• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.272-272
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• 2022

지진해일에 대한 분석은 주로 물리적인 계산에 의하여 이루어지고 있으나, 다수의 매개변수가 복잡하게 얽혀있어 계산이 오래 걸리고 해당 지진해일에 대한 분석은 지진해일이 발생한 후에 단층을 조사하여 매개변수를 산정하므로 준실시간에 해당하는 예측이 어렵다. 또한, 지진해일을 예측하는 모형을 구축하기 위해서는 충분한 지진해일에 대한 자료가 필수적이나, 국내의 지진해일은 지난 100년간 4건의 지진해일이 발생하여 자료 역시 불충분하다. 그러나, 일반적으로 지진해일은 주기적이지 않고 빈도가 많지 않으나, 지진해일로 인한 피해는 주요한 사회 기반 시설 및 막대한 인명피해를 야기하므로 지진해일 피해를 저감하기 위한 방안이 필요하다. 확률론적 지진해일 재해도 평가(Probabilistic Tsunami Hazard Assessment; PTHA)시에 주로 지역적인 범위에서 수행되어 자료의 특성을 고려하여 수행해야하나, 현재 지진해일고에 대한 분포를 대수정규분포로 하여 지역적인 특성이 고려되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내의 지역적 특성을 고려하기 위하여 단층매개변수와 지진해일고와의 Vine Copula 기법을 활용하여 관계성을 파악하고 국내에서 발생가능한 지진해일에 대한 위험도 평가를 수행하였다. 본 연구에서 선정된 지진해일고 클러스터링 결과를 활용하여 향후 지진해일에 대한 방재대책 시에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.433-433
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• 2018

한국은 지진에 대한 관심이 낮았으나, 2016년 09월 12일 경상북도 경주에서 가장 큰 규모인 5.8의 지진이 발생하였으며, 강력한 지진이 발생할 수 있다는 경고가 이어지고 있다. 지진과 관련된 정확한 원인 분석과 정량적인 평가가 체계적으로 이루어지지 않고 있어, 규모와 빈도, 위험지역 분석 등 정밀한 평가와 예방대책을 마련해야 한다. 정량적인 지진 발생 분석을 위해 본 연구에서는 지진 발생과 지하수와 같은 수문기상학적인 인자에 의해 영향을 받는다는 가설을 세우고 지하수의 변동 패턴과 지진의 발생 패턴의 유사점을 추정하였다. 이를 위해 지진자료의 통계적인 특성을 분석하였다. 그리고 지질특성이나 지각 판 운동 외에도 수문순환이 영향을 미치는지 확인하기 위해 육지와 바다에서 발생한 지진으로 구분하여 지진발생횟수와 에너지를 분석하였다. 분석결과, 육지와 바다로 구분했을 때 바다에서 더 많은 지진이 일어났다. 또한 Wilcoxon rank-sum test 비모수 추정기법을 통하여 분석한 결과 서로 다른 성질을 보여 따로 분석하였다. 그 결과, 동해와 남해, 서해와 동해가 같은 성질을 보이는 것으로 분석되었다. 그리고 육지는 8월부터 이듬해 7월까지 지진발생의 한 주기를 이룰 가능성을 보였다. 그러나 바다는 육지와 정반대로 2월부터 7월까지 많은 지진 에너지가 발생하고 있으며, 1월까지는 에너지 수준이 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다. 이와 같이 지하수가 육지에서 바다까지 유동하는 시간으로 인해 6개월의 시간지연이 발생하는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.505-505
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• 2023

지진해일의 발생빈도는 태풍이나 홍수 등의 자연재해와 비교하여 발생빈도가 낮지만 발생 시 큰 피해를 입힐 수 있다. 우리나라 동해안은 일본 서해안에서 발생된 지진해일에 취약하며 특히 강원도 삼척시와 경상북도 울진군 부근은 일본 서해안에서 발생된 지진해일 에너지가 집중되는 위험지역으로 기존 연구에서 확인되었다. 동해를 따라 먼 거리를 전파해오는 지진해일 파의 전파양상은 해저수심의 영향을 받아 변화될 뿐만 아니라 진원지의 발생위치와 각 매개변수의 특성에 따라 대상지역에서의 영향도가 다양하게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 일본 서해안에서 과거 발생한 지진원(4건) 및 향후 발생 가능한 가상지진원(71건)을 대상 시나리오로 선정하였으며, 가상지진원자료는 한반도 에너지개발 기구(11건) 및 일본토목학회(60건)에서 제시한 총 71건의 자료를 사용하였다. 동해안 해저수심 영향에 의한 지진해일 파 집중도를 확인할 수 있는 파향선추적 기법 수행을 통해 75건 중 집중도가 높은 41건의 지진원을 선정하였다. 선정된 지진원은 불확실성을 고려하기 위해 많은 연구자들에 의해 사용되고 있는 로직트리기법을 적용하여 총 1,107건으로 생성되었으며, 이에 대해 지진해일 수치해석이 수행되어졌다. 최대 지진해일고 비교 결과, 특정 발생위치에서의 지진원은 타 지진원보다 지진강도가 작음에도 불구하고 울진 원자력발전소에서 최대 지진해일고 결과는 더 크게 나타나는 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.507-507
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• 2023

