• 한국지구과학회지
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• 제30권7호
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• pp.810-823
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• 2009

지진원 상수의 정밀한 결정과 지진재해의 예측에 있어서 결정적인 요인의 하나는 부지증폭 특성에 관한 상세한 정보이다. 한반도 광대역 지진관측소의 부지증폭 특성이 0.2-20 Hz 범위 내에서 주파수의 함수로 추정되었다. 한반도 남부에서 2003년부터 2008년까지 관측된 43개의 지진에 대한 총 1275개의 지진기록이 사용되었다. 지진동 모델의 역산으로부터 추정된 28개소의 관측소에 대한 부지증폭비는 수직대 수평(H/V) 스펙트럼비로부터 얻어진 증폭비와 몇몇 관측소를 제외하고는 대체로 그 값이 일치하는 것이 발견되었다. 이 연구에서 얻어진 주파수별 부지증폭 특성은 어떤 뚜렷한 공간분포를 보이지 않았다. 또한 부지증폭 특성은 기반암 종류보다는 풍화의 정도와 크게 관련이 있는 것으로 나타났다. 주파수별 부지증폭비를 참조하여 28개소의 광대역 관측소를 4개의 그룹으로 나누었고, 그룹별 특징에 대하여 본문에 서술하였다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.486-494
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• 2006

주파수 영역에서 H/V 스펙트럼비를 구하는 방법은 부지 지반증폭함수를 평가할 때 자주 사용되는 방법이다. 이 방법은 Nakamura에 의해 처음으로 제시되었으며 주로 표면파를 이용하였다. 본 논문에서는 H/V 스펙트럼비를 분석한 결과를 이용하여 국내에 분포되어 있는 지진관측소 부지의 지반증폭 특성을 분석하였으며 이를 위해 본진을 포함한 12개의 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동 자료가 이용되었다. 분석결과 대부분의 지진관측소의 H/V 스펙트럼비는 저주파수 영역에서는 변화가 거의 없는 지반증폭 특성을 보여주었다. 하지만 고주파수 영역의 H/V 스펙트럼비는 지진관측소에 따라 우세 주파수 및 1개 또는 여러 개의 지역 피크값을 가지고 있는 것과 같이 특징적인 지반증폭 특성을 보여 주었다. 물론 지반증폭 특성 자체도 부지에 대해 중요한 정보를 제고한다는 점에서 중요하지만 관측된 지반진동 자료를 이용하여 지진원 및 지각감쇠 특성 요소를 분석할 경우 결과값의 왜곡을 피하기 위해 지반증폭 특성을 제거할 필요가 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.27-34
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• 2009

지진원, 지각감쇠 및 구조물과 지반상호간의 동적 특성 등을 신뢰성 있게 평가하기 위해 지반의 증폭특성을 반드시 고려하여야 한다. 주파수 영역에서 H/V 스펙트럼 비를 구하는 방법은 Nakamura(1989)에 의해 처음으로 제시되어 초기에는 지반의 상시미동의 표면파의 특성을 이해하기 위해 제시되어 한계점이 존재하나 근래에 와서 강진동의 전단파 에너지 등에 적용범위가 확장되면서 지반의 동적인 증폭특성(지반증폭함수) 연구에 많이 이용되고 있다. 본 논문에서는 오대산 지진(2007/01/20)으로부터 관측된 9개의 지반진동을 이용하여 H/V 스펙트럼 비를 분석하였고 결과를 이용하여 국내에 분포되어 있는 지진관측소 부지의 지반증폭 특성을 분석하였다. 분석결과 대부분의 지진관측소의 H/V 스펙트럼 비는 저주파수 영역에서는 고주파수 영역에 비해 다소 안정된 지반증폭 특성을 보여주었다. 하지만 지진관측소마다 고유주파수, 고주파수 및 저주파수 대역에서 서로 다른 지반증폭 특성을 보여주었다. 특히 각각 관측소 부지의 고유주파수는 각 관측소의 지진자료의 질을 좌우하므로 정확한 분석이 필요하다. 관측된 지반진동 자료를 이용하여 지진원 및 지각감쇠 요소를 분석할 경우 결과값의 왜곡을 피하기 위해 지반증폭 정보를 제거하면 신뢰성이 보다 향상된 값을 얻을 수 있다. 물론 지반증폭은 국내 지반의 분류 연구에 중요한 정보를 제공한다는 점에서 대단히 중요하다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.759-768
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• 2015

