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양산단층 최남단의 지표파열 흔적과 결정론적 지진재해평가: 부산 대도시권을 중심으로
임현지(Hyunjee Lim),하상민(Sangmin Ha),류충렬(Chung-Ryul Ryoo),이태호(Tae-Ho Lee),손문(Moon Son) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
2016년 경주지진과 2017년 포항지진은 한반도가 더 이상 지진안전지대가 아님을 알리는 신호가 되었다. 연이은 지진은 한반도의 지진연구를 가속화시켰으며, 현재까지도 다양한 분야에서 많은 연구결과들이 도출되고 있다. 하지만, 학문적 연구결과들이 일상을 살아가고 있는 국민들에게 실질적으로 체감되기는 어려운 실정이다. 이번 연구는 양산단층 최남단에서 발견된 지표파열의 흔적을 보고하고, 이 지표파열 증거를 바탕으로 부산 대도시권의 지진재해평가를 실시하여 실질적인 지진재해 위험요소 대비의 기초자료를 제공하고자 한다. 한반도 남동부의 주요 구조선인 양산단층은 부산, 양산, 경주, 김해 등 영남권의 주요도시들을 관통하며, 기존연구들은 중·대규모 지진을 수반한 제4기 변형들을 다수 보고한 바 있다. 이번 연구에서 확인된 양산 가산리의 지표파열 흔적은 양산단층대의 제4기 변형 중 가장 남단에 위치하며, 영남권의 대도시인 부산광역시와 매우 인접하게 위치한다. 관찰된 단면에서 2조의 북동 방향 단층면이 6개로 구분되는 선상지 산록퇴적층들을 약 1 m의 수직변위로 절단하고 있다. 미고결 퇴적층의 OSL 연대결과는 발견된 단층의 최후기 운동시기가 111±7 ka 이후로 지표변형이 후기 플라이스토세 이후 발생하였음을 지시한다. 수직변위와 최대변위-모멘트 지진규모 경험식(Wells and Coppersmith, 1994)을 통해 산출된 모멘트 지진규모는 약 6.7로, 지표파열 흔적으로부터 반경 30 km를 부산 대도시권으로 설정하여 결정론적 지진재해평가에 이용하였다. 결정론적 지진재해 평가에 사용된 감쇠식은 우리나라 강진의 감쇠현상과 가장 유사한 것으로 보고 된 바 있는(Kang et al ., 2007), Sadigh et al . (1997) 식의 Site Class B (Rock)와 Site Class D (Deep firm soil)에 적용하였다. 지반분류는 시추데이터에서 추출한 기반암 깊이와 심부 30 m까지 평균 전단파속도를 이용하여 Sun (2010)의 국내 부지분류에 따라 결정하였다. 양산 가산리에서 규모 6.7 지진이 2021년에 발생한다면 양산 물금읍, 부산 강서구와 사상구 일부, 김해시 대동면 일부에서 대규모의 피해가 발생할 수 있으며, 부산의 수영만과 부산만에서 중규모 이상의 피해가 발생할 수 있다. 이번 연구 결과는 대도시권과 인접한 양산단층의 지표파열 흔적을 이용한 재해가능성을 지역적 범위로 나타낸 것으로, 지진재난발생 시나리오 중 하나로서 지진방재 업무 개발 및 대책마련에 활용가능 할 것으로 기대된다. 향후 연구에서는 더욱 양질화 된 연구를 위하여 국내 감쇠현상을 고려한 추가적인 연구와 다양한 지점에서의 지진규모, 거리의 불확실성을 보충하고 고려해야 할 것이다.