지진해일은 많은 인명피해를 입힐 수 있는 위험한 자연재해이며, 예를 들어 각각 약 25만명과 약 2만명의 사상자가 발생하였던 2004년 수마트라 지진해일과 2011년 동일본 지진해일 등이 있다. 우리나라 동해안 또한 향후 지진 발생 가능성이 큰 지진공백역이 존재하여 안전한 지역으로 볼 수 없다. 지진해일 방재대책 수립과 관련된 연구는 지속적으로 이루어지고 있지만 지진해일의 발생빈도는 적고 완벽히 대응하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 지진해일 방재대책의 가장 기본적인 자료로 이용될 수 있는 지진해일 침수예상도를 효율적인 방법으로 제작하는 것을 연구했다. 현재 우리나라의 지진해일 최대 침수예상도는 과거 및 향후 발생가능한 지진해일의 경우에 대한 모든 범람구역이 고려된 보수적인 방법으로 제작되고 있다. 지진원의 위치와 각 매개변수의 특성에 따라 범람구역이 다양하게 나타날 수 있기 때문에 보수적인 최대 침수예상도는 과도한 범람구역이 고려될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 보수적인 최대 침수예상도와 비교하여 AI기술과 로직트리 기법을 통해 더 정확한 최대 침수예상도를 제작하는 것을 목표로 한다. 연구방법은 1) 고려된 모든 지진해일 시나리오에 대한 수치해석 2) 입력자료인 지진해일 초기수면 변위 이미지 증강 3) CNN모델을 활용한 초기수면 변위 이미지 분류 4) 분류된 결과의 범람 구역으로 최대 침수예상도를 제작하였다. 향후 연구결과는 지진해일 재해정보도 제작 및 지진해일 침수예측 모델 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.268-268
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• 2022

지진해일은 발생빈도는 높지 않지만, 한 번 발생하게 되면 막대한 피해를 일으킬 수 있다. 우리나라에서는 1,900년대 4건의 지진해일이 기록되었으며, 이로 인해 동해안 및 남해안 등에 인명피해 및 재산피해가 발생하였다. 또한 2011년 동일본 지진해일로 인해 후쿠시마 원자력 발전소 변전설비가 침수됨에 따라 냉각수 공급이 중단되고 방화벽이 파괴되어 방사능이 누출되어 큰 피해로 연결되었다. 이러한 피해를 저감하기 위해 지진해일 수치해석과 확률론적 분석방법 등 다양한 방법을 활용한 연구가 국내외 적으로 활발히 수행되고 있다. 본 연구는 확률분포기반 지진해일고 예측모델 개발을 위해 수치해석을 수행하여 지진해일고(tsunami heights)를 산출하고 결과값에 대한 적절한 확률분포 분석을 실시하는 것이다. 지진해일고는 원자력발전소에서 취수구를 통한 냉각수 공급가능 여부를 판단하기 위해 최대 지진해일고(maximum tsunami height)와 최저 지진해일고(minimum tsunami height)로 구분하였다. 지진해일 수치해석은 지진원(단층매개변수) 조사, 조사된 지진원 중 지진해일 수치해석 case 선정을 위한 파향선추적기법(wave ray tracing) 수행, 선정된 지진원에 대해 로직트리(logic tree) 기법 적용, 로직트리를 적용한 지진원 case에 대한 수치해석 순서로 수행하였다. 수치해석을 통해 산출된 최대 및 최저 지진해일고 자료를 기반으로 확률분포형을 선정하기 위하여 확률분포별 적합성 평가를 실시하였다. 선정된 분포를 기준으로 처오름 및 처내림높이와 관련된 다양한 변수간의 의존관계를 파악하였다. 향후, 파악된 의존관계를 기반으로 예측모델을 개발하여 수치해석 결과와 연계함으로써 국내에 적용할 수 있는 확률론적 지진해일재해도를 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.216-216
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• 2021

