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 제공하 는 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 플랫 폼에는 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.

지진공학 분야에서는 내진설계를 위한 필요성으로 인해 근역의 강지진동이 관심의 대상이 되어왔으며, 최근 우리나라의 모든 구조물에 내진설계가 의무화되면서 그 필요성은 더욱 부각되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 특정부지에서의 강지진동 합성을 위하여 경험적 그린함수 방법을 이용한 합성방법을 적용하였다. 이 합성방법은 Haskell 타입의 운동학적 지진원 모델과 동일한 지역에서 발생한 지진의 유사성 이론을 기본으로 하고 있다. 합성에 이용되는 변수들은 단층길이, 폭 및 변위지속 시간과 같은 단층변수와 모멘트간의 일관된 관계로부터 결정된다. 본 연구에서 적용된 합성방법을 1997년 3월27일 일본의 동일지역에서 차례로 발생한 2개의 중규모(ML 4.7) 및 대규모 지진(ML 6.5)에 대하여 적용하여 강지진동을 합성하고 결과를 분석하였다. 본 연구방법을 적용한 결과 중규모(ML 4.7) 오부터 관측된 강지진동을 이용하여 가속도, 속도 및 변위 성분에서 합성된 강지진동은 파형뿐만 아니라 전체 진동수 대역에서 대체적으로 실제 강지진동을 양호하게 예측하는 경향을 보였다. 또한, 전체적으로 합성운동의 첨두값 역시 실제 계측된 첨두값과 비교할 때 만족스러운 정도로 일치하는 결과를 보여주었다. 특히 가속도이력의 첨두값은 단지 약 8.8%만의 차이를 보여주었다.

한반도 남동부에서 관측된 지진기록을 이용하여 스펙트럼 감쇠상수 \chi와 응력강하상수를 계산하였다. 특히, 스펙트럼 감쇠상수 \chi는 관측소별로 부지고유의 특성을 반영하여 새로운 방법으로 계산하였다. 이 방법은 2단계의 계산과정으로 구성된다. 첫 번째 단계에서는 코다(coda)파 정규화법을 이용하여 광역적 상수인 비탄성감쇠 Q를 역산하고, 이로부터 스펙트럼의 거리종속적인 감쇠효과를 일으키는 \chi_{q}값을 계산한다. 두 번째 단계에서는 앞서 계산된 \chi_{q}값을 관측소별로 동일하게 적용하여 거리와 무관한 스펙트럼 감쇠효과인 부지고유의 \chi_{s}값을 추정한다. 관측소에 관계없이 평균적으로 계산된 \chi값의 진원거리(R)에 따른 경향은 0.016+0.000157R이다. 응력강하상수는 1999년 경주근방에서 세 차례 발생한 지진의 관측자료를 이용하여 조남대와 박창업 방법으로 계산하였으며, 그 결과는 92-bar이다. 이들 상수를 이용하여 추계학적 모사법으로 한반도 남동부에서 발생 가능한 강지진동의 최대지반운동과 주파수에 따른 특성을 간접적으로 추정하였다. 이러한 추계학적 모사의 결과를 바탕으로 진원거리에 따른 지진동 감쇠공식을 유도하였으며 기존의 국내연구와 비교, 분석하였다.하였다

한반도 남부에서 발생 가능한 강지진동의 최대 지반운동과 주파수에 따른 특성을 추계학적 모사법을 이용하여 간접적으로 추정하였다. 또한 추계학적 모사법에 적용할 진원과 지진파 감쇠에 관한 입력자료를 계산하였다. 응력강하(\Delta\sigma)는 한반도 남부와 미국 동부 및 중국의 연구결과를 종합하여 100-bar로 추정하였다. 감쇠상수는 x는 1996년 9월부터 1997년 12월까지 발생한 지진 중 비교적 기록상태가 양호한 57개의 관측자료를 이용하여 계산하였으며 진원거리(R)에 대하여 0.00112+0.000224 R로 추정되었다. 이와 같은 응력강하(\Delta\sigma)와 감쇠상수 x등의 입력자료를 추계학적 모사법에 적용한 결과를 바탕으로 진원거리에 따른 강진동 감쇠공식을 유도하였다.한 결과를 바탕으로 진원거리에 따른 강진동 감쇠공식을 유도하였다.

실제 관측된 강지진동을 이용하여 증폭요소 스펙트럼을 구하였으며 그 결과를 미국에서 개발된 표준응답 스펙트럼과 비교 및 분석하였다. 본 연구를 위하여 국내의 지진지체구조특성을 충분히 대표 가능한 지진을 선택하였으며 구체적으로 Miramichi, Nahanni, Saguenay 및 New Madrid Earthquake (19 수직성분, 36 수평성분)으로부터 관측된 강지진동을 증폭요소 스펙트럼 분석에 이용하였다. 국내의 지진지체구조특성을 충분히 대표 가능한 지진으로부터 강지진동을 처리하여 수평 및 수직성분에 대한 응답을 계산하고 응답결과를 각각의 성분에 대하여 실제 관측된 강지진동값과 비교를 통하여 증폭요소 스펙트럼을 구하였다. 구하여진 증폭요소 스펙트럼을 미국에서 개발된 표준응답 스펙트럼과 비교 분석한 결과 수평 및 수직성분 공통적으로 약 10Hz 이상의 대역에서 본 연구로부터 구하여진 증폭요소 스펙트럼이 표준응답 스펙트럼에서 제시된 값보다 더 초과하고 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 국내의 지진지체구조를 대표하는 지진이 향후 발생하여 이 지진으로부터 관측가능한 강지진동을 이용하여 응답스펙트럼을 분석할 경우 특히 약 10Hz 이상의 대역에서 구하여진 증폭요소 스펙트럼이 표준응답 스펙트럼이 제시한 값보다 초과할 가능성이 있음을 의미한다.