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문제 정의
- 본 연구에서 고려한 지반운동에 영향을 미치는 변수 중에서 전단파속도는 지반특성으로 인해 스펙트럴 가속도가 진폭되는 정도를 평가하기 위해서 활용되었다. 현행 국내 내진설계기준에서 지반조건의 분류시 적용하는 상부 30 m 토층의 평균 전단파속도(VS30)를 이용하여 Fig.
- 본 연구에서는 구조물의 지진응답에 중요한 영향을 미치는 스펙트럴 가속도를 예측하기 위한 연구의 일환으로, 강진지역의 지반운동 예측에 널리 활용되고 있는 Graizer and Kalkan의 연구[17]에 기반하여 국내 지반운동 특성에 맞는 스펙트럴 가속도 예측방법을 제시하고자 하였다. Graizer and Kalkan의 스펙트럴 가속도 예측방법에서는 지반운동에 영향을 미치는 변수들을 진원거리 (fault distance), 모멘트규모 (moment magnitude), 전단파속도(shear-wave velocity)로 분류한 후, 다중회기분석을 통해 서로간의 상관관계분석을 수행하여 경험식 (empirical equation)과 예측계수 (estimator coefficient)를 제시하고 있다.
- 본 연구에서는 국내 지진기록 및 지반운동특성을 고려하여 스펙트럴 가속도 응답을 예측하는 방법을 제시하고자 하였다. 이에 국내 주요지진에 대한 관측 자료로부터 가속도 응답 스펙트럼에 영향을 미치는 요인들을 분류하고 각각의 상관관계를 분석하여 스펙트럴 형상을 예측하는 식을 도출하였다.
- 본 장에서는 Graizer and Kalkan에 의해 제시된 지반운동예측식 작성방법에 따라 국내 지진기록 및 지반특성을 고려한 근사 스펙트럴 형상함수를 작성하였으며, 이를 Table 1에 포함되어 있지 않은 지진기록에 적용하여 본 연구에서 제시하는 근사 스펙트럴 형상 함수가 적정한 신뢰도를 확보하고 있음을 보이고자 하였다.
- 또한, Graizer and Kalkan의 예측방법은 기존의 연구들에서 스펙트럴 가속도를 계산하기 위해 고려하고자 하는 주기마다 회기분석을 반복수행하여야 하며 복잡한 예측계수 행렬을 가진다는 제한사항을 단일 예측계수를 가진 주기에 대해 연속적인 함수식을 제시함으로서 보다 간략화 하였다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 지반운동과 관련된 관측이 시작된 최근 20년간 지진원관련 데이터를 분석하여 지반운동에 영향을 미치는 요인간의 상관관계를 분석한 후, 국내 지반운동 및 지진원 특성을 고려한 스펙트럴 가속도 예측식을 제시하였다. 최종적으로 예측식으로 획득한 스펙트럴 형상 (정규화된 스펙트럴 가속도)에 최대지반가속도를 곱하여 가속도 응답스펙트럼을 작성한 후 지진관측소에서 측정된 스펙트럴 가속도와 비교하여 신뢰도를 확인하였다.
- Table 3에 제시된 지진기록은 앞서 본 연구에서 고려한 20개 지진기록 데이터베이스에 포함되지 않은 지진목록이다. 전남 신안군 (2013), 인천 백령도 (2013), 충남 태안군 (2014)에서 모멘트 규모 4.0이상으로 비교적 근래에 발생한 지진이며, 이를 통하여 본 연구에서 제시하는 방법이 국내에서 임의적으로 발생가능한 지진에 대한 예측정도를 파악하고자 하였다. Fig.
제안 방법
- 본 연구에서 사용한 지진규모는 한국지질자원연구원과 기상청에서 고시된 국내 발생 지진기록의 진앙에서 100 km 떨어진 지점에서 측정한 지진파의 최대진폭을 바탕으로 한 리히터 규모를 활용하였다.
- 본 연구에서는 지반운동기록으로부터 획득한 가속도 응답스펙트럼을 최대지반가속도에 대하여 정규화한 스펙트럴 형상 (Spectral shape)을 산정하고 통계적으로 분석하였다.
