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문제 정의
- 다양한 해안시설 영역에 대한 효율적 지진피해 예측 평가 목적의 기법적 방안 제시를 위하 여, 본 연구에서는 국내 해안 플랜트시설 영역을 선정하여 전세계적으로 가장 폭넓게 이용되고 있는 GIS 기반 지진피해 평가 시스템인 HAZUS를 적용한 예측 평가를 수행하였다. 특히, 금 번 HAZUS 기반 피해평가 과정에서는 실제 대상영역의 지반조사 자료의 종합 분석에 근거한 부지분류 조건을 HAZUS 내에서 분류 지도로 적용하여 지역적 지반 특성을 반영한 평가를 수행하였다.
- 지진공학적 지반특성에 따른 지반운동 증폭 정도의 정량적 변화를 반영하여 해안시설 영역에서의 지진피해 예측을 합리적으로 수행하기 위하여, 본 연구에서는 대상이 해안 매립 및 인근 내륙 절토를 통해 조성한 복합 시설물 분포 영역이라는 특성을 고려하여 권역화 된 여러 제어단위의 구역 형태로 블록화 하였다. 대상 영역을 총 17개의 블록으로 권역화 하였으며, 이 블록별로 VS30에 따른 부지분류 수행을 통한 지진공학적 지반특성의 정량화를 실시하고자 하였다. 구축한 지반 DB를 토대로 구역화 된 블록별 지반조사 정보들 파악해 본 결과, 5개의 블록(블록 11, 블록 14~블록 17)에는 기존 지반 조사 자료가 존재하지 않았다.
- 또한, 우리나라와 같이 시설물 지진피해 기록이 거의 전무한 경우에도 대상 시설물에 대한 취약도 곡선의 적용에 한계를 갖게 된다. 따라서 본 연구에서는 비록 지역적 특성이 다를 수는 있지만 기본적으로 HAZUS의 구성 DB에 내장된 시설물 지진취약도 곡선을 우선 활용하고자 하였다.
- 또한, 풍화암의 경우도 80m가 넘는 심도에서 조사되는 부지도 존재한다. 따라서 연구대상 해안시설 영역은 지진공학적 지반응답 특성의 다양성을 보이게 되고, 이러한 다양성은 HAZUS 기반 지진피해 예측의 기본적 특성 정보로 반영하고자 하였다.
- HAZUS에서는 피해 정도를 None부터 Slight, Moderate, Extensive, Complete의 순서로 총 5 단계로 제시하며, 지진취약도 곡선의 구분 단계와 동일하다. 또한, 각 시설물별 손상에 따른 피해액이 설정된 경우 손상 정도에 따라 자동적으로 피해액을 산출하여 제시해 준다. 본 연구에서는 대상 영역 내의 다양한 시설구조물들에 대해 유형을 분류하고 유형별 개수를 블록별로 구분하여 DB로 구현하였다.
- 이러한 분류 지도를 적용하지 않게 되면 대상 영역은 단일 부지로 분류되므로 그 지진피해 예측의 공간적 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 대표적 시설구조물인 저장 탱크의 지진취약도 함수를 차별적으로 도출 반영하여 예측 신뢰도를 향상시키기 위한 노력을 병행하였다. 다양하고 복잡한 HAZUS 구성 DB를 파악 분석하고 연구 영역의 지진피해 해석을 위한 DB 수정 반영을 성공적으로 진행하여 체계적인 HAZUS 적용 절차 기법을 확립하였다.
- 대상 영역에 대해 지반 특성을 지진공학적 관점에서 정량화함으로써 예측 신뢰도를 증진 시킬 수 있다. 본 연구에서는 HAZUS를 적용한 지진피해 예측의 기본적 지반 특성으로서 현행 국내외 내진설계기준의 부지분류 체계 (MOCT, 1997; ICC, 2000; Sun et al, 2005)에 따른 지반특성 정량화를 수행하고자 하였다. 부지분류 체계에서는 지진 시 지반운동의 증폭 정도를 우선 5 종류(A∼E 또는 S A ∼ S E )로 구분하게 된다.
