후쿠오카 지진 자료를 이용한 주요 관측소 지반의 동적 증폭특성에 관한 연구

김준경,Kim. Jun Kyoung 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.1

구조물과 지반상호간의 동적 특성을 보다 신뢰성 있게 분석하여 지진재해로부터 구조물을 효과적으로 보호하기 위해 지반의 증폭특성은 반드시 고려되어야 하는 요소이다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura(1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 본 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 제시되었으나. 최근 S파 및 Coda파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있어 본 연구에서 S파 에너지에 적용하였다. 2005년 3월 20일 발생한 후쿠오카 본진을 포함하여 규모 3.0이상의 모두 12개 중규모의 후속 지진으로부터 국내 관측소에 관측된 255 여개의 지반진동 자료를 분석하였다. 이를 이용하여 8개 주요 국내 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 각각의 지진관측소마다 저진동수, 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수기 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 본 연구의 결과를 다른 분석방법을 적용하여 얻어진 결과와 비교하면 국내 지반의 동적 특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 줄 수 있다. For protecting effectively structures from seismic hazard through more reliable estimation of soil-structure interaction, site amplification characteristics should be considered. Among various estimation methods, this study used the Nakamura`s method (1989) for estimating site amplification. This method was originally applied to background noise. However, recently this method has been extended and applied to the S wave and Coda wave energy successfully. This study applied the Nakamura`s method to the S wave. We used more than 255 observed ground motions from 12 macro earthquakes including main Fukuoka earthquake (2005/03/20, M=6.5) and then analysed site amplification characteristics for 8 major seismic stations. Each station showed characteristics of site amplification property in low-, high- and specific resonance frequency ranges. Comparison of this study to other studies can give us much information about dynamic amplification of domestic sites characteristics and site classification.

한반도 남동부 지진의 지각매질 특성 및 지진원 특성 변수 연구

김준경,강익범,Kim. Jun-Kyoung,Kang. Ik-Bum 한국방재학회 2002 한국방재학회논문집 Vol.2 No.1

내진설계에 이용되는 지반진동과 관련된 주요 입력자료는 지진재해도 및 지반 응답스펙트럼 등이 있고 이러한 지진재해도 및 지반 응답스펙트럼을 평가하기 위하여 지역특성에 고유한 감쇠식이 필수적이다. 지역특성에 적합한 지반진동 감쇠식의 계수를 결정하기 위해 지진원 변수 및 지진파 전달특성 변수가 반드시 필요하고 본 논문에서는 지진원 변수 및 지진파 전달특성 변수를 평가하였다. 지진원 변수 및 지진파 전달특성 변수는 관측 지반 지진동에 대해 비선형적인 지배방정식을 이루고 있는 모델을 이용하였다. 이러한 비선형 지배방정식에 대한 수치해석 알고리즘을 통하여 지진원 변수 및 지진파 전달특성 변수 전체를 동시에 구하였다. 지반진동 자료는 주로 한반도 동남부 지역에서 발생하여 경상분지 주변 관측망에서 관측된 지반진동 자료를 이용하였다. 분석결과에 의하면 3개 지진원의 모멘트 지진규모(Mw)는 각각 2.9, 3.1 및 3.2로 분석되었다. 또한 3개 지진원의 코너 주파수는 각각 8.2, 6.9 및 8.3 Hz로 분석되었다. 그리고 지각 심부의 비탄성 감쇠율(Qo) 및 주파수 지수값 (<TEX>${\eta}$</TEX>)은 약 211 및 0.63으로 평가되었다. 지각 천부의 비탄성 감쇠율(<TEX>${\kappa}$</TEX>)은 각각의 관측소에서 약 0.02에서 약 0.06의 범위의 값을 가지고 있는 것으로 평가하였다. 결론적으로 하부지각 및 상부 지각의 비탄성 감쇠율 값을 미국 중동부와 서부와 비교할 경우 미국의 서부지역과 유사한 값을 보여주었다. 또한 지진원의 특성도 응력강하값 만을 고려한다면 역시 미국의 서부지역과 유사한 값을 보여주었다.TEX>의 범위로서 관측치와 거의 일치하였다. 그리고 분석유역의 양수 전의 모의발생분석 결과를 이용하여 지하등수두분포와 유속벡터를 산정한 결과 지하수 유동분포는 높은오름과 문석이오름 등에서 월랑봉, 용눈이오름 및 손자봉 등 각 방향으로 고르게 유출되고 있는 것으로 분석되었다. 이러한 분석결과는 MODFLOW모델과 비교할 때 일치된 결과를 나타내었다.기 등 벼 생육의 질적인 변화를 보이는 시기에 따라 나누어 분석하는 것이 변화추이를 더 잘 설명하는 것으로 나타났다. 모든 군에서 법랑질에 대한 광중합 복합레진의 미세전단 결합강도는 화학중합 복합레진보다 통계학적으로 높게 나타났다 (p < 0.05). 4. 모든 접착제와 법랑질 계면은 긴밀한 접합을 나타내어 화학중합 복합레진과 접착제 간에 비적합성이 나타나지 않았다.이를 나타내었다. (F = 49.705, p = 0.000) 3. B-IM군의 Ra 증감율은 F 군에 비해 210.72%감소되었으며, B-8 군과 B-15군의 Ra 증감율은 B-IM군에 비해 각각 35.49%와 51.35% 증가되었다. 4. FE-SEM 관찰에서 B-IM 군은 매우 평활한 복합레진 표면을 나타내었고, B-8 군은 전체적으로 평활한 복합레진 표면을 보였지만 표면에 수직으로 아주 얕은 흠집을 나타내었다. B-15 군은 복합레진 표면의 중앙에서 B-8군보다 더 넓고 불규칙한 수직의 흠집을 나타내었고, B-18군은 복합레진 표면 전체에 넓은 흠집을 나타내었다.교적 낮은 농도의 영양염류를 가지고 있고, 많은 처리수량을 요구하는 부영양화된 저수지의 수질개선을 위해서는 높은 수리학적 부하조건에서 시간당 정화량을 늘리는 관리방법이 Both non-linear damping values of the deep and shallow crustal materials and seismic source parameters are found from the observed near-field seismic ground motions at the South-eastern Korean Peninsula. The non-linear numerical algorithm applied in this study is Levenberg-Marquadet method. All the 25 sets of horizontal ground motions (east-west and north-south components at each seismic station) from 3 events (micro to macro scale) were used for the analysis of damping values and source parameters. The non-linear damping values of the deep and shallow crustal materials were found to be more similar to those of the region of the Western United States. The seismic source parameters found from this study also showed that the resultant stress drop values are relatively low compared to those of the Western United Sates. Consequently, comparisons of the various seismic parameters from this study and those of the United States Seismo-tectonic data suggest that the seismo-tectonic characteristics of the South eastern Korean Peninsula is more similar to those of the Western U.S.

