수도권 지역 부지 증폭 특성과 강지진동 모사
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2021
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Korean
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학술저널
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24-24(1쪽)
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관측 지반 지진동이 풍부한 지역에서는 관측된 지진동을 활용해 지반, 지진원, 지진 경로 특성 등을 다양한 방법으로 분석하여 내진설계에 적용한다. 한반도, 미국 동부 등 안정적인 판내부 환경에서는 내진설계가 필요한 수준의 관측 강지진동이 부족하여 설계에 어려움이 있다. 부족한 강지진동 자료를 충당하는 방법으로 인공적으로 합성한 지진파형을 사용하는 방법이 있으나, 부지 특성에 대한 파악이 선행되어야 한다. 부지 특성과 부지 증폭 효과를 대표하는 값으로는 깊이 30 m까지의 평균 전단파 속도(VS30)가 널리 활용되고 있다. 본 연구에서는 한반도의 VS30 분포 특성과 수도권 지역에서 중규모 지진에 의한 지진동 특성을 분석한다. 한반도의 VS30 모델 개발을 위해, 우선 관측소 배경 잡음의 수평-수직 스펙트럼 비율 (H/V spectrum ratio)을 계산한다 H/V 스펙트럼 비율을 1차원 등가 선형 방법에 기반한 이론적인 부지 증폭과 비교하여 지진 관측소 하부의 전단파 속도 구조를 결정한다. 이 후 시추공과 인접한 장소의 표준관입시험 N값(SPT N)을 사용하여 전단파 속도와 SPT N 값의 상관관계를 결정한다. 20개 지진 관측소의 배경 잡음 자료와 175,619개 시추공의 SPT N값이 사용되었다. 시추공 데이터에서 변환된 전단파 속도 구조를 사용하여 VS30 모델을 계산한다. 경험적 그린 함수 방법을 바탕으로 한 확률적 강지진동 모사법을 사용하여 수도권의 가상 중규모 지진에 대한 지반운동을 계산한다. 2016년 ML5.8 경주지진과 2017년 ML5.4 포항지진에 의한 강지진동을 모사하여 확률적 강지진동 모사법을 검증한다. 합성된 강지진동은 관찰된 지진동 파형과 일치한다. 또 다른 방법으로, VS30 모델을 활용하여, 합성 강지진동과 최대지반가속도(peak ground acceleration)를 계산한다. 수도권의 VS30는 한강 유역에서 상대적으로 낮고, 북한산 등의 산간 지역에서 상대적으로 높게 나타난다. 진원깊이 7 km의 Mw5.4의 지진이 서울 내에서 발생할 경우, 진앙 거리 5 km, 10 km 및 15 km에서 0.6 g, ~0.4 g 및 ~0.1 g의 최대지반가속도가 예측되다. 낮은 VS30를 가지는 지역은 진원 거리에 비해 높은 최대지반가속도가 계산된다. 개발된 VS30 지도는 체계적인 내진 설계와 토양 분류에 유용할 것으로 판단되며, 모사된 강지진동은 중간 규모의 지진이 서울에서 강한 지반 운동을 일으킬 수 있음을 시사한다. 이러한 접근 방식은 지진에 의해 수도권에서 발생하는 지진동 수준을 평가에 유용할 것으로 예상된다.
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