- 이 방법에서는 근사 스펙트럴 형상 함수를 주기에 대해 연속한 함수로 고려하며 스펙트럴 가속도, 주기 그리고 지진기록관련 변수 (M, R, VS30)를 3개의 축으로 하는 3차원의 그래프에 곡면접합 (surface fitting)시켜야 한다. 3차원 그래프를 직접적으로 곡면 접합하는 다양한 방법들이 있지만, Fig. 7과 같이 3차원 스펙트럴 형상이 가진 불규칙성을 고려하여 다음과 같은 비선형 최적화(Nonlinear optimization)과정을 수행하여 함수식을 도출하였다.
- 이에 Graizer and Kalkan의 연구[17]에서는 스펙트럴 형상에 영향을 미치는 주요 변수들을 분류하여 이들의 상관관계를 통계적으로 분석함으로서 경험식 (empirical equation)을 제시하고자 하였다. 이 때, Graizer and Kalkan [17]에서는 스펙트럴 형상을 결정짓는 변수들을 1) 스펙트럴 형상의 최댓값, I(M,R), 2) 스펙트럴 형상의 최댓값이 나타나는 주기 (지배주기), μ(M,R,VS3O), 3) 스펙트럴 형상의 폭, S(M,R), 4) 최댓값 이후(post-peak) 그래프 기울기의 변곡점 위치,T (M,R,VS3O)등 총 4가지로 분류하여, 각각의 수치들을 모멘트규모(M), 진앙거리(R), 전단파속도(VS30)에 의해 결정되도록 통계적으로 처리하였다.
- 4) 1404개의 지반운동기록에 포함되지 않은 국내 발생 지진을 선정한 후가속도 응답 스펙트럼을 예측하여 본 연구에서 제안한 방법이 임의적으로 발생가능한 지진에 대한 예측정도를 파악하였다.
- 동일한 모멘트 규모의 지반운동기록에 대해서 진앙거리에 따른 스펙트럴 형상의 변동을 확인하기 위해 Fig. 3에 규모 4.55에 해당하는 2007년 발생한 오대산지진 (Table 1의 No. 14 지진)의 지반운동기록에 대한 스펙트럴 형상을 도시하였다. 진앙거리가 0~50 km 범위의 평균 스펙트럴 형상은 최댓값을 나타내는 주기가 0.
- 따라서 본 연구에서는 그래프 형상을 결정하는 변수들(I,μ,S,Tsp)에 대해 지반운동기록을 대표하는 변수들(M, R, VS30)을 매개변수로 고려하여 하위함수를 작성하였으며, 이와 같은 하위함수를 통해 Fig. 7과 같이 3차원 곡면 형태를 가지는 스펙트럴 형상을 간단하게 추정할 수 있다.
- 변수들 (I,μ,S,Tsp)에 대한 하위함수를 작성하기 위해 Fig. 9과 같이그래프 형상을 결정하는 변수들과 지반운동기록을 대표하는 변수들 간의 일대일 상관관계를 분석하였다.
- 이와 같이 도출된 예측식에 지역별 최대지반가속도를 고려하여, 최종적으로 응답스펙트럼을 작성하였으며 지진 관측소에서 측정한 결과와 비교하여 신뢰도를 확인하였다. 본 연구에서 스펙트럴 가속도 응답을 예측하기 위해 고려한 전단파 속도는 국내에 충분한 자료가 존재하지 않은 관계로 예측식을 사용하여 작성하였으며, 이는 실제 측정값과 비교하여 차이가 발생할 수 있다. 하지만 향후 국내 지반의 전단파 속도에 대한 연구 자료가 개선되면 본 연구에서 제시하는 방법론을 통해 보다 향상된 예측결과를 기대할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 식 (4)와 같이 앞서 언급한 F1(T)와 F2(T)를 더한 식을 기본 계형으로하여 예측하고자 하는 지진기록의 근사 스펙트럴 형상 함수, SAnorm(T)를 추정하였다.
