Site response analyses were performed based on equivalent linear technique using shear wave velocity profiles of 162 sites collected around the Korean peninsula. The site characteristics, particularly the shear wave velocities and the depth to the bedrock, are compared to those in the western United States. The results show that the site-response coefficients based on the mean shear velocity of the top 30m (V_{S30}) suggested in the current code underestimates the motion in short-period ranges and overestimates the motion in mid-period ranges. The current Korean code based on UBC is required to be modified considering site characteristics in Korea for the reliable estimation of site amplification. From the results of numerical estimations, new regression curves were derived between site coefficients (F_{a}\;and\;F_{v}) and the fundamental site periods, and site coefficients were grouped based on site periods with reasonable standard deviations compared to site classification based on V_{S30}. Finally, new site classification system and modification of design response spectra are recommended considering geotechnical characteristics in Korea.

동반논문(II-지반분류 개선방법)에서는 지반의 고유주기를 기준으로 지반을 분류하는 방법이 국내 지반조건에 적합한 지반분류 방법으로 제시하였다. 그러나, 지반분류 방법을 개선하여도 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 재산정된 응답스펙트럼과 차이가 나타나는 부분이 존재한다. 이는 설계응답스펙트럼을 작성에 필요한 증폭계수를 계산하는 방법을 변경해야 해결할 수 있다. 본 논문에서는 국내 지반조건에 적합하도록 증폭계수를 재산정하기 위한 적분구간 변경에 대하여 검토하였다. 검토 결과 장주기 영역의 증폭계수 F_v의 적분구간은 현재 주기 0.4초{\sim}2.0초에서 주기 0.4초{\sim}1.5초로 변경할 경우 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 설계응답스펙트럼이 비교적 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었고, 기존의 방법보다 국내 지반특성에 더 적합한 설계응답스펙트럼을 작성할 수 있었다.

동반논문 (I)에서는 국내 지반특성에 적합하도록 국내 내진설계기준이 개선되어야 한다는 결론을 얻었다. 본 논문에서는 우수한 지반분류 방법을 찾기 위하여 상부 토층 30m의 평균 전단파속도(V_{S30}), 지반의 고유주기(T_G) 및 기반암 깊이를 이용한 지반분류 방법에 대하여 심도있게 검토하였다. 증폭계수(F_a,\;F_v)의 표준편차, 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도와 재산정된 응답스펙트럼을 비교한 결과 각각의 방법에서 큰 차이가 발생하지 않아 특정한 방법이 우수하다고 판단하기 힘들었다. 그러나, T_G를 이용한 방법에서 RRS 값의 증폭구간이 좁은 구간에 집중되는 경향을 보여 지진시 유사한 거동특성을 나타내는 지반을 같은 지반그룹으로 분류할 수 있는 장점이 있었다. 또한, 증폭계수와 T_G의 상관관계를 나타내는 추세선의 경우, V_{S30} 방법 보다 입력 가속도의 증가에 따른 지반의 비선형성 효과를 더욱 명확하게 나타낼 수 있었다. 마지막으로, V_{S30}을 이용하여 지반을 분류할 경우 기반암이 30m 보다 얕은 곳에 존재하는 경우에도 무조건 심도 30m까지 기반암의 전단파속도를 가정하여 계산해야 하나, T_G를 이용할 경우 이러한 불확실성을 제거할 수 있어 우수한 방법으로 판단된다. 본 논문에서는 지반의 고유주기를 이용한 방법을 기반암 깊이가 얕은 국내지반특성에 적합한 지반분류 방법으로 제안하였다.

본 논문에서는 국내 162개 지반에 대한 전단파속도 주상도, 기반암 깊이 및 지반의 동적변형특성을 획득하여 등가선형해석을 수행한 후 미국 서부해안지역의 지반 특성과 비교 검토하였다. 검토 결과 국내의 일반적인 특성을 가지는 지반과 미국 서부해안지역의 지반은 기반암 깊이와 고유주기가 매우 다름을 확인하였다. 지진응답 해석 결과 단주기 증폭계수 F_a의 경우 1997 UBC 기준의 값보다 크게 산정되었고, 장주기 증폭계수 F_v는 작게 나타나 국내 지반특성에 적합한 증폭계수는 현재 국내 내진설계기준 값과는 매우 다른 경향을 보였다. 따라서, 증폭계수를 재산정하고 설계응답스펙트럼을 개선해야 할 필요성을 확인하였다. 본 논문에서는 현재 이용되고 있는 내진설계기준과 국내 지반특성과의 차이점 파악에 중점을 두었고, 개선방법에 대한 내용은 동반논문(II 지반분류 개선방법, III 설계응답스펙트럼 개선방법)에서 심도있게 논의하였다.

본 논문에서는 국내 148개 지반에 대한 전단파속도 주상도, 기반암 깊이 및 지반의 동적변형특성을 획득하여 미국 서부해안지역의 지반특성과 비교하였고, 등가선형해석을 수행하였다. 해석은 1등급 붕괴방지수준인 0.154g를 암반노두에 적용하여 수행하였다. 해석결과 국내 지반특성에 적합한 증폭계수 F_a와 F_v는 UBC 기준의 증폭계수와 매우 다른 경향을 보였다. 단주기 증폭계수 F_a의 경우 UBC 기준보다는 큰 값이 얻어졌고, 장주기 증폭계수 F_v는 UBC 기준보다 작은 값으로 나타났다. 따라서, 국내 지반특성을 적절히 반영할 수 있는 설계지반운동 결정방법을 개선해야할 필요를 확인하였다.

