• 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.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제6권3호
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• pp.125-133
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• 2017

Time comparison is necessary for the verification and synchronization of the clock. Two-way satellite time and frequency (TWSTFT) is a method for time comparison over long distances. This method includes errors such as atmospheric effects, satellite motion, and environmental conditions. Ionospheric delay is one of the significant time comparison error in case of the carrier-phase TWSTFT (TWCP). Global Ionosphere Map (GIM) from Center for Orbit Determination in Europe (CODE) is used to compare with Bernese. Thin shell model of the ionosphere is used for the calculation of the Ionosphere Pierce Point (IPP) between stations and a GEO satellite. Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) and Koganei (KGNI) stations are used, and the analysis is conducted at 29 January 2017. Vertical Total Electron Content (VTEC) which is generated by Bernese at the latitude and longitude of the receiver by processing a Receiver Independent Exchange (RINEX) observation file that is generated from the receiver has demonstrated adequacy by showing similar variation trends with the CODE GIM. Bernese also has showed the capability to produce high resolution IONosphere map EXchange (IONEX) data compared to the CODE GIM. At each station IPP, VTEC difference in two stations showed absolute maximum 3.3 and 2.3 Total Electron Content Unit (TECU) in Bernese and GIM, respectively. The ionospheric delay of the TWCP has showed maximum 5.69 and 2.54 ps from Bernese and CODE GIM, respectively. Bernese could correct up to 6.29 ps in ionospheric delay rather than using CODE GIM. The peak-to-peak value of the ionospheric delay for TWCP in Bernese is about 10 ps, and this has to be eliminated to get high precision TWCP results. The $10^{-16}$ level uncertainty of atomic clock corresponds to 10 ps for 1 day averaging time, so time synchronization performance needs less than 10 ps. Current time synchronization of a satellite and ground station is about 2 ns level, but the smaller required performance, like less than 1 ns, the better. In this perspective, since the ionospheric delay could exceed over 100 ps in a long baseline different from this short baseline case, the elimination of the ionospheric delay is thought to be important for more high precision time synchronization of a satellite and ground station. This paper showed detailed method how to eliminate ionospheric delay for TWCP, and a specific case is applied by using this technique. Anyone could apply this method to establish high precision TWCP capability, and it is possible to use other software such as GIPSYOASIS and GPSTk. This TWCP could be applied in the high precision atomic clocks and used in the ground stations of the future domestic satellite navigation system.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.435-445
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• 2013

내진설계기준이 국내 고유의 지반 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 특히 고진동수 구간에서 실제 관측된 가속도 스펙트럼 값이 내진설계기준보다 상대적으로 크게 나타나는 등 문제점이 많다고 지적되어 왔다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구는 지반진동의 수평/수직 비율을 이용하는 방법을 적용하였다. 이 방법은 최근 배경잡음, S파 및 Coda파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동의 Coda파 및 배경잡음을 분석하였고 결과를 일련의 후쿠오카 지진의 S파 에너지를 분석한 결과와 비교하였다. 2005년 3월 20일 발생한 후쿠오카 본진을 포함하여 규모 3.9 이상의 모두 15개 중규모의 후속 지진으로부터 국내 관측소에 관측된 각각 267개 지반진동 자료의 Coda파 및 배경잡음을 분석하여 국내 8개 주요 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 각각의 지진관측소마다 저 진동수 및 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 대다수 관측소는 S파 및 배경잡음 에너지를 분석한 결과와 많은 부분이 유사함을 보여 주었다. 물론 본 연구로부터 도출된 결과를 다른 방법을 적용하여 얻어진 결과와 비교할 경우 주요 국내 지진관측소지반의 동적특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권1호
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• pp.40-51
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• 2016

실제 국내에서 관측된 가속도를 이용한 스펙트럼 값이 내진설계기준보다 상대적으로 크게 나타나는 경향을 보이며, 특히 고진동수 구간에서 국내 내진설계 기준이 국내 고유의 지반증폭 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 문제점이 많다고 지적되어 왔다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 왔으며 본 연구는 현장에서 자주 적용되고 있는 지반진동의 수평/수직 스펙트럼 비율을 이용하는 방법을 적용하였다. 이 방법은 S파 및 레일리파를 이용하는 것으로부터 출발하였으나, 최근 Coda파 및 배경잡음 등에 확대 적용되어 지반의 동적인 증폭특성 연구에 많이 이용되고 있다. 제한된 연구 기간 동안 4개 변전소시설 관측소 각각 2개 지점(노두 및 시추공)에서 운영되었고 본 연구는 4개 관측소의 노두에서 동시에 관측된 3개 중규모 지진의 가속도 지반진동(S파, Coda파 및 배경잡음)을 이용하여 지반증폭을 분석하였다. 분석결과는 4개 관측소 각각에 대해 기존 연구결과인 시추공 지반증폭 특성과 상호 비교하였다. 또한 각각 관측소 및 지점에서 지반의 우월진동수를 이용하여 각각 지반에 대한 등급분류도 시도하였다. 각각의 지진관측소마다 저진동수 및 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 대다수 관측소는 S파, Coda파 및 배경잡음 에너지를 분석한 결과와 많은 부분이 유사함을 보여 주었다. 물론 본 연구로부터 도출된 결과를 다른 방법에 적용하여 얻어진 결과와 비교한다면 지반의 동적 특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다고 판단된다.

