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.

완공된 건물과 달리 시공 중인 건물은 설계단계와 다른 하중 작용 및 콘크리트 강도 미발현 등 다양한 요인에 의해 설계단계에서 검 토한 하중을 초과하는 하중이 작용하여 건물의 안전성에 문제가 생길 위험이 있다. 또한 시공 중인 건물에 지진이 발생할 경우 더 큰 피해가 발생할 가능성이 있다. 따라서 이 연구는 전형적인 다양한 규모의 5층, 15층, 25층, 60층 예제모델을 작성하고 골조완성도에 따 른 시공단계 모델을 통해 시공 중인 건물의 지진하중의 영향을 분석하였다. 시공 중인 건물의 시공기간은 완공단계 이후의 사용기간 에 비해 매우 짧으므로 설계단계와 동등한 수준의 지진을 적용하는 것은 과도한 하중이 적용될 수 있으므로 시공단계 모델에 재현주 기 50~2,400년의 지진을 적용하여 지진하중을 검토하고 부재단면성능을 분석하였다. 그 결과 설계단계를 초과하는 하중의 여부 및 구조적 안전성 확보가 가능한 수준의 지진재현주기를 검토할 수 있었다. 또한 각 예제모델의 시공기간을 가정하여 시공기간에 따른 지진재현주기를 선정하고 선정한 재현주기의 설계 적절성을 확인하였다.

Historical records of earthquakes are generally used as a basis to extrapolate the instrumental earthquake catalog in time and space during the probabilistic seismic hazard analysis (PSHA). However, the historical catalogs’ input parameters determined through historical descriptions rather than any quantitative measurements are accompanied by considerable uncertainty in PSHA. Therefore, quantitative assessment to verify the historical earthquake parameters is essential for refining the reliability of PSHA. This study presents an approach and its application to constrain reliable ranges of the magnitude and corresponding epicenter of historical earthquakes. First, ranges rather than specific values of ground motion intensities are estimated at multiple locations with distances between each other for selected historical earthquakes by reviewing observed co-seismic natural phenomena, structural damage levels, or felt areas described in their historical records. Based on specific objective criteria, this study selects only one earthquake (July 24, 1643), which is potentially one of the largest historical earthquakes. Then, ground motion simulations are performed for sufficiently broadly distributed epicenters, with a regular grid to prevent one from relying on strong assumptions. Calculated peak ground accelerations and velocities in areas with the historical descriptions on corresponding earthquakes are converted to intensities with an empirical ground motion-intensity conversion equation to compare them with historical descriptions. For the ground motion simulation, ground motion prediction equations and a frequencywavenumber method are used to consider the effects of possible source mechanisms and stress drop. From these quantitative calculations, reliable ranges of epicenters and magnitudes and the trade-off between them are inferred for the earthquake that can conservatively match the upper and lower boundaries of intensity values from historical descriptions.

In this study earthquake records were collected for rock conditions that do not reflect seismic amplification by soil from global earthquake databases such as PEER, USGS, and ESMD. The collected earthquake records were classified and analyzed based on the magnitude and distance of earthquakes. Based on the analyzed earthquakes, the design response spectrum shape, effective ground acceleration, and amplification ratios for each period band are presented. In addition, based on the analyzed data, the story shear force for 5F, 10F, 15F, and 20F were derived through an analysis of the elastic time history for multi-DOF structures. The results from analyzing the rock earthquake record show that the seismic load tends to be amplified greatly in the short period region, which is similar to results observed from the Gyeongju and Pohang earthquakes. In addition, the results of the multi-DOF structure analysis show that existing seismic design criteria can be underestimated and designed in the high-order mode of short- and medium-long cycle structures.

In a seismic design, a structural demand by an earthquake load is determined by design response spectra. The ground motion is a three-dimensional movement; therefore, the design response spectra in each direction need to be assigned. However, in most design codes, an identical design response spectrum is used in two horizontal directions. Unlike these design criteria, a realistic seismic input motion should be applied for a seismic evaluation of structures. In this study, the definition of horizontal spectral acceleration representing the two-horizontal spectral acceleration is reviewed. Based on these methodologies, the horizontal responses of observed ground motions are calculated. The data used in the analysis are recorded accelerograms at the stations near the epicenters of recent earthquakes which are the 2007 Odeasan earthquake, 2016 Gyeongju earthquake, and 2017 Pohang earthquake. Geometric mean-based horizontal response spectra and maximum directional response spectrum are evaluated and their differences are compared over the period range. Statistical representation of the relations between geometric mean and maximum directional spectral acceleration for horizontal direction and spectral acceleration for vertical direction are also evaluated. Finally, discussions and suggestions to consider these different two horizontal directional spectral accelerations in the seismic performance evaluation are presented.

