• 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.

• 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.

• 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.

• 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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• 제9권2호통권42호
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• pp.47-58
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• 2005

이산폰툰형 부유식교량의 시간영역 지진응답해석을 지진파의 공간분포를 고려하여 수행하였다. 지반운동의 공간변화는 파의 통과 영향, 엇결성 뎡향 및 국부지반 영향을 반영하는 결맞음 함수 모델로 고려하였다. 부유식 교량의 상부구조는 공간뼈대요소와 탄성현수케이블요소를 이용하여 모델링 하였고, FHWA 가이드라인의 스프링 모델을 사용하여 교대의 지반 구조물 상호작용에 대한 영향을 고려하엿으며, 경계요소법으로 산정한 폰툰 동수력계수의 주파수 의종성을 고려하기 위해서 시간지연함수를 사용하였다. 지반운동의 공간변화를 고려한 다중지점 지진입력을 교량의 양단에 도입하였고 응답의 시간이력을 동시 가진 시와 비교하였다. 장주기의 동적특성을 갖는 이산폰툰형 부유식 교량의 지진응답 해석에서 지반운동의 공간분포를 고려할 경우에 주몰할만한 응답의 증폭이 나타날 수 있음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제6권2호
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• pp.95-102
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• 1996

지반진동이 지표적인 토양에서 거리에 따라 어떻게 감소되는지 밝히기 위하여 탄성파의 진폭변화를 측정하였다.야외에서 12-ch 탄성파 탐지기를 이용하여 디지털 자료로 자료로 기록한 증폭되지 않은 진폭자료를 분석하였다. 탄성파의 주파수분석결과 최대 스펙트럼 진폭은 40Hz부근에서 나타나고 있다. 조사지역의 감쇠경향은 지수함수적임을 보여주고 있으며 탐사지역의 지반감쇠 요소들을 계산한 결과 기하감쇠지수 (n)는 0.25,내부감쇠지수(a)는 0.13-0.20임을 보여주고 있다. 습윤토양지역에서는 내부감쇠지수 (a)가 0.13, 식생토양지역에서는 0.20를 보여 습윤토양에서보다 식생발달 토양지역에서 지반진동이 훨씬 빨리 감쇠하는 현상을 보인다. 또한 탄성파 자료분석을 통한 탄성파전파속도와 주파수분석을 이용하여 흙의 평균 내부감쇠정수(h)가 0.094임을 밝혔다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.13-21
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• 2017

자갈궤도는 100여년 이상 전세계적으로 널리 사용되는 궤도구조로 저렴한 초기 건설비용, 유연한 유지보수와 진동 및 소음의 저감효과가 있지만, 열차운행에 따라서 지속적인 침하가 발생하는 단점이 있다. 이로 인해 지속적인 유지보수가 필요하며, 최근 열차의 속도, 용량, 중량의 증가로 유지보수비용이 증가하고 있는 실정이다. 파울링(fouling)은 노반 세립분이나 자갈입자가 파쇄되면서 발생한 세립분이 자갈 사이의 공극을 메우는 현상으로 배수가 나빠지고, 자갈궤도의 침하를 가속화시키는 등 자갈도상의 열화의 주원인으로 지목되고 있다. 본 논문에서는 GPR(Ground Penetrating Radar)을 이용하여, 도상의 상태를 평가 할 수 있는 분석방법을 제안하였다. 경험에 의존하는 기존의 분석기법을 대신하여, 고속선에 사용되는 자갈의 감쇠 특성을 반영한 이득함수(gain function)를 제안하였다. 실내 박스 실험과 실모형 실험을 통해 제안한 이득함수로 증폭한 GPR신호에 힐버트 변환을 추가로 적용하여 자갈층과 노반층에서 반사된 신호의 세기변화를 깊이에 따라 계산하였다. 이로부터 신호의 세기가 비교적 크게 변화하는 곳을 파울링층과 노반층의 경계로 구분할 수 있었다. 다만 현장적용을 위해서는 침목의 영향을 분리하고 전자기파 분산특성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 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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• 제26권1A호
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• pp.155-162
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• 2006

본 연구에서는 납면진받침(LRB)이 설치된 중경간 엑스트라도즈드교에서 교각의 파손, 상부구조의 이동변위, 그리고 케이블의 항복에 대한 지진위험도를 평가하였다. 지진위험도는 다수의 지진자료를 이용하여 지진에 대한 구조적 취약성을 평가한 지진취약도와 지진재해지도를 이용하여 해당지역에서의 지진재해도를 산정하여, 이들을 조합함으로써 평가할 수 있었다. 지진시 교각에서 소성힌지의 발생을 고려하기 위해 SAP2000을 사용하여 비선형 지진해석을 수행하였다. 지진자료는 암반노두에서 설계응답스펙트럼을 만족하는 인공지진을 작성한 후, SHAKE91을 사용하여 해당지역의 지반증폭효과를 고려하여 지진 가속도 시간이력을 구하여 사용하였다. 교각의 비선형 응답은 연성도를 사용하여 나타내었고, 2선형 직선의 모멘트-곡률 곡선으로 작성하였다. 본 연구에서는 대수정규분포함수로 지진취약도를 표현하였으며, 한반도를 대상으로 작성된 지진재해지도를 이용하여 지진재해도를 산정하였다. 해석결과 엑스트라도즈드교에서는 케이블과 거더보다는 교각하단에서 면진장치가 더 효과적인 것을 알 수 있었다.

• 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.