경제규모의 증가, 산업화, 도시화 등은 결과적으로 우리국민의 잠재적 지진 위험 증가를 야기하였다. 최근에는 비록 우리나라에서 지진으로 인한 인명과 재산의 손실이 미비했지만, 과거 문헌 기록을 보면 우리나라에서도 대규모 피해를 야기한 지진이 발생한 바 있었으므로, 향후 피해를 유발할 수 있는 지진발생 가능성을 간과할 수는 없다. 현재의 과학기술력으로는 단기 지진 예보가 불가능함을 고려할 때 지진재해 저감을 위하여 취할 수 있는 대비책의 하나로써 지진조기경보체계 확립의 중요성이 점차 증가하고 있다. 지진조기경보체계 확립의 취지는 지진발생 후 강진동이 시작하기 전 수 초 혹은 수십 초의 지진대비시간을 확보하고 미리 계획된 조치를 취함으로써 지진재해를 저감하는 것이다. 본 논문에서는 신속한 지진 발생위치 결정을 위하여 진원 부근 2개의 지진 관측소에서 확보한 초동 도착시간과 주변의 다른 관측소에서는 아직 초동이 관측되지 않았다는 사실을 이용한다. 우리나라 내륙 및 주변해역에서 발생한 주요 지진의 신속한 진앙 위치결정에 이 기술을 적용하였다. 관측소 외부에서 지진이 발생할 경우 이 기술로는 효과적인 지진위치의 결정이 어렵지만, 관측망 내부에서 지진이 발생할 경우 본 기술을 이용하여 지진의 위치를 신속히 결정 할 수 있다. 수도권의 경우 $10{\sim}50$초의 지진대비시간을 확보할 수 있을 것으로 예상되며, 주어진 시간 내에 사전 준비된 조치를 취함으로써 유사시 지진재해저감에 크게 기여할 것이다.
경제규모의 증가, 산업화, 도시화 등은 결과적으로 우리국민의 잠재적 지진 위험 증가를 야기하였다. 최근에는 비록 우리나라에서 지진으로 인한 인명과 재산의 손실이 미비했지만, 과거 문헌 기록을 보면 우리나라에서도 대규모 피해를 야기한 지진이 발생한 바 있었으므로, 향후 피해를 유발할 수 있는 지진발생 가능성을 간과할 수는 없다. 현재의 과학기술력으로는 단기 지진 예보가 불가능함을 고려할 때 지진재해 저감을 위하여 취할 수 있는 대비책의 하나로써 지진조기경보체계 확립의 중요성이 점차 증가하고 있다. 지진조기경보체계 확립의 취지는 지진발생 후 강진동이 시작하기 전 수 초 혹은 수십 초의 지진대비시간을 확보하고 미리 계획된 조치를 취함으로써 지진재해를 저감하는 것이다. 본 논문에서는 신속한 지진 발생위치 결정을 위하여 진원 부근 2개의 지진 관측소에서 확보한 초동 도착시간과 주변의 다른 관측소에서는 아직 초동이 관측되지 않았다는 사실을 이용한다. 우리나라 내륙 및 주변해역에서 발생한 주요 지진의 신속한 진앙 위치결정에 이 기술을 적용하였다. 관측소 외부에서 지진이 발생할 경우 이 기술로는 효과적인 지진위치의 결정이 어렵지만, 관측망 내부에서 지진이 발생할 경우 본 기술을 이용하여 지진의 위치를 신속히 결정 할 수 있다. 수도권의 경우 $10{\sim}50$초의 지진대비시간을 확보할 수 있을 것으로 예상되며, 주어진 시간 내에 사전 준비된 조치를 취함으로써 유사시 지진재해저감에 크게 기여할 것이다.
Economic growth, industrialization and urbanization have made society more vulnerable than ever to seismic hazard in Korea. Although Korea has not experienced severe damage due to earthquakes during the last few decades, there is little doubt of the potential for large earthquakes in Korea as docume...