국내 속도 지반운동을 이용한 수직 응답스펙트럼 특성 분석

김준경,Kim. Jun Kyoung 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.1

최근 국내에서 발생한 4.8이상의 5개 중규모 지진으로부터 관측된 가속도가 아닌 속도지반운동을 이용하여 수직 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 응답스펙트럼 분석에 이용된 지반운동 개수는 5개 중규모 지진으로부터 관측된 수직성분 51개이며 고유진동수 변화에 따른 지반응답을 구하고 최대 지반속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 연구결과에 의하면 고유진동수에 대한 의존성이 대단히 큼을 보여주었다. 또한 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 0.1 g에 스케일된 Regulatory Guide 1.60(1968)과 비교한 결과 특히 약 2 - 3 Hz이하의 낮은 고유진동수 대역에서 Regulatory Guide 1.60(1968)을 초과하고 있음을 보여 주었다. 또한 3개 지반조건(SC, SD 및 SE)에 스케일된 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 비교한 결과 약 0.2초(5 Hz) 이하의 장주기 대역의 전체 대역에서 수직 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 관측자료의 질적 향상 및 양적인 보강축적 등을 통하여 향후 국내 지진활동 실정에 더욱 적합한 내진설계 기준 마련할 필요가 있고 특히 위에서 제시되 고유진동수에 대역에서 속도응답스펙트럼의 특성을 심각하게 고려할 필요가 있다. The vertical velocity response spectra, not acceleration, using the observed ground motion from the recent 5 macro earthquakes, larger than 4.8 in magnitude, were analysed and then were compared to both the seismic design response spectra (Regulatory Guide 1.60, 1968), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings(1997). 51 vertical ground motions were used and vertical response spectra were normalized with respect to the peak velocity value of each ground motion. The results showed that response spectrum has strong dependency on natural frequency or natural period. The results also showed that the vertical velocity response spectra revealed higher values for frequency bands below approximately 2 - 3 Hz than Regulatory Guide 1.60(1968), which were scaled to 0.1 g. The results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum(500 years of recurrence rate) for the 3 different soil types(SC, SD, and SE) and showed that the vertical response spectra revealed higher values for the frequency bands above approximately 0.2 second (5Hz) than the Korean Standard Response Spectrum. Through the qualitative improvements and quantitative enhancement of the observed ground motions, it is necessary that the conservation of vertical seismic design response spectrum should be considered more significantly for the frequency bands suggested above.

