[논문]영덕 앞바다 미소지진 발생위치 재결정

김광희; 유용규; 유찬호; 강수영; 김한준

doi:10.7582/gge.2011.14.4.267

[국내논문] 영덕 앞바다 미소지진 발생위치 재결정
Relocation of Youngduk Offshore Micro-earthquakes 원문보기

지구물리와 물리탐사 = Geophysics and geophysical exploration, v.14 no.4, 2011년, pp.267 - 273

김광희 (한국해양연구원) , 유용규 (기상청) , 유찬호 (한국해양연구원) , 강수영 (한국해양연구원) , 김한준 (한국해양연구원)

초록
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대륙지각으로부터 해양지각으로의 지각특성 변화가 나타나는 동해연안 해저에서 발생하는 미소지진의 위치를 JHD (Joint Hypocenter Determination) 방법을 사용하여 정밀 재결정하였다. 기상청 국가지진관측망의 지진관측 능력을 충분히 활용하고 지진발생위치 결정에 사용되는 지진의 수를 충분히 확보하기 위하여 연속지진자료를 점검하여, 20 km ${\times}$ 20 km의 연구지역에서 발생하는 56개의 미소지진 자료를 확보하였다. 우선 일반적으로 사용되는 단일진원인자 결정 방법으로 지진의 발생위치를 결정하였으며, 이 결과만으로는 연구지역 해저에 존재하는 해저 구조를 밝혀내기에 충분치 않다. 그러나 JHD 방법을 적용하면, 지진의 발생위치는 공간적 군을 형성하고 지진 발생의 원인이 되는 4개의 단층을 구체적으로 표시한다. 이들 4개의 단층은 2개의 수직으로 분포하는 진원위치와 2개의 가파르게 남쪽으로 경사져서 분포하는 진원위치로 표시된다.

Abstract ▼ AI-Helper

A cluster of micro-earthquakes in the transition zone between the continental and oceanic crust in the East Sea was relocated using the Joint Hypocenter Determination (JHD) method. In order to increase the number of available earthquakes and to take advantage of the high detection capability of the Korea National Seismic Network (KNSN), continuously recorded seismic data were reviewed to identify 56 micro-earthquakes occurring in a 20 km ${\times}$ 20 km region. The initial earthquake hypocenters were determined using a routine single event location method. Single event locations do not reveal any significant structures in the study area. After relocating the earthquake hypocenters using the JHD technique, the earthquakes were clustered and four potential faults responsible for earthquake generation in the subsurface were delineated. They are defined by two sub-vertical and two steeply south-dipping seismicities located next to each other.

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AI 본문요약
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가설 설정

지진관측망에서 지진의 발생을 인지하고 가장 먼저 수행되는 과정이 지진의 발생위치와 시간, 규모를 포함한 진원인자를 추정하는 것이다. 지하매질에서의 지진파 전파속도를 1-D 혹은 3-D 모델로 구현 가능하다 가정하고, 진앙 부근 관측소에서 측정한 P파와 S파의 도착시간을 이용하여 지진의 발생위치를 결정한다. 지진 발생위치와 시간을 결정하기 위해서는 지진과 관측소 간의 방위각이 고르게 분포하는 최소 4개의 도착시간 관측이 필요하며, 지진파의 관측된 도착시간과 이론적 도착시간 사이의 차이를 최소화 시키도록 지진의 위치와 발생시간을 조정함으로서 그 값을 구하게 된다.
이론적 도착시간 계산을 위해서는 대상지역의 지진파 전파 속도 구조에 관한 사전 정보가 필요한데 1-D 속도모델을 사용하는 것이 일반적이며 일부 지역에서는 3-D 모델을 사용하기도 한다. 실제 지진의 위치를 구하는 과정에서는 우선 진원 위치와 시간의 초기치를 가정하고 이론적 지진파 도착시간을 계산하여 관측된 지진파 도착시간과의 차이를 구한다. 구해진 차를 이용하여 초기치를 수정하고, 수정된 초기치를 다시 진원 위치와 시간 추정을 위한 초기값에 사용하는 반복적 방법(iterative way)을 사용한다.

