[논문]IGS 자료에 의한 한반도 주변의 지각변동 특성 해석

박준규; 강준묵

IGS 자료에 의한 한반도 주변의 지각변동 특성 해석
Characteristic Analysis of Crustal Movement around Korean Peninsula By IGS Data 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.28 no.6, 2010년, pp.645 - 653

박준규 (충남대학교 건설방재연구소) , 강준묵 (충남대학교 공과대학 토목공학과)

초록
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최근 한반도 주변의 지진발생이 증가하고 있는 추세이며, 이에 따라 최선의 자료에 의한 지각변동 해석이 필요한 시점이다. 본 연구에서는 IGS(International GNSS Service) 상시관측소의 GPS 자료를 이용하여 한반도 주변에서 일어나고 있는 지각변동의 절대속도를 정밀하게 산출하였으며, 지각변동 모델과의 비교 및 기간별 지각변동 분석을 통해 지각변동특성을 파악하고자 하였다. 산출된 지각변동속도로부터 유라시아 및 북아메리카 판은 남동쪽 방향, 필리핀 판은 북서쪽 방향으로 이동하고 있음을 알 수 있었다. 또한 한반도를 기준으로 한 상대속도 산출을 통해 북아메리카 판과 필리핀 판이 우리나라방향으로 이동하고 있음을 파악하였다. 이러한 연구결과는 향후 동아시아 지역의 지진 및 지구물리 연구에 널리 활용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, IGS(International GNSS Service) stations were processed by the method of PPP(Precise Point Positioning), and velocities of crustal movements about the region of the Korean Peninsula were calculated precisely. The characteristics of crustal movements around Korean Peninsula were understood by velocity calculation of crustal movements. We confirmed from the result which calculated by crustal movement velocity shows the movement Eurasia and North America plate move to south-east, and Philippine plate moves to north-west. This result is respected to be utilized as a basic data about analysis of earthquake and earth physics.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 GPS 자료의 정밀위치해석을 통해 한반도 주변 지각판에 대한 정밀한 지각변동량을 산출하고, 지각변동 특성을 파악하고자 하였다 그림 3은 전 세계 지각판으로 한반도 주변 동아시아 지역은 유라시아 판, 북아메리카판 및 필리핀 판및 태평양판이 만나고 있다.
본 연구에서는 IGS 상시관측소를 통해 취득한 GPS 자료를 이용하여 한반도 주변의 정 밀한 지각변동속도 및 한반도를 기준으로 한 상대속도를 산출하고, 기간별 지각변동 분석을 통해 지각변동 특성을 파악하고자 하였다. 연구를 통해 다음과 같은 결론을 얻 었다.
본 연구에서는 한반도 및 주변 io개 상시관측소에 대해 지각변동 모델들을 이용해 지각변동량을 산출하고, 그 결과를 본 연구에서 결정한 정밀절대측위 결과와 비교함으로써 한반도 및 주변지역의 지각변동에 잘 부합되는 모델을 평가하였다.
이에 본 연구에서는 IGS 상시관측소의 GPS 자료를 이용하여 한반도 주변 지 역에서 일어나고 있는 지각변동의 절대 및 상대속도를 정밀하게 산출하고, 기간별 지각변동속도 산출을 통해 지각변동 특성을 파악하고자 하였다. 그림 2는 본 연구의 연구 흐름도이다.

