한국지진공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Spring
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pp.27-31
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1999
진도의 거리에 따른 감쇠양상은 두가치 측면에서 중요하다. 첫째는 역사지진의 크기를 평가하는데 사용되고 둘째는 역사지진자료를 이용하여 지진위험도를 평가하는데 이용된다. 한반도의 경우 대부분의 지진활동 자료가 역사지진이므로 이지진들의 크기를 결정하고 이들을 이용하여 지진위험도를 평가하기 위하여 합리적인 진도감쇠양상의 결정은 매우 중요한 과제라 할수 있다 진도의 감쇠양상은 진앙진도와 진앙거리 등 두요소에 같이 의존함이 알려져 있으므로 한반도에서 MMI VIII만의 지진자료를 이용하여 결정된 Lee의 기존의 감쇠공식은 그 사용범위에 한계가 불가피하므로 상기 두 가지 요소를 함께 고려한 새로운 감쇠공식의 유도가 요구되어진다. 지체구조적으로 Sino-Korean 지괴라고 불리우는 중국 북동부와 한반도에서 발생한 MMI VIII-X 지진들의 자료를 이용하여 한반도에서 발생하는 MMI VIII-X의 강진들에 대한 새로운 진도감쇠양상을 결정하였다.
본 연구에서는 미국 남캘리포니아 지진센터에서 개발한 물리적 지진모델링 기반 광대역 강지진동 모사 플랫폼(버전 16.5)을 활용하여, 규모 6.0, 6.5, 7.0 지진에 대한 진도 감쇠 특성 분석을 수행하였다. 지진 발생 위치는 2016년 규모 5.8 경주 지진 진앙 인근을 가정하였으나 지각 전파 모델의 경우 남캘리포니아 강지진동 모사 플랫폼에서 제공하는 미국의 대표적인 지각 모델 두 개를 사용하였다. 하나는 판 내부를 대표하는 미국 중동부 지역(Central and Eastern United States, CEUS) 모델이고 다른 하나는 판의 경계를 대표하는 미 서부 지역(LA Basin) 모델이다. 버전 16.5 플랫폼에는 5개의 모델링 방법론이 제시되고 있으며 본 연구에서는 Song 모델과 Exsim 모델을 사용하였다. 동일 규모의 지진이라 하더라도 지진발생 환경이 다른 지역(CEUS vs LA Basin)에서는 같은 진앙 거리에서 진도 2 등급에 가까운 차이가 발생할 수 있음을 본 연구를 통해서 발견하였다. 본 연구에서 나타난 지역별 진도 감쇠 특성의 차이를 감안할 때 한반도에서 좀 더 정밀한 지진재해 평가를 위해서는 지역에 적합한 진도 감쇠 특성을 이해하는 것이 중요할 것으로 판단되며 본 연구는 지역 특화된 진도 감쇠 특성을 고려하지 않을 경우 진도 감쇠 분포의 불확실성 정도를 잘 보여준다.
1997년 경주에서 발생한 지진(M=4.3)에 대하여 남한의 300여 지역,2200여명에 대한 설문조사, 현장조사를 통해 진도를 평가하고 선구조선, 단층형태 및 피해지역과의 관계, 진도 감쇠특성 등을 평가하였다. 등진 도도선의 패턴은 거의 구형에 가까워 특정 지질구조선을 반영한다고 보기어려우나 경상분지 남서부를 제외한 전 분지가 진도 V이상의 범위에 포함된다. 진도 VII인 지역은 진앙의 서쪽 약 1.5Km에 위치한 양산단층에 인접한 충적층을 따라 길이 약 9Km, 폭 1-3Km의 긴 대상분포를 나타내다. 이 지역은 강한 지진동과 함께 동상 외벽이 떨어지고, 건물 및 주택 벽면의 균열, 담의 균열과 무너짐, 지붕의 기와가 흩어짐, 교각 상판의 고정볼트의 부러짐 등 피해가 발생하였다. 진앙지 일대의 선구조선의 분포는 거의 N-S,NNE방향이 우세하게 나타나며, 선구조선, 단층면해와 주피해지역의 분포를 고려할때 경주지진은 양산단층을 따라 주향이동 단층운동에 의해 발생한 규모 5.0내외 지진의 평균적인 감쇠 경향과 유사하며 거리(R)에 따른 진도감쇠(I)는 $I{\;}={\;}I_o{\;}+{\;}0.3461{\;}-{\;}0.3274{\;}{\times}{\;}1nR{\;}-{\;}0.086{\;}{\times}{\;}R$으로 나타내어 진다.