Economic growth, industrialization and urbanization have made society more vulnerable than ever to seismic hazard in Korea. Although Korea has not experienced severe damage due to earthquakes during the last few decades, there is little doubt of the potential for large earthquakes in Korea as documented in the historical literature. As we see no immediate promise of short-term earthquake prediction with current science and technology, earthquake early warning systems attract more and more attention as a practical measure to mitigate damage from earthquakes. Earthquake early warning systems provide a few seconds to tens of seconds of warning time before the onset of strong ground shaking. To achieve rapid earthquake location, we propose to take full advantage of information from existing seismic networks; by using P wave arrival times at two nearest stations from the earthquake hypocenter and also information that P waves have not yet arrived at other stations. Ten earthquakes in the Korean peninsula and its vicinity are selected for the feasibility study. We observed that location results are not reliable when earthquakes occur outside of the seismic network. Earthquakes inside the seismic network, however, can be located very rapidly for the purpose of earthquake early warning. Seoul metropolitan area may secure $10{\sim}50$ seconds of warning time before any strong shaking starts for certain events. Carefully orchestrated actions during the given warning time should be able to reduce hazard and mitigate damages due to potentially disastrous earthquakes.
Economic growth, industrialization and urbanization have made society more vulnerable than ever to seismic hazard in Korea. Although Korea has not experienced severe damage due to earthquakes during the last few decades, there is little doubt of the potential for large earthquakes in Korea as documented in the historical literature. As we see no immediate promise of short-term earthquake prediction with current science and technology, earthquake early warning systems attract more and more attention as a practical measure to mitigate damage from earthquakes. Earthquake early warning systems provide a few seconds to tens of seconds of warning time before the onset of strong ground shaking. To achieve rapid earthquake location, we propose to take full advantage of information from existing seismic networks; by using P wave arrival times at two nearest stations from the earthquake hypocenter and also information that P waves have not yet arrived at other stations. Ten earthquakes in the Korean peninsula and its vicinity are selected for the feasibility study. We observed that location results are not reliable when earthquakes occur outside of the seismic network. Earthquakes inside the seismic network, however, can be located very rapidly for the purpose of earthquake early warning. Seoul metropolitan area may secure $10{\sim}50$ seconds of warning time before any strong shaking starts for certain events. Carefully orchestrated actions during the given warning time should be able to reduce hazard and mitigate damages due to potentially disastrous earthquakes.
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문제 정의
일반적인 지진위치 결정방법을 사용한다면, 최소 4개 이상의 관측소에서 지진의 발생이 감지되어야 하며, 결정된 지진위치의 신뢰성 확보를 위하여 7개 이상의 관측소에서 지진이 관측될 때까지 기다리기도 한다. 본 연구에서는 지진인자 결정에 필요한 시간을 최소화하기 위한 노력과 함께 2개의 관측소에서 관측된 P파의 도착 시간을 이용하여 지진의 위치를 추정함으로써, 가능한 긴 경보시간을 확보할 수 있다.
황의홍(2007)은 P파 초기 파형 분석을 통하여 국내에서 발생하는 지진의 규모 추정이 가능함을 제시한 바 있다. 비록 이러한 기술이 초보 발전 단계에 있기는 하지만, 이 기술을 통하여 신뢰성 높은 지진 규모의 신속한 결정이 가능하다고 가정하고 본 연구에서 소개하는 방법을 지진조기경보에 함께 적용할 경우 확보할 수 있는 지진조기경보시간에 관하여 살펴본다. 이 방법으로 구한 지진 발생위치는 지진학 심화연구를 위해서 사용될 수는 없지만, 지진조기경보를 위해서는 짧은 시간 내에 유용한 정보를 제공함으로써 대규모 지진으로 인한 지진재해대응책 마련에 크게 기여할 수 있을 것이다.