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.

In this study, to estimate the combination of earthquake magnitude (Mw) and distance (R) corresponding to the design spectrum defined in Korean Building Code (KBC) 2016, the response spectra predicted from the attenuation relationships with the variation of Mw (5.0~7.0) and R (10~30km) are compared with the design spectrum in KBC 2016. Four attenuation relationships, which were developed based on local site characteristics and seismological parameters in Southern Korea and Eastern North America (ENA), are used. As a result, the scenario ground motions represented by the combinations of Mw and R corresponding to the design spectrum for Seoul defined in KBC 2016 are estimated as (1) when R =10 km, Mw = 6.2~6.7; (2) when R = 15 km, Mw = 6.5~6.9; and (3) when R = 20 km, Mw = 6.7~7.1.

한반도의 22개 지진과, 북중국의 46개 지진자료를 활용하여 직접적으로 지진규모 평가가 어려운 우리나라 역사 지진의 규모 평가 방법을 도출코자 하였다. 한반도를 포함한 Sino-Korea craton에서 지진효과, 피해 등으로부터 구한 최 대 진도(I0)와 지역규모(ML)와의 관계식은 ML=1.7+0.57×I0이다. 감진면적만 추정이 가능한 역사지진의 경우, 한반도에 서 적용 가능한 지역규모-감진면적(FA) 식은 ML=4.29−1.34×log(FA)+0.28×log2(FA)이다. 그러나 역사지진에서 감진면 적에 대한 불확실성으로 인해 지진효과, 피해 기록과 감진 면적이 동시에 기록된 경우 최대진도-규모 관계식을 통해 규 모를 평가하는 것이 더 타당하다고 본다.

The source parameters of four earthquakes with magnitude larger than 4.0 nearby the offshore Sinan are analyzed. The waveform inversion method is used for analyzing the source parameters of two events (20 August 2012 and 21 April 2013) with C&B and AK135-c crustal velocity structure models. The source parameters of the other two events (26 July 1994 and 23 March 2003) are obtained from references. Focal mechanisms of the events are strike slip faulting or strike slip faulting with a thrust component. The directions of P-axes of the events are ENE-WSW or NE-SW which are similar to previous studies on P-axes in and around the Korean peninsula. With regard to the events nearby the offshore Sinan, the regional stress, rather than being local stress, is seen to be the result of the combination of tectonic forces from the compression of plates colliding to the Eurasian Plate.

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.

기존의 액상화 평가방법은 대부분 미국, 일본 등 지진 발생빈도가 높고 그로 인한 액상화 피해가 빈번한 국가에서 주도적으로 연구가 진행되었으며, 개발된 액상화 평가방법들은 큰 지진규모(M=7.5)에 기초하고 있다. 국내에서도 1997년 실제적인 내진연구가 시작된 이래 액상화 평가의 구체적 규정이 제정되었으나, 내진설계기준에서는 실지진하중을 등가의 전단응력으로 간편화한 경험적인 방법과 실내진동실험에 의한 액상화 상세평가 방법을 통해 액상화 평가를 수행하도록 되어있다. 그러나 이러한 경우 실제 지진하중의 특성을 평가과정에서 반영하지 못하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 실제 지진파 고유의 특성을 적용한 진동삼축실험을 통하여 상대밀도와 실트질함유량의 변화에 따른 액상화 저항강도를 산정하였다. 실험결과를 토대로 국내의 대표적인 항만지역의 지진응답해석 결과와 비교 분석하여 중진지역에 적합한 액상화 평가 생략기준을 제시하였다. 또한 액상화 평가시 정현하중 사용의 문제점을 개선하기 위하여 쐐기하중 및 선형증가쐐기하중 실험을 수행하여 하중 변화에 따른 액상화 저항강도 특성을 분석하였다.

