기후변화에 기인한 집중호의 영향으로 산지에서 토석류를 비롯한 토사재해가 해마다 발생하고 있다. 대분의 경우 토석류 등의 재해는 산지에서 일어나는 것으로 한정하기 쉬우나, 토석류와 산사태가 발생하여 인근의 하천에 유입되면 고농도의 탁수가 혼합된 것과 동일한 효과가 발생하여, 수질에 악영향을 미친다. 이와 마찬가지로 연안에 위치한 산지에서 토석류가 발생하면, 발생된 토석류는 바다와 연결된 하천을 따라서 바다로 유입되게 된다. 이와 같은 고농도의 토석류가 바다에 유입되면 주변의 수질은 오염되어 생태계에 악영향을 미친다. 본 연구에서는 바다와 연결된 강원도 오십천 유역의 산지를 연구대상지역으로 하여, 유역 내 산지에서 토석류가 발생하였을 때 이에 따른 토석류의 거동을 모의하였다. 바다와 연결된 하구를 원점으로 하여 10 km의 거리에 대해서 토석류의 유량과 토석류의 유동심을 모의 하였다. 산지유역의 상류부에서 토석류가 발달함에 따라 침식과 퇴적이 반복되어 일어나고 있다. 모의결과 하구에서의 토사유출량은 114,216 ㎥으로 나타났다. 이와 같은 연구를 발생시켜 실제현상에 대한 예측능력을 강화시킨다면 산지와 연결된 하구부 또는 하천에서의 토석류에 의한 2차 재해를 방지하는데 효과적일 것으로 판단된다.

우리나라는 산지가 국토의 70%이상으로 토석류 등 지반 재해의 위험성에 노출되어 있다. 2011년 7월 우면산 토석류, 춘천시 펜션 토석류 등 규모가 큰 토석류 재해가 일어나며 큰 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 토석류 피해지역에 지상 LiDAR 스캔을 통하여 현장조사와 정밀도가 높은 지형자료를 생성 후 RAMMS모형을 사용하여 토석류 해석을 실시하였다. 연구지역과 유사한 매개변수 값을 산정하여 적용하여 토석류의 확산범위, 유동심, 이동시간 등을 분석하였다. 이에 연구지역 퇴적부에서 토석류로 인한 피해범위 산정과 피해지역까지의 토석류의 도달시간을 산정할수 있었다. 이러한 결과값들은 추후 토석류 재해의 피해 범위 산정이나 산지재해지도 DB구축 등 기초적인 자료로 사용 될 것으로 판단된다.

본 연구에서는 산불의 강도와 세기에 대한 측정을 위해 실제 일어난 산불을 시뮬레이션을 이용해 재현하고, 산불의 열적 강도와 행동에 대해 측정하였다. 산불은 2013년 3월 9일 포항지역에서 도심지역에서 발생한 산불을 대상으로 하였다. 이 산불은 도시지역에서 발생하였으며, 산림인접지의 시설물에 많은 피해를 입혔다. 이러한 산불을 재현하기 위해, 미국 산림청에서 개발한 FARSITE를 이용하였다. 이를 위해. 지형, 기상, 연료 조건을 수치지형도와 수치 임상도를 이용하여, 입력자료를 편집하였으며, 산불발생 지역을 입력하여, 실제 산불 상황을 재현하였다. 이를 통해, 피해를 입은 산림 인접지 내 시설물 주변의 산불 강도와 행태에 대한 간접적인 측정을 시도하였으며, 산불의 위험 지형을 유추하였다.연구 결과, 산불의 재현을 통해 예측된 피해지역은 실제 피해지역 보다 넓었으며, 사면장 길이 분석 결과 1~2/10 지역과 경사도 10도 이하의 지역이 산불로부터 안전한 지역으로 구분되었으며, 피해를 입은 시설물은 1.5~2.4m 이하의 산불 화염 높이가 발생하였을 때, 위험한 것으로 분류되었다. 이를 통해, 향 후 산불안전지역을 기준 설정 시 필요한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 분석되었다.

