Based on the random-vibration-theory methodology, dynamic responses of nuclear facilities subjected to obliquely incidental and incoherent earthquake ground motions are calculated. The spectral power density functions of the 6-degree-of-freedom motions of a rigid foundation due to the incoherent ground motions are obtained with the local wave scattering and wave passage effects taken into consideration. The spectral power density function for the pseudo-acceleration of equipment installed on a structural floor is derived. The spectral acceleration of the equipment or the in-structure response spectrum is then estimated using the peak factors of random vibration. The approach is applied to nuclear power plant structures installed on half-spaces, and the reduction of high-frequency earthquake responses due to obliquely incident incoherent earthquake ground motions is examined. The influences of local wave scattering and wave passage effects are investigated for three half-spaces with different shear-wave velocities. When the shear-wave velocity is sufficiently large like hard rock, the local wave scattering significantly affects the reduction of the earthquake responses. In the cases of rock or soft rock, the earthquake responses of structures are further affected by the incident angles of seismic waves or the wave passage effects.

The seismic responses of traffic light poles are investigated using a finite element analysis. Among the traffic light poles, single- and bi-directional traffic light poles are considered since such poles are frequently installed on vehicle roads. For a more detailed investigation, three different lengths of the mast arm are considered for each directional pole. For a time-history analysis, six actual and two artificial earthquakes are considered and applied to each direction of the poles (x and y) to investigate which direction input provides more significant responses due to the unsymmetrical structural shape. Herein, the x and y directions are respectively parallel and perpendicular based on the single mast pole case. From the analysis results, the average maximum displacement response is developed with the x-direction input case for both types of light poles. Also, the bi-directional traffic light poles show a 13% larger response than the single-directional traffic light poles. Even though the y-direction input case produces a smaller response, the response difference between the single- and bi-directional light poles considerably increases by about 60%. The average maximum acceleration responses are almost similar for both types of light poles.

Tuned mass damper (TMD) is widely used to reduce dynamic responses of structures subjected to earthquake loads. A smart tuned mass damper (STMD) was proposed to increase control performance of a traditional passive TMD. A lot of research was conducted to investigate the control performance of a STMD based on analytical method. Experimental study of evaluation of control performance of a STMD was not widely conducted to date. Therefore, seismic response reduction capacity of a STMD was experimentally investigated in this study. For this purpose, a STMD was manufactured using an MR (magnetorheological) damper. A simple structure presenting dynamic characteristics of spacial roof structure was made as a test structure. A STMD was made to control vertical responses of the test structure. Two artificial ground motions and a resonance harmonic load were selected as experimental seismic excitations. Shaking table test was conducted to evaluate control performance of a STMD. Control algorithms are one of main factors affect control performance of a STMD. In this study, a groundhook algorithm that is a traditional semi-active control algorithm was selected. And fuzzy logic controller (FLC) was used to control a STMD. The FLC was optimized by multi-objective genetic algorithm. The experimental results presented that the TMD can effectively reduce seismic responses of the example structures subjected to various excitations. It was also experimentally shown that the STMD can more effectively reduce seismic responses of the example structures conpared to the passive TMD.

Markov envelope as a theoretical solution of the parabolic wave equation with Markov approximation for the von Kármán type random medium is studied and approximated with the convolution of two probability density functions (pdf) of normal and gamma distributions considering the previous studies on the applications of Radiative Transfer Theory (RTT) and the analysis results of earthquake records. Through the approximation with gamma pdf, the constant shape parameter of 2 was determined regardless of the source distance ro. This finding means that the scattering process has the property of an inhomogeneous single-scattering Poisson process, unlike the previous studies, which resulted in a homogeneous multiple-scattering Poisson process. Approximated Markov envelope can be treated as the normalized mean square (MS) envelope for ground acceleration because of the flat source Fourier spectrum. Based on such characteristics, the path duration is estimated from the approximated MS envelope and compared to the empirical formula derived by Boore and Thompson. The results clearly show that the path duration increases proportionately to ro 1/2-ro 2, and the peak value of the RMS envelope is attenuated by exp (-0.0033ro), excluding the geometrical attenuation. The attenuation slope for ro≤100 km is quite similar to that of effective attenuation for shallow crustal earthquakes, and it may be difficult to distinguish the contribution of intrinsic attenuation from effective attenuation. Slowly varying dispersive delay, also called the medium effect, represented by regular pdf, governs the path duration for the source distance shorter than 100 km. Moreover, the diffraction term, also called the distance effect because of scattering, fully controls the path duration beyond the source distance of 300 km and has a steep gradient compared to the medium effect. Source distance 100-300 km is a transition range of the path duration governing effect from random medium to distance. This means that the scattering may not be the prime cause of peak attenuation and envelope broadening for the source distance of less than 200 km. Furthermore, it is also shown that normal distribution is appropriate for the probability distribution of phase difference, as asserted in the previous studies.