장대교량과 같이 길이가 긴 다 지점 구조물에서는 각 지점에서의 지반운동은 차이가 난다. 이것은 지반운동의 공간적 변화로 알려져 있다. 지반운동의 공간적 변화는 각각 다른 위치에서의 지진파 도착시간의 차이에 의해 발생하는 파동전파 효과, 이질적인 지반매체에서의 지진파 산란에 의한 일관성손실, 부지의 지반특성에 따른 부지증폭 효과 등의 이유에 의해 발생한다. 기존연구에서는 부지증폭 효과를 고려하지 않거나, 지반을 단층으로 모델링하여 이를 고려하였으나, 본 연구에서는 다층의 지반에 의한 지반운동의 증폭 및 필터링이 구조물의 지진거동에 미치는 영향을 평가하였다. 서로 다른 지층의 수와 깊이 그리고 지반특성을 가지고 있는 부지에서 공간적으로 변화하는 지반운동을 생성하였고, 일관성손실 함수의 상관성 정도와 각 부지의 지반조건에 따른 지반운동의 시간이력의 변화특성을 평가하였다. 또한, 두 개의 단위 교량으로 이루어진 교량시스템을 대상으로 각각의 부지 조건에 맞게끔 생성된 지진파를 입력으로 하는 교량해석을 통해 각 단위교량 및 단위교량 간 지진거동 특성을 비교분석하였다. 특히, 일관성손실과 지반조건이 두 교량 간 충돌 및 낙교를 유발할 수 있는 상대변위에 미치는 영향을 평가하였다. 해석결과 각 부지의 지반조건의 고려는 아주 중요하며 실제 구조해석에서 무시되어서는 안 될 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제10권3호
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• pp.191-202
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• 2007

한반도 남부지역의 세부적인 지진파 감쇠특성 규명을 위해, 기존에는 적용이 불가능하였던 Q 토모그래피 역산을 위한 사전 수치검증 연구를 수행하였다. 특히 강지진동모사를 위해 일반적으로 사용되고 있는 추계학적 점지진원 지진동 모델(stochastic point-source ground-motion model; Boore, 2003)에서 사용되는 Q 값에 대한 2차원(2D; 2 Dimensional) 토모그래피 역산을 시도함으로써 역산 결과가 강지진동모사에 직접 활용될 수 있도록 하였다. 수치검증 방법으로는 Q 토모그래피 checkerboard 시험방법이 사용되었는데, 이를 위해 광역 단일 Q 모델의 추계학적 지진동모델 파라미터 역산결과의 지진원과 부지효과 모델 파라미터 값을 이용해서 관측자료와 지진규모-거리-주파수-오차 분포가 동일한 스펙트럼 합성자료를 생성하였다. 수치검증을 위한 Q 블록 격자의 총 개수는 75개(내륙지역=69개(약 $35{\times}44km^2$의 격자크기); 해양지역=6개)로 설정하였으며, $Q_0f^{\eta}$ 함수형태의 Q 블록 값은 $Q_0$=100, 500, ${\eta}=0.0{\sim}1.0$의 분포를 갖도록 하고, 파선의 깊이는 별도로 고려하지 않았다. 스펙트럼 합성자료 생성에 이용된 모델파라미터의 정해와 모델파라미터의 역산결과를 비교하기 위한 checkerboard 수치검증은 3단계에 걸쳐 수행되었는데, 1단계는 블록별 Q의 초기값 추정 단계이며, 2단계는 관측소별 부지증폭함수를 추정하는 단계, 마지막 3단계에서는 최종적인 Q를 도출하는 단계이다. 관측소별 부지증폭함수의 초기 추정값으로는 기 분류된 관측소 등급에 대한 평균 부지증폭함수(연관희, 서정희, 2007)가 사용되었으며, 3단계의 checkerboard 수치검증 결과 최종적으로 추정된 부지효과 모델에는 오차가 발생하였으나 블록별 Q의 정해는 만족할 정도로 추정할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.55-65
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• 2012

본 연구에서는 항만 지역의 지반 조건과 계측된 암반노두 가속도를 이용하여 지반증폭 특성이 반영된 지진피해평가 방안을 구축하였다. 먼저 지반조사 자료를 토대로 부지응답해석을 수행하여 항만지역의 암반노두 가속도와 지표면 최대가속도의 상관관계식을 결정한다. 결정된 대상 항만의 상관관계식은 지진피해평가 시스템 상에 DB화 되고, 지진 발생 시 계측된 암반노두 가속도를 입력받아 실시간으로 지표면 최대가속도를 결정한다. 지진 발생 시 실시간으로 결정되는 PGA 값과 상부 구조물의 지진취약도 함수를 이용하여 항만구조물의 지진피해 등급을 결정할 수 있다. 또한, 본 연구에서는 구축된 평가 방안에 따라 가상 지진을 적용하여 인천항만 지역 내 항만 구조물의 지진 피해를 추정하고 등급화 하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.27-37
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• 2009

