판 구조는 현대 지구물리학에 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다. 우리나라의 지리적 메커니즘을 고려할때 판거동에 의한 지진 발생 가능성을 갖고 있으며, 지진에 의한 피해가 날로 증가하고 있는 실정이므로 이에 대한 인식의 중요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 GPS 데이터를 이용하여 우리나라 주변국 및 국내의 지각변동매개변수를 결정하고자 주변국에 설치되어 있는 여섯 개의 GPS 상시관측소와 국내에 설치된 11개의 GPS 상시관측소로부터 수신한 데이터를 정밀 처리소프트웨어인 GIPSY-OASIS II를 이용하여 처리하였다. 그 결과 주변국의 최대전단변형률의 평균값 ${\gamma}_max$는 $0.04{\mu}/yr$로 나타났으며, 최대 압축변화율(E$_2$)의 평균 방위각은 $97.75^{\circ}$로 나타났다. 국내의 지각변동 매개변수중 최대전단변형률의 평균값 ${\gamma}_max$는 $0.17{\mu}/yr$로 나타났으며, 최대 압축변화율$(E_2)$의 평균 방위각은 $70.25^{\circ}$ 보이고 있었으며, 지진의 발생 빈도와 비교해 볼 때 매우 비슷한 경향을 나타내고 있었다.
판 구조는 현대 지구물리학에 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다. 우리나라의 지리적 메커니즘을 고려할때 판거동에 의한 지진 발생 가능성을 갖고 있으며, 지진에 의한 피해가 날로 증가하고 있는 실정이므로 이에 대한 인식의 중요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 GPS 데이터를 이용하여 우리나라 주변국 및 국내의 지각변동 매개변수를 결정하고자 주변국에 설치되어 있는 여섯 개의 GPS 상시관측소와 국내에 설치된 11개의 GPS 상시관측소로부터 수신한 데이터를 정밀 처리소프트웨어인 GIPSY-OASIS II를 이용하여 처리하였다. 그 결과 주변국의 최대전단변형률의 평균값 ${\gamma}_max$는 $0.04{\mu}/yr$로 나타났으며, 최대 압축변화율(E$_2$)의 평균 방위각은 $97.75^{\circ}$로 나타났다. 국내의 지각변동 매개변수중 최대전단변형률의 평균값 ${\gamma}_max$는 $0.17{\mu}/yr$로 나타났으며, 최대 압축변화율$(E_2)$의 평균 방위각은 $70.25^{\circ}$ 보이고 있었으며, 지진의 발생 빈도와 비교해 볼 때 매우 비슷한 경향을 나타내고 있었다.
Plate tectonics is a dominant paradigm in modern geophysics. Because of its geological mechanism, Korea has a possibility of earthquake according to plate motion. Besides the disaster of earthquake grows rapidly, the importance of recognition for earthquake has been emphasized. This study attempts t...
Plate tectonics is a dominant paradigm in modern geophysics. Because of its geological mechanism, Korea has a possibility of earthquake according to plate motion. Besides the disaster of earthquake grows rapidly, the importance of recognition for earthquake has been emphasized. This study attempts to decide crustal movement parameters with GPS data, analysed baseline after processing data with GIPSY-OASIS II S/W, observed from 6 stations in and around the Korean peninsula, and obtained from selected 11 stations in Korea. As a results, maximum shear strain was $0.04{\mu}/yr$ and the mean azimuth of the maximum compression axes$(A_{z2})$ is estimated as $97.75^{\circ}$ in and around the Korean peninsula. The average rate of the maximum shear strain($({\gamma}_max)$) is $0.17{\mu}/yr$. The mean azimuth of the maximum compression axes$(A_{z2})$ is estimated as $70.25^{\circ}$ in Korea. Such a pattern of strain distribution is harmonious with that of seismic activity in Korea both historically as well as today.
Plate tectonics is a dominant paradigm in modern geophysics. Because of its geological mechanism, Korea has a possibility of earthquake according to plate motion. Besides the disaster of earthquake grows rapidly, the importance of recognition for earthquake has been emphasized. This study attempts to decide crustal movement parameters with GPS data, analysed baseline after processing data with GIPSY-OASIS II S/W, observed from 6 stations in and around the Korean peninsula, and obtained from selected 11 stations in Korea. As a results, maximum shear strain was $0.04{\mu}/yr$ and the mean azimuth of the maximum compression axes$(A_{z2})$ is estimated as $97.75^{\circ}$ in and around the Korean peninsula. The average rate of the maximum shear strain($({\gamma}_max)$) is $0.17{\mu}/yr$. The mean azimuth of the maximum compression axes$(A_{z2})$ is estimated as $70.25^{\circ}$ in Korea. Such a pattern of strain distribution is harmonious with that of seismic activity in Korea both historically as well as today.