산림자원의 개발 및 이용을 목적으로 전국적으로 산지를 중심으로 작업임도 및 간선임도를 개설하고 있다. 이와 같이 임도 개설 시에 인위적으로 형성되는 절취사면과 성토사면은 매년 하절기 태풍 및 집중호우 등의 외부요인에 의해 임도 주변에서 국부적인 소규모 사면붕괴가 발생하고 이로 인해 2차적으로 산사태 내지 토석류가 발생하기도 한다. 이러한 외부 요인에 대응하기 위하여 재해에 강한 임도 구현을 목적으로 포켓식 지오그리드 성토사면 안정화 공법(특허등록 10-1390354)이 개발되었으며, 본 논문에서는 이에 대한 안정성 분석 및 현장 시험시공에 대한 성과를 기술하였다. 현장에 시공된 포켓식 지오그리드 성토사면의 규모는 약 0.9m로 총 13단을 쌓아 높이 약 15m, 폭 약 16m로 사면경사 약 47°로서 포켓식 지오그리드 성토사면 전면부에 부직포를 함께 부착하여 지표수 유입에 따른 성토사면 표면의 토사 세굴 및 유실을 방지하도록 시공하였다. 포켓식 지오그리드를 미설치한 사면은 우기시 허용안전율을 만족하지 못하였으나, 포켓식 지오그리드를 설치한 성토사면은 건기와 우기 조건 모두를 만족하는 것으로 분석되었다. 이상과 같이 임도 개설 전의 자연사면 상태와 임도 성토사면 보강 전·후의 안정성 해석을 통해 본 연구에서 제안한 임도사면 안정화 공법의 적용 가능성을 확인하였다. 또한, 지속적인 성토사면 변위 계측을 통해 하절기 집중호우 전·후 및 장기 사면 변위분석을 실시하여 해당 포켓식 지오그리드 성토사면과 미적용 성토사면에 대한 변화 및 성토사면 안정화 과정을 지속적으로 진행 중이다.

쏘일네일은 원위치 지반보강 공법으로써 사면 및 터널, 지하구조물의 보강에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 쏘일네일의 안정성 평가는 한계평형해석법에 의한 사면안정해석결과를 이용하여 설계기준안전율을 반영한다. 하지만 설계기준안전율을 만족하여도 쏘일네일의 길이가 짧으면 과다 변위가 발생해 지반의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 정확한 쏘일네일의 길이를 파악하여 지반의 안정성을 확보해야 한다. 본 연구는 전자기파의 시간영역반사법(Time Domain Reflectometry, TDR)을 이용하여 쏘일네일의 길이를 산정하기 위한 선행 연구로써 그라우팅을 하지 않은 일반철근과 커플러로 연결한 철근이 신호에 미치는 영향을 연구하는데 목적이 있다. 여러 길이의 철근과 커플러로 연장된 철근을 다양한 길이로 연결하고 TDR을 이용하여 전자기파를 발생시켜 시간영역반사법을 통해 철근의 길이를 분석하였다. 그 결과 철근의 길이가 증가함에 따라 반사되어 돌아오는 전자기파의 시간이 비례하여 증가하였으며 커플러로 연장된 철근에서도 그 길이에 해당하는 시간을 얻을 수 있었다. 본 연구의 결과는 전자기파를 이용한 시간영역반사법이 시공된 쏘일네일의 길이를 산정하기 위하여 적용 가능성이 있음을 보여준다.

