There are growing concerns that the recently implemented Earthquake Early Warning service is overestimating the rapidly provided earthquake magnitudes (M). As a result, the predicted damages unnecessarily activate earthquake protection systems for critical facilities and lifeline infrastructures that are far away. This study is conducted to improve the estimation accuracy of M by incorporating the observed S-wave seismograms in the near source region after removing the site effects of the seismograms in real time by filtering in the time domain. The ensemble of horizontal S-wave spectra from at least five seismograms without site effects is calculated and normalized to a hypocentric target distance (21.54 km) by using the distance attenuation model of Q(f)=348f0.52 and a cross-over distance of 50 km. The natural logarithmic mean of the S-wave ensemble spectra is then fitted to Brune’s source spectrum to obtain the best estimates for M and stress drop (SD) with the fitting weight of 1/standard deviation. The proposed methodology was tested on the 18 recent inland earthquakes in South Korea, and the condition of at least five records for the near-source region is sufficiently fulfilled at an epicentral distance of 30 km. The natural logarithmic standard deviation of the observed S-wave spectra of the ensemble was calculated to be 0.53 using records near the source for 1~10 Hz, compared to 0.42 using whole records. The result shows that the root-mean-square error of M and ln(SD) is approximately 0.17 and 0.6, respectively. This accuracy can provide a confidence interval of 0.4~2.3 of Peak Ground Acceleration values in the distant range.

Recent two moderate earthquakes (2016 Mw=5.4 Gyeongju and 2017 Mw=5.5 Pohang) in Korea provided the unique chance of developing a set of relations to estimate instrumental seismic intensity in Korea by augmenting the time-history data from MMI seismic intensity regions above Ⅴ to the insufficient data previously accumulated from the MMI regions limited up to Ⅳ. The MMI intensity regions of Ⅴ and Ⅵ was identified by delineating the epicentral distance from the reference intensity statistics in distance derived by using the integrated MMI data obtained by combining the intensity survey results of KMA (Korea Meteorological Administration) and ‘DYFI (Did You Feel It)’ MMIs of USGS. The time-histories of the seismic stations from the MMI intensity regions above Ⅴ were then preprocessed by applying the previously developed site-correction filters to be converted to a site-equivalent condition in a manner consistent with the previous study. The average values of the ground-motion parameters for the three ground motion parameters of PGA, PGV and BSPGA (Bracketed Summation of PGA per second for 30 seconds) were calculated for the MMI=Ⅴ and Ⅵ and used to generate the dataset of the average values of the ground-motion parameters for the individual MMIs fromⅠ to Ⅵ. Based on this dataset, the linear regression analysis resulted in the following relations with proposed valid ranges of MMI.

Porcelain surge arrestor is very vulnerable to earthquake but there is very few information on its dynamic characteristics which are necessary to the seismic design. Therefore, the dynamic characteristics of the porcelain surge arrestor are evaluated considering the variation of its cable tension and stiffness by shaking table test. The test results show that the first natural frequencies are 5.3 Hz and 5.2 Hz in the horizontal x- and y-axis directions, respectively, and higher than 30 Hz in the vertical z-axis direction, respectively. The installation of cable on the surge arrestor reduces the horizontal natural frequencies due to the constraint effect of the cable but cable tension has no effect on the natural frequency. Also, the natural frequency is proportional to the stiffness of the surge arrestor. This test result will be used for the seismic design and seismic capacity assessment of domestic substations and contribute to the stability of the electric power supply under earthquake event.

In industrial facilities sites, the conventional method determining the earthquake magnitude (M) using earthquake ground-motion records is generally not applicable due to the poor quality of data. Therefore, a new methodology is proposed for determining the earthquake magnitude in real-time based on the amplitude measures of the ground-motion acceleration mostly from S-wave packets with the higher signal-to-ratios, given the Vs30 of the site. The amplitude measures include the bracketed cumulative parameters and peak ground acceleration (As). The cumulative parameter is either CAV (Cumulative Absolute Velocity) with 100 SPS (sampling per second) or BSPGA (Bracketed Summation of the PGAs) with 1 SPS. The arithmetic equations to determine the earthquake magnitude are derived from the CAV(BSPGA)-As-M relations. For the application to broad ranges of earthquake magnitude and distance, the multiple relations of CAV(BSPGA)-As-M are derived based on worldwide earthquake records and successfully used to determine the earthquake magnitude with a standard deviation of ±0.6M.