• Earthquakes and Structures
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• 제8권4호
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• pp.889-913
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• 2015

Structural vibration characteristics of a semi-active base-isolated building were investigated using seismic observation records including those of the 2011 Great East Japan earthquake (Tohoku earthquake). Three different types of analyses were conducted. First, we investigated the long-term changes in the natural frequencies and damping factors by using an ARX model and confirmed that the natural frequency of the superstructure decreased slightly after the main shock of the Tohoku earthquake. Second, we investigated short-term changes in the natural frequencies and damping factors during the main shock by using the N4SID method and observed different transition characteristics between the first and second modes. In the second mode, in which the superstructure response is most significant, the natural frequency changed depending on the response amplitude. In addition, at the beginning of the ground motion, the identified first natural frequency was high possibly as a result of sliding friction. Third, we compared the natural frequencies and damping factors between the conditions of a properly functional semi-active control system and a nonfunctional system, by using the records of the aftershocks of the Tohoku earthquake. However, we could not detect major differences because the response was probably influenced by sliding friction, which had a more significant effect on damping characteristics than did the semi-active dampers.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.69-79
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• 2011

본 연구에서는, 필리핀의 마닐라에서 관측된 지진 기록을 통해 얇고 깊은 토양층의 S파 속도 구조와 경험적 현장 증폭 특성을 평가하였다. 지진 기록에 빛띠 역산법 (Spectral inversion technique)을 적용하여 진원, 경로 및 국지적 현장 증폭 효과들을 평가하였다. 사용한 지진 자료는 36회의 중간급 지진들의 기록을 얻었으며, 그 중에서 마닐라의 지진 관측 망에서 강한 움직임을 보인 10곳의 관측점 자료를 이용하였다. 전파경로의 추정 Q값은 54,6f 1.1으로 모사된다. 대부분의 진원의 빛띠(스펙트럼)는 오메가-스퀘어 (omega-square) 모형으로 근사 될 수 있다. 현장 증폭 특성은 지표 지질조건에 따라 특유의 특정을 보여준다. 중앙 고지대의 증폭특성은 우세 주파수를 갖지 않는데 비해, 해안 저지대 와 마리카나(Marikina) 계곡에서의 증폭특성은 1~5Hz의 우세 주파수를 갖는다. 우리는 현장 증폭 특성을 S파 속도로 변환한 후에, 증폭 특성과 상부 30m의 평균 S파 속도 구조와의 관계를 검토하였다. 낮은 주파수대의 증폭 특성은 평균 S파 속도와 좋은 상관성을 보인다. 반면, 높은 주파수대의 증폭특성은 상부 30m내의 평균 S파 속도로 충분히 설명되지 않는다. 이것은 30m보다 낮은 심도의 평균 S파 속도와 더 많이 관련되어 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.179-189
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• 2021

Conditional spectra (CS) are applied to the seismic fragility assessment of a nuclear power plant (NPP) containment building for comparison with a relevant conventional uniform hazard response spectrum (UHRS). Three different control frequencies are considered in developing conditional spectra. The contribution of diverse magnitudes and epicentral distances is identified from deaggregation for the UHRS at a control frequency and incorporated into the conditional spectra. A total of 30 ground motion records are selected and scaled to simulate the probability distribution of each conditional spectra, respectively. A set of lumped mass stick models for the containment building are built considering nonlinear bending and shear deformation and uncertainty in modeling parameters using the Latin hypercube sampling technique. Incremental dynamic analysis is conducted for different seismic input models in order to estimate seismic fragility functions. The seismic fragility functions and high confidence of low probability of failure (HCLPF) are calculated for different seismic input models and analyzed comparatively.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.471-479
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• 2011

최근 한반도 및 주변해역에서 발생한 규모 4.8 이상의 5개 중규모 지진으로부터 관측된 속도 지반운동 파형을 이용하여 수평 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 우선 가속도 지반운동을 이용하여 얻어진 수평 응답스펙트럼, 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준, 마지막으로 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반운동은 수평성분 102개(NS 및 EW 성분 포함)이며 고유진동수에 따른 응답을 구하고 각각의 최대 지반 속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 첫째, 가속도 응답스펙트럼과 비교한 결과 속도 응답스펙트럼 값은 특히 중간주기에서 높은 응답을 보여 주었고 이에 비해 가속도 응답스펙트럼은 특히 단주기 즉 높은 고유진동수 영역에서 높은 응답을 보여 주었다. 둘째, 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 속도 응답스펙트럼 값은 약 6-7Hz를 시작점으로 보다 낮은 장주기 영역에서 기준값을 초과하는 현상을 보여 주었다. 셋째, 500년 재래주기에 해당하는 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 SC, SD 및 SE지반 조건과 같은 3개 지반조건과 동시에 비교한 결과 차례로 약 1.5초, 2초 및 3초에서 시작하여 보다 장주기 영역에서 국내 일반 구조물 표준 설계 응답스펙트럼값을 초과하였다. 동일한 부지에서 일반적으로 가속도 응답스펙트럼은 단주기에서 가장 큰 값을 나타내며, 속도 응답 스펙트럼은 중간주기에서 가장 크며, 마지막으로 변위 응답스펙트럼은 장주기에서 가장 큰 값을 가진다는 국외 연구결과가 국내 지반운동을 이용한 결과에서 역시 적용가능하다는 점을 확인시켜 주었다. 최근 국내에서도 건축물의 초고층화 등으로 구조물의 디자인이 기존의 단주기에 비해 중간주기 및 장주기 영역이 상대적으로 강조되고 있어 이러한 중간주기영역에서 수평 응답스펙트럼의 정보는 향후 대단히 중요하다고 할 수 있다.

• 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.