본 논문에서는 토석류로 인해 발생하는 도로 피해를 예방·저감시키기 위한 도로관리기관의 방재정책과 예방적 방재를 위해 필요한 기술 그리고 사업의 실행과정에서 발생하는 타 기관과의 조정 및 협력방안에 대한 내용을 소개한다. 최근 우리나라의 여름철 강수특성은 집중강우 빈도가 증가하는 추세이며, 집중강우 시 경사가 급한 산지부에서 발생하는 토석류 산사태로 인한 도로 피해 빈도도 증가하고 있다. 토석류로 인한 도로 피해예방과 저감을 위해서는 토석류가 가능한 구간에 대하여 예방적인 재해저감시설을 설치하거나 모니터링을 통해 도로 이용 차량의 대피 또는 토사퇴적물의 신속한 제거와 같은 대응을 필요로 한다. 하지만, 토석류는 자연재해의 일종으로서 정확한 발생시기와 발생위치 및 규모 예측이 어려우므로 토석류 방재를 위해서는 일정수준의 방재목표 설정과 예측기술의 확보 그리고 대책시설의 설치기준을 설정할 필요가 있다. 토석류 방재목표는 근본적으로 토석류 발생시 도로의 피해를 최소화시키는 것이며, 강우의 규모에 따라 토석류 발생규모와 피해규모가 달라지므로 정량적인 목표기준은 강우를 토대로 설정하는 것이 바람직하다. 이를 위해 과거사례를 토대로 토석류 유발강우를 분석하고 방재목표 강우기준을 재현주기 50년의 강우시에 도로 피해가 발생하지 않고, 재현주기 100년의 강우시에는 피해최소화, 그 이상의 강우에서는 신속대응을 방재목표로 설정하였다. 토석류 방재를 위해서는 토석류 위험성이 있는 위치를 선정하는 기법과 기준을 필요로 하며 본 연구에서는 과거 토석류 발생사례 분석을 통해 유역단위로 토석류 위험정도를 정량적으로 평가하고 방재목표에 사용되는 강우기준와 연계시켜 위험정도를 등급화시킬 수 있는 방법을 개발하고, 고속도로 인접 유역별 위험 등급을 결정하여 설정된 방재목표에 따라 시설을 설치할 수 있는 기술기반을 마련하였다. 토석류 재해는 산지에서 시작하지만 피해는 도로에서 발생하므로 피해 복구 또는 예방사업은 토석류가 시작-이동-퇴적되는 구역별 담당기관 간의 업무에 대한 조정과 협력이 필요하다. 국내는 산지소유 또는 관리권한에 따라 산림청과 지방자치단체로 업무가 나뉘어져 있으므로 도로관리기관에서 토석류 방재정책을 수립할 때는 이들 기관과 업무추진 방식, 예방사업의 주체, 실제 사업시행 시 상호협조사항 등에 대한 사전 조율과 협력이 필수적이다. 이를 위해 산림청과 협업 체계를 마련하고 고속도로 노선별 단계적인 공동조사와 사업추진방향 회의를 통해 고속도로 토석류 예방사업을 추진하고 있는 상황이다.

본 연구에서는 나노 입자와 시멘트로 보강된 조립토의 강도 특성에 관한 연구로서, 물과 시멘트의 수화 반응으로 발생하는 이산화칼슘과 나노 실리카 입자의 포졸란 반응을 통하여 강도 증진 효과 양상이 어떠하게 나타나는지 확인하였다. 실험은 상대밀도, 흙-시멘트비율, 시멘트-나노실리카비율, 물-시멘트 비율을 이용하여 배합하였다. 배합된 보강토는 직경과 높이가 50㎜×100㎜인 몰드를 이용하여 공시체로 제작하고 실내 일축압축시험을 진행하였다. 7일 양생 공시체의 일축압축강도의 경우 상대밀 도가 증가함에 따라 강도 증진 효과가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 상대밀도가 증가하면서 첨가되는 나노 실리카의 양이 증가하여 초기 수화 반응을 촉진시켰기 때문이다. 반면 28일 양생 공시체의 일축압축강도의 경우 강도 증진 효과가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 장기간 양생의 경우 수화 반응에 의하여 모세관 공극이 형성되는데 공극 주변의 시멘트가 충분한 수분을 받지 못하여 완전한 수화가 이루어지지 않아 이와 같은 결과가 나타난다. 또한, 흙-시멘트비율이 일정할 때, 나노 실리카 함량의 최적값은 상대밀도 60% 이상에서는 3%임을 확인하였다.

국내는 석조로 이루어진 건축물 및 문화재가 다양하게 넓은 범위에 걸쳐 분포하고 있으며 이들의 안정성 검증이 대두되고 있다. 본 연구에서는 석조로 이루어진 건축물 및 문화재 등의 안정성을 확인하는 요소 중 하나인 균열밀도 값을 예측하고자 하였으며 탄성파 속도를 통한 균열밀도 산정 기법을 제시하고자 한다. 탄성파를 통해 산정된 균열밀도 데이터의 활용성을 증대시키고자 실제 이천 터널 공사현장 및 고속도로 공사현장에서 시추코어를 채취하였으며 실내에서 탄성파 속도를 측정하였다. 이때 균열밀도의 차이를 관찰하기 위해 Slake durability test를 진행시킴에 따라 균열밀도변화를 살펴보았으며 간접적으로 데이터의 신뢰성을 확인하였다. Slake durability test가 진행됨에 따라 풍화가 진행되었으며 균열밀도 값이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 균열밀도 산정 수식은 다양한 인자로 이루어져 있으며 이러한 인자들에 대해 오차규범을 산정하였으며 오차규범을 바탕으로 균열밀도 산정에 주의를 요하는 인자를 제시하였다. 본 연구를 통해 탄성파를 활용하여 균열밀도를 직접적으로 예측 가능하며 추후 안정성 평가에 폭 넓게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