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문제 정의
우리나라에 이웃하고 있는 나라 및 국내에 설치되어 있는 주요 GPS 상시관측점에서 수신한 데이터를 이용하여 지각변동 매개변수를 결정하기 위한 정밀도 확보 및 우리나라에서 발생한 지진 발생 현황과 관련하여 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
가설 설정
상시관측점에서 수신한 데이터를 이용하여 기선장의 변 화율을 이용하여 지각변동 매개변수를 결정할 수 있는데 이러한 변동 매개변수를 결정하기 위한 측지학적 방법으 로서 지각이 2차원 평면상에서 탄성변형을 한다는 가정 하에 계산하였다. 탄성이론23에 의거한 2차원 평면상에서 기선변화량을 계산하는데 사용된 자료는 그림 5와 같이 구성된 광역적 GPS 관측점사이의 기선 결정은 1999년 10월 21일부터 23일 사이에 획득한 자료를 이용하였으며, 2000년 12월 21일부터 23일 사이에 획득한 자료를 평균한 값이며, 각 block 별 기선변화량은 표 1과 같다.
제안 방법
그러나 이들 지진에 대한 체계적인 연구는 판내의 응력상태와 응력분포에 관한 정보를 제공하는 매우 중요한 자료가 되기도 한다.%12> 한반도에서 지진계에 의해 지진기록이 시작된 것은 20세기 초이지만 서기 2년부터 1999년까지 지진연구소에서 정리한 고금지진목록心과 주로 남한의 지진자료를 정리한 “1978-2000” 지진관측보 고를 이용하여 분석하였다. 그림 1은 서기 2년부터 2000년 사이에 발생한 지진의 횟수중 100회 이상 발생한 지역을 경 .
그러나 최근 들어 위성측지기술을 이용한 지각변동연 구에 많은 관심이 집중되어 이에 대한 연구결과가 발표 되고 있는 실정이다.8"#> 이에 본 연구에서는 우리나라 주변국 및 국내에 설치되어 있는 GPS 상시관측소에서 수신한 데이터를 고정밀 자료처리 시스템을 이용하여 정 밀 기선해석 결과를 산출함으로써 지각변동 감지에 해당하는 정밀도를 확보할 수 있도록 하여 아시아 지역 및 국내에 설치되어 있는 상시관측소에서 수신한 데이터를 전송 받아 관측 에폭(epoch) 별 기선해석 결과의 변화량 을 이용하여 우리나라 및 그 주변지역의 지각변동에 영향을 주는 매개변수를 결정하고 지진의 발생지역과 연관 시켜 지각운동의 패턴을 분석하고자 한다.
IGS에 등록되어 있는 수원 상시관측점을 이용한 국내 상시관측점의 성과를 산출하고 일정기 간동안 관측결과의 차이를 이용하여 국내의 지각변동 매개변수를 결정하기 위해 지역적인 관측망을 구성한다. 그 구성망의 형태는 그림 6과 같다.
대상 데이터
국내 상시관측점의 관측 에폭(epoch)별 기선해석 결과를 분석하기 위해 사용한 자료는 2000년 2월 21일부터 25일까지 수신한 데이터를 사용하였으며, 그 후 2000년 11월 30일부터 12월 6일까지 7일간의 데이터를 사용하여 처리하였으며, 삼변망의 block 별 해석 결과는 표 2 와과 같다. 이 결과로부터 약 일년간의 관측 에폭(epoxh) 차이로 인한 기선 변화량중 가장 큰 변화를 보이고 있는 곳은 block ⑧, ⑩에 위치한 광주와 진주사이의 기선 변 화량이 -6.
우리나라 주변에 위치한 GPS 상시관측점들간의 거리 는 약 2,000 km 정도이며 이러한 장기선의 최적성과를 산출하고 정밀도를 평가하기 위해서 일본의 스꾸바, 중 국의 베이징과 우한시, 러시아의 이꾸쯔크, 그리고 사할 린에 위치한 상시관측소들의 연속데이타를 사용하였으며, 그림 5는 각 관측소의 위치와 장기선의 분포를 나타내고 있다. 기선의 길이는 1, 006 km~ 3, 287 km 사이에 분포하고 있으며 삼변망의 형태로 구성하였다.