이 논문에서는 안정대륙권역(Stable Continental Regions, SCRs)에서의 중규모 지진에 의한 근단층지반운동(Near Fault Ground Motion, NFGM) 모델을 처음으로 제시한다. 근단층지반운동은 큰 진폭의 장주기 속도 펄스를 갖는 특징을 가지고 있다. 이 속도 펄스를 모델링하기 위해서는 그 주기와 진폭을 지진의 규모와 단층거리의 함수로 표현할 수 있어야 한다. 그런데 안정대륙권역에서는 관측 자료가 빈약하여 지진데이터로부터 이 관계식을 직접 유도하는 것은 어렵기 때문에 이 연구에서는 간접적인 접근법을 채택하였다. 속도 펄스의 주기와 진폭은 단층파열의 상승시간과 파열속도의 함수임이 알려져 있고 활성구조권역(Active Tectonic Regions, ATRs)에 속하는 미국 서부지역에서는 실험적 공식이 확립되어 있다. 안정대륙권역에서의 상승시간과 단층파열속도의 지진규모에 대한 함수관계는 WUS와 CEUS에서의 자료를 비교하여 도출하였다. 이 관계식들로부터 안정대륙권역에서의 NFGM의 속도 펄스의 주기와 진폭을 지진규모 및 단층 거리에 대한 관계식으로 유도하였다. 안정대륙권역에서의 NFGM의 가속도 시간이력은 추계학적으로 생성된 원역지진지반가속도에 새로운 관계식에 의한 속도 펄스를 중첩하여 얻어진다. 적용 예제로서 탄소성 단자유도 시스템의 근단층지반운동에 대한 응답을 분석하였다.

2002년 12월 10일 발생한 철원지진에 의해 기록된 지진파의 파상(phase)분석을 하고, 진원위치, 발생시간, 지진규모 등의 진원요소를 연구하였다. 이 연구에서는 기상청과 한국지질자원연구원의 지진관측망에 의해 기록된 속도 및 가속도 자료를 사용하였다. 이 지진은 휴전선 이북에서 발생한 관계로 휴전선 이남에서 직접파인 Pg가 기록된 관측소는 5곳에 불과하다. 또 굴절파의 초동파인 Pn은 대부분의 관측소에서 구분하기 어렵다. 이러한 이유로 진원 결정에서 기존의 방법으로는 오차가 클 가능성이 있다. 기록된 각 파의 구분을 위하여 Kim et a1. 개발한 파상 분석법과 주시곡선을 사용하여 P 및 S파의 직접파, 반사파 및 굴절파를 구분하였다. 진원위치 및 발생시간을 결정하기 위하여 기존의 방법에서 사용되는 Pg, Pn, Sg, Sn 파 외에 PmP 및 SmS 파를 추가로 사용하여 정확도를 증가시켰다. 진앙거리 200km 미만의 11개 자료로 결정한 철원지진의 진앙은 북위 38.81도, 동경 127.22도, 그리고 진원 깊이는 12.0km이며, 발생시간은 7시 42분 51.4초(한국시간)이다. Richter의 지진규모 정의에 따라 계산된 각 관측소의 평균적 지진규모는 M_{L} 3.6이다. 이 규모는 기상청과 한국지질자원연구원에서 결정한 규모보다는 각각 0.2와 0.5만큼 작다

지진규모, 진앙거리, 지반조건 및 가옥의 노후도를 고려하여 역사지진의 규모를 추정하였다. 진진규모 6-8, 진앙거리 5 km-350km, 단단한 지반 및 연약 지반 특성을 갖는 18개의 인공지진파를 작성하여 우리 나라 전통 초가삼간에 대한 비선형 동적해석을 수행하였다. 가옥의 경년에 따른 노후도는 목조 프레임의 수평내력에 관한 이력특성이 선형적으로 감소하는 것으로가정하였다. 초가삼간을 1질점계의 1자유도 모델로 모델링하였으며, 비선형 이력특성은 개량형 Double-Targe모델을 이용하였다. 해석결과 원거리 지진에 대해서는 지진규모, 지반조건 및 노후도에 상관없이 매우 적은 피해를 보였다. 중거리 지진의 경우 연약지반에서 규모 6.5 이상의 지진시 반파 이상의 피해가 발생하였다. 근거리 지진의 경우 지반조건 및 노후도에 상관없이 규모 6.5 이상에서 반파 이상의 피해를 나타내었다. 우리 나라 역사지진의 규모는 약 6.2로 추정된다. 우리 나라에 적합한 지반가속도-진도의 경험식을 제안하였다.

