GIS-based Loss Estimation and Post-earthquake Assessment of Building Damage

전상수,Jeon Sang-Soo Korean Geotechnical Society 2004 한국지반공학회논문집 Vol.20 No.7

본 논문은 1994 Northridge 지진에 의해 발생된 주거건물손상에 관하여 건물 교체시의 가격에 대한 상대적 수리비용의 개념으로 GIS기반의 손상평가에 관하여 기술하였다. 빌딩손상은 164개의 서로 다른 지역에서 얻어진 지진기록으로부터 유도된 지진매개변수와 빌딩위치 및 안전조사보고서를 바탕으로 평가하였다. 본 논문은 가장 심한 건물피해를 받은 위치를 규명하는 인식 알고리즘이 GIS를 통하여 개발되었다. 이러한 알고리즘은 지진 후 신속한 응급조치와 위성으로부터 얻어진 데이터를 짧은 시간에 분석할 수 있는 프레임을 제공한다. This paper describes a GIS-based assessment of residential building damage caused by the 1994 Northridge earthquake in which the fractions of existing buildings damaged at various percentages of replacement cost are related to a range of seismic parameters. The assessment uses data from safety inspection reports and tax assessor records, both of which were geocoded and linked to seismic parameters derived from strong motion records at 164 different sites. The paper also describes a GIS-based pattern recognition algorithm for identifying locations of most intense building damage. The algorithm provides a framework for rapidly screening remote sensing data and dispatching emerging services.

Damage Estimation Based on Spatial Variability of Seismic Parameters Using GIS Kriging

전상수,Jeon Sang-Soo Korean Geotechnical Society 2004 한국지반공학회논문집 Vol.20 No.7

지진시 측정되는 strong motion 데이터와 시설물의 손상의 상관관계를 구하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 지진시 측정된 시간 - 지진강도 관계와 측정위치들이 포함된 대규모 지형정보시스템(GIS) 데이터에 대한 분석에 Kriging 공간 통계분석법을 사용함으로써 첨두지반속도(PGV)와 파이프라인 및 건물의 손상정도의 관계를 구할 수 있었으며, 특히, Kriging법은 측정치에 포함된 오차 등 불확실한 요소들을 고려한 $90\%$의 신뢰도에 해당하는 지진강도-손상 관계를 구할 수 있어서 역거리 제곱법 등 다른 공간데이터 분석법에 비하여 우수한 방법이었다. This paper is focused on the spatial variability of measured strong motion data during earthquake and its relationship with the performance of water distribution pipelines and residential buildings. Analyses of strong motion and the correlations of peak ground velocity (PGV) and pipeline and building damage were conducted with a very large geographical information system (GIS) database including the relationship of time and earthquake intensity and the measured location, and Kriging spatial statistics. Kriging was used to develop regressions of pipeline repair rate (RR) and residential building damage ratio (DR) associated with $90\%$ confidence peak ground velocity (PGV). Such regressions using Kriging provide an explicit means of characterizing the uncertainty embodied in the strong motion data compared with other spacial statistics such as inverse distance method.

Case History Evaluation of Axial Behavior of Micropiles

전상수,Jeon Sang-Soo Korean Geotechnical Society 2004 한국지반공학회논문집 Vol.20 No.7

본 논문은 소구경말뚝의 현장시험결과를 조사하고 축방향 변위와 흙의 성질과의 상관관계에 따른 말뚝의 주변마찰력을 산정하기 위하여 종합적으로 검토하였다. 점착력과 비점착력의 성질을 가진 흙에 대하여 조사를 하였다. 현장적용 목적에 부합한 소구경말뚝의 하중-변위관계와 지반공학적 흙의 특성 그리고 흙의 종류에 대한 연구가 정규화평균값과 경험관계식을 통하여 이루어졌다. 대구경말뚝과 압력-그라우팅 설치 효과로 인한 소구경말뚝의 하중전이로 인한 지지력은 현저한 차이가 있었다. 특히 말뚝 근입깊이(D)와 말뚝 직경(B)의 비가 100보다 작은 얕은 깊이에서는 소구경말뚝이 대구경말뚝에 비해 현저하게 뛰어난 지지력을 가지고 있음을 알 수 있었으며 점착력이 있는 흙에서는 약 1.5에서 최고 2.5배정도 비점착력인 흙에서는 약 1.5에서 2.5배 그리고 최고 6배의 지지력을 갖고 있음을 알 수 있다. This paper examines the results of full-scale field tests on micropiles and side resistance is evaluated with respect to axial displacements and soil properties. Both cohesive and cohesionless soils are included in this evaluation. For all practical purposes, the developed load-displacement relationship and the geotechnical soil properties for each micropile and soil type can be used to represent the available data well through normalized average values and empirical correlations. There is a significant difference in load-carrying capacity between micropiles and drilled shafts that results primarily from the micropile pressure-grouting installation effects on the state of stress in the ground. The results show that micropiles can have a significant increase of capacity over larger-diameter drilled shafts at shallower depths with D/B < 100 or so. In cohesive soils, the typical increase is on the order of 1.5 with values as high as 2.5. For cohesionless soils, the typical increases are in the range of 1.5 to 2.5 with values as high as 6.

