• 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.

• 지질공학
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• 제19권4호
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• pp.509-515
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• 2009

1999년 경상북도 경주 인근에서 지역규모($M_L$) 3.0 이상의 지진이 3차례(4월 24일, 6월 2일, 9월 12일)에 걸쳐 발생하였다. 진앙의 위치를 재결정한 결과 이 지진들의 진앙 사이 거리는 반경 1 km 내에 포함된다. 파형역산을 수행하여 6월 2일 지진의 발진기구를 분석하였으며, 나머지 지진들은 P파와 S파의 초동극성 및 진폭비를 이용하여 발진기구를 분석하였다. 6월 2일 및 9월 12일 지진은 단층면해가 서로 비슷하고, 4월 24일 지진은 상기 지진들의 단층면해를 포함하나 그 분포 범위가 상대적으로 넓다. 이 지진들의 발진기구는 공통적으로 약간의 정단층 성분을 포함한 주향이동단층의 특성을 보이며, P축의 방향은 동북동-서남서 방향으로 한반도 주응력 방향에 대한 이전 연구결과와 부합한다. 진앙 사이의 거리, 지진파형의 유사성, 지진들을 공통으로 기록한 지진관측소 지진자료 극성의 동일성, 발진기구의 유사성 등을 고려했을 때, 이 지진들은 동일한 단층에서 발생했을 것으로 1999년 경상북도 경주 인근에서 지역규모($M_L$) 3.0 이상의 지진이 3차례(4월 24일, 6월 2일, 9월 12일)에 걸쳐 발생하였다. 진앙의 위치를 재결정한 결과 이 지진들의 진앙 사이 거리는 반경 1 km 내에 포함된다. 파형역산을 수행하여 6월 2일 지진의 발진기구를 분석하였으며, 나머지 지진들은 P파와 S파의 초동극성 및 진폭비를 이용하여 발진기구를 분석하였다. 6월 2일 및 9월 12일 지진은 단층면해가 서로 비슷하고, 4월 24일 지진은 상기 지진들의 단층면해를 포함하나 그 분포 범위가 상대적으로 넓다. 이 지진들의 발진기구는 공통적으로 약간의 정단층 성분을 포함한 주향이동단층의 특성을 보이며, P축의 방향은 동북동-서남서 방향으로 한반도 주응력 방향에 대한 이전 연구결과와 부합한다. 진앙 사이의 거리, 지진파형의 유사성, 지진들을 공통으로 기록한 지진관측소 지진자료 극성의 동일성, 발진기구의 유사성 등을 고려했을 때, 이 지진들은 동일한 단층에서 발생했을 것으로 추정된다. 파형역산을 수행한 결과 6월 2일 지진의 지진모멘트는 $3.9\;{\times}\;10^{14}N{\cdot}m$로 계산되었으며, 이 값은 모멘트규모 3.7에 해당한다. 스펙트럼 분석을 통해 계산된 모멘트규모는 3.8로, 파형역산에 의한 모멘트규모와 비슷하다. 평균 응력강하는 7.5 MPa로 추정되었다. 3개 지진들을 공통으로 기록한 단일 지진관측소의 스펙트럼을 서로 비교한 결과 4월 24일 및 9월 12일 지진의 모멘트규모는 각각 3.2, 3.4로 추정되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.135-141
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• 2009

지진원 및 구조물과 지반상호간의 동적 특성을 보다 신뢰성 있게 도출하기 위해 지반의 증폭특성은 반드시 고려되어야하는 요소이다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구에서는 Nakamura(1989)에 의해 제시된 방법을 적용하였다. 본 방법은 얕은 지반의 상시미동의 표면파 특성을 이해하기 위해 제시되어 한계점이 존재하나 근래에 와서 S파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 일반적으로 S파가 이용되고 있으나 본 연구에서는 지진파 에너지인 Coda 파에 새로이 적용하였다. 최근 국내에 설치된 지진 관측기에 관측된 5개 지진(규모 3.6-5.1)의 약 60 여개의 관측자료를 이용하여 지진관측소 각각 지반의 동적인 증폭 특성을 분석하였다. 관측소마다 저진동수, 고진동수 및 우월주파수가 서로 다른 증폭특성을 보여주었다. 본 연구 결과 관측지반진동에서 지반 고유의 증폭특성을 제거하면 지진원 변수를 보다 신뢰성 있게 도출할 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권2호
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• pp.137-143
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• 2010

2000년 12월 9일 경북 영덕 해역에서 국지규모$(M_L)$ 3.7의 지진이 발생하였다. Chang and Baag (2006) 지각속도구조 모델을 적용할 경우 진앙의 위치는 $36.4462^{\circ}N,\;129.9789^{\circ}E$이며, 지체구조구상 한반도 대륙붕에 해당한다. 동해에서 대륙지각이 해양지각으로 변이되는 점을 고려하여 지각의 두께를 5 km 얇게 조정한 모델을 사용해도 진앙 위치의 변화는 거의 없었다. 파형역산을 두 모델에 적용하여 지진의 깊이와 발진기구를 계산하였다. 영덕 해역 지진의 깊이는11 ~ 12 km로 계산되었다. 지진모멘트는 $1.0{\times}10^{15}N{\cdot}m$로 추정되었는데, 이 값은 모멘트규모$(M_W)$ 3.9에 해당한다. 영덕해역 지진은 2004년 5월 29일에 발생한 울진 해역 지진과 함께 전형적인 역단층 특성을 보여주며, P축의 방향은 동남동-서북서 방향이다. 스펙트럼 분석을 통해 추정된 모멘트규모는 4.0이며, 이는 파형역산에 의해 추정된 모멘트규모와 거의 비슷하다. 평균 응력강하는 3.4 MPa로 추정되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.59-66
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• 2008

