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경주지진 이후 댐 계측기록을 활용한 지진 특성 분석
Journals
한국지진공학회 2017년도 학술발표회 논문집
Author
조성배,김남룡,조형익
Publication Date
20170324
2016년 9월 12일에 발생한 경주 지진(M=5.8)이후 지진에 대한 국민적 관심이 급격히 증가하였으며 이후 각 시설물에 대한 지진 안정성에 대한 우려가 제기되고 있는 실정이다. 특히, 우리나라는 지금까지 판 내부에 위치하여 환태평양 지진대에 위치하는 일본보다 지진으로부터 비교적 안전한 지역으로 인식되고 있었으나 역사적으로 최대 지진을 겪은 이후 시설물의 내진 설계 및 평가에 대하여 재고할 필요가 있다. 우리나라는 일본 한신-아와지 대지진(1995, M=7.3)이후 자연재해대책법[1]에 지진이 자연재해로 포함되어 지진관련 법적 조항이 마련되었고 이후 국가 중요 시설물에 대해서 내진설계기준이 강화되어 지진계측이 의무화 되어 있다. 이에 따라 K-water에서 관리중인 댐 시설물에 대해서는 지진재해대책법의 제정(2008.03.28.)과 더불어 지진계의 설치 및 모니터링 시스템을 구축하였다. 지진재해대책법 및 지진가속도계측기 설치 및 운영기준[2]에 의해 지진 가속도계 설치가 의무화된 곳은 내진 특등급(S) 및 1등급(I) 32개 댐이 대상이 된다. 해당 댐에 대한 지진계 설치는 2011년까지 완료되었고 현재 K-water의 통합지진감시스템(KEMS, K-water Earthquake Monitoring System)에 의해 실시간으로 지진 발생을 감시하고 있다.
K-water에서는 기상청에서 통보된 지진이 한반도 (동경 124°~131°, 북위 33°~39°)에서 규모 4.0이상 (내륙지진 규모 3.5 이상)의 지진이 발생하면 (지진재난) 위기대응 표준매뉴얼에 의거 작성된 K-water의 ?지진? 위기대응 실무매뉴얼에 따라 3시간 이내 K-water 관리중인 전 댐에 대한 현장 긴급점검 및 6시간 이내 현장 확인점검을 수행하고 국토교통부에 그 상황을 보고하도록 되어 있다.[3] 지난 경주지진 발생시에는 진앙지로부터 상당히 떨어져 있는 소양강댐, 군남댐, 평화의댐 등에서도 지진 위기대응을 수행하면서 불필요한 인력, 시간낭비가 발생하고 있다. 따라서 K-water에서는 효율적인 위기대응을 위하여 진도 개념의 위기대응 체계를 구축하고자 내부적으로 논의 중에 있다.
이 연구에서는 경주지진 이후 규모 3.0 이상의 지진 3건에 대하여 일부 댐의 기록을 활용하여 진도를 산정한다. 이를 위해 다양한 진도 산정 경험식과 일본 기상청에서 도입한 계측진도(Instrumental Intensity) 산정방법에 대해 설명한 후, 이 연구에서 선제적으로 적용한다. 진도 산정법을 적용하여 평가된 진도를 비교하고, 추후 진도 개념의 위기대응 체계를 구축할 경우 예상되는 문제점에 대해 논의하고자 한다.