제안 방법

1.2(X)5년 1월~2010년 8월에 이르는68개월간의 한반도 주변 IGS 자료를 정밀절대측위로 처리하여 각 상시 관측소 별 지각변동속도를 결정하였으며, 산출된 지각변동속도로부터 유라시 아 및 북아메 리 카 판이 남동쪽 방향, 필리핀 판이 북서쪽 방향으로 이동하고 있음을 파악하였다.
한다. NASA JPL, AIUB 및 IGS를 통해 제공되는 정밀궤도력과각종 모델들을 사용함으로써 이러한 보정 요소들을 소거하였다. 표 2에 GPS 자료처리 내용을 정리하였다.
수원(SUWN)을 기준점으로 싱.대측위를 수행하였으며, 결과를 통해 각 상시관측소의 상대속도를 산출하였다. 표 4는 수원을 기준으로 한 지각변동 상대속도이며, 그림 14는 수원을 기준으로 한 지각변동 벡터이다.
본 연구에서는 2005년 1월~2010년 8월의 GPS 자료를 정밀 절대 측위 및 상대측위로 처리하였다. 그림 5~그림 10 은 정밀절대측위 결과의 일부로 각각 유라시아 판의 SUWN, 북아메리카 판의 STK2 및 필리핀 판의 CCJM에대한 경도 및 위도 방향 정 밀절대측위 결과의 변화를 나타낸다.
본 연구에서는 GPS를 이용한 지각변동 산출을 위해 정밀과학기술용 자료처리 소프트웨어를 사용하였다. 정밀 과학기술용 GPS 자료처리 소프트웨어에는 스위스 베른 대학에서 개발한Bernese, 미국 MIT(Massachusetts Institute of Technology)에서 개발한 GAMIT, 그리고 미국 JPL(Jet Propulsion Laboratory)에서 개발한 GIPSY-OASIS II 등이 있으며, 본 연구에서는 Bernese BPE(Bemese Processing Engine) 를 사용하였다.
본 연구에서는 각각의 관측일 별로 처리된 결과를 ADDNEQ2 모듈로 조합하여 지각변동속도를 계산하였다. ADDNEQ2는 각 관측일별 처리결과로 생성된 정규방정식 (Normal Equation)들의 통계학적 인 조합으로부터 일정 기간에 대한 이동 속도를 추정할 수 있다.
본 연구에서는 연구기간 전체에 대한 지각변동 분석과 함께 특정 기간의 지각변동에서 특이한 양상이 나타나는지를 파악하기 위해 연구기간을 2005~2006년, 2007-2008 년, 2009~2010년으로구분하여 기간별 지각변동속도를 분석하였다. 그림 17과 그림 18은 각 기간별 위도 및 경도 방향 지 각변동속도이다.
여러 지각운동 모델들 중 GSRM vl.2(Kreemer, 2003), CGPS 2004(Prawirodirdjo et al, 2004), REVEL 2000(Sella et al, 2002), ITRF2000 AS&B(Altamini et al, 2002), APKIM2000.0(Drewes, H. and Angermann, 2001), NUVEL lA(DeMets et al, 1994)의 6개의 지각운동 모델들을 이용화 였으며, 지 각운동 모델들의 지각변동량은 UNAVCO (University NAVSTAR Consortium)에서 제공되는 웹 계산 모듈을 통해 산출하였다. 표 5는 본 연구에 사용된 지각변동 모델을 정리한 것이며, 표 6에 각 모델별 지각변동량을 나타내었다.
정 밀절대측위 결과를 통해 각 상시관측소의 지각변동 방향과 지각변동 속도를 산출하였다. 표 3에서 보는 것과 같이 유라시아 판에 위치한 BJFS, DAEJ, PIMO, SHAO, SUWN, TWTF가 방위각 100.
한반도 및 주변지역의 지각변동에 잘 부합되는 모델을 평가하기 위해 정밀절대측위를 통해 산출된 10개 상시 관측소의 지 각변동속도를 지 각변동 모델들의 결과와 비교하였다. 표 7에 정밀절대측위 결과와 각 모델 결과의 RMSE 를나타내었다.

대상 데이터

본 연구에서는 한반도 주변의 지각판을 고려하여 IGS의상시관측소 중 10개 상시관측소를 선정하고 GPS 자료를 취득하였다. 그림 4에 연구대상지와 IGS 상시관측소의 위치를 표시하였다.
한반도 주변의 지각변동 연구를 위해 IGS 상시 관측소 중 10개 상시관측소에 대한 2005년 1월~2010년 8월에 해당하는 GPS 자료를 취득하였으며, 표 1에 연구에 사용된 GPS 자료를 정 리하였다.
한편, GPS 자료의 처 리를 위해 NASA JPL(Jet Propulsion Laboratory), AIUB(Astronomical Institut Universitat Bern) 및 IGS에서 제공하는 위성시계에 관한 계수, 정밀궤도력과지구회전과 극운동 모델 대류권 모델 및 전리층 모델을 취득하였다.