제안 방법

이 연구에서는 우리나라 동해 해저에서 발생하는 지진의 위치를 정밀 재결정하였다. 기상청 지진관측망의 우수성을 충분히 활용하기 위하여 규모 2.
이 연구에서는 우리나라 동해 해저에서 발생하는 지진의 위치를 정밀 재결정하였다. 기상청 지진관측망의 우수성을 충분히 활용하기 위하여 규모 2.0 이하의 미소지진을 연구에 활용함으로써 지진자료를 충분히 확보하려 노력하였으며, 일반적으로 사용되는 지진발생위치 결정법과는 다른 관측소 보정을 통하여 지진발생위치의 상대적 정확성 향상을 시도하였다.
0 이하의 지진에 대해서도 상당한 신뢰성과 정확성을 가지고 지진의 발생위치를 결정 할 수 있을 것이라고 생각된다. 연구지역에서 발생하는 가능한 많은 지진자료 수집을 위하여 기상청 국가지진관측망 2007년 3월부터 2010년 10월까지의 지진자료에 STA/LTA (Short-Term Average/Long-Term Average) 알고리듬을 적용하여 지진의 P파를 검출하였다. STA/LTA 방법에 의하여 자동 검출된 이벤트 목록에는 자연지진 이외에도 연구지역 주변의 채석장 및 건설현장 등에서 발생하는 인공지진 신호, 관측소 배경잡음 수준에 따른 오작동에 의한 신호 등이 포함되어 있다.
연속자료에 STA/LTA(Short-Term Average/Long-Term Average) 알고리듬을 적용하여 지진의 P파를 검출한 후 자연 지진으로 판단되는 56개 지진자료에 대한 P파와 S파의 도착시간 측정작업을 수행하여 786개의 P파 도착시간과 531개의 S파 도착시간을 측정하였다. JHD 방법을 이용한 지진발생위치 재결정에 앞서 수작업으로 측정된 도착시간과 일반적으로 사용되는 단일 지진발생위치 결정(Single Event Location, SEL) 프로그램(Hypoellipse, Lahr, 1999)을 사용하여 지진 발생위치를 초기 결정하였다(Fig. 5a, c, e). Fig.
본 연구에서는 지진 발생위치 초기결정과 JHD 방법을 사용한 정밀 재결정을 위하여 김성균과 정부흥(1985)의 지진파 속도모델을 사용하였다(Table 1). 김성균과 정부흥은 경상분지를 포함한 한반도 남부지역 지구 표층부의 지진파 속도 구조를 1차원 속도모델에 보다 정확히 반영하기 위하여 지진원의 위치가 확실한 자연지진과 인공지진의 주시곡선을 사용하였다. 본 연구지역이 한반도 남동부의 외부에 위치하여 김성균과 정부흥의 연구지역과 근접하며, 기존의 다른 선행연구의 대상 지역보다 지리적으로 가까이 위치한다.
연속자료에 STA/LTA(Short-Term Average/Long-Term Average) 알고리듬을 적용하여 지진의 P파를 검출한 후 자연 지진으로 판단되는 56개 지진자료에 대한 P파와 S파의 도착시간 측정작업을 수행하여 786개의 P파 도착시간과 531개의 S파 도착시간을 측정하였다. JHD 방법을 이용한 지진발생위치 재결정에 앞서 수작업으로 측정된 도착시간과 일반적으로 사용되는 단일 지진발생위치 결정(Single Event Location, SEL) 프로그램(Hypoellipse, Lahr, 1999)을 사용하여 지진 발생위치를 초기 결정하였다(Fig.