- 본 연구에서는 이와 같은 예측계수를 획득하기 위해 변수 μ,S,Tsp를 출력변수로 하고, 하위함수의변수 M, R, VS30를 예측변수로 고려하는 다중선형회귀분석의 방법을 사용하였다.
- 즉 수집된 원시자료에 대해서 신호에 따라 직류성분이 큰 경우, 신호가 기울기를 가지는 경우가 있으므로 자료 처리시 이를 제거하는 과정을 수행하였다. 신호의 특성별로 이를 제거해 주어야 하며 직류성분 제거는 직류 성분 필터, 기울기성분은 선형 필터, 시간간격별 처리를 위해서는 이동 평균 필터를 사용하여 초기 필터링을 실시하였다. 또한 각 관측소에서 관측한 3개 성분 (수직, 동서, 남북)을 이용하였고 자료는 응답스펙트럼 분석을 위한 가속도 자료로 1초당 100개의 추출 간격으로 생성된 자료를 사용하였다.
- 우선, 모멘트 규모의 영향을 분석하기 위해, Table 1의 지진관련 데이터베이스 중에서 규모 3이상에 해당하는 M 3.21 ~ 5.08의 범위의 지반운동기록의 평균 응답스펙트럼으로부터 도출한 스펙트럴 형상을 Fig. 2에 도시하였다. 스펙트럴 형상의 최댓값 (spectral peak)은 지진기록의 모멘트 규모에 따라 유사하였으나, 모멘트 규모가 증가함에 따라서 스펙트럴 형상의 최댓값이 나타나는 주기 (predorminant period, 지배주기)가 최소 0.
- 본 연구에서 사용한 지진규모는 한국지질자원연구원과 기상청에서 고시된 국내 발생 지진기록의 진앙에서 100 km 떨어진 지점에서 측정한 지진파의 최대진폭을 바탕으로 한 리히터 규모를 활용하였다. 이때, 강진지역에서 수행한 스펙트럴 가속도 예측관련 연구가 대다수 모멘트 규모를 기반으로 통계적 분석을 수행하였기에 향후 이와 비교를 수행하고자 리히터 규모를 모멘트 규모로 치환하여 적용하였다. Kramer [21]에서는 모멘트 규모 6이하의 지진에 대해서는 리히터 규모와 모멘트 규모가 거의 동일하다고 제시하고 있으며 이를 고려하여 본 연구에서 적용한 모멘트 규모를 도출하였다.
- 본 연구에서는 국내 지진기록 및 지반운동특성을 고려하여 스펙트럴 가속도 응답을 예측하는 방법을 제시하고자 하였다. 이에 국내 주요지진에 대한 관측 자료로부터 가속도 응답 스펙트럼에 영향을 미치는 요인들을 분류하고 각각의 상관관계를 분석하여 스펙트럴 형상을 예측하는 식을 도출하였다. 이와 같이 도출된 예측식에 지역별 최대지반가속도를 고려하여, 최종적으로 응답스펙트럼을 작성하였으며 지진 관측소에서 측정한 결과와 비교하여 신뢰도를 확인하였다.
- 지진 자료처리에 있어서 정확한 계산에 장애가 되는 요소를 초기에 제거해 주는 것이 중요하다. 즉 수집된 원시자료에 대해서 신호에 따라 직류성분이 큰 경우, 신호가 기울기를 가지는 경우가 있으므로 자료 처리시 이를 제거하는 과정을 수행하였다. 신호의 특성별로 이를 제거해 주어야 하며 직류성분 제거는 직류 성분 필터, 기울기성분은 선형 필터, 시간간격별 처리를 위해서는 이동 평균 필터를 사용하여 초기 필터링을 실시하였다.
- 최대지반가속도 값으로는 선행연구들에 의해 제시된 다양한 유형의 PGA 예측식을 사용할 수 있으나, 본 연구에서는 근사 스펙트럴 형상 함수 자체의 신뢰도를 다른 요인의 영향 없이 직접적으로 평가하기 위하여 국내 120개 관측소에서 측정된 최대지반가속도 값을 사용하여 가속도 응답 스펙트럼을 작성하였다. Fig.
