액상화 평가를 위한 안전율 기준의 적정성에 관한 논의 = Study on the Properiety of Safety Factor Criteria for Liquefaction Assessment

국문 초록 (Abstract)

2017년 포항지진(Mw 5.4) 당시 국내 최초로 액상화 현상이 관측되면서, 액상화에 관한 다양한 연구가 수행되었고 이를 반영하여 국내 액상화 평가기준이 개정되었다. 포항지진 이전에는 구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)에 따라 안전율 1.5가 적용되었으나, 이후 개정된 내진설계일반(MOLIT, 2018)에서는 안전율 1.0으로 변경되어 현재까지 적용되고 있다. 본 연구에서는 서울 및 인근 지역의 시추자료 약 23,000공을 활용하여 기존 기준과 개정 기준에 따른 액상화 평가를 수행하고, 그 결과를 비교·분석함으로써 국내 액상화 평가기준의 적정성을 검토하고자 한다. 각 시추공에 대해 지표면으로부터 30 m 깊이까지의 평균 전단파속도(Vs30)를 산정하여 지반분류를 수행하였으며, 지진재현주기 1,000년에 해당하는 암반 노두가속도를 적용하였다. 액상화 평가는 안전율(FS)과 액상화 가능지수(LPI)를 이용하여 수행하였다. 기존 기준인 안전율 1.5를 적용한 결과, 연구지역의 약 69%가 ‘액상화 발생가능’ 영역으로 분류되었으나, 이 과정에서 액상화 발생 가능성이 없는 산지 지형까지 ‘액상화 발생가능’ 영역에 포함되는 것으로 나타났다. 또한 LPI를 산정하여 액상화 위험도를 평가한 결과, ‘액상화 발생가능’ 영역 내에 LPI ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’으로 평가된 지역이 일부 포함된 것으로 나타났다. 반면, 개정 기준인 안전율 1.0을 적용한 결과, ‘액상화 발생가능’ 영역은 기존 기준 대비 약 32% 수준으로 감소하였으며, 이 과정에서 산지 지형과 LPI ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’ 등급에 해당하는 영역이 ‘액상화 발생가능’ 영역에서 제외되었다. 그러나 동시에 LPI ‘높음’ 및 ‘매우 높음’으로 평가된 일부 위험 지역이 ‘액상화 발생가능’ 영역에서 제외되는 문제가 나타났다. 이러한 기존 및 개정 기준의 한계를 보완하기 위해, 안전율을 1.0에서 1.5까지 0.1 단위로 세분화하여 안전율 기반 ‘액상화 발생가능’ 영역과 LPI 분포 간의 공간적 일치도를 비교·분석하였다. 그 결과, 안전율 1.1에서 두 평가 간의 공간적 일치도가 가장 높게 나타나 연구지역인 서울의 지반 조건을 보다 합리적으로 반영하는 것으로 판단된다. 이에 이번 연구에서는 연구지역의 지반 특성을 고려한 새로운 액상화 평가기준으로 안전율 1.1을 제안한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The 2017 Pohang earthquake ($M_w$ 5.4) marked the first recorded instance of liquefaction in South Korea, prompting extensive research and subsequent revisions to domestic assessment criteria. Prior to the earthquake, the Foundation Design Criteria (MOLIT, 2016) mandated a Factor of Safety (FS) of 1.5. However, the post-earthquake General Seismic Design (MOLIT, 2018) lowered this threshold to 1.0. This study evaluates the appropriateness of these criteria by analyzing approximately 23,000 borehole datasets from Seoul and its vicinity. Site classification was determined based on the average shear wave velocity of the upper 30 m ($V_{S30}$), applying peak ground acceleration for a 1,000-year return period. Liquefaction potential was assessed using both the FS and the Liquefaction Potential Index (LPI). Results showed that applying the FS 1.5 criterion classified approximately 69% of the study area as "liquefiable." This overly conservative threshold included mountainous regions with no liquefaction potential and areas with "Low" or "None" LPI values. Conversely, the FS 1.0 criterion reduced the liquefiable area to approximately 32%, effectively excluding mountainous terrain and low-risk zones, but resulted in the omission of some areas classified as "High"
to "Very High" risk by LPI. To address these limitations, this study examined the spatial agreement between FS-based liquefiable areas and LPI distributions across FS thresholds from 1.0 to 1.5 in increments of 0.1. The analysis revealed that an FS of 1.1 yielded the highest spatial agreement, reasonably reflecting the geotechnical conditions of Seoul. Therefore, this study proposes an FS of 1.1 as an optimized liquefaction assessment criterion for the region.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구배경 및 필요성 1
• 2. 연구지역 5
• II. 이론적 배경 9
• 1. 액상화 현상 9
• 2. 선행연구 11
• 3. 국내 액상화 평가기준 및 방법 14
• III. 데이터 및 연구방법 18
• 1. 데이터 18
• 2. 연구방법 22
• IV. 결과 38
• V. 토의 40
• 1. 액상화 평가기준의 적정성 검토 40
• 2. 공학적 자료의 한계점과 지질지형 요소의 활용 47
• VI. 결론 48
• 참고문헌 49