지반가속도의 초당 최대값은 최근 제정된 지진재해대책법에 따라 지진기록계로부터 통신망을 통해 방재청으로 실시간 제공되어야 한다. 본 연구에서는 현재 PGA를 기반으로 한 신속한 지진피해통보 용도로만 고려되고 있는 지반가속도의 초당 최대값의추가적인 활용성을 검토하고자, 국내외 강진자료 및 중소규모 지진자료에 대한 초당 100 샘플링된 지반가속도 자료의 1초 구간내 최대절대값을 30초 동안 적산한 결과(BSPGAk)를 CAV(Cumulative Absolute Velocity) 및 진도 등과 비교하였다. CAV는 진도와의 높은상관성으로 지진발생시 원자력발전소의 운전초과기준으로 사용되고 있으나, 계산시 초당 100 샘플링 이상의 많은 양의 지진파형 디지털자료를 필요로 하는 단점이 있다. 비교 결과 BSPGAk는 지진규모에 따른 지진동 수준과 상관없이 CAV와 전 범위에서 높은 상관성을나타내었으며, 다수의 관측소가 연계된 지진관측망 운영시 유용하게 활용될 수 있는 신속 지진피해평가 지진동 파라미터로 확인되었다.국내 중소규모 유감지진자료에 대한 지진진도 자료와의 비교결과, BSPGAk-진도 상관식을 이용한 진도추정 오차는 CAV-진도 상관식의진도추정 오차와 유사하였으며, PGA-진도 상관식보다 진도를 신뢰성 있게 추정하였다.

지진파의 푸리에 가속도스펙트럼(Fourier Acceleration Spectrum)에 기반한 계측진도 평가방법(Sokolov and Wald, 2002)의 국내 적용성을 평가하기 위해 관련 논문(연관희 등, 2009)에서 평가된 국내 지진의 진도 MMI {leq} IV 범위에 대한 진도별 FAS 평균(m)과 표준편차({\sigma}) 모델을 이용하여, FAS 진도평가방법의 타당성을 평가하여 보았다. FAS 통계특성 모델 평가시 사용된 지진관측자 료의 FAS를 이용하고 본 연구에서 프로그램으로 구현된 FAS 진도평가기법을 적용할 경우 관측된 진도를 {\sigma} = 0.74 MMI의 오차로 추정할 수 있었으며, 오차의 지진규모-거리 의존성을 추가로 보정할 경우 오차를 {\sigma} = 0.61 MMI 까지도 저감할 수 있었다. 또한 본 방법을 MMI {\leq} IV에 대한 국내 FAS 통계특성 모델과 MMI {\geq} V에 대한 전 세계 FAS 통계특성 모델을 함께 이용하여, 진도 VI 이상인 국내 피해지진의 진도를 미소지진관측자료의 지진원특성을 이론적으로 증가시켜 도출된 스펙트럼을 이용하여 추정한 결과 최대 진도추정 오차 0.63 이내로 예측할 수 있었다.

본 연구에서는 지진파의 푸리에 가속도스펙트럼(Fourier Acceleration Spectrum)에 기반한 계측진도 평가방법(Sokolov and Wald, 2002)을 국내에 적용하기 위해 국내 지진 MMI {\leq} IV 범위에 대한 진도별 FAS 통계특성(평균과 표준편차) 모델을 기상청 발표 진도자료로 부터 도출된 65개 지진에 대한 등진도구역도(Isoseismal Maps)와 등진도구역도 상의 일관된 부지특성을 갖는 580개 수평성분 FAS 자료를 기반으로 경험적으로 도출하였다. 일관된 부지특성을 갖는 FAS는 특정 지진관측소에서 관측된 FAS를 국내 지반물성을 대표할 수 있는 D 등급관측소(연관희와 서정희, 2007)의 부지증폭특성을 갖도록 변환하여 도출하였다. 국내 지진의 MMI {\leq} IV의 FAS 평균값은 로그영역에서 진도에 비례하는 선형성을 나타내었으며, 진도 IV에 대한 FAS 평균은 전 세계 모델과 유사한 특징을 보였다. 또한 진도 MMI {\leq} IV의 FAS 표준편차는 진도 V 이상의 전 세계적인 모델의 표준편차 보다는 크게 평가되었으나, 진도 IV에 대한 전 세계적인 모델의 표준편차보다는 현저히 낮은 값을 나타내었다.

2005년 3월 20일 발생한 Fukuoka 지진 시 국내 및 일본에서 관측된 자료를 이용하여 지반운동 감쇄특성을 분석하였다. 또한 최근 국내 및 일본에서 제시된 지반운동 거리감쇄식을 이용한 예측값과의 비교를 통하여 국내 강지진동 예측 시 일본에서 개발된 감쇄식의 적용가능성을 평가하였다. 그 결과 동일 거리에 위치한 국내 및 일본 관측소에서 측정한 기록이 비교적 유사하게 나타났으며 국내 및 일본에서 제시된 지반운동 거리감쇄식의 예측값이 매우 유사하게 나타나 국내에서의 강지진동 예측 시 일본에서 제시된 지반운동 감쇄식을 200km 이상의 비교적 원거리에 대한 국내 감쇄식의 평가 등에 유용하게 활용할 수 있는 것으로 나타났다.