대상 데이터

한국대지 남쪽은 전형적인 비활성 대륙주변부의 특성을 나타내고 있으며, 안쪽 리프트(후포분지), 융기된 리프트 측면부(후포뱅크), 그리고 해양분지(울릉분지)로 구성되어 있다. 이 연구의 대상지역인 후포분지는 해안에서 바다쪽으로 완만한 경사를 이루고 있으며 동서방향으로는 15 ~ 20 km의 폭을 가지며 남북방향으로 길게 발달한 트러프(trough)이다. 변위가 큰 정단층인 후포단층이 후포분지의 동쪽 경계를 이룬다.
본 연구를 위하여 기상청 국가지진관측망 자료를 활용하였다. 기상청의 지진관측은 1905년 우리나라에서 계기지진 관측이 시작된 이래 수 차례의 발전 단계를 거쳐 현재의 지진관측망에 이르고 있다.
STA/LTA 방법에 의하여 자동 검출된 이벤트 목록에는 자연지진 이외에도 연구지역 주변의 채석장 및 건설현장 등에서 발생하는 인공지진 신호, 관측소 배경잡음 수준에 따른 오작동에 의한 신호 등이 포함되어 있다. 우선 STA/LTA 방법에 의하여 추출된 이벤트에 대하여 자연지진 여부를 확인하여 연구지역내에서 발생한 총 56개의 지진자료를 확보하였다(Fig. 2). 기상청에서 2007년부터 2010년까지 발표한 총 지진의 수가 190여개 이며 연평균 약 47회의 지진이 우리나라에서 발생한다는 점을 고려한다면(기상청, 2011), 약 20 km X 20 km의 작은 연구지역 내에서 3년 8개월의 비교적 짧은 기간 동안 발생하고 수집된 56개의 자연지진은 상당히 많은 수라고 생각된다.
사용된 지진 중 가장 큰 지진은 2008년 12월 19일 발생한 규모 3.5 지진이며, 가장 작은 지진의 규모는 −0.1이다.
본 연구에서 사용하는 지진자료는 2007년 3월부터 2010년 10월 사이에 발생한 지진으로서, 자료의 규모-시간 관계 및 빈도수-시간 관계를 표시하면 Fig. 3과 같다. 사용된 지진 중 가장 큰 지진은 2008년 12월 19일 발생한 규모 3.

이론/모형

실제 지진의 위치를 구하는 과정에서는 우선 진원 위치와 시간의 초기치를 가정하고 이론적 지진파 도착시간을 계산하여 관측된 지진파 도착시간과의 차이를 구한다. 구해진 차를 이용하여 초기치를 수정하고, 수정된 초기치를 다시 진원 위치와 시간 추정을 위한 초기값에 사용하는 반복적 방법(iterative way)을 사용한다. 이런 반복은 미리 정해진 조건을 충족시킬 때 종결되며, 일반적으로 관측치와 이론치의 RMS (root-mean-square)를 최소화시키는 값에 도달 할 때까지 반복된다(e.
본 연구에서는 지진 발생위치의 상대적 정확성을 향상시키기 위하여 Joint Hypocenter Determination(JHD) 방법을 사용하였다. 이 방법에서는 지진요소(진원 위치와 시간)와 관측소 보정(station correction)을 동시에 결정한다.
Frequency-magnitude distribution of micro-earthquakes in the study area. Maximum-likelihood method was used to estimate the a- and b-value of the Gutenberg-Richter relation.
Gomberg, 1991; Rydelek and Sacks, 1989). 본 연구에서는 Gutenberg-Richter의 규모-빈도수 관계식을 이용하여 MC= 1.6, b-value = 0.84로 결정하였다(Fig. 4). 기상청 지진연보에 수록되는 지진의 최소 규모가 2.
한반도의 지각구조에 관한 연구는 중력과 지진자료를 이용하여 수행되어 왔다. 본 연구에서는 지진 발생위치 초기결정과 JHD 방법을 사용한 정밀 재결정을 위하여 김성균과 정부흥(1985)의 지진파 속도모델을 사용하였다(Table 1). 김성균과 정부흥은 경상분지를 포함한 한반도 남부지역 지구 표층부의 지진파 속도 구조를 1차원 속도모델에 보다 정확히 반영하기 위하여 지진원의 위치가 확실한 자연지진과 인공지진의 주시곡선을 사용하였다.