매립장 침출수 환경 재해에 관한 연구

김준경,배효준,최오순,Kim, Jun-Kyoung,Bae, Hyo-Jun,Choi, Oh-Soon 한국방재학회 2003 한국방재학회논문집 Vol.3 No.4

생활폐기물 및 산업폐기물은 인간의 활동으로부터 배출되며 소각법 혹은 매립법 또는 2가지 방법을 동시에 이용하여 처리되고 있다. 특히 매립법은 침출수로 인하여 매립지가 있는 지역의 지하수계를 심각하게 오염시켜 환경재해를 발생시키고 있다. 따라서 오염지역의 침출수 오염특성을 3차원적으로 조사하여 환경재해를 최소화하는 것이 중요하다. 본 연구는 비위생 매립지인 충주시 노은 매립장의 3차원적 침출수 오염특성을 조사하였다. 조사를 위한 1개 측선의 방향은 주된 매립지 경계와 평행하도록 설치하였다. 노은 매립장을 탐사한 결과 가장 상부층은 안정화가 완전하게 진행되었으나 가장 하부층은 부분적으로 침출수가 일부 존재하는 것으로 분석되었다. The domestic and the industry wastes which mainly come out of human life activities have been usually processed mainly by the incineration method and/or the method of reclamation. The method of reclamation, specially open dumping, has caused significant environmental pollution problems on the local or regional soil and groundwater system by leachate. Therefore, to investigate the 3-D structure characteristics of environmental pollution area is one of the hot subjects. We applied dipole-dipole method of electrical resistivity survey to investigate 3-D environmental contamination characteristics of the Noeun landfill area. For electrical resistivity survey, the line for measurements was established parallel to the main boundary of the Noeun landfill, for effective investigation of the whole landfill area. The result shows that the uppermost layer of the Noeun landfill is believed to be stabilized completely, based on the result of electrical resistivity values. However, the lowest layer of the Noeun landfill was partially polluted by leachate. Therefore, the electrical resistivity survey method is believed to be the one of the most effective methods to investigate three-dimensional distribution of leachate occurred in the lower part of landfill area.

탄성파 굴절법 토모그래피 방법을 이용한 노은 폐기물 매립장의 지반 구조 분석

김준경,Kim, Jun-Kyoung 한국지구과학회 2006 韓國地球科學會誌 Vol.27 No.4

본 논문에서는 노은 생활 폐기물 매립장의 사전 환경 영향 평가 단계에서 수행되었고 주로 기반암 깊이와 침출수 분포를 조사하기 위해 굴절법 토모그래피 방법이 수행되었다. 본 탐사 방법은 토목 분야와 환경 분야에 응용되어왔다. 굴절법 토모그래피 방법을 수행하기 위해 침출수의 예상 유동방향과 직각으로 추정되는 3개의 측선을 설정하여 적용하였다. 본 연구 지역인 노은 생활 폐기물 매립장은 개략적으로 3층 구조로 구성되어 있고 하류에서 상류 지역으로 갈수록 기반암까지 깊이가 점진적으로 얕아지고 특히 하류 지역에서는 부분적으로 침출수 등이 충진되어 있는 지층이 존재하고 있음이 확인되었다. 따라서 생활 폐기물 매립장 하부 지반의 침출수의 분포 뿐만 아니라 매립장 하부의전체적인 지반 구조를 분석하기 위해 굴절법 토모그래피 탐사가 효과적인 방법으로 확인되었다. A seismic tomography using refraction waves is applied to provide information on depth of basement rocks and leachate distribution of the Noeun waste landfill site for the stage of preliminary environmental survey. This method is generally applied to civil and environmental areas. Three lines, apparently perpendicular to the potential leachate flow direction in this site, were installed to investigate the waste landfill site in pseudo three dimensional geometry. The results show that the site is composed of 3 layers and depth of basement becomes shallower at the upstream area of the landfill site than that of the downstream area. Moreover, some parts of the second layer and the basement at the down stream area are partially infiltrated by the leachate, probably related to the disturbed distribution of the different velocity materials within the second layer. In Conclusion, refraction wave tomography is found to be one of the most efficient way to investigate waste landfill site.