이온마이그레이션에 대한 플라스틱과 금속첨가제의 영향 연구

전상수,김지정,이호승,Jeon, Sang Soo,Kim, Ji Jung,Lee, Ho Seung 한국자동차안전학회 2021 자동차안전학회지 Vol.13 No.2

Electrical failures and reliability problems of electronic components by ionic migration between adjacent device terminals have become an issue in automotive electronics. Especially unlike galvanic corrosion, ionic migration is occurred at high temperature and high humidity under applied electric field condition. Until now, although extensive studies of the ionic migrations dealing with PCBs, electrodes, and solders were reported, there is no study on the effect of insulation polymers and metallic fillers for ionic migration. In this research, therefore, ionic migration induced by the types and contents of polymers and metallic fillers, and variety conditions of temperature, humidity, and applied voltage was studied in detail. Ester and amide types of liquid crystal polymer (LCP) and poly (phthalamide) (PPA) were used as base polymers, respectively and compounded with the metallic fillers of Copper iodide (CuI), Zinc stearate (Zn-st), or Calcium stearate (Ca-st) in various compositions. The compounding polymers were fabricated in IPC-B-24 of SIR test coupon according to ISO 9455-17 with Cu electrodes for ionic migration test. While there is no change in LCP-based samples, ionic migration in PPA compounding sample with a high water absorption property was accelerated in the presence of 0.25 wt% or above of CuI at the environmental conditions of 85℃, 85% RH and 48V. The dendritic short-circuit growth of Cu caused by ionic migration between the electrodes on the surface of compounded polymers was systematically observed and analyzed by using optical microscopy and SEM (EDX).

틸팅차량 하중에 의한 레일 이음매 하부 노반침하에 대한 수치 해석적 분석

전상수,엄기영,김재민,정두회,한성대,Jeon, Sang-Soo,Eum, Gi-Young,Kim, Jae-Min,Jung, Du-Hwoe,Han, Sung-Dae 한국방재학회 2006 한국방재학회논문집 Vol.6 No.4

기존선에 투입되는 틸팅차량은 기존 차량과는 다른 운행 메커니즘을 가지고 있으므로 안정성을 확보하기 위해서는 궤도부담력 및 주행안정성 검토와 노반의 안정성 검토가 필요하다. 본 연구에서는 레일 이음매 궤도에 대하여 틸팅차량이 궤도부담력과 주행안정성 검토에서 산정된 허용속도로 운행될 경우 발생하는 노반의 침하량을 수치해석을 통해 검토하였다. 틸팅차량 하중에 의해 발생되는 노반의 침하량과 허용침하량을 비교하여 노반의 안정성을 검토하였으며, 허용침하량과 틸팅차량 하중에 의해 발생하는 침하량의 비를 안전율이라 정의하여 안전율을 검토하였다. The tilting-train being operated in pre-existing rail road has a different running mechanism compared to currently operated trains. Therefore, it needs to investigate the evaluation of the track performance, the stability of the tilting-train in operating condition, and the stability of the roadbed. In this study, when the tilting train is operated in the rail joint with the allowable velocity limited by the track performance and the stability of the tilting-train, the settlement of the roadbed has been evaluated by using numerical analysis. The loading on the ground surface generated by the operating tilting-train generates the settlement of the roadbed. The settlement induced by the tilting-train loading has been compared to the allowable settlement and the factor of safety defined by the ratio of the allowable settlement to the settlement generated by the applied loading is evaluated.