- 최종적으로 식 (5) ~ (8)에서 구한 스펙트럴 형상을 결정하는 변수들(I,μ,S,Tsp)의 하위함수를 근사 스펙트럴 형상 함수의 기본 계형인 식 (4)에 대입한 후, 이 식을 통해 본 연구에서 고려한 1404개의 지반운동기록에 대한 스펙트럴 형상을 재추정 하였다.
- 이에 본 연구에서는 국내에서 지반운동과 관련된 관측이 시작된 최근 20년간 지진원관련 데이터를 분석하여 지반운동에 영향을 미치는 요인간의 상관관계를 분석한 후, 국내 지반운동 및 지진원 특성을 고려한 스펙트럴 가속도 예측식을 제시하였다. 최종적으로 예측식으로 획득한 스펙트럴 형상 (정규화된 스펙트럴 가속도)에 최대지반가속도를 곱하여 가속도 응답스펙트럼을 작성한 후 지진관측소에서 측정된 스펙트럴 가속도와 비교하여 신뢰도를 확인하였다.
- 본 연구에서 고려한 지반운동에 영향을 미치는 변수 중에서 전단파속도는 지반특성으로 인해 스펙트럴 가속도가 진폭되는 정도를 평가하기 위해서 활용되었다. 현행 국내 내진설계기준에서 지반조건의 분류시 적용하는 상부 30 m 토층의 평균 전단파속도(VS30)를 이용하여 Fig. 4와 같이 전단파속도의 범위를 100 m/sec로 구분하여 비교하였다. 스펙트럴 형상은 전단파속도에 따라 최댓값과 지배주기에 차이를 나타내었다.
대상 데이터
- 20건의 지진에 대해서 한국지질자원연구원 (KIGAM)과 한국기상청 (KMA)의 관측소 데이터를 사용하였으며, 전국적으로 120개소의 관측소에서 측정된 데이터를 사용하였다.
- 개별 지반운동기록에 대한 근사 스펙트럴 형상 함수의 생성을 위하여 Table 1에서 제시하는 1404개의 지반운동기록에 대한 분석을 실시하였다. 이 때, Fig.
- 신호의 특성별로 이를 제거해 주어야 하며 직류성분 제거는 직류 성분 필터, 기울기성분은 선형 필터, 시간간격별 처리를 위해서는 이동 평균 필터를 사용하여 초기 필터링을 실시하였다. 또한 각 관측소에서 관측한 3개 성분 (수직, 동서, 남북)을 이용하였고 자료는 응답스펙트럼 분석을 위한 가속도 자료로 1초당 100개의 추출 간격으로 생성된 자료를 사용하였다. Table 1에는 사용된 지진의 날짜, 규모, 위치 , 진앙거리 등의 정보를 나타내었다.
- 본 연구에서는 2001년에서 2014년에 이르는 동안 한반도에서 발생한 20건 지진의 1404개의 지반운동기록을 활용하였다. 20건의 지진에 대해서 한국지질자원연구원 (KIGAM)과 한국기상청 (KMA)의 관측소 데이터를 사용하였으며, 전국적으로 120개소의 관측소에서 측정된 데이터를 사용하였다.
- 5에서는 본 연구에서 고려한 국내 지반운동기록과 강진지역의 평균 가속도 스펙트럼에 대한 스펙트럴 형상을 비교하였다. 이 때, 강진지역의 지반운동기록은 미국의 FEMA에서 수행한 ATC63 [24]에서 사용된 데이터군을 고려하였다. Fig.
데이터처리
- 3) 본 연구에서는 3차원 비선형 최적화 방법을 통해 스펙트럴 가속도 예측식을 제시하였으며, 이를 바탕으로 국내에 대한 가속도 응답스펙트럼을 작성하여 지진 관측소의 측정결과와 비교하였다.