In assessing the seismic safety of nuclear power plants, it is essential to analyze the structures using the observed ground motion. In particular, spatial variation in which the characteristics of the ground motion record differ may occur if the location is different within the site and even if the same earthquake is experienced. This study analyzed the spatial variation characteristics of the ground motion observed at the structure and site using the earthquake records measured at the Hamaoka nuclear power plant. Even if they were located on the same floor within the same unit, there was a difference in response depending on the location. In addition, amplification was observed in Unit 5 compared to other units, which was due to the rock layer having a slower shear wave velocity than the surrounding bedrock. Significant differences were also found in the records of the structure’s foundation and the free-field surface. Based on these results, the necessity of considering spatial variation in the observed records was suggested.

시공 중인 건물은 시공이 완료된 건물과는 다르게 콘크리트의 강도발현이 충분히 이루어지지 않았기 때문에 지진과 같은 자연재해 에 더 취약한 모습을 가질 수 있다. 현재 국내 기준은 건축물의 내진등급별 최소성능 목표를 제시하고 있지만, 설계를 위한 지진하중은 재현주기 2,400년의 지진위험도를 기반으로 한다. 하지만 건물의 시공기간은 건물의 사용기간보다 훨씬 짧기 때문에 재현주기 2,400 년의 지진을 시공 중인 건물에 적용하는 것은 과도하다. 따라서 이 연구는 주거용으로 사용되는 철근콘크리트 건물의 시공 중 지진하 중을 분석하기 위해 5층, 15층, 25층, 60층 건물의 시공단계모델을 작성하고 재현주기에 따라 저감한 지진하중을 적용하여 구조적 안 정성을 확인하였다. 그 결과, 시공기간에 따라 선정한 재현주기의 지진을 적용할 때 구조적 안정성을 확인하였으며, 건물의 규모의 따 라 구조적 안전성을 확보할 수 있는 지진재현주기를 확인하였다.

국내 지진 발생의 빈도는 점차 증가하는 추세에 있으며, 포항지진(5.4 규모)은 진앙지와 주민 거주지가 가까워 피해 가 심각했는데 건물의 외장재가 떨어져 차량 등에 2차 피해가 발생하여 건물 외장재 안전에 대한 우려가 커지고 있는 실정이 다. 따라서 본 연구에서는 비구조 요소 중 커튼월의 동적 내진성능평가 규격에 대한 세계 각 국의 규준을 고찰하고 이 중에서 가장 널리 통용되는 AAMA501. 6-18에 따라 그 동적 내진성능을 평가하고자 한다. 또한, 본 연구에서 수행한 3축 동적 지진파 대응 가능 커튼월 시스템 실험을 통해 지진에 대한 2차 피해 방지를 위한 내진 커튼월 설계시공지침 개발에 기초적 자료로 제 공하고자 한다.

Most of the drinking water dams managed by the local governments in Korea are earthfill dams, and these dams have almost no geotechnical property information necessary for seismic performance evaluation. Nevertheless, in the rough planning stage for improving seismic safety for these dams, it is necessary to classify their relative seismic hazard against earthquakes and conduct an additional ground investigation. The zero seismic failure probability curve is a curve suggested in this study in which the probability of failure due to an earthquake becomes ‘0’ regardless of the geotechnical properties of the earthfill dam. By examining the method and procedure for calculating failure probability due to an earthquake suggested in previous researches, the zero seismic failure probability curves for an earthquake in 1,000-year and 2,400-year return periods in Korea were presented in the form of a hyperbola on the plane of the dam height versus freeboard ratio (ratio of freeboard to dam height), respectively. The distribution characteristics of the dam height and the freeboard ratio of 81 Korean earthfill dams were presented. The two proposed zero seismic failure probability curves are shown on the plane of the dam height versus freeboard ratio, and the relative seismic hazard of 81 dams can be classified into three groups using these curves as boundaries. This study presented the method of classifying the relative seismic hazard and the classification result.