뉴질랜드 캔터배리 지역 연속지진에 의해 발생된 일시지반변형과 매설된 상수도관 성능평가

전상수(Jeon, Sang-Soo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.4

본 연구는 최근 뉴질랜드 Canterbury 지역에서 연속적으로 일어난 지진의 지진계 기록과 지리정보체계(GIS)의 정규 크리깅을 이용하여 최대지반속도(PGV)와 기하평균최대지반속도(GMPGV) 컨투어를 생성하였고 이들의 공간적 패턴과 특징 을 조사하였다. 지진발생 후 얻어진 데이터를 이용하여 지하의 상수도관 시스템의 성능에 주안점을 두고 연구를 수행하였다. 기하평균최대지반속도의 공간분포와 일시적인 지반거동으로 인하여 발생된 상수도관 시스템의 GIS 중첩과 비액상화지역의 기하최대지반속도와의 관계를 통하여 서로 다른 재질의 상수도관에 따른 1 km 당 매설된 상수도관 손상 개수로 산정되는 손상율을 산정하였다. 또한, 본 연구는 매설된 상수도관의 지진성능을 요약하여 설명하였다. The spatial patterns and characteristics of these sequential earthquakes and ground motions induced by the earthquakes are examined by contours of peak ground velocity (PGV) and geometric mean peak ground velocity (GMPGV) using both ordinary kriging in geographical information system (GIS) and data, the records obtained from strong motion stations, acquired after recent sequential earthquakes in Canterbury, New Zealand (NZ). The performance of underground water pipeline system is examined by using data acquired after earthquakes. The spatial distribution of GMPGV is superimposed on water pipeline repairs throughout the water distribution system in areas affected principally by transient ground motion using GIS and then water pipeline repair rates, expressed as repairs/km, for different types of pipe are evaluated relative to the estimated GMPGV outside liquefaction areas. The earthquake performance of underground water pipeline systems is summarized in this study.

뉴질랜드 크라이스트처어치 지진에 의해 발생된 영구지반변형과 매설된 상수도관 성능평가

전상수(Jeon, Sang-Soo) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.6

본 연구에서는 최근 뉴질랜드의 Christchurch 지역의 2011년 2월 22일의 지진규모(Mw) 6.2 지진발생 후 얻어진 데이 터를 이용하여 지진에 의한 지하 상수도관 시스템의 성능에 주안점을 두고 연구를 수행하였다. 이 논문은 액상화로 인하여 발생된 영구지반변형지역과 서로 다른 재질의 상수도관에 따라 1 km 당 손상갯수로 산정되는 손상율을 액상화 지역에서의 지진발생 전후에 얻어진 높은 해상도의 라이다데이터로부터 계산된 부등침하와 횡방향 지반변형률의 관계를 통하여 산정하 였다. 본 연구에서는 영구지반변형에 따른 매설된 상수도관의 지진성능을 요약하여 설명하였으며 연구결과 연성이 매우 큰 폴리에틸렌 상수도관이 매우 우수한 지진성능을 가지고 있음을 알 수 있다. In this study, the performance of underground water pipeline system affected by earthquakes is examined by using data acquired after MW 6.2 February 22, 2011 earthquake in Christchurch, NZ. Water pipeline repair rates, expressed as repairs/km, for different types of pipe are evaluated inside the areas of which liquefaction induced by permanent ground deformation was observed and assessed relative to differential settlement and lateral ground strain, calculated from high resolution LiDAR data acquired before and after each seismic event. The earthquake performance of underground water pipeline systems associated with permanent ground deformation is summarized in this paper. The results show that highly ductile polyethylene water pipelines has a high earthquake performance.

지진으로 인한 액상화 지역 및 시설물 안정성 평가

전상수(Sang-Soo Jeon),허대양(DaeYang Heo),이상승(Sang-Seung Lee) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.7