해저지진, 해저붕괴 및 해저화산분출 등에 발생되는 지진해일은 파장이 수십에서 수백 km에 이르는 장파로서 에너지 손실없이 먼 거리를 전파할 수 있으며, 수심이 상대적으로 얕은 해안가에 도달하면 범람에 의해 인명 및 재산피해를 야기시킬 수 있다. 예를 들어, 2004년 12월 26일에 발생한 수마트라 지진해일은 약 30만명의 인명피해와 약 10조원의 재산피해를 가져왔으며, 2011년 3월 11일에 발생한 동일본 지진해일은 약 2만명의 인명피해와 약 330조의 재산피해를 유발시켰다. 더욱이, 지진해일에 의해 폭발한 후쿠시마 원자력발전소에서의 방사능 유출은 10년이 지난 현재도 생태계 교란, 방사능 피폭 등의 피해를 일으키고 있다. 우리나라도 1983년 5월 26일 발생한 동해 중부지진해일에 의해 삼척시 임원항 및 인근에서 인명피해(1명 사망, 2명 실종)와 약 2억원의 재산피해가 발생하였다. 최근, 4차 산업혁명으로서 빅데이터를 기반으로 한 다양한 인공지능기술이 개발되고 있으며, 많은 분야에서 이 기술을 적용하고자 노력하고 있다. 특히, 과학 및 공학분야에서도 이를 융합하는 연구 및 활용하는 사례가 증가하고 있다. 본 연구에서는 1983년 발생한 중부지진해일에 의해 인명 및 재산피해가 발생한 임원항을 대상으로 지진해일 수치모형실험을 수행하며, 수치모형실험 결과를 토대로 인공지능 모델 중 합성신경망 (Convolution Neural Network)을 활용하여 인공지능을 통한 지진해일 범람구역을 산정 및 평가하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.215-215
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• 2021

인도네시아 수마트라 지진해일(2004년)과 동일본 대지진(2011년)으로 인해 해당지역에서 막대한 인적·물적 피해가 발생하였으며, 지진해일에 대한 사람들의 경각심은 더욱 커지게 된 계기가 되었다. 반면 우리나라는 지진이 빈번하게 발생하는 국가에 비해 상대적으로 지진해일에 대해 안전하다는 국민들의 인식이 강한 것이 사실이다. 하지만 최근 우리나라에서 크고 작은 지진이 발생(2016년 경주 지진, 2017년 포항 지진 등)함에 따라 국민들은 지진 및 지진해일 안전에 대한 경각심이 높아지고 있다. 또한 한반도 주변에서 지진은 끊임없이 발생하고 있으며, 과거 우리나라는 지진해일로 인한 인명 및 재산피해가 기록된 사례도 존재한다(Cho, 2018). 본 연구에서는 원자력 발전소에서 지진해일에 대한 위험성에 대비하기 위해 지진해일 수치모형 실험을 통해 계산된 지진해일고 결과값에 대해 적절한 확률분포 모형을 개발한 후 각 지진해일 시나리오의 연초과 확률을 분석함으로써, 확률론적 지진해일 재해도 분석(PTHA : Probabilistic Tsunami Hazard Analysis)을 실시하는 것이다. 최종적으로는 연구대상지역의 지진해일 안전성 평가에 기여할 수 있는 검증된 자료를 제공한다. PTHA 분석은 미국(Park and Cox, 2016), 인도네시아(Horspool et al., 2014), 남유럽(Lorito et al., 2014), 일본(Japan Society of Civil Engineers, 2016) 등에서 연구가 활발하게 이루어졌으며 현재도 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 먼저, 역사 지진해일 및 우리나라 근해에서 발생가능한 지진원(단층매개변수) 조사, 그리고 지진해일 수치모형실험 case 선정을 위한 파향선추적모형(wave ray-tracing) 수행, 마지막으로 지진해일고의 불확실성을 고려하기 위한 로직트리(Logic-Tree)기법 적용 시 사용하게 될 지진해일 단층매개변수 선정을 위한 지진해일 수치모형 실험 등을 수행한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.408-408
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• 2021