성능/효과

JHD 방법으로 지진의 발생위치를 재결정하는 과정에서는 12개의 지진은 부정확한 도착시간 측정, 속도모델의 부정확성 등으로 인하여 최종 결과목록에서 제외되었다. 결과적으로 44개의 지진 발생위치가 마지막으로 결정 되었다. 정밀 재결정된 지진의 발생위치는 평균적으로 서쪽으로 0.
4). 기상청 지진연보에 수록되는 지진의 최소 규모가 2.0임을 고려하면 연구지역 지진목록의 완성도가 상당히 향상되었다고 사료된다.

후속연구

기상청에서 2007년부터 2010년까지 발표한 총 지진의 수가 190여개 이며 연평균 약 47회의 지진이 우리나라에서 발생한다는 점을 고려한다면(기상청, 2011), 약 20 km X 20 km의 작은 연구지역 내에서 3년 8개월의 비교적 짧은 기간 동안 발생하고 수집된 56개의 자연지진은 상당히 많은 수라고 생각된다. 이러한 측면에서 본다면 본 연구지역은 아마도 우리나라에 존재하는 여러 지진 다발지역 중 하나라고 할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라 국민들의 지진에 대한 관심과 우려가 커지고 있는 이유는 무엇인가?	2004년 12월 26일 Sumatra-Andaman 지진 및 지진해일에 이어, 2011년 3월 11일 일본 도호쿠 대지진 및 지진해일의 피해를 목격하면서, 우리나라 국민들의 지진에 대한 관심과 우려가 커지고 있다. 특히 일본 도호쿠 지진의 경우 원자력 발전소 사고로 인한 방사능이 유출되면서 전 세계의 방사능 피해에 대한 우려도 더욱 커졌으며, 에너지 소비의 상당부분을 원자력으로 충당하고 있는 우리나라로서는 일본의 인적, 물적 피해를 남의 일처럼 볼 수도 없는 상황이 되었다.
	대규모의 지진이 다른 자연재해보다 피해 규모가 커질 가능성이 큰 이유는 무엇인가?	Geller, 1997). 또한 대규모의 지진은 인명손실, 재산손실 등의 1차적 재해와 더불어 화재, 주요시설의 가동 불능, 공공서비스의 중단, 사회적 혼란 야기 등의 2차적 재해를 수반할 수 있으므로 지진으로 인한 피해 규모는 다른 어떤 자연재해보다 커질 가능성이 크다(강수영 외, 2008). UN 산하 기구인 CRED(Center for Research on the Epidemiology and Disasters)의 통계 자료에 의하면 전 세계 지진 발생 횟수는 지구상에서 발생하는 총 자연재해 횟수의 10% 미만 이지만, 지진으로 인한 인명과 재산피해는 자연재해로 인한 전체 피해의 30%에 달하고 있다(CRED, 2011).
	지난 수십 년간 우리나라에서 발생한 지진 발생현황을 보면 대규모의 지진이 많지 않은데 그 이유는 무엇인가?	지난 수십 년간 우리나라에서 발생한 지진 발생현황을 보면 피해를 일으킬 수 있는 대규모의 지진 발생은 많지 않다. 그 이유는 우리나라가 비교적 안정된 유라시아 대륙판의 내부에 위치하며, 앞에서 언급한 판의 경계로부터 떨어져 있기 때문이다. 그러나 판 내부에서도 대규모의 지진이 발생하여 피해를 유발하기도 한다.

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표제어: PCR

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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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