교량은 사용년한이 증가함에 따라 노후화로 인해 역학적인 성질과 구조적인 성능이 저하되고, 이로 인해서 강진 시에 내진성능이 저하된다. 교각과 교량받침에 대한 노후화를 몇 가지 단계로 정량화하여 해석모델에 반영하였고, 노후화된 교각과 교량받침에 대하 여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였다. 교량 시스템의 파괴 메카니즘을 직렬시스템으로 가정하여, 부재-수준의 지진취약도 해석 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도를 평가하는 방법을 제안하였다. 노후도에 취약한 부재인 교각과 교량받침에 대하여 5가지 정 량적인 노후도(0, 5, 10, 25, 40%)를 가정하여 부재-수준의 지진취약도를 평가하였고, 이 결과로부터 시스템-수준의 지진취약도 평가 를 수행하였다. 시스템-수준의 지진취약도는 교량받침 보다는 교각이 지배적인 영향을 줌을 알 수 있었다. 이는 보다 취약한 구조부재 의 지진취약도가 전체 교량시스템의 지진취약도에 지배적인 영향을 주는 것을 의미한다.

In this study, centrifuge model tests were performed to evaluate the seismic response of multi-DOF structures with shallow foundations. Also, elastic time history analysis on the fixed-base model was performed and compared with the experimental results. As a result of the centrifuge model test, earthquake amplification at the fundamental vibration frequency of the soil (= 2.44 Hz) affected the third vibration mode frequency (= 2.50 Hz) of the long-period structure and the first vibration mode (= 2.27 Hz) of the short-period structure. The shallow foundation lengthened the periods of the structures by 14-20% compared to the fixed base condition. The response spectrum of acceleration measured at the shallow foundation was smaller than that of free-field motion due to the foundation damping effect. The ultimate moment capacity of the soil-foundation system limited the dynamic responses of the multi-DOF structures. Therefore, the considerations on period lengthening, foundation damping, and ultimate moment capacity of the soil-foundation system might improve the seismic design of the multi-DOF building structures.

원자력발전소 기기 내진설계 및 지진해석은 비연계모델을 대상으로 수행된다. 그러나 이러한 비연계해석은 실제 구조물-기기 간 상호작용 등의 실제 현상을 모사할 수 없기 때문에 연계해석에 비하여 정확하지 못한 결과를 발생시키게 된다는 한계를 가진다. 이러 한 배경 아래 이 연구는 실제 원전 격납건물 구조물 및 관련 부계통을 대상으로 질량비와 고유진동수비를 고려하여 지진 연계해석과 비연계해석을 수행하고, 이를 바탕으로 부계통에서의 응답을 비교 분석하였다. 결과적으로 지진 연계해석 결과가 비연계해석 결과보 다 대다수 작은 값을 주는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 기존 연구인 단순한 연계모델에 대한 해석 결과와 유사하지만, 부계통 응답 차이는 훨씬 더 두드러지게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 이는 지진파의 입력 주파수의 영향보다는 부계통의 설치위치에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 마지막으로 비연계 및 연계 지진해석의 차이가 부계통의 질량비가 크고, 고유진동수가 거의 일치하는 영역 에서 발생하는 이유는 이 영역에서 주계통과 부계통 동적 상호작용이 크게 나타나기 때문인 것으로 보인다.

When the center of stiffness and the center of mass of the structure differ under the seismic load, torsion is caused by eccentricity. In this study, an analysis model was modeled in which the positions of the core and the plane rotation axis of a 60-story torsional atypical structure with a plane rotation angle of 1 degree per floor were different. The structural behavior of the analysis model was analyzed, and the earthquake response behavior of the structure was analyzed based on the time history analysis results. As a result, as the eccentricity of the structure increased, the eccentricity response was amplified in the high-rise part, and the bending and torsional behavior responses were complex in the low-order vibration mode. As a result of the analysis, the maximum displacement and story drift ratio increased due to the torsional behavior. The maximum story shear force and the story absolute maximum acceleration showed similarities for each analysis model according to the shape of the vibration mode of the analysis model.

The seismic behaviors of the arch structure vary according to the rise-span ratio of the arch structure. In this study, the rise-span ratio (H/L) of the example arch structure was set to 1/4, 1/6, and 1/8. And the installation angle of the seismic isolator was set to 15°, 30°, 45°, 60° and 90°. The installation angles of the seismic isolator were set by analyzing the horizontal and vertical reaction forces according to the rise-span ratio of the arch structure. Due to the geometrical and dynamic characteristics of the arch structure, the lower the rise-span ratio, the greater the horizontal reaction force of the static load, but the smaller the horizontal reaction force of the dynamic load. And if the seismic isolator is installed in the direction of the resultant force of the reaction forces caused by the seismic load, the horizontal seismic response becomes small. Also, as the installation angle of the seismic isolator increases, the hysteresis behavior of the seismic isolator shows a plastic behavior, and residual deformation appears even after the seismic load is removed. In the design of seismic isolators for seismic response control of large space structures such as arch structures, horizontal and vertical reaction forces should be considered.

