.3 ~ 4.7, 진도 VI 일경우에는규모 5.0 ~ 5.1 정도가된 다. 위의결과를종합하면 - 1 개도이하의면적에서감진된경우 - 진도 IV 이하 - 2~3 개도에걸쳐감진된경우 - 진도 V - 한반도 1/2 이상에서감진된경우 - 진도 VI 으로평가할수있다. 여기서진도 VI정도에서도피해보고가전연없고감진면적만넓게보고된경우도있다. 그러나진도 VI에서실제로지표또는자연물의변화나피해가있었으나, 역사시대의인구분포지역이좁은지역에한정되어있고, 행정력이미치는범위가좁았기때문에피해보고가누락되었을가능성을배제할수없다. 이러한관점에서, 감진면적이큰지진의진도를높게평가하지않으면안된다. 감진면적으로부터진도를구하는두번째의방법으로서진도감쇄식을이용할수있다. 국내지진자료를이용한진도감쇄에관한연구는 Lee(1984), 김성균 (1986) 및 Lee and Kim(2002) 를들수있다. 이연구중 Lee and Kim

21 (2002) 은새로운감쇄식의형태로얻어졌으며, 자료와식의상관이좋다는장점이있으나북동중국의자료가대부분이고, 더구나진도에따라상수값이달라지기때문에이식으로한반도발생지진의진도추정은어렵다. Lee(1984) 는 1936년의지리산지진과 1978년의홍성지진진도분포자료를사용하여감쇄식을제안하였으며, 김성균 (1986) 은지리산지진, 홍성지진및 1982년의울진지진 (M=5.0) 자료를사용하여감쇄식을얻었다. 기본적으로두감쇄식의상수들은거의비슷하며, 거리에따른감쇄률도같은기울기를가진다. 단지김성균 (1986) 은진앙지부근에서진도감쇄가급격하기때문에진앙을중심으로일정범위안에서는진도가일정하다는가정을추가했다는점이 Lee(1984) 와다르다고할수있다. Lee(1984) 와김성균 (1986) 이제안한식을각각식 (1.2.6), (1.2.7) 에나타낸다. ln ln 단 Is: 부지진도, I 0 : 진앙지진도, R: 진앙거리 (km) 위진도감쇄식으로부터진앙지의진도를추정하는방법은다음과같다. - 감진면적을원으로가정하여감진지역중가장바깥쪽까지의진앙거리추정 - 진도감쇄식에부지진도 III( 최소 MM진도 III이상이감진되었다고가정 ) 과위에서추정한진앙거리를대입하여진앙지 ( 원의중심 ) 의진도계산 식 (1.2.7) 을사용하여감진면적에따른개략적인진도를추정하면다음표 와같다

22 표 면적에따라추정된진앙진도 행정구역 ( 면적 ) 진앙거리 (km) 진앙진도 1개도 80km 6.6 2개도 115km 7.2 3개도 140km 7.6 한반도 1/2 160km 7.9 한반도전체 225km 8.7 만일식 (1.2.6) 을사용하면위의진도값에 0.5~1.0을더한값이얻어진다. 위에서는역사지진기록에서최소진도 III이감진되어보고되었다고가정한경우에대하여진도추정을하였다. 그러나만일진도 IV이상이감진되었다고한다면위의진도값에 +1, 진도 II 이상이감진되었다고한다면 -1을하면진앙에서의진도가되는셈이다. 이상의두가지방법에의하여추정된진도를종합하여표 1.2.5에나타내었다. 표 감진면적-진도에관한두가지의방법으로추정된 MM진도 추정진도면적 방법 1 방법 2 조정진도 1개도 IV VI ~ VII IV ~ V 2개도 V VII IV ~ V 3개도 V VII V ~ VI 한반도 1/2 V ~ VI VII ~ VIII VI ~ VII 한반도전체 (8도) VI ~ VII VIII ~ IX VII ~ VIII 위표에서나타낸바와같이 2 가지방법에의해추정된진도의차가크다. 방법 2 를사용하는경우의문제점은다음과같다

23 - 감진된최소진도 - 감진지역을원으로가정하고진앙거리를산정 - 진도감쇄식에주관적인진도평가자료가포함 - 감쇄식자체의문제 ( 적은자료수, 자료와곡선의나쁜상관 ) 따라서특별한피해보고가없고감진만된경우의진도추정은방법 1에의한것이합리적이라할수있다. 실제로이연구에서는표 1.2.5에제시한조정진도를사용하여광역감진된지진의진도를추정하였다. 한편주요지진 65개에대해서는기존목록에서의진도평가결과를검토하고, 지진기록원문의상세한해석과자문위원들의자문의견을참조하여조정된진도를결정하였다. 이결과를부록 D에제시하였다. 부록에서기존의목록 a, b 및 c는각각동력자원연구소 (1983), Lee and Yang(2006) 및한국지진공학회 (1997) 을나타낸다. 65개의주요지진을제외한나머지지진들중에서경미한피해 ( 기와가떨어짐또는담벽이갈라짐등 ) 나진동에대한인간의느낌또는구조물및자연물의변화가기술되어있는경우를제외하면, 대부분이감진된사실 ( 지진이일어났다, 지진이있었다 ) 만서술되어있다. 이경우의진도는 MM진도의정의를참조하면진도 IV 또는그이하로해석할수있으므로, 진도 IV이하를부여하였다. 이상과같은방법으로지진목록리스트에진앙과진도를추가하여작성된역사지진목록을부록 A에제시하였다 목록을통해서본지진활동의변화전항에서작성된역사지진목록의진도는확정된하나의값이주어진경우도있으나, 일부지진에대해서는어떤범위의값 ( 예를들면 VII ~ VIII) 이주어져있다. 이는역사지진기록이갖는불확실성에기인하는것이며, 역사지진의한계로서극복이어렵다고할수있다. 역사지진목록을이용하여정량적인지진활동을분석하거나, 지진위험지도를제작하기위해서는진도를규모또는가속도로환산하게된다. 이때어떤범위의값이주어진진도는확정된값으로바꾸어주지않으면안된다. 이경우의방법은다음과같다

24 - 두진도중큰값을취하는방법 - 두진도중작은값을취하는방법 - 두진도의단순산술평균을취하는방법 - 두진도의에너지가중평균을취하는방법 어떤방법을사용할것인가는사용자의판단에따르는것이합리적이라생각한다. 보수적인값을얻기위해서는큰값을선택할수있으며, 진도평가가지나치게크게되었다고생각하는경우에는작은값을선택할수있다. 단순산술평균을취하는경우는 VIII ~ IX의경우 8.5가되나, 에너지가중평균을취하는경우는큰값쪽에가까워진다. 예를들면진도범위가 VIII ~ IX의경우에식 (2) 를이용하여진도를규모로전환한후, 다음과같은 Richter 규모 ( ) - 에너지 ( E ) 관계식 을이용하여규모를에너지로바꾼후, 두에너지의평균을구하여다시규모로전환하면대략 8.7 정도가된다. 따라서두진도의차가 1인경우, 작은진도에 0.7을더하여에너지가중평균된진도를얻을수있다. 전항에서작성한역사지진목록을통해서지진활동의시공간분포를고찰하기로한다. 여기서진도가확정된값이주어지지않은경우는위의에너지가중평균값을취했다. 먼저지진활동의공간분포를알기위하여, 역사지진의진앙분포를삼국시대 ( 그림 1.2.6), 고려시대 ( 그림 1.2.7), 조선시대 ( 그림 1.2.8), 전기간 ( 그림 1.2.9) 으로나누어도시하였다. 그림 1.2.6에서알수있는바와같이, 삼국시대의진앙은당시삼국의수도, 즉평양, 한성, 공주, 경주에집중분포하고있다. 이것은역사기록에진앙이대부분명시되지않아, 임의적으로당시의수도를진앙지로간주했기때문이다. 따라서이시대의지진활동의공간분포를논하는데에주의가필요하다. 이것은고려시대의경우도마찬가지이며, 이시대에는주로당시의수도인개

25 성에진앙이집중되어있고, 강화도, 서울, 경주, 평양과일부지역 ( 주로경상도 ) 에소수의진앙이분포하고있을뿐이다 ( 그림 1.2.7). 조선시대에들어서는진앙지가한반도전체에널리분포하고있다. 이시기에는행정력이당시의팔도거의전체에미치고있었고, 보고및기록체제가잘갖추어져있었기때문에역사기록으로부터비교적정확한진앙결정이가능한시기라고볼수있다. 전기간에대한그림 1.2.9로부터지진의공간분포를보면, 진앙지는한반도전체에거의산발적으로분포하고있으며, 이것은판내부지진활동의특성을나타내는것으로볼수있다. 그러나상대적으로진앙지가밀집되어있는곳은한반도의남동해안, 남부내륙과서해안지역으로보인다. 또한동해북부와함경남도에지진활동의공백이존재함을알수있다. 그림 삼국시대의진앙분포도

26 그림 고려시대의진앙분포도 그림 조선시대의진앙분포도

27 그림 역사지진진앙분포도 다음으로역사지진목록을통해지진활동의시간적변화를고찰해보기로한다. 먼저 100년을단위로한세기별로기록된지진의수를그림 에도시하였다. 그림에서알수있는바와같이, 보고된지진의수는조선중기의 15~18세기에집중적으로분포하고있다. 이사실로부터이시기의지진활동이실제로활발하였는가또는단순히지진과같은자연재해에대한보고및기록체제가충실했기때문인가를알기위하여, 비교적큰지진인진도 VII이상인지진만을세기별로도시한것이그림 이다. 왜냐하면큰지진은비교적누락의빈도가낮기때문이다. 그림 에서지진횟수가많은 15~18세기에역시진도 VII이상인큰지진이많이발생했음을알수있다. 그림 에지진으로발생된에너지를 50년단위로계산하여그누적값을시간에대해나타내었다. 그림에서누적에너지는계단형으로변화하며, 이것은특정시기에지진활동이활발하다가비교적평온한시기가따름을의미하며, 급격한지진활동의증가는 15~17세기로나타났다

28 그림 세기별지진기록횟수 그림 진도 VII 이상인지진의세기별빈도

29 그림 누적지진에너지의시간적변화 역사지진목록결론 - 1차년도의연구에서는삼국사기, 고려사, 조선왕조실록등의 1차사료와증보문헌비고등의 2차사료로부터지진기사를발췌, 해석하였고, 또한기존의역사지진목록을모아 Excel file의형태로재편집된역사지진목록을발간하였다. - 2차년도의연구에서는이재편집역사지진목록과기존의역사지진목록을기초자료로활용하여역사지진목록을작성하였다. - 이연구에서는신뢰성있는역사지진목록을작성하기위하여합리적이고타당성있는진앙결정기준과진도평가기준을관련전문가들과함께공동으로설정하였다. - 특히역사문헌에서의지진에대한서술을, 인간과동물, 구조물, 자연물로나누어느낌, 피해및변화를유형화하여 MM진도의정의에따라분류한체계적인진도평가기준을설정하였다

30 - 감진면적-지진규모의관계를검토, 분석하여특별한피해보고없이넓은지역에걸쳐감진된지진의진도를결정하였다. - 설정된진앙및진도평가기준을적용하여발생시기, 진앙, 진도등을포함한역사지진 1951개로이루어진목록을작성하였다. - 작성된역사지진목록을통하여과거역사시대의지진활동의시공간분포를분석하였다. - 진앙의공간분포를보면한반도전체에산발적으로분산되어나타나지만, 한반도남동부, 남부내륙과서해안지역에서상대적으로지진의집중도가높은것으로나타났으며, 시간적으로는 15~18세기에지진활동이활발했던것으로판단된다

31 1.3 계기지진목록작성 어떤지역의지진활동의변화양상을분석하여일정기간동안에발생가능한지진을확률론적으로예측할수있는지진위험도를작성하기위해서는장기간의지진자료가필요하다. 우리나라의경우지진자료는약 1900여년에걸친역사지진자료와 1905년이래의계기지진자료로나눌수있다 개요우리나라에서지진계에의한관측은 1905년 3월 24일부터조선총독부의인천관측소에서시작되었다. 이후 1937년에는인천과서울, 부산, 대구, 평양및추풍령등 6곳에서, 1941년 11월에는원산에서계기지진관측이보고된것으로보아 7개관측소에서지진계에의한지진관측을수행하였고이는아마도해방전까지계속된것으로추측되며, 전명순과전정수 (2001) 는지진관측보고서에기록된자료로부터 1905년부터 1942년까지 110회의초기계기지진자료를분석하였다. 이후남한의경우 1978년부터본격적인지진관측이시작되므로 1943년부터 1977년까지 35년동안남한에서지진자료는획득되지못하였다. 그러나북한의조선지진연구소 (1987) 는서기 2년부터 1985년까지의지진목록을작성, 발표하였다. 즉, 서기 2년부터 1889년까지총 1,843개의역사지진, 1901년부터 1959년까지 59년동안에 238개의지진, 또한 1960년부터 1983년까지 24년동안에 287개의지진을포함하여 1981년간한반도에서발생한총 2,366개지진의발생일시, 규모, 진도및간략한진앙위치를기술하고있다. 해방후우리나라에서는 6.25 전쟁을겪으며지진관측이이루어지지않다가, 1963년 3월미국지질조사소 (USGS; US Geological Survey) 가전세계표준지진관측망 (WWSSN; World-Wide Standard Seismograph Network) 구축사업의일환으로서울기상청에지진계를설치하면서시작되었다. 그후 1977년일본제지진계 2대를도입하여서울과광주 2개소에서관측을실시하였는데, 이는지진의발생위치와크기를정할수있는최소한의관측망에도미달되는수준이었다. 1978년홍성지진발생후지진관측장비를보강하면서 1980년말부터

32 미국제관측소용지진계 3대와간이이동식지진계 2대를도입하여서울, 강릉, 추풍령, 광주, 부산및서산 6개소에설치관측을시작하였다. 그후기상청은기상장비의현대화작업의일환으로 1991년 8월부터기상청의지진관측망을보강하고있다. 기상청은 1978년부터지진자료를분석하여그결과를발표하고있다 국내외계기지진자료수집및분석한반도일원에서의계기지진목록을작성하기위하여 1905년이후의계기지진목록을대상으로자료를수집하였다. 본연구에서활용한계기지진목록은다음과같다. - KIGAM : 1994년부터 KIGAM 관측망에서획득된자료를분석한 KIGAM 목록 - KMA : 1978년부터기상청 (KMA) 지진목록 ( - NK : 북한조선지진연구소의조선지진목록 (1987) * NK( 이유철, 2001), North Korea( 전명순 ) 과비교하였으나, 자료의일관성을위해 NK(1987) 을선정 - Early : 한반도초기계기지진자료 ( ) 전명순외 (2003) - NEIC : 1973년부터의 US Geological Survey의 National Earthquake Information Center 지진목록 ( epic_rect.php) - ISC : 1905년부터의 International Seismological Centre 목록 ( - China : 중국은중국지진자료센터를설치하여역사및계기지진자료를총괄하고있음. 중국지진자료센터의목록 (

33 위의지진목록중에서한반도주변에서발생한지진발생횟수및기간등을 정리하면표 및그림 과같다. 표 각목록별기간및지진발생횟수 목록명 기간 지진발생횟수 KIGAM 1994 ~ KMA 1978 ~ NK 1906 ~ Early 1913 ~ NEIC 1973 ~ ISC 1905 ~ China 1970 ~ Total 4,593 비고 그림 각목록별기록기간 가. 기상청지진관측공백기를거쳐계기지진관측이재개된것은 1963년 3월이다. 미국지질조사소 (U.S. Geological Survey) 의세계지진관측망 (WWSSN : World-Wide Standardized Seismograph Network) 사업의일환으로국립중앙관상대서울본

34 대 ( 현기상청 ) 에세계표준지진계 (WWSS : World Wide Standardized Seismograph) 1대가설치됨으로써지진관측이재개되었다. 그후 1978년홍성지진 ( 규모 5.0) 발생을계기로장비현대화사업에힘입어 1990년초에 12소의관측점을갖는중앙집중식온라인 (on-line) 아날로그드럼식의지진감시시스템을구성하게되었다. 한편 1996년 12월 13일영월지진과 1997년 6월 26일경주지진으로국가의지진방재체제에대한전면적보강의필요성이제기되었다. 이에부응하여, 기상청은 1997년지진관측소확충사업이시작된이래, 초광대역및광대역지진계의설치작업이지속적으로수행되고있다. 그림 1.3.2(a) 는 1978년부터 2009년까지기상청에서발표한진앙의전체분포를나타낸것으로남한의중앙부및북한의평양일원의남측부에서비교적활발하게지진이발생하고있음을알수있다. 그림 1.3.2(b) 는이중비교적규모가큰지진의분포로, 적색원은기상청에서규모 5.0 이상으로발표한진앙의위치이며, 이중에서 1980년 1월 8일평안북도의주-삭주-귀성지역에서발생한지진의규모를 5.3으로분석하여계기지진자료중에서최대규모의지진이며, 남한의경우 1978년 9월 16일속리산지진이규모 5.2, 해상의경우 2004년 5월 29일울진동쪽해역에서발생한지진이규모 5.2로다음을이루고있다. 그림 1.3.2(b) 에서청색삼각형은타기관에서는규모 5.0 이상으로분석하였으나, 기상청에서는규모 5.0 미만으로분석한지진의진앙위치이며자세한비교는타기관부분에서수행하였다

35 (a) (b) 그림 년부터 2009년까지기상청에서발표한 (a) 지진의진앙분포도와 (b) 이중규모 5.0 이상인지진의진앙분포도 ( 적색원은규모 5.0이상의지진의진앙이며, 청색삼각형은타기관에서규모 5.0 이상으로분류한진앙의분포 ) 나. 북한조선지진연구소지진목록북한조선지진연구소에서발간한조선지진목록 (1987) 에서는서기 2년부터 1985년까지의지진목록을작성, 발표하였다. 즉, 서기 2년부터 1889년까지총 1,843개의역사지진, 1901년부터 1959년까지 59년동안에 238개의지진, 또한 1960년부터 1983년까지 24년동안에 287개의지진을포함하여 1981년간한반도에서발생한총 2,366개지진의발생일시, 규모, 진도및간략한진앙위치를기술하고있다. 그러나계기지진의경우조선지진목록에의하면 1943년이후 1960년이전에는단지 7회의지진만분포하며실제적으로대부분의지진은 1960년이후

36 에해당된다. 조선지진목록에의하면 1960년부터계기지진을관측한것으로분석된다. 그림 1.3.3(a) 는 1960년부터 1985년까지지진목록상의진앙의분포도로써, 그림에서볼수있는것과같이대부분의지진은북한지역에분포하며남한지역의경우상대적으로매우적게나타나고있다. 특히북한지역에대한기상청자료의경우대부분평양부근의서측부에분포하나동측부에는거의진앙이분포하지않는것과는많은차이를보이고있다. (a) (b) 그림 년이후부터 1985년까지북한조선지진연구소에서발표한 (a) 계기지진의진앙분포도와 (b) 규모 5.0 이상의지진의진앙분포도 그림 1.3.3(b) 는이중규모 5.0 이상의지진의진앙을표시한것이다. 최대 규모의지진은 과 발생한규모 6.8 의지진이나진원의 깊이가각각 500km 와 600km 로심발지진이다. 북한의북동부와접한러시아

37 및중국과나진-선봉앞바다에서는규모 5.0 이상의지진이 9회이상상대적으로많이발생하고있으나, 모두심도가 500km이상인심발지진에해당된다. 진원의심도가매우깊어이들지진의규모는매우크나지표면에서의지진에의한진동은매우미약해기기에의해서만주로관측되고있다. 이들지진은일본동측에서태평양판이유라시아판밑으로침강하면서두판경계부에서발생하는지진들로태평양판의깊이가이지역에서는 500km 이상임을역으로확인할수있다 과 동해에서발생한규모 6.8 및 6.7 의경우위치는위의지역에서남쪽으로약 200km 떨어진위도 N, 경도 E과위도 N, 경도 E이나, 심도가 500km 와 550km 로심발지진에해당된다. 이들심발지진을제외하면동해상에서는 과 발생한규모 6.3의지진이최대규모발생지진이며, 육상에서는 평안북도대관지진과, 황해남도안악에서발생한규모 5.6의지진이최대규모발생지진이나지진의피해는알려지지않았다. 특이하게도서해상에서규모 5.0 이상의지진이 4회발생했으며, 위도 N, 경도 E에서규모 5.4의지진이발생했던것으로되어있다. 1960년이후지진자료는비교적정밀한계기에기록된양질의자료로판단되지만, 지진연구소의경우한반도북부의지진관측소의자료만을분석한것이고, 기상청의경우는한반도남부의지진자료만을분석한것으로, 두경우모두관측망이한쪽에한정되는지역적한계를갖고있다. 1960년이후의지진의분포는표 1.3.2와같다. 1978년부터 1985년사이에는기상청에서도지진목록을발표하였다. 북한의경우 8년간 563회의지진자료를발표하였으나, 기상청의경우 137회의지진자료를발표하였다. 표 1.3.2의북한의지진목록에의하면 1978년이전엔년평균 10회미만의지진자료만표시하였으나, 1978년부터최소연 50회이상의지진기록을발표한것으로보아갑자기지진발생빈도가높아진것이아니라북한의지진관측능력이확대된것으로판단된다

38 표 조선지진연구소와기상청지진자료의연도별지진발생빈도 년도 지진발생수지진발생수년도조선지진목록기상청조선지진목록기상청 계 두자료가중복되는 1978년부터 1985년까지 8년간의자료를검토한결과진앙위치및지진규모등의경우다소의차이가있음을발견하였다 ( 그림 1.3.4). 기상청지진자료에의하면남한의경우대전부근의중부지역에주로분포하며, 북한의경우평양과사리원일대에분포한다. 그러나북한의지진자료에의하면남한의진앙분포경우기상청자료와비슷하지만서해등해상지역에많은진앙이분포하고있다. 북한의경우평양과사리원일대뿐만아니라북한중부지역에도많은지진이분포하고있음을알수있다. 전체적으로이기간동안은북한의지진분석능력이기상청보다뛰어난것으로보이며, 향후북한의지진자료와동시에재분석을실시하여통일되고정확성이향상된지진목록을작성해야할것이다. 또한같은기간중기상청자료에는진앙이북한으로기재되어있으나지진연구소의목록에는포함되지않는경우도상당수있어이에대한추가적인보완이있어야한다

39 (a) (b) 그림 년부터 1985년까지기상청과북한지진연구소지진자료비교 (a) 기상청, (b) 북한지진연구소 다. 미국지질조사소의 PDE 미국지질조사소 (USGS) 에서는 1940년부터전세계를대상으로비교적규모가큰규모 4.0 이상인지진의 Bulletin인 PDE(Preliminary Determination of Epicenters) 를발표해오고있다. PDE는현재전세계적으로가장신뢰도가높은지진목록중의하나이다. PDE에의하면한반도주변부에서발생한지진중 ( 그림 1.3.5) 최대규모의지진은 발생한규모 MS 6.5(mb 7.0) 의지진이나진원의깊이가 575km로심발지진이다. 이는북한의지진자료와잘일치하고있다. 즉북한의북동부와접한러시아및중국과나진-선봉앞바다에서는규모 5.0 이상의지진이 11회이상상대적으로많이발생하고있으나, 심도가 500km이상인심발지진에해당된다

40 (a) (b) 그림 미국지질조사소의지진 Bulletin인 PDE에발표된한반도일원에서발생한지진의진앙분포도 (a) 이들지진을제외하면대부분의지진은해상지역에분포하고있으며, 일부지역에집중하여발생하는경우도있다. PDE에의하면, 1940년이후최대규모발생지진은 동해울진앞바다에서발생한규모 5.3의지진이며, 그외동해상에서만규모 의지진이 6회발생하였다. 육상에서발생한지진중최대규모발생지진은 황해사리원남서부에서발생한규모 5.1의지진이며, 평안북도에서규모 5.0의지진이있다. 서해상에서는북한지진기록과같이홍도서쪽방향에서 규모 5.2, 규모 5.0의지진이발생하고있음을확인할수있었다. 라. 중국지진목록 중국의國家地震科學數据共亨中心 (China Earthquake Data Center) 의역사

41 및계기지진목록중위도는 32~44, 경도는 122~132 범위내에있으며 1970년이후 까지의지진자료는총 877회의지진이포함되며 ( 그림 1.3.6), 최대규모의지진은 동해상에서발생하였으며규모는 7.4, 심도는 553km 이다. 심부지진외에는 랴오닝성에서발생한규모 7.3 심도 16km 지진이두번째로큰지진으로분석하였다. 참고로당산지진은대상지역밖에서발생하였다. 그림 년부터 까지國家地震科學數据共亨中心의지진목록

42 1.3.3 진앙결정및토의기상청, 북한조선지진연구소및미국지질조사소의경우각각기관별로관측기간, 관측소, 관측장비등이상이하며, 특히각기관별로진원위치결정방법이틀리며, 고유의지진규모결정식을사용하고있어동일한지진에대해서도상이한결과가나올수밖에없다. 표 1.3.3에기상청, 북한조선지진연구소및미국지질조사소에서분석한규모 5.0 이상의지진들에대해기관별로분석한규모값을함께표시한것이다. 우리나라에서대표적인계기지진인 홍성지진 ( 규모5.0) 의경우 PDE bulletin에는자료조차없으며, 속리산지진 ( 규모 5.2) 의경우 PDE bulletin에는규모 4.6으로평가되어있다. 그러나북한지진목록에는각각규모 4.9 및 5.1로분석되어있어매우근사한값을보여주고있다. 그러나북한자료의 과 지진의경우규모 5.6으로평가하고있으나 PDE에는 5.0과 5.1, 기상청은 5.3과 4.5로평가하고있어차이를보이고있다. PDE의경우 규모 5.2의동해지역에서의지진의경우북한은규모 4.8로분석하였으나, 기상청자료에서는확인할수없었다. 중국측자료에의하면서해에서발생한지진의경우 지진은규모 5.4, 지진은규모 5.5, 백령도지진은규모 5.0 으로평가하였으며, 이는기상청의분석결과보다규모가크게나타나고있다. 1994년이전의기상청관측망분포등을고려할때중국측분석결과에대한추가적인연구가진행되어야만할것이다. 이와같이기관별분석결과에서일부는유사하나일부는많은차이를보이고있어통계적인처리에의한분석을수행할경우오차범위가매우커분석결과의신뢰도가매우낮을수밖에없으므로향후추가적인자료의수집및향상된분석기법을적용하여야할것이다

43 표 각기관에서규모 5.0 이상으로분석한지진의규모비교 지진발생일시 PDE KMA 북한 중국 비고 황해도 / 동해중부 서해 서해 서해홍도해역 서해 충북속리산 홍성지진 평북의주-삭주-귀성 동해속초동쪽먼바다 동해포항동쪽 황해사리원남서부 동해울진북동쪽 동해울산남동쪽 " 서해홍도서북쪽 서행백령도남쪽 동해울진동쪽 1906 년부터최근까지의우리나라및인접국지진자료를취합하여총 4,593 회의지진자료를수집하였다. 수집된지진자료는다음의기준에의해분류하 였다 ( 부록 G). - 시간은 KST 로통일 - 목록이중복될경우각목록별우선순위는 KMA, KIGAM, Early, ISC, NK, China, NEIC 로설정

44 - NEIC, ISC 및 China 의경우다양한규모를제공. 목록발간의목적이 지진재해도작성에필요한지진목록을작성하는것이므로, Mw, M L, Ms, mb 순으로우선순위를설정 국내외계기지진자료를취합한목록을이용하여기관별진앙위치및규모등을비교분석하였다. 이목록에서중복된지진은 1,800회에달하나, 주로 1978년이후의지진에서집중되어나타난다. 특히기상청에서 ISC에지진자료를제공한이후두기관의목록이중첩되어나타나고있다. 1960년이전의계기지진에서도비교적규모가큰지진의경우기록이중복되어나타난다. 따라서큰지진의경우자료의신뢰도가높음을확인할수있다. 따라서위의분류기준을적용하여총 2,793회의지진으로이루어진종합적인계기지진목록을작성하였다 ( 부록 F). 이들계기진의진앙분포는그림 과같다. 특히남한의경우충청도, 전라북도와경상북도를포함하는내륙지역과, 북한의경우평양남측황해도지역에진앙이집중적으로분포하고있다. 따라서진앙이집중되는지역에서의지진위험도가상대적으로높을것을예측할수있다