Table 1 은 2016년 9월 13일에 발생한 규모 3.2 지진에 대하여 댐의 자유장 및 마루에서 계측된 지진기록을 활용하여 진도와 JMA 계측진도를 평가한 결과이다. 계측된 지진기록은 PGA 가 5gal (약 0.005g) 이하로 매우 작은 지진임에도 불구하고 일부 진도 경험식[7,8,9]들은 1 이상의 진도를 나타내고 있다. 지진기록에서 강진지속시간이 0.3초로 유지되는 한계가속도를 평가하여 계산하는 계측진도는 대부분 0으로 나타나 지진의 영향이 없는 것으로 평가할 수 있다. 이와 같이 계측진도와 경험식으로 평가된 진도가 차이를 보이는 이유는 계측진도에서 사용하고 있는 필터의 주파수 영역이 원인으로 판단된다. Fig. 1은 계측진도에서 사용하는 필터를 계측된 지진기록에 적용한 결과이다. 경주지진의 경우 10Hz 부근의 주파수 성분이 많은 에너지를 갖고 있으나 계측진도의 필터로 인하여 1Hz 이상의 성분은 오히려 감소시키는 결과를 나타낸다. 추후 기상청 및 K-water에서 사용할 계획인 진도 개념의 위기대응 체계에서는 국내에서 발생할 수 있는 지진의 주파수 영향에 대한 적합한 필터를 사용해야 함을 확인할 수 있다.
K-water에서는 기상청에서 통보된 지진이 한반도 (동경 124°~131°, 북위 33°~39°)에서 규모 4.0이상 (내륙지진 규모 3.5 이상)의 지진이 발생하면 (지진재난) 위기대응 표준매뉴얼에 의거 작성된 K-water의 ?지진? 위기대응 실무매뉴얼에 따라 3시간 이내 K-water 관리중인 전 댐에 대한 현장 긴급점검 및 6시간 이내 현장 확인점검을 수행하고 국토교통부에 그 상황을 보고하도록 되어 있다.[3] 지난 경주지진 발생시에는 진앙지로부터 상당히 떨어져 있는 소양강댐, 군남댐, 평화의댐 등에서도 지진 위기대응을 수행하면서 불필요한 인력, 시간낭비가 발생하고 있다. 따라서 K-water에서는 효율적인 위기대응을 위하여 진도 개념의 위기대응 체계를 구축하고자 내부적으로 논의 중에 있다.
이 연구에서는 경주지진 이후 규모 3.0 이상의 지진 3건에 대하여 일부 댐의 기록을 활용하여 진도를 산정한다. 이를 위해 다양한 진도 산정 경험식과 일본 기상청에서 도입한 계측진도(Instrumental Intensity) 산정방법에 대해 설명한 후, 이 연구에서 선제적으로 적용한다. 진도 산정법을 적용하여 평가된 진도를 비교하고, 추후 진도 개념의 위기대응 체계를 구축할 경우 예상되는 문제점에 대해 논의하고자 한다.
Table 1 은 2016년 9월 13일에 발생한 규모 3.2 지진에 대하여 댐의 자유장 및 마루에서 계측된 지진기록을 활용하여 진도와 JMA 계측진도를 평가한 결과이다. 계측된 지진기록은 PGA 가 5gal (약 0.005g) 이하로 매우 작은 지진임에도 불구하고 일부 진도 경험식[7,8,9]들은 1 이상의 진도를 나타내고 있다. 지진기록에서 강진지속시간이 0.3초로 유지되는 한계가속도를 평가하여 계산하는 계측진도는 대부분 0으로 나타나 지진의 영향이 없는 것으로 평가할 수 있다. 이와 같이 계측진도와 경험식으로 평가된 진도가 차이를 보이는 이유는 계측진도에서 사용하고 있는 필터의 주파수 영역이 원인으로 판단된다. Fig. 1은 계측진도에서 사용하는 필터를 계측된 지진기록에 적용한 결과이다. 경주지진의 경우 10Hz 부근의 주파수 성분이 많은 에너지를 갖고 있으나 계측진도의 필터로 인하여 1Hz 이상의 성분은 오히려 감소시키는 결과를 나타낸다. 추후 기상청 및 K-water에서 사용할 계획인 진도 개념의 위기대응 체계에서는 국내에서 발생할 수 있는 지진의 주파수 영향에 대한 적합한 필터를 사용해야 함을 확인할 수 있다.