본 논문의 서론에서 초동 도착 후 2~3초간의 파형 분석을 통하여 규모를 추정하는 최근 연구동향을 간단히 언급하였다. 이러한 방법을 통하여 지진의 규모를 신속히 결정할 수 있다는 가정 하에 본 연구에서 소개하는 방법을 적용할 경우 확보할 수 있는 지진조기 경보시간에 관하여 살펴본다. 이를 위하여 한반도 내부에서 발생한 지진 중 1978년 속리산 지진이 발생한 위치, 1978년 홍성 지진이 발생한 위치, 그리고 2007년 오대산 지진이 발생한 위치에서 한반도 전역에 피해를 유발할 수 있는 지진이 발생하였음을 가정하였다.
지진신속통보에서는 지진발생 후 수 분 이내에 지진발생사실, 지진의 발생위치, 규모, 해당지역에서의 진도 등 중요 정보를 관계기관과 이해당사자에게 신속히 제공한다. 제공된 정보를 토대로 위기상황에서의 매뉴얼 가동 등의 조치를 취하도록 함으로서 효율적인 사후조치가 가능하도록 하는 것이 지진신속통보의 목적이다. 반면에 지진조기경보에서는 지진발생사실을 포함한 주요 정보를 재해 위험성 있는 지역에 강한 지진동이 시작되기 수초 혹은 수십 초 이전에 제공함으로써 미리 계획된 사전조치를 취하도록 하여 지진으로 인한 재해를 저감한다.
가설 설정
이 논문에서 소개하는 방법을 사용하여 지진의 발생위치를 추정함에 있어서 그 타당성을 알아보기 위하여 최근 한반도에서 발생한 중규모 이상의 지진에 적용하였다. 1978년부터 2007년 사이에 한반도 및 그 주변해역에서 발생한 지진 중 기상청 지진센터 홈페이지(기상청, 2008) 규모별 현황에 수록된 규모 4.7 이상의 지진 10개를 선택하였으며(표 1), 대부분의 선택된 지진에서 정확한 진원 깊이 정보를 제공하지 않고 있으므로, 지표면에서 발생하였음을 임으로 가정하였다. 지진파의 전파 속도는 깊이에 따라서 그리고 지역적으로 변화하므로 정확한 주파시간 계산을 위해서는 실제 지하구조를 현실적으로 반영하는 1차원 혹은 3차원 속도 모델의 개발 및 활용이 필요하지만, 본 연구에서는 이정모 등(2008)이 제안한 지각에서 P파와 S파의 전파 속도 5.
우리나라 인구분포와 주요도시의 위치를 참고하기 위하여 인구 밀도 분포도 위에 확보 가능한 지진대비시간을 표시하였다5). 속리산지역에서 지진이 발생할 경우(그림 5, a), 지진 발생위치로부터 반경 30 km 내에 위치한 지역에서는 지진 대비시간을 전혀 가질 수 없을 것이다. 그러나 수도권에서는 피해를 유발시킬 수 있는 강한 지진동이 시작하기 이전에 약 20~50초의 시간을 확보하여 사전에 준비된 조치를 취할 수 있을 것이라고 생각된다.
지진의 위치는 본 연구에서 제시한 방법으로 결정하였고, 지진의 규모 결정을 위하여 2개의 관측소에서 4초간의 초기 P파 파형이 필요하다고 가정하였다. 또한, 자료처리와 정보 전달을 위하여 2초의 시간이 필요하다고 가정하였다. 우리나라 인구분포와 주요도시의 위치를 참고하기 위하여 인구 밀도 분포도 위에 확보 가능한 지진대비시간을 표시하였다5).
