Rapid Earthquake Location for Earthquake Early Warning

Economic growth, industrialization and urbanization have made society more vulnerable than ever to seismic hazard in Korea. Although Korea has not experienced severe damage due to earthquakes during the last few decades, there is little doubt of the potential for large earthquakes in Korea as documented in the historical literature. As we see no immediate promise of short-term earthquake prediction with current science and technology, earthquake early warning systems attract more and more attention as a practical measure to mitigate damage from earthquakes. Earthquake early warning systems provide a few seconds to tens of seconds of warning time before the onset of strong ground shaking. To achieve rapid earthquake location, we propose to take full advantage of information from existing seismic networks; by using P wave arrival times at two nearest stations from the earthquake hypocenter and also information that P waves have not yet arrived at other stations. Ten earthquakes in the Korean peninsula and its vicinity are selected for the feasibility study. We observed that location results are not reliable when earthquakes occur outside of the seismic network. Earthquakes inside the seismic network, however, can be located very rapidly for the purpose of earthquake early warning. Seoul metropolitan area may secure $10{\sim}50$ seconds of warning time before any strong shaking starts for certain events. Carefully orchestrated actions during the given warning time should be able to reduce hazard and mitigate damages due to potentially disastrous earthquakes.

지진조기경보를 위한 신속 진앙위치 결정

경제규모의 증가, 산업화, 도시화 등은 결과적으로 우리국민의 잠재적 지진 위험 증가를 야기하였다. 최근에는 비록 우리나라에서 지진으로 인한 인명과 재산의 손실이 미비했지만, 과거 문헌 기록을 보면 우리나라에서도 대규모 피해를 야기한 지진이 발생한 바 있었으므로, 향후 피해를 유발할 수 있는 지진발생 가능성을 간과할 수는 없다. 현재의 과학기술력으로는 단기 지진 예보가 불가능함을 고려할 때 지진재해 저감을 위하여 취할 수 있는 대비책의 하나로써 지진조기경보체계 확립의 중요성이 점차 증가하고 있다. 지진조기경보체계 확립의 취지는 지진발생 후 강진동이 시작하기 전 수 초 혹은 수십 초의 지진대비시간을 확보하고 미리 계획된 조치를 취함으로써 지진재해를 저감하는 것이다. 본 논문에서는 신속한 지진 발생위치 결정을 위하여 진원 부근 2개의 지진 관측소에서 확보한 초동 도착시간과 주변의 다른 관측소에서는 아직 초동이 관측되지 않았다는 사실을 이용한다. 우리나라 내륙 및 주변해역에서 발생한 주요 지진의 신속한 진앙 위치결정에 이 기술을 적용하였다. 관측소 외부에서 지진이 발생할 경우 이 기술로는 효과적인 지진위치의 결정이 어렵지만, 관측망 내부에서 지진이 발생할 경우 본 기술을 이용하여 지진의 위치를 신속히 결정 할 수 있다. 수도권의 경우 $10{\sim}50$초의 지진대비시간을 확보할 수 있을 것으로 예상되며, 주어진 시간 내에 사전 준비된 조치를 취함으로써 유사시 지진재해저감에 크게 기여할 것이다.