Fukuoka 연속 지진의 관측자료를 이용한 수평응답스펙트럼 특성 분석

김준경(Jun Kyoung Kim) 한국암반공학회 2014 터널과지하공간 Vol.24 No.5

2005년 3월 20일 규모 6.5의 후쿠오카 본진이 발생하였고 이후 발생한 규모 3.7 이상의 15 개 중규모 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 수평 응답스펙트럼을 분석하였다. 결과를 국내 원자력관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 수평성분 178개 지반진동을 이용하여 고유진동수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 연구결과는 응답값에 대한 진앙거리 의존성이 대단히 크다는 것을 보여주었다. 또한 국내 원자력시설물의 내진기준인 Regulatory Guide 1.60과 비교한 결과는 일부 구간 즉 약 8 ~ 10 Hz 구간과 약 16 ~ 20 Hz의 2개의 구간에서 표준편차를 더한 값이 Regulatory Guide 1.60 보다 약간 초과함을 보여 주었다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계 응답스펙트럼을 3 개 지반조건에 적용한 결과는 거의 모든 주기 대역에서 분석된 응답스펙트럼이 SE 지반조건의 설계 응답스펙트럼(500년 재래주기, 지진구역 1, SE 지반조건)을 초과하고 있다. 500년 재래주기는 가장 약한 내진 설계기준에 해당하기 때문에 거의 모든 주기 대역에서 본 연구로부터 분석된 응답스펙트럼이 해당 기준을 초과하고 있다. 신뢰성을 보다 증가시키기 위해 향후 한반도 및 한반도 주변 해외 발생지진으로부터 관측된 지진자료를 대폭적으로 보강하여 관측 지진자료의 다양성을 유지하는 것이 필요하다. The horizontal response spectra using the observed ground motions from 15 Fukuoka earthquake series, including main earthquake (2005/03/20; Mw=6.5), were analysed and then were compared to both the seismic design response spectra (Regulatory Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings (1997). 178 horizontal ground motions, without considering soil types, were used for normalization with respect to the peak acceleration value of each ground motion. The results showed that response spectrum have strong dependency on epicentral distance. The results also showed that the horizontal response spectra revealed higher values for frequency bands at two frequency bands (about 8 – 10 and 16- 20 Hz) than Regulatory Guide 1.60. The results were also compared to the Korean Standard Building Design Spectrum for the 3 different soil types and showed that thehorizontal response spectra revealed higher values for almost all period bands than the Korean Standard Response Spectrum (500 yrs; Return Period; Seismic province 1; SE soil conditions). Through the qualitative improvements and quantitative enhancement of the observed ground motions, the diversity of the observed ground motions should be considered more significantly to improve the certainty of response spectrum.

최근 발생지진 관측자료를 이용한 응답스펙트럼 분석

김준경(Jun-Kyoung Kim) 한국암반공학회 2009 터널과지하공간 Vol.19 No.6

최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 74개 및 89개이며 주파수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값를 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 1 ㎐ 이상의 전체 고주파수 영역에서 수평 성분 스펙트럼이 Reg. Guide 1.60 보다 높은 값을 보여 주었다. 수직성분은 약 7~8 ㎐ 부근에서 약간 초과하였다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 3개 지반조건에 적용한 결과를 분석 자료와 동시에 비교한 결과 특히 약 2초(0.5 ㎐) 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SE 지반조건)에서 수평 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 수직성분은 전체 주기 영역에서 SD 지반조건의 기준과 유사한 특징을 보여 주었다. 물론 이러한 현상은 국내 지각의 주파수별 감쇠 및 부지 직하부의 감쇠 특성 등과 복합적으로 관련되어 발생한 현상으로 판단된다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 수평 성분의 약 1 ㎐ 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 기준의 보수성을 심각하게 고려할 필요가 있다. The horizontal and vertical response spectra using the observed ground motion from the recent 5 macro earthquakes were analysed and then were compared to both the seismic design response spectra(Reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings(1997). 74 horizontal and 89 vertical observed ground motions, without considering soil types, were used for normalization with respect to the peak acceleration value of each ground motion. The results showed that the horizontal MPOSD(Mean Plus One Sigma Standard Deviation) response spectra revealed much higher values for the whole frequency bands above 1 ㎐ than Reg. Guide(1.60). For the vertical response spectra, the results showed slightly higher than just between 7 and 8 ㎐ frequency band. The results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum for the 3 different soil types and showed that the horizontal MPOSD response spectra revealed much higher values for the whole periods below 2 second(0.5 ㎐) than those of SE soil type. The vertical response spectra showed similar to the values of the Korean Standard Response Spectrum of SD soil type. These spectral values dependent on frequency could be related to characteristics of the domestic crustal attenuation and the effect of each site amplification. However, through the qualitative improvements and quantitative enhancement of the observed ground motions, the conservation of horizontal seismic design response spectrum should be considered more significantly for the whole frequency bands above the 1 ㎐.