이론/모형

자료처리 소프트웨어를 사용하였다. 정밀 과학기술용 GPS 자료처리 소프트웨어에는 스위스 베른 대학에서 개발한Bernese, 미국 MIT(Massachusetts Institute of Technology)에서 개발한 GAMIT, 그리고 미국 JPL(Jet Propulsion Laboratory)에서 개발한 GIPSY-OASIS II 등이 있으며, 본 연구에서는 Bernese BPE(Bemese Processing Engine) 를 사용하였다.

성능/효과

2. 수원을 기준으로 한 지각변동 분석을 통해 유라시아판에 속한 한반도, 중국, 대만의 지각변동 양상이 비슷하며, 북아메리카 판과 필리핀 판에 위치한 상시 관측소들이 한반도를 향해 접근하고 있음을 알 수 있었다" 이러한 결과는 이 지점들이 태평양 판, 북아메리카 판, 유라시아 판, 필리핀 판의 경계부분에 위치하여 각 지각판들의 상호작용을 받기 때문인 것으로 판단되며, 연구를 통해 일본이 연간 약 2.5cm의 속도로 한반도와 가까워지고 있음을 제시할 수 있었다.
3. 정밀절대측위 결과와 지각변동 모델 적용결과의 비교를 통해, 동아시아지역에서의 GPS를 이용한 지각변동 연구의 경우, REVEL 2000 모델이 상대적으로 적합한 모델임을 제시할 수 있었다.
4. 기간별 지각변동속도 산출을 통해 유라시아 판 및 북아메리카 판의 위도방향 지각변동속도가 2006-2008 년에 비해 2009~2010년에 다소 커지고 있는 것으로 분석 되 었다. 향후, 2006-2010년에대한 추가적인 GPS 자료처 리 가 이루어 진다면 더욱 정 밀한 기 간별 지각변동 분석이 가능할 것으로 기 대된다.
각 기간별 지각변동 산출결과에서 특징적인 차이를 나타내는 기간은 없었지만 유라시아 판과 북아메리카 판의 위도 방향 지각변동속도가 2006~2008년보다 2009~2010년의 결과에서 다소 커지고 있는 것으로 분석되었다. 향후, 2006-2010년 에 대한 추가적인 GPS 자료처 리가 이루어 진다면 더욱 정밀한 기간별 지각변동 분석이 가능할 것으로 기대된다.
각 상시관측소의 지각변동속도 차이에 대한 RMSE는 ±6.02~±6.64mm/year로 REVEL2000 모델이 정밀절대측위 결과와 가장 작은 차이를 나타내었다. 향후, 동아시아지 역에서의 GPS를 이용한 지각변동 연구의 경우, REVEL 2000 모델을활용하는 것이 적합할 것으로 판단된다.
유라시아 판과 북아메 리카 판의 경 계에 위치한 USUD 는 방위각 135.6°, 지각변동속도 19.2mm/year로 인접한 북아메리카 판에 위치한 STK2, TSKB와 비슷한 지각변동 방향과 속도를 보였다. 이는 유라시 아 판과 북아메 리 카 판 의경 계부분에 위 치한 USUD가 유라시 아 판보다 북아메 리 카판의 영향을 더 받고 있기 때문인 것으로 판단된다.
한반도에 속한 DAEJ와 SUWN의 지 각변동은 같은 유라시아 판에 속한 BJFS, SHAO, TWTF 및 PIMO와 비슷한 양상으로 지각판의 경계에 위치한USUD와 달리 주변 지각판의 영향을 받지 않는움직임을 보였다. 이는 그림 12에서 보는 것처럼 한반도가 지진활동이 매우 활발한 환태평양지진대 에 가깝게 위치하고 있지만, 지각판의 경계 부분에 위치한 일본과는 다르게 직접적인 지진대의 영향을 받지 않는 것을 나타내는 결과라 사료된다.

