Recently, some of the most destructive earthquakes have occurred in South Korea since earthquake observations began in 1978. In particular, the soil liquefactions have been reported in Pohang as a result of the ML 5.4 earthquake that occurred in November 2017. Liquefaction-induced ground deformations can cause significant damage to a wide range of buildings and infrastructures. Therefore, it is necessary to take practical steps to ensure safety during an earthquake. In the current seismic design in South Korea, the Hachinohe earthquake and Ofunato earthquake recorded in Japan, along with artificial earthquakes, have been generally used for input motions in dynamic analyses. However, such strong ground motions are only from Japan, and artificial earthquake ground motions are different from real ground motions. In this study, seven ground motions are selected, including those recorded in South Korea, while others are compatible to the current design spectra of South Korea. The effects of the newly selected ground motions on site response analyses and liquefaction analyses are evaluated.

지진 시 필댐에 손상이 발생하는 경우, 심각한 인명 및 경제적 피해를 유발할 수 있으므로 이의 안정성 평가는 중요하다. 필댐의 손상은 일반적으로 수치해석으로 계산된 침하량으로 평가된다. 하지만 수치해석모델을 내진성능평가에 활용하기 위해서는 선제적으로 수치모델의 검증이 필요한다. 본 연구에서는 필댐의 계측기록과 동적 해석결과를 비교하여 수치모델의 정확성을 평가하였다. 비교 결과, 수치해석은 필댐의 동적응답을 정확하게 예측하는 것으로 나타났다. 따라서 수치해석은 필댐의 내진성능평가에 활용 가능한 것으로 평가된다.

지진으로 유발되는 산사태의 잠재적 피해를 줄이기 위해 산사태 재해도에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 산사면의 경우, 대상 지역이 광범위하므로 동적해석을 평가하는 것이 불가하며 한계평형법이나 사면에 발생하는 영구변위로써 산사태 재해를 예측한다. 기존에 수행된 다양한 사례연구로부터 한계평형법에 기초한 안전율을 통한 평가방법의 부정확함은 입증되었으며 산사태 위험도는 영구변위를 이용하여 평가된다. 미국에서는 산사태 위험도를 영구변위에 따라서 4개의 등급으로 분류한다. 본 연구에서는 수정된 Newmark 변위법으로 산사태 위험도 등급을 평가하였으며 예측된 등급을 2차원 동적해석으로 수행된 해석 결과와 비교하여 정확도를 평가하였다. 비교 결과, 산사면의 증폭 특성을 고려하며 지진파의 최대지반가속도, 최대지반속도, Arias 진도, 평균주기를 고려할 경우, 예측된 위험도 등급의 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 반면, 산사면의 증폭특성을 고려하지 않을 경우, 지진으로 유발된 진동을 과대예측하는 것으로 나타났다.

국토의 2/3 이상이 산지로서 중요 사면구조물이 많이 존재하는 국내 특성상 사면구조물의 내진안정성 확보는 사회구성원의 안전을 위해 매우 중요한 의미를 갖고 있다. 그러나, 아직까지 국내에서는 지진공학적 측면에서의 사면구조물에 대한 체계적인 연구가 수행된 바 없으며 일부 시방서에서 설계지진가속도만을 제시하고 있다. 지진하중을 받는 사면구조물의 내진 안정성은 설계 지진 가속도의 크기뿐만 아니라, 지형 및 지반특성과 같은 다양한 요인에 의해 영향을 받으므로, 이러한 요인을 지진시 사면안정해석에 반영하는 방법에 대한 체계적 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 다양한 지진 유발 산사태 발생 요인을 고려하여 GIS 기반의 지진시 산사태 예측지도를 작성하고자 하였다. 특히, 사면의 기하학적 특성을 고려하여 도출한지진증폭계수를 사면안정해석에 이용하였으며, 예제로써 서울시의 산지를 대상으로 유사정적해석을 통한 지진시 동적안전율 및 Newmark 변위법을 이용한 지진시 사면 변위 재해도를 작성하였다.

