• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권1호
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• pp.35-41
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• 2009

구조물과 지반상호간의 동적 특성 및 지진원 등을 보다 신뢰성 있게 평가하기 위해 지반의 증폭특성을 반드시 고려하여야 한다. 지반증폭 특성을 분석하는 방법은 여러 가지가 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura(1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 이 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파의 특성을 이해하기 위해 제시되어 한계점이 존재하나 근래에 와서 전단파 에너지 등에 적용범위가 넓어지면서 간단한 지반의 동적인 증폭특성 연구에 많이 이용되고 있다. Nakamura(1989)가 제시한 방법을 이용하여 본진 및 11개 후진을 포함한 후쿠오카 지진으로부터 최근 한반도 남부에 설치된 지진관측계에 관측된 지진자료를 이용하여 각각 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 결과에 의하면 지진관측소마다 고유주파수, 고주파수 및 저주파수 대역에서 서로 다른 증폭특성을 보여주었다. 특히 각각 관측소 부지의 고유주파수는 각 관측소에서 관측한 지진자료의 질을 좌우하므로 정확한 분석이 필요하다. 또한 본 연구결과를 이용하여 국내 지반의 분류 연구에 많은 정보를 줄 수 있으며 또한 관측 지반진동으로부터 지반고유의 증폭특성을 제거하면 지진원 변수를 보다 신뢰성 있게 도출할 수 있다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.273-281
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• 2014

대부분의 내진설계 기준에서 설계지진지반운동은 기반암에서의 기준 스펙트럼과 지반동적 조건 정량화를 위한 부지증폭계수에 의해 정의된다. 특히, 지진공학적 기반암은 지진파가 증폭 없이 감쇠전파되는 기초적 지반구성층이다. 지진공학 관점에서 기반암을 파악하기 위하여, 원위치 탄성파시험으로 획득한 전단파속도($V_S$) 자료를 시추조사 시 구분되는 암반층에 대해 살펴보았다. 국내 연암에서 대부분의 $V_S$ 자료는 강지진 관측소 설치 시 고려되는 공학적 기반암의 최저 $V_S$ 값인 750 m/s에 비해 크게 나타났으나, 풍화암에서는 전체의 60 % 정도가 작게 나타났다. 따라서 국내 풍화암 하부의 연암 및 그 이상 경도의 암반층을 지진공학적 기반암으로 고려해야 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.101-115
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• 2005

국내 내륙의 지형 및 지질 특성을 대표하는 두 지역인 경주와 홍성을 대상으로 전단파 속도$(V_s)$ 획득 목적의 현장 탄성파 시험을 포함한 다양한 지반 조사를 실시하여 지반 특성을 평가하고, 이를 토대로 등가 선형 및 비선형 기법의 부지 응답 해석을 수행하였다. 현행 국내 내진 설계의 근간인 미국 서부 지역과의 지반 특성 비교 결왔 국내 내륙 지역의 기반암 심도는 매우 얕고 강성은 다소 컸다. 지반 분류 기준인 심도 30m까지의 평균 전단파 속도$V_s30$는 대상 지역 내에서 $250\sim650m/s$의 좁은 범위의 분포를 보였고, 그에 따라 대부분의 부지가 C와 D 지반 조건으로 분류되었다. 부지 응답 해석 결과로부터 현행 국내 내진 설계를 위한 단주기 증폭 계수$(F_ㅁ)$는 지반 운동을 과소평가하고 중장주기 증폭계수$(F_v)$는 과대평가하고 있음을 확인하였다. 이에 따라 국내 내륙 지역에 대한 지반 증폭 계수를 재산정하고, 지역적 지반 특성을 고려하여 기존 지반 분류 C 및 D의 세부 분류와 지표면 부근 심도까지의 평균 $V_s$인 $V_s20,\;V_s15,$ 와 $V_s10$의 추가 분류 기준이 적용된 합리적 지반 분류 체계를 제안하였다. 제안된 지반 분류 체계는 현재로서는 예비적인 방안이므로 향후 보완 및 개선이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권7호
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• pp.632-642
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• 2015

지반진동은 지진원, 지각감쇠 및 지반의 증폭특성 등 3가지 주요 인자로 구성되어 있다. 이 중 지반 증폭특성은 지진원 및 지각감쇠를 신뢰성 있게 평가하기 위해 반드시 고려하여야 한다. 본 연구의 목적은 수평/수직(H/V) 스펙트럼비를 이용하여 각 관측소의 지반증폭 특성을 평가하는 것이다. 주파수 영역에서 H/V 스펙트럼 비를 구하는 방법은 Nakamura(1989)에 의해 처음으로 제시되었으며, 초기에는 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 사용되어 왔다. 최근에 와서 강진동의 전단파 에너지 등으로 확장되면서 지반 증폭특성 연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 예당저수지 인근에 4개의 관측소에서 관측된 6개의 가속도 지반진동을 이용하여 H/V 스펙트럼 비를 분석하였고 각 지반진동의 S파, Coda파 및 배경잡음 각각으로부터 분석된 지반증폭 특성을 상호 비교하였다. 분석결과, 4개 관측소는 각각의 우월 주파수 대역(YDS: ~11 Hz, YDU: ~4 Hz, YDD: ~7 Hz)에서 관측소 고유의 증폭특성을 보여준다. 본 연구의 도출 결과와 다른 방법을 통해 구한 결과의 비교 평가는 국내 지반의 동적특성 및 지반분류 연구에 유익한 정보가 될 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권3호
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• pp.183-190
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• 2007