액상화는 지진이후 동반되는 2차 피해로서 국내의 경우 현대적 지진 관측이 실시된 이후에는 액상화 현상이 거의 보고되지 않았다. 그러나 최근 한반도 남동부에 위치한 양산단층 인근에서 2016년 9월 12일 규모 5.8의 경주지진과 2017년 11월 15일 규모 5.4의 포항 지진이 발생하였고, 포항 지진 당시 최초로 액상화 현상이 발생하여 한반도 또한 액상화의 안전지대가 아닌 것으로 나타났다. 본 연구에서는 낙동강과 인접해 있으며 양산단층이 통과하는 김해시의 액상화 위험성을 예측하기 위하여 김해시 지역의 표준관입시험(274공) 결과를 바탕으로 각 행정구역과 양산단층과의 거리 산정, 지진규모 5.0, 6.5에 따른 최대지반가속도 값을 도출, 액상화 가능지수 산출, 지리정보체계를 이용한 크리깅의 순차적 연산을 통하여 액상화로 인한 시설물 피해 평가를 실시하였다. 그 결과, 지진 규모 5.0 적용 시 김해시 액상화 발생 지역과 시설물 피해는 미미한 것으로 나타났으나 지진 규모 6.5 적용 시 낙동강 일대에 근접한 행정구역에 액상화 현상이 넓게 분포하였고, 시설물 피해도 상대적으로 크게 발생하는 것으로 나타났다. Liquefaction is one of secondary damages after earthquake and has been rarely reported ㅕuntil earthquake except Mw = 5.4 15 November 2017 Pohang earthquake in Korea. In recent years, Mw = 5.8 12 September 2016 Gyeongju earthquake and Mw = 5.4 15 November 2017 Pohang earthquake, which induced liquefaction, occurred in fault zone of Yangsan City located at south-eastern part of Korea. This explains that Korea is not safe against liquefaction induced by earthquake. In this study, the distance between the centroid of administrative district and the epicenter located at Yangsan fault, peak ground velocity (PGA) induced by both Mw = 5.0 and 6.5, and liquefaction potential index (LPI), which is calculated by using groundwater level and standard penetration test results of 274 in the area of Gimhae city located in adjacent to Nakdong river and across Yangsan fault, have been estimated and then kriging method using geographical information systems has been used to evaluate liquefaction effects on the damage of facilities. This study presents that Mw = 5.0 earthquake induces a small and low level of liquefaction resulting in slight damage of facilities but Mw = 6.5 earthquake induces a large and high level of liquefaction resulting in severe damage of facilities.

도시철도 인접지반 깊은 굴착 시 궤도 안정성 평가

전상수(Sang-Soo Jeon),이상승(Sang-Seung Lee) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.6

국내 도시철도 노선은 이용자의 접근을 편리하게 하기 위하여 주거단지 및 도심지 인근 지역에 시공되는 사례가 많다. 도시 인구 증가로 인하여 교통망 확충과 재건축 등이 지속적으로 이루어짐에 따라 도시철도 인접 지역 굴착이 불가피하며 굴착 시 발생하는 지반 응력 및 지하수위 변화는 도시철도 궤도틀림을 유발한다. 이에 본 논문에서는 삼차원 유한차분해석 상용프로그램 FLAC3D를 이용하여 도시철도 인접지반 대규모 굴착 시 지하수위에 따른 굴착 부 벽체 수평변위 및 배면지반의 침하와 궤도틀림량 산정 후 이들의 상관관계를 분석하고 궤도틀림 및 지하 박스구조물 안정성 평가를 실시하였다. 그 결과 깊은 굴착 시 지하수위에 따른 궤간틀림은 매우 미소하게 발생하였으나 줄틀림 72.5%, 수평틀림 83.3%, 면틀림 61.9%, 평면성틀림 43.3%로서 상대적으로 큰 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 흙막이 벽체의 최대 수평 변위 및 벽체 배면 침하 차는 각각 65.1%, 21.4%가 발생하는 것으로 나타났으며 지하수위가 지표면에 위치한 경우 지하 박스구조물의 인장 응력이 허용 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 그러므로 도시철도 구조물에 인접하여 깊은 굴착이 시공된 경우 궤도틀림으로 인한 사고를 미연에 방지하기 위해 본 연구에서 수행한 삼차원 수치해석과 실시간 모니터링을 실시하는 것이 바람직하다. Urban railway lines have been constructed adjacent to residential buildings and urban areas. The expansion of transportation networks and reconstruction of residential buildings in highly populated urban areas require deep excavations in areas adjacent to urban railways. Mobilized soil stresses and changes in the groundwater level induced by deep excavations results in track irregularities in urban railways. In this study, a three-dimensional finite difference model using the commercial program FLAC3D was adopted to estimate the horizontal displacements of earth retaining structures, settlements of backfill, the stability of track irregularity and underground box structure based on the criteria of each railway organization and its relationships. In deep excavations, a change in groundwater level induces relatively very small differences for track gauge irregularities, whereas relatively large differences for longitudinal irregularities of 72.5%, twist irregularities of 83.3%, cross level irregularities of 61.9%, and alignments of 43.3% were found to be the maximum differences when the horizontal displacement of earth retaining wall and settlement of backfill were 65.1% and 21.4%, respectively, because the groundwater level (GWL) on the ground surface-mobilized tensile strength of the underground box structure exceeds the allowable value. Therefore, three-dimensional numerical analysis was performed in this study. Overall, real-time monitoring should be carried out to prevent railway accidents in advance when a deep excavation adjacent to urban railway structures is constructed.

기존 및 개량 분기기 충격계수 산정에 따른 노반 지지력

전상수(Sang-Soo Jeon),엄기영(Ki-Young Eum),김재민(Jae-Min Kim) 한국철도학회 2007 한국철도학회논문집 Vol.10 No.5