우리나라 주변에 위치한 GPS 상시관측점들간의 거리 는 약 2,000 km 정도이며 이러한 장기선의 최적성과를 산출하고 정밀도를 평가하기 위해서 일본의 스꾸바, 중 국의 베이징과 우한시, 러시아의 이꾸쯔크, 그리고 사할 린에 위치한 상시관측소들의 연속데이타를 사용하였으며, 그림 5는 각 관측소의 위치와 장기선의 분포를 나타내고 있다. 기선의 길이는 1, 006 km~ 3, 287 km 사이에 분포하고 있으며 삼변망의 형태로 구성하였다.
상시관측점에서 수신한 데이터를 이용하여 기선장의 변 화율을 이용하여 지각변동 매개변수를 결정할 수 있는데 이러한 변동 매개변수를 결정하기 위한 측지학적 방법으 로서 지각이 2차원 평면상에서 탄성변형을 한다는 가정 하에 계산하였다. 탄성이론23에 의거한 2차원 평면상에서 기선변화량을 계산하는데 사용된 자료는 그림 5와 같이 구성된 광역적 GPS 관측점사이의 기선 결정은 1999년 10월 21일부터 23일 사이에 획득한 자료를 이용하였으며, 2000년 12월 21일부터 23일 사이에 획득한 자료를 평균한 값이며, 각 block 별 기선변화량은 표 1과 같다.
이론/모형
본 연구에서는 광역적 지각 변동 및 지역적 지각변동 의 매개변수를 결정하기 위한 정밀도를 확보할 수 있는 정밀 기선해석 처리에 사용된 소프트웨어는 GIPSY OASIS U로서 GPS 측위 방법에서 이용되는 두 가지 방법을 사용할 수 있다. 이것은 GPS 상시관측소에서 수신 한 데이터를 이용하여 정밀도가- 높은 거리를 계산하고 위성의 궤도계산을 실시하기 위한 목적으로 개발된 후처리 (Post-processing)용 프로그램으로 JPL(Jet Propulsion Laboratory)에서 개발한 것이다.
첫 번째 방법으로는 고정점의 좌표를 이미 결정된 TTRF상에 고정하여 처리하는 고정점 방법 (fiducial method)과 고정점을 두지 않고 처리하는 비 고 정점 방법 (non-hducial method)이 있다. 비 고정 점 처리 방법은 이미 계산된 ITRF의 좌표를 사용하지 않으며, 매일 매일의 좌표계의 변화량을 계산하여 그 날의 좌표계 를 형성하게 되고 이때 겨]산된 좌표들은 Helmert 변환법 을 이용하여 ITRF상으로 변환된 좌표를 계산해 낸다. 따라서, 이 방법을 사용하게 되면, 한 점의 데이터를 처리하는 단독 측위만으로도 두 점 이상의 좌표를 상대적으로 처리한 결과와 같은 정밀도를 확보할 수 있다.
따라서, 이 방법을 사용하게 되면, 한 점의 데이터를 처리하는 단독 측위만으로도 두 점 이상의 좌표를 상대적으로 처리한 결과와 같은 정밀도를 확보할 수 있다. 이에 본 연구에서 처리한 방법으로는 정밀 단독측위 방법을 적용하여 기선해석을 처리하였으며 해석처리에 대한 GIPSYOASIS U S/W 처리 방법은 그림 4와 같다.
성능/효과
1. 우리나라 및 주변국의 상시관측소 데이터를 이용한 기선 및 지심 좌표 변화량을 해석한 결과, 기선의 평균 변화량은 -15 mm/yrS. 줄어들고 있었으며 , 년 간 변화율 로는 7.
3. 국내에 설치된 GPS 상시관측소의 데이터를 활용한 결과 기선의 변화량은 -1.55mm/yr로 줄어들고 있었으며 변화율로는 0.011 #에 해당한다. 최대압축변형률(#)의 평균 방위각은 70.
4. 본 연구결과에서 수행된 우리나라 주변국 및 국내의 지각변동 매개변수와 지진의 발생 빈도와 비교한 결과 응력축의 현저한 차이로 인해 같은 유라시아 판에 놓 여 있는 우리나라 남부지역과 서 일본 지역 간에 또 다른 지각구조선이 존재함을 알 수 있었다.