5개 중규모 지진의 속도 관측자료를 이용한 수평 응답스펙트럼 특성 분석

김준경(Jun-Kyoung Kim) 한국암반공학회 2011 터널과지하공간 Vol.21 No.6

최근 한반도 및 주변해역에서 발생한 규모 4.8 이상의 5개 중규모 지진으로부터 관측된 속도 지반운동 파형을 이용하여 수평 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 우선 가속도 지반운동을 이용하여 얻어진 수평 응답스펙트럼, 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준, 마지막으로 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반운동은 수평성분 102개(NS 및 EW 성분 포함)이며 고유진동수에 따른 응답을 구하고 각각의 최대 지반 속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 첫째, 가속도 응답스펙트럼과 비교한 결과 속도 응답스펙트럼 값은 특히 중간주기에서 높은 응답을 보여 주었고 이에 비해 가속도 응답스펙트럼은 특히 단주기 즉 높은 고유진동수 영역에서 높은 응답을 보여 주었다. 둘째, 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 속도 응답스펙트럼 값은 약 6-7Hz를 시작점으로 보다 낮은 장주기 영역에서 기준값을 초과하는 현상을 보여 주었다. 셋째, 500년 재래주기에 해당하는 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 SC, SD 및 SE지반 조건과 같은 3개 지반조건과 동시에 비교한 결과 차례로 약 1.5초, 2초 및 3초에서 시작하여 보다 장주기 영역에서 국내 일반 구조물 표준 설계 응답스펙트럼값을 초과하였다. 동일한 부지에서 일반적으로 가속도 응답스펙트럼은 단주기에서 가장 큰 값을 나타내며, 속도 응답스펙트럼은 중간주기에서 가장 크며, 마지막으로 변위 응답스펙트럼은 장주기에서 가장 큰 값을 가진다는 국외 연구결과가 국내 지반운동을 이용한 결과에서 역시 적용가능하다는 점을 확인시켜 주었다. 최근 국내에서도 건축물의 초고층화 등으로 구조물의 디자인이 기존의 단주기에 비해 중간주기 및 장주기 영역이 상대적으로 강조되고 있어 이러한 중간주기영역에서 수평 응답스펙트럼의 정보는 향후 대단히 중요하다고 할 수 있다. The velocity horizontal response spectra using the observed ground motions from the recent 5 macro earthquakes, equal to or larger than 4.8 in magnitude, around Korean Peninsula were analysed and then were compared to the acceleration horizontal response spectra, seismic design response spectra (Reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and finally the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings. 102 velocity horizontal ground motions, including NS and EW components, were used for velocity horizontal response spectra and then normalized with respect to the peak velocity value of each ground motion. First, the results showed that velocity horizontal response spectra have larger values at the range of medium natural period, but acceleration horizontal response spectra have larger values at the range of short natural periods. Secondly, the results also showed that velocity horizontal response spectra exceed Reg. Guide 1.60 for longer natural periods bands less than 6-7 Hz. Finally, the results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum for the 3 different soil types(SC, SD, and SE soil type) and showed that velocity horizontal response spectra revealed much higher values for the frequency bands below 1.5(SC), 2.0(SD), and 3.0(SE) seconds, respectively, than the Korean Standard Response Spectrum. The results suggest that the fact that acceleration, velocity, and displacement horizontal response spectra have larger values at the range of short, medium, and long natural periods, respectively, can be applied consistently to those form domestic ground motion, especially, the velocity ground motion. Information on response spectrum at such medium range periods can be very important since the domestic design of buildings and structures emphasizes recently medium and long natural periods than short one due to increased super high-rise buildings.