지진시 사면구조물의 안정해석에 대한 연구와 사면에 대한 재해 위험도 평가와 관련된 연구는 지진의 발생빈도가 높은 나라들을 중심으로 지속적으로 이루어지고 있으나, 국내에서는 거의 이루어지지 않았으며 최근 국내 지진활동의 증가 및 주변 지역의 대규모 지진 발생 등에 자극 받아 이에 대한 연구가 진행 중에 있다. 이에 본 연구에서는 사면의 기하학적 특성을 고려하여 도출된 지진증폭계수를 활용하여 지진시 동적안전율 및 동적변위에 대한 GIS 기반 지진시 산사태 위험도를 작성하였다. 산사태 위험도를 작성하기 위하여 서울의 한 지역을 연구 대상 지역으로 설정하였으며, 산지 하단부에 위치한 7개의 시추공 자료를 통하여 획득한 지반 자료를 활용하여 지반정수를 추정하여 산사태 위험도를 작성하였다. 따라서, 본 연구에서 작성한 산사태 위험도는 지반정수의 추정치를 사용하였기 때문에 어느정도 불확실성을 내포하고 있을 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 산사태 위험도 작성시 동적안전율과 동적변위에 가장 큰 영향을 미치는 점착력과 포화도 값을 변화시키며 산사태 위험도 작성 결과를 비교하였다. 본 연구에 따르면, 점착력이 감소할수록, 포화도가 증가할수록 정적안정성 및 동적안정성이 급격히 감소하는 것을 확인하였으며, 동적변위 또한 포화도가 증가할수록 크게 발생하는 것을 확인하였다. 따라서, 이와 같은 지반정수에 따른 산사태 위험도의 불확실성을 해결하기 위해서는 정확한 지반조사자료의 확보 및 지반정수에 따른 산사태 위험도 민감도 분석이 필수적으로 요구되어진다.

사회기반시설의 방재 및 안전성 평가에 있어 지중 침투수의 흐름 또는 누수경로의 발달은 매우 중대한 현안이다. 따라서 지하에 선택적으로 집중된 유로의 3차원적 경로 파악 기술은 특별히 노후 댐 및 제방에서의 내적 침식과 터널 및 하천 등에서의 지하수 유출 문제와 관련하여 핵심적인 사안이라 할 수 있다. 현재 국내에서는 이러한 지중 누수 취약대 파악을 위해 전기비저항 탐사를 필두로 다양한 탐사기법들이 시행되고 있으나, 보다 구체적인 집중된 경로를 매핑하는 것은 어려움이 있는 실정이다. 본 연구에서는 국제대댐회(ICOLD)에서 소개된 전자기장 탐사의 일종인 Willowstick 탐사를 국내에 최초로 적용하고, 기술의 타당성을 비교 분석하였다. Willowstick 탐사는 누수경로가 발달한 것으로 추정되는 부지에서 상부와 하부의 저수지 또는 침출수(또는 지하수, 하천수 등)에 전극봉을 설치하고 AC회로를 구성하여 전류를 흘려보낸 후, 지표면에서 측정 그리드를 구성하여 유도된 자기장을 GPS기반의 위치 정보와 함께 측정하는 방법을 사용한다. 측정된 자기장의 등고선도는 선택적 유로가 없을 경우 수치해석적으로 예측된 자기장 등고선도와 비교함으로서 비(ratio)를 구하고 다양한 전기적 왜곡요소들에 대한 필터링을 거쳐 집중되고 있는 유로를 역산해석을 통해 3차원적으로 찾는 기법이다. 연구 대상 부지는 높이 70m의 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐인 Y댐 하류 배면부로 설정하였다. 본 현장은 건설 당시 침투수량 계측을 목적으로 집수옹벽과 침투수량 측정실을 시공하였으나 집수옹벽 내 지중 수위가 침투수량 계측 가능 높이에 도달하지 않아 지중의 선택적 누수 경로를 따라 하류 하천으로 일정량의 침투수가 소산되고 있는 것으로 추정되었다. 집수옹벽과 침투수량 측정실을 중심으로 댐 하류부에 대한 Willowstick 전자기장 탐사와 고 정밀도 3차원 전기비저항 탐사, 그리고 댐 배면부에 설치된 지하수위공 3개소에서의 계측 경시변화 분석을 수행하였다. 현장적용 연구의 예비분석 결과, Willowstick 탐사를 통해 댐 배면부에서 지배적인 유로의 3차원적 경로를 매핑하였으며, 집수옹벽의 기초 하단을 통해 침투수가 소산되고 있는 것으로 파악되었다. Willowstick 탐사는 지중 지하수로 포화된 수면을 찾기보다는 선택적으로 집중되어 흐르는 누수경로의 3차원적 파악이 우수한 것으로 판단된다. 이에 반해 3차원 전기비저항 탐사는 지중 포화대 존재 시 포화영역의 거시적인 파악과 지하수면의 파악이 우수한 것으로 판단되나, 3차원적인 집중적 유로 파악은 쉽지 않은 것으로 검토되었다. 향후 고가의 보강비용 수반이 예상되는 곳의 지중 누수경로 매핑을 위해서는 비교적 장비와 절차가 간편한 Willowstick 탐사는 적용성이 양호할 것으로 판단된다. 추후 검증을 위해 대상 지반에 대한 시추 지반조사 및 시험을 수행할 예정이며, 연구대상 부지를 확장하여 복합적 적용성을 검토할 예정이다.