이러한 방법을 통하여 지진의 규모를 신속히 결정할 수 있다는 가정 하에 본 연구에서 소개하는 방법을 적용할 경우 확보할 수 있는 지진조기 경보시간에 관하여 살펴본다. 이를 위하여 한반도 내부에서 발생한 지진 중 1978년 속리산 지진이 발생한 위치, 1978년 홍성 지진이 발생한 위치, 그리고 2007년 오대산 지진이 발생한 위치에서 한반도 전역에 피해를 유발할 수 있는 지진이 발생하였음을 가정하였다. 지진의 위치는 본 연구에서 제시한 방법으로 결정하였고, 지진의 규모 결정을 위하여 2개의 관측소에서 4초간의 초기 P파 파형이 필요하다고 가정하였다.
이를 위하여 한반도 내부에서 발생한 지진 중 1978년 속리산 지진이 발생한 위치, 1978년 홍성 지진이 발생한 위치, 그리고 2007년 오대산 지진이 발생한 위치에서 한반도 전역에 피해를 유발할 수 있는 지진이 발생하였음을 가정하였다. 지진의 위치는 본 연구에서 제시한 방법으로 결정하였고, 지진의 규모 결정을 위하여 2개의 관측소에서 4초간의 초기 P파 파형이 필요하다고 가정하였다. 또한, 자료처리와 정보 전달을 위하여 2초의 시간이 필요하다고 가정하였다.
제안 방법
다음은 충분한 지진대비시간을 확보할 수 있는가에 관한 것이다. 본 논문의 서론에서 초동 도착 후 2~3초간의 파형 분석을 통하여 규모를 추정하는 최근 연구동향을 간단히 언급하였다. 이러한 방법을 통하여 지진의 규모를 신속히 결정할 수 있다는 가정 하에 본 연구에서 소개하는 방법을 적용할 경우 확보할 수 있는 지진조기 경보시간에 관하여 살펴본다.
본 연구에서 소개하는 방법을 이용하여 지진의 발생위치를 결정함에 있어서 가장 먼저 고려되어야 하는 것, 그리고 가장 먼저 던져야 할 질문은 계산된 지진발생위치의 정확성과 신속성에 관한 것이다. 즉, 두 관측소 초동관측 시간차를 이용하여 결정된 지진의 발생위치는 그 정확성이 지진조기경보를 위하여 사용되기에 충분한가? 이 방법을 사용할 경우 대규모 피해유발 지진 발생 시 충분한 지진대비시간을 확보 할 수 있는가? 두 질문 중에서 우선 정확성에 관하여 언급한다.
황의홍 등(2007)은 이러한 노력의일환으로 단일 관측소에 기록된 P파의 초기 2초~3초 동안의 파형을 분석하여 진앙거리를 구하는 방법을 소개한 바 있다. 본 연구에서는 진원위치 신속결정 방법으로 P파를 가장 먼저 관측한 2개 관측소로부터의 정보를 사용하여 지진 발생위치를 일정 범위로 추정한 후, 주변의 다른 관측소에서는 아직 P파가 도착하지 않았다는 정보를 이용하여 지진위치를 한정한다(Rydelek 등, 2004; Cua, 2005; Horiuchi 등, 2005). 본 연구의 범위를 벗어나지만, 지진조기경보를 위하여 신속히 결정하여야 할 또 하나는 지진의 규모, 혹은 관심지역에서의 진도이다.
이 논문에서 소개하는 방법을 사용하여 지진의 발생위치를 추정함에 있어서 그 타당성을 알아보기 위하여 최근 한반도에서 발생한 중규모 이상의 지진에 적용하였다. 1978년부터 2007년 사이에 한반도 및 그 주변해역에서 발생한 지진 중 기상청 지진센터 홈페이지(기상청, 2008) 규모별 현황에 수록된 규모 4.