최근 백령도해역 발생지진의 지진원 및 응답스펙트럼 특성 분석

김준경 ( Jun Kyoung Kim ) 한국지구물리·물리탐사학회 2011 지구물리와 물리탐사 Vol.14 No.4

최근 백령도 해역에서 발생한 규모 4.3에 해당하는 중규모 지진(2011년 6월 17일)으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 지진원 기구 및 수평 응답스펙트럼을 분석하였다. 분석결과를 한반도의 응력방향과 비교하였고 또한 국내원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 지진원 연구에 이용된 지반진동은 3개 관측소(각 관측소에서 3성분)에서 관측된 전파형에 대해 모멘트텐서 기본식을 이용한 격자탐색법을 적용하여 분석하였다. 지진원기구에서 제시하는 주압축응력 방향은 ENE-WSW 방향으로 기존 한반도 전체의 주 응력방향과 대체로 유사하였다. 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 3 Hz 이상의 높은 고유진동수 영역에서 Reg. Guide 1.60 기준보다 높은 값을 보여 주었다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 비교한 결과 약 0.8초 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SD 지반조건)에서 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하였다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 높은 고유진동수 대역에서 수평응답스펙트럼 기준의 보수성을 재고할 필요가 있다. We analysed ground motions form Mw 4.3 earthquake around Backryoung Island for the seismic source focal mechanism and horizontal response spectrum. Focal mechanism of the Backryoung Islands area was compared to existing principal stress orientation of the Korean Peninsula and horizontal response spectrum was also compared to those of the US NRC Regulatory Guide (1.60) and the Korean National Building Code. The ground motions of 3 stations, including vertical, radial, and tangential components for each station, were used for grid search method of moment tensor seismic source. The principal stress orientation from this study, ENE-WSW, is consistent fairly well with that of the Korean Peninsula. The horizontal response spectrum using 30 observed ground motions analysed and then were compared to both the seismic design response spectra (Reg Guide 1.60), applied to the domestic nuclear power plants, and the Korean Standard Design Response Spectrum for general structures and buildings (1997). Response spectrum of 30 horizontal ground motions were used for normalization with respect to the peak acceleration value of each ground motion. The results showed that the horizontal response spectrum revealed higher values for frequency bands above 3 Hz than Reg. Guide (1.60). The results were also compared to the Korean Standard Response Spectrum for the 3 different soil types and showed that the vertical response spectra revealed higher values for the frequency bands below 0.8 second than the Korean Standard Response Spectrum (SD soil condition). However, through the qualitative improvements and quantitative enhancement of the observed ground motions, the conservation of horizontal seismic design response spectrum should be considered more significantly for the higher frequency bands.

국내 지진관측소 부지의 지반증폭특성 연구

김준경(Jun Kyoung Kim) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.6

주파수 영역에서 H/V 스펙트럼비를 구하는 방법은 부지 지반증폭함수를 평가할 때 자주 사용되는 방법이다. 이 방법은 Nakamura에 의해 처음으로 제시되었으며 주로 표면파를 이용하였다. 본 논문에서는 H/V스펙트럼비를 분석한 결과를 이용하여 국내에 분포되어 있는 지진관측소 부지의 지반증폭 특성을 분석하였으며 이를 위해 본진을 포함한 12개의 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동 자료가 이용되었다. 분석결과 대부분의 지진관측소의 H/V스펙트럼비는 저주파수 영역에서는 변화가 거의 없는 지반증폭 특성을 보여주었다. 하지만 고주파수 영역의 H/V스펙트럼비는 지진관측소에 따라 우세 주파수 및 1개 또는 여러 개의 지역 피크값을 가지고 있는 것과 같이 특징적인 지반증폭 특성을 보여 주었다. 물론 지반증폭 특성 자체도 부지에 대해 중요한 정보를 제고한다는 점에서 중요하지만 관측된 지반진동 자료를 이용하여 지진원 및 지각감쇠 특성 요소를 분석할 경우 결과값의 왜곡을 피하기 위해 지반증폭 특성을 제거할 필요가 있다. The horizontal to vertical (H/V) ratio technique in spectral domain is a common useful technique to estimate empirical site transfer function. The technique, originally proposed by Nakamura, is proposed to analyse the surface waves in the micrortremor records. The purpose of this paper is to estimate spectral ratio using observed data at the seismic stations distributed within Southern Korean Peninsula from the Fukuoka earthquake including 11 aftershocks. The results show that most of the stations have fairly good amplification characteristics in low frequency band. However, some of the seismic stations show one (resonant frequency specific to the site) or several local peaks of amplification factors with narrow high frequency band. Even though the site amplification characteristics are important information, we should be careful to analyse the observed ground motions from the seismic stations which have several very high amplification peaks for the deconvolution of seismic source and attenuation parameters.