45 그림 계기지진의진앙분포도

46 1.4 지진위험도보완 기존지진위험지도문제점지진위험도작성을위해서는지진원모델과단층원모델에기반을둔확률론적지진위험도분석 (Probabilistic Seismic Hazard Analysis, PSHA) 법이이용되고있다. PSHA는특정지역에서특정기간에특정크기의지진효과가야기될확률을결정하는것으로지진원모델에기반을둔방법은여러전문가가제시한수많은대안모델을조합하므로수많은경우의수가발생하여, 이런경우의수를다루기위한전처리과정및후처리과정에많은노력과시간이필요하다. 현재국내에서사용되는지진위험도는 1997년건설교통부가한국지진공학회에의뢰해작성한것으로, 한반도에서각각 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500년동안에초과확률 10% 에해당하는가속도를등치선의형태로나타낸것으로, 이러한기간과확률에해당하는재현주기의값은 50, 100, 200, 500, 1000, 2400, 4800년에해당한다. 따라서시설물별계획수명과중요도에따라적절한재현주기의지진위험지도를선택사용하고있다. 1997년지진위험지도를작성할때 8인의전문가가참여하여 6명의전문가는미국동북부지역의지진재해도에활용된 Frankel(1995) 의방법을도입하여, 공간적평활화기법에의한지진재해도계산법을사용하였다. 이들 6명의전문가는합의된하나의지진위험도를제시하였다. 그외 2명의전문가는수개의지진원구역을설정하고, 지진원구역내의지진활동은균질한것으로간주하고계산하는 Cornell(1968) 의방법을적용하였다. 전문가별지진목록의신뢰도, 지진파감쇄식등의차이에의해계산결과를제시하였으며, 최종적으로각연구자의계산결과에동일한신뢰도를부여하여, 평균적인가속도값을계산하여지진위험도를작성하였다. 그림 1.4.1은재현주기 4,800년일때의최대지반가속도값을나타낸것이다

47 그림 년건설교통부주관하에한국지진공학회에서작성한 지진재해도 지진위험지도의입력자료는크게지진원, 전파경로및부지효과세부분으로구분할수있다. 그러나현재사용되는지진위험도의경우각부분별문제점은다음과같다. 지진원에서지진발생원은크게단층지진원과면적지진원으로구분되며, 지진원의최대규모가 6 이상일경우에는단층지진원도고려하여야하나, 기존지진위험도의경우면적지진원에대해서만계산하였다. 또한규모및발

48 생빈도의경우지진, 지질및측지자료로부터유도되는데, 1997년지진위험지도의경우역사및계기지진자료만이용하였다. 또한역사지진자료의경우역사지진목록의완벽성등역사지진의특성이충분히반영되지못했다. 또한지진위험지도작성을위해서는대상지역에서의전파경로에대한특성을고려하여야한다. 즉지진이발생할경우규모와진앙으로부터의전파거리에따라최대지반가속도 (Peak Ground Acceleration) 의감쇄를계산하기위한감쇄식이필요하다. 지진파전파에따른감쇄식은국가별지질환경에따라다르다. 그러나 1997년지진위험도를작성시국내에이에대한충분한연구가수행되지못해미국동부지역의감쇄식을원용하였다. 특정지역에도달한지진파는토양또는암반등특정지역의부지특성에따라부지증폭효과가상이하게나타나나, 1997년지진위험도는암반위에위치한다는가정하에계산하여부지효과는반영되지못하였다. 따라서다음과같은부분에대한보완이필요하다. 지진원 - 현재획득가능한다양한국내외역사및계기지진자료수집및분석을통한종합적인지진목록작성 - 활성단층조사등지질학적특성반영 지표면단층길이 ( 연장 )-변위로부터발생가능한지진의최대규모를구하기위한관계식도출 단층지진원을고려한지진위험지도작성 지진파전달특성에대한고려 - 국내외감쇄모델자료수집및분석 - 국내에서발생한지진을이용한감쇄식특성분석 - 미소-중규모의지진자료로부터도출된감쇄모형을대규모지진에적용가능성평가 - 국내뿐만아니라지질특성이유사한국외의감쇄특성활용 ( 미국중동부, 미국, 유럽등 ) 역사지진기록 / 근대지진목록차이

49 - 역사지진기록 : 해상의지진진원위치결정에어려움 - 계기지진목록을통해해상지역에대한 a 및 b값평가 - 관측망의증가에따라관측시대별지진발생특성평가 부지특성을반영부지증폭계수 - 시추공및지표조사등을통해부지특성을평가가능한 5개광역시에대한자료수집, 분석및평가를통한 DB 구축 - 부지분류체계를개선하고, 부지분류에따른증폭계수결정 일반적으로지진위험지도작성을위해서는그림 1.4.2와같이지진목록등의지진관련입력자료를다수의관련전문가들이참여하에면적지진원에의한지진위험도가작성되며, 활성단층조사결과를이용한단층지진원에의한지진위험도과이를통합한지진위험도가작성된다. 이는암반에서의지진위험도로특정지역에서의부지증폭계수를구한후이를적용하여최종적인지진위험도가작성된다. 이를위해서는전국을대상으로정밀한활성단층조사뿐만아니라각지점에서의부지특성을반영한부지증폭계수가필수적으로요구된다. 그림 지진위험지도작성과정

50 현재까지의연구결과활성단층조사의경우경상남북도의양산단층, 울산단층등의일부단층지역에대해서만정밀조사가수행되었으며, 부지특성도서울, 부산, 대구, 광주및대전의 5개대도시에대해서만수행되었다. 따라서본연구에서는활성단층조사결과와부지증폭효과를고려한지진위험도작성기법을개발하여단층원지진위험도및부지증폭계수를제한된지역에대해계산하였다. 그러나이는제한된지역에대해시범적으로적용한것으로본연구의목표인전국적인지진위험도로활용하기에는적합하지않다. 따라서본연구에서의최종지진위험지도는전국을대상으로작성된면 ( 적 ) 지진원에의한지진위험도로설정하였다 기존지진위험도계산방법론검토현재, 국내에는지진원모델에기반을둔재해도계산프로그램으로는지진공학회의 내진설계기준연구 (1997), 한국원자력안전기술원 설계지진의확률론적평가 (1999), 서울특별시 서울시지진대응모델개발 (1999) 한국지질자원연구원 충남지진대비종합대책수립연구 (2002), 국립방재연구소 지진재해도작성을위한프로그램개발, 지진위험도추정을위한알고리듬분석연구 (2005) 이있다. 대부분이독자적으로개발한것이어서다양한경우에대한충분한검증이필요하다. 이외의대부분의연구는원자력발전소위주의특정부지에대한지반반응에집중되어있으며, 전국적인지진위험도에대한연구는매우제한적으로수행되었다. 또한전국적인지진위험도작성에필수적인전처리및후처리과정에대한유틸리티프로그램이없거나미흡하다. 한국전력기술주식회사 (KOPEC) 에서는전처리및후처리유틸리티프로그램을포함한상용프로그램인 FRISK88을사용하고있으나, 사용료가매우고가이다. 세계적으로지진위험지도를작성하는방법은크게공간평활화기반방법과지진원설정기반방법이활용되고있다. 지진활동의공간적평활화에의한지진위험지도계산방법론과적용사례에대해 Franke et al. (1995), Frankel et al.(1996,2002), Petersen et al.(2008) 을검토하였다. 또한 Gumbel(1957) 의최대치이론에따른 Cornell(1968), Senior Seismic Hazard Analysis

51 Committee(SSHAC,2008), Klugel(2009), 한국전력기술 (2003) 의지진원설정기반방법에대해검토하였다. 최근에국외에서수행된확률론적지진위험도작성기법에대한자료수집및분석을검토하였다. 현재까지적용된여러가지기법중에면적지진원모델뿐만아니라단층지진원모델기반에대해서도계산할수는기법은대표적으로미국지질조사소 (US Geological Survey, USGS) 및일본방재과학기술연구소 (National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention, NIED) 에서활용하는방법이있다. - 미국 USGS "Seismic Hazard Map(2008)" - 일본 NIED "National Seismic Hazard Map for Japan(2008)" 일본 NIED의지진위험도는일본의지진학적및지질학적특성에적합하게독자적으로구성되어있다. 일본의경우독자적인진도계급을사용하고있으며, 지진위험도 (Probabilistic Seismic Hazard Map) 는일본진도계급에맞추어특정진도이상의지진이발생한확률로나타내고있다. 예를들어 30년내에 5-, 5+, 6-, 6+ 등의일본진도이상의지진이발생할확률로표시된다. 또한지진원도독자적으로 3가지로분류하였다. 즉판경계부를포함하는지역, 지각에해당하는지역및두가지모두에해당하는지역으로구분하였다. 또한선정된 490개활성단층별로각각의활성단층에서지진이발생할경우에대한 Scenario Earthquake Shaking Map을모델링하였다. 이와같이 NIED의방법은지진감쇄식, 역사지진평가등세부분야의경우참고를하였지만, 우리나라의지진위험도작성에적용하기에는많은문제점을내포하고있다. 따라서계산법의신뢰성, 자료수집및분석의용이성등을전반적으로고려해볼때, USGS에서사용하는면적지진원과단층지진원모델을함께계산할수있는방법이국내실정에가장적합한방법으로판단하였다. 이에대한방법은 1.6.1에자세히설명되어있다

52 1.4.3 지진위험도입력자료수집및분석지진원은단층지진원과면적지진원으로구별할수있다. 단층지진원에의한지진위험도작성시에는단층크기, 발생가능지진의최대규모, 변이율이중요한입력자료이다. 면적지진원에의한지진위험도작성시에는지진목록이중요한입력자료이다. 역사및계기지진목록을함께이용할경우해상지역에서의지진발생특성을우선적으로규명하여야한다. 역사지진목록의경우계기지진과달리해상지역에서발생한지진에대해서는제한적일수밖에없다. 이를위해서는계기지진목록을통해해상지역에서의지진발생빈도를구한후, 역사지진기록과비교하여야한다. 이를위해해상지진에대한역사지진기록과근대지진목록차이를규명하여차이점을보완하여야한다. 또한지진위험지도작성시중요한요소는지진원관련입력자료외에지진파감쇄에대한특성이다. 90년대후반디지털지진관측망구축이후축적된자료로부터직접지진파감쇄식을구할수있다. 그러나대부분규모 4.5 이하의지진에대한자료가대부분이며, 가장큰지진의경우 2007년오대산지진으로규모 4.9이다. 따라서대규모지진에의한지반운동감쇄식을구하기위해서는기존감쇄모형을확장하거나, 한반도주변지역에발생한일본큐슈나, 중국동북부지진자료를확보하여야할것이다. 가. 대표적인기존역사지진목록비교표작성지진위험지도계산시모든지진자료를이용하지만, 규모가큰지진이많은영향을주게된다. 따라서아래의 6개의역사지진목록중에서진도 7 이상의비교적규모가큰 65개지진들을비교분석하여진도를재평가하였다 ( 부록 D). - KIGAM : 1994년부터 KIGAM 관측망에서획득된자료를분석한 KIGAM 목록 - Kiehwa Lee & Woo-Sun Yang, 2006, Historical Seismicity of Korea, BSSA, Vol.96, No.3, pp

53 - NK : 북한조선지진연구소의조선지진목록 (1987) - 지진공학회, 1997, 내진설계기준연구 (II), 건설교통부. - 경재복, 2009, 한반도역사지진목록작성및 DB 구축 (I), 기상청 - 김성균, 1996, 피해역사지진의재검토 금번연구에서는국내지진목록및자료뿐만아니라중국과일본의지진목 록중한반도와관련된자료도검토하였으며, 다음과같다. - 朝鮮 韓國地震目錄 (2000, 李裕澈 ) - 局外地震科技情報 (1987, 國歌地震局科技情報中心 ) - 黃海及其周圍地區歷史地震 (1995, 吳戈 ) - Catalogue of Chinese Earthquakes (1983, Gu Gongxu) - 日本地震活動 (1997, 總理府地震調査硏究椎進本部地震調査委員會 ) - 新編日本被害地震總攬 (1996, 右佐美龍夫 ) 중국지진목록과 黃海及其周圍地區歷史地震 자료를이용하여한반도에영향을미친중국의역사지진자료를수집하였으며, 국내역사지진자료와비교하였다. 그림 은 1668년 7월 25일중국산동지역 ( 34.8 N, E, 진도 XI ) 에서규모 8.5의강진이발생하였으며, 이지진에의한등진도분포도이다. 그림에서보는바와같이산동지역에서발생한지진이한반도에서도감지되었음을보여주고있다. 조선왕조실록에의하면 1668년 7월 25일지진이발생하였으며평안도평앙, 철산, 황해도해주, 안악, 연안, 재령, 장연, 백천, 봉산, 경상도창원, 웅천, 충청도홍산, 전라도김제, 당진등지에서감지된것으로나타나있으며, 평안도철산지역에해일이있었다는기록이있다. 국내의역사문헌상의지진자료만을이용하여분석하여 39.0 N, E에 MM진도 VIII의지진이발생한것으로기존의역사지진목록에포함되어있었다. 따라서인접국의역사지진자료를고려하여야만한다. 한반도에영향을미친중국지진에대한연구결과중역사지진에해당하는지진은총 8회로표 1.4.1과같다 ( 국립방재연구소, 1999). 그러나 ,

54 , 및 1846, 지진은국내에서도감진된기록을확인할수있었으나, , , 및 지진은확인할수없다. 또한중국자료에 보하이지역인 38.5 N, E에서규모 7의지진이발생한것으로분석하였다. 우리나라문헌에의하면동일한날부터 3일간함경도삼수에서큰지진이발생하여성이무너지고, 바위도무너진기록으로보아별개의지진으로해석하는것이타당하다고판단된다. 그림 중국산동부근에서발생한지진이감진지역 ( 吳戈, 1995)

55 표 한반도에영향을미친중국지진목록 ( 국립방재연구소, 1999) 번호 일시 진앙지진규모위도 / 경도지역 (M) / 발해 / / 산동반도 / 하북 / 동대양 / / / 발해 7.5 나. 규모-진도관계식역사지진문헌으로부터는평가기준을전문가들과공동으로작성하였고, 이평가기준에의해진도를구할수있었다. 그러나지진위험지도를작성하기위해서는진도를규모로환산하여야한다. 이를위해기존의역사지진목록을작성할때사용된진도-규모관계식은매우다양하다. 따라서동일한지진에대해연구자에따라다양한규모로계산하였다. 이를통합하기위해서는각연구자들이사용한진도-규모관계식의특성을파악하여야한다. 우리나라지진특성에적합한진도및규모관계식이없었을때에는 Gutenberg & Richter (1956) 의미국서부 California 지역의지진으로부터구한경험식을이용하였다. M L = /3 I O (1.4.1) 혹은미국중서부지역의지진자료를이용하여구한 Nuttli and Hermann

56 (1979) 의관계식도사용하였다 (1.4.2). M L = /2 I O (1.4.2) 미국외에우리나라와지질학적특성이유사할것으로판단되는중국의지 진자료를이용하여 Mei(1960) 에의해구하여진다음과같은관계식을이용하 기도하였다. M L = /3 I O (1.4.3) 국내연구의경우 Lee & Lee(2003) 는한반도와북서부중국일대 (Sino-Korean Carton) 에서발생한지진자료로부터구한규모진도관계식을제시하였다. MS >= 4.7 이상 64 개지진으로부터관계식을구하였으며다음과같다. M L = I O (1.4.4) 최근에는기상청 (2006) 의진도 - 규모관계식을많이사용하고있다. M = I O (1.4.5) 여기서 I O 는진앙에서의진도이며, 이들관계식의진도별규모관계는그림 와같다

57 그림 MMI 진도에대한지진규모관계식 미국서부지역에대한 Nutlli & Hermann(1979) 는진도가작을경우상대적으로큰규모값으로계산되나진도가클경우규모는가장작은값으로계산된다. 또한미국중부및동부지역에대한 Nuttli & Hermann(1979) 의관계식의경우낮은진도의경우미서부보다약간큰규모로계산되나, 진도 MMI VI 이상의경우역으로규모가 1.0 정도작게계산되기도한다. 진도가 MMI V일경우식 (1.4.1)-(1.4.5) 을이용하여규모를계산하면, 4.7, 4.3, 4.3, 3.8, 4.2, 4.9, 및 4.5 이며, 의분포를보인다. 만약진도가 MMI VIII일경우식 (1.4.1)-(1.4.5) 를이용하여계산하면 6.4, 6.3, 5.8, 5.8, 6.0, 6.9, 및 6.2이며, 의분포를보인다. Mei(1960) 의경우진도 VIII 이하에서는가장작은규모로계산되어지고있어가장보수적인관계식임을알수있다. Lee & Lee(2003) 의경우진도가작을경우에는규모가가장크게계산되나진도가커짐에따라 MMI VIII 일경우에는규모가가장작게계산된다

58 각각의진도에대해계산된결과에서최대값과최소값을제외한값들의로그평균을구하면, 진도 MMI V 일경우규모는 4.4, MMI VIII 일경우규모는 6.1이다. Lee & Lee(2003) 의경우각각규모가 4.7 및 6.4로전체평균보다 0.3 정도큰값으로계산되며, 기상청 (2006) 의경우규모가 4.5 및 6.2로평균보다 0.1 정도큰규모값으로계산된다. 김성균 (2012) 은 1934년부터 2007년까지의한반도및인접국에서의계기지진자료중규모 범위의지진자료를이용하여진도 ( ) 와모멘트규모 ( ) 사이의관계경험식을구했으며, 그식은다음과같다. ± ± (1.4.6) 지진위험도를계산하기위해서는역사및계기지진모두모멘트규모를이용하여야한다. 본연구에서는역사지진자료의경우진도를계기지진자료로부터유도된식 (1.4.6) 을이용하여모멘트규모로직접변환하여지진위험도계산시이용하였다. 계기지진의경우 1905년부터 1943년사이의초기계기지진자료의경우지역규모는 Tsuboi (1954) 의식에의한규모 ( ) 이므로 Tsuboi 규모-모멘트규모의관계식 (Edwards and Rietbrock, 2009) 을이용하여모멘트규모로환산하였다 (1.4.7) 기상청자료의경우 1999년이전의경우 Tsuboi(1954) 의식에의한규모 ( ) 를결정하였으므로식 (1.4.7) 을이용하여모멘트규모로변환하였다. 1999년부터기상청발표의규모는새로운지역규모식을사용하고있다. 김성균과김병철 (2008) 은 2001년부터 2008년까지한반도에서발생한 44개의지진의모멘트규모를결정하였다. 이들에의하면기상청규모의경우모멘트규모사이에는편차는크지만양자는대체로일치하는경향을보여주고있다, 따라서 1999년이후의기상청자료의규모는모멘트규모와같은것으로간주하였다

59 김성균 (2012) 는북한자료의경우기상청규모 ( ) 과북한자료규모 ( ) 를비교하여다음과같은관계식을구하였다. (1.4.8) 따라서북한지진자료규모는식 (1.4.8) 을통해기상청규모로변환한후기상청자료와동일한방법으로식 (1.4.7) 을이용하여모멘트규모를구하였다. 또한국외지진자료중 ISC 목록의경우본연구에서는 와 에대해 서는 Scordilis(2006) 가 ISC 목록의지진규모들에대한다수의분석을통해얻은다음관계식들을이용하여 로전환하였으며, 본연구에서는식 (1.4.9) 를이용하여모멘트규모를구하였다. (1.4.9) 일본기상청자료의경우식 (1.4.7) 을통해모멘트규모로환산하였다. 중국의지진자료의경우식 (1.4.9) 를이용하여모멘트규모로환산하였다. 그러나중국의지진자료의경우서남해의외해에위치하고있어한반도지진위험도계산시영향을주지는않을것으로판단된다. 다. 여진분석어떤지역의지진활동특성을분석하기위해서는 Gutenberg-Richter의지진규모-누적빈도로부터절편 (a값) 과기울기 (b값) 을구하여야한다. 이를위해서는전진과여진을제거해야한다. 이는지진의발생이 Poisson 분포와같이전후의사건사이에상관관계가없다는것을가정하고있기때문이다. 또한특정

60 한본진의발생없이비슷한작은규모의지진일연속적으로밀집하여발생하는군발형지진 (Swarm type Earthquakes) 도제거하여야한다. 여진을제외하기위해서는여진으로판단할수있는여진발생기간을산정하여야한다. Utsu et al.(1971) 에의하면다음과같은관계식으로부터여진발생기간을계산하였다. (1.4.10) 여기서본진의규모가 이고, 여진의규모 를이용하면구할수있다. 즉 가 3.0 인지진이 1개월이내에 1회발생할경우라면, n(t) = 이다. 따라서본진의규모가 5.0, 6.0 및 7.0 일경우여진발생가능기간은 11일, 49 일, 222일이된다. 또한여진을제거하기위해서는여진발생기간뿐만아니라여진발생반경도고려하여야한다. 여진발생반경은 Utsu(1970) 에의하면다음과같은관계식으로부터구할수있다. log (1.4.11) 식 (1.4.11) 에의하면본진의규모 가 5.0, 6.0 및 7.0 일경우여진의반경 (R) 은 5km, 16km 및 50km 가된다. 여진및계기지진목록으로부터의여진군제거는식 (1.4.10) 과식 (1.4.11) 을기준으로하였다. 그러나역사지진의경우진앙지결정의정확도가상당히낮기때문에여진발생기간및반경을크게설정하였다. 역사지진의경우삼국시대부터고려시대까지는큰지진외에작은지진에대한기록이거의없고,

61 자료자체가부족하여여진활동을찾아보기어렵다. 이러한조건으로검출된전진-본진-여진계열의수는총 114개로서, 제거된지진의수는 345개이다. 여진을다수동반한본진으로서조선조중종 13년 5월계축일 (1518년 6월 22일 ) 에서울을진앙으로하는지진을들수있으며, 총 20개의여진기록이있다. 또한군발지진으로검출된지진계열은 1개이며조선시대명종조에평안도상원지방에서 1년여에걸쳐발생한지진으로서, 제거된지진의수는 98개이다. 계기지진의경우검출된전진-본진-여진계열의수는총 121개로서, 제거된지진의수는 252개이다. 또한군발지진으로검출된지진계열은 3개로서, 제거된지진의수는 109개이다. 전진, 본진, 여진및군발지진의표시방법은역사지진의경우와같다. 한편발생깊이가알려진지진중그깊이가 60km 보다깊은지진은심발지진으로간주하여목록에서삭제하였다. 이러한방법으로전진-본진-여진계열과군발지진계열및심발지진을제외하였다. 그림 에서전진-본진-여진계열의본진의분포를도시하였다. 그림에서붉은색원은본진을, 흰색원은전진, 여진또는군발지진을나타낸다. 전진, 여진및군발지진을제외한역사지진목록은부록 E 및계기지진목록은부록 H와같다

62 그림 본진과전진및여진분포도 라. 역사지진목록의 Completeness 평가역사지진에관한자료는문장으로서술되어있기때문에서술된기록으로부터직접지진규모를부여하기는어렵다. 따라서역사지진목록에서의지진의크기는통상진도로나타내게된다. 본보고서에서는최종적인역사지진목록으로부터 AD 2에서 1904까지 1,951회의지진을분석하여진앙및 MMI 진도를결정하였으며, 각 MMI 진도별분포는표 와같다. 표 에서식 (1.4.5) 을적용할경우 MMI IV, V, VI, VII, VIII은각각규모 4.0, 4.5, 5.1, 5.7, 6.2로계산된다. 진도가 IV-V일경우로그평균을구하면 IV의 1.7배정도이며, 이때의규모를계산하면 4.4가된다. 이와같은방법으로나머지규모를계산

63 하였다. 표 1.4.2에서마지막칸의 No. of EQ 는 Gutenberg-Richter 계수를구하기위하여규모의구간을 4.0(3.75~4.24), 4.5(4.25~4.74), 5.0(4.75~5.24) 와같이구분하였을경우각구간에해당하는지진의횟수이며, 이는그림 과같다. 표 AD 2부터 1904년까지진도가결정된역사지진의진도별발생 빈도, 각진도별계산된규모 IV 이하 IV IV V VI VII- VIII V VI VII VIII -V -VI -VII VIII -IX No. of EQ 1, Mag No. of EQ 1, G-R b값은지진학적특성에따라지역별로다양한값을가지나, 세계적으로는대략 1 정도의값을갖는다. 그러나그림 에서역사지진에대해구한 b값은 0.67로낮은값을보이고있다. 이는역사지진의큰지진의진도를작게평가하였거나, 진도가작을수록지진기록이많이누락된것으로해석될수있다. 따라서역사지진자료의 completeness가낮음을고려하여야한다

64 그림 AD 2 부터 1904 년까지진도가결정된지진의 Gutenberg-Richter 관계식. 이를확인하기위하여세기별지진발생빈도를확인하였다. 표 및그림 는 MMI IV 이상의지진들의세기별발생빈도이다. 표 MMI IV 이상의지진들의세기별발생빈도 Cent No Cent No

65 그림 MMI IV 이상의지진들의세기별발생빈도 대부분의역사지진은 14C~18C 에발생하였으며, 특히 16C 에 178 회, 17C 에 115 회발생하였다. 16~17C MMI IV 이상의지진발생빈도는표 와그림 과같다. 표 ~17C MMI IV 이상의지진발생빈도 Inten IV IV-V V V-VI VI VI-VII VII VII-VIII VIII VIII-IX No No

66 그림 C~17C 발생한지진의 Gutenberg-Richter 관계식. 16~17C MMI IV 이상의지진발생빈도로부터구한 G-R b 값은 0.72로그림 1.4.4의 0.67 보다큰값을보여주고있다. 그림 1.4.9와그림 은역사및계기지진목록으로부터위경도 1도x1도격자내에분포하는지진발생숫자와 Gutenberg-Richter의 b값을나타낸것이다. 특히역사지진목록을이용한그림 1.4.9는규모 3.0 이상의 2,108회의지진자료가포함된다. 역사지진전체를대상으로하거나 16C~17C 발생한지진을대상으로하였을경우 b값은 0.8 이하였지만, 격자내에 80회이상의지진이발생한경우 b값은 0.9 ~ 1.1 사이의안정된분포를보이고있다. 따라서그림 1.4.9은지진원구역을설정할때기초자료로활용될수있을것이다. 계기지진목록에대한그림인 은규모 3.0 이상의지진만을계산한것으로 921개의지진이포함된다

67 그림 역사지진목록으로부터 1 도간격의격자별지진의수 ( 격자내하단 작은문자 ) 과 b 값 ( 격자내상단큰문자 )

68 그림 계기지진목록으로부터 1 도간격의격자별지진의수 ( 격자내하단 작은문자 ) 과 b 값 ( 격자내상단큰문자 )

69 그림 AD 2 부터 1904 년까지역사지진의시간에따른발생분포 그림 은역사지진목록의 completeness를확인하기위하여지진발생시기와진도와의관계를표시한것이다. MMI 8 이상은전시대에걸쳐골고루분포하나 MMI 7 이하의경우 15C 이후에골고루분포하고있다. 따라서역사지진목록의의경우 15C 이전의지진자료를사용할경우목록의 completeness를고려하여야한다. 이를위해전문가패널에게는제시된역사지진목록과계기지진간의가중치뿐만아니라, 역사지진에서는삼국시대, 고려시대, 조선시대의시대별가중치를이용하여지진목록의불확실성을감소시킬수있도록하였다 ( 표 1.4.5). 역사지진중삼국사기및고려사의경우왕조가바뀐후집필된자료이며, 삼국시대의경우거의모두가삼국의수도로집결되며, 고려시대의진앙분포는개성과경주에많이분포한다. 이는역사지진의한계이며, 역사지진의완결성을위한최소한의지진규모와인구밀도를고려하여야한다. 일부전문가들의경우역사지진의완결성을위해함경북도와함경남도를제외한한반도에서규모 5.0 이상의지진으로제한할것을제시하기도하였다. 계기지진의경우목록의완결성은시대별관측환경에따른최소지진규모에

70 의해결정된다. 조봉곤외 (2002) 는기상청이우리나라에지진관측망을구축하기시작한 1978년이후기간을제1기 ( ~ ), 제2기 ( ~ ) 및제3기 ( ~ ) 로분류하고기간별지진관측보고자료를이용하여남한에서지역적왜곡없이관측한최소지진규모를 3.5, 3.2 및 2.5로보고하였다. 표 전문가별역사및계기지진목록가중치 지진목록 전문가역사삼국고려조선종합 계기 A B 1.0 C D E F 0.4 G 0.8 H I J 기타 조선 + 계기 (0.6) 1000이후 (0.2) Park et al.(2011) 은 2001년 1월 1일부터 2009년 12월 31일까지의기상청지진관측보고서를이용하여지역적왜곡없이관측한최소지진규모를 2.1로보고하였다. 따라서계기지진기간구분은 1905 ~ 1980, 1981 ~ 1991, 1992 ~ 2000 및 2001년이후로나누고최소지진규모는각각 4.0, 3.5, 3.2 및 2.1을제시하였다. 그러나본연구에서는전문가별가중치를적용하여계산하므로서지진목록의완결성이반영된것으로판단하였다. 마. 지진파감쇄 (Seisimic wave attenuation) 지진위험도작성에서중요한입력자료중의하나가지진파감쇄식이다. 일