본 연구는 현장에서 획득한 전기비저항 탐사 데이터를 Archie 방정식을 이용하여 간극률로 도출하였다. 전기비저항 탐사는 지반 내부에 인위적으로 전류를 흘려보내 발생되는 전위차를 이용하여 지반 내부 구조를 파악하는 지구물리탐사법이다. 전기비저항 탐사는 지층을 구성하는 광물의 종류, 흙 입자 사이의 간극 그리고 간극 사이의 간극수 등에 의존하는 지반의 전기적 특성을 파악하는 탐사법이다. Archie는 지반의 전기적인 특성인 전기비저항을 활용하여 지반의 설계상수인 간극률을 예측할 수 있는 수식을 제안하였다. 따라서 본 연구에서도 Archie가 제안한 모델을 통해 지반의 상세한 간극률 주상도를 도출하고자 하였다. 현장에서 실시한 전기비저항 탐사는 슐럼버져 배열법으로 전극 간격 5m로 설치하여 실시하였다. 또한, 측선은 총 길이 135m씩 2개 측선을 설치하였다. 전기비저항 탐사 데이터와 산정된 간극률 데이터의 검증을 위해 측선 가운데에 표준관입시험을 함께 실시하였다. 최종적으로 Archie 방정식을 이용하여 간극률로 산정한 결과는 표준관입시험 타격횟수와 높은 유사성을 보이는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 도출된 간극률 값은 지구통계학 프로그램인 SGeMS을 통해 지반의 3차원적 간극률 분포도도 함께 제시하였다.

지반의 열확산 특성은 지반을 구성하는 토립자와 공극을 이루고 있는 기체, 액체의 성질이 함께 반영되어 결정된다. 본 연구에서는 지표면에 일정한 열원이 가해지는 경우 지반의 구성성분에 따라 해당 지반에 나타나는 열확산 현상의 차이가 발생하고 이로 인해 지표면의 온도 변화에도 차이가 나타나는 점을 이용하여 지반의 구성성분 및 지층구조를 파악하는 방법에 대해 제안하고 있다. 암반위에 쌓인 건조 모래 지층의 두께에 따라 달라지는 지표면의 온도 변화를 적외선 화상과 온도계를 통해 측정하였고, 이를 수치해석 방법으로 검증하였다. 연구 결과 건조 모래층의 경우 깊이 10cm까지는 일정 열원에 의한 지표의 온도변화를 통해 지층의 깊이를 추정하는 것이 가능한 것으로 나타났다.

지진재해는 사전예측이 불가능하고, 피해가 광범위하게 발생하기 때문에 이에 대한 체계적인 예방·대비·대응 등의 대책을 수립하고 일관성 있는 추진을 위해 지진재해대책법 제정이 필요하다. 1995년 고베지진을 계기로 지진방재종합대책이 최초로 수립 되었으나, 일본과 미국의 법률과 제정을 이용하고 있는 실정으로, 국내실정에 맞는 방안으로 몇 번의 수정을 거치다가 이번에 새로이 지진방재종합계획을 수립하게 되었다. 지진방재종합계획은 현재부터 2019년까지 중기 계획으로, 지진 · 지진해일 관측시스템, 내진설계 상위기준 설정, 시설물 내진대책 추진, 지진해일 대책, 대응 및 복구, 교육 및 훈련, 연구기능 강화 및 산업육성, 그리고 지진방재 기반구축 지원의 8개 분야로 이루어진다. 이러한 실정에 각 기관에서는 기관의 특성에 따라 종합계획을 준비하고 있다. 특히 내진설계분야에서 내진설계기준체계를 성능기준과, 기술기준으로 이원화 됨에 따라 주요시설물의 내진설계기준 적정성이 검토되어야 하며, 장기적인 관점에서 관리방안을 찾아야 한다. 이와 더불어 실제 지진발생시 이를 대응하기 위한 지진재해대응시스템이 구축되고 있는데, 이는 해일, 액상화 등과 같은 지진재해 발생 시 피해예측 및 감소화를 위한 방안으로의 연구가 진행되고 있다. 각 관측소 및 기상청과 연계하여 지진 발생 시 SNS 및 문자를 통한 통보 및 각 기관의 분석을 통하여 피해를 예측하고, 지진 발생 직후 긴급대응을 지원하는 System으로서 고속철도, 가스, 전기 등의 주요시설과 연계하여, 인명 및 경제피해를 최소화 하고자 하는 방안을 지진분야 여러 전문가들과 논의 하였다.