지진은 여러 종류의 자연재해 중에서 인간이 그 발생 시기를 예측할 수 없는 자연재해이며 인명과 재산에 막대한 피해를 가져올 수 있는 재해이다. 1995년 1월 일본 고베시 인근 효고현 남부지진으로 인하여 5,000여명의 사상자와 수조원의 재산피해를 가져 왔고, 최근(2011년 3월) 일본 도호쿠 지방 태평양 앞바다에 발생한 규모 9.0의 강진으로 발생한 쓰나미로 인하여 후쿠시마 원전 시설에 치명적 손상이 발생하여 수천 명의 작업 사망자를 기록하였다. 현재까지도 그 피해가 지속되고 있는 실정이다. 역사기록에 의하면 국내도 인명과 재산 피해를 초래한 중진규모 이상의 지진이 여러 차례 있었으며, 2000년 이후부터는 동남아시아 지역 주변으로 지진활동이 증가하면서 국내도 지진에 대한 안전지대가 아니라는 인식이 증대되고 있다. 최근 지진이 빈번한 국가를 중심으로 지진 시 지반피해에 대한 관심과 관련 연구가 증대대고 있는 추세이다. 국내에서도 지진 시 사면붕괴 등 지반피해 예측기술 개발 연구가 90년대 후반부터 기초연구가 시작되었다. 이런 기초연구를 토대로 본 연구에서는 지진 시 사면붕괴 및 액상화에 대한 전국단위의 위험도를 작성하고 그 자료를 데이터베이스화 하고자 한다. 최종적으로 개발 위험도를 국가 지진재해대응시스템에 탑재 및 통합관리하는 것을 연구목표로 정하고 있다. 본 연구 성과를 통해 구조물 및 산업시설의 조성 위치를 미리 조정하여 지진시 대책을 강구한다면, 산업이나 경제적 측면에서 발생할 수 있는 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대한다.

일반적으로 암반 터널 지진해석 시 절리의 영향을 무시하며 암반을 연속체라 가정한다. 하지만 이와 같은 가정의 적절성에 관해서는 연구된 바 없다. 본 논문에서는 응답변위법을 적용하여 불연속체 해석을 수행함으로써 암반 절리가 터널의 응답에 미치는 영향을 평가하였다. 불연속체 해석과 연속체 해석의 결과를 비교한 결과, 낮은 강성과 강도의 암반 절리는 터널 라이닝의 축력과 모멘트를 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 또한, 절리의 경사와 간격 또한 터널의 응답에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 결론적으로 내진설계 시 연약 절리와 터널간의 상호작용이 고려되어야 한다고 판단된다.

지진동에 의하여 발생하는 과잉간극수압은 지반의 동적거동에 큰 영향을 미치며 나아가 액상화가 발생하면 파괴적인 결과를 초래할 수 있다. 본 논문에서는 주기적인 지진 하중에서의 경험적인 간극수압 예측 모델의 적용성을 평가하였다. 평가에 사용된 모델은 GMT모델(Green 등,2000) 과 Ivsic(2006)모델이다. GMT모델(Green 등,2000)은 누적된 전단응력을 기반으로 발생하는 간극수압을 예측하는 모델이며고, Ivsic(2006)모델은 피해계수를 통하여 간극수압을 예측하는 모델이다. 비교적 간단한 두 가지 간극수압 예측 모델은 반복삼축시험 결과를 기반으로 검증 하였다. 실측 데이터와 비교결과, GMT모델(Green 등,2000)은 실제 간극수압 상승의 예측이 가능하며, Ivsic(2006)모델은 간극수압에 따른 진동전단응력비를 산정 할 수 있는 것으로 나타났다. 결과적으로 두 개의 모델은 모두 지반응답해석 프로그램에 융합된다면 성공적으로 간극수압의 발생 경향을 예측하며 액상화 평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 남극 과학기지의 건설에 대한 국민적 관심이 높아짐과 함께, 시베리아 및 알래스카 등지의 동토지역에 매장된 막대한 에너지 자원의 개발을 위한 건설 수요가 급격히 증가하고 있다. 하지만 극지방에 건설되는 건축물의 경우, 내부의 열이 바닥 기초를 통해 지반으로 전달됨에 따라 동토지반의 교란과 열의 불균형이 야기되어 건물의 부등침하가 발생될 수 있는 문제점을 가지고 있어 이러한 지반의 동결 및 융해로 인한 피해 사고를 방지하고자 동토지역 지반 안정화 기술의 일환으로 열사이폰(Thermosyphon)기술이 사용되고 있다. 또한 겨울철 산간지방에서는 열사이폰을 사용하여 얻어진 지열로 도로를 가열시키어 도로의 결빙을 방지할 수 있는 신기술의 적용이 가능하지만 우리나라는 아직 이에 대한 연구가 매우 미비한 실정이다. 본 연구에서는 CFD(computational fluid dynamics) 해석을 통하여 열사이폰의 작동을 모델링하였으며, 이를 위해 상용 유한체적해석 프로그램인 FLUENT를 이용하였다. 구축된 모델의 검증 결과, 다양한 내부의 합리적인 거동 모습들을 통해 수치적으로 구축된 열사이폰 모델이 실제의 가동 상황을 적절하게 모사하고 있음을 판단할 수 있었다. 또한 본 연구에서 구축된 수치모델은 추후 열사이폰의 정밀 설계에도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.