- 본 연구에서는 이와 같은 예측계수를 획득하기 위해 변수 μ,S,Tsp를 출력변수로 하고, 하위함수의변수 M, R, VS30를 예측변수로 고려하는 다중선형회귀분석의 방법을 사용하였다. 변수 I에 대한 하위함수 작성은 앞선 변수들과는 달리 지수함수 형태의 회귀분석 (Exponential model regression analysis) 방법을 사용하였다. 이는 Fig.
- 이에 국내 주요지진에 대한 관측 자료로부터 가속도 응답 스펙트럼에 영향을 미치는 요인들을 분류하고 각각의 상관관계를 분석하여 스펙트럴 형상을 예측하는 식을 도출하였다. 이와 같이 도출된 예측식에 지역별 최대지반가속도를 고려하여, 최종적으로 응답스펙트럼을 작성하였으며 지진 관측소에서 측정한 결과와 비교하여 신뢰도를 확인하였다. 본 연구에서 스펙트럴 가속도 응답을 예측하기 위해 고려한 전단파 속도는 국내에 충분한 자료가 존재하지 않은 관계로 예측식을 사용하여 작성하였으며, 이는 실제 측정값과 비교하여 차이가 발생할 수 있다.
- 20건의 지진에 대해서 한국지질자원연구원 (KIGAM)과 한국기상청 (KMA)의 관측소 데이터를 사용하였으며, 전국적으로 120개소의 관측소에서 측정된 데이터를 사용하였다. 측정된 자료의 처리는 한국지질자원연구원 및 기상청에서 제시하는 Analyst 프로그램을 사용하여 수행하였다. 지진 자료처리에 있어서 정확한 계산에 장애가 되는 요소를 초기에 제거해 주는 것이 중요하다.
이론/모형
- Kramer [21]에서는 모멘트 규모 6이하의 지진에 대해서는 리히터 규모와 모멘트 규모가 거의 동일하다고 제시하고 있으며 이를 고려하여 본 연구에서 적용한 모멘트 규모를 도출하였다. 전단파속도(VS30)는 Matsuoka and Midorikawa[22]에서 지형분류와 표고에 따라 제시한 경험식을 바탕으로 식(1)과 같이 평가되었다.
성능/효과
- 1) 지반운동의 특성을 대표하는 변수로서 진앙거리, 모멘트 규모, 전단파속도는 스펙트럴 형상의 결정에 중요한 영향을 나타내었다.
- 2) 본 연구에서 고려한 국내 지반운동기록과 강진지역의 평균 가속도 스펙트럼에 대한 스펙트럴 형상을 비교한 결과, 국내 평균 가속도 스펙트럼은 강진지역과 비교하여 0.1초 이하 단주기 영역에 스펙트럴 형상의 최댓값과 지배주기가 분포하였으며, 강진지역의 경우에는 0.1초에서 1초사이의 주기영역에 분포하였다.
- 이 때, 강진지역의 지반운동기록은 미국의 FEMA에서 수행한 ATC63 [24]에서 사용된 데이터군을 고려하였다. Fig. 5에서 제시하는 바와 같이 국내 평균 가속도 스펙트럼은 강진지역과 비교하여 0.1초 이하의 단주기 영역에 스펙트럴 형상의 최댓값과 지배주기가 분포하였으며, 강진지역의 경우에는 0.1초에서 1초사이의 주기영역에 스펙트럴 형상의 최댓값과 지배주기가 분포하였다. 또한 스펙트럴 형상의 폭은 강진지역이 크게 관찰되었으며, 스펙트럴 형상의 최댓값은 국내와 강진지역의 경우가 큰 차이는 없었으나 국내의 경우 스펙트럴 형상이 최댓값을 중심으로 급격한 감소 경향을 나타내는데 반해 강진지역은 보다 완만한 감소 경향을 나타내었다.
- 3) 본 연구에서는 3차원 비선형 최적화 방법을 통해 스펙트럴 가속도 예측식을 제시하였으며, 이를 바탕으로 국내에 대한 가속도 응답스펙트럼을 작성하여 지진 관측소의 측정결과와 비교하였다. 결과적으로 모멘트 강도가 증가함에 따라 예측값과 실제값의 비는 1.0에 근접하였으며 변동계수가 감소하는 경향을 나타내었다. 즉, 모멘트 강도가 증가함에 따라예측식의 정확도가 높아졌으며, 모멘트 규모가 3.