대부분의 대공간구조물은 극장, 스타디움, 체육관 등 공공성을 가지게 되어 내진안전성에 있어서 중요성이 많이 인식되고 있다. 그러나 구조형식 및 형상에 관하여 다양성을 가지고 있는 대공간구조물이 동적하중인 지진하중을 받을 때 나타나는 구조물의 거동은 파악하기 힘들다. 본 논문에서는 대공간구조의 주 구조요소인 아치구조물에 대하여 고유진동모드를 검토하였고 모의지진파를 입력하여 지진거동특성을 분석한 결과로서 아치구조물은 설계가속도스펙트럼의 크기보다 장주기 성분에 더 많은 영향을 받는다는 것을 파악하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.7-23
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• 2021

전력, 통신, 상수, 난방, 중수 등의 공급망을 구성하는 지하공동구는 도시기능을 유지하기 위한 핵심 기간망이며, 재난 및 재해로 서비스의 정지 및 일시적 중단이 발생하는 경우 대규모 사회경제적 손실을 가져온다. 본 연구에서는 지중구조물에 대한 개선된 내진설계 및 평가를 위하여 국내 지진환경에 부합하는 지진원 스펙트럼으로부터 대상 지반의 증폭 및 감쇠 효과를 반영한 시나리오 지진에 기반한 지반변위 예측 방법을 제시하였다. 코사인법으로 통용되는 기존의 단순화 가정법 및 지반응답해석과의 비교를 통해서 본 연구가 제시하는 재해도에 상응하는 지반변위 산정방법이 합리적이며 공학 실무에서 충분히 적용 가능한 것을 확인하였다.

• 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.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1C호
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• pp.63-74
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• 2008

본 논문에서는 국내 125개 지반에 대한 지층 구성, 전단파속도 주상도, 기반암 깊이 등을 기존 자료의 수집 및 부분 시험 수행을 통해 확보하여 지진응답해석을 수행하였고, 이를 바탕으로 기반암이 얕아 대부분의 지반조사가 기반암까지 이루어지는 국내 지반조건에 적합하도록 기반암 깊이와 토층 평균 전단파속도를 동시에 고려하는 2-매개변수 지반분류 방법을 새롭게 제안하였다. 우선, 기반암 깊이(H)에 대해 10m와 20m를 경계 값으로 설정하여 $H_1$ 지반(H<10m), $H_2$ 지반($10m{\leq}H<20m$) 그리고 $H_3$ 지반($H{\geq}20m$)으로 분류하고 이후, 토층 평균 전단파속도($V_{s,soil}$)를 추가 변수로 하여 총 7개의 지반그룹으로 세분화 하였다. 또한 각 지반그룹에 대하여, 지진응답해석 결과로부터 획득한 지반 증폭계수의 경향성과 그 분산정도를 분석하여 새로운 지반분류 방법의 타당성을 입증하고, 각 지반그룹별 대표 지반 증폭계수 및 설계응답스펙트럼도 함께 제안하였다. 제안된 지반 증폭계수와 이를 대표하는 추세선은 암반노두 가속도의 변화에 따른 지반의 비선형성을 일정한 경향성과 함께 효율적으로 표현하고 있다. 또한 지진응답해석으로부터 획득한 스펙트럴 가속도의 평균값과 제안된 설계응답스펙트럼을 비교한 결과, 일부 지반그룹에서 차이가 발생하였고, 추후 지반 증폭계수 계산을 위한 적분구간을 국내 지반조건에 적합하도록 개선할 필요가 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.157-165
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• 2011

지진하중이 가해지는 구조물의 동적응답을 줄이기 위해서 면진장치가 널리 사용되고 있다. 근래에 들어서는 면진층의 변위를 증가시키지 않으면서도 면진된 구조물의 동적응답을 효과적으로 줄일 수 있는 스마트 면진시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 지진하중을 받는 아치구조물의 동적응답을 저감시키기 위하여 스마트 면진시스템을 적용하였고 제어성능을 검토하였다. 스마트 면진시스템을 구성하기 위하여 4kN 용량의 MR 감쇠기와 저감쇠 탄성 고무베어링을 사용하였다. 제안된 스마트 면진시스템의 제어성능을 검토하기 위하여 최적설계된 LRB와 지진응답 제어성능을 비교하였다. 이를 위하여 KBC2009 설계응답스펙트럼에 맞추어 생성한 인공지진파를 지진하중으로 사용하였다. 스마트 면진시스템의 MR 감쇠기를 제어하기 위하여 퍼지제어기를 사용하였으며, 다목적 유전자알고리즘을 이용하여 최적화하였다. 수치해석결과 스마트 면진시스템을 사용하면 LRB를 사용한 경우와 비교하여 면진층 변위와 아치구조물의 지진응답을 크게 줄일 수 있음을 확인하였다.