지진취약도 분석은 원자력 발전소의 내진성능평가를 위하여 발전되어져 왔지만, 현재는 적용성이 건물과 교량 등에도 확대되어지고 있다. 일반적으로 지진취약도 곡선은 수많은 지진가속도 기록을 이용하여 비선형 시간이력해석으로 구한다. 비선형 시간이력해석에 의한 지진취약도 분석은 구조물의 모델링과 해석에 많은 시간이 소요되는 과정을 요구한다. 비선형 시간이력해석의 이와 같은 약점을 보완하기 위해서 변위계수법과 역량스펙트럼 방법과 같은 간단한 해석방법을 지진취약도 분석에 적용하였다. 변위계수법과 역량 스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선의 정확성을 평가하기 위하여, 철근콘크리트 전단벽 구조물에 대한 변위계수법과 역량스펙트럼 방법을 적용한 지진취약도 곡선을 비선형 시간이력해석에 의해 구해진 지진취약도 곡선과 비교하였다. 지진취약도 곡선의 작성을 위해서는 설계스펙트럼에 대응되는 190개의 인공지진과 Shinozuka 등이 제안한 방법이 적용되었다.

기존의 확률적 지진 취약성 분석은 그 중요성에도 불구하고 시간과 노력의 과도한 소요로 인하여 내진 성능 평가에 사용되기에 많은 제약이 따라왔다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위해 획기적 수준의 신속성과 확장성을 갖춘 지진 취약성 분석 체계와 이를 실용화 하기위한 취약성 등고선을 개발하였다. 응답 데이터베이스를 활용하여 광범위한 구조물의 최대 응답을 즉각적으로 구하고 이를 바탕으로 구조물의 주기와 강성에 따른 한계상태확률의 변화를 한눈에 파악할 수 있는 취약성 등고선을 도출하였다. 최대응답 등고선의 도출과 비교를 통해서 최대응답의 분포는 연성도 요구치로 나타내는 것이 변위의 절대값으로 표현하는 것보다 안정적인 예측곡선을 보여 주며, 구조물의 응답특성변수인 주기와 강도비가 최대응답에 미치는 영향을 분석하는데도 유리함을 확인하였다. 연성도를 내진성능 평가의 기준으로 사용하기 위해서 내진설계기준에서 한계상태변위로서 제시되는 층간변위비와 연성도 요구치 사이의 상호 변환 관계를 정의하였다. 예제 구조물의 내진보강 전략 수립에 대한 논의를 통해서 신뢰성 이론에 기반 한 내진 보강과 설계에 취약성 등고선이 매우 유용하게 활용될 수 있음을 보여주었다.

본 연구에서는 HAZUS와 같은 지진위험도 추정을 위한 입력으로서 교량구조물에 대한 대표 지진취약도 함수를 도출하기 위하여 기존에 수행되었던 안전율 평가 결과를 이용하여 일련의 교량군에 대한 대표 지진취약도 함수를 도출하는 방법을 제안하였다. 지진응답해석 결과를 근거로 하여 제시된 교량 집단의 각 부재별 안전율을 정리하였으며 이 안전율 결과를 이용하여 각 파괴모드별 지진취약도 곡선을 도출하였다. 각 부재별로 평가된 지진취약도 함수를 이용하여 HAZUS의 입력으로 사용할 수 있는 손상단계별 지진취약도 함수를 도출하였다. 부재별 파괴모드를 이용하여 교량전체의 시스템 취약도를 도출하기 위하여 고장수목을 사용하였다. 결과적으로 본 연구에서는 기존의 안전율결과를 이용하여 취약도결과를 도출할 수 있는 방법을 제시하였다.

지진 발생시 교량 상판 연결부의 상대변위로 레일에 발생하는 부가응력으로 인한 레일의 좌굴과 파손은 열차의 탈선을 유발할 수 있다. 교량의 지진응답 증가에 영향을 미치는 지반의 탈선취약요소와 교량의 구조적인 요소를 고려하여 고속철도교량 장대레일의 지진응답을 평가하였다. 연약층이 있는 지반, 상하역전형 지반과 같은 지반 탈선취약요소를 고려하기 위해서 지반을 평행층상지반으로 모델링하여 부지효과가 고려된 자유장운동을 구하고 이를 입력지진으로 사용하였다. 교각 높이나 적용 도상을 변화시키면서 구조적 특성이 레일의 지진응답에 미치는 영향을 분석하였다.