지진기록의 수평성분 S파 푸리에스펙트럼을 이용한 추계학적 지진동모델(stochastic point-source ground-motion model; Boore, 2003) 파라미터 역산결과를 기반으로 지진공학적으로 활용될 수 있는 지진관측소 분류를 시도하였다. 추계학적 지진동모델에서 부지효과는 고주파감쇠상수인 $K_0$ (Anderson and Hough, 1984)와 지층의 탄성임피던스의 차이에 의해 발생하는 부지증폭함수(A(f))의 조합으로 표현된다. 본 연구에서는 A(f)를 지진파 스펙트럼의 수평/수직성분비(H/V)와, 이를 초기값으로 하여 얻어진 역산결과에 의한 관측소별 로그오차평균을 합산하여 계산하였다. 지진관측소는 $1{\sim}10$ Hz 범위의 부지증폭함수의 상용로그 최대값($logA_{1-10}^{max}$(f))에 의해 다섯 등급(A: $logA_{1-10}^{max}$(f) < 0.2, B: 0.2 $\leq$ $logA_{1-10}^{max}$(f) < 0.4, C: 0.4 $\leq$ $logA_{1-10}^{max}$(f) < 0.6, D: 0.6 $\leq$ log < 0.8, E: 0.8 $\leq$ $logA_{1-10}^{max}$(f))으로 분류하였다. 분류된 진관측소의 평균적인 부지증폭함수는 A에서 E 등급으로 변함에 따라 지반의 고유진동수가 저주파로 이동하는 의미 있는 결과를 나타내었으며, 최근에 설치장소를 이전한 기상청 일부 관측소에 대해 이설 전후의 등급변화 및 최근 발생한 중규모 지진관측자료와 지진동 거리감쇠식과의 비교분석을 통해 관측소 분류결과의 타당성을 입증할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.201-213
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• 2015

지진지반운동 증폭을 야기하는 부지효과는 지하 토사 조건과 구조뿐만 아니라 지표 지형에 의해 지대한 영향을 받는다. 그럼에도 불구하고 국내에서는 최근 수십 년에 걸쳐 주로 지질 및 토사 조건과 관련된 부지고유 지진응답 연구들이 대부분을 차지해 왔으며, 이러한 국부 지질 효과는 잘 정립되어 현행 국내 내진설계기준들에 반영되고 있다. 이 연구에서는 현행 국내 내진설계기준에서는 고려되고 있지 않은 지표 지형효과 평가의 일환으로, 세 가지 다른 경사각 조건의 유한요소 지반 모델링을 통한 이차원 지진 부지응답 해석을 수행하였다. 이차원 유한요소 해석 결과인 최대 지반가속도와 가속도 응답스펙트럼을 추가적으로 수행한 일차원 유한요소 해석 결과와 비교하였다. 최대 지반가속도와 스펙트럴가속도는 대부분의 사면상부 영역에서 지형효과로 인해 이차원이 일차원 해석에 비해 크게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3C호
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• pp.187-196
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• 2008

한반도 남쪽 경계 부근에 위치한 지리산 내의 불교 사찰인 쌍계사에서 1936년 7월 4일 규모 5.0의 지진이 발생하였다. 이 지진으로 인하여 쌍계사 경내 건축물과 구조물이 심각한 피해를 입었으며, 특히 지진시 사찰 내 오층 석탑의 탑두가 전도하여 추락하였다. 이 지진 피해 사례는 역사 지진 발생 이외의 강진 기록이 전무한 중진 지역의 한반도에서의 지반 운동 세기 평가에 유용하게 활용될 수 있다. 쌍계사 부지에서의 국부적 부지 효과 및 그에 따른 지반 운동을 평가하기 위하여, 시추와 크로스홀 및 SASW 시험과 같은 현장 탄성파 시험으로 구성된 종합적인 지반 조사를 사찰 경내에서 수행하였다. 조사된 지반 특성을 토대로, 다양한 지진파를 적용한 부지고유 지진 응답 해석을 0.044g부터 0.220g 범위의 여섯 가지 입력 암반 노두 가속도 수준으로 대표적 쌍계사 부지에 대해 일차원 등가선형 및 비선형 기법을 적용하여 실시하였다. 부지고유 지진 응답 결과로부터 쌍계사의 부지 주기 부근의 단주기 영역에서 증폭된 지반 운동을 확인할 수 있었다. 또한, 본 연구의 부지 응답 해석 결과와 선행 연구의 석탑 실물 크기 지진 시험 결과를 비교 분석하여 1936년 지리산 지진의 암반 노두 지진 세기를 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.250-255
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• 2017