본 연구는 지진 발생 시, 발생지역에 따라 지반가속도 및 진도분포의 차이를 고려한 실시간 액상화 위험도 작성을 목표로 연구를 수행하였다. 이를 위해서 크게 두 가지 세부 연구가 진행되었다. 하나는 지진 가속도별 액상화 평가를 통한 광역지역의 액상화 위험도 작성이며, 다른 하나는 지진 가속도별 위험도를 바탕으로 실시간 액상화 위험도를 작성할 수 있는 DB를 구축하는 것이다. 먼저 약 138,000여개에 달하는 전국 지반정보의 처리를 위한 Excel 스프레드시트를 개발하여 액상화 평가를 수행하였다. 액상화평가시 수정 Seed & Idriss방법과 우리나라 내진기준상의 지반증폭계수를 이용하여 지반심도별 액상화 평가 안전율을 종합한 액상화 위험도지수를 산정하였다. 이때, Iwasaki가 제안한 액상화가능성지수(Liquefaction Potential Index, LPI)를 적용 하였다. 시설물 중심의 위험도 작성 시 이용되는 지진 시 지반응답 해석을 생략하고 지반증폭계수로 대치하는 것이 특징이다. 그 결과 액상화 위험도 작성에 소요되는 시간을 50,000시간 정도 단축할 수 있었으며, 최종적으로 0.06g~0.38g까지 0.04g 간격으로 지반가속도별 액상화 위험도를 작성하였다. 두 번째 연구인 실시간 액상화 위험도 작성에 있어서는 액상화 위험도 작성의 근간이 되는 BaseMap은 지진재해시스템이 사용하고 있는 2Km by 2Km Cell 단위를 동일하게 사용하여 연계가능하게 하였으며, 좌표별 지진가속도와 LPI와의 상관분석을 통한 관계식을 추출하였다. 이때, 상관분석에서는 2변수 최적함수율이 적용되었으며 log식이 가장 신뢰성 높게 상관관계를 표현하는 것으로 나타났다. 최종적으로 우리나라에서 발생하였던 홍성지진과, 오대산지진에 대하여 지진 시 지반분포의 차이를 고려한 지진규모6.5 실시간 액상화 위험도를 작성하였다.

본 연구에서는 대규모 지진 및 지진해일로 인한 중앙행정기관의 기능 정지에 대비하여 연속성 관리를 통해 국가와 재난관리책임기관의 회복력을 확보하기 위하여 중앙행정기관의 지진 및 지진해일 시 연속성관리 프레임워크 구축을 위하여 ISO 22301을 기반으로 하여 국내ㆍ외 업무연속성 구축 현황을 조사하고, 중앙행정기관인 소방방재청의 중앙재난안전 대책본부 업무 분석을 통하여 업무연속성을 구축할 수 있는 프레임워크를 도출한다. 미국과 일본의 사례분석을 통하여 지진 및 지진해일 발생 시 발생하는 대응의 문제점을 분석하여 업무연속성관리와의 관계를 분석하고, 최종적으로 중앙행정기관에 적용가능할 수 있도록 필요 요구사항 등을 정의하여 프레임워크를 도출한다. 중앙행정기관의 업무연속성관리 프레임워크는 기업의 BCM(BCP)와 기능연속성(COOP)을 비교 분석하여 도출하며, 대한민국의 현황을 고려하여 적용할 수 있도록 한다. 최종적으로 업무영향분석(BIA), 위험평가(RA), 복구목표시간 등을 도출할 수 있는 방안을 포함하며, 업무연속성관리 전략 및 계획, 교육 및 훈련, 개선을 쉽고, 효율적으로 수립할 수 있도록 구축하며, 중앙행정기관에 대한 지진 및 지진해일대비 업무연속성관리 정책 확립에 도움이 될 수 있도록 한다.