지진취약도 분석을 통하여 교량의 지진 위험도를 평가하였다. 지진취약도 분석에서는 교각 하부의 소성힌지의 거동을 주요 손상인자로 분석하였으며, 또한 한반도 지진재해지도를 근거로 하여 지진발생확률을 산정한 후 이들을 이용하여 교량의 성능단계에 따른 손상발생확률을 분석하였다. 이 연구에서는 교각에 직접 전달되는 지진이 아닌 암반노두에서의 지진의 최대지반가속도에 대하여 지진취약도를 분석하였으며, 비선형 지진해석을 위해서는 층상지반의 영향으로 증폭된 지진하중을 고려하였다. 제안된 방법으로 예제교량의 지진위험도를 분석하였으며, 면진받침이 설치된 교량에 대한 지진 위험도의 저감 효과를 정량적으로 분석하였고, 지진재해지도에서의 조건이 다른 지역에 시공되는 경우의 지진위험도를 분석함으로써 현 시방서의 타당성을 간접적으로 검토하였다.

본 연구는 콘크리트 교량의 지진취약도 곡선을 개발함에 있어 성능 스펙트럼 기법(Capacity Spectrum Method)에 대한 고찰을 통해 가장 적절한 해석방법을 제시하는데 그 목적이 있다. 원래 성능 스펙트럼 기법은 빌딩 구조물을 위한 간략화된 정적 비선형 해석의 일환으로 개발되었는 바, 본 연구에서는 이 기법을 교량의 지진취약도 곡선을 개발하는데 응용하였다. 서로 다른 네가지의 방법으로 성능 스펙트럼 기법을 통해 구해진 취약도 곡선들을 비선형 시간이력해석 방법에 의해 구해진 취약도 곡선과 비교하였다. 취약도 곡선은 두 개의 변수를 가진 lognormal 분포를 따르는 것으로 가정하였으며 PGA(Peak Ground Acceleration)의 함수로 나타내어졌다. FEMA(Federal Emergency Management Agency) SAC(SEAOC-ATC-CUREe) steel 프로젝트에 의해 개발된 로스앤젤레스 지역 60개의 지진이 교량해석을 위해 사용되었다. 성능 스펙트럼 기법과 시간이력해석에 따라 만들어진 교량의 지진취약도 곡선들을 비교 검토한 바, 이 중 하나의 방법이 부합되는 결과를 보여주었다. 요구 스펙트럼 작성시 본 논문에서 제시된 지침을 따르면 비선형 시간이력 해석시와 유사한 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 다만 지진과 교량이 지닌 특수성으로 인해 본 연구의 결과가 항상 적용되는지는 더 심도있는 연구를 통해 검증되어야 할 것이다.

지진취약도분석 기술은 원자력발전소의 구조물 및 기기의 실제 내진성능을 평가하기 위하여 이용된다. 이 논문에서는 원자력 발전소를 구성하는 구조물들의 지진취약도를 평가하는 개선된 기법에 대하여 요약하였다. 또한, 최근 몇 년간 한반도에서 발생된 소규모 기록지진의 응답스펙트럼에 대한 공학적 특성을 평가하고, 이러한 기록지진의 응답스펙트럼을 부지의 실제 지반운동으로 사용할 경우, 지진취약도 분석에 미치는 영향을 검토하였다. 몇가지 예제 구조물에 대한 지진취약도분석을 통하여 기록지진의 특성이 한국형 원자력발전소의 내진성능에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 평가결과, 현재까지 부지의 실제 지반운동으로 사용되어 오던 Newmark 스펙트럼은 국내 시설물의 내진성능을 과대평가 할 수 있음을 보여주었다.

최근 수행된 우리나라 원전 부지에 대한 지진재해도 해석 결과 작성된 등재해도 스펙트럼에서 고진동수 성분의 지진동이 매우 우세하게 나타나고 있다. 일반적으로 지진취약도 해석에서는 설계 스펙트럼에 내재된 보수성을 평가하기 위해 스펙트럼 형상계수가 사용된다. 본 연구에서는 입력지반운동 스펙트럼의 형상이 변화함에 따른 층응답스펙트럼의 형상 변화를 분석하였다. 이때 입력 스펙트럼으로부터 직접 층응답스펙트럼을 작성할 수 있는 직접법을 사용하였다. 본 연구 결과 건물 내부에 설치된 기기의 취약도해석에서는 입력스펙트럼에 내재된 보수성을 구조물의 고유진동수에 대한 스펙트럼 형상계수가 아닌 기기의 고유진동수에 따른 층응답스펙트럼 형상계수로 고려하는 것이 정확한 취약도해석 결과를 주는 것으로 나타났다.