군산의 C-Band 레이더로 호남지방의 에코관측에는 무리가 있으며, 그이유는 C-Band의 특성상 관측범위가 짧은 것도 있겠지만, 강수에코에 의한 감쇠가 심하기 때문인 것으로 판단된다. 호남지방에서 진도의 S-Band 레이더는 AWS값과 상당부분 일치함을 보였으며, 그 탐지거리 역시 C-Band인 군산레이더보다 길고 감쇠 역시 적었다. 그러나 무안 부근의 경우에서는 진도의 S-band 레이더가 감지하지 못하는 에코영상을 무안레이더가 감지하는 경우도 있었다. 무안의 X-Band 레이더는 진도의 S-Band레이더의 값과 대부분 유사한 결과 값을 보였으나, 근거리에 에코관측 시 진도레이더가 관측하지 못했거나 감지했더라도 그 강도에 있어서 조금 더 정확한 값을 보였다. 각 레이더의 관측특성을 고려하여 악기상과 돌발적인 기상현상을 관측한다면 단시간예보에의 활용과 보다 정확하게 예측하고 예보하는데 크게 기여하리라 판단된다.
비성형 동력학계로 모델링된 부유수송체의 동적응답을 조사하고 그 운동의 안정성을 해석하였다. 종동요 모우드의 고유주파수가 횡동요 모우드의 고유주파수의 두배가 되는, 즉, 2:1 내부공진 혹은 자기계수공진인 조건하에서, 이부유수송체는 한 운동 모우드의 직접가진에 의해 간접가진된 다른 모우드가 대진폭 응답을 보일 수 있음을 밝혔다. 또항, 종동요 모우드의 감쇠력은 비교적 넓은 범위의 운동에 대해 선형적임에 반해, 횡동요 모우드의 감쇠력은 점성의 영향이 대단히 커서 비선형성이 대단히 강한 것으로 알려져 왔다. 이 문제를 수학적으로 모델링하기 위하여, 종동요 모우드의 운동방정식에는 선형및 제곱형의 합의 형태인 감쇠력 모형을 사용하였다. 다중척도법을 사용하여 이 두가지 운동 모우드의 주기적 응답및 그의 안정성에 미치는 제곱형 비선형 횡동요 감쇠력의 영향을 밝혔다. 조우주기가 횡동요 모우드의 고유주기와 근사한 경우에 대하여 이 비선형계의 응답을 구하고 주파수-응답 곡선으로 나타내었다.
본 논문에서는 22.9kV급 지중 전력 케이블의 열화에 의한 특성 변화를 분석한다. 케이블이 실제 선로로 포설될 경우 케이블에는 고전압이 흐르게 되고, 이로 인해 열이 발생하게 된다. 이와 같이 발생한 열에 의한 절연체 이상은 케이블 사고로 이어지므로 케이블의 열화 특성 분석은 사고를 미연에 방지하기 위해서 필요하다. 따라서 본 논문에서는 실제 선로에 사용된 후 교체된 케이블의 감쇠 상수를 구하여 열화가 진행된 정도에 따른 감쇠상수의 변화를 분석한다. 이 때, 네트워크분석기의 S-파라미터를 이용하여 감쇠 상수를 구하고, 정상 상태 케이블과 폐 케이블의 감쇠상수를 비교하여 열화에 의한 케이블의 특성을 분석한다.