연구에서는 한국 시민들의 지진 재해 준비도를 알아보기 위해 지진에 대한 지식, 인지, 대처의 3개 구인으로 구성된 설문 문항을 개발하고 비례 층화 표본 추출 방법으로 수집된 1,256명 시민의 응답을 라쉬분석, 추리통계, 군집 분석 기법을 이용하여 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다: 첫째, 시민들의 지진 재해 준비도 분석 결과, 전체적으로 시민들의 지진 재해 준비도는 ‘보통’ 수준이었으며, 지식과 인지에 비해 대처가 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 둘째, 지진 재해 준비도와 관련된 변인 분석 결과, 지진 재해 준비도에 영향을 주는 변인으로는 성별, 교육 수준, 실제 거리, 안전 인식이 있었다. 셋째, 지진 재해 준비도의 3개 구인 간 상관관계를 분석한 결과, 지식, 인지, 대처 세 가지 구인은 높은 상관을 나타내 구조적으로 서로 밀접한 관계를 보였다. 또한, 성별과 교육 수준이 달라도 이러한 구조적 상관은 비슷하게 나타났다. 군집 분석 결과, 5개 유형의 집단으로 구분되었으며 지진 재해 준비도 3개 구인의 수준이 중간 정 도로 서로 비슷한 집단 유형이 대부분을 차지하였다. 이 연구 결과를 토대로 시민들의 지진 재해 준비도 함양을 위한 교육의 지향점을 제안하였다.

최근 들어 한반도에 중규모의 지진이 연속해서 발생함에 따라 중앙정부와 지방자치단체에서는 지진방재 대책을 새로이 마련하고 있다. 지진재해 분석에서 가장 핵심적인 정보는 지질과 지반정보로 여러 관계기관에서 관련자료를 수 집하고 DB를 구축하고 있다. 하지만, 실제 이러한 정보들을 지자체의 지진방재 대책 수립에 이용하고자 할 때는 여러 문제점이 발생하고 있다. 지질정보의 경우, 소축척 지질도는 개략적으로 표현이 되어 세부적인 특징을 보여주기가 어렵 고, 대축척 지질도는 도폭 간의 경계에서 암상이 불일치하거나 구조선의 연장이 불분명하다. 지반정보의 경우, 디지털화 가 이루어지지 않고 사장된 정보들이 다수 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 지진방재 대책의 기초단위인 지방자 치단체 단계에서의 지질·지반정보관리 정책방안을 제시하였다. 첫째, 이미 생산되었거나 생산될 지질정보와 지반정보를 보다 효율적이고 전문적으로 이용하기 위하여 산학연 기술연계 방안이 필요하다. 둘째, 많은 지질과 지반정보가 축적될 수 있도록 자치법규 제정 및 개정이 요구된다. 셋째, 지질·지반정보의 질적 향상을 위하여 전문가시스템 도입방안이 마 련되어야 한다. 넷째, 효율적인 정보의 관리를 위하여 전담부서 신설과 예산지원 확대가 필요하다.

지진은 지각내 단층운동과 함께 수십억 년 전부터 발생하여 왔다. 1960년대부터는 미국에서는 지진과 지하수위 의 연관성 연구를 본격적으로 시작하였으나, 국내에서는 2010년 경부터 지진과 지하수위 및 수리지화학적 연관성에 대 한 연구를 시작하였다. 본 연구에서는 국내학자들이 과거부터 2021년까지 연도별로 지진과 지하수의 관련성을 연구한 논문을 Web of Science에서 검색하고, 분야별(지하수위, 수리지화학, 지하수위와 수리지화학 병행, 그 외 분야) 연구 특 성을 검토하였다. 국내학술지에 게재된 지진과 지하수 관련성 연구 논문을 보면, 연도별 논문 편수는 2011년에 동일본 대지진, 2016년에 경주지진, 2017년에 포항지진과 발생과 관련되며, 이에 따라 2011년, 2018년, 2019년, 2020년에 국내 및 국제학술지 게재 논문수가 증가하였다. 대부분의 지하수위와 지진의 관련성 연구는 지진과 동시기의 지하수위 변화 에 관한 연구이며, 지진 전조와 관련한 연구는 거의 없다. 지하수위 관측자료와 함께 여러가지 수리지화학적 정보와 미 생물은 지진에 의한 기반암내 지하수의 유동과 화학적인 반응을 보다 상세하게 이해하는데 도움을 줄 수 있다. 지진 감시 및 예측을 위해서는 지진감시를 위한 지하수관측공 네트워크를 전국적으로 구축할 필요가 있다.

