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문제 정의
- 본 연구는 국내의 부족한 지진해일 유발 단층 지진원에 대한 정보를 대신하여 일본 원자력학회의 연구 결과에 기초하였다. 또한 선행된 지진해일 유발 단층 지진원에 대한 수치모의에서는 일본 원자력학회가 제시한 다수의 일본 서부해안 지진원들을 고려하여 파고 변수를 도출하였다.
- 국내에서 수행된 지진해일과 관련된 연구들은 대부분 수치모의 방법에 대한 타당성과 사용된 수치모의 프로그램을 검증하는 연구들로서, 지진해일에 의한 재해에 대해서도 발생 가능한 파고의 높이에 초점을 맞추어 연구가 수행되었다[9-12]. 본 연구는 원자력 발전소 부지를 대상으로 하는 연구로서, 지진해일에 의해 발생 가능한 파고뿐만 아니라 그 재현주기가 중요하게 고려되어야 한다. 하지만 그에 대한 정보가 부족하여 지진해일 재해도 분석에 대한 연구가 충분한 자료에 기초할 수 없으므로, 입력 자료와 관련된 불확실성을 고려할 수 있는 확률론적인 방법에 기반을 두고 수행하고자 한다.
- 지진해일 재해도는 장기간의 평균 지진해일 재해도 (long-term stationary tsunami hazard)와 현시점에서의 지진해일 재해도 (instantaneous tsunami hazard)로 평가된다. 본 연구는 원자력발전소 부지를 대상으로 수행되었기 때문에 장기간의 평균 지진해일 재해도에 주목하여 연구를 수행 하였다. 장기간의 평균 지진해일 재해도는 파고 h을 초과하는 연평균 확률 λ로서 나타낼 수 있으며 식 (1)로 계산된다.
- 본 연구에서는 국내 원자력발전소 부지 중 한 곳을 대상으로 확률론적인 방법을 이용하여 지진해일 재해도 분석을 수행하였다. 이를 위하여 선행연구에서 연구 대상 부지에 대한 일본 서부 해안의 지진해일 유발 단층 지진원에 대한 정보를 이용하여 지진해일 수치모의를 수행하였으며, 수치모의를 통하여 도출된 파고를 바탕으로 지진해일 재해도 분석을 위한 파고 변수를 도출하였다.
- 본 연구에서는 울진 원자력 발전소 부지를 연구 대상 부지로 선정하여 확률론적 지진해일 재해도 분석을 수행하고자 한다. 울진 원자력 발전소는 동해안에 위치한 발전소로, 발전소 부지에 영향을 미칠 수 있는 지진해일 진원역에는 일본 홋카이도 서부의 동해 먼 바다, 일본 중북부의 동해 먼 바다, 우리나라 강원도 및 경상도의 동해 근해 지역 등이 있다.
- 이를 통하여 본 연구의 연구대상 부지인 울진 원자력 발전소에 대하여 가장 영향력이 크다고 판단되는 일본 사도섬 북쪽 바다에 위치한 지진해일 유발 단층 지진원에 대한 정보를 바탕으로 지진해일 재해도 분석을 수행하고자 한다. 이는 본 연구가 국내 원자력발전소에 대한 확률론적 지진해일 재해도 분석 방법의 적용 타당성을 검토하기 위한 것으로, 다수의 지진원을 고려하는 것보다는 단일 지진원을 바탕으로 민감도 분석을 비롯한 지진해일 재해도 분석과 관련된 일련의 연구에 대하여 종합적으로 기술하기 위한 것이다.
- 하지만 본 연구에서는 확률론적 지진해일 재해도 분석에 대한 계산 과정과 민감도 분석에 초점을 두어 다수의 지진원에 대한 서술보다는 연구 대상 부지와 가장 가까운 하나의 지진원만을 고려하여 수행되었다. 이는 확률론적 지진해일 재해도 분석과 관련된 일련의 연구 과정을 함께 기술하고자 한 것으로, 확률론적 지진해일 재해도 분석 방법에 대한 국내 적용 가능성을 보이고자 한 것이다. 따라서 본 연구를 통하여 제시된 지진해일 재해도가 연구 대상 부지에 대한 지진해일 재해도를 나타내지는 못한다.
- 분석을 통하여 도출된 파고변수는 발생 가능한 최대 잠재지진의 규모와 지진원의 위치 및 단층의 주향에 의한 영향이 큰 것으로 판단되었다. 이를 통하여 본 연구의 연구대상 부지인 울진 원자력 발전소에 대하여 가장 영향력이 크다고 판단되는 일본 사도섬 북쪽 바다에 위치한 지진해일 유발 단층 지진원에 대한 정보를 바탕으로 지진해일 재해도 분석을 수행하고자 한다. 이는 본 연구가 국내 원자력발전소에 대한 확률론적 지진해일 재해도 분석 방법의 적용 타당성을 검토하기 위한 것으로, 다수의 지진원을 고려하는 것보다는 단일 지진원을 바탕으로 민감도 분석을 비롯한 지진해일 재해도 분석과 관련된 일련의 연구에 대하여 종합적으로 기술하기 위한 것이다.
- 본 연구는 원자력 발전소 부지를 대상으로 하는 연구로서, 지진해일에 의해 발생 가능한 파고뿐만 아니라 그 재현주기가 중요하게 고려되어야 한다. 하지만 그에 대한 정보가 부족하여 지진해일 재해도 분석에 대한 연구가 충분한 자료에 기초할 수 없으므로, 입력 자료와 관련된 불확실성을 고려할 수 있는 확률론적인 방법에 기반을 두고 수행하고자 한다. 기존 우리나라에서 수행되었던 지진해일 재해도 분석은 원자력 발전소의 부지고를 결정하기 위하여 수행된 단순한 분석이었으므로, 본 연구에서는 일본에서 수행되었던 확률론적 지진해일 재해도 분석 방법[13-16]을 적용하였다.
가설 설정
- 지진해일의 파고에 대한 초과확률은 지진해일에 대한 확률밀도 함수에 대한 적분을 통하여 계산되며, 이를 위하여 지진해일의 파고에 대한 확률밀도함수가 필요하다. 지진해일의 파고에 대한 확률분포는 대수정규분포를 따르는 것으로 가정하며 지진해일 수치모의를 통하여 산정된 파고 변수와 수치모의에 의한 편차가 대수정규분포의 중앙값과 표준편차가 된다. Fig.
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