원전 구조물 및 기기의 내진설계를 위한 설계지진의 설정에는 결정론적 방법이나 확률론적 방법이 사용되어 왔다. 최근에는 확률론적 지진재해도 분석이 일반화 되면서 확률론적으로 설계지진 및 평가용 지진의 설정 방법이 합리적인 방법으로서 인식되어 많이 사용되고 있다. 우리나라의 경우 원전부지에 대한 확률론적 지진재해도 분석이 확률론적 지진위험도 평가의 일환으로 대부분 완료되어 있다. 본 연구에서는 확률론적 지진재해도의 재분해를 통하여 확률론적 시나리오 지진을 산정할 수 있는 기법을 확립하고 국내 원전 부지에 대한 확률론적 지진재해도 분석 결과를 이용하여 계산 예를 수행하였다. 이 기법을 사용하면 내진설계 및 내진안전성 평가에 활용할 수 있는 확률론적 시나리오 지진을 설정할 수 있어 매우 유용한 것으로 판단되며 합리적인 시나리오 지진의 산정을 위해서는 합리적인 지진구역도 및 감쇄식의 개발이 필요하다.

본 논문에서는 국내의 지진자료를 이용하여 지진특성을 추정하기 전에 적용할 수 있는 사전자료처리기법을 종합적으로 검토하였다. 사전처리 기법으로는 계기보정, 센서검교정상태 확인, 윈도우에 의한 스펙트럼 왜곡 최소화, non-causal ringing에 의한 초동 왜곡 보정 기법을 분석하였으며, 자료 선택시 주파수 영역의 S/N비 확인 및 포화된 자료의 사용가능성 여부를 제시하였다.

국내외에서 발생하는 지진이 화력발전 설비에 미치는 영향을 평가하고 지진발생 이후 후속조치 이행에 사용하기 위하여 5개 발전사의 22개소 화력발전소 중 8개소 화력발전소의 지진계측시스템을 재구축 하고, 14개소 화력발전소의 지진계측시스템을 신규로 구축하였다. 이러한 구축작업의 법령적 근거는 지진방재를 위하여 2009년 3월 25일 발효된 지진재해대책법과 소방방재청의 지진가속도계측기 설치 및 운영기준[소방방재청 고시 제2013-12호, 2013.5.3, 일부개정] 이다. 지진계측장비로 지진기록계는 미국 Quanterra사의 Q330S, Q330+Baler44를 설치하였으며, 지진가속도센서는 미국 Kinemetrics사의 FBA ES-T, ES-U2를 설치하였다. 설치된 지진계측장비는 한국지질자원연구원에서 성능검사를 받은 장비이며, 지진재해대책법 소방방재청고시의 지진가속도계측기 설치 및 운영기준에서 제시한 규격에 모두 만족하는 장비이다. 지진모니터링 소프트웨어는 각 지진계측장비로부터 계측된 건물진동 및 지진가속도자료를 실시간 감시·저장, 트리거 구동, 자동·수동 분석, 자동경보 기능 및 지진가속도자료를 소방방재청으로 전송하는 기능을 수행하도록 한국지질자원연구원에서 개발한 KISStool을 이용하여 구현하였고, 5개 발전사에서 계측된 지진가속도자료의 모니터링을 위하여 Web 인터페이스로 개발하였다. 구축된 지진감시시스템은 화력발전소의 지진 재해에 대한 능동적인 대응 체계를 정립하고, 실측 자료를 바탕으로 한 지진에 대한 화력발전소 구조물의 설계기준 개선 등에 활용 될 것으로 기대된다.

전력설비 지진관측망은 주요 전력시설물인 원자력발전소 인근, 화력발전소, 765/345kV 변전소, 수력/양수댐 부지의 실시간 지진감시를 위해 운영 1999년 이후로 단계적으로 구축되고 운영되고 있으며, 2008년 발효된 지진재해대책법에 따라 지진관측 구성기기 및 설치 위치 등을 보완하고 있다. 상기 주요 전력시설물에 대해서는 내진설계 혹은 내진성능평가를 통해 제시된 시설물의 내진성능수준을 이용하여 지진관측망의 안전조치 지진동크기로 설정하고 있다. 주요 전력시설물에 설치된 지진관측장비의 운영 및 관리 주체는 원자력발전소 및 수력/양수댐인 경우는 한수원(주), 화력발전소인 경우는 5개 전력그룹사(남부발전, 남동발전, 서부발전, 동부발전, 동서발전), 765/345kV 변전소인 경우는 한전으로 구분되어 있다. 한편 전력공급망은 전기를 생산하는 발전소와, 변전소를 통한 송전망, 일반 설비로 구성된 배전망이 동시에 유기적으로 연계된 망이며, 해당 설비 위치가 공간적으로 중복되거나, 국부적인 피해가 전국적인 전력공급 장애를 가져올 수 있기 때문에 발전소, 변전소, 일반 설비의 지진피해특성은 일관되고도 체계적으로 감시될 필요가 있다. 이에 따라 전력공급 업무를 최종적으로 책임지고 있는 한전은 전력시설물 별로 분리되어 운영되고 있는 지진감시서버를 한전 전력연구원 지진감시센터를 중심으로 연계하여 전체적인 자료를 관리하고, 지진피해시 신속하고 체계적으로 대응할 수 있는 정보를 제공할 수 있는 전력설비 지진피해대응시스템을 2014년까지 구축하여 시범운영할 계획이다.