세계적으로 기후변화 및 에너지 수요로 인하여, 신재생에너지 개발 수요가 증가하면서, 특히, 풍력에너지에 대한 세계시장이 지속적으로 성장하여왔고, 국내에서도 동일한 제주도를 시작으로 하여, 서남해 지역에도 2.5GW 해상풍력단지의 개발계획이 진행되고 있다. 풍력발전기의 제작기술이 급속히 발전하여 대형화되는 추세에 있고, 안정하면서 경제적이며 효율적인 지지구조물로 버켓기초가 제안되고 있다. 본 연구에서는 버켓기초형식의 지진하중에 대한 거동을 분석하는 실험연구를 수행하였다. 이를 위하여 동적원심모형실험을 수행하였다. 동적원심모형실험은 대전 K-water연구원에 설치되어 있는 대형 빔형 원심모형실험장비(유효반경 8 m, 용량 800 G-ton)에 탑재된 진동대를 활용하였다. 대상 구조물은 1/240 스케일로 축소모형으로 모사되었다. 상부구조물은 NREL 5MW reference turbine과 타워의 제원을 바탕으로 등가의 주파수특성을 가지는 1자유도구조물로 모사하였다. 모형지반은 SP로 분류되는 모래지반에 대해 수행되었다. 2개의 계측기록지진파와 2개의 인공파형이 통제점 기반암에 가진되었고, 거동을 분석하였다. 버켓기초의 지지를 받는 해상풍력타워구조물의 동적특성과 변형특성이 분석되었다. 향후 해상풍력구조물의 내진설계에 중요한 자료가 될 것으로 기대된다. 그러나, 점토지반을 포함하는 지반에 대한 연구가 필요하다.

일반적으로 건축물의 손상도평가 및 성능평가시 비선형 등가정적해석(Push-over Analysis)이 사용된다. 등가정적해석법은 지진하중을 등가의 정적하중으로 환산하여 정적해석을 수행하는 방법으로 각층을 변위제어로 가력하여 각층의 강성에 의한 복원력만이 산출하기 때문에 지진파와 같은 동적하중에 대한 건축물의 동적거동을 평가하기에는 곤란하다. 지진하중에 의한 건축물의 거동은 주기 및 강성의 변화에 따라 동적거동이 달라지며 반복적인 거동으로 같은 변위에서의 내력저하 현상도 발생하게 된다. 따라서 건축물의 동특성이 반영된 손상도평가 및 성능평가를 위한 역량스펙트럼은 동적거동을 평가할 수 있는 비선형 지진응답해석을 통하여 산출되어야한다. 본 연구에서는 질점계 비선형 지진응답해석을 수행하여 역량스펙트럼을 도출한다. 도출된 역량스펙트럼을 등가정적해석과 비교하여 질점계 비선형 지진응답해석이 고차모드 및 층별 동특성의 영향을 고려하고 있음을 확인하고자 한다. 또한, 질점계 비선형 지진응답해석과 등가정적해석을 3차원 해석에 의한 결과와 비교·검토하여 질점계 비선형 지진응답해석과 등가정적해석의 정밀도를 비교·분석하고자 한다.