0cm/yr로 줄어들고 있으며, 그 반면 관측기간 사이에 기선의 변화량이 늘어난 곳도 발생하였는데 해당 지역은 block ⑥, ⑦에 위치한 광주와 서산 사이로 19mm/yr의 팽창을 보이고 있다. 또한 남한지역에서의 평균 변화량은 -1.55mm/yr을 나타내고 있으며, 상시관 측점 사이의 평균거리인 138kmt 적용하여 기선의 변 화율을 계산해 본 결과 0.011 WW로 나타났다.
국내 상시관측점의 관측 에폭(epoch)별 기선해석 결과를 분석하기 위해 사용한 자료는 2000년 2월 21일부터 25일까지 수신한 데이터를 사용하였으며, 그 후 2000년 11월 30일부터 12월 6일까지 7일간의 데이터를 사용하여 처리하였으며, 삼변망의 block 별 해석 결과는 표 2 와과 같다. 이 결과로부터 약 일년간의 관측 에폭(epoxh) 차이로 인한 기선 변화량중 가장 큰 변화를 보이고 있는 곳은 block ⑧, ⑩에 위치한 광주와 진주사이의 기선 변 화량이 -6.0cm/yr로 줄어들고 있으며, 그 반면 관측기간 사이에 기선의 변화량이 늘어난 곳도 발생하였는데 해당 지역은 block ⑥, ⑦에 위치한 광주와 서산 사이로 19mm/yr의 팽창을 보이고 있다. 또한 남한지역에서의 평균 변화량은 -1.
75#로 나타났다. 이 결과로부터 우리나라 주변의 지각변동 매개변수에서 최 대전단변형률의 평균값은 Ymax = 0.04 #로 나타났으며, 최대로 발생한 구역은 block ②에서 0.09n/yr로 나타났 으며, 최소로 발생한 지역은 block ⑤에서 0.003 p/yr로 나타났다.
표 1의 결과로부터 각 block의 평균 변화량은 -15 mm/yr로 나타났으며, 기선의 평균길이를 2, 004 km로 할 경우 기선의 변형률은 7.4 山yr의 결과를 얻게 되었다. 또한, 우리나라 주변지역에서 측정된 기선의 변화량중 가장 크게 발생한 지역으로는 block ⑥에서 이용된 일본의 스꾸바로부터 중국의 우한에 이르는 기선의 변화량이 가장 크게 발생하였다.
표 4에서 알 수 있는 바와 같이 한반도내의 최대전단 변형률의 평균값은 0.9|i/yi로 나타났는데, 전통 측지학적 방법20)에 의한 측지기준점 데이터를 활용한 결과 보다 약 7배 가량 많이 나왔으며, 특이한 것은 Block ⑥, ⑧, ⑩에서 과대하게 나온 것이 주목할 만한 사실이다. 이 값들을 제외하고 나머지 지역의 값들을 이용하여 평균하 면 0.
후속연구
이상과 같은 결론을 종합해 볼 때 GPS 상시관측점 데이터를 지진학 및 지구물리학적 분야와 연관시켜 활용 하면 지각변동연구에 매우 유용할 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 이용한 자료는 그 관측기간이 짧은 이 유로 특정 지역에서 과대한 결과를 얻게 되었는데, 이는 추후 GPS에 의한 지속적인 관측 및 분석이 수행되어져 야 된다고 사료된다.
이상과 같은 결론을 종합해 볼 때 GPS 상시관측점 데이터를 지진학 및 지구물리학적 분야와 연관시켜 활용 하면 지각변동연구에 매우 유용할 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 이용한 자료는 그 관측기간이 짧은 이 유로 특정 지역에서 과대한 결과를 얻게 되었는데, 이는 추후 GPS에 의한 지속적인 관측 및 분석이 수행되어져 야 된다고 사료된다.
0 이상되는 지 진의 발생횟수가 매년 약 90#희 이상되며, 이로 인한 인 명피해도 수만 명에 이르고 있다. 이와 같이 지진에 의한 피해를 사전에 예방하기 위해 지진발생에 대한 면밀 한 분석 및 검토가 이루어져야 할 것이다. 지진은 지각 변동에 의한 한 형태로 지구전체를 형성하고 있는 대륙 간 판 구조 (plate tectonic)와 이들의 상대적인 운동과는 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 보고되고 있다.
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