지진에 의한 변동과 전조 현상을 규명하기 위한 다양한 연구들이 진행되었으며, 기존 연구들에서는 지진 발생의 주요 원인은 주로 단층 운동에 의한 지각 반응을 중심으로 분석하고 그 결과들을 제시하였다. 지하층에서 지진이 발생하나 발생의 원인은 지각뿐만 아니라 수환경과 연계된 인자들까지 존재하여 매우 다양하다. 즉, 지각, 토양, 토질 등 지하의 변동과 연관성이 매우 높고 수 많은 수환경자료들(지하수위, 라돈, ph, 기타 수질 요소)을 통해서 지각운동에 따른 변화와 지진발생 가능성에 대한 상관관계를 규명할 수 있는 가능성이 매우 높다. 기존 지진이 나타나는 주요 원인은 주로 활성 단층 운동에 의한 지각 반응의 영향으로 지진 발생 이전에 지각의 팽창과 변형에 의해 지하수, 지하수 수질요소(라돈, 전기전도도, 수온 등)의 지화학적 변동이 일어날 수 있는 가능성이 존재하며, 이러한 수환경 빅데이터는 지진 발생 가능성 증대와 재현기간 및 규모 증대 등 상관성이 매우 큰 것으로 분석된다. 본 연구에서는 국내발생하는 지진에 대한 경향성 분석을 통하여 내륙에서 발생하는 지진과 바다에서 발생하는 지진의 경향성 및 연관성을 분석하고자 한다. 또한 지진 발생 지역에 대하여 수환경 빅데이터(지하수위, 라돈, 수온, 전기전도도, 강수량 등)와 지진발생과의 상관관계를 분석하여 주요 원인을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.330-330
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• 2017

최근 우리나라 주변에 잦은 지진으로 인한 재해위험도 증가 우려가 커지고 있다. 국내 외에서 지진해일 위험도 평가는 시나리오를 기준으로 수치해석을 수행하고 이들 결과를 활용하는 절차로 수행된다. 그러나 위험도 평가는 하중조건 즉, 지진해일을 발생시키는 지진의 발생빈도 및 크기를 종합적으로 고려한 확률 계산이 우선적으로 요구되나, 기존 분석 절차에서는 고려가 되지 않거나 상대적으로 간략화 되어 진행되고 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 과거 우리나라 주변에 지진 및 지진해일 자료, 수치해석 모형 결과를 활용하여, 지진의 규모와 발생빈도를 종합적으로 고려할 수 있는 지진해일 위험도 평가 방법을 수립하고자 한다. 본 연구에서는 첫째, 지진 위험도 평가를 위해서 Poisson-Pareto 분포를 이용하였다. 둘째, 지진발생 위치 및 크기를 고려한 지진해일 위험도 평가 모형을 개발하였다. 셋째, 지진발생 위험도 및 지진해일 위험도를 통합한 해석 모형을 개발하고자 하며, 본 연구애서 제시하는 모든 해석 절차는 매개변수의 불확실성을 고려할 수 있도록 Bayesian 해석기법을 도입하여 진행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.298-298
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• 2019

과거에 경험하지 못한 집중호우가 빈번하게 발생하고 규모가 큰 태풍의 내습이 발생하고 있다. 2018년 7월23일 발생한 라오스 댐붕괴 발생으로 인해 6,600명의 이재민이 발생하였으며, 2008년 중국 쓰촨성 지진에 의해 댐 수백개가 균열이 발생하는 위험한 상황에 이르는 등 댐 붕괴에 따른 대규모 재난의 위험상황은 항시 존재하고 있다. 는 상황에서 댐의 붕괴에 대한 많은 연구가 진행되었다. 이러한 댐 붕괴 상황에 대한 대비책으로 저수지 댐의 안전관리 및 재해예방에 관한 법률 제3조와 자연재해 대책법 제37조에 총저수용량 30만톤 이상의 저수지에 대해 비상대처계획 수립을 하도록 되어 있다. 최근 경주와 포항에서 발생한 규모 5.4이상의 지진이 발생하여 지진에 의한 재난의 위험이 가중되고 있는 상황에서 지진에 의한 댐붕괴에 대한 적절한 시나리오와 분석이 필요하다. 지금까지의 지진붕괴에 의한 EAP의 작성은 단순히 만수위 상태에서 댐의 붕괴시간이 급격히 붕괴되어 범람되는 분석을 하였다. 그러나 지진에 의한 댐의 붕괴에 이르는 지진의 규모는 댐 주변의 건축물, 교량, 심지어 대피소도 붕괴 및 범람에 안전할 수 없는 상황에 이르게 될 것이다. 그러나 현재의 EAP는 단순 범람만을 통해 위험도를 나타내는 것으로 작성되어 있어 이에 대한 수정이 필요하다. 본 연구에서는 지진에 의한 댐 붕괴 EAP 작성시 고려되어야 할 건물의 노후도, 교량, 공공시설물 등이 붕괴될 위험을 판단하고 이에 따른 범람도면의 작성과 시나리오가 작성되어야 한다. 이를 위한 행정안전부에서 제시된 지진 시 댐 붕괴 조건에서 고려되어야 할 시나리오의 구성요소에 대해 검토하였다.