지진파의 푸리에 가속도스펙트럼(Fourier Acceleration Spectrum)에 기반한 계측진도 평가방법(Sokolov and Wald, 2002)의 국내 적용성을 평가하기 위해 관련 논문(연관희 등, 2009)에서 평가된 국내 지진의 진도 MMI ${leq}$ IV 범위에 대한 진도별 FAS 평균(m)과 표준편차(${\sigma}$) 모델을 이용하여, FAS 진도평가방법의 타당성을 평가하여 보았다. FAS 통계특성 모델 평가시 사용된 지진관측자 료의 FAS를 이용하고 본 연구에서 프로그램으로 구현된 FAS 진도평가기법을 적용할 경우 관측된 진도를 ${\sigma}$ = 0.74 MMI의 오차로 추정할 수 있었으며, 오차의 지진규모-거리 의존성을 추가로 보정할 경우 오차를 ${\sigma}$ = 0.61 MMI 까지도 저감할 수 있었다. 또한 본 방법을 MMI ${\leq}$ IV에 대한 국내 FAS 통계특성 모델과 MMI ${\geq}$ V에 대한 전 세계 FAS 통계특성 모델을 함께 이용하여, 진도 VI 이상인 국내 피해지진의 진도를 미소지진관측자료의 지진원특성을 이론적으로 증가시켜 도출된 스펙트럼을 이용하여 추정한 결과 최대 진도추정 오차 0.63 이내로 예측할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권1호
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• pp.35-44
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• 2022

V_S30지도는 부지증폭을 나타내는 주요 변수로 임의의 부지에서 지반운동을 예측하는 ShakeMap의 핵심 변수로 사용된다. 하지만, 한반도의 지질특성과 지형특성을 고려하는 V_S30지도는 아직 제시된 적이 없다. 이번 연구에서는 지질과 지형을 고려하는 V_S30지도를 작성하기 위해 전단파 속도 주상도로부터 계산 또는 추정된 1,101개의 V_S30과 한반도 광범위 지질, 지형정보 레이어를 수집하였다. 이러한 데이터와 일반선형회귀분석 방법을 사용하여 V_S30 추정 모델을 개발하였다. 모델은 지질분류에 따라 매립지, 신생대 제4기 퇴적층, 중생대 그룹, 선캄브리아기와 해양층으로 구분된 후 지형정보의 함수로 제안되었다. 지도의 해상도는 기상청에서 기존에 진도추정을 위한 ShakeMap 구동에 사용하는 미국지질조사국(USGS)의 지도의 2배로 하였다. 그 결과, 프락시 기반 V_S30지도의 대수로그 잔차의 표준편차는 0.233으로 USGS의 V_S30 지도의 표준편차인 0.387보다 낮은 수치를 보인다. 본 연구에서 개발한 V_S30지도를 사용한다면 ShakeMap의 불확실성이 줄어들 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권2호
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• pp.137-147
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• 2008

2007년 1월 20일 발생한 '오대산지진(M = 4.8)'의 특징적인 점은 근거리 지역 관측소인 DGY(기상청 대관령, 진앙거리 = 7 km)에서 기록된 비정상적으로 높은 PGA(최대지반가속도) 관측값(< 0.1 g)이다. 한편 DGY 관측소는 진앙지인근에 위치한 매우 양호한 지진관측소(연관희와 서정희, 2007)로 분류되므로 지진파전달이나 부지증폭특성으로는 설명될 수 없으며, 고주파지진동에 큰 영향을 주는 지진원 특성인 단층파열방향성(rupture directivity)에 의한 것으로 예비 해석될 수 있다. 이 연구에서는 Boatwright (2007)의 방법을 이용하여 단층파열속도(v)의 전단파속도(c)에 대한 상대적 비(= v/c) 및 파열진행방향과의 이격각(${\theta}$, deviation angle)에 대한 함수로 주어지는 일방향 단층파열방향성(unilateral rupture directivity)을 추정하였다. 이러한 단층파열방향성을 평가하기 위해 진앙지 인근 지역의 지진관측소에 대한 점지진원 스펙트럼 모델(Boore, 2003)에 대한 예측오차를 오대산지진의 전 여진 관측자료을 이용하여 계산한 후, 본진 관측자료를 이용한 예측오차와 상대적으로 비교하였다. 본진의 전 여진에 대한 상대적인 스펙트럼 예측오차로부터 관측소별 PGA의 상대적인 크기를 추정하고 이 결과를 이용하여 오대산지진의 단층파열 방향성을 평가한 결과, 오대산지진 인근에서의 높은 PGA 관측값은 NWW-SEE 방향의 북측으로 고각을 갖는 단층면상에서 SE 방향을 따라 거의 수직하게 지표면으로 빠르게 진행된 단층파열의 영향으로 해석되었다.