7 이상의 지진 10개를 선택하였으며(표 1), 대부분의 선택된 지진에서 정확한 진원 깊이 정보를 제공하지 않고 있으므로, 지표면에서 발생하였음을 임으로 가정하였다. 지진파의 전파 속도는 깊이에 따라서 그리고 지역적으로 변화하므로 정확한 주파시간 계산을 위해서는 실제 지하구조를 현실적으로 반영하는 1차원 혹은 3차원 속도 모델의 개발 및 활용이 필요하지만, 본 연구에서는 이정모 등(2008)이 제안한 지각에서 P파와 S파의 전파 속도 5.95 km/sec와 3.45 km/sec 를 사용하였다. 기상청에서 운영하고 있는 지진관측소만을 고려할 때, 타당성 조사를 위하여 선택된 10개의 지진 중 3개는 지진관측망 내부에서, 6개는 관측망 외부 해저에서, 그리고 마지막 하나는 북한내륙지역에서 발생하였다.
이론/모형
본 연구에서 사용하는 방법은 Horiuchi 등(2005)과 Rydelek 등(2004)에 의하여 소개되었고, 일본 방재연구소(National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention) 에서 개발 운영하고 있는 REIS(Real-time Earthquake Information System)에 사용되고 있다. 이 방법은 또한 미국 캘리포니아주의 ElarmS(Earthquake Alarm System)에서 사용하고 있는 지진위치 결정 방법과 매우 유사하다(Cua, 2005).
후속연구
비록 이러한 기술이 초보 발전 단계에 있기는 하지만, 이 기술을 통하여 신뢰성 높은 지진 규모의 신속한 결정이 가능하다고 가정하고 본 연구에서 소개하는 방법을 지진조기경보에 함께 적용할 경우 확보할 수 있는 지진조기경보시간에 관하여 살펴본다. 이 방법으로 구한 지진 발생위치는 지진학 심화연구를 위해서 사용될 수는 없지만, 지진조기경보를 위해서는 짧은 시간 내에 유용한 정보를 제공함으로써 대규모 지진으로 인한 지진재해대응책 마련에 크게 기여할 수 있을 것이다.
실제로 대규모 지진발생시 일반 대중의 위기상황 대처능력 부족은 대규모 인명손실의 주요 원인이 되어왔다(Esteva, 1988). 일반대중, 기관, 정부의 위기 상황 대처와 함께 본 연구에서 소개한 기술을 사용한 지진조기경보시스템 및 대응종합 프로그램이 갖추어진다면 지진재해를 저감하는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지진조기경보체계에서 지진 발생을 인지한 후 가장 먼저 수행되어야 할 일은 무엇인가?
지진조기경보체계에서 지진 발생을 인지한 후 가장 먼저 수행되어야 할 일이 지진의 발생위치와 규모를 결정하는 것이다. 일반적으로 지진의 규모와 관심지역의 진도 결정에 앞서 지진의 발생위치를 결정한다.
지진조기경보체계 확립의 취지는 무엇인가?
현재의 과학기술력으로는 단기 지진 예보가 불가능함을 고려할 때 지진재해 저감을 위하여 취할 수 있는 대비책의 하나로써 지진조기경보체계 확립의 중요성이 점차 증가하고 있다. 지진조기경보체계 확립의 취지는 지진발생 후 강진동이 시작하기 전 수 초 혹은 수십 초의 지진대비시간을 확보하고 미리 계획된 조치를 취함으로써 지진재해를 저감하는 것이다. 본 논문에서는 신속한 지진 발생위치 결정을 위하여 진원 부근 2개의 지진 관측소에서 확보한 초동 도착시간과 주변의 다른 관측소에서는 아직 초동이 관측되지 않았다는 사실을 이용한다.
지진신속통보체계의 목적은 무엇인가?