지진은 한 번의 발생으로도 막대한 인명 및 재산 피해와 더불어 사회 기능이 마비되는 문제를 일으킬 수 있다. 한반도는 인접한 일본, 중국 등에 비해 지진으로부터 비교적 안전한 지역이라고 여겨져 왔기에, 각종 사회기반 시스템의 설계, 건설, 유지 및 관리에 있어서 과거에는 지진에 대한 충분한 대비가 이루어지지 않았다. 하지만 대규모 인명피해를 유발한 지진에 대한 기록들이 한반도에도 상당수 존재하며, 최근들어 지진의 발생 빈도가 변화하는 추세를 나타내고 있다. 따라서 한반도는 더 이상 지진의 안전지대로 판단할 수 없으며 지진의 규모, 발생 확률 등에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 기존의 관련 연구에서는 한반도 전역에 걸친 지진의 빈도해석이 이루어지지 않았으며, 사용된 자료 중 결측값이 존재하여 포괄적인 연구가 이루어지지 못했다. 본 연구에서는 1978년 이후 남한 전역의 지상관측소에서 측정된 1,119 회의 지진 중 연 별 최대규모의 지진 자료를 추출하여 확률론적 분석기법인 빈도해석을 수행하였다. 이를 위해 확률분포함수로 Normal, 2 변수 Gamma, 3변수 Gamma, Generalized Extreme Value (GEV), Gumbel 분포형을 각각 적용하였으며, 모수 추정법으로는 적률법과 최우도법을 적용하여 재현기간 별로 예측되는 지진의 연최대 규모를 산정하였다. 또한, 도출된 확률분포함수의 적합도를 검토하기 위하여 χ2(Chi-square) 검정과 K-S (Kolmogorov-Smirnov) 검정을 수행하였고, 이를 통해 적률법을 적용하여 도출한 2변수 Gamma 분포형을 한반도 지진자료에 대해 가장 적합한 분포형으로 선정할 수 있었다. 도출된 결과는 지진에 대한 확률론적 분석 자체로의 의미를 지님과 함께, 나아가 발생 가능한 미래의 지진 재해에 대해 효율적으로 대처할 수 있는 하나의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

현재 지진해일 대응체계에서는 지역별로 얼마만큼의 지역이 침수되는지 정확하게 파악하기 어렵기 때문에 대피소 지정이나 대피계획 등의 지진해일 방재대책을 수립하기 어렵다. 실제 지진해일 발생시 신속하고 통합적인 대응에 어려운 문제점이 있으며, 현재 강원도 및 경상도의 일부 지역에서 지자체별로 제작된 지진해일 침수예상도는 과거 이력에 대해서만 분석하여 향후 발생가능 지진해일에 대응에 불합리한 부분이 있어 중앙방재기관에서 일관성 있는 관리 및 자료 활용에 어려운 점이 많다. 본 연구에서는 지진해일 전파 및 범람특성을 고려한 침수예상도 작성에 필요한 국립방재연구원의 연구결과로 수립된 지진해일가상시나리오를 바탕으로 지역별 지진해일범람수치모의실험을 수행하였다. 일본 서해안의 지진단층을 대상으로 가상 지진해일의 위치별 11개, 지진규모별 4개 등 총 44개의 시나리오에 따라 수치모의실험을 통해 지진해일 범람특성 분석을 수행하였으며, 지진해일 초기수면변위에 따라 진앙지로부터 발생한 지진해일이 동해 중심부에 위치한 해저지형 대화퇴를 지나면서 굴절현상에 의해 전파속도 및 방향이 변화되며 지진해일의 발생위치에 따라 해저지형 변화에 의해 동해안에 에너지가 집중되는 현상이 발생하는 것으로 분석되었다(국립방재연구원, 2011). 그러나 지진해일 규모가 커짐에 따라 지진해일 에너지가 급격하게 증가하기 때문에 동해의 해저지형 특성보다는 지진해일 발생위치로부터 근접한 지역에서 최대파고가 산출되는 것으로 분석되었다.