대표적인 라이프라인 시설물인 송전철탑은 내풍설계를 통해 부재단면의 크기를 결정해 왔으며, 일반적으로 풍하중이 지진하중의 영향을 초과하는 경향을 보였다. 이러한 이유로 국내 송전철탑에 대한 지진하중의 영향평가가 이루어지지 않고 있지만, 전력수요의 증가로 고용량 송전의 증가에 따라 송전철탑의 규모가 커지고, 중요도 또한 높아졌다. 본 연구에서는 송전철탑의 지진취약도를 분석하였다. 국내에서 운용 중인 송전철탑의 중요도 및사용성을 고려하여 154kV, 345kV, 765kV 용량의 송전철탑을 분석하여 이 중 4가지 단면형상을 대표단면으로 선정하였다. SAP2000을 이용하여 송전철탑의 구조해석모델을 3D로 구성하였고, 취약도 함수를 도출하기 위한 시간이력해석을 수행하였다. 해석에 사용된 지반가속도 시간이력은 해외 역사지진에서 계측된 실측지진파 20개를 선정하여 사용하였다. 각각의 지진파는 직교하는 두 방향의 수평성분과 수직성분을 모두 고려하여 해석하였다. 지진취약도의 개발을 위한 송전철탑의 한계상태는 철탑을 구성하는 개별 부재의 탄성좌굴응력과 항복응력으로 정의하였고, 지반가속도 시간이력의 가속도크기를 조정하여 다양한 최대지반가속도에 대한 시간이력해석을 수행하였다. 특정한 최대지반가속도별로 한계상태를 초과하거나 초과하지 않은 경우를 취합한 후, 최우도추정법을 통해 지진취약도 곡선을 도출하였다. 송전철탑의 지진영향 평가로부터 송전철탑은 지진하중에 의한 구조물의 국부적인 손상이 먼저 발생하며, 탄성좌굴에 의한 손상은 0.3g부터, 부재의 항복응력에 대한 손상은 0.6g의 지진가속도부터 나타났다. 운용처별로 단면 형상 및 규모, 목적이 다른 송전철탑의 지진하중에 대한 거동을 정량화 할 수는 없으나 규모와 단면 형상에 따른 구조물의 손상거동과 손상확률을 파악할 수 있다. 따라서 송전철탑의 지진취약도 분석은 라이프라인 중 전력시설물의 안전성 및 효율적 관리의 기초자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 현재 소방방재청에서 운영하고 있는 지진재해대응시스템에 지반 물성을 고려한 지반재해위험도를 탑재하기 위한 방법론 및 활용방안에 대한 연구이다. 지진재해대응시스템은 기상청에서 수신된 지진정보로 진도분포도를 작성 후 이를 바탕으로 각 행정동 단위의 건축물, 인명, 파이프라인, 구조물의 피해추정을 산출한다. 하지만 이들 피해추정은 지반의 토층 두께만을 고려한 지반증폭률로 산출된 지반최대가속도로 추정된 값으로 지진에 의한 지반의 물성 변화에 따른 피해추정까지 고려된다면 보다 높은 신뢰성을 갖출 수 있다. 지반의 물성은 시추자료를 토대로 입도분포, 표준관입시험(SPT-N치)등의 정보를 수집하여 이를 바탕으로 지반의 물성 변화 즉, 지반 액상화 평가를 하여 지반재해위험도 지도를 작성한다. 지반재해위험도 지도는 지진시나리오별로 시추자료의 좌표점을 기준으로 액상화가능성지수(LPI, Liquefaction Potential Index)로 나타난다. 하지만 시추자료는 대부분 도심지 및 도로, 터널 등 토목공사를 위한 기초자료를 수집하기 위한 시추자료들로 그 외 산간지역이나 농업지역등은 시추자료가 존재하지 않아 시범지역을 모두 커버할 수 없다. 그렇기 때문에 자료가 없는 부분은 보간기법을 적용하여 수치적 해석방법을 수행해야 한다. 수치적 해석을 통해 작성된 지반재해위험도 지도를 현재의 지진재해대응시스템에 탑재함으로써 지진발생시 지반의 물성 변화에 따른 2차 피해 추정의 기초자료로 활용 할 수 있다.

오늘날 국내에서는 지진이 발생했을 때, 이에 대한 대비책으로 지진재해대응시스템을 운영 중에 있으며, 지진재해대응시스템은 각 시설물 별 지진취약도 모델을 통해서 시설물의 파괴확률을 산정하고, 지진재해 정도를 평가하고 있다. 이에 따라서, 본 논문에서는 지진발생시 1차 시설물의 붕괴뿐만 아니라 재산상, 인명상의 2차 피해를 동반하는 도시기반 네트워크 시설물인 가스시설물 중 매설 가스배관에 대하여 지진취약도 분석을 수행하였고, 국내의 지반특성을 고려하여 매설가스배관의 비선형 시간이력 해석을 수행하였으며, 확률론적 접근해석방법인 최우도추정법을 이용하여 지진취약도 모델을 개발하였다. 매설가스배관의 해석모델은 국내의 대표도시인 서울지역에 매설된 고압관과 중압관으로 선정하였으며, 지반은 가스관의 매립심도 설계기준에 따라 서울시 GIS(Geographic Information System)포털시스템과 지반조사편람에서 제공하는 자료를 분석하여, 매립토층과 퇴적토층의 물성치를 적용한 Winkler foundation 모델을 이용하였다. 또한 추가적으로 개발된 매설가스배관 취약도 모델의 GIS(Geographic Information System) 지리정보시스템 적용방안을 제시하였다.