여기에서 언급한 두 체계(지진신속통보와 지진조기경보)에는 목적과 방법에 차이가 있다. 지진신속통보에서는 지진발생 후 수 분 이내에 지진발생사실, 지진의 발생위치, 규모, 해당지역에서의 진도 등 중요 정보를 관계기관과 이해당사자에게 신속히 제공한다. 제공된 정보를 토대로 위기상황에서의 매뉴얼 가동 등의 조치를 취하도록 함으로서 효율적인 사후조치가 가능하도록 하는 것이 지진신속통보의 목적이다. 반면에 지진조기경보에서는 지진발생사실을 포함한 주요 정보를 재해 위험성 있는 지역에 강한 지진동이 시작되기 수초 혹은 수십 초 이전에 제공함으로써 미리 계획된 사전조치를 취하도록 하여 지진으로 인한 재해를 저감한다.
참고문헌 (25)
강수영, 김광희, 석봉출, 유해수 (2008) 경주지역 발생 지진에 대한 지진손실예측 시뮬레이션, 한국방재학회논문집, 한국방재학회, 제8호, pp. 95-103
Chiu, J.-M., and S. G. Kim (2004) Estimation of Regional Seismic Hazard in the Korean Peninsula Using Historical Earthquake Data between A.D. 2 and 1995. Bulletin: Seismological Society of America, Vol. 94, pp. 269-284
Cua, G. (2005) Creating the Virtual Seismologist: Developments in Ground Motion Characterization and Seismic Early Warning, Ph.D. thesis, California Institute of Technology
Esteva, L. (1988) The Mexico Earthquake of September 19, 1985 Consequences, Lessons and Impact on Research and Practive. Earthquake Spectra, Vol. 4, pp. 413-426
Horiuchi, S., H. Negishi, K. Abe, A. Kaminura, and Y. Fujinawa (2005) An Automatic Processing System for Broadcasting Earthquake Alarms. Bulletin: Seismological Society of America, Vol. 95, pp. 708-718
Kim, K.-H., J.-M. Chiu, J. Pujol, and K.-C. Chen (2005) Earthquake Relocations, Fault Zone Geometry and Constraints on Lateral Velocity Variations using the Joint Hypocenter Determination Method in the Taiwan Area. Earth, Planets and Space, Vol. 57, pp. 809-823
Kim, K.-H., S. Y. Kang, D.-J. Min, H. S. Yoo, B.-C. Suk, and Y.-G. Ryoo (2007) Enhanced Ground Motions and Seismic Hazards due to Crustal Structures in Korea. American Geophycal Union Fall Meeting, San Francisco, CA, USA
Lee, K., and W.-S. Yang (2006) Historical Seismicity of Korea. Bulletin: Seismological Society of America, Vol. 96, pp. 846-855, doi:10.1785/0120050050
Lee, W. H. K., and J. M. Espinosa-Aranda (2003) Earthquake Early Warning Systems: Current Status and Perspectives, in Early Warning Systems for Natural Disaster Reduction, J. Zschau and A. N. Kuppers (Editors), Springer, pp. 409-423
Lee, W. H. K., and S. W. Stewart (1981) Principles and Applications of Microearthquake Networks. Academic Press
Pujol, J. (1988) Comments on the Joint Determination of Hypocenters and Station Corrections. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 78, pp. 1179-1189
Rydelek, P., and J. Pujol (2004) Real-Time Seismic Warning with a Two-Station Subarray. Bulletin: Seismological Society of America, Vol. 94, pp. 1546-1550
Waldhauser, F., and W. L. Ellsworth (2002) Fault structure and mechanics of the Hayward Fault, California, from double-difference earthquake locations. Journal of Geophysical Research, Vol. 107, 2054, doi:10.1029/2000JB000084
Wells, D. L., and K. J. Coppersmith (1994) New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 84, pp. 974-1002
Wu, Y.-M., and H. Kanamori (2005) Experiment on an On-site Early Warning Method for th Taiwan Early Warning System. Bulletin: Seismological Society of America, Vol. 95, pp. 347-353
Wu, Y.-M., and T.-L. Teng (2002) A Vritual Subnetwork Approach to Earthquake Early Warning. Bulletin: Seismological Society of America, Vol. 92, pp. 2008-2018
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