지진시 사회 인프라시설물의 피해는 시설물 자체의 피해보다 사회 전반에 걸친 2차 피해를 야기한다. 그 중, 지하 공동구 구조물은 통신, 가스, 전기 등 사회의 라이프라인에 해당하여 지진에 대한 취약성을 정확히 평가하여야 할 필요가 있다. 따 라서, 본 연구에서는 지하 공동구의 지진 발생 지반가속도에 따른 파괴가능성을 평가하였다. 평가를 위한 입력지반운동은 해 외 실측 지진데이터와 한반도에서 발생가능한 인공지진파를 차용하였으며, 지진해석 방법은 응답변위법과 시간이력해석법 을 사용하였다. 파괴여부를 판별하는 한계상태는 휨모멘트와 전단 파괴를 바탕으로 하였다. 취약도 함수 도출을 위한 방법은 최우도법이 사용되었으며, 그 분포함수는 대수정규분포로 가정하였다. 이는 지진시 지하 공동구 시설물의 피해 평가는 물론 지하 공동구 시설물의 내진설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

기능경사 소재(FGM)에는 서로 다른 두 가지 구성입자들이 혼합되어 있는 경사층(graded layer)이 삽입되어, 소재 전 영역에 걸쳐 구성입자의 체적분율이 연속적이고 기능적으로 변화하도록 되어있다. 이러한 이상(dual-phase) 입자복합재의 열 기계적 거동을 해석함에 있어 필수적인 경사층의 물성치는 전통적으로 균질화 기법을 이용하여 예측되었다. 하지만, 이러한 균질화 기법은 구성입자의 형태, 분산구조 등과 같은 상세 형상을 반영하지 못하지 때문에 복합재의 총체적인 등가 물성치 예측에만 국한 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 경사층을 미시역학적으로 이산화 모델링하고, 다양한 체적분율과 외부 하중조건에 대해 유한요소해석을 실시하여 이러한 균질화 기법들의 특성을 분석하였다.

In this study, it modeled the ground proper to geotechnical site characteristics in Korean urban area, compared geotechnical site characteristics of the selected 158 grounds in Korean urban areas with characteristics of the ground in the western part of the United States and performed earthquake responses to improve the decision method of the design earthquake force. Based on the amplification factor from the analysis results, the response spectra of each ground were developed and analyzed with the design response spectra presented in the seismic design criteria.

In this study, it modeled the ground proper to geotechnical site characteristics in Korean urban area, compared geotechnical site characteristics of the selected 158 grounds in Korean urban areas with characteristics of the ground in the western part of the United States and performed earthquake responses to improve the decision method of the design earthquake force. Based on the amplification factor from the analysis results, the response spectra of each ground were developed and analyzed with the design response spectra presented in the seismic design criteria.

지진에 대한 재해 위험도를 평가할 때 재해에 대한 위험을 정량적으로 정의하고 대상 시스템이 재해에 어떻게 노출되어 있는지, 얼마나 취약하고, 재해에 대응할 수 있는 능력을 평가한다. 단순한 구조물의 피해가 아니라 대상 시스템이 재해에 대한 사회·경제적 영향을 고려할 수 있어야 한다. 본 연구는 서울을 대상 지역으로 사회·경제적 영향을 고려한 지진 재해 위험도를 산출하였다. 지진에 의한 시스템의 피해규모를 평가하기 위해서는 인명피해, 경제적 피해, 사회적 피해 등 다양한 형태로 나타나는 지진 재해의 영향을 정량화 할 수 있는 지표가 필요하다. 또한, 지진 재해 위험도를 평가하기 위해 기존의 간단한 위험요소의 특징을 이용한 방법보다 다양한 대내·외적 상황을 고려하였다. 지진 재해 위험도 평가를 위해서 구성체계를 4가지 주요소로 구성하였으며, 이는 위험요소, 노출요소, 취약요소, 대응 및 복구요소로 정의하였다. 4개의 주요소는 각각의 요소로 나누어 세분화하였고, 최종적으로 이를 정량화할 수 있는 세부 지표로 나타내었다. 각 지표는 Rossi and Gilmartin(1980)이 제안한 기준에 의해 맞도록 선정되었다. 주요소와 요소를 대표하는 지표들에 대한 가중치는 주관적인 방법과 객관적인 방법을 통합하여 산정하였고, 수학적 방법을 통해 최종 지진 재해 위험도를 도출하였다. 도출된 지진 재해 위험도를 통해 주요소 및 지표가 위험도에 미치는 영향을 평가하였다.

지상구조물에 대한 내진설계는 체계가 갖추어져 있으나, 지중구조물은 지반과 구조물의 상호 작용과 과거 지진데이터를 검토한 결과 지진의 영향이 적기 때문에 내진설계 중점을 두고 있지 않다. 하지만 공동구는 일상 생활에 필수적인 상수도, 전력 케이블, 통신케이블 등을 지하에 수용함으로써 유지관리의 편리를 도모하고 화재나 홍수에 대한 침수 등을 예방하여 도시 생활을 윤택하게하고 있다. 만약 지진으로 공동구가 파괴되었을 시 생활에 필수적인 lifeline이 차단되어 1차 및 2차 피해를 야기할 수 있다. <br> 국내의 경우, lifeline 시설의 규모에 비하여 연구 투자가 미약할 뿐만 아니라 각 관리주체 별로 부분적인 연구가 수행되고 있어 그 중요성에 비하여 종합적인 연구는 부족한 실정이다. 그래서 사회 주요 시설물의 지진취약도 평가가 요구된다. 본 연구에서는 라이프라인 시설물중 공동구에 대한 지진 취약도 평가를 했다.

최근 일본 등을 비롯한 세계 각국에서의 지진 등의 자연재해로 인한 구조물의 내진성능평가에 대한 관심이 고조되고 있다. 우리나라에서도 규모3이상 중급지진의 잦은 발생과 규모5이상 지진의 출현으로 규모6이상의 지진발생 가능성을 염두에 두어 사회 인프라시설의 피해 예측 기술과 대규모 지진재난에 대한 피해 저감기술의 개발이 필요한 시점이다. 인간의 삶과 생활에 밀접한 관련이 있는 라이프라인은 지진에 대하여 취약성을 띄고 있으며, 거대도시일수록 지진발생에 따른 재해위험은 증대되고 도시의 현대화 및 고도화에 따라 구조물의 파손에 의한 직접 손실 보다는 가스, 전기, 통신망 등의 라이프라인을 비롯하여 상수도, 도로등의 도시기반 인프라 네트워크 시설물 파괴에 의한 1차 및 차후 2차 피해까지 고려한다면 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 특히 상·하수도관이나 천연가스관등과 같은 매설배관은 지진하중에 대해 심각한 취약성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 지진취약도 해석은 교량, 빌딩 구조물 등은 널리 연구하고 있지만 매설배관에 대한 취약도해석의 연구는 미흡한 것이 사실이다.<br> 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 사용되는 상수도관의 대표단면을 선정하여 모델링하고 비선형 Winkler Foundation 모델을 이용하여 지진취약도를 평가하였다. 지진취약도 평가는 선정된 대표단면의 여러 가지 특징을 고려하여 시뮬레이션 모델과 최우도법을 통해 산정하였으며, 다양한 진동수 대역을 이용하여 평가하였다.