71 반적으로진앙거리에따른지반최대가속도는감쇄하며, 다음과같은식으 로나타냈었다. ln ln (1.4.12) 지반최대가속도 지진의규모와진원거리 1997년지진위험도작성시활용된감쇄식은식 (1.4.12) 을기본으로하였으며, 각계수의값은표 과같다. 감쇄공식 1, 2, 3의경우지진의규모가 6.0 이고진앙거리가 10km 일경우지반최대가속도값은각각 g, g 및 g 이며, 진앙거리가 100km 일경우각각 g, g 및 g 이다. 세개의감쇄식중 3번감쇄식이가장지진파의감쇄가적게일어나보수적이며, 감쇄식 1과 2는계수에서알수있는바와같이거의유사하다. 표 전문가별역사및계기지진목록가중치 감쇄공식 계수 표준편차 사옹연구자 ,2, , ,6 지진파감쇄식이지진위험도작성에미치는영향이매우크므로감쇄식을선정하는데주의가필요하다. 현재미국등선진국에서는지금도감쇄식에대해지속적으로연구가진행중에있다. 본연구에서는지진위험도작성을위해서가능한국내의지진학적특성을반영한국내연구결과를반영하려고하였다. 그러나우리나라에서는대규모의지진발생횟수도매우적고, 양질의측정자료가부족하여우리나라와지진

72 학적특성이유사한지역을대상으로한외국의연구결과를동시에같이활용하였다. 이를위해국내외를대표하는 8개의감쇄식을선정하여전문가패널에제공하였으며, F1 ~ F8으로간략히표시한다. 이중 4개감쇄식은미국중동부지역을대상으로한감쇄식이며, 4개감쇄식은우리나라를대상으로한감쇄식으로다음과같다. - F1 (Atkinson et a;, 1997) ln ln ln ln (1.4.13) SA : Spectral Acceleration PGA : Peak Ground Acceleration - F2 & F3 (Tolo et al. 1997) ln ln (1.4.14) max ln Y : Spectral Acceleration or Peak Ground Acceleration(in units of g) C1, C7 : constant M : Lg magnitude or Moment magnitude Rjb : closest horizontal distance to the earthquake rupture C4, C5 : geometrical spreading with slopes (in log-log space) C4 (RM < 100 km), C5 (RM >100 km) epsilon A (aleatory) epsilon E(epistemic) uncertainty in ground-motion

73 amplitude For Central & Eastern North America (Mw) ln ln (1.4.15) max ln For Central & Eastern North America (MLg) ln ln (1.4.16) max ln - F4 (Atkinson & Silva, 2000) log log log d : fault 까지의최단거리 (km) log log (1.4.17)) - F5 (Baag et al. 1997) ln PGA = c 0 + c 1 R + c 2 ln R - ln [min(r,100)] ln [max(r,100)] (1.4.18) c 0 = (M w -6) (M w -6) (M w -6) 3 c 1 = (M w -6) (M w -6)

74 (M w-6) 3 c 2 = (M w-6) (M w-6) (M w-6) 3 - F6 (Lee et al. 2002) ln PGA = c 0 + c 1 R + c 2 ln R + 1/4 ln(r/100) - 3/4 ln 100 (1.4.19) c 0 = (M w-6) (M w-6) (M w-6) 3 c 1 = (M w-6) (M w-6) (M w-6) 3 c 2 = (M w-6) (M w-6) (M w-6) 3 - F7 (Junn et al. 2002) ln ln (1.4.20) ln min max - F8 ( 조남대와박창업, 2003)

75 ln ln (1.4.21) ln min max 전문가패널들은제공된지진파감쇄식외에최근의연구결과등을반영한추가적인지진파감쇄식을제안하였으며, 편의상 E1 - E8으로표시하였다. 이중에서 E1, E2, E4, E8 은국내지진자료를이용한감쇄식이며, E3, E5, E6, E7은외국의감쇄식이다. - E1 ( 김혜림외, 2010) ln ln (1.4.22) - E2 (Noh et al. 1994) E4 로대치하였다

76 - E3 (Abrahamson et al. 2008) ln where, f5 ; Site Response, f4 ; Haning Wall f6 ; Depth to Top of Rupture Model f8 ; Long Distance Model f10 ; Soil-depth Model a12, a13, a15 ; Fault type 따라서 ln ln for ln for for for for for for 그러므로

77 ln (1.4.23) ln for ln for for for for for for E3는다른감쇄식과달리주로 California data를이용하였으며, 대만, 일본, 그리스등지진활동이활발한지역의자료를추가적으로이용하였다. - E4 (Noh et al. 1995) log log (1.4.24) or - E5 (Atkinson et al. 2011) log log log log (only for Rcd < 100 km)

78 max log min log log max log log log log min max (1.4.25) - E6 (Atkinson et al. 2011) ln log log log log log (1.4.26) ln

79 ln ln ln _ ln _ ln ln ln * limits on predictor variables : - M = Rjb < 200 km - Vs m/s log log log min max - E7 (Kanno et al. 2006) log (1.4.27)

80 for log log for log log - E8 ( 연관희외, 2008) ln Y = c 1 +c 2 M+(c 3 +c 4 M ) ( ln(r+c 9 exp(c 5 )))+c 6 (M-6) 2 (1.4.28) 본연구에서이용한감쇄식은논리수목을통해제안한 8개감쇄식외에전문가들이제안한 8개감쇄식을추가적으로이용하였다. 이들감쇄식에의해진앙거리에따른지진파감쇄분포는그림 와같다. 적용된감쇄식중 Atkinson and Boore(1997) 의감쇄식이가장보수적이어서진앙거리가증가함에따른지진파감쇄가가장작다. 반면 Noh & Lee(1995) 및 Kanno et al.(2006) 의감쇄식은진앙거리가증가에따라감쇄가가장많이된다. 미국 USGS 등일부선진국에서는내진설계등에직접적으로적용할수있는가속도스펙트럼 (Spectral Acceleration, SA) 을주파수별로제공하고있다. 그러나국내의경우규모가큰지진의발생빈도가매우낮고, 측정된가속도자료가거의없다. 그러나소규모지진자료를이용하여경상남북도일원등특정지역에대해 SA를위한시범적인감쇄식연구가진행중에있다. 전국을대상으로신뢰도가높은 SA를위한감쇄식을구하기위해서는전국적이며, 다양한진앙거리에서관측된가속도값이필수적이다또한우리나라의경우규모 5.0 이상의비교적규모가큰지진의발생이매우적으므로중규모이상의지진으로부터대규모지진으로변환하는기법에대한연구가필요하다. 향후내진설계에직접적으로활용할수있는 SA를작성하기위해서는

81 주파수별입력상수등을결정하기위한연구에대한지원이신속히이루어져 야할것이다. (a)

82 (b) 그림 진앙거리에따른 PGA 감쇄 (a) Mw=6.0 (b) Mw= 입력자료의민감도분석지진위험도작성을위해서는다양한입력자료가필요하다. 지진위험도작성이전에다양한입력자료를이용하여지진위험도에미치는영향에대한민감도분석을수행하였으며, 그결과는그림 ~ 과같다

83 그림 지진활동도에따른민감도분석 그림 진원깊이에따른민감도분석

84 그림 감쇄공식에따른민감도분석 민감도분석은 3개의전문가집단이각각지진활동도, 진원깊이, 감쇄공식, 최대지진규모및지진원구역에대해다양한범위의입력값을주었을경우에년간초과함수 (Annual probability of exceedence) 를계산하였다. 민감도분석에서는주파수특성에따른변화도동시에분석할수있는가속도스펙트럼 (Spectral Acceleration) 에대해계산하였다. 그림 최대지진규모에따른민감도분석

85 그림 지진원구역에따른민감도분석 지진활동도, 진원깊이, 감쇄공식에따른민감도분석결과에서보는바와같이감쇄공식과지진원의지진활동도에큰영향을받는것을확인할수있다. 특히감쇄공식의경우, 양질의지진관측자료확보가점차용이해짐에따라지진위험도계산에있어서의불확실성을감소시킬수있을것으로예상된다. 그러나우리나라의경우상대적으로큰규모의지진에대한기록은여전히부족하기때문에이에대한보완방향을지속적으로검토할필요가있다 전문가패널구성언제어디서얼마만큼큰지진이발생할것인지미래에발생할자연현상을현재의연구수준으로정량적으로예측하는것은불가능하다. 또한이에대한각전문가별로다양한자료및접근방법을제시하고있어일치된결론을도출할수도없다. 따라서지진위험도작성을위해서는입력자료와방법론에있어서의전문가들의다양한견해가반영되어야한다. 또한각전문가별평가결과를확률론적기법을이용하여종합하기위해서는입력자료에대한동일한기준이있어야한다. 이를위해지진목록, 지진원의기하학적분포인지진원도 (Seismic source map), 지진활동변수 (Seismicity parameter) 및지진파감쇄특성 (Seismic attenuation) 등으로구성된논리수목을작성하였다. 논리수목에대해적합한입력자료를평가할전문가패널을구성하였다. 전

86 문가패널은지진위험지도작성에필요한다양한분야에서대표성과경력등을고려하여검증된전문가들을선정하였으며, 가능한다수가참여할수있도록하여총 10명의전문가패널을구성되어있다. 선정된전문가별로평가된결과를확률론적으로통합하여확률론적지진위험지도 (Probabilistic Seismic Hazard Map) 를작성하였다. 가. 논리수목작성논리수목의입력자료작성범위는지진위험도평가를위하여확률론적지진위험지도계산에필요한제반지진요소이다. 이을통해전문가로부터입력자료를도출하기위한원칙은다음과같았다. - 각각의전문가에게는같은가중치가부여된다. - 각전문가는다른자문가및의뢰자의간섭에구애받지않고독립적으로입력자료를산정 / 결정하여각자의의견수렴및자료의교환을통하여지식의개진이가능하다. - 자문가는모든입력자료에대하여복수안을제시할수있다. 복수안 (Best Estimate + Alternatives) 을제시할때는각각의안에대하여가중치 ( 신뢰도 ) 를부여하여야한다. - 입력자료값의결정은정량적분석결과에기초하는것을원칙으로하되, 자문가의주관적판단에따라정성적인분석결과를반영할수있다. - 입력자료의도출에이용된자료의해석과정및입력자료결정절차가문서상으로명확히제시되어야하며이는각입력값결정의근거가된다. - 용어정의및각세부적인작성방법에대해서는참고자료및부록으로제시한다. 논리수목은지진원도, 각지진원별지진활동변수및감쇄공식과추가적으 로단층 - 지진규모관계식으로구성되어있다

87 1) 지진원도지진원도항목에서는전문가별로하나의최적한지진원도를제시하거나, 최적의지진원도이외에대안의지진원도를제시할경우가중치를함께제시할수있도록하였다. 또한기존다른연구에서제성된지진원도를제공하여전문가들이고려할수있도록하였다. 그림 은기존연구에서제시된지진원도중전문가패널에제공한지진원도의일부이다. 2) 각지진원별지진활동변수전문가가선택한지진원도의지진원구역별로 Gutenberg-Richter 관계식의 a 및 b값과연간발생률, 최대지진규모, 최소지진규모및진원깊이와같이지진위험작성에필수적인지진활동변수를제시할수있도록하였다 ( 표 1.4.7). 전문가는사용할지진목록을제공하거나, 본연구에서제공한목록을사용할수있으며, 목록별가중치를설정할수있도록하였다. 또한세부적으로지진목록중시대별가중치를설정할수있도록하였다 ( 표 1.4.8). 지진활동변수에서가장중요한 b값을결정하기위해서는수만가지의경우의수가있다. 즉지진목록에대한전문가별시대별가중치및조합과이에이은지진원도의종류, 지진원도상의지진원구역별 a/b값과같이다양한경우에대한지진위험지도를작성한다. 이들대표적인값에대한논리수목은그림 와같다

88 그림 전문가들에제공된지진원도의일부예

89 표 전문가들에제시된각지진원별지진활동변수입력양식 Source Seismicity Parameter Map Best (0.0) Alt. (0.0) Sourc e ID Wgt 1 2. b-value Annual rate Maximum Magnitude Minimum Magnitude Focal Depth b BE b 1 ν BE ν 1 M BE M 1 M BE M 1 D BE D 1 Wgt Remark 표 전문가들사용할지진목록및가중치입력양식 지진 목록 삼국 시대 역사지진 고려 조선 시대 시대 계기지진 소계소계 가중치합 비고

90 지진목록 시대별가중치 지진원도 Zone Max/ Min M a/b 감쇄식 목록 1 Map1 a1/b1 역사지진 (0.3) 6.5/3.5 a2/b2 (0.5) (0.5) Zone1 계기지진 Map2 Zone2 6.5/4.0 (0.5) (0.4) (0.3) Zone3 a3/b3 F1 (0.2) E2 (0.1) 목록 2 Map3 7.5/3.5 (0.3) (0.2) 그림 논리수목개괄적예 3) 감쇄공식우리나라를대상으로연구된대표적인지진감쇄식 4개와우리나라와지진학적특성이유사한외국의대표적인감쇄식 4개를제안하였으며, 각전문가는위의감쇄식외에적합하다고판단되는감쇄식을추가할수있다. 복수의감쇄식을선정할수있고이경우가중치합은 1.0이되도록하였다. 8개감쇄식의모멘트지진규모가 6.0 및 7.0일경우의진앙거리에따른감쇄특성은그림 과같다

91 1 1 (F1) Atkinson and Boore, 1997 (F1) Atkinson and Boore, 1997 (F2) Toro et al., 1997 (F2) Toro et al., 1997 (F3) Toro et al., 1997 (F3) Toro et al., 1997 (F4)Atkinson and Silva, 2000 (F4)Atkinson and Silva, 2000 (F5) Baag, 1997 (F5) Baag, (F6) Lee2202N, 2002 (F7) Junn et al., (F6) Lee2202N, 2002 (F7) Junn et al., 2002 Peak Ground Acceleration [g] (F8) Jo and Baag, 2003 Peak Ground Acceleration [g] (F8) Jo and Baag, Epicentral Distance [km] (Focal Depth=10km, Magnitude=6) Epicentral Distance [km] (Focal Depth=10km, Magnitude=7) (a) 그림 논리수목에서제시된 8 개감쇄식 (a) Mw=6.0, (b) Mw=7.0 (b) 4) 단층-지진규모관계식지진위험도작성과동시에지질조사밑에의한활성단층조사가동시에진행되고있다. 따라서활성단층조사결과확인된단층의위치, 주향, 경사, 단층의종류, 지표면에서의단층길이와, 변위및변위률이제공될경우단층원에의한지진의규모를판단할수있는관계식을제시할것을요청하였다. 또한여러관계식을제시할경우가중치의합을 1.0이되도록하였다. 나. 전문가패널구성전문가패널은지진위험지도작성에필요한다양한분야에서대표성과경력등을고려하여검증된전문가들을선정하기위하여노력하였다. 또한가능한범위내에서다수가참여할수있도록하였으나참여가능한총 10명의전문가패널을구성하였으며구성인원은다음표 와같다

92 표 전문가패널구성 ( 가나다순 ) 성명 소속 직책 1997 지진위험도작성에참여 경재복 한국교원대학교 교수 김성균 전남대학교 명예교수 김연중 한국전력기술 ( 주 ) 부장 김우한 경상대학교 교수 김준경 세명대학교 교수 노명현 KINS 책임연구원 박창업 서울대학교 명예교수 연관희 한국전력연구원 부장 이기화 서울대학교 명예교수 이정모 경북대학교 교수 10명의전문가중에서 1명을제외한 9명이본연구에서종합한역사및계기지진목록을이용하였다. 지진원도는 7명이본연구에서제시한지진원도를사용하였으며, 3명의전문가는독자적인지진원도를제시하였다. 각전문가별로복수의지진원도를가중치를주어사용하였다. 감쇄식의경우본연구에서 8개의국내외감쇄식을제시하였으며, 각전문가별로 8개의추가적인감쇄식을제시하였다. 총 16개의감쇄식중에서 13개의감쇄식이적용되었다. 일부전문가는직접 a 및 b 값을직접계산하였으나, 전문가요청시연구원에서계산하였고그결과를함께검토하였다

93 1.5 확률론적지진위험도 ( 지진재해도 ) 작성 지진원의기하학적정의부지주변에분포하는지진원에대한기하학적정의가확률론적지진위험도 ( 지진재해도 ) 계산에필요하다. 일반적으로하나의지진원내에서는지진발생률을비롯한지진학적특성이균일한것으로가정한다. 지진원의기하학적특성은점, 선, 또는면적등으로구분한다. 일반적으로지질학적단층과지진활동사이의상관관계가뚜렷할경우에는활성단층의위치를고려한선지진원을고려할수있다. 중, 약진지역에속하는한반도의경우, 대부분의영역에서의지진원은단층구조와지진활동의상관관계가아직까지뚜렷하게정의되어있지않기때문에선구조를정의하는것이매우어렵고그자체로많은불확실성을내포할수있다. 이러한경우, 일정한면적을갖는면적지진원을고려할수있다. 면적지진원은일반적으로균질한지진활동도를갖는영역으로설정하는것이보통이다 지진의크기및발생빈도지진의크기와발생빈도를나타내는지진원에대한규모-재래모델은여러가지크기의지진발생빈도를표현한다. 가장일반적인모델은지수모델이며, Gutenberg-Richter 관계식이라고도한다. 규모-재래모델은세가지요소에의하여결정되며, 이는특정규모 M_min 이상지진의발생률, 기울기 b, 및최대규모 M_max 등이다. Schwartz and Coppersmith (1984) 와 Youngs and Coppersmith (1985) 는특성모델을제시하였다. 이모델에서는최대규모근처에서의지진발생률은지수모델에서보다더높다. 또한많은연구로부터특성모델이활성단층의지진활동과대규모지진의발생률을기술하는데적합하다는사실이확인된바있다. 확률론적지진위험도 ( 지진재해도 ) 분석에서 M_min 보다작은규모의지친은고려되지않는다. 통상적으로 M_min 값은 5가사용되는데, 이는공학적인측

94 면에서볼때 5 보다작은규모의지진은구조물에피해를유발하지못하기때문이다. 규모-재래공식을유도하는데사용되는 3 가지형태의자료는역사지진자료, 지질자료, 측지자료이다. 역사지진자료에는보통진앙진도, 유감면적및여러가지규모등이뒤섞여있다. 서로다른형태의자료는감쇄식에사용될규모를고려하여, 하나의기준규모로환산되어야한다. 최근에는기준규모로서모멘트규모가사용되고있다 (Franks and Kanamori, 1979). 모멘트규모는지진발생과정의물리적현상과직접적으로관련되기때문이다. 따라서본연구에서는역사및계기지진모두모멘트규모로전환하여사용하였다. 역사지진활동의분석에재입되는또하나의요소는역사지진목록의완벽성 (completeness) 에대한기간이다. 완벽성에대한기간은대상지역의문화및지진계이력을고려하여몇개의규모구간으로구분하여결정되어야하며, 전문가들의역사시대별가중치를적용하였다. 역사지진자료로부터지진활동요소를결정하는데널리쓰이는방법은최우도법 (maximum likelihood method) 이다. Weichert (1980) 는규모구간별로통일하지않은관측기간을고려할수있는최우도법을개발하였다. 이론적으로볼때, 최우도법은자료가많을수록큰가중치를부여하므로지진활동요소의결정을위한이상적인방법이라고할수있다. 그러나실제에있어서, 작은규모에많은지진자료가집중되며작은지진에대한자료는완벽성이낮다. 이러한이유로우리나라의지진자료가주로역사지진으로구성되어있음을감안하여, 최우도법보다통상적인최소자승법 (least-squares method) 이더적합할수도있다는견해도제시되고있다. 그러므로역사지진자료로부터지진활동요소를결정할때는자료의완벽성에대한여러가지가정을고려하거나, 최우도법에서작은지진에대한가중치를의도적으로낮추거나, 또는너무작은지진은분석에서제외하여야한다 확률론적지진위험지도 ( 지진재해도 ) 계산절차 확률론적지진위험도 ( 지진재해도 ) 계산을위하여일반적인지진위험도 ( 지진

95 재해도 ) 분석방법을사용하였다 (Cornell, 1968; McGuire, 1974, 1976). 지진위 험도 ( 지진재해도 ) 는각각의독립적인사건에대한전체확률이론 (total probability theorem) 을적용한다음과같은방정식을이용하여계산된다.. (1.5.1) 위식 (1.5.1) 에서재해도 는 보다큰지반운동진폭 를일으키는지진의연간발생률이다. 는최대지반가속도또는최대지반속도또는최대지반변위를나타낸다. 이식의우변에서 는각각의지진원을가리키며재해도는고려된모든지진원의기여에대한누적합으로나타난다. 는지진원 에서일정한지진규모 ( 지진원에대하여고려하는최소지진규모 ) 보다큰규모를갖는지진의연간발생률을나타낸다. 또한 과 은각각규모와거리에대한확률밀도함수를나타낸다. 은거리 에서발생한규모 의지진이어떤지점에서 보다큰지반운동진폭을생성할확률을나타낸다. 지진원은단층지진원또는면적지진원으로구성될수있고, 단층지진원에대한고려는다음절에서별도로다루며이절에서는면적지진원에국한하여설명한다. 면적지진원은일정한깊이 를갖는수평면의다각형으로구성된다. 하나의지진원을나타내는다각형내의공간에서지진의위치는균질하게분포하는것으로가정한다. 단층파열을고려하지않고고정된깊이 에대하여지진으로부터재해도가계산되는모든지점까지각각의거리 을계산한다. 면적지진원 에대한재해도는앞에서제시한식을다각형의기하학적특성에따라변형한다음과같은식을이용하여계산할수있다. arc (1.5.2)

96 위식 (1.52) 에서 는재해도가계산되는지점까지의수평거리이며, arc 는지진원다각형과각재해도계산지점을중심으로형성한반경 의원이만나서교차하는선의길이를나타낸다. arc 는면적지진원의면적을나타낸다. 면적지진원에대한지진활동도와최대및최소지진규모, 지진발생깊이등의정보는각전문가가면적지진원의기하학적형태와함께제시한직접적인값또는계산방법에따라준비한다. 재해도계산을위하여각전문가가제시한면적지진원에대한재해도변수의모든가능한조합을구성하여논리수목을구성한다. 제시한지진재해도계산방법론에따라서, 한반도를위도와경도방향으로각각 0.1 와 0.12 의간격으로격자점을구성하고각격자점에대한지진위험도 ( 지진재해도 ) 를계산한다. 이계산을위하여계산영역에대하여고려할수있는지진원과지진동전달특성을반영하여야한다. 이러한두가지특성으로대별되는지진위험도 ( 지진재해도 ) 계산입력자료의특성은최종적인지진재해도산출결과에영향을미친다. 입력자료에대한자연적및지식적인불확실성을저감하기위하여다양한노력이진행되고있으며, 불확실한정도를정량화하기위한방법으로다양한견해와가능한경우에대한논리수목방법이사용되고있다. 이과정에서전문가집단을구성하고, 각전문가에게지진원및지진동전달특성에관한지진위험도 ( 지진재해도 ) 계산입력자료의도출을위임한다. 이들은다양한가능성을감안하여, 현재의지식으로판단가능한입력자료를제시한다. 하나의입력변수에대하여다양한견해가제시될수있으며, 개별전문가에게서도서로다른값의가능성을허용한다. 이모든경우에대하여가중치를부여하고, 각변수에할당된값의가중치를감안하여논리수목을구성한다. 논리수목에따라매우다양한경우에대한지진위험도 ( 지진재해도 ) 계산이가능하며, 모든계산결과를집적함으로써최종적인지진위험 ( 재해 ) 도를산출할수있다 확률론적지진위험도 ( 지진재해도 ) 계산결과

97 1.4.5절에서각전문가가제시한입력자료를바탕으로확률론적지진위험도 ( 지진재해도 ) 를계산하였다. 최종적으로각전문가별재현주기별계산결과는그림 1.5.1과같으며, 모든전문가에대하여동등한가중치를부여하여종합하였다. 그결과로써재현주기 50년, 100년, 200년, 500년, 1000년, 2400년및 4800년에대한지진위험도 (Seismic Hazard Map) 를나타내는최대지반가속도 (%g) 분포를각각그림 1.5.2에서그림 1.5.8까지제시하였다. 그림 1.5.1부터그림 에서재현주기가 50년, 100년, 200년의경우등고선간격은 0.25 %g 이며, 재현주기 500년은 0.5 %g 이며, 재현주기 1000년이상은 1.0 %g 로설정하였다. 재현주기별최대지반가속도의경우전체적으로신의주와원산을연결하는선상을중심으로북서쪽은낮은최대지반가속도값이분포하며, 남쪽은상대적으로높은지반가속도값이분포하고있다. 특히평양남쪽지역에서최대최대지반가속도값이나타나며, 다음으로남부내륙지역에상대적으로높은값이매우넓게분포하고있다

98 (a) 재현주기 50 년그림 전문가별재현주기에따른지진위험도 (Seismic Hazard Map)

99 (b) 재현주기 100 년그림 ( 계속 )

100 (c) 재현주기 200 년그림 ( 계속 )

101 (d) 재현주기 500 년그림 ( 계속 )

102 (e) 재현주기 1000 년그림 ( 계속 )

103 (f) 재현주기 2400 년그림 ( 계속 )

104 (g) 재현주기 4800 년그림 ( 계속 )

105 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

106 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

107 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

108 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

109 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

110 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

111 그림 년재현주기지진위험도 (Seismic Hazard Map)

112 1.6 단층원에의한지진위험지도작성 지진위험지도작성소프트웨어구성단층원지진위험도작성에사용한소프트웨어는 USGS( 미국지질조사소 ) 가 2008년미국국가지진위험지도제작에사용된확률론적지진위험도계산소프트웨어를기반으로하고있다. 지진위험도계산은 Fortran 77/90으로작성된프로그램들을 Unix/Linux/Windows 의명령쉘에서실행하여입력자료로부터계산하고, 자료를출력하고, 각종자료를도시할소프트웨어로구성되어있다. 지진위험도계산소프트웨어에서는넓은범위에서지진원을섭입대지진원 (Subduction sources), 배경지진원 (background or gridded seismicity) 및천부지각단층지진원 (Crustal Active fault sources) 의 3가지로분류하며, 지진원의범주에따른특성은다음과같다. (a) 섭입대 (subduction source): 판경계지역에서섭입에의한지진원 판경계지역에위치한경우지진원요소 배경지진원으로간주하며자체감쇄모형을가짐 (b) 배경지진원 (background seismicity): 계기지진및역사지진목록 목록별완성도및신뢰도 목록상의발생최소지진규모 최대발생가능지진규모 구텐베르크-리히터관계계수 (c) 단층 (crustal active fault source): 천부지각활성단층 단층요소 (strike, dip, width, depth, length) 평균변위 (slip rate, uplift rate) 유발지진최대규모및재현주기 ( 단층요소및변위로부터추산 ) 지진위험도계산에있어점지진원의지진발생특성 ( 구텐베르크 - 리히터관계 계수, 목록의완성도, 최대발생지진규모 ) 의평가와활성단층원에대한평

113 가에따라지진위험도는큰차이를보인다. 그림 1.6.1은지진위험도계산에서의자료처리흐름을도시하고있다. 그림에서보이듯이활성단층, 지진목록의두가지종류의지진원들로부터각각의확률론적지진위험도곡선을계산하고이를합산한다. USGS에서는배경지진원인점지진원을공간평활화하여지진위험도를계산한다. 본연구에서는전문가들이제시한면적지진원으로부터지진위험도를계산하였다. 계산결과의도시는 Generic Mapping Tool(GMT) 를사용하였다. 그림 지진위험지도계산소프트웨어자료처리흐름도