본 논문에서는 동반된 논문에서 제안된 수정 병렬 IWAN 모델의 적용성을 금강 모래와 토요라 모래를 대상으로 비틂전단실험을 수행하여 검증하였다. 두가지 사질토에 대해서 대칭 하중과 불규칙 하중을 반복 재하하여 실험을 수행하였다. 제안된 모델의 변수는 다양한 상대밀도와 구속압 조건하에서 대칭 반복하중을 재하하여 결정하였다. 시험 결과, 하중반복회수가 증가함에 따라 발생하는 사질토의 반복경화거동을 수정 병렬 IWAN 모델로 표현 가능하였으며, Pyke(1979)에 의해 제안된 불규칙 하중 형태를 이용한 실험결과를 실험 조건이 유사한 대칭 반복하중 재하실험 결과로 얻어진 모델 변수를 이용하여 예측한 결과 실험 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.

지진 시 지반의 자유장 운동은 국지적 지반조건에 의하여 크게 영향을 받으며 내진설계에 앞서 지반조건을 고려한 부지응답특성평가를 수행하여야 한다. 본 논문은 부지고유의 지반거동 평가를 위하여 필요한 절차를 국내 내진기준과 외국의 기술현황 조사를 바탕으로 제안하였다. 부지응답특성 평가의 개요를 설명하고 1차원 등가선형 해석에 필요한 지반자료 획득을 위한 지반조사계획 기반조사기법, 저변형율 및 고변형율 영역에서의 지반의 변형거동특성, 현장 및 실내시험결과를 이용한 부지특성평가방법들을 제안하였다 또한 제안된 절차를 따라 수행된 인천 지역의 부지특성평가방법들을 제안하였다 또한 제안된 절차를 따라 수행된 인천 지역의 부지응답특성평가 예를 포함하였다.

자화된 유도결합형 C4F8 플라즈마로 SiO2를 건식식각시 실리콘 표면에 발생하는 손상과 오염에 대하여 연구하였다. 오염의 분석을 위해서 XPS, SIMS, TEM을 사용하였으며, 손상정도를 측정하기 위해서 HRTEM과 Schottky-diode 구성을 통한 I-V특성 측정을 사용하였다. 유도 결합형 C4F8 플라스마에 0에서 18Gauss까지의 자장이 가해짐에 따라서 실리콘 표면에 생기는 잔류막의 두께가 SiO2식각속도와 선택비의 증가와 함께 증가하였으며, XPS를 통하여 그 조성이 fluorine-rich에서 carbon-rich 한 상태로 변화함을 알 수 있었다. 자장을 가하지 않는 상태에서는 표면에서 40Å부근까지 고밀도의 손상층이 관찰되었으나, 자장을 가함에 따라서 노출된 손상층의 깊이는 깊어지나 그 밀도는 줄어들음을 HRTEM을 통하여 관찰 할 수 있었다. Schottky-diode를 통한 I-V특성곡선의 분석으로 자장이 증가함에 따라서 전기적인 손상이 감소함을 알 수 있었다.

지진 피해 상황을 살펴보면 중소 규모의 지진이 발생하였을 때 구조물의 붕괴에 의한 직접적인 피해가 아닌 화재와 같이 소화 설비, 전력설비, 통신설비 등 주요 기간설비의 기능상실로 인한 피해가 많이 일어나고 있다. 이와 같은 2차 피해를 줄이기 위해 소화설비의 내진설계는 반드시 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 수계소화설비의 내진성능 평가를 위하여 골조 구조물에 옥내소화전설비(배관, 펌프, 수조, 소화전)를 설치하여 진동대 실험을 실시하였다. 그리고 일반시설물과 내진시설물의 거동차이를 확인하기 위하여 각 설비는 기존 건축물에 시공되어 온 일반형 시설물과 내진형 시설물을 동시에 시공하여 시험을 수행하였다. 또한, 시설물의 거동특성을 파악하기 위하여 시설별 변위응답, 가속도 응답, 가속도 응답 스펙트럼을 분석하여 시설물에 대한 내진성능을 평가하였다.

한반도는 지리적으로 주변국보다는 지진재해의 빈도가 비교적 적은 지역으로 인식되어 있지만, 지진 발생 빈도수가 점차 증가함에 따라 지진재난으로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위한 방재대책이 필요한 시대적인 요구에 직면해 있다. 이를 대비한 시스템으로 현재 소방방재청에서는 지진재해대응시스템을 구축·운영 중이다. 이번 연구에서는 기존 지진재해대응시스템에 추가적으로 적용할 수 있는 지진재해로 인한 사회 경제적 피해예측 모델 적용을 위한 지진재해대응시스템의 방법론과 관련된 연구를 진행하고자 하였다. 피해예측 모델을 적용하기 위해서는 먼저 지진피해평가기법을 완성하여야 하는데, 이를 위해 지진기록 뿐만 아니라 지진피해에 대한 다양한 현장조사 기록 및 기초 자료들이 필요하다. 하지만 국내에는 이와 같은 기초자료서 활용가능 기본 데이터베이스의 구축이 자료의 양은 적지 않으나, 오래된 자료가 많고 이번 연구에 적용가능의 활용도가 떨어지는 경우가 많다. 지진재해대응시스템에 응용하기 위해 기초자료로서 사용되는 지진가속도자료 또는 토양층 정보, 전단파 속도자료 데이터베이스 정보 등을 선별하여, 최대지반가속도 또는 스펙트럴 가속도 등을 구하는 경험식에 적용하고자 하였다. 또한, 현재 소방방재청에서 진행 중인 지진가속도계측자료통합관리시스템의 산출물인 가속도 정보를 향후에 지진재해대응시스템의 기초자료로서 사용할 수 있는 방안을 설계단계에서 고려하는 연구를 진행 중이다. 이를 통해 해당분야의 적용연구에 대한 선행연구로 이용될 수 있을 것이다.