- HAZUS-MH Earthquake의 지진재해 산출 방법에는 세 가지 유형이 있는데, 확률론적 방법, 결정론적 방법, 그리고 지진동분포도와 같은 정보를 직접 적용할 수 있는 사용자 지정 방법이 있다. 본 연구에서는 국내 지진원 특성 자료의 부족과 대상 지역의 강지진동 정보 부재 환경을 고려하여 확률론적 방법을 우선 적용하여 HAZUS의 적용성을 고찰하였다.
- 그러나 아직까지 우리나라는 일부 예시적 적용 수준에 국한되어 왔으며, 실제 대상 지역에 대한 지반특성의 합리적 고려나 시설물 특성의 개선 반영과 같은 체계적 적용은 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 이와 같은 HAZUS의 지역적 제한성을 극복하고 국내 해안 플랜트시설 영역 한 곳에 대한 체계적 지진피해 평가를 수행함으로써, 국내 해안 시설 영역에 대한 HAZUS의 모범적 적용 방안을 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서는 재현주기 500년 규모 6.0 및 재현주기 2500년 규모 6.5의 두 종류 지진 조건에 대해 피해평가를 수행하였다. 그림 9는 규모 6.
- 본 연구에서는 지진피해 평가의 절차적 체계화 및 신뢰도 향상을 위하여 대상 영역 내 주요 시설물인 저장탱크를 대상으로 해석적 접근을 통한 지진취약도 곡선(그림 2)을 도출하였다. 이를 토대로 HAZUS 적용을 위한 입력 확률변수인 평균과 분산으로 정리하였다(표 4).
- HAZUS 내장 지진취약도 함수를 이용하기 위해서는 관심 시설물들의 구조 및 재료 형식에 따른 전문가적 분류가 이루어져야 한다. 본 연구에서도 대상 영역에 대한 시설물 분류 및 적용을 통한 지진피해 평가 수행을 위하여, 위성영상을 이용한 초기의 가정적 추정 추출 과정과 그 이후 이어진 현장 답사를 통한 구조물 형식 및 재료에 따른 분류를 수행하고 시설물들의 규모에 해당되는 층수와 면적을 조사하였다. 답사 과정에서 각 시설물별 위치 번호를 부여하고 좌표를 획득하여 그에 따른 HAZUS에서의 유형 속성으로 정리하였다(FEMA, 2006;Zadeh, 2005).
- HAZUS를 이용한 지진피해 산출 과정에서 보다 정확하고 유용한 결과를 얻기 위해서는 내장 입력 DB 자료의 정확성이 중요하다. 이러한 이유로 본 연구에서는 연구 영역에 대한 종합적이고 체계적인 방문 조사와 현장자료 확보 분석을 병행하여 가능한 실질적 현황 자료를 반영하여 HAZUS DB에 입력하고자 하였다. HAZUS 활용을 위해 입력하여 구현해야 하는 DB는 미국 전체 주(state)에 대한 위치 정보 및 각 주별 County와 Tract 위치 정보를 저장한 syBoundary.
- 구축한 지반 DB를 토대로 구역화 된 블록별 지반조사 정보들 파악해 본 결과, 5개의 블록(블록 11, 블록 14~블록 17)에는 기존 지반 조사 자료가 존재하지 않았다. 이러한 이유로 자료가 존재하지 않는 블록에 대해서는 깊이 증가에 따른 전단파속도(VS ) 분포를 도출하지 않고 지형이나 과거 이력이 유사할 것으로 판단되는 주변 블록의 부지 분류 결과를 참고하기로 하였다.
- 지진공학적 지반특성에 따른 지반운동 증폭 정도의 정량적 변화를 반영하여 해안시설 영역에서의 지진피해 예측을 합리적으로 수행하기 위하여, 본 연구에서는 대상이 해안 매립 및 인근 내륙 절토를 통해 조성한 복합 시설물 분포 영역이라는 특성을 고려하여 권역화 된 여러 제어단위의 구역 형태로 블록화 하였다. 대상 영역을 총 17개의 블록으로 권역화 하였으며, 이 블록별로 VS30에 따른 부지분류 수행을 통한 지진공학적 지반특성의 정량화를 실시하고자 하였다.
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