114 가. 단층지진원단층지진원에의한지진위험도평가를위해서는지질학적으로도출된단층의요소들. 단층위치분포, 단층종류 ( 역단층, 정단층, 수평단층 ), 단층경사, 변위율, 단층이유발할수있는최소 / 최대지진규모평가등을필요로한다, 사용된소프트웨어는 2가지단층원, 고유발생 (Characteristic) 모형과 Gutenberg-Richter 모형을사용할수있으며, 전문가별논리수목에따른단층원, 감쇄모델에대한가중치적용을지원한다. USGS는지진위험도를매 5년마다갱신하며, 갱신시새로이획득된계기지진자료및연구결과들로부터향상된감쇄관계식들을도출적용하고있다. 국내에서도디지털지진관측망확장과더불어다양한감쇄모델이개발되고있으며, 본연구에서는국내외에서개발된 13개감쇄모델이지진위험도평가계산에사용되었다 ( 그림 1.6.2). 단층지진원에대한확률론적지진위험도평가소프트웨어의구성은다음과같다. (a) 단층원에의한지반운동확률밀도함수계산 - 기본프로그램 : hazfx.f - 프로그래밍언어 ; fortran 77/95 - 실행방식 : 명령쉘상에서입력자료를매개변수로실행 - 입력자료 단층요소 단층평균변위로도출한지진발생률, 구텐베르크리히터계수 감쇄관계식 - 출력자료 : 단층원지반운동확률밀도분포함수 - 표 1.6.1에서왼편은입력상수에대한예시이며, 오른편은입력상수에대한설명

115 표 단층원지진지반운동확률밀도함수계산입력자료 PGA 1hz.out E E min lat, max lat, delta lat for sites min lon, max lon, delta lon for sites number of periods period 1 output file number of 1 Hz SA samples number of attenuation model Toro NEHRP B/C stde Half weight to 1000km Sommerville finite Fault Half weight to 1000km distnace sampling on fault(km) and dmove(km) number of epistemioc branches dm for branches weight for branches dm, Mwid characterstic mag, char rate, weight dip, fault width, top(km) number of discretized faults lat0, lon0 lat1, lon1 lat2, lon2 lat3, lon3 단층에의한지진위험도평가에대한영향을테스트하였다. 이를위해경상분지일원에발생가능한지진의규모가각각 6.0, 6.5 및 7.0이며, 단층길이가 10, 20, 및 50 km인가상의단층들에대한최대지반가속도값을계산하였다. 그림 1.6.3은단층변위률은 14.0 mm/y이며, 재현주기는 500년일경우이다. 단층의길이가 50km 경우최대지반가속도는 15[%g] 이다. 그림 은민감도분석을위해가상의입력값을매우크게하여계산한결과이며, 실제조사결과를적용할경우최대지반가속도값은작게나타난다

116 그림 PSHA 계산에사용된지진파감쇄모델 (Mw=6.0) (a) 단층길이 10km (b) 단층길이 20km (c) 단층길이 50km 그림 단층길이, 최대변위및변위율에따른지진위험도민감도분석

117 나. 배경지진원점지진원모델을통한지진위험도평가를위해서는먼저지진목록을분류하였으며, 이로부터배경지진발생특성계수 (Gutenberg-Richter 계수 a,b) 를계산한다. USGS는지진목록과최소발생지진규모와최대발생지진규모로부터계산된지진규모빈도계수를공간평활화하고이로부터지반운동재현주기를확률론적으로평가한다. USGS의점지진원계산을위한소프트웨어구성은다음과같다. (a) 배경지진원 ( 점지지원 ) 지진발생특성평가 - 기본프로그램 : agridmlsm.f - Gutenberg-Richter 지진규모빈도식의지진활동정도계수계산 - 입력자료 : 지진목록 목록별완성도및신뢰도및평가에사용할최소규모 최대발생가능지진규모 - 출력자료 : 평활화된구역별구텐베르크-리히터지진발생계수 - 입력파일예제는표 1.6.2과같다. 표 점지진원발생계산입력자료 korean_catalog korea.eq.grid minimum latitude, maxmimum latitude, delta lat. minimum longitude, maxmimum longitude, delta lon. delta lat, delta lon of source cell number of magnitude categories minimum magnitude, year of completeness minimum magnitude, year of completeness minimum magnitude, year of completeness end year of catalogue catalogue file minimum magnitude, delta mag., b value correlation distance(km) output grid file

118 (b) 점진원지반운동확률밀도함수계산 - 기본프로그램 : hazgrid.f - 입력자료 Gutenberg-Richter 지진규모빈도식 a,b의공간분포 감쇄모델 - 출력자료 : 지반운동확률밀도공간적분포함수 - 입력자료예제는표 1.6.3와같다. 표 점지진원지진지반운동확률밀도함수계산입력자료 PGA pga.out korea.eq.grid 1. 0 min lat, max lat, delta lat for sites min lon, max lon, delta lon for sites number of periods period 1 output file number of att. rel for the given period Boore-Joyner type of attenuation relation Sadigh rock Cabmpbell soft rock atkinson boore look-up table delta lat, delta lon of source cell distance increment, max distance (km) b value, min mag, max mag, dmag, magref agrid file( 입력파일 ) 다. 지진원별확률밀도함수합산및지진위험도계산단층원지진위험도를작성하기위해각전문가 / 지진원별지반운동확률밀도함수를합산하고이로부터특정재현주기별지반운동의공간적분포를계산하였다. 지반운동확률밀도함수합산및지진위험도계산소프트웨어

119 의구성은다음과같다. (a) 지반운동확률밀도함수합산및지진위험도계산 - 기본프로그램 : hazall.f - 입력자료 : 지진원 / 전문가별지반운동확률밀도함수분포 - 출력결과 : 특정재현주기의최대지반운동분포 - 입력자료 : 표 표 최종지반운동계산용입력자료 1 2 Fault.pga 1 Catalogue.pga 1 0 final.pga e new input format, grid of sites number of files to combin first file name weight to apply to first file 2nd file name 2nd file's weight output motion at a specific probability output file name write file in ascii format (0 if binary) use this annual rate of exceedance 0 means output ground motion. scale factor, here 1.0 or no scaling 활성단층에의한지진위험지도영향평가지진위험지도작성을위해제공된활성단층의단층명, 단층의위치, 주향및경사, 단층선구조 (Pitch), 단층길이및단층변위률및변위는표 1.6.5과같다. 활성단층조사에서는광역및정밀조사방법을적용하였는데, 활성단층조사방법의특성상지진위험지도에광역조사결과를반영하기위해서는추가적인연구가필요하다. 또한 2차례의공청회에서금번활성단층조사에서의활성단층정의와지진위험도작성시반영되는단층지진원으로서의활성단층과는개념의차이가있음을확인하였다. 따라서금번연구에서는정밀조사된단층만을대상으로하였으며표1.6.6 및그림 1.6.4와같다

120 표 활성단층분야조사결과 구 분 단층 양산남부 1 양산남부2 양산중부 양산북부 위치 ( 시작점과끝점 ) N , E N , E N , E N , E 주향 / 경사 ( 대표값 ) N20E /80SE N17E /44SE 단층 선구조 pitch 단층 길이 (km) 단층 변위률 (mm/y) 20/ no data 한두조 11 no data 두세조 40/ 비고 3 조이상제 4 기단층대발달 여러조단층형성 ; 단층대형성 정밀조사 갈곡 왕산 N , E N , E N , E N , E N10E /40SE NS~N35 E /50SE 70/ / 선구조방향 (N70W) 만있음 울산 1 N , E N , E N20W /70NE 68/ 마동단층 - 신계단층 울산 2 N , E N , E N10W /80NE 17/ 감산사 - 개곡단층 외동 N , E N , E NS /75E 30/ 입실지점 - 범곡리남쪽 추가령 N , E N , E N35E /80NW 15/ ESR 연대측정 광역조사 십자가 N , E N , E N35E /80NW ESR 연대측정 / 단층면에서는측정된단층경사각없음 전주 N , E N , E N50E /85NW ESR 연대측정

121 그림 정밀조사에의해확인된활성단층분포도. (YS-S1: 양산단층남부 1, YS-N: 양산단층북부, GG: 갈곡단층, WS: 왕산단층, US-1: 울산단층 1, US-2: 울산단층 2, WD: 외동단층 ) 또한활성단층정밀조사대상지역은전국이아니라우리나라동남부의양산및울산단층일원이므로, 조사된활성단층의분포지역역시그림 1.6.4와같이조사지역에국한될수밖에없다. 따라서단층지진원에의한지진위험도는전국을대상으로하는지진위험도로활용하기에는부적절하다

122 표 활성단층조사결과인단층길이및변위로부터계산된및규모 길이구분단층 (km) 변위 변위률 규모 (m) (mm/y) SRL D SRL&SR SRL&D M A M A M M A M A M A 양산남부 양산남부 2 양산중부 정밀 조사 양산북부 갈곡 왕산 울산 1 7 > 울산 외동 지진위험지도를작성하기위해서는최대발생가능한지진규모와변위률이필요하다. 따라서활성단층조사결과로부터최대발생가능한지진의규모를계산하기위해아래 4가지방법을적용하였다. 첫째로단층길이를지표면균열길이 (Surface Rupture Length) 로해석하여최대발생가능한지진의규모를산정하는 Wells & Coppersmith (1994) 의아래의관계식을이용하여규모를결정하였으며, 표 1.6.6의규모중 SRL과같다. Mw = * log(surface Rupture Length) (1.6.1)

123 두번째방법은변위 (Displacement) 로부터발생가능한최대지진의규모를 산정하는 Wells & Coppersmith(1994) 의아래의관계식을이용하여규모를결 정하였으며, 표 의규모중 D 와같다. Mw = * log(displacement) (1.6.2) 세번째방법은지표면균열길이 (SRL) 와변위률 (SR) 과최대발생가능한지 진의규모의관계식 (Anderson et al., 1996) 을이용하여규모를결정하였으며, 표 의규모중 SRL&SR 항과같다. Mw = * log(srl) * log(sr) (1.6.3) 실제로지표면균열길이와변위률로부터규모를결정하기위해서는그림 1.6.5와같이지표면균열길이의의한직선을선정한후가로축의변위률에해당하는규모를산정한다. 그림에는지표면균열길이가 5km, 10km, 20km, 40km 일경우의직선을표시하였다. 그림 지표면균열길이 (SRL) 와변위률 (SR) 을이용한규모결정

124 마지막방법은지표면균열길이 (SRL) 와변위 (D) 와최대발생가능한지진의 규모의관계식 (Mason, 1996) 을이용하여규모를결정하였으며, 표 의규모 중 SRL&D 항과같다. Mw = 0.57 * log(srl*d) (1.6.4) 지표면균열길이 (SRL) 와변위 (D) 로부터규모를결정하는방법을표시한것이그림 이다. 그림 1.6.4와같이지표면균열길이에따른직선을그린후, 지표면균열길이직선에서변위에대응하는규모를계산할수있다. 그림 에는지표면균열길이가 5km, 10km, 20km 및 40km 일경우를표시하였다. 지표면균열길이와변위를이용하여규모를결정할경우지표면균열길이와변위률을이용하여규모를결정할때와달리지표면균열길이의기울기가반대로되어있다. 그림 지표면균열길이 (SRL) 과변위 (D) 을이용한규모결정

125 정밀활성단층조사결과제공된지표면균열길이를식 (1.6.1) 을이용하여결정된규모와변위를과식 (1.6.2) 를이용하여결정한규모를비교한것이그림 1.6.7이다. 이상적인경우두방식으로구한규모가같아서그림 1.6.7의청색점선상에분포하여야하지만, 그림에서와같이금번활성단층조사결과의경우많은차이를보여주고있다. 양산단층남부의경우파선에근접하여나타나지만, 이를제외한단층의경우지표면균열길이에의해결정된규모보다변위에의해결정된규모가 1.0 이상차이를보이고있다. 특히울산2 단층의경우지표면균열길이의규모는 5.8 이지만변위에의한규모는 8.3으로규모로 2.5의차이를보이고있다. 그림 지표면균열길이 (SRL) 와변위로부터구한규모비교 Wells & Coppersmith(1994) 는전세계판내및판경계부에서발생한 421 개의 지진으로부터지표면균열길이 (SRL) 와최대변위 (D) 와의다음과같은관계식 을구하였다 ( 그림 1.6.8). log(d) = * log(srl) (1.6.5)

126 그림 지표면균열길이와최대변위와의관계 (Wells & Coppersmith, 1994) 활성단층조사결과측정된변위는표 1.6.7의 'DM' 과같으나, 식 (1.6.5) 을적용하여활성단층조사결과로부터계산된변위는표 1.6.7의 'DA1' 항과같다. 활성단층조사결과측정된변위는전세계평균보다 10배이상의차이를보이고있다. 특히울산2 단층의경우 684배이상의차이를보이고있다. 즉식 (1.6.1) ~ (1.6.5) 는 1회의단층운동에의해생성된지표면균열길이와변위의관계식이며, 향후단층길이와변위로부터규모를결정하기위한관계식에서도이는전제조건이다. 그러나활성단층조사결과측정된단층길이및변위는몇번의지진활동에의해생성된것인지현재확인할수없으며, 단지현재의균열길이및변위값을측정한것이다. 따라서활성단층조사결과를 1회의지진에의한단층길이와변위로해석할수없으나, 가장보수적으로판단할경우 1회의단층활동에의해형성된지표면균열길이및변위값으로가정할수있다. 그러나세계평균값과의차이가크므로이를보정할필요가있다

127 표 활성단층조사결과의변위보정 단층명 양산남부 1 양산남부 2 양산중부 양산북부 변위 (m) 변위률 (mm/y) 단층길이 단층연대 DM DA1 DA2 SRM SRA , ,000 갈곡 ,000 왕산 ,806 울산 ,000 울산 ,667 외동 ,923 그림 1.6.8에서파선은신뢰구간 95% 범위를나타내는것으로, 좀더보수적으로본연구에서는신뢰구간을 98%( 신뢰구간 95% 의약 2배 ) 로확대한 'DA2' 항을보정된변위로제한하였다. 'DA2' 항을보정된변위로할경우의변위률은 'SRA' 항과같다. 향후최대발생가능한지진의규모를계산할때이값을사용하였으며, 그결과는표 1.6.6과같다. 표 1.6.6에서변위, 변위률, 규모에서 'M' 항은활성단층조사결과이며 'A' 는보정된변위로부터계산된변위률및규모이다. 전문가패널에의한각최대지진의규모관계식의가중치는표 1.6.8과같다. 10명의전문가패널중 8명의전문가가가중치를제시하였으며, 전문가 'H' 의경우 Wells & Coppersmith(1994) 의지표면균열길이의관계식중에서모든단층뿐만아니라역단층의경우에대한관계식을사용할것을제안하였다. 이가중치를이용하여단층지진원에의한단층지진원지진위험도를작성하였다

128 표 전문가별최대지진의규모관계식에대한가중치 자문위원 Wells et al. (1994) SRL D SRL & SR (Anderson,1996) SRL & D (Mason,1996) A B C D E F G - - H SRL 0.2(All) 0.3(R) 0.5 I J 그림 1.6.9부터그림 는재현주기 50년, 100년, 200년, 500년, 1000년, 2400년및 4800년의면적지진원 (a) 과단층지지원 (b) 에의한지진위험지도이며, (c) 는면적지지원과단층지진원을모두반영한지진위험지도이다. 단층지진원과면적지진원을모두반영한지진위험지도를작성할경우단순히지진위험지도상의지반최대가속도값을합산하는것이아니라, 각지진위험도의확률밀도를합한후다시지반최대가속도값을구하였다. 우리나라의경우단층운동간기간이길고, 변위률이매우작기때문에단층원에의한영향은그림 의재현주기 1000년부터가시적인영향이나타나고있다. 그림 의재현주기 4800년의경우양산북부단층에서최대 14 %g, 양산단층남부에서 11 %g 값을보여주고있다. 현재의단층지진원에의한지진위험도는양산및울산단층일원의제한된지

129 역에대해서만정밀조사가수행된관계로전국적인지진위험도로활용하기에 는부적절하며, 향후추가적으로전국적인조사가이루어져야할것이다

130 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 50 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

131 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 100 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

132 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 200 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

133 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 500 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

134 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 1000 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

135 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 2400 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

136 (a) (b) (c) 그림 지진원별지진위험도 ( 재현주기 4800 년 ), (a): 면적지진원 ( 지진목록 ), (b): 단층지진원 ( 활성단층 ), (c): 면적지진원 + 단층지진원

137 1.7 지진위험지도결론 기존지진위험도와비교 1997년한국지진공학회에서작성한기존지진위험도는지진활동도 (Seismicity) 에기반을둔점지진원에대한계산방법을적용하였으며, 금번연구에서는면적지진원 (Seismic Source Zone) 에기반을둔계산방법을적용하였다. 이상적으로는 2가지방법모두유사한결과를나타내야하나, 현실적으로는지진의발생및전파과정에내재된많은불확실성으로인해차이를보이는것이일반적이다. 1997년지진위험도작성이후국내에서지진관련연구가활발히진행되고, 지진관련정보가축적됨에따라한반도지진위험지도작성에유용한연구결과들이도출되었다. 따라서기존지진위험도를작성하던시점의지진학적연구수준및자료와지금의지진학적연구결과와정보에서는상당한차이가있으며, 이러한정보의차이가지진위험도에반영되었다. 또한입력자료에대한불확실성이큰경우, 대부분의전문가는보수적인값을제시하는것이일반적인경향이다. 그러나지진학적연구가진행됨에따라불확실성이줄고, 입력자료에대한보수성이적절해지면서지진위험도의값도감소하게된다. 이러한사실들은국내지진동감쇄식등에서도확인할수있다. 그림 은금번지진위험도작성에이용된감쇄식의진앙거리에대한최대지반가속도의변화를보여주고있다. 표 1.7.1는 1997년사용된 3개의감쇄식을이용하였을경우의최대지반가속도값으로감쇄식 3 이진앙으로부터거리가멀어짐에따라지진파의감쇄가가장작으며, 감쇄식 1 과감쇄식 2는유사한값을보이지만감쇄식 1이감쇄가커서가장보수적이다. 감쇄식 1에의한진앙거리에따른지반최대가속도값의변화를표시한것이그림 의 Eq.1 인적색파선이다. 1997년감쇄식중지진파감쇄가가장큰감쇄식이금번연구에적용된감쇄식들의평균보다도큰것을확인할수있다. 기존의지진위험지도작성시에는국내지진특성을반영한감쇄식에대한연구가부족하여외국의감쇄식을이용함에따라보수적인감쇄식을선정한

138 것으로해석된다. 따라서금번연구에이용된감쇄식을적용할경우감쇄가 더욱커지므로기존지진위험도의최대지반가속도값에비해금번최대지반가 속도값도작아질것이다. 표 년지진위험도작성시이용된감쇄식별진앙거리에따른 최대지반가속도값의변화 Dist(km) 감쇄식 1 감쇄식 2 감쇄식 그림 금번지진위험도작성시이용된감쇄식. 적색파선은 1997 년지 진위험도작성시이용된감쇄식

139 (a) (b) 그림 재현주기 200 년지진위험지도비교 (a) 2012 년, (b)

140 (a) (b) 그림 재현주기 500 년지진위험지도비교 (a) 2012 년, (b)

141 (a) (b) 그림 재현주기 1000 년지진위험지도비교 (a) 2012 년, (b)

142 (a) (b) 그림 재현주기 4800 년지진위험지도비교 (a) 2012 년, (b)

143 그림 1.7.2부터그림 1.7.5는재현주기가 200년, 500년 1000년및 4800년일때 1997년지진위험도와금번면지진원에의한지진위험도를비교한것이다. 그림 1.7.2의재현주기가 200년인경우신의주-원산을연결할경우 1997년도값은 4%g 이나 2012는 3%g이며, 1997년의경우최대값은 7%g이나, 2012의경우 4%g이상으로전체적으로 1997년의지진위험도값이높다. 그림 1.7.3의재현주기가 500년일경우신의주-원산을연결하는선상에서는 1997년이나 2012 년모도 6%g 정도이나대구-경주등남부지역에서 1997년은 10%g 최대값을갖지만 2012년의경우 7%g 정도로전체적으로 1997년지진위험도값이높다. 그림 1.7.4는재현주기 1000년의경우이며그림 1.7.5는재현주기 4800년의경우이다. 전체적으로 1997년의지진위험도값이 2012년보다상대적으로약간크지만, 재현주기가증가함에지진위험도값의차이도작아진다. 재현주기 4800년일경우대구-경주의남부지역의경우최대지반가속도값이 23%g로동일하다. 서울부산등주요도시에서의재현주기별 1997년과 2012년최대지반가속도값을비교한것이표 1.7.2과같다. 이중서울과남부지역에서최대값을갖는대구를비교한것이그림 이다. 표 주요도시에서의재현주기별 1997 및 2012 가속도값 (%g) 비교 재현주기서울춘천청주대전전주광주대구부산

144 (a) 서울 (b) 대구 그림 서울및대구의재현주기별최대지반가속도값 그림 1.7.6에서점선은 1997년의최대지반가속도값이며, 실선은 2012년의값이다. 재현주기가짧을수록차이를보이지만재현주기가길어질수록유사한값을보여주고있다. 1997년과 2012년지진위험도값이차이를보이는것은사용된지진목록, 감쇄식등의입력파라메터, 참여한전문가패널이모두다르기때문에차이를보일수밖에없다. 2012년지진위험도의경우 1997년작성당시에비해지진위험도작성에필요한양질의자료축적및계산기법의발전에따라기존의지진위험도에비해불확실성이보완된신뢰도가높은지진위험도이다 토의및결론지진위험지도작성에가장기본이되는지진목록의경우본연구를통해종합된역사및계기지진목록은 10명의전문가중에서 9명이선정하였으며, 이는역사및계기지진목록의신뢰도가매우높음을의미한다

145 1997년한국지진공학회에서작성한지진위험도는지진활동도 (Seismicity) 에기반을둔계산방법을적용하였으며, 금번연구에서는면적지진원 (Seismic Source Zone) 에기반을둔계산방법을적용하였다. 금번지진위험도작성시에참여한전문가모두가지진원구역을선정하였으며, 이는지진위험도계산에있어서지진원구역을이용하는면적지진원에기반을둔방법이합리적인평가방법이라고판단하였기때문으로해석된다. 금번지진위험도는 1997년에비해재현주기가짧을경우 20% 가량최대지반가속도값이작지만, 재현주기가길어지면유사한최대지반가속도값을갖는다. 이는감쇄식을과거에는매우보수적인것을사용하였으며, 지진목록과지진활동도도보완되어기존지진위험도보다불확실성이감소되었음을의미한다. 지진위험도계산방법론과지구과학적지식은모두인식적불확실성 (Epistemic Uncertainty) 에속하는것으로서이를감소하기위해서는지속적인자료축적및관련분야의연구확대를통해획득된결과를이용하여주기적으로지진위험도를보완할필요가있다. 금번지진위험도계산에서기존지진위험도보다값이감소한것은방법론의차이의영향보다는지진학적자료및지식의축적에따른것으로해석된다. 일반적으로단층지진원이란, 지진을발생시킬수있는가능성이있는단층으로서흔히활성단층으로불리기도하지만, 제4기단층과는개념이다른단층이다. 따라서단층지진원은당연히지진위험도계산에포함되어야하지만현재의활성단층연구결과를최종지진위험도계산에반영하기에위해서는다음과같은측면을고려하여야한다. 지구과학적및공학적개념에서단층지진원에대한명확한정의가수립되어야한다. 예를들면 US NRC Regulatory Guide 1.208과같이단층지진원에대한명확한정의를바탕으로지진을유발할수있는단층지진원으로서의특징이규명되어야한다. 단층지진원으로확인된단층에대해서는 1회의단층운동시기, 변위, 지표면파열길이또는면적등이제시되어야하며, 이로부터최대발생가능한지진의규모등이결정되어야한다. 이는다수의전문가가참여를통해함께평가되어야한다. 이렇게함으로써단층지진원특성자

146 료에내재된불확실성의범위를파악하고, 지질학계의다양한해석을대변할수있는입력자료를도출할수있게된다. 금번단층지진원에대해계산한지진위험지도는실제적용을목적으로하는것이아니라지진위험도에미치는영향등을확인하기위한것이므로, 활성단층관련입력자료를결정하는데매우보수적인값을적용하였다. 따라서현재의단층지진원에대해서는추가적으로더욱신중한조사와평가가수행되어야할것이다. 최종적으로제시한지진위험지도는면적지진원에의해계산된지진위험지도로이는전국적적인지진위험도값 ( 최대지반가속도 ) 의상대적분포규명, 지진방재계획수립, 국가차원의내진설계기준설정등에기초자료로활용될수있을것이다. 그러나특정지역에서의지진위험도대표값은면적지진원에의한영향뿐만아니라단층지진원에의한영향과부지증폭효과를함께반영한지진위험도에서구하여야한다. 따라서구조물내진설계등에이용하기위해서는추가적으로활성단층조사와부지특성에대한연구결과도동시에반영하여야만할것이다

147 제 2 장주요광역시부지증폭정도분포 2.1 한반도지역부지증폭특성정량화기법 개요중요시설구조물뿐만아니라주거구조물에대해서도적용되고있는내진설계과정에서가장기본적인단계는바로구조물에작용하는지진지반운동 (earthquake ground motion) 의결정이다. 지진지반운동은구조물의내진성능수준에따라지역별지진재해정도로구분된기준지진운동을토대로결정할수있다 ( 건설교통부, 1997; BSSC, 2000). 보통암노두조건으로설정되어있는기준지진운동은해당부지의지반조건에따른증폭정도별로구분되고, 비로소부지의지진지반운동의결정이이루어진다 (Dobry et al., 2000; Sun et al., 2005). 즉, 기반암 (bedrock) 에도달한지진동은그상부의토사층을통과하면서부지별고유의지질조건및지반동적특성과관련된부지효과 (site effects) 에따라특정주기부근에서증폭 (amplification) 또는감폭 (deamplification) 되어지표면에서의지진지반운동으로표출된다. 부지의동적특성은전단파속도 (shear wave velocity, V S ) 로대표될수있으며, 현행국내내진설계기준을포함한내진설계기준들 (ICBO, 1997; 건설교통부, 1997; BSSC, 2000; Sun et al., 2005; ICC, 2006) 에서는부지특성조건의구분지표로지표면부터지하 30 m까지의평균전단파속도 (V S 30) 를제시하고있다. 부지효과를정량화한부지증폭계수 (site coefficients 또는 site amplification factors) 는 V S 30에따라구분되어있는부지분류체계 (site classification system) 로부터결정하게된다. 현재국내에서활용되고있는내진설계기준의부지분류방법은미국서부 (western U.S.) 지역의설계기법을전적으로준용하여작성된것이다 ( 건설교통부, 1997; Sun, 2004; Sun et al., 2005). 즉, 1997년내진설계기준의제정당시필수적사전검토과정인지반조건에따른증폭특성의정량적평가없이국가적내진대책의조속한체계화를위해지역적지진발생및부지지반특

148 성이상이한해외강진지역중의하나인미국서부의부지지반조건별증폭계수를준용하게되었다 ( 선창국등, 2005b). 미국서부지역의내진설계규정은실제지진피해사례의계측기록과추가적수치해석을복합분석한결과를토대로도출되었지만 (Dobry et al., 1999; Sun, 2004), 근본적으로지역적한계를내제하게된다. 이러한이유로국내내진설계과정에서는부지효과의정량적적용을통한설계지반운동이상황에따라서는과대또는과소하게결정될수있으며, 이와같은가능성을최근국내부지대상의여러연구들 (Sun et al., 2005; 선창국등, 2005a; 선창국등, 2005b; Kim and Yoon, 2006; 김동수등, 2008; 선창국등, 2008b; 강호덕등, 2010) 로부터확인할수있다 ( 선창국, 2010a; Lee et al., 2012). 따라서국내고유의상황에적합하게내진설계지반운동을합리적으로결정하기위해서는국내지반특성에대한충분한평가가선행되어야하며, 이를통한부지분류체계의합리화가필요하다 ( 선창국등, 2005b; 김동수등, 2008). 본연구에서는국내설계지반운동의합리화및체계화의일환으로역사문헌들및근대지진발생사례들을근거로네지역을선정하여지반조사를수행결과를종합적으로분석하고, 그결과나타난지질및지반특성을현행지반분류체계의근간인미국서부지역특성과비교분석하였다. 더불어지진계측기록이부족한국내의대상지역내각부지에대한응답해석을실시하고결과의종합분석을통해국내고유의부지증폭계수를산정하였다. 대상지역들중일부지역들은이미선행연구들 (Sun et al., 2005; 선창국등, 2005b) 에서분석된바있으나 ( 선창국, 2010a), 본연구에서는당시연구결과의보완개선을목적으로다각적최신문헌고찰적용을포함한추가적해석과분석을수행하였다. 종합적측면의기존연구고찰과추가적연구수행을통하여, 본연구에서는조사된지반특성과산정된부지증폭계수를토대로추가적분류기준을고려한현행국내부지분류체계의개선을통해보다합리적인새로운분류방안을제시하였다 부지효과정량화방안기법으로서의기존부지분류체계 지진시경험하는지표면부근지진동의크기및형태는진원이나진앙으로