The 2017 Pohang earthquake caused severe damage to low-rise piloti buildings. The damage was caused mainly by column shear failure, and some core walls were as well. The damaged piloti buildings in Pohang City could be relieved if they were designed correctly according to the standards at that time. However, the post-earthquake investigation revealed design, construction, and permission problems. To solve the problems, the Piloti Building Structure Design Guidelines that include strict specifications were published in 2018. Separately, KDS 41 17 00, the seismic design standard for buildings, was enacted in 2019 and it included the guideline contents. Therefore, at least after the publication of the guidelines, piloti buildings, designed by the standard and guidelines, can be expected to possess better seismic performance than existing piloti buildings. To confirm this, the probability of exceedance for several damage state thresholds was estimated for existing and designed piloti buildings. As a result, the probability of damage of designed piloti buildings was very low compared to existing ones. Consequently, it was confirmed that the guideline and standard adequately supplement the structural fragility of existing piloti buildings.

강진 시 원자력발전시설의 비선형 응답이 중요하기 때문에 이 시설의 내진성능에 대한 관심이 증가하였다. 이 연구에서는 원자력 발전소 철근콘크리트 전단벽의 유한요소해석을 위한 재료모델의 적절한 변수를 제시하였다: 최대인장강도, 팽창각, 손상계수. 이를 위해 상용 유한요소 해석프로그램인 ABAQUS를 사용하여 낮은 형상비를 가진 철근콘크리트 전단벽의 비선형 거동과 전단 파괴모드 에 대한 이 주요 변수의 효과에 대한 연구를 수행하였다. 연구결과에 기반하여 비선형 시간이력해석을 통해 강진 하의 원자로건물의 비선형 응답을 평가하였다.

배전기 캐비닛은 발전소와 같은 플랜트 시설에서 전자기기 혹은 시스템 컨트롤러 등을 보관하는 역할을 한다. 전기 캐비닛이 지진과 같은 외부하중에 의해 손상될 경우 시스템 장애 혹은 운영 중단이 발생할 수 있다. 안정적이고 지속가능한 에너지 공급을 위해 외부 하중에 의한 전기 캐비닛의 안전성 평가는 매우 중요하다. 전기 캐비닛은 주로 콘크리트 슬래브에 앵커 로 지지되기 때문에 앵커의 지지력 상실로 인해 전기 캐비닛이 손상될 수 있다. 콘크리트 재료는 다양한 불확실성이 존재하며 변동성이 다른 재료에 비해 큰 편이다. 따라서 본 연구에서는 선행연구에서 개발된 전기 캐비닛-앵커 시스템의 유한요소 모델을 이용하여 콘크리트 재료의 불확실성을 고려한 지진 취약도 평가를 수행하였다. 30개의 콘크리트 재료 모델을 라틴 하이퍼큐브 샘플링을 이용하여 샘플링하였으며 울진 지역의 등재해도 스펙트럼을 만족하는 인공지진을 적용하여 시간이력 해석을 수행하였다. 앵커의 응력과 캐비닛 최상단의 변위를 한계상태로 정의하였다. 지진 취약도 분석 결과 0.2g를 초과할 때 앵커의 응력 및 캐비닛 최상단 변위가 정해진 한계상태를 초과하는 것으로 나타났으며 대부분 0.5g에서 파괴되는 것으로 나타났다. 추후 연구에서는 지진의 불확실성과 재료의 불확실성을 동시에 고려하여 지진 취약도 평가를 수행하고자 한다.

In this paper, a twisted shape structure with an elevation form favorable to the resistance of vibration caused by wind loads is selected from among the forms of high-rise buildings. The analytical model is a square, triangular, and hexagonal plane with a plane rotation angle of one degree from 0 to 3 degrees per each story. As a result of the analysis, as the twist angle increased, story drift ratio is increased. Responses with different eccentricity rates were shown by analytical models. Therefore planar shapes designed symmetrically to the horizontal axis of X and Y are considered advantageous for eccentricity and torsion deformation. In the case of the bending moment of the column, the response was amplified in the column supporting the base floor, the roof floor, the floor in which the cross-section of the vertical member changes, and the floor having the same number of nodes as the base floor. Finally, the axial force response of the column is determined to be absolutely affected by the gravity load compared to the lateral load.