- 그러나 본 연구에서는 국내의 기반암 관련 정보가 충분치 않고 스펙트럴 형상이 장주기 영역에서 감쇠되는 정도가 지진기록별로 유사하다는 특성으로 인해 고려한 모든 지반운동기록의 스펙트럴 형상을 가장 잘 모사할 수 있는 대푯값으로 Dsp와 ς를 결정하였으며각각 1.75와 1.25의 수치를 가진다.
- 12에서는 Table 1에 제시된 지진기록 데이터베이스와 Table 3에서 제시된 추가 지진기록의 측정값과 예측값의 비교결과를 함께 제시하였다. 그림에서 볼 수 있듯이 추가적으로 고려한 지반운동기록의 예측결과가 기존 데이터베이스를 활용한 예측결과의 산포도와 유사한 경향을 나타내었으며, 변동계수는 최대 스펙트럴 가속도 예측결과에 대해 32%, 지배주기 예측결과에 대해 57%로 나타나 1404개 지반운동기록 데이터베이스에 대한 최대 스펙트럴 가속도 및 지배주기 예측결과의 변동계수인 인 38%, 52%와 유사하게 평가되었다.
- 4) 1404개의 지반운동기록에 포함되지 않은 국내 발생 지진을 선정한 후가속도 응답 스펙트럼을 예측하여 본 연구에서 제안한 방법이 임의적으로 발생가능한 지진에 대한 예측정도를 파악하였다. 근사 스펙트럴형상 함수를 사용하여 작성한 그래프는 지진 관측소의 측정결과와 전체적인 그래프 경향이 유사하게 나타났으며, 1초미만의 단주기 영역에서 나타나는 스펙트럼 형상의 최댓값과 지배주기를 10% 미만의 오차를 가지고 비교적 정확하게 예측하는 것으로 평가되었다.
- 따라서 변수 I,μ,S,Tsp는 M, R, VS30를 하위함수를 위한 매개변수로 고려하는 것이 타당하다고 판단하였다.
- 1초에서 1초사이의 주기영역에 스펙트럴 형상의 최댓값과 지배주기가 분포하였다. 또한 스펙트럴 형상의 폭은 강진지역이 크게 관찰되었으며, 스펙트럴 형상의 최댓값은 국내와 강진지역의 경우가 큰 차이는 없었으나 국내의 경우 스펙트럴 형상이 최댓값을 중심으로 급격한 감소 경향을 나타내는데 반해 강진지역은 보다 완만한 감소 경향을 나타내었다.
- 진앙거리와 모멘트규모의 증가는 스펙트럴 형상의 최댓값 및 지배주기의 증가에 영향을 나타내었으며, 특히 모멘트규모는 스펙트럴 형상의 폭변화에도 영향을 나타내었다. 또한 전단파속도가 감소함에 따라 지배주기와 스펙트럼의 최댓값은 증가하는 경향을 나타내었다.
- 1에서는 본 연구에서 사용한 모든 지반운동기록에 대하여 모멘트규모 (M), 진앙거리(R), 전단파속도(VS30)의 각 변수간 상관관계를 도시한 것이다. 모멘트 규모와 진앙거리 사이에는 높은 상관성은 나타나지 않았으며, 최대지반가속도는 진앙거리가 커짐에 따라 반비례하여 감소하는 경향을 나타내었다. 전단파 속도는 200 ~ 1,600 m/s의 범위에서 분포하였으며, 진앙거리와는 높은 상관성을 나타내지 않고 지반의 종류(SA~SE)에 따라 구분되는 경향을 나타내었다.
- 전단파 속도는 200 ~ 1,600 m/s의 범위에서 분포하였으며, 진앙거리와는 높은 상관성을 나타내지 않고 지반의 종류(SA~SE)에 따라 구분되는 경향을 나타내었다. 본 연구에서 고려된 관측소 데이터는 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 SC지반과 SD지반에 대부분의 데이터가 분포하는 것으로 나타났다.