149 부터동일거리의부지들일지라도해당부지기반암까지의전파경로뿐만아니라부지효과와관련된기반암부터지표면까지구성토사의전단파속도분포같은동역학적특성에따른응답거동차이로크게달라질수있다. 이러한지진시각부지의응답특성은지반의지질및동적특성에따라발생지진의재현주기별로정량화된단주기 (short-period) 와중장주기 (mid-period 또는 long-period) 의지진계수 (seismic coefficient) 인 C a 와 C v 의형태로내진설계기준에반영되어있다 (Borcherdt, 1994; 건설교통부, 1997). 지진계수를토대로발생지진과부지특성에따라설계지반운동의구조물주기에따른응답형상인표준설계응답스펙트럼을그림 2.1.1에따라작성하여실제내진설계나내진성능평가를수행한다. 지진계수인 C a 및 C v 는식 (2.1.1) 및식 (2.1.2) 와같이, 대상지역의지진학적고찰을토대로도출된지역 ( 지진구역 ) 계수 (seismic zone factor, Z) 와단주기 (0.1~0.5초) 및중장주기 (0.4~2.0초) 의부지증폭계수인 F a 및 F v 의곱의형태로표현될수있다 (ICBO, 1997; 건설교통부, 1997; 선창국등, 2005b). (2.1.1) (2.1.2) 그림 지진계수를이용한국내표준설계응답스펙트럼

150 부지증폭계수는기반암이노출된지표면 ( 기반암노두 ) 과기반암이노출되지않고토사로덮인지표면의상대적인지반운동크기비율이며, 지반운동의구조물주기 (T) 별응답스펙트럼 (response spectrum, RS) 이나푸리에스펙트럼 (Fourier spectrum, FS) 을이용하여결정할수있다 (Dobry et al., 2000; Sun et al., 2005). 식 (2.1.3) 과식 (2.1.4) 는각각응답스펙트럼기반의단주기와중장주기증폭계수의계산식으로서, 표현된계산식에서적분대상을통칭하여기반암노두에대한지표면의응답스펙트럼비 (ratio of response spectra, RRS) 라고하며, 응답스펙트럼 (RS) 대신푸리에스펙트럼이적용될경우푸리에스펙트럼비 (ratio of Fourier spectra, RFS) 로표현할수도있다 (Dobry et al., 1999). (2.1.3) (2.1.4) 여기서, R soil 과 R rock 은각각진원부터지표면과기반암노두까지의거리를의미한다. 본연구에서도위의식 (2.1.3) 및식 (2.1.4) 에근거한응답스펙트럼을이용하여증폭계수를산정하였다. 이과정중실제지진관측자료가아닌해석결과로부터의스펙트럼을이용할경우진원으로부터대상부지는매우멀리이격되어있는것으로보고, R soil /R rock 의값은 1(unit) 로가정하여증폭계수를산정하게된다 (Sun et al., 2005). 현행국내내진설계기준에서는 50년, 100년, 200년, 500년, 1000년, 그리고 2400년의 6단계지진재현주기별로보통암지반 ( 부지분류 B) 에대한재해도가작성되어있다 ( 건설교통부, 1997; Sun, 2004). 따라서발생가능지진별보통암지반의지역계수는고려대상지진의재해도를토대로직접암반노두지반에대해결정하거나, 행정구역별로 500년재현주기의지진을기준으로권역화되어있는지역계수와위험도계수 (hazard factor, I) 를곱하여발생

151 가능지진별보통암노두지반에대해결정할수있다. 지역계수는지반 ( 부지 ) 분류 B( 보통암 ) 에대한지진계수를의미하게되므로, 해당부지의지질및지반특성에따라정량화된 5 종류 (A~E 또는 S A ~S E ) 의지반분류를적용하여해당부지의지진계수를최종적으로결정하게된다 ( 선창국등, 2005b). 또한, 지반특성이지진공학적으로매우불리할경우추가적인부지특성평가가요구되는 F( 또는 S F ) 로구분할수도있다. 이러한지진증폭크기에따른국내부지지반분류 ( 건설교통부, 1997) 는 1989년 Loma Prieta 지진기록의고찰을토대로 Borcherdt(1994) 가제안한지표면부터지하 30 m까지의평균전단파속도 (V S 30 또는 ) 별지반분류방안을토대로제정한 BSSC(1997) 의 NEHRP(National Earthquake Hazards Reduction Program) 규정과 ICBO(1997) 의 UBC(Uniform Building Code) 를직접준용한것이다. 또한, 이부지분류방법은역시미국서부지역발생의 1984년 Northridge 지진에대해서도경험적으로검증한바있다 (Borcherdt, 2002). V S 30은식 (2.1.5) 와같이산정할수있고, 표 2.1.1은 500년재현주기의발생가능지진에대해권역화된국내의지진구역 I(Z=0.11) 과 II(Z=0.07) 를대상으로현행부지분류체계를정리하여제시한것이다. V S 30계산을위한식 (2.1.5) 에서 d i 와 V Si 는각각지하 30 m까지의 I번째지층의두께와평균전단파속도 (V S ) 를나타내며, 이경우 d i 의총합은 30 m가된다. (2.1.5)

152 표 국내내진설계의부지분류체계 Site Class Short-Period Mid-Period Symbol Description Criterion, V S 30 (m/s) Z 0.11 Z 0.07 Z 0.11 Z 0.07 C a F a C a F a C v F v C v F v A (S A ) Hard Rock 1,500 < V S B (S B ) Rock 760 < V S 30 1, C (S C ) Very Dense Soil and Soft Rock 360 < V S D (S D ) Stiff Soil 180 < V S E (S E) Soft Soil V S F (S F ) Requires site specific evaluation 현행국내지반분류기준은표 2.1.1에소개된 V S 30 외에도심도 30 m까지의표준관입시험자료로서의평균 N 값및여러지반공학적현장또는실내시험을통해구할수있는비배수전단강도 (S u ) 도포함하고있으나, 그활용성은매우제한적이다. 본래 V S 30은지하 100 ft(30.48 m) 까지의평균 V S 를의미하며, Borcherdt(1994) 가 1989년 Loma Prieta 지진관측기록과그부지들의지반특성을분석하는과정에서기반암까지조사된자료가빈약한상황의이용가능한경험적부지특성자료로서부지증폭계수의분류기준으로제시한것이다. 근본적으로 30 m(100 ft) 는지진학적관점에서는매우얕은심도로간주될수있으나, 기반암심도 (depth to bedrock, H) 가우리나라에비해매우깊은미국서부지역에서의일반적인시추및상세지반조사심도이다 (Anderson et al., 1996; Sun, 2004). 지표면부근얕은심도의지질조건및지반동적특성이부지고유지진응답에매우큰영향을미치므로 (Joyner et al., 1981; Wills et al., 2000), 30 m 심도까지지반특성의평균적반영지표인 V S 30은지진공학측면에서유용하다고할수있다. 이러한 30 m까지지반특성의경험적고려방안은지역적지반특성상황에따라서는다변화될가능성도있으며, 현행국내설계지반운동의결정과정에서의국내고유지역계수반영과해외강진지역부지증폭계수적용의상충적모순은해결되어야한

153 다. 이에따라본연구에서는부지증폭계수결정기법의국내지반특성을 고려한지역적합리화를수행하였다 ( 선창국, 2010a) 부지효과정량화대상지역의지반지진공학적특성역사및계기지진기록이존재하여지진학적가치가높을뿐만아니라종합적지진응답특성평가목적의자료가축적되어있는경주, 홍성, 해미, 사천의네지역을대상으로선정하였다 ( 서울대학교, 2002; Sun, 2004, 선창국, 2010a). 본연구의대상자료는대부분기존여러성과로부터수집획득한것으로서, 이연구에서종합적으로재분석되었다 ( 선창국, 2010a). 대상지역내여러현장에서의시추조사및다양한탄성파시험과실내공진주시험을수행하여지반특성을평가하였다. 지반조사는대상지역의지형변화를고려하여경주의경우하천 5개소, 구릉 8개소와평지 15개소의총 28 부지에서수행되었다. 홍성의경우지반조사는하천 2개소, 구릉 8개소와평지 6개소의총 16 부지에서실시되었다. 해미에서는산지 1개소와평지 4개소를대상으로그리고사천에서는산지 2개소, 구릉 1개소와평지 1개소를대상으로지반조사를수행하였다. 더불어대상지역적영역내에서기수행된지반조사자료들을수집하여지반특성파악에추가적으로활용하였다 ( 선창국, 2010a). 최근다양한문헌들 (Rodriguez-Marek et al., 2001; Sun, 2004; Sun et al., 2005; Kim and Yoon, 2006) 에서중요하게고려되고있는각부지별지반지진공학특성지표로서지진시부지의공진주기를나타내는부지주기 (site period, T G ) 도제시하였다. 부지주기는각부지의기반암상부지층들의두께와 V S 를토대로식 (2.1.6) 과같이결정할수있다. 여기서, D i 와 V Si 는각각기반암상부에분포하는 I번째지층의두께 (H= D i ) 와 V S 를의미한다. (2.1.6) 현행국내내진설계기준의부지분류체계및그에따른증폭계수는 California 와같은미국서부지역 (Western U.S., WUS) 의지반및지진조건

154 에서의경험적그리고해석적연구에근거한 NEHRP 규정및 UBC를준용하고있다 (BSSC, 1997; ICBO, 1997; 건설교통부, 1997). 따라서미국서부지역의지반특성을명확히파악하고, 이를국내지반특성과비교분석함으로써, 현행부지분류체계의국내적용시적합성여부의판단이가능하다 (Sun et al., 2005; 선창국등, 2005b). 그림 미국서부지역과국내조사지역의평균 V S 분포비교 (Sun et al., 2005)

155 본연구에서는이를위하여 1994년미국서부지역에서발생한 Northridge 지진이후 1997년부터시작된 ROSRINE(Resolution Of Site Response Issues from the Northridge Earthquake) 공동연구프로젝트의대상부지들에대한지반조사자료 (Sun, 2004) 를수집분석하여국내대상지반특성과비교하였다 (Sun et al., 2005). 그림 2.1.2는 ROSRINE 부지들의평균 V S 의깊이분포를각부지의 V S 분포를배경으로도시한것이며, 기반암심도도부지별범례로제시하였다. 부지명은프로젝트의내부구분기준에따라크게 TS(targeted sites) 와 UG(USGS collaborative sites) 로구분되며, 각범례의괄호안수치는기반암심도이고 DT(deeper than) 는해당심도이상을의미한다. 또한, 본연구의국내네곳대상지역부지들의평균 V S 도도시하여비교하였다. 그림 2.1.2에서알수있는바와같이, 미국서부지역부지들의기반암심도는대부분 50~300 m( 최대 300 m 이상 ) 로서국내기반암심도 ( 최대 50 m 정도 ) 에비해매우깊고, 토사의강성인 Vs는상대적으로다소작게나타났다 (Sun et al., 2005; 선창국, 2010a). 대체적인분포경향비교외에추가적으로정량적인지반지진공학적지표비교를위해, 먼저국내와미국서부지역간의 V S 30을비교하였다. 그림 에제시한두비교대상지역의 V S 30은 0 보다큰값으로만존재할수있으므로확률밀도분포는대수정규분포 (lognormal distribution) 로가정하였고 (Devore, 1991; 선창국등, 2007a), 확률분포결정에이용된자료집단의수는범례에나타내었는데, 부지분류에따른자료수도확인할수있다. 국내와미국서부지역의특성차이로인해, 그림 2.1.3에서확인할수있는바와같이, 국내부지의대부분이 C와 D 부지분류경계 (V S 30=360m/s) 부근에밀집분포되어있지만미국서부지역부지는상대적으로적은값부터폭넓게분포되어있다. 특히, 기존연구들 (Sun et al., 2005; 선창국등, 2005a; 2005b) 에근거해볼때, 국내내륙지역은대체로 250 ~ 650 m/s의좁은범위로 V S 30이분포하고있다 ( 선창국, 2010a)

156 그림 미국서부지역과국내의 V S 30 에관한확률분포함수 그림 미국서부지역과국내의부지주기 (T G ) 에관한확률분포함수

157 이러한부지분류조건별분포범위의지역적차이경향은 V S 로대표되는강성뿐만아니라기반암심도도고려하여산정하는부지주기 (T G ) 의분포비교를통해서도그림 2.1.4에제시한바와같이확인할수있다. 특히, T G 의경우국내와미국서부지역간의분포범위차이를보여주고있다. 즉, 기반암심도가깊은미국서부지역의 T G 는단주기부터중장주기에걸쳐분포하는반면, 기반암심도가얕은국내지역의 T G 는주로 0.5 초미만의단주기에분포한다. 따라서국내와미국서부지역지반특성중가장명확한차이는기반암심도이며, 이러한지역적특성차이와경험적기준변수로서의 V S 30의도입상황을고려하여, 기반암심도가상대적으로얕게분포하는국내지역에서의 30 m 미만의얕은심도까지만분포하는 V S 자료를이용하는기법적유연성도고려될수있을것이다 부지응답특성의정량적분석국내대상네지역에서평가된지층구성및 V S 분포, 그리고공진주시험의직접수행또는기존공진주시험자료의종합화를통한정규화전단탄성계수 (normalized shear modulus, G/G 0 ) 및감쇠비 (damping ratio, D) 의비선형곡선들을토대로총 53 개소의조사부지와경주지역의기존조사부지중에서추가선정된 22곳의부지를대상으로기존연구들 (Sun, 2004; Sun et al., 2005; 선창국등, 2005a; 선창국등, 2005b) 에서일차원부지고유지진응답해석 (site-specific seismic response analysis) 이수행된바있다. 본연구에서는이해석결과들을토대로국내부지응답특성의정량적규명을위해입출력자료들을수집하고체계적으로분석하였다. 각부지에서의부지지진응답해석을위해지층은매립토 (fill, FL), 퇴적토 (alluvial soil, AS), 풍화토 (weathered (residual) soil, WS), 풍화암 (weathered rock, WR), 그리고기반암 (bedrock, BR) 의총 5 종류로구분하여해당지층또는심도에대한최적의지반비선형거동곡선을선정하여적용하였다 ( 선창국등, 2005a). 해석은건설교통부내진설계기준의 I 등급구조물의붕괴방지수준 (collapse level of earthquake, CLE) 과기능수행수준 (operation level of earthquake, OLE) 에대한두지역의보통암노두가속도수준을 1000년과

158 100년재현주기의지진재해도로부터각각 0.120g~0.140g( 경주및홍성은 0.140g이고해미와사천은각각 0.130g와 0.120g) 와 0.044g~0.050g( 경주및홍성은 0.050g이고해미와사천은각각 0.047g와 0.044g) 로결정하고, 등가선형기법의 SHAKE91(Idriss and Sun, 1992) 과비선형기법의 NERA(Bardet and Tobita, 2001) 를모든부지와조건에대해병용하여실시하였다. 발생지진에대한다양한주파수특성을반영하기위하여해석시입력지진은총 5 종류를이용하였으며, 강진지역의계측지진파인 El Centro, Hachinohe 및 Ofunato 지진과인공및경주지역의소규모계측지진파를붕괴방지수준 (CLE) 과기능수행수준 (OLE) 의암반노두가속도수준으로조절하여 (Sun, 2004; Sun et al., 2005), 부지응답해석을수행하였다. 그림 는입력지진들의 CLE에대한암반노두의가속도응답스펙트럼으로서, 보통암지반인부지지반분류 B의표준설계응답스펙트럼도함께도시하였다. 본연구에서다루어지는모든스펙트럼은지진공학관점에서일반적인구조물감쇠비로고려되는 5 % 를고려하여작성하였다. 그림 기존해석입력암반노두지진파 (CLE, 0.14g) 의가속도응답스펙트럼

159 등가선형및비선형기법의부지지진응답해석으로부터결정된지표면최대가속도를 CLE와 OLE의입력기반암노두가속도와비교해본결과, 해석기법뿐만아니라입력가속도수준에도관계없이부지별로그증폭정도가대체로유사하였으며, 입력지진들에따른최대지반가속도 (peak ground acceleration, PGA) 를평균한부지별증폭정도는대상네지역모두에서최대약 2.5 배정도까지가속도가증폭되었고전반적으로평지에위치한부지에서가속도의증폭이컸다. 평균적결과이전의각해석결과별로살펴보면, 부지및입력지진에따라서는암반노두가속도수준에비해 2.5배이상까지의증폭도확인할수있으며, 증폭정도의등가선형과비선형의해석기법별편향성은크게두드러지지않았다 (Sun et al., 2005; 선창국등, 2005b). 해석기법과가속도수준에무관한증폭의유사성은해석가속도수준이비교적낮기때문에지반의발생변형률이작았고, 이로인해흙의비선형적거동의영향이작았기때문이다. 부지고유지진응답의정량적평가는여러방법으로가능하지만, 일반적으로기준으로서의암반조건에대한지표면의주파수또는주기별응답정도를토대로이루어지며, 지진공학적관점에서는주로대상부지지표면가속도응답스펙트럼을이용한다. 그림 2.1.6은각부지지표면에서의구조물주기별가속도응답스펙트럼을부지분류 B, C 및 D의 CLE에대한평균 (Average) 및평균 ± 표준편차 (Average±σ) 를강조하여표준설계응답스펙트럼과함께도시한것이다. 본연구의대상부지중해당분류의부재로인해현행부지분류기준 E 에대한스펙트럼은비교분석되지못했으며, 이에대해서는기존연구결과들 (Kim and Yoon, 2006; 김동수등, 2008) 을고찰하여부지분류개선의추가자료로활용하였다. 각그림의배경으로제시된스펙트럼은각부지의입력지진을종합한평균스펙트럴가속도 (spectral acceleration) 분포이다. 부지분류 B( 그림 2.1.6(a)) 의경우전반적으로해석으로부터결정된부지의응답스펙트럼과표준설계스펙트럼이유사한경향을보였다. 그러나국내거주및산업지역의대표적부지지반분류조건인 C와 D 부지의응답스펙트럴가속도는부지주기에상응하는구조물의단주기영역에서설계스펙트럴가속도에비해매우크게증폭되어나타났다. 특히, C 부지 ( 그림

160 2.1.6(b)) 에서는 0.1~0.3초그리고 D 부지 ( 그림 2.1.6(c)) 에서는 0.1~0.4초범위에서증폭이크게발생한반면, 중장주기영역에서는두부지분류조건모두에서응답스펙트럼이대체로설계스펙트럼보다작게나타났다. 전체적인부지지반분류조건별응답특성의경향은 OLE도 CLE와매우유사하였다. (a) 부지분류 B (b) 부지분류 C (c) 부지분류 D 그림 부지분류 B, C 와 D 의 CLE 수준지표면평균응답스펙트럼

161 국내해석대상부지들의지반분류 (B, C, D) 별해석기법에따른평균응답스펙트럼과 B, C 및 D 분류에대한표준설계응답스펙트럼의전반적이고선명한비교를위하여그림 2.1.7에 CLE의결과를도시하였다. PGA가유사하게평가된것과같이해석기법 ( 점선은등가선형기법, 실선은비선형기법 ) 에관계없이대체로유사한평균스펙트럴가속도분포를보이고있다. C 와 D 부지의경우함께삽입도시된설계응답스펙트럼에비해단주기 (0.1~0.5초) 구간에서는크게증폭되고중장주기 (0.4~2.0초) 에서는작은부지응답스펙트럼을확인할수있다. 특히, 부지주기구간 (0.1~0.4초) 내에서는 C와 D 부지응답스펙트럴가속도가매우크게나타났다. 이와같은부지응답스펙트럼과설계응답스펙트럼의차이개선을위하여기반암노두대지표면응답스펙트럼비 (RRS) 를이용하여각부지의 F a 와 F v 를산정하고, 현행국내및미국서부지역의부지분류기준인 V S 30과의비교분석을수행하고더불어부지고유응답대표지표인부지주기와의비교를추가적으로실시하였다. 그림 부지분류별해석방법에따른지표면평균응답스펙트럼비교 국내지역고유지진응답특성을수치해석방법을통해평가하였으며, 이로부터부지증폭계수를산정하고자먼저암반노두대부지지표면에대한응답스펙트럼비 (RRS) 를계산하였다. 그림 2.1.8은부지분류조건별 CLE의평균 RRS로서, 표준편차 (Standard Dev.) 를고려한추가적 RRS도도시하였고

162 OLE의평균 RRS도나타냈다. 더불어, 국내지역적주기별응답특성의직관적비교분석을위해미국서부규정들을준용하고있는현행국내내진설계기준부지분류체계의단주기 (0.1~0.5초) 와중장주기 (0.4~2.0초) 에해당되는증폭계수인 F a 와 F v 도삽입제시하였다. 부지분류 B의경우 RRS( 그림 2.1.8(a)) 는 0.1초부근을제외하고는대체로현행증폭계수들과유사한 1.0 정도로결정되었다. 반면, 부지분류 C( 그림 2.1.8(b)) 와 D( 그림 2.1.8(c)) 에서는현행국내적용 F a 및 F v 의경향과는달리단주기영역의 RRS가중장주기영역에비해크게나타났다. 특히, 부지주기에상응하는구조물주기부근에서는지표면응답이크게증폭하므로매우큰 RRS를보였다. (a) 부지분류 B (b) 부지분류 C 그림 부지분류 B, C와 D의응답스펙트럼비와현행설계증폭계수비교

163 (c) 부지분류 D 그림 부지분류 B, C 와 D 의응답스펙트럼비와현행설계증폭계수 비교 ( 계속 ) 본연구대상부지에포함되지않은부지분류 E의경우 C나 D 부지와같이두종류증폭계수와의반대경향을보이는지에대해서는확인되지않았으나, 국내부지대상의기존연구결과들 (Kim and Yoon, 2006; 김동수등, 2008) 의고찰결과, 단주기와중장주기증폭계수의크기경향역전보다는현행증폭계수의일반적경향으로서의상대적으로큰 F v 와작은 F a 의기본적경향하에서다소조정된증폭계수를도출한바있다. 이러한기존연구결과의한시적복합이용을통해국내부지분류체계개선에관한최선의종합적접근이가능할수있을것이다 국내고유지반특성반영의부지분류체계제안부지별 CLE와 OLE별각각 5 개의입력지진에대한비선형과등가선형기법적용의해석결과들에대해, 단주기와중장주기의증폭계수 (F a 및 F v ) 를식 (2.1.3) 및식 (2.1.4) 에따라결정하였다. 그림 2.1.9는각부지의증폭계수와 V S 30과의관계이며, 현행부지분류체계의증폭계수 ( 표 2.1.1) 와함께비교도시하였다. 이미알고있는바와같이 V S 30의증가에따라증폭계수는비선형적으로감소함을확인할수있고, 본연구에서고려된 OLE와 CLE 암반노두가속도수준 (OLE 최소 0.044g 부터 CLE 최대 0.140g) 간의차이가작고강진

164 지역들에비해그수준이상대적으로낮으므로두수준간증폭계수값의차이는비교적미미했다. 그림 2.1.9에는두가속도수준을종합한대표상관관계곡선을제시하였으며, 추가적으로제시한각수준별관계곡선으로부터도두수준간의미미한차이정도를확인할수있다. 산정된국내지역의증폭계수와현행국내내진설계기준의증폭계수를비교해볼때, 지역적부지지반응답특성의차이로인해현재국내기준의 F a ( 그림 2.1.9(a)) 는국내지반운동을과소평가하고 F v ( 그림 2.1.9(b)) 는과대평가하고있다. (a) 단주기증폭계수 (F a ) (b) 중장주기증폭계수 (F v ) 그림 해석결과토대의증폭계수와 V S 30 간의상관관계

165 부지의지진응답특성은주로기반암상부의지층구성및동적특성에의해좌우되며, 그중에서도지표면부근지반조건의영향이지배적이다 (Joyner et al., 1981; Sun, 2004). 지표지질과지반증폭정도의상관성에따라 Borcherdt(1994) 는기반암심도가 100~300 m 정도로깊은미국서부지역부지들에대해서일반적인지반조사수행심도이자상대적으로얕은심도인 30 m (100 ft) 까지 V S 의조화평균을지반분류기준으로제시하였다. 그러나국내의경우일부해안지역들을제외하고는대부분기반암심도가최대 50 m 정도로대부분미국서부지역에비해매우얕으며, 대부분의인류활동부지가분류 C와 D에해당될뿐만아니라 V S 30도두분류의경계부근에밀집된매우좁은범위를보였다. 이에따라본연구에서는국내지역에대해합리적으로재산정된 F a 및 F v 그리고 V S 30의관계 ( 그림 2.1.9) 를토대로현재적용되는설계기준내 6 종류의지반조건중실제거주및산업활동지역에해당되는지반조건으로서의부지분류 B, C 및 D의세조건에대해우선개선하고자하였다. 보통암조건의 B 분류부지는본연구의해석결과에서도 F a 및 F v 모두 1.0 정도로현행설계기준과유사하게나타남에따라부지분류 B의증폭계수는기존기준과동일하게유지하였다. 부지분류 A의경우지반운동이증폭이아닌감폭이되는조건이다. 이러한이유로지반지진공학적관점의보수적설계측면에서거의적용되지않으므로, 국내부지분류체계의개선과정에서는부지분류 B로통합하고자한다. 현행증폭계수와비교해볼때, 국내대상지역해석결과근거의 C와 D 분류부지들의 F a 는크게그리고 F v 는작게조정됨이타당하다. 또한, 향후추가적인자료의수집이나계측사례의검증을통해 V S 30과두증폭계수의상관관계식을보완할필요가있겠지만, 본연구에서는우선현재까지의자료를근거로부지분류 C와 D에대해각각상세한세부분류를추가적용하여좁은범위의 V S 30에따른부지증폭계수의조건별차이를감소시킴으로써, 국내지역에대한부지분류체계를합리화하였다. 그림 은국내지역의부지응답해석결과에따라결정된 V S 30과증폭계수의상관관계를토대로부지분류 C와 D에대한세부분류의작성과정을

166 현행부지분류증폭계수와비교하여도시한것이다. C와 D의분류내에는각각네단계의세부분류를적용함으로써, 국내지역의 V S 30 범위내에서 C 와 D 분류경계인 360 m/s에서만의증폭계수의단일변화대신단계적변화방안을적용하였다. 그림 현행부지분류체계개선을위한분류 C 와 D 의세분화 현행국내부지분류체계의근간인미국서부지역의지질및지반특성과는달리국내내륙지역은토사의강성이다소크고기반암의심도가얕다 (Sun et al., 2005). 이러한국내의기반암심도분포특성을고려해볼때, 보다효율적인부지분류기준으로 30 m 보다얕은심도의평균 V S 도유용할수있으며, 그림 에제시한것처럼기존부지분류기준인 V S 30과본연구에서추가적으로비교한 30 m 보다얕은심도 (5 m, 10 m, 15 m, 20 m, 25 m) 까지의평균 V S 들인 V S 05, V S 10, V S 15, V S 20 및 V S 25와의높은상관성을확인하였다

167 그림 V S 30 과 30 m 미만얕은심도평균 V S 들간의상관관계 이와같은지표면부근의얕은심도까지의지반동적특성을이용하여지진시의부지증폭계수를결정할수있게되면, 동적특성결정을위한현장조사의효율성과기존의제한적인조사자료의활용성도극대화시킬수있다. 이에따라본연구에서는기존선창국등 (2007) 의보다종합적연구결과로부터추가적으로일반화된형식의 30 m보다얕은심도 (Ds) 까지의평균 V S (V S Ds) 와의관계식을도입하였다. 식 (2.1.7) 은선창국등 (2007a) 에의해정의된평균 V S 계수 (coefficient for mean V S, Cs) 와의관계로제시된국내지반에대한 V S 30과 V S Ds의관계식이며 ( 선창국, 2010a), 이관계는부지분류체계의보조적추가분류기준으로적용할수있을것이다. Ds Cs V S Ds Ds (2.1.7) 부지고유지진응답은기반암상부토사에서의전파특성에좌우되므로, 다 차원효과에의한부지효과 (Sun and Chung, 2008) 의고려가아닌반무한층 상지반가정의일차원부지효과의정량화는기반암심도 (H) 와그상부토사