지진 발생시 지반조건에 의하여 지반운동에 영향을 받으며 내진설계시 지반특성을 고려한 부지응답특성 평가를 수행해야한다. 국내 내진설계기준의 설계지진력을 결정하는 부분은 미국내진설계기준(UBC-1997)을 차용하여 사용하고 있다. 국내 지반특성과 다른 미국의 지반특성에 적합하게 만들어진 기준을 그대로 사용하는 경우 과다 또는 과소 설계의 원인이 될 수 있다. 따라서 국내지반특성에 적합한 설계응답스펙트럼의 개선이 중요하다. 그래서 본 연구에서는 국내 도시지역의 158개 지반을 선정하여 미국 서부지역의 지반 특성과 비교하고 부지응답을 수행하였다. 158개의 지반을 내진설계기준에서 제시하는 분류방법을 이용하여 분류하였을 때 $S_B$에 해당하는 지반이 37개, $S_C$은 107개, 지반 $S_D$은 14개로 분류되었다. 각 분류된 지반과 7개의 입력지진파를 토대로 해석을 수행하였으며, 내진설계기준과 비교 분석 결과, 국내 설계응답스펙트럼은 국내의 도시지역의 지반특성에 비하여 단주기 영역의 증폭을 과소평가하고 장주기 영역의 증폭을 과대평가하는 것으로 나타났다. 158개의 해석대상부지 중에서 77%정도를 차지하는 지반 $S_C$, $S_D$의 결과에서 설계응답스펙트럼과 큰 차이가 발생한다는 것은 국내 내진설계기준에 제시되어있는 증폭계수를 국내 지반특성에 적합하도록 재산정 할 필요성이 있다는 것을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.77-86
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• 2020

본 논문에서는 얕은 기반암 심도 및 지진 위험도가 상대적으로 낮은 지역에서 부지의 고유주기와 입력지진파의 평균주기의 영향에 따른 전단강도 보정의 필요성을 평가하였다. 이를 위해 일반적으로 널리 사용되는 Modified Kondner-Zelasko(MKZ) 모델과 함께 미소변형률뿐만 아니라 대변형률 영역에서의 응력-변형률 거동을 모사할 수 있는 General Quadratic/Hyperbolic(GQ/H) 모델을 사용하였다. 6개 부지의 다운홀 시험 자료와 평균주기가 다른 3개의 입력지진파를 사용하여 1차원 부지응답해석을 수행하였다. 그 결과, 입력지진파의 평균주기뿐만 아니라 부지의 고유주기에 따라 전단강도 보정 적용 유무에 따른 해석 결과의 차이가 발생했다. 부지의 고유주기의 영향을 파악하기 위해 유효최대지반가속도, 최대전단변형률 및 증폭계수와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 부지의 고유주기가 길고 연약한 지반일수록 그 차이가 더욱 커지는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.103-110
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• 2020

최신 내진설계기준 KDS 41 17 00에 비선형동적해석에 사용될 지반운동 선정 및 보정에 관한 절차가 반영되었으나 관련 문헌 부족으로 실무적 차원에서의 적용이 여전히 어려운 실정이다. 본 연구는 비선형동적해석 수행을 위한 지반운동을 선정하고 보정하기 위해 부지응답해석을 수행한 사례를 소개한다. 이에 근거하여, 현행 설계기준에 명기된 부지응답해석 관련 조항을 실무적용 차원에서 검토하였다. 그 결과 암반운동선정에 관한 설계조항이 지나치게 엄격하여 과도한 결과를 초래하는 것으로 나타났다. 이는 가속도 민감 구간을 포함한 관심주기범위를 지닌 저층 구조물일수록 더욱 부각되는 것으로 판단된다. 특히 표면지진파가 기준에 적합한 응답을 보였음에도 불구하고, 해석 전 절차의 암반운동선정과 관련된 조항으로 인해 해석 후 절차와 관계없이 지진파를 다시 선정 및 보정해야만 했다. 또한, 연약지반이거나 해당 지반에 강한 지진이 발생하는 경우에는 지반물성과 적절한 해석 기법을 올바르게 선정하기 위해 더욱 엄격한 조사가 선행되어야 한다고 판단된다. 지반물성과 해석기법에 관한 신뢰도가 조금이라도 문제가 있다면 설계용도로 사용하기에 부적합한 결과를 초래할 수 있기 때문이다.