- 2에 도시하였다. 스펙트럴 형상의 최댓값 (spectral peak)은 지진기록의 모멘트 규모에 따라 유사하였으나, 모멘트 규모가 증가함에 따라서 스펙트럴 형상의 최댓값이 나타나는 주기 (predorminant period, 지배주기)가 최소 0.07초에서 최대 0.25초로 증가하였다. 또한 모멘트 규모가 증가하면 스펙트럴 형상 아래의 면적, 즉 그래프의 폭이 커지는 경향을 확인할 수 있었다.
- 1초에서 1초사이의 주기영역에 분포하였다. 스펙트럴 형상의 폭은 강진지역이 크게 관찰되었으며, 스펙트럴 형상의 최댓값은 국내와 강진지역이 큰 차이가없었다. 반면 스펙트럴 형상의 감소경향은 강진지역이 보다 완만한 감소경향을 나타내었다.
- 이 때, ς=0.5을 사용하여 곡선 근사 (curve fitting)하면 장주기영역에서 스펙트럴 형상이 과소평가되므로, ς=1.75의 수치로 조정하여 장주기에서의 스펙트럴 형상 함수를 평균 스펙트럴 형상에 최적으로 근사화시켰다.
- 앞의 경우와 마찬가지로 진앙거리가 증가함에 따라 스펙트럴 형상의 폭이 커지는 경향이 나타났다. 이러한 스펙트럴 형상의 변동 경향은 특정 지반운동기록 뿐만 아니라 본 연구에서 고려한 다른 지진에 대해서도 유효하게 적용되었다.
- 모멘트 규모와 진앙거리 사이에는 높은 상관성은 나타나지 않았으며, 최대지반가속도는 진앙거리가 커짐에 따라 반비례하여 감소하는 경향을 나타내었다. 전단파 속도는 200 ~ 1,600 m/s의 범위에서 분포하였으며, 진앙거리와는 높은 상관성을 나타내지 않고 지반의 종류(SA~SE)에 따라 구분되는 경향을 나타내었다. 본 연구에서 고려된 관측소 데이터는 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 SC지반과 SD지반에 대부분의 데이터가 분포하는 것으로 나타났다.
- 0에 근접하였으며 변동계수가 감소하는 경향을 나타내었다. 즉, 모멘트 강도가 증가함에 따라예측식의 정확도가 높아졌으며, 모멘트 규모가 3.0이하일 때의 정확도는 제한되었다.
- 1) 지반운동의 특성을 대표하는 변수로서 진앙거리, 모멘트 규모, 전단파속도는 스펙트럴 형상의 결정에 중요한 영향을 나타내었다. 진앙거리와 모멘트규모의 증가는 스펙트럴 형상의 최댓값 및 지배주기의 증가에 영향을 나타내었으며, 특히 모멘트규모는 스펙트럴 형상의 폭변화에도 영향을 나타내었다. 또한 전단파속도가 감소함에 따라 지배주기와 스펙트럼의 최댓값은 증가하는 경향을 나타내었다.
- 최대 스펙트럴 가속도 값과 가속도 응답스펙트럼의 지배주기는 고려된 지반운동기록의 모멘트 강도가 증가함에 따라 표본점들의 평균값이 1.0에 근접하여 밀집된 산포도를 나타내었으며, 변동계수 (Coefficient, of variation, COV)가 감소하여 모멘트 강도의 증가에 따라 예측식의 정확도가 높아지는 것을 확인하였다.
후속연구
- 본 연구에서 스펙트럴 가속도 응답을 예측하기 위해 고려한 전단파 속도는 국내에 충분한 자료가 존재하지 않은 관계로 예측식을 사용하여 작성하였으며, 이는 실제 측정값과 비교하여 차이가 발생할 수 있다. 하지만 향후 국내 지반의 전단파 속도에 대한 연구 자료가 개선되면 본 연구에서 제시하는 방법론을 통해 보다 향상된 예측결과를 기대할 수 있을 것이다. 본 연구를 통하여 도출한 결론을 정리하면 다음과 같다.
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