168 의지반지진공학적특성이라는두가지지배적요인에의해결정된다. 이러한이유로현행부지분류기준인 V S 30을대체하기위한지표로국내외의여러연구자들 (Rodriguez-Marek, 2001; Sun, 2004; Kim and Yoon, 2006) 에의해부지주기 (T G ) 가다양하게제시되어오고있다. V S 30은기하학적부지조건인기반암심도의고려없이지반특성만을이용하여경험적으로부지를분류하는기준이며, 설계를위한명확한지표가될수는있지만현상적고려의한계를내제하고있다. 이러한제한적한계는본연구의보조적추가분류기준으로제안한 30 m보다얕은심도에대한 V S Ds에대해서도적용된다. 그림 부지주기 (T G ) 와 V S 30 간의상관관계 본연구에서도대상지역부지들에대한추가적분류기준으로서의부지주기활용성을파악하기위하여, 그림 에나타낸바와같이기존분류기준인 V S 30과부지주기의관계성을분석하였다. 부지주기는 V S 30의증가에따라거듭제곱형식의비선형적감소경향을보였으며, 그상관성은매우양호하게나타났다. 이에따라본연구에서도국내지반특성을고려한추가적부지분류기준으로서의부지주기를활용하고자, 해석결과로부터의부지증폭계수와부지주기의관계를단주기와중장주기증폭계수 F a 와 F v 로구분하여그림 과같이도출하였다. 도출한상관관계를이용하여이미세분한

169 부지분류 C와 D의 F a 및 F v 의단계값범위 ( 그림 ) 에상응하도록부지주기를구분하였으며, 이러한과정을그림 에개요적으로도시하였다. 해당부지주기의구분범위는 V S 30의세분범위와함께국내지반부지분류 C와 D의내진설계부지분류기준으로이용될수있을것이다. (a) 단주기증폭계수 (F a ) (b) 중장주기증폭계수 (F v ) 그림 해석결과토대의증폭계수와부지주기 (T G ) 간의상관관계

170 그림 현행부지분류체계의분류기준보완을위한부지주기 (T G ) 적용분류 C 와 D 의세분화 본연구의대상부지들의분류범위는현행부지분류기준상에서 B, C 및 D에해당되며, 이미토의된바와같이부지분류 A는공학적견지의보수성확보를위해부지분류 B에포함시킬수있다. 또한, 부지부류 F는일반적부지분류기준이적용될수없으므로, 국내부지분류체계의차별적개선대상이아니다. 그러나부지분류 E는국내에서도해안지역이나내륙의일부지역에서도존재할수있는부지조건이므로, 국내부지분류체계의종합적개선을위해서는반드시포함되어야한다 ( 선창국, 2010a). 이에본연구에서는국내 E 분류부지가포함된비교적최근국내연구결과 (Kim and Yoon, 2006) 를고찰분석하였다. 세분되지않은지반조건으로서의부지분류 E에대한증폭계수를 Kim and Yoon(2006) 의제시결과를토대로그림 와같이도입하였다

171 (a) 단주기증폭계수 (F a ) (b) 중장주기증폭계수 (F v ) 그림 기존연구 (Kim and Yoon, 2006) 의부지주기에따른부지 증폭계수분포와그로부터의부지분류 E 의증폭계수결정 부지분류 E의경우국내 C 및 D 분류부지들과는달리 F a 가F v 에비해다소작게나타났으며, 각각 1.50과 2.00으로결정하였다. 그렇다할지라도, 부지분류 E 조건이공학적으로매우불리한만큼그중요성도클수있고기존연구 (Kim and Yoon, 2006) 에서의대상부지의개수나특성적조건들의제한성을고려해볼때, 향후국내 E 분류부지의분류기준설정및증폭계수정량화에관한보다광범위하고체계적인연구가필요할것으로보인다 ( 선창국, 2010a)

172 다양한지반지진공학적특성지표들과국내여러대상부지들의응답해석결과로부터도출된증폭계수들과의다면적비교및관계확인을통해, 국내지역고유지반특성을고려할수있고폭넓은상황에서부지분류가가능한차별적부지분류체계를표 2.1.2와같이제시하였다. 이분류체계에서는국내지반조건에대한현실적부지증폭계수의재산정을반영하였으며, 특히다양한분류기준을포함하고있다. 뿐만아니라국내주거및산업시설의대표적분류지반조건인 C와 D의부지분류에대해서는보다합리적이고면밀한설계활용이가능하도록각분류를네단계로세분하였다. 표 국내부지증폭계수결정을위한다각적기준적용의부지분류 Generic Description Rock Weathered Rock and Very Stiff Soil Intermediate Stiff Soil 체계 Site Class Criteria Site Coefficients Current This Study A B C C V S 30 (m/s) V S Ds * (m/s) T G (s) F a F v B > 760 > 760Cs < C1 > 620 > 620Cs < D > 520 > 520Cs < C3 > 440 > 440Cs < C4 > 360 > 360Cs < D1 > 320 > 320Cs < Deep Stiff Soil D D D2 > 280 > 280Cs < D3 > 240 > 240Cs < D4 > 180 > 180Cs < Deep Soft Soil E E Cs *V SDs indicates the mean V S to a depth(ds) of shallower than 3 0m, and equals to V S30 times Cs (i.e., V SDs = V S30 Cs). Here, Cs is expressed by 0.214Ds (i.e., Cs = 0.214Ds ), and synthetically, V S30 = V SDs/Cs = V SDs/(0.214Ds )

173 현행부지분류기준인 V S 30과함께보조적분류기준으로제시된 V S Ds는지반조사또는확보한지반특성이 30 m 보다얕게존재하는경우그유용성이높을수있다. 뿐만아니라, 부지주기 (T G ) 는지반의물성적특성뿐만아니라기하학적지진응답조건인기반암심도 (H) 도고려할수있는지표도주된분류기준으로포함하고있다. 국내부지의구조물에대한내진설계를위해서는표 2.1.2의부지조건별증폭계수를결정하고구조물의지리적위치에따른지역계수를고려하여지진계수를산정함으로써국내지역의지반특성이고려된설계응답스펙트럼 ( 그림 참조 ) 을결정할수있다. 본연구에서제시한표 2.1.2의국내지역에대한부지분류체계는제한된지반및지진조건에서의해석적연구와제한적범위의기존연구성과고찰들만을토대로개발되었으므로현재로서는예비적개선방안의수준이다. 향후, 다양한부지에서의지반특성및응답특성의종합적평가와국내의유용한계측지진기록의확보고찰에기반한지속적보완및개선을통해, 국내부지에서의내진설계를위한부지분류체계의궁극적인개선확립이가능할것으로판단된다. 뿐만아니라, 국내부지고유지진응답특성의체계적평가를통한부지분류체계개선연구가금세기초반부터진행된상황 (Sun, 2004) 임을고려해볼때, 기존국내부지에관한연구결과들 (Sun, 2004; Sun et al., 2005; 선창국등, 2005a; 2005b; Kim and Yoon, 2006; 김동수등, 2008; 선창국등, 2008b; 강호덕등, 2010; 선창국, 2010a) 간시기적및기법적상호정량적비교를통한체계적분석이필요하며, 이에근거한보다합리화된선도적연구진행도가능할수있다. 다만, 한시적으로향후체계적연구의실질적성과로서의보편적인정이전까지는, 제시된표 2.1.2의부지분류체계는현행분류체계 ( 건설교통부, 1997) 의기본틀을유지한상태에서분류를세분하고그에따른증폭계수를제안한것이므로, V S 30 외에도 V S Ds나부지주기를이용한부지분류를수행하여현행분류및그에따른부지증폭계수또는지진계수 ( 표 활용 ) 를직접할당하여결정할수있다

174 2.2 주요광역시부지증폭정도공간분포 개요국부지질및토사조건은부지에서의지진지반운동의증폭에지대한영향을미치며, 이러한부지고유지진응답정도는부지효과 (site effects) 로일컬어진다 (Sugito et al., 2000). 일반적으로지하수 km 부터수십 km에분포하는지진학적기반암내에서의단층운동으로발생한지진파는인류가생활하고시설물들이분포하는지표면부근으로전달되면서거리에따른감쇠가발생하게된다 (Dobry et al., 2000). 그러나전달된지진파가상대적으로얕은심도에분포하는공학적기반암부터그상부의토사를통과하는과정중에는주파수성분과진동크기인진폭에있어서큰변화가발생하게된다. 대개기반암에비해상대적으로강성이작은상부토사층에서그부지별고유진동특성에상응하는주파수성분에서의증폭현상이발생하여지표면에서의지반운동으로표출된다 (Tsai and Huang, 2000; Sun et al., 2005). 이와같은부지효과로인한지진파성분의변화및증폭은지표면부근에위치한사람들이나주거시설뿐만아니라여러종류의시설물들에직접적인피해를발생시킨다. 부지효과로인한지진피해발생및그로인한지역내서로다른부지에서의차별적피해집중현상은지난세기후반과금세기초반의해외발생주요지진들 (Seed et al., 1987; Chang et al., 1996; Tokimatsu et al., 1998; Tsai and Huang, 2000; Lin and Chai, 2008) 로부터확인할수있다. 부지효과에따른지반운동의증폭정도는지진재해저감을위한필수고려요소로서의중요성에따라국내외의내진설계기준에서지반조건별부지분류및그에따른증폭계수로반영되어있다 (Dobry et al., 2000; 선창국등, 2005b). 따라서광범위한지역전체에대한지진피해예측및대응이나내진대책수립을위해서는지역내모든부지특성의평가나예측이수반되어야하며, 확보된부지별특성을토대로고유의지진응답에따른정량적부지증폭계수결정및그에근거한내진설계나내진성능평가를실시하게

175 된다. 영역적으로광범위한면적을가지는대도시의경우, 영역전체에걸친부지효과평가예측을위해서는역시영역전체의지반특성예측이선행되어야한다. 지반특성은본질적으로조사자료로부터파악이가능하므로대도시전체에걸쳐산재한광범위한자료를초대한많이수집하고분석하여지반공학및지진공학관점의유용성이확보되는자료형태로가공및관리해야한다. 관심지역에대한지반지진공학적자료관리및처리를위해서는반드시공간상에서의지리적위치정보가필요하며, 삼차원공간지리좌표기반의대규모자료처리를위한효율적기법으로지반공학이나지진공학분야를포함한다양한분야에서최근지리정보시스템 (geographic information system, GIS) 이효율적으로적용되고있다 (Kunapo, 2005; 선창국과정충기, 2006; Sun et al., 2008). 지반지진공학분야에서의 GIS 도입은지난세기후반부터시작되었으나 (Kiremidjian, 1997; ISSMGE, 1999), 국내에서는내진설계개념이보편화된금세기에들어서야비로소모범적방안으로서의 GIS의시범적도입및개발이이루어지게되었다 (Sun, 2004). 국내외에서의지반지진공학적 GIS 적용에관한가시화성과는일반적으로대상영역내에서의등수준별결과자료의구분표출기법인콘투어 (contour) 와같은구역화 (zonation) 의형태로제시되고있으며, 대상평면영역에대한이차원구역화의가시적표출이대부분이었다. 그럼에도불구하고, 최근국내에서는세계선도적국내정보기술을적극적으로복합활용하여시범적성격의도시일부영역에대한지진재해예측정보를공간구역화 (spatial zonation) 의삼차원가시화로구현하기도하였다 (Sun et al., 2008; Sun, 2012; 선창국, 2009; 선창국, 2010b). 본연구에서는지반공학및지진공학관점의국내외 GIS 적용및부지효과평가기법들에대한체계적고찰을수행하였다 (Anastasiadis et al., 2001; Codermatz et al., 2003; Sun, 2004; Kolat et al., 2006; 선창국과정충기, 2006; Sun et al., 2008; 선창국, 2009; 선창국, 2010b). 지반지진공학전문가지식과최신정보처리기법들을토대로도시영역전체에대한효율적이고합리적인부지증폭정도의공간구역화의모범절차방안을수립하고주요대상지역에대해구역화를수행구축하여정보를제공하고

176 자하였다. 이러한지향적목적을달성하기위하여, 지진발생시다른도시들에비해상대적으로피해가크게발생할가능성이높은국내광역대도시들을연구지역으로선정하였으며, 그대상은 2차년도의우선대상지역인대전및광주와 3차년도추가대상지역인대구, 부산및서울로서, 총 5 개지역이다. 특히, 효율적의사결정및행정관점의활용성을고려하여대상도시별행정영역전체를포괄하는대상으로하는영역에대해여러지반공학및지진공학특성변수에관한신뢰성높은공간구역화정보를제시하기위한고급공간처리기법적용기반의차별적연구를수행하였다 부지효과정보에관한 GIS 기반지진재해구역화고찰지리정보시스템 (GIS) 을이용한부지고유지진응답평가에관한기존연구성과는대상평면 ( 또는지표면 ) 영역에지진공학적전문가기법을통해결정된등수준의지진응답정도를구분하여표출하는지진구역화 ( 또는지진재해구역화 ; seismic zonation) 의최종형태로제시되어왔다 (Sun, 2012). 국내보다는강진발생국가를포함한해외에서주로수행되어온지진구역화는국내의경우최근극히제한적으로진행되기시작했다 (Sun, 2004). 해외의경우대표적으로미국서부의주요지역들에대해여러형태의지진구역화정보가제시되어왔다. 그림 2.2.1은미국서부 California의 San Francisco 만주변에대한부지고유지진응답구역화정보로서 (ABAG, 1995; Sun, 2004), 지진발생시지표면부근진동의증폭크기에관한분포를나타낸것이다. 이러한정보는주로지진피해가발생했거나발생가능성이높고주거산업시설이밀집한도시지역을중심대상으로구축되어왔으며, 지진방재를위한의사결정의기저정보로활용되고있다. San Francisco와더불어미국 California의대표적도시인 Los Angeles 지역에대한지진구역화정보도그림 2와같이구축되었으며 (Field et al., 2000), 지표면부터지하 30 m까지의평균전단파속도 (V S 30) 를이용하여증폭정도의분포를제시하였다

177 Shaking Amplification for San Francisco Shaking Amplification for Entire San Francisco Bay Area 그림 San Francisco Bay 지역의지진동증폭분포 (ABAG, 1995; Sun, 2004) Amplification = (Vs30 / 1000) (0.12 Bedrock_Depth) e where Vs30 has unit of m/s and Bedrock_Depth is positive and in km. 그림 Los Angeles 지역지반특성에따른지진증폭정도분포 (Field et al., 2000) 기존에 GIS 기법을이용한부지고유지진응답평가연구가주로수행되어온강진발생지역과는달리우리나라는비교적강진발생가능성이낮은중약진지역으로구분될수있다. 그렇다할지라도시공간적으로불확실성을내제한지진에대한주요지역의체계적대책수립은반드시필요하며, 유럽의주요국가들역시비교적지진발생및그에따른피해가능성이낮음에도불구하고지진구역화연구를진행하고있다. 그림 및그림 2.2.4는유럽의대표적 GIS 기반부지고유지진응답평가연구사례들을제시하였다. 그림 2.2.3은스페인 Barcelona 지역의지반특성에따른지진증폭비분포이며 (Jimenez et al., 2000), 그림 2.2.4는스위스 Basel 지역의지진시위치별진동

178 정도에따른건축물피해예측을위한정밀구역화 (microzonation) 정보이다 (Fah et al., 2001). 그림 스페인 Barcelona 지역의부지고유지진응답평가를위한 GIS 기반지진재해구역화 (Jimenez et al., 2000) 그림 스위스의 Basel 지역의부지고유지진응답평가를위한 GIS 기반지진구역화 (Fah et al., 2001)

179 이와같은기존해외의지진 ( 재해 ) 구역화정보연구사례들은대부분이차원기반의정보제시로한정되어왔다. 뿐만아니라체계적이고신뢰성높은지층정보예측기법의적용없이지표면부근지질분포자료나제한된공간분포의기존시추조사자료를토대로대상지역전체의지반특성을단순예측하고, 이를토대로 GIS를이용한부지고유지진응답평가를수행해왔다. 기존의이러한지진구역화연구와는달리본연구에서는현실성을부여한삼차원 GIS 기법기반의정보시스템을구축하고자하였다. 더불어대상지역부지들에대한종합적인지반특성조사수행및이특성자료를토대로전체영역으로의공간지반특성의신뢰성높은예측기법을개발하고지반정보시스템 (geotechnical information system, GTIS) 으로구축함으로써 (Sun, 2004; Sun et al., 2008; 선창국, 2010b), 지반특성에따른부지고유지진응답의합리적평가를도모하였다. 이와같은공간지반정보시스템은본연구의광범위영역에대한지역적부지고유지진응답평가뿐만아니라향후지표지형및지하지층의변화를고려한다차원부지효과평가의기저정보제공시스템으로도활용될수있다 GIS 기반의공간지반정보시스템기법대규모자료의대표적형태인지반정보는지표및지하공간의삼차원적분포특성을보인다. 이러한공간분포의지반정보를효율적으로관리하고활용하기위하여지리정보시스템 (GIS) 기법토대의여러지반공학적시스템들이근래에개발되어왔으며 ( 건설교통부, 2002; Scott and Carlton, 1999), 지반지리정보시스템 (geotechnical geographic information system, GEOGIS) 이나지반자료관리시스템 (geotechnical data management system, GDMS) 과같은여러전문용어로불리어왔다 (Williams et al., 2002; Geodecisions, 2004). 지반정보는그의미와내용에있어서매우다양한정보를포괄하며, 그중에서도지반특성을파악하기위해근본적으로활용되는가장중요한정보는지층정보이다 ( 천성호등, 2005). 지층정보의정확한예측을통해지반특성의체계적이고종합적인파악이가능하므로본연구에서는대상지역내지층의공간적분포에대한합리적예측기법을개발하고자하였다. 본연구

180 에서는공간지층정보의신뢰성높은예측을목적으로 GIS 토대의지반정보시스템 (geotechnical information system, GTIS) 을개발구축하였으며, 이러한 GTIS는지반공학분야에서의다양한적용이가능하다. 지진재해관련지반공학적범용활용목적의 GTIS의구현을위해서는공간상에분포하는지반특성정보의효율적관리와공간기지자료토대의미지자료에대한신뢰성높은예측이가능해야하고다양한형태의가시적및수치적출력이가능해야한다. 이와같은복합적기능의달성을위해서는여러전문가적 GIS 소프트웨어의상호보완적활용과더불어 GIS와연계된전문가적분석기법의병용이요구된다 (Gangopadhyay et al., 1999). 본연구에서는 GTIS의구축을위하여전문가적 GIS 소프트웨어로서미국 CTech 개발사의 EVS-Pro(CTech, 2008) 와미국 Autodesk 사의 AutoCAD 제품군 (Autodesk, 2007) 을이용하였다. 뿐만아니라, 다양한공간분석과기본적형상구성을위하여범용 GIS 소프트웨어로서미국 ESRI사의 ArcGIS 기본제품군및추가제품군을활용하였으며 (ESRI, 2008a; 2008b), 그외에도초기 DB 구성을위한범용편집프로그램을활용하거나공간정보분석및연산을위한프로그램을개발하여이용하였다. 특히, 기지자료를토대로미지공간지층자료를보다신뢰성높게보간예측하기위하여지층발달 (landform) 특성별베리오그램 (variogram) 모델을차별적으로적용하는개선된지구통계학적크리깅 (sophisticated geostatistical kriging) 을구현할수있는프로그램을 Visual BASIC 코드로작성하고공간분석에활용하였다 ( 선창국과정충기, 2006; Sun et al., 2008; Sun, 2012). 지반을구성하는재료는그특성에따라여러층으로구분될수있으며, 이를지층 (geo-layer 또는 geotechnical layer) 으로일컫는다 ( 천성호등, 2005; Sun, 2004). 지층은학문적활용분야나전문가적관점에따라분류방법이나기준이매우다양하다 (Sun, 2004). 일반적인현장시추조사에서지층은형성발달과정과연경도에근거한기준을병용하여구분하게되며, 경우에따라서는현장에서또는추가적인시험과분석후실내에서각지층을내부구성재료특성에따라세부적으로재구분하기도한다. 본연구에서는지반공학적견지의실무적보편성을반영하여지층을매립토 (fill, FL), 퇴적토 (alluvial soil

181 또는 deposited soil, AS), 풍화 ( 잔류 ) 토 (weathered residual soil 또는 weathered soil, WS), 풍화암 (weathered rock, WR), 그리고기반암 (bedrock, BR) 의총 5 종류로구분하였다 ( 선창국등, 2005a). 퇴적토는지질학적완신세 ( 完新世, the Holocene epoch) 의충적토 (alluvial soil) 나그이전갱신세 ( 更新世, the Pleistocene epoch) 의홍적토 (diluvial soil) 와같이하천작용으로조성된하적토 (fluvial soil), 중력작용에의해경사지의기부에형성된붕적토 (colluvial soils), 바람에의해조성된풍적토 (aeolian soils), 빙하이동으로형성된빙적토 (glacial soil) 등과같이이동및침전과정에의해생성발달한지층을포괄적으로의미하며, 기반암은연암과그보다경질인보통암, 경암및극경암을포함한다. 대체적으로지반은지질학적형성과정에따라각지층이깊이에따라특정순서로분포하게되는데, 하부에서부터기반암, 풍화암, 풍화잔류토, 퇴적토그리고매립토의순서가일반적이다. 또한, 각지층의형성과정을살펴보면, 기반암의풍화작용에의해풍화암과풍화잔류토가발달하게되고 (Kim, 2001), 퇴적토의경우외부토사의유입퇴적작용그리고매립토의경우인위적인조성에의해형성된다. 이러한각지층의생성및발달과정은공간적지층분포의합리적예측을위한기본지식으로활용될수있다. 광범위한대상지역의지층정보와관련지반특성의합리적관리및공간적예측을위하여본연구에서구축한 GTIS의전체구성은그림 2.2.5와같으며, 총 3 개의구성요소로이루어져있다. 이중데이터베이스 (database) 요소내에는일반적인시추및현장시험자료와더불어한반도내륙지역의층서학적특성을고려한지형분석및현장답사로부터추가확보한지표지층자료로구성되는지반- 지식 (geo-knowledge) 자료가포함되어있다. 또한, 지표상배치요소로표현되는시설물이나지형특성과같은자료 (spatial coverage data) 도포함되어있다. 공간분석 (spatial analysis) 요소에서는이미언급된바와같이지층발달특성별베리오그램모델을차별적으로구분적용하는개선된지구통계학적크리깅방법으로자료의공간영역에대한보간예측을수행하여, 광범위한영역에대한지반특성의공간정보화시스템을구축가능케하였다. 더불어이요소에서는크리깅보간중연산되는표준편차를이용

182 한공간예측정보의신뢰도평가와보간자료추출 (data extraction) 을통한정보의추가적활용이가능하다. 가시화 (visualization) 요소는 GIS 기법의가장두드러진기능으로서정보기술의발달에따라이차원이나삼차원뿐만아니라시간에따른사차원가시화도가능하다. 그림 지반정보시스템의전체구성 GIS 적용지반- 지식기반 GTIS 구축시대상영역에대한공간지층정보의보간예측에서는기반암상부에존재하는 4 종류지층 ( 매립토, 퇴적토, 풍화잔류토, 풍화암 ) 의두께를보간연산하지않고, 지표면 (surface) 과각지층의두께 (thickness of geo-layer) 를크리깅보간연산하게된다 ( 천성호등, 2005). 이로부터결정된지표면및지층두께에따른경계면좌표를토대로각지층의공간좌표를부여하고가시적으로출력하게된다 ( 선창국과정충기, 2006). 기존의일반적인지반정보 GIS는대상지역내확보된지반조사자료만을데이터베이스 (DB) 화하여지역전체의지층정보를예측하므로, 자료가부족한지역에서는예측된지층정보의오류가발생하게된다. 특히, 대상지역의경계부나자료가상대적으로부족한산지나구릉지에서는암반을토사로예측하는경우도발생할수있다. 이와같은공간지반정보예측오류를최소화하고신뢰성높은지반정보를예측하기위하여본연구에서는지반- 지식기반의지반정보시스템 (GTIS) 구축기법을개발하였으며 ( 선창국과정충기, 2006; Sun et al., 2008), 개발된기법의구축과정은표 2.2.1에제시한바와같다 ( 한국지질자원연구원, 2008; 2009b)

183 표 지반 - 지식기반지반정보시스템구축과정 진행단계 1 단계 2 단계 단계별수행내용 대상연구영역 (study area) 을포함하는확장영역 (extended area) 선정확장영역내유용가능한현장지반조사자료와지형, 지질및지층자료의확보및예비분석 3 단계지형분석 (terrain analysis) 토대의국지적지층발달특성결정 4 단계확장영역의지질과지형특성에따른영역화 5단계 6단계 7단계 8단계 9단계 확장영역에서의기존시추조사자료및지반특성조사자료수집분석 확장영역내지표면지층자료획득을위한추가적인부지지표조사 (site visit) 기존및수행된지반조사자료와추가획득된지표면지층자료를이용한지반 - 지식데이터베이스구축 확장영역에대한지층정보의내삽및외삽보간을통한공간정보예측보간된확장영역의지층정보로부터연구대상영역의지층정보추출 지반-지식기반의 GTIS 구축기법에서는연구대상지역을포함하는확장지역 (extended area) 에대해다양한문헌과지질및지형특성분석을수행한후, 지반조사자료부족지역에서의현장지표조사로부터 GPS(global positioning system) 를이용한절대좌표기반의추가지표지층자료를획득하여기존지반조사자료와함께지반- 지식 DB를구축하게된다. 확장지역대상의지반- 지식 DB를토대로공간지층정보를예측하고, 이로부터연구대상지역의지층정보를추출하게된다. 이과정에서는확장지역에대해추가획득한지표면지층자료로인해자료부족지역에대한지층정보예측의신뢰도가높아질뿐만아니라연구대상지역전체에대해서는외삽 (extrapolation) 에비해예측신뢰성이높은내삽 (interpolation) 방법만을적용하여공간지층정보를예측할수있다

184 본연구에서는지반정보시스템토대의지진재해정량적예측의공간구역화를위한종합시스템으로재구성하였다. 그림 2.2.6은부지효과관련지진재해의효율적평가를고려해재구성한지반정보시스템으로서, 기제시한지반정보시스템 (GTIS) 을일반적인 GIS(General GIS) 로개념화하였다. GTIS는 3 개의일반 GIS 구성요소와 1 개의추가적인지반전문가적요소로이루어져있다. 일반 GIS 요소들과더불어부지고유지진응답을예측하기위해본연구에서추가구성한보완분석 (geotechnical analysis) 요소내에서는지층두께연산및기반암심도 (depth to bedrock, H) 연산을수행하며, 연산된지층별두께와지반동적특성인전단파속도 (shear wave velocity, V S ) 를종합활용하여지반지진공학적특성화부지주기 (T G ) 를결정한다. 이와같이결정된지역전체의부지주기는지진응답예측뿐만아니라그에따른부지분류와단주기및중장주기부지증폭계수의도출 ( 표 참조 ) 에도직접활용될수있다. 그림 부지효과관련지진재해예측구역화를위한지반정보시스템의재구성 주요광역시에대한지반-지식 DB 및지반정보시스템구축본연구에서는주거산업과경제활동이집중되어지진발생에따른피해가상대적으로클수있는국내대표적광역대도시 5 개지역인대전 (Daejeon), 광주 (Gwangju), 대구 (Daegu), 부산 (Busan) 및서울 (Seoul) 을부지증폭정도에

185 관한분포정보화대상으로선정하였다. 이지역들에대해서는우선연차별단계에따라정보화구축을진행하였는데, 1차년도기본적준비과정의연구를수행하고 2차년도의대전과광주지역그리고 3차년도의대구, 부산및서울지역에대한연구를수행하였다. 광역적도시영역에서의부지효과로인한지진재해의합리적평가를위해서는먼저대상영역에대한공간지반정보시스템을구축해야하며 ( 선창국, 2009), 본연구에서는국내대상광역시들에대한지반정보시스템을구축하고자하였다. 그림 2.2.7에는대상 5 개지역의지리적위치를표현하였다. 공간지반정보시스템구축의대상 5 개광역시인대전 (Daejeon), 광주 (Gwangju), 대구 (Daegu), 부산 (Busan) 및서울 (Seoul) 지역의연구영역 (study area) 을포함하는확장영역 (extended area) 을대상으로 (Sun et al., 2008), 기존시추조사자료를수집하고지표지층자료들을추가확보하였다. 특히, 연구대상영역은각광역시의행정구역으로결정하였으며, 그형상은모두비정형의다각형형상을보인다. 내륙의경우행정경계로둘러싸인영역적형상을나타낸다. 해안광역시의경우경계가내륙과해안선경계로이루어지는데, 해안방면으로는여러도서를포함하게된다. 39?N 125?N 126?N 127? N 128?N 129?N 39?N 38?N 37?N Seoul 38? N 37?N 36?N Daejeon Daegu 36?N 35?N Gwangju Busan 35?N 34?N W N E 34?N S 125? N 126?N 127?N 128? N 129? N 그림 부지증폭정도분포정보화대상지역의지리적현황