간이평가법을 이용한 지진재현주기별 부산광역시 액상화 재해 평가
임현지 ( Hyunjee Lim ),정래윤 ( Rae-yoon Jeong ),오동하 ( Dongha Oh ),강혜진 ( Hyejin Kang ),손문 ( Moon Son ) 대한지질공학회 2020 지질공학 Vol.30 No.4
과거의 많은 지진 사례에서 볼 수 있듯이 액상화 현상은 부등침하를 일으키고 심한 경우 건물 파괴, 지반함몰과 같은 심각한 피해를 유발한다. 연구지역인 부산광역시 인근에는 지진발생 가능성이 높은 단층들이 분포하며 양산단층, 동래단층, 일광단층이 도심지를 통과하고 있다. 또한 최근 발생한 경주, 포항, 일본 구마모토 지진의 영향권 내에 위치하며, 도시 내 넓은 단층곡을 따라서 두꺼운 제4기 미고결 충적층이 발달하고 해안 지역에는 해빈 퇴적물과 함께 매립지가 넓게 분포한다. 따라서 부산광역시 인근에서 대형 지진이 발생할 경우 도심지 내에 액상화로 인한 큰 피해가 예상되어, 도시 전 지역을 대상으로 지진재현주기별 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 그 결과, 지진재현주기에 따라 정도의 차이는 존재하나 낙동강 하구평야지대와 부산만, 수영만, 송정역 일대에서 액상화 발생 가능성이 매우 높은 것으로 예측되었다. 또한 짧은 지진재현주기일수록 부지주기에 따라 상당히 다른 결과가 도출된 반면, 재현주기가 길어질수록 부지주기에 관계없이 그 결과는 비슷한 양상을 보였다. As can be seen in many earthquakes, liquefaction causes differential settlement, which sometimes produces serious damages such as building destruction and ground subsidence. There are many possible active faults near the Busan city and the Yangsan, Dongrae, and Ilgwang faults among them pass through the city. The Busan city is also located within the influence of recent earthquakes, which occurred in the Gyeongju, Pohang, and Kumamoto (Japan). Along the wide fault valleys in the city, the Quaternary unconsolidated alluvial sediments are thickly accumulated, and the reclaimed lands with beach sediments are widely distributed in the coastal area. A large earthquake near or in the Busan city is thus expected to cause major damage due to liquefaction in urban areas. This study conducted an assessment of the liquefaction hazard according to seismic recurrence intervals across the Busan city. As a result, although there are slight differences in degree depending on seismic recurrence intervals, it is predicted that the liquefaction potential is very high in the areas of the Nakdonggang Estuary, Busan Bay, Suyeong Bay, and Songjeong Station. In addition, it is shown that the shorter the seismic recurrence interval, the greater difference the liquefaction potential depending on site periods.
강혜진(Hyejin Kang),하상민(Sangmin Ha),이성준(Seongjun Lee),임현지(Hyunjee Lim),한종원(Jong-Won Han),임혜원(Hyewon Lim),김광연(Gwangyeon Kim),손문(Moon Son) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