후속연구

향후, 2006-2010년 에 대한 추가적인 GPS 자료처 리가 이루어 진다면 더욱 정밀한 기간별 지각변동 분석이 가능할 것으로 기대된다.
향후, 2006-2010년 에 대한 추가적인 GPS 자료처 리가 이루어 진다면 더욱 정밀한 기간별 지각변동 분석이 가능할 것으로 기대된다.
64mm/year로 REVEL2000 모델이 정밀절대측위 결과와 가장 작은 차이를 나타내었다. 향후, 동아시아지 역에서의 GPS를 이용한 지각변동 연구의 경우, REVEL 2000 모델을활용하는 것이 적합할 것으로 판단된다.

참고문헌 (14)

박필호 (2001), GPS를 이용한 한반도 및 동아시아의 지각속도 측정과 해석, 석사학위논문, 연세대학교.
신영홍, 박종욱, 박필호 (2006), 한반도 남부 모호면의 변형 구조, Journal of Korean Earth Science Society, Vol.27, No.6, pp. 620-642.
Altamimi, Z., Sillard, P., and Boucher, C. (2002), ITRF2000: A New Release of the International Terrestrial Reference Frame for Earth Science Applications, JGR, Vol. 107, No.B10.
Becker, M., Reinhart, E., Nordin, S.B., Angermann, D., Michel, G. and Reigber, C. (2000), Improving the velocity field in South and South-East Asia: The third round of GEODYSSEA, Earth Planets Space, Vol.52, pp. 721-726.

상세보기
Dach, R., Hugentobler, U., Fridez, P. and Meindl, M. (2007), Bemese GPS Software Version 5.0, Astronomical Institute, University of Bern, pp. 183-195.
DeMets, C., Gordon, R.G., Argus, D.F. and Stein, S. (1994), Effects of recent revision to the geomagnetic reversal timescale on estimates of current plate motions, Geophys. Res. Lett., Vol.21, No.20, pp. 2191-2194.

상세보기
Dermanis, A. and Grafarend, E.W. (1993), The Finite Element Approach to the Geodetic Computation of Two-and Three-dimensional Deformation Parameters: A Study of Frame Invariance and Parameter Estimability, Proceedings of the International Conference on CARTOGRAPHY-GEODESY 5th Centenary of the Americas, pp. 2-13.
Drewes, H. and Angermann, D. (2001), The Actual Plate Kinematic and Crustal Deformation Medel 2000 (APK1M2000) as a Geodetic Reference System, AIG 2001 Scientific Assembly, pp. 2-8.
Hamdy, A.M., Park, P.H. and Lim, H.C. (2005), Horizontal Deformation in South Korea from Permanent GPS Network Data, 2000-2003, Earth Planets Space, Vol.57, pp.77-82.
Jin, S., Li, Z.C. and Park, P.H. (2006), Seismicity and GPS constraints on crustal deformation in the southern part of the Korean Peninsula, Geosciences Journal, Vol.10, No.4, pp.491-497.

상세보기
Komaki, K. (1993), Horizontal crustal movements revealed by geodetic measurements : Applications of a new method for estimating displacement vectors, J. Geod. Soc. Japan, Vol.39, pp.387-410.
Kreemer, C., Holt, W. E., and Haines, A. J. (2003), An integrated global model of present-day plate motions and plate boundary deformation, Geophys. J. Int., Vol.154, pp. 8-34.

상세보기
Prawirodirdjo, L. and Bock, Y., (2004), Instantaneous global plate motion model from 12 years of continuous GPS observations, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, Vol.109, No.B08405.
Sella, G. F., Dixon, T. H. and Mao, A., (2002), REVEL: A model for recent plate velocities from space geodesy, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, Vol.107, No.B4.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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