186 기존지반시추조사자료의상당수는현재웹 (web) 서비스되고있는지반정보통합 DB 시스템에서분석수집하였으며, 이과정은상당한시간과노력을투자하는과정이다. 즉, 지반정보통합 DB 시스템 (GeoInfo 지반정보, 2010) 에서는각조사위치별범용호환자료가아닌그림형태의자료를제공하고있는상황이므로본연구에서는자료의확보분석을위해각각의자료를위치별로웹상에서확인하고유용자료를선별하고출력하여본연구의자료형태로입력하여추가적분석을수행하였다. 뿐만아니라상당수의자료는본연구진의기구축 DB( 한국지질자원연구원, 2009a) 의자료를도입병용하였으며, 기구축 DB의경우이연구의성과제시대상은아니고자료의활용적공유만으로한정한다. 전체적으로선별되고추가확보된지표지층자료는공간지반정보예측을위한지반- 지식 DB의근간구성자료로최종입력되었다. 본연구에서는지반지진공학적견지의실무적보편성을반영하여지반- 지식 DB 내의구분입력을위한지층을매립토 (FL), 퇴적토 (AS), 풍화 ( 잔류 ) 토 (WS), 풍화암 (WR), 그리고기반암 (BR) 의총 5 종류로구분하였다 ( 선창국등, 2005a). 그림 2.2.8은 GIS 기반의지반정보시스템 (GTIS) 구축을위한연구대상지인대전 (Daejeon), 광주 (Gwangju), 대구 (Daegu), 부산 (Busan) 및서울 (Seoul) 지역의연구영역 ( 행정구역 ) 을포괄하는확장영역의설정좌표와평면영역이다. 각지역별영역에대한미터 (meter) 단위의 GRS80 타원체기준 TM(Transverse Mercator) 투영체계기반의직교좌표정보를확인할수있으며, 그에따른영역범위도동서 (WE; X) 와남북 (NS; Y) 방향에대해살펴볼수있다. 각대상광역지역들의대상확장영역의면적분포를살펴보면, 대전의영역은 1,044.0 km 2 (29.0 km for WE 36.0 km for SN), 광주의영역은 1,005.5 km 2 (37.8 km for WE 26.6 km for SN), 대구의영역은 1,960.0 km 2 (40.0 km for WE 49.0 km for SN), 부산의영역은 2,715.1 km 2 (56.8 km for WE 47.8 km for SN), 그리고서울의영역은 1,552.4 km 2 (39.4 km for WE 39.4 km for SN) 이다. 부산이가장넓은평면상의사각형형상인확장영역의가장넓은범위를보였는데, 이는동쪽과남쪽경계를포함한동남쪽에서넓은바다를포함하고있기때문이며, 내륙지역중에서는남북방향으로긴형상을보이는대구가가

187 장넓은확장영역면적을보였다. 이러한영역면적은공간정보의확장예 측과정에서계산시간의상대적소요와관련이있으므로, 부산지역이예측 의계산시간이가장길게된다. (a) 대전 (b) 광주 그림 대상지역지반정보구현확장영역의평면좌표및크기

188 Extended Area Study Area for Daegu Extended Area (40.0 km for WE by 49.0 km for NS) TM Coordinate of Lower Left Corner (140000, ) TM Coordinate of Upper Right Corner (180000, ) Extended Area (c) 대구 Study Area for Busan Extended Area (56.8 km for WE by 47.8 km for NS) TM Coordinate of Lower Left Corner (178000, ) TM Coordinate of Upper Right Corner (234800, ) Extended Area (d) 부산 Study Area for Seoul Extended Area (39.4 km for WE by 39.4 km for NS) TM Coordinate of Lower Left Corner (178700, ) TM Coordinate of Upper Right Corner (218100, ) (e) 서울 그림 대상지역지반정보구현확장영역의평면좌표및크기 ( 계속 )

189 대상지역에대한지반- 지식 DB는범용스프레드쉬트 (spread sheet) 형태로구성하였으며, 그림 2.2.9는지반 DB의일반적인예시로서광주지역의일부자료형태를제시한것이다. 실제지반- 지식 DB의구성자료는연구영역을포괄하는확장영역전체에걸쳐자료를확보하여적용하였다. 지역별로수집확보된지반 DB의기존지반시추조사자료는 2차년도우선대상인대전지역의경우 1,300여공을수집입력하였으며, 광주지역의경우약 1,900 공의기존시추조사자료를입력하였다. 3차년도대상인대구지역은 1,800여공, 부산지역은 2,900 여공, 그리고서울지역은 10,800 여공의기존시추조사자료를확보분석하여입력하였다. 뿐만아니라, 각대상지역별로추가적인현장조사를통해확보한지표지층자료는대전지역은약 200 개, 광주지역은 300 여개, 대구지역은 300 여개, 부산지역은 200 여개, 그리고서울지역은 900 여개로서, 이자료들역시지반 DB에입력하여기본적자료로활용하도록하였다. 그림 지반 - 지식 DB 세부속성모듈의구성스프레드쉬트예시 지반 DB 의기본속성인기존시추조사로부터의지반지층구성자료와지 표지층자료의대상지역별확장영역에서의지리적분포로부터지역별지층 분포예측을위한지반정보시스템의기본틀을사전에추정해볼수있다

190 그림 에는대상 5 개지역들에대한지반- 지식 DB 구성자료의지리적분포위치를제시하였다. 그림 에서시추조사자료는다소짙은색상이면서깊이별분포가있는원이나구의조합구성체로표현하였으며, 지표에존재하는추가획득지반- 지식지층자료는단일구의형상으로제시하였다. (a) 대전 (b) 광주 그림 대상지역의지반 DB 자료분포

191 (c) 대구 (d) 부산 (e) 서울 그림 대상지역의지반 DB 자료분포 ( 계속 )

192 GIS 소프트웨어를이용한지표및지하지반의반투명가시화와지표상배치요소 ( 하천, 건물, 도로등 ) 의중첩을통해자료의지리정보파악을용이하게하였다. 뿐만아니라행정구역경계의지표배치요소도중첩가시화하였다. 일반적으로특정도시에대한지역적 GIS 활용이나수치지형도에서는 TM 투영평면직교좌표계를활용하는데, 남북 (SN 또는 NS) 및동서 (EW 또는 WE) 방향에대해각각직교좌표계를적용하여 X 및 Y로정의할수있으며, 표고 (elevation) 에대해서는 Z로정의하게된다. 연구대상지역에대해서는 GRS80 타원체기반의 TM(Transverse Mercator) 투영직교좌표체계를적용하여다양한정보를처리하고가시적으로표출하였다. 더불어, GIS 결과에서는연직방향과장을통해명확한가시성을확보한다. 이에본연구의결과에서도 TM 좌표계를기반으로자료의입출력을처리하고, 출력결과의경우연직방향에대해 5배과장하여제시하였다. 대상지역들의확장영역에대해구축된지반- 지식 DB의지층자료를토대로본연구에서도입적용한공간지반정보시스템구축절차기법 ( 표 2.2.1) 에따라확장영역전체의공간지층정보를보간예측하여연구영역의종합적지반정보구현을위한기초적정보시스템을구축하였다. 자료의공간적확장예측시에는각지층별최적베리오그램 (variogram) 의도출및적용을통해지층별형성발달특성을고려할수있는지구통계학적크리깅 (kriging) 을활용하였으며 ( 선창국과정충기, 2006; Jian, 1996), 이의활용은단일베리오그램을적용하는크리깅에비해보다합리적인공간지층정보를예측할수있게한다 (Sun et al., 2008). 대상지역들지역에대한공간지층정보는이미분류된 5 종류지층으로구분하여보간예측하였다. 확장영역을대상으로보간된지층정보로부터그보다작은영역인연구대상영역의지층정보를추출하여연구영역을대상으로공간확장예측된지반지층정보의신뢰성을향상시킬수있다. 그림 은확장영역의 5 종류지층정보로부터연구대상영역의공간예측지층정보의추출과정을모사한것이다

193 (a) 대전 (b) 광주 Fill (FL) Alluvial Soil (AS) Weathered Soil (WS) Weathered Rock (WR) Bed Rock (BR) (c) 대구그림 대상지역의확장영역으로부터연구행정영역의공간지반지층정보추출

194 Sea Fill (FL) Alluvial Soil (AS) Weathered Soil (WS) Weathered Rock (WR) Bed Rock (BR) (d) 부산 Fill (FL) Alluvial Soil (AS) Weathered Soil (WS) Weathered Rock (WR) Bed Rock (BR) (e) 서울그림 대상지역의확장영역으로부터연구행정영역의공간지반지층정보추출 ( 계속 ) 연구지역공간지층정보 ( 그림 ) 의지표면에는지리적영역경계와도시특성파악을위한목적으로지표상배치요소들중하천, 도로및건물을중첩제시하였다. 그림 에서확인할수있는바와같이, 각지역의전체대상영역의중심지역은대체로산지로둘러싸인평지에하천이흐르고도심이구성되는국내도시의일반적인발달상황을반영하고있으며 (Sun et

195 al., 2005), 지형적으로는이러한도심영역의경우대체로분지형상을보이고있다. 이러한분지내의평지에서는대체로기반암상부토사지층이주변에비해상대적으로두껍게발달해있음을지반지층에관한정보시스템구축을통해체계적으로확인할수있었다. 그렇다할지라도지역별로토사지층의두께, 모암의특성, 퇴적및풍화환경, 지반및지진공학적특성차이등이다를수있으므로, 구체적이고정량적인부지고유지진응답특성평가를위해서는부지별로종합적인지반조사를수행하고이를통한체계적부지효과평가가이루어져야한다. 다만, 본연구는광역적지역에대한예비적수준의지역적부지효과예측이지향적목적이므로, 10,000 m 2 (100 m 100 m) 정도의평면영역규모에대해평균적의미의부지고유지진응답의공간적예측을수행하였다. 이연구에서도입한지반- 지식전문가적개념기반의지반정보시스템 (GTIS) 구축기법은기본적으로대상지역의삼차원공간정보를합리적이고신뢰성높게보간예측하기위한절차방안이다. GTIS의대표적결과인삼차원공간지반지층정보는 GIS 기법토대내에서는가상적현실성 (virtual reality) 및가시성이뛰어날수있으나실무적활용성에있어서는제한적일수있다 ( 선창국과정충기, 2006; 선창국등, 2007b). 이러한실무적활용성의단점을보완할뿐만아니라공간적가시성을확보하기위한목적으로 GTIS 내에서삼차원공간지반정보를재가공하여지층의두께및심도에관한지표면투영지반정보를가시적구역화 (zonation) 지도로구현하였다. 본연구에서의대상정보는각지층의두께, 인접지층의조합두께, 각지층까지의심도그리고기반암심도이다. 그림 는대상지역중먼저대전지역에대해가능한여러구현지층중대표적인정보로퇴적토의두께분포와기반암심도분포를가시적으로구현한삼차원지도이다. 상대적위치파악을위해수계에관한지표상배치요소도중첩표현하였다. 그림 (a) 에서쉽게확인할수있는바와같이, 하천이가로지르는평야지와일부구릉지에서퇴적토가두껍게발달해있고최대 16 m 두께정도로분포하고있다. 이와같은지도자료는지반공학관련문제해결및의사결정에직관적정보를제공할수있다. 또한, 지반공학뿐만아니라지진공학측

196 면에서도매우중요한매개변수로인지되고있는기반암심도분포정보 (Sun et al., 2008) 인그림 (b) 의경우, 대전행정연구영역에서기반암심도는분지내평지에서최대약 35 m 깊이정도로예측되었다. 본연구의 GTIS 내에서구축된지층두께및심도분포의삼차원구역화지도는탁월한가시성이확보된정보로서지역적의사결정을포함한다양한지반지진공학관련분야에서의효율성높은실무적활용이가능하다. (a) 퇴적토두께 (b) 기반암심도그림 대전행정영역의대표적지층의지표면투영분포

197 우선대상지역중의또다른한곳인광주광역시의연구대상인행정영역에대해서도지층의두께및기반암심도분포를공간구역화정보로확인하여보았다. 여러대상지층정보중에서광주의경우대표적으로풍화대 (weathered layer, WL) 두께와기반암심도에대한구축정보를예시적으로그림 에제시하였다. (a) 풍화대두께 (b) 기반암심도그림 광주행정영역의대표적지층의지표면투영분포 풍화대는풍화토와풍화암의두지층으로구성된병합지층이며, 광주의경우 하천주변에발달한퇴적토보다구릉지에주로발달한풍화토나풍화암이다 소두껍거나유사한두께분포로존재하고있음을이연구에서모든지층의

198 공간분포를확인해봄으로써파악할수있었다. 이러한이유로광주지역에대해서는예시적인대상지층을풍화대로선정하였다. 광주의경우외곽산지나구릉지에서풍화가상당히진행되어그림 (a) 에서와같이최대약 20 m 두께까지의풍화대가발달하고있음을확인할수있다. 또한, 기반암심도 ( 그림 (b)) 는하천이가로지르는평야지와일부구릉지에서 26 m 심도정도까지분포하고있다. 이연구의대상광역시지역을포함한대부분의도시지역에서주요지배지층두께분포와기반암심도분포의정성적경향을대체로일치하고있고, 이에따라토사가두껍거나기반암심도가깊은위치들에서의지진취약가능성을예상해볼수있다 (Sun et al., 2008; 선창국, 2010b). 3차년도의대상이었던내륙대도시대구광역시의연구대상인행정영역에대해서도지층의두께및기반암심도분포를공간구역화정보로확인하여보았다. 이지역에대해서는퇴적토두께와기반암심도에대한구축정보를예시적으로그림 에제시하였다. 대구는지역서쪽에낙동강이남북방향으로연구영역경계를따라흐르고있고, 북쪽중앙시내평야지에서는동서방향으로금호강이가로지고있다. 이금호강은서쪽으로흘러낙동강과합류하게된다. 이러한강과하천의지배적영향이대체로큰지층형성요인이되는대구지역은하천이흐르는서쪽평야지나북쪽중앙평야지에서최대 20 m를상회는퇴적토가발달해있다 ( 그림 (a)). 또한, 지반지진공학주요지표중의하나인기반암심도분포는지배적지층인퇴적토의분포양상과유사하게나타나는데, 정량적으로는최대 33 m 정도의깊이분포를보인다 ( 그림 2.214(b)). 이러한공간지표면상에투영된정보지도는지반공학관련문제해결및의사결정에직관적정보를제공할수있을뿐만아니라 (Sun et al., 2008), 탁월한가시성이확보된정보로서지진공학관련분야에서다양하게이용될수있다

199 Thickness of Alluvial Soil (m) (a) 퇴적토두께 Depth to Bedrock, H (m) (b) 기반암심도그림 대구행정영역의대표적지층의지표면투영분포 국내대표적해안대도시인부산의연구대상인행정영역에대해서도지층두께및기반암심도분포를공간구역화정보로살펴보았다. 부산지역에대해서도지역적대표지층으로서의퇴적토의두께와기반암심도에대한구축정보를그림 에제시하였다. 부산은국내의대표적인삼각주 (Delta) 를포함한지역으로서지역내서쪽을남북으로낙동강이가로지르고있고그남쪽부분이낙동강삼각주 (the Nakdong Delta) 이다. 그림 (a) 로부터파악되는바와같이, 낙동강삼각주부분에서최대 68 m 정도의퇴적토가두껍게분포하고있으며, 두꺼운퇴적토분포는낙동강주변을포함해서일부해안지역부지들에서도확인되었다. 이와같은퇴적토의분포경향은기반암심도에도그대로반영되어, 그림 (b) 에제시된기반암심도분포역시퇴적토분포

200 와유사한경향을보인다. 기반암심도역시낙동강삼각주하류측에서최대 76 m 정도의매우큰깊이분포를보였다. 그렇다할지라도부산지역내에는여러산지들이지역내의상당부분들을차지하고있으므로퇴적토발달에따른기반암심도의분포가지역위치에따라큰변화를보이게된다. 즉, 부산지역은기반암심도분포의변화가지역내의부지위치에따라심하므로, 이에따라위치별로지진시지반운동의분포변화도클것으로보인다. Thickness of Alluvial Soil (m) (a) 퇴적토두께 Depth to Bedrock, H (m) (b) 기반암심도그림 부산행정영역의대표적지층의지표면투영분포 우리나라대표도시라고할수있는서울을대상으로도, 연구대상인행정 영역에대해서지층의두께와지반지진공학적지표중의하나인기반암심도

201 에대한지표투영형태의정보표출을실시하였다. 서울지역은중앙을동서방향으로한강이가로지르고있고이에합류하는여러지천들이발달해있으며, 한강과지천들주변에는평야지가발달하고더불어산지들또한발달해있다. 이러한지형적발달현황을토대로판단해볼때, 서울지역또한퇴적토가지역내대표적지층이될것으로보이며, 퇴적토의두께분포를여러지층중에서예시적결과로파악해보고자하였다. 더불어, 매립토부터풍화암까지의기반암상부모든토사층의두께인기반암심도분포를살펴보았다. Thickness of Alluvial Soil (m) (a) 퇴적토두께 Depth to Bedrock, H (m) (b) 기반암심도그림 서울행정영역의대표적지층의지표면투영분포

202 그림 은대상서울지역의가능한여러대상중대표적인정보로서의지배적지층인퇴적토의두께분포 ( 그림 (a)) 그리고기반암심도분포 ( 그림 (b)) 를가시적으로구현한삼차원지도이며, 상대적위치파악을위해수계그리고수계에관한지표상배치요소들도중첩표현하였다. 퇴적토분포에서쉽게확인할수있는바와같이, 하천이가로지르는평지에서퇴적토가두껍게발달해있고최대 20 m 이상두께로분포하고있었다. 또한, 지반공학뿐만아니라지진공학측면에서도매우중요한매개변수로인지되고있는기반암심도분포정보의경우, 전반적인분포경향은퇴적토두께와유사하게나타나고있다. 서울행정영역및주변영역으로구성되는대상연구영역에서기반암심도는한강주변의평지에서최대 53 m 깊이정도로예측되었다. 특히, 연구영역내의서쪽에위치한한강하류측에서깊은기반암심도분포를보였는데, 이지역에는과거쓰레기매립에따라두꺼운매립토가조성되어있으므로퇴적토의발달과더불어매립토의조성에따라깊은분포를보였다 주요광역시의부지고유지진증폭정도의공간정보지진발생시지표면부근지반운동은국부적부지효과 (site effects) 에따라부지별로운동의크기와주파수성분이매우상이하게나타나게된다. 이러한부지별고유의지진응답특성은부지주기 (T G ) 로대표될수있으며 (Kim et al., 2002; Sun et al., 2008), 부지고유지진응답특성이반영된지반운동은구조물의고유주기특성에따라공진현상을발생시킬수있다 (Sun et al., 2005). 또한, 최근에는현행내진설계기준 ( 건설교통부, 1997) 의부지효과에따른지반운동결정의합리적개선의일환으로, 기반암상부토사층의두께와그의동적특성을모두고려한부지주기를국부적부지효과의정량적분류기준으로제시하고있음을이미확인하였다 (Rodriguez-Marek et al., 2001; Sun, 2004; 선창국등, 2005b; Kim and Yoon, 2006; 선창국, 2010a; Lee et al., 2012). 부지주기를이용한부지고유지진응답예측기법은부지응답해석과같은수치적기법없이광범위한대상영역전체에걸쳐지진취약도를포함

203 한지역적지진재해의예측과더불어부지별설계지반운동결정을통한내진설계및내진성능평가에도직접활용될수있다 ( 한국지질자원연구원, 2009a). 이에따라본연구에서는구축된지반정보시스템 (GTIS) 프레임을토대로대상지역인국내주요 4 개광역시 ( 대전, 광주, 대구, 부산 ) 와서울지역의행정구역인연구영역전체를대상으로부지효과에따른지진증폭정도에관한공간구역화를지반지진공학적특성지표중의하나인부지주기 (T G ) 를이용하여수행하였다. 부지주기외의공학적지표의단일적용이나추가적병용에대한향후포괄적연구진행을통해, 이연구의제한사항인부지주기의단일적용에대한보완이필요할것으로보인다. 부지주기의산정을위해서는해당부지의깊이별지층두께분포및해당지층의전단파속도 (V S ) 에관한정량적값이필요하다. 특히, 정해진대상영역전체에대한부지주기산정을위해서는전체영역에대한공간지층분포정보가우선필요하며, 본연구에서는 GTIS 구축을통한공간지반정보의기반암상부 4개지층 ( 매립토, 퇴적토, 풍화잔류토, 풍화암 ) 에대한두께정보를부지주기산정의기저자료로활용한다. 더불어공간분포 V S 정보도필요하게되는데, 대상지역내에서는현장탄성파시험수행을통한 V S 분포자료가연구지역들에대해서실질적으로확보되지못했다. 우선적으로는본연구과업범위내에현장탄성파시험의수행은시간적및재원적한계에따라포함하지않는다. 따라서 V S 를포함한여러지반동적특성자료의체계적획득을통한종합적인중장기보완연구가향후이루어져야할것이다. 이러한근본적한계에대한향후극복의일환으로, 본연구에서는기존국내여러지역들의지반시추조사병행의현장시추공탄성파시험결과 (Sun, 2004; 선창국등, 2006; 선창국과목영진, 2006; 선창국등, 2008a) 를재분석하였다. 즉, 연구과업의시간과재원상의근본적인제한성으로인해연구대상지역내에서는현장탄성파시험수행을통한 V S 분포자료가충분히확보되지못함에따라, 현재상태의가용정보활용방안으로서국내여러지역의기존 V S 획득결과를고찰하여활용하기로하였다. 국내지역의다양한부지들을대상으로기존선행연구들 (Sun, 2004; Sun et al., 2005; 선창국과목영진, 2006; 선창국등, 2008a) 에서는다양한현장탄성파시험을수행하여퇴적

204 토, 풍화잔류토및풍화암의지층별 V S 를기반암의 V S (1,000 m/s) 와함께제시하고유한요소모델링의지진응답해석을실시한바있다 (Sun and Chung, 2008). 본연구에서는이에기존결과를토대로대상광역대도시지역들의퇴적토, 풍화잔류토및풍화암의 V S 를각각 330 m/s, 450 m/s 및 550 m/s로설정하고 ( 선창국, 2009), 매립토의 V S 는 Sun(2004) 과선창국등 (2007b) 의국내매립토지층에서의현장탄성파시험결과를종합하여 350 m/s로설정하였다. 이러한지층별 V S 는대상광역시지역들에대한추가적자료확보분석및보완조사를통해보다현실적신뢰성이높은정량적값으로향후재고될수있을것이다. 그림 은대상도시지역들의 GTIS 구축을통한공간지반지층정보와지층별로설정된 V S 값을토대로식 (2.1.6) 에따라부지주기 (T G ) 를산정하고공간 GIS 기법을이용한대상지역의부지효과를 T G 라는특성지표기반으로공간구역화를수행하는개념적순서를묘사한다. 지층분포로제시한공간지층정보는예시적으로대전행정영역의삼차원가시화정보를삽입하였다. 대상연구영역에대해보간예측된전체영역의위치별지층두께와각지층별 V S 의복합연산을통하여영역내모든위치의부지주기를산정하고공간 GIS 기법을이용하여구역화정보를가시적으로제시하게된다. 그림 공간지층두께와지층별대표 V S 토대의부지주기 (T G ) 산정및공간구역화개념

205 부지고유지진응답에따른지진증폭과관련된지역적지진재해예측및내진활용자료제공목적의 GIS 기반의지반지진공학적정보구현가시화는부지주기뿐만아니라평균전단파속도, 지표면최대가속도, 주기별스팩트럴가속도 (spectral acceleration), 단주기및중장주기지반증폭계수등의여러지표의구역화로제시될수있다 (Sun, 2004; Sun et al., 2008). 본연구에서는이러한여러지반지진공학적지표중에서부지응답해석과같은추가적인해석이수반되지않으면서도신뢰성높은지역적부지증폭정도의예측평가가가능한부지주기를이용하여 (Sun et al., 2008), 대상광역대도시지역들의부지효과에관한공간구역화를수행하였다. GIS 기반 GTIS 구축을통해확장예측된공간지층정보와기존연구결과를토대로결정된각지층별대표 V S 의영역내위치별값을이용하여부지주기를연산하였다. 본연구의대상인 5 개도시지역들에대한부지주기의연산결과를 GIS 기반의 GTIS 내에서그림 과같이가시적으로표출하여지진재해에관한공간구역화를수행하였으며, 상대적공간위치확인을위해지표상배치의수계및건물또는도로레이어들도중첩제시하였다. 그림 의부지주기는지역내임의위치에서의부지고유지진응답특성을파악하고지진증폭정도를정량적으로예측할수있는지표이며, 이를근거로광역적영역도시내의임의위치별지진응답특성의차이를판단할수있다. 부지주기의전반적인위치별값의분포경향은기반암상부지층두께가부지주기산정의주요변수임에따라앞서구축된제시된기반암심도분포와대체로유사한경향을보이고있음을확인할수있다. 본연구의대상지역중 2차년도에우선연구가이루어진대전지역 ( 그림 (a)) 의경우대상영역내의주변산지를제외한주거및산업시설이밀집한평야지대부분영역에서부지주기는약 0.10 초에서 0.35 초의범위를보인다. 상대적위치파악을위해지표상배치로서의건물분포도중첩표출하였다. 이와같은범위의주기또는주파수에서의지배적지진응답가능성과그에따른지진동증폭으로인한지진재해가능성을예측해볼수있다. 또한, 층수에따른건물고유주기를 0.1 초로고려해볼때 (Kramer, 1996; Kim et al., 2002; Sun et

206 al., 2008), 3 층이나 4 층이하중저층건축구조물의지진시공진가능성및그에따른지진취약성을예측할수있다. 대상지역이주로주거영역임을감안해볼때, 중저층건축구조물들에대한내진성능평가및그에따른일부보강이필요한경우도발생할수있을것으로보인다. (a) 대전 (b) 광주 그림 대상지역의부지주기 (T G ) 에관한공간구역화

207 Site Period, T G (s) (c) 대구 (d) 부산 (e) 서울 그림 대상지역의부지주기 (T G ) 에관한공간구역화 ( 계속 )

208 역시 2차년도의우선대상인광주지역의경우약 0.10 초에서 0.27 초의범위를보이며, 건물의지표상배치로서부지주기의상대적위치변화에따른분포경향을파악해볼수있는데, 대체로연구영역내의도심평지에서큰부지주기분포를보이고있다. 따라서이러한주요분포주기대역의부지들에서의지배적지진증폭응답가능성과그에따른지진재해가능성을예측해볼수있다. 더불어, 층수에따른건물고유주기를 0.1 초로고려해볼때, 3 층정도이하건축구조물의지진시공진가능성및그에따른지진취약성을예측할수있다. 우선적용대상인대전과광주외의 3차년도추가적용대상인대구, 부산, 서울지역에대해서도그림 내에서부지주기의공간상의분포를직관적으로파악해볼수있다 ( 그림 (c) 그림 (e)). 이대상지역들에대해서는기존우선적용지역들의건물과는달리지표상배치로서도로레이어들을중첩하여제시하였다. 대구지역은연구대상영역내에서기반암심도가비교적깊은위치들인서쪽의남북방향으로낙동강인근과북쪽분지지형내의도심위치들에서 0.3 초를초과하는최대 0.33 초정도의부지주기분포를보여주고있다 ( 그림 (c)). 이러한부지주기분포와상응시켜볼때, 3 층에서 4 층정도건물이나구조물의지진시공진에따른취약성을고려해볼필요가있다. 해안지역인부산에대한부지주기분포를살펴보면 ( 그림 (d)), 낙동강삼각주와일부해안평지및구릉에서부지주기가큰값으로나타나고있다. 이러한분포경향은다른대상지역들처럼기존기반암심도분포경향과정성적으로유사하게나타난것으로서, 부지주기는최대 0.90 초정도였고산지를제외한도심주요지역들에서 0.20 초이상 0.9 초정도의범위로분포하고있다. 이러한부산지역에서의위치별변화가큰경향하에서넓은부지주기분포는대상지역내에서의다양한고유주기범위의건축물이나구조물의지진시취약성을의미할수있다. 따라서부산지역에대해서는여러관점의다양한내진대책이요구되며, 특히위치별로지반특성과연계한상부구조물의상호작용연계지진응답에대해파악해야할것으로보인다