1996년 12월 13일 강원도 영월에서 발생한 지진에 대한 설문 조사를 남한 전지역에 걸친 262개 지역에서 실시하고 진도 평가를 실시하였으며 남한 지역에서의 지진 에너지 감쇠특성을 분석하였다. 진도평가 결과 이번 지진은 남한지역에서 진도II~진도VIII 사이의 분포를 보이나 남한 일대의 전반적인 진도분포를 잘 보여주고 있다. 진도 VI이상의 지역에서는 벽에 금이 가는 등 상당한 지진피해가 있는 것으로 조사되었다. 등진도도에서 나타난 가장 현저한 특징은 이 지진의 규모가 기상청에서 4.5로 보고된 점을 감안할 때 감진 지역이 제주도를 제외한 남한 전지역을 포함하여 타 지진의 경우보다 두드러지게 넓다는 점이다. 이러한 사실은 이 지진도 규모가 실제 보다 낮게 평가되었거나 진원의 심도가 보다 깊다는 것으로 해석된다. 이 지진이 기상청 발표과 같이 진원심도가 10km 이하인 천발지진이라고 가정할 때 등진도도에서 진도 IV에서 VII사이의 등진도 등고선에 의해 둘러싸인 감진 지역의 면적으로부터 규모를 산정한 결과 규고가 평균 5.4로 나타났다. 따라서 앞으로 원거리 지진기록을 이용한 보다 정밀한 규모 및 진원 깊이의 산정이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
계기에 의한 진도산정은 보통 PGA와 진도와의 경험적인 관계식으로부터 계산되어 왔다. 그러나 일본 기상청은 지진에 의한 피해의 정도는 관측된 PGA보다는 진도와 상관이 더 크다는 점에 착안하여, 지진 계측기에 의해 실시간으로 진도를 산정(JMA 계측 진도)함으로서 지진재해를 좀 더 정확히 평가하는 방안을 채택하고 있다. 이 연구의 목적은 국내에서의 JMA 계측진도의 실제적인 활용방안을 제시하는 것이다. 한반도는 강진의 발생빈도가 낮기 때문에 사용할 수 있는 강진자료가 충분치 않다. 따라서 한반도의 지진원 특성과 감쇠특성에 맞는 강진동을 추계학적인 방법으로 합성하였다. 이러한 방법으로 합성된 강진자료에 대하여 JMA 계측진도를 포함한 6개의 공학적 지진동 상수들을 계산하였다. 다음으로 계산된 상수들 사이의 경험적인 관계식을 결정하였으며, 이 상수들을 몇 개의 그룹으로 분류하기 위한 군집분석을 수행하여 지진동 상수들을 분류하였다. 그 결과, JMA 가속도 ($a_0$)는 스펙트럼 진도와 유사한 그룹으로 분류되었으며, CAV(Cumulative Absolute Velocity)와는 비교적 관계가 먼 그룹으로 나타났다. JMA 계측진도는 지진재해 평가에 있어서 다른 하나의 평가척도로서 사용이 기능할 것으로 생각된다. 한편 지진재해의 예측에 활용이 가능한 PGA와 $a_0$에 대한 감쇠식이 모멘트 규모와 진원거리의 함수로 유도되었다.
본 논문에서는 지반 기진력을 받는 5층의 시험 구조물의 전동 레벨을 줄이기 위해 AC 서보모터를 이용한 복합 질량 감쇠기를 설계 및 제작하여, 5층의 시험구조물을 랜덤 및 지진 파형으로 가진하였을 때의 복합 질량 감소기와 동조 질량 감쇠기의 효과 및 제어 성능을 실험을 통해 비교 분석하였다. 이를 통해 복합질량 감쇠기는 동조 질량 감쇠기에 비하여 특히 과도 상태의 지진이 구조물의 2개 모드 이상을 동시에 가진할 경우에 구조물의 진동을 줄임에 훨씬 더 유용함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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