지진 발생시 원자력 발전소의 안전성을 평가하기 위해 수행되는 확률론적 지진 안전성평가를 위해서는 원전의 기기별로 지진 수준에 따른 파괴확률로서 표현되는 지진취약도 평가가 필요하다. 지진취약도 평가를 위해서는 대상 기기의 설계정보와 함께 실제 설치 상태에 대한 현장조사 등을 통해 예상되는 파손모드를 결정이 필요하며 주요 변수에 대한 불확실성 및 임의성 등 변동성 요인을 반영하여 결정된다. 본 연구에서는 구조적 파손이 지배하는 경우에 대하여 각 변수별로 변동성 요인을 도출하고 분산도 반영에 따른 지진취약도 영향 요인을 분석하고자 한다.

Bayesian Approach for efficient collapse response assessment of structure is used in this study. The approach facilitates integration preliminary information of risk assessment with numerical analysis results to get more efficient fragility assessment. We can get the preliminary information from different sources, including professional experience, information on the building design criteria, experimental results and simplified linear dynamic analysis. The combination of prior collapse risk information with nonlinear analysis simulations aims to improve computational and statistical efficiency. In this study, we considered a 62m cantilever and independent intake tower to assess its seismic fragility. The approach provides significant improve the statistical and computational efficiency of seismic fragility as well as precise confidence band of fragility curve compared to alternative method.

Recently, assessment of vulnerability of existing dam structures is a rising key issue in aspects of entire life year from design, construction to maintenance even in Korea due to more frequent earthquakes and effects of climate change. This study aims to develop a vulnerability assessment method for existing dam structures by using fragility analysis method based on 2-D FEM analyses, which can take into consideration various uncertainty information to dam structure safety assessment, and which may be incorporated into an integrated safety management platform under development by K-water.

시간이력해석은 구조물의 내진성능을 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있지만 해석 시간에 걸리는 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다. 역량스펙트럼 방법은 많은 수의 지진데이터에 대해 빠른 데이터 해석이 가능하지만 그 정확성에 대해서 아직 검증이 필요하다.본 연구는 가상의 PSC 박스교량에 대하여 역량스펙트럼 방법을 이용한 지진취약도 분석과 시간이력해석을 이용한 지진취약도 해석을 하고 이 두 방식에 대해서 비교하고자 한다.

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.

Seismic risk assessment of staggered wall system structures is presented using fragility curves which represent the probability of damage of structure. To obtain fragility curves, dynamic analysis were carried out using twenty two pairs of earthquake records. For the risk assessment, spectral accelerations are obtained for various return periods from the seismic hazard map of Korea, which enable to calculate the probability density function of spectral accelerations.

교량구조물의 지진재해평가기술을 개발하기 위해서는 전체 교량에 대한 분류체계별 표준교량을 선정한 후, 간편한 정식화 방법을 통해 지진취약도를 분석하고, 이로부터 교량의 근사적인 지진위험도를 평가하는 것이 현실적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 HAZUS에서 사용 중인 간편하면서도 실용적인 방법을 미국과 국내의 내진설계수준 등을 고려하여 국내 PSC-I 거더교에 적용 가능하도록 ‘수정된 HAZUS 방법에 의한 한국형 지진취약도함수’를 개발하였다. 이를 위해 국내 표준교량 형식 중 하나인 PSC-I 거더교에 대해 수치해석적 방법을 적용하여 해석적 지진취약도함수를 구하고, 수정된 HAZUS 방법을 적용하여 지진취약도함수를 구한 후 그 결과를 비교‧분석하였다. 수정된 HAZUS 방법에서의 주요 계수는 수치해석적 방법에 의한 지진취약도함수와 가장 유사한 경향을 보이도록 하는 계수를 선택하는 방법으로 결정하였으며, 강도감소계수의 경우 HAZUS에서 제시한 값의 70% 수준을 사용할 때 해석적 결과와 유사한 지진취약도 함수를 구할 수 있음을 알 수 있었다.