209 국내대표적대도시인서울의연구대상영역인행정영역에대해서도부지주기분포를확인해보고, 영역내에서의위치별가능한부지지진응답차이를판단해보았다. 그림 (c) 의서울지역부지주기에관한전반적인위치별값의분포경향은기반암상부지층두께가부지주기산정의주요변수임에따라앞서제시된기반암심도분포와대체로유사한경향을보이고있음을확인할수있다. 서울지역의경우대상영역내의주요산지를제외한주거및산업시설이밀집한평지나구릉지대부분영역에서부지주기는약 0.30 초에서 0.59 초의범위를보인다. 따라서 3 층에서 6 층정도의중규모건축구조물의지진시공진가능성및그에따른지진취약성을예측할수있다. 대상서울지역의다양한구조물분포상황을고려해볼때, 구조물위치에따라서상당수의건축구조물들에대한내진성능평가및그에따른일부보강이필요한경우도발생할수있을것으로보인다. 이연구의대상인국내광역대도시와같은광범위한면적의도시전체에대한부지주기의지역적평가는대상영역에위치한구조물의지진취약도예측뿐만아니라대상영역내구조물에대한내진설계나내진성능평가목적의부지분류에활용될수있다 (Sun et al., 2008; Sun, 2012). 이를통해본연구의궁극적지향점인지진발생에따른지역적대응의기본정보로서의위치별부지분류에따른정량적증폭계수의제공이가능하다. 그러나광역적개념의예측정보임을고려해볼때, 예비적수준의설계지반운동결정으로한정하여활용될수있을것이다. 제한적이지만실질적유용성이확보될수있는이러한적용을위해, 본연구에서는대상지역들의부지주기에관한공간구역화정보 ( 그림 ) 를이연구에서도입정립한다각적기준적용의부지분류체계 ( 표 2.1.2) 를토대로부지주기 (T G ) 의재구역화 (rezoning) 를수행하여그림 에가시적으로표출하였다

210 Site Class B C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 (a) 대전 C4 C3 Site Class C2 B C1 (b) 광주 C3 C4 Site Class C2 B C1 (c) 대구그림 대상지역의부지주기 (T G ) 에따른부지분류의공간구역화

211 Site Class B C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4 E (d) 부산 Site Class B C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4 (e) 서울그림 대상지역의부지주기 (T G ) 에따른부지분류의공간구역화 ( 계속 ) 이미도출한부지분류체계 ( 표 2.1.2) 의여러분류기준중에서 T G 에따라공간 GIS 프레임내에서재가공하여 ( 선창국, 2009; 선창국, 2010b), 대상영역내임의부지에서의부지증폭계수결정이가능한부지분류에관한공간구역화정보로그림 에지표배치수계정보와함께도로또는건물정보와함께제시한것이다. 이를토대로대상영역전체에걸쳐실제부지선정을통한내진설계이전에예비적수준의내진설계확인을위한설계지반운동결정이가능하며, 더불어구역화된정보로부터특정위치시설물에대한내진

212 성능평가를위한기저정보를제공받을수있다. 뿐만아니라지진대응을위한기저자료로서의위치별부지증폭정도를증폭계수 (F a 및 F v ) 로파악할수있는데, 지진재해의직관적판단을위한암반노두가속도의단순한증폭비를고려하고자할경우단주기증폭계수 (F a ) 를이용할수있다 ( 서민우등, 2009). 부지분류분포 ( 그림 ) 에서확인할수있는바와같이, 도시주변산지에서다소넓게분포는부지분류 B를제외하고는대상지역연구영역들의주거와산업이밀집된평지및구릉지대부분은현행부지분류 C 및 D에해당되었다. 부산의일부부지들에서는깊은기반암심도와그에따른부지주기의큰분포에따라부지분류 E로도파악되었다. 이와같은분류분포는지진발생시분류 C 및 D 또는 E에해당되는부지들에서지진동이증폭되어지표면부근시설물에서의큰피해가능성을의미한다. 증폭가능분류에대해서만지역별로살펴보면, 2차년도우선적용대상인대전에서는부지분류 C와 D가모두분포하는반면, 광주에서는분류 C만분포한다. 또한, 3차년도적용대상지역들에서는대구의경우광주에서와같이분류 C까지만분포하였지만, 부산은분류 C와 D는물론분류 E 부지까지분포하였고서울의경우부지분류 C와 D가주요주거산업지역들에서지배적으로나타났다. 또한, 국내지반의부지주기에따른부지분류체계 ( 표 2.1.2) 의세분화된부지지반분류체계에따르면부지분류 C의경우풍화암및매우견고한토사 (Weathered Rock and Very Stiff Soil; C1 및 C2) 와중간정도견고한토사 (Intermediate Stiff Soil; C3 및 C4) 의모든지반조건이본연구대상인모든도시들에서나타났다. 그러나분류 C에비해상대적으로지진지반운동증폭가능성이큰깊고견고한토사 (Deep Stiff Soil) 조건인지반분류 D의경우, 부산과서울지역에서만 D1부터 D4까지분포하고있는것으로파악되었으며, 대전지역의경우도 D1 정도까지만존재하고있다. 이미언급한바와같이, 부지분류 E는부산의퇴적토발달위치들에서만분포하는것으로파악되었으나, 하천작용에의한퇴적토발달에따른부지분류 E의존재가능성에근거해볼때, 이연구의대상은아니지만최근서울주변지역의지속적인개발에따른광역도시화와그에따른도시화지역에서의지진시대규모

213 피해발생가능성을고려해볼때, 서울행정경계밖의한강하류부지들에서의두꺼운퇴적토발달에따른부지분류 E의존재가능성에대해서도추가적인전문가적연구가필요할것으로보인다. 대상지역들내에서도평야지를둘러싸고있는산지나구릉지및대상영역경계부는대부분부지분류 B로구분되었다. 이러한지반분류정보를토대로대상지역내모든부지에서의지반증폭계수산정및그에따른내진설계나내진성능평가를위한설계지반운동의결정이가능하다. 이러한지반운동결정은증폭계수들의도입을통해가능하며, 표 2.1.1의현행국내부지분류체계나표 2.1.2의국내지반에대한연구기반부지분류체계가부지증폭계수결정방법이될수있다. 우선세분화되고국내지반해석결과로부터도출한표 2.1.2를토대로대상지역들에대해파악해보면, 그림 (a) 의대전지역부지분류를통한지진재해구역화정보로부터의부지증폭계수는평야지에서단주기증폭계수 (F a ) 의경우최대 2.08 정도이고중장주기증폭계수 (F v ) 의경우최대 1.23 정도로예측되고있다. 더불어, 부지분류 C까지만존재하는것으로파악된광주지역과대구지역 ( 그림 (b) 와그림 (c)) 에서는 F a 의경우최대 1.90 정도이고 F v 의경우최대 1.19 정도로예측파악되었다. 또한, 현행기준인표 2.1.1을토대로파악해보면, 부지분류 D가분포하는대전지역은 F a 의경우최대 1.45 정도이고 F v 의경우최대 2.09 정도이며, 부지분류 C까지만분포하는광주지역은 F a 의경우최대 1.18 정도이고 F v 의경우최대 1.64 정도로파악해볼수있다. 또한, 대전지역처럼부지분류 D까지분포하지만세분화된기준 ( 표 참조 ) 에따르면, 대전의 D3와는달리 D4 분류까지분포하는서울지역 ( 그림 (e)) 에서는 F a 의경우최대 2.86 정도이고 F v 의경우최대 1.43 정도로결정할수있다. 반면, 현행기준인표 2.1.1에따라결정해보면, 부지분류 D까지분포하는대전지역과동일하게 F a 는최대 1.45 정도이고 F v 는최대 2.09 정도파악해볼수있다. 해안지역이면서기반암심도가깊고그에따라부지주기가긴부지들이분포하여 C와 D는물론 E 부지분류까지존재하는부산지역 ( 그림 (d)) 에서는최근제시된표 2.1.2를토대로도출하면 F a 는

214 최대 2.86( 부지분류 D4) 이고 F v 는최대 2.00( 부지분류 E) 정도로나타났으나, 현행의표 2.1.1을토대로도출하면부지분류 E에해당되는경우로서 F a 는최대 2.00 정도그리고 F v 는최대 3.36 정도로나타났다. 최근제시된표 2.1.2에근거한단주기증폭계수가중장주기증폭계수에비해크게예측된것은현재국내내진설계기준 ( 건설교통부, 1997) 과는상반되는현상으로서, 국내내륙지역에대한기존연구결과 (Sun, 2004; Sun et al., 2005; 선창국등, 2005b) 를반영하여부지주기에따른지반특성관련부지분류체계를부지효과와관련된지반조건구분에이용하고이를공간구역화에적용하였기때문이다. 부지분류에관한구역화정보의사용자가최근제안된부지분류체계 ( 표 2.1.2) 대신선택적으로현행내진설계기준의부지분류체계 ( 표 2.1.1) 를적용하게되면 ( 건설교통부, 1997; 선창국, 2010a), 이연구의모든대상지역들이행정구역단위의지역구분조건에따라구역 I에해당되므로 ( 건설교통부, 1997), 부지분류 C에대해서는 F a 와 F v 가각각 1.18과 1.64이고부지부류 D에대해서는 F a 와 F v 가각각 1.45와 2.09로결정된다. 본연구의대상광역지역들에서의부지고유지진응답에따른증폭정도평가와이를통한지역적으로고유한증폭계수의체계적재평가기반의설계지반운동의신뢰성높은정보제공을위해서는, 실제대상지역들에대한종합적이고체계적인연구가지속적으로진행되어야할것이다. 이연구에서는여러형태로제시해온직관적가시성이뛰어난 GIS 적용의여러정보표출뿐만아니라이러한표출정보들 ( 평면상에서 100 m 100 m 단위격자의정보 ) 을여러다른도구들을통해이용될수있도록범용자료화를수행하였다. 시각적으로표출된모든자료는기본적으로지리좌표체계를기반으로정보가연동되므로이러한좌표와함께이연구에서연산하거나도출한정보들중지반지진공학적주요지표인기반암심도 (H) 와부지주기 (T G ) 를스프레드쉬트 (spread sheet) 형식의기본적자료로가공하여그림 에서와같이각대상지역별로제공하였다. 각지역별쉬트에는이미토의된현행및최근제안의부지분류체계에따른부지분류 ( 세분화분류및일반적분류 ) 정보와그에따른단주기증폭계수 (F a ) 를제시하였다. 그림 의 F a 는표 2.1.2의세분화된증폭계수, 표 2.1.2의증폭계수의일반적부지분

215 류조건을반영한평균증폭계수 ( 분류 C의경우 C1부터 C4의증폭계수평균 ), 표 2.1.2의일반적분류조건내에서가장취약한세분화분류에해당되는증폭계수 ( 분류 C의경우 C4 그리고분류 D의경우 D4의증폭계수 ), 그리고암반노두가속도가 0.07g( 행정단위지역구분의구역 II) 에해당되는현행부지분류체계 ( 표 2.1.1) 의부지분류 ( 일반적분류 ) 에해당되는증폭계수로구분하여제시하였다. 현행분류체계의암반노두가속도 0.11g에해당되는조건은역시표 2.1.1을통해추가로파악할수도있다. 그림 의각지역에대해보여주고있는스프레드쉬트는좌측과우측의예시적구성으로이루어져있는데, 좌측은전체자료중에서초기부분이고우측은마지막부분을예시적으로캡처 (capturing) 한것이다. 따라서우측구성그림을통해전체자료의개수를파악할수있다. (a) 대전 (b) 광주그림 대상지역부지분류및증폭계수의공유를위한범용데이터쉬트

216 (c) 대구 (d) 부산 (e) 서울 그림 대상지역부지분류및증폭계수의공유를위한범용데이터 쉬트 ( 계속 )

217 2.3 주요광역시부지증폭정도분포의결론 주거와산업시설의밀집에따라지진시피해가집중될수있는국내 5 개광역대도시지역들 ( 대전, 광주, 대구, 부산, 서울 ) 에대한지반지진공학적관점의지진동증폭가능성정도의공간분포를예측과이에따른내진활용및지진대응을위한공간정보제공목적으로, GIS 기법토대의지반정보시스템을구축하고부지고유지진응답특성지표인부지주기에관한공간구역화를수행하였다. 국내다양한지역대상의부지효과평가및정량화에관한기존연구결과들을체계적으로고찰하고추가분석을수행하여부지증폭계수결정이가능한다각적기준적용의부지분류체계를개선도입하고부지주기에따른분류체계를적용하였으며, GIS 기법프레임내에서대상지역들의행정영역전체에걸쳐임의부지에서의부지분류에따른증폭계수결정이가능한공간구역화정보를제시하였다. 2차년도대상인대전의경우대상영역내의주거와산업시설이밀집한위치들에서대부분부지분류 C 및 D 로구분되었으며, 광주의경우증폭가능성이있는조건으로는부지분류 C만분포하였다. 최종 3차년도대상지역들의경우, 대구는부지분류 C까지만분포하였고, 대표적해안대도시인부산은낙동강삼각주위치들에서부지분류 E까지분포하였다. 또한, 국내대표적대도시인서울지역의경우한강이나지류하천들부근에서많은위치들이부지분류 D까지분포하였다. 그렇다할지라도이대상지역들모두주로외곽이나내부산지에서는넓은범위의분류 B 부지가분포하였다. 부지분류에관한공간구역화정보를이용하여본연구의제안부지분류체계의증폭계수뿐만아니라현행내진설계분류체계의증폭계수의선택적구분결정이가능하며, 이를통해지표면부근지반운동의정량적결정이가능하다

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235 웹기반의활성단층정보시스템사용자설명서 Active Fault Information System 한국지질자원연구원

236 목차 I. 시스템개요 1. 시스템개요 시스템구성 시스템접속... 2 Ⅱ. 시스템사용 1. 활성단층정보시스템초기화면 활성단층정보시스템메뉴구성 회원가입 사용자구분 활성단층검색 일반검색 지도검색 전문가사용 활성단층조사튜토리얼

237 Ⅰ. 시스템개요 1. 시스템개요 웹기반의활성단층정보시스템은한국지질자원연구원이 2009년 3월부터 2012년 8월까지자연재해저감기술개발사업인 활성단층지도및지진위험지도제작 (NP ) 연구를통해수집된활성단층정보를지도를기반으로검색할수있는시스템이다. 2. 시스템구성 - DBMS : PostgresSQL V9.1 - Map Server : Geoserver - User Interface : HTML, Flash, OpenLayer, Javascript - H/W : HP DL320 G6 (OS: Asianux) 3. 시스템접속 활성단층정보시스템을사용하기위해서는인터넷익스플로러 (IE 8.0 이상 ) 를실행한다음, 주소창에아래웹주소로입력한다. ->

238 Ⅱ. 시스템사용 1. 활성단층정보시스템초기화면 웹기반의활성단층정보시스템의초기화면이다 < 그림 1>. < 그림 1> 활성단층정보시스템초기화면 2. 활성단층정보시스템메뉴구성 주메뉴는 AFIS소개, 활성단층조사, 활성단층검색, 이용안내로구성되어있다. AFIS소개메뉴는활성단층정보시스템을소개하는페이지로, 개요, 주 요서비스, 공지사항으로구성되어있다

239 활성단층조사메뉴는활성단층이무엇이며, 어떻게조사되는지에대한사용자의이해를돕고자작성된페이지로, 활성단층정의, 조사방법및기준, 변위지형용어, 선구조도로구성되어있다. 활성단층검색메뉴는구축된활성단층정보를검색하는페이지로, 일반검색과지도검색으로구성되어있다. 이용안내메뉴는활성단층정보시스템에대한사용법을안내하는페이지이다. 3. 회원가입 초기화면의좌측에있는 [JOIN] 버튼을누르면, < 그림 2> 와같이회 원가입페이지가나오며, 회원가입에필요한항목들을입력한후 [ 회원가입하기 ] 버튼을누르면, 회원가입이완료된다. < 그림 2> 회원가입화면

240 4. 사용자구분 일반사용자 회할수있다. 회원가입을하지않아도활성단층에대한기본항목에대한정보를조 - 기본항목 : 단층, 소단층, 단층노두, 주소, 좌표 ( 경도, 위도 ), 단층형, 기반암 전문가사용자 회원가입을한경우에는관리자의허가후, 활성단층기본정보외에 다음과같은상세항목을조회할수있다. - 상세항목 :[ 기본항목 ], 기반암심도, 지형특성, 길이, 주향경사, 단층조선, 변위기준, 변위, 평균변위, 확실도, 활동도, 조사자, 연대측정정보, 단층조사보고서, 참고문헌 5. 활성단층검색 활성단층검색방법은검색항목을입력하여검색하는 [ 일반검색 ] 과지도를기반으로마우스를이용하여단층위치를클릭하여단층정보를검색하는 [ 지도검색 ] 방법으로구성되어있다. 5.1 일반검색 [ 일반검색 ] 은초기화면의오른쪽에검색항목을입력하여검색할수있으며 < 그림 3>, 주메뉴의 [ 활성단층검색 ] -> [ 일반검색 ] 메뉴를선택하면 < 그림 4> 와같이검색할수있는페이지가나타난다. - 검색항목 : 주소, 위경도, 단층노두명, 소단층명, 단층명, 단층형태, 연대측정방법

241 < 그림 3> 초기화면에서의일반검색화면 < 그림 4> 주메뉴의 [ 활성단층검색 ]->[ 일반검색 ] 에서의일반검색화면

242 검색방법 - 검색항목중에서어떤항목을이용하여검색할것인지결정한다음원하는항목을마우스를이용하여선택한후, 정보를입력하고, [Search] 버튼을누르면단층노두정보가검색된다. - [ 주소 ] 항목을이용한검색 [ 주소 ] 버튼을선택하고, 리스트박스에서검색하고자하는지역의주소를선택한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 5> 와같이검색주소지역에포함된단층노두정보가검색된다. 예 ) 경북, 경주시, 외동읍 (a) < 그림 5> 주소항목을이용한검색, (a) 주소입력창, (b) 검색결과 (b)

243 - [ 위경도 ] 항목을이용한검색 [ 위경도 ] 버튼을선택하고, 입력란에검색하고자하는범위의경도, 위도값을입력한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 6> 과같이검색주소지역에포함된단층노두정보가검색된다. 예 ) 경도 : ~ 130.0, 위도 : 34.5 ~ 36.0 (a) < 그림 6> 위경도항목을이용한검색, (a) 위경도입력창, (b) 검색결과 (b)

244 - [ 단층노두명 ] 항목을이용한검색 [ 단층노두명 ] 버튼을선택하고, 입력란에검색하고자하는단층노두명을입력한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 7> 과같이입력한단층노두명에해당하는정보가검색된다. 예를들어단층노두명에 진현 을입력한후 [Search] 버튼을누르면, 데이터베이스의 단층노두 필드항목에서 진현 이라는문자가포함된단층노두정보를검색하게된다. 예 ) 단층노두명 : 진현 (b) (a) < 그림 7> 단층노두명항목을이용한검색, (a) 단층노두명입력창, (b) 검색결과 - [ 소단층명 ] 항목을이용한검색 [ 소단층명 ] 버튼을선택하고, 입력란에검색하고자하는소단층명을입력한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 8> 과같이입력한소단층명에해당하는정보가검색된다. 예를들어소단층명에 외동 을입력한후 [Search] 버튼을누르면, 데이터베이스의 소단층 필드항목에서 외동 이라는문자가포함된단층노두정보를검색하게된다

245 예 ) 소단층명 : 외동 (b) (a) < 그림 8> 소단층명항목을이용한검색, (a) 소단층명입력창, (b) 검색결과 - [ 단층명 ] 항목을이용한검색 [ 단층명 ] 버튼을선택하고, 입력란에검색하고자하는단층명을입력한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 9> 와같이입력한단층명에해당하는정보가검색된다. 예를들어단층명에 울산 을입력한후 [Search] 버튼을누르면, 데이터베이스의 단층 필드항목에서 울산 이라는문자가포함된단층노두정보를검색하게된다. 여기서단층명은울산단층, 양산단층과같은대단층을의미한다. 즉, 대단층내에포함된단층노두가검색된다

246 예 ) 단층명 : 울산 (a) < 그림 9> 단층명항목을이용한검색, (a) 단층명입력창, (b) 검색결과 (b)

247 - [ 단층형태 ] 항목을이용한검색 [ 단층형태 ] 버튼을선택하고, 입력란에검색하고자하는단층형태를입력한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 10> 과같이입력한단층형태에해당하는정보가검색된다. 예를들어, 단층형태에 역단층 을입력한후 [Search] 버튼을누르면, 데이터베이스의 단층형 필드항목에서 역단층 이라는문자가포함된단층노두정보를검색하게된다. 여기서단층형태에는역단층, 정단층, 주향이동단층등이있다. 예 ) 단층형태 : 역단층 (a) < 그림 10> 단층형태항목을이용한검색, (a) 단층형태입력창, (b) 검색결과 (b)

248 - [ 연대측정방법 ] 항목을이용한검색 [ 연대측정방법 ] 버튼을선택하고, 입력란에검색하고자하는연대측정방법을입력한다음, [Search] 버튼을누르면, < 그림 11> 과같이입력한연대측정방법에해당하는정보가검색된다. 예를들어, 연대측정방법에 ESR 을입력한후 [Search] 버튼을누르면, 데이터베이스의 연대측정 필드항목에서 ESR 이라는문자가포함된단층노두정보를검색하게된다. 여기서연대측정방법에는 ESR, OSL, 14 C, K-Ar, Rb-Sr 등이있다. 예 ) 연대측정방법 : ESR (a) (b) < 그림 11> 연대측정방법항목을이용한검색, (a) 연대측정방법입력창, (b) 검색결과

249 - < 그림 11> (b) 의맨오른쪽에있는 [ 상세지도 ] 아이콘을클릭하면, 해당단층노두가위치한지도화면이표시되며, 단층노두위치를클릭하면단층노두명과 [ 정보보기 ] 버튼이표시되고, 여기서 [ 정보보기 ] 버튼을클릭하면, 지도화면하단에단층노두에대한기본정보가표시된다 < 그림 12>. < 그림 12> 상세지도화면 ( 예 : 가천단층 2)

250 5.2 지도검색 [ 지도검색 ] 은주메뉴의 [ 활성단층검색 ] -> [ 지도검색 ] 메뉴를선택하면 < 그림 13> 과같이 1:100만지질도와지진분포도가표시되어있으며, 마우스클릭을이용해단층정보를검색할수있는초기지도검색화면이나타난다. < 그림 13> 지도검색초기화면 1 레이어컨트롤 2, 3 지도화면컨트롤 4 스케일바표시 5 축척표시 6 위경도좌표표시 7 검색가능항목표시 8 검색결과표시

251 1 레이어컨트롤 - 활성단층정보시스템에구축되어있는지도레이어를제어하는기능을수행한다. - 활성단층 이라고쓰여진곳의왼쪽에위치한 + 를마우스로클릭하면아래와같이시스템에서제공하는지도레이어가표시된다. - 각각의레이어에있는 v 를클릭하면레이어켰다, 끌수있어, 해당레이어가화면에보이게또는사라지게할수있다. 초기에는모두켜져있는상태이다. - 각각의레이어에있는 + 를클릭하면아래와같이해당레이어의범례가표시된다

252 예 ) 역사지진레이어의범례 - 레이어컨트롤맨상위에있는슬라이드바는각각의레이어의투명도를조절하는기능을수행한다. - 먼저투명도를조절하고자하는레이어를선택한후 - 를누르면투명도값이낮아져바로아래에위치한레이어와중첩되어표시되며, + 를누르면투명도값이커지게된다. - < 그림 14> 는지질도레이어의투명도조절예로, 투명도값을낮추면지질도와아래에위치한음영기복도와중첩되어지질도를입체적으로표현하는효과를나타낼수있다

253 예 ) 지질도투명도조절 (a) < 그림 14> 지질도투명도조절화면, (a) 투명도 100%, (b) 투명도 50%, (c) 투명도 0% (b) (c)

254 2, 3 지도화면컨트롤 지도화면의확대, 축소, 이동, 거리재기기능을수행한다. - 2의돋보기모양의아이콘은사용자가원하는지역을마우스로드래그하여지도화면을확대, 축소할수있는기능을수행한다. - 2의십자가모양의아이콘은사용자가지도화면을클릭하여원하는위치로이동시킬수있다. - 2의측정 (measure) 아이콘을누르면아래와같이윈도우창이열린다. navigate 는화면이동기능을수행한다. measure distance 는거리재기기능으로마우스를이용하여선을그리면, 그려진선의거리가표시된다

255 < 그림 15> 거리재기화면 measure area 는면적재기기능으로마우스를이용하여다각형을 그리면, 그려진다각형의면적이표시된다. < 그림 16> 면적재기화면

256 - 3은이동기능과확대, 축소, 전체화면표시기능을수행한다. - 3의화살표아이콘은상, 하, 좌, 우지도화면이동기능을수행한다. - 3의 + - 아이콘은지도화면확대, 축소기능을수행한다. - 3의지구본아이콘은전체화면을표시하는기능을수행한다. 4 스케일바표시 - 지도화면의왼쪽하단에축척을나타내는스케일바가표시된다. 5 축척표시 - 지도화면의축척값을표시한다. 지도화면을확대, 축소할때마다자 동으로축적값이변경된다. 6 위경도좌표표시 - 지도화면의하단중앙에마우스포인트가위치하는위경도좌표값 (WGS84 좌표계 ) 이표시된다. 7 검색가능항목표시 - 지도검색에서단층노두를검색하기위해서는지도화면의축척에따라검색가능한레이어가지도화면우측하단에표시된다. - 1:100만축척이상에서는단층에서검색가능하고, 1:10만 ~ 1:100만축척사이에서는소단층에서검색가능하며, 1:10만미만에서는직접

257 단층노두를클릭하여단층노두정보를검색할수있다. 8 검색결과표시 - 지도검색에서검색된단층노두리스트가표시된다. 예 1) 단층레이어에서울산단층을선택하여검색된결과 < 그림 17> 단층레이어에서울산단층을선택하여검색된울산단층대에분포하는단층노두검색결과

258 예 2) 소단층레이어에서울산단층을선택하여검색된결과 < 그림 18> 소단층레이어를선택하여검색된신화단층대에분포하는단층노두검색결과 예 3) 단층노두레이어에서단층노두을선택하여검색된결과 < 그림 19> 단층노두레이어에서단층노두를선택하여검색된결과 ( 예 : 입실단층 1)

259 5.3 전문가사용자 일반사용자는활성단층노두에대한기본정보만을검색할수있으며, 허가를받은전문가사용자는기본정보외에단층변수에대한상세정보를검색할수있다. 허가받은사용자가로그인하여단층노두를검색하면검색된결과리스트의맨오른쪽에상세정보페이지로넘어갈수있는링크아이콘이표시된다 < 그림 20>. < 그림 20> 전문가사용자로로그인하여검색한단층노두검색리스트 개곡1 단층노두의상세정보링크아이콘을클릭하면, < 그림 21> 과같이상세정보페이지가표시된다. - 상세정보페이지상단에는구글맵상에단층의위치가표시되며, 우측상단에지도, 위성, 지형버튼을누르면해당지도화면이표시된다. 기본적인사용법은구글맵지도사용법과동일하다. - 구글맵하단에는연대측정정보를비롯한상세한단층정보를포함하고있는단층변수테이블이표시된다. - 단층정보 의 PDF 아이콘을클릭하면, PDF 문서로작성된단층노두보고서를볼수있다. - 참고문헌 에는단층정보와관련된참고문헌목록이표시된다

260 < 그림 21> PDF 단층노두보고서 ( 예 : 개곡단층 1)

261 < 그림 23> 단층노두상세정보화면 ( 예 : 개곡단층 1)

262 6. 활성단층조사튜토리얼 활성단층정보시스템에서는활성단층조사와관련되어간략히작성된튜 토리얼을제공한다. 여기서제공하는내용은활성단층정의, 조사방법및기준, 변위지형용어, 선구조도이다. 활성단층정의 에서는활성단층의정의및국내의활성단층연구현황을간략하게소개하고있다. 조사방법및기준 에서는활성단층연구조사의흐름도를비롯해 1 기자료수집, 정리및검토, 2 지형분석및조사, 3 상세지형및지질조사, 4 활성단층조사에따른시추조사, 5 활성단층트렌치조사, 6 지구물리탐사, 7 확실도및활동도기준에대한설명자료를제공한다. 변위지형용어 에서는활성단층과관련된변위지형에대한용어설명자료를제공한다. 선구조도 에서는한반도광역선구조도를비롯해간략한설명자료를제공한다. < 그림 24> 활성단층조사튜토리얼 ( 예 : 활성단층정의 )