경상분지는 밀양·의성·영양소분지로 구분되며 경상분지의 분지충전물은 신동·하양·유천층군으로 구분된다. 밀양·의성소분지와 달리 영양소분지는 신동·유천층군이 거의 산출되지 않고 주로 하양층군이 분포한다. 영양소분지의 차별적인 구조발달사를 암시하는 이러한 중요성에도 불구하고 영양소분지의 퇴적학적·구조적 연구는 밀양·의성소분지에 비해 미진한 상황이다. 이번 연구에서는 영양소분지 내지층자세와 구조자료를 수집·해석하여 분지의 기하와 구조발달사를 토의하고자 하였다. 영양소분지의 기하를 파악하기 위한 지층자세 분석을 위해 분지를 1 km2의 단위격자로 나누고 각 격자 내 최소 1개 지점에서 지층자세를 측정하였다. 또한 영양소분지 경계부의 퇴적층 자세 변화를 상세히 파악하고 구조발달사를 해석하기 위해 각 경계(북, 동, 서쪽)에서 분지중심부를 향하는 4개의 측선과 영양소분지 북서쪽 모서리를 가로지는 1개의 측선을 설정하고 100-300 m 간격으로 지층의 자세를 측정하였다. 분지충전물의 층간 경계와 자세 변화를 근거로 영양소분지를 5개의 구조구역(구조구역 1~5)으로 구분하였다. 먼저 영양소분지 북부에 위치한 구조구역-1은 북쪽으로 기반암과 단층 내지 부정합으로, 남쪽으로 청량산층과 도계동층의 경계로 구획된다. 이 구역 내 퇴적층은 평균 29°로 남쪽으로 경사진다. 영양소분지 북동부에 위치한 구조구역-2는 북쪽으로 기반암과 부정합 또는 단층으로, 서쪽으로 청량산층과 도계동층의 경계로 그리고 남쪽으로는 영덕화강암체와 도계동층의 경계로 구획된다. 이 구역 내 퇴적층은 평균 22°로 서북서쪽으로 경사진다. 영덕화강암체 남동쪽 구역인 구조구역-3 내 퇴적층은 평균 23°의 경사를 가지며 북서쪽으로 경사진다. 영양소분지 서부에 위치한 구조구역-4는 서쪽으로 기반암과 일부 단층과 함께 부정합으로, 동쪽으로 청량산층과 도계동층의 경계로 구획된다. 이 구역 내 퇴적층은 평균 15°로 동북동쪽으로 경사진다. 마지막으로 구조구역-5는 영양소분지 중심부에 해당되는 곳으로 대부분 도계동층이 분포하며 상대적으로 얕은 평균 13°의 경사각으로 다양한 경사방향을 보이는데 주로 남쪽으로 경사진다. 등경사도 분석결과, 구조구역 1~3에서 지층의 경사가 높게 나타나는데, 특히 청량산층과 그 하부 지층에서는 15° 이상의 높은 경사를 가지다가 상부의 도계동층에서 10° 이하의 경사로 급격하게 얕아지는 양상을 보인다. 이는 청량산층의 퇴적 당시 또는 말미에 빠르게 지각이 경동되는 사건이 있었음을 의미한다. 총 5개의 측선을 따라 실시된 지층자세 상세분석 결과, 영양소분지의 북서쪽 모서리를 가로지르는 측선 A-A’는 퇴적층이 분지 북쪽 경계에서 깊은 경사를 가지며, 내부로 향하면서 얕아지다가 분지 서쪽경계로 가면서 다시 깊어지는 양상이 확인된다. 영양소분지의 북쪽 경계에서 분지 중심부를 향하는 측선 B-B’상에서는 서향의 습곡축이 저각으로 침강하는 지도규모의 원통형 습곡이 뚜렷이 인지되며, 지층의 경사는 최대 45°에서 최소 6°를 나타낸다. 분지 중심부로부터 영양소분지의 북동쪽 경계에 이르는 측선 C-C’의 지층은 대부분 남서쪽으로 경사지며, 지층의 경사는 최대 28°에서 최소 3°로 대부분 20°보다 얕은 경사를 가진다. 분지 중심부로부터 영덕화강암체와 도계동층의 경계에 이르는 측선 D-D’는 서북서쪽의 경사방향을 우세하게 나타내며, 가송동층과 청량산층의 경계에서 30°를 초과하는 깊은 경사각을 보인다. 영양소분지의 서쪽경계에서 분지 중심부를 향하는 측선 E-E’에서 지층자세는 동남동쪽의 경사방향을 우세하게 나타내며, 지층 경사는 최대 20°에서 최소 2°이나 대부분 15°보다 얕은 경사를 가진다. 5개 측선 모두에서 지층의 경사는 분지 경계에서 분지 중심부로 갈수록 얕아지는 경향을 보인다. 이상의 연구결과들은 영양소분지가 단순한 향심형 기하를 가진다고 알려져 있던 것과는 달리 공간적으로 구조적 특징이 다른 여러 개의 구조구역으로 나누어져 진화하였음을 알려주며, 시간적으로는 청량산층의 퇴적 당시 또는 말미에 분지 중심을 향해 빠르게 지각이 경동되는 지각변형 사건이 있었음을 지시해 준다. 이는 분지충전물의 지층자세에 대한 상세한 분석은 분지 후기 변형뿐만 아니라 퇴적 당시의 분지 기하와 진화사를 해석하는데도 중요한 자료로 활용될 수 있음을 의미한다.