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문제 정의
- 이전과 다르게, 이번 지진으로 총저수량 규모가 722여 천톤에 이르는 대형 저수지에 종방향 균열 피해가 나타났다는 것은 큰 우려사안이었다. 따라서 우선 대형 자연재해 대비를 위한 비상대처계획 수립 대상 저수지 (총저수량 기준 30만 톤 이상)에 대한 저수지 주변 지질구조선 등을 파악 및 분석하여 지질재해 취약성 평가지표를 수립하고, 이를 통한 소규모 저수지에 대한 지질재해 취약성을 살펴보고자 하였다.
- 본 연구는 국내 농업용 저수지를 대상으로 주변 단층분포 특성에 따른 지질재해 취약성 등급화를 통해 지진 시 우선수위를 정하여 저수지 안전성 확보를 위해서 효과적으로 비상대응체계를 확립하는데 그 목적이 있다. 연구지역 내 저수지 제체 중앙을 기준으로 2 km 반경을 저수지별 지질재해 취약성 영향범위로 설정하였다.
- 또한 내진보강을 위한 대상 저수지 선정시에도 기존의 설계기준인 총저수량과 제고 이외에 주변 지질구조선에 따른 취약성 등급 결과를 활용한 새로운 보강기준의 적용이 필요하다. 이를 위해서 본 연구에서는 저수지 주변 단층분포 특성을 고려한 저수지별 지질재해 취약성을 평가할 수 있는 평가지표를 개발하고 이를 통해 등급화 방안 마련 및 이의 활용방안을 제시하고자 하고자 하였다. 또한, 최근에 본진이후 여진이 계속되고 지진 안전에 대한 국민적인 관심이 높아졌으며, 공사관리 노후 저수지에 대한 종합적인 지진대처 방안 마련 필요에 따라 저수지 안전성 확보를 위한인근 지질재해 취약성을 고찰하였다.
제안 방법
- 총저수량이 가장 큰 회학저수지에 대하여(Fig. 1의 검정색 원형 및 Fig. 4(a)의 검정색 사각형), 지진에 따른 저수지 주변 지질구조 및 기초지반 특성을 고찰하였다.
- 연구지역 내 저수지 제체 중앙을 기준으로 2 km 반경을 저수지별 지질재해 취약성 영향범위로 설정하였다. 각 저수지별 영향범위에 대해 내진성능, 정밀 안전진단, 지진영향 및 지질구조선에 대해 분석하였다. 또한 저수지별 지질 재해 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질 구조선 평가지표를 정립하고 산정방법을 개발하였고, 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 저수지별 종합취약성 우선순위를 결정하는데 이용하였다.
- 연구지역 내 저수지 제체 중앙을 기준으로 2 km 반경을 저수지별 지질재해 취약성 영향범위로 설정하였다. 각 저수지별 영향범위에 대해 내진성능, 정밀 안전진단, 지진영향 및 지질구조선에 대해 분석하였으며, 이를 저수지별 지질재해 취약성 평가의 구성요소로 정립하고 산정방법을 개발하였다.
- 앞서 살펴본 바와 같이, 연구지역 내 저수지 제체 중앙을 기준으로 2 km 반경을 저수지별 지질재해 취약성 영향범위로 설정하였다. 각 저수지별 영향범위에 대해 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선 평가지표를 구하고, 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 저수지별 종합취약성을 결정하였다. 최종적으로, 저수지별 설정한 영향범위 내 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선을 분석하여 종합적인 취약성 평가지수 산정식(1)을 다음과 같이 구하였다.
- 연구지역 내 지질재해 취약성 평가 대상 저수지는 21개소가 해당되며, 저수지 제체를 중심으로 위치보정을 실시하였다. 그리고 GIS Geoprocessing Tool 을 활용하여, 저수지 제체 위치정보를 기준으로 2 km Buffer를 실시하여 지질재해 영향범위 및 추가적인 지형분석을 실시하였다 (Bae [3], Hubbard et al. [4], Kassou et al. [5]). 지질재해 종합평가에 있어서 평가 지표는 여러 번에 걸쳐서 전문가 의견을 반영하여 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 결정하였다.
- 연구지역 내 지질재해 취약성 평가는 전체 저수지 중 21개소가 해당되며, 저수지 제체를 중심으로 위치보정을 실시하였다. 그리고 GIS Geoprocessing Tool을 활용하여, 저수지 제체 위치정보를 기준으로 2 km Buffer를 실시하여 지질재해 영향범위 및 추가적인 지형분석을 실시하였다. 그 결과, 본 연구지역 내 지질재해 취약성이 가장 높은 기동저수지는 종합취약성 평가지수가 0.
- 본 회학저수지는 기초지반은 암반층으로 파악되어서, 지진에 따른 저수지 제체 가속도 증폭은 크지 않을 것으로 판단된다. 금번 피해저수지는 추가적인 정밀점검으로 전기비저항탐사를 수행하였는데(Park et al. [10]), 제체 내 균열 및 침식에 의한 누수가능성은 없는 것으로 확인하였다. 이후 긴급 조치로서 수위를 낮추고, 균열구간에는 우천대비 방수포를 설치하였다.
- 각 저수지별 영향범위에 대해 내진성능, 정밀 안전진단, 지진영향 및 지질구조선에 대해 분석하였다. 또한 저수지별 지질 재해 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질 구조선 평가지표를 정립하고 산정방법을 개발하였고, 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 저수지별 종합취약성 우선순위를 결정하는데 이용하였다. 연구지역 내 저수지별 영향범위를 설정하였고, 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선을 분석하여 종합적인 취약성 평가지수를 산정하였다.
- 하지만 구성요소 간 가중치 설정을 보다 구체적이고 현실적으로 보완할 필요가 있으며, 향후 AHP 방법 등을 통한 다방면의 전문가 의견 및 공청회 등을 통하여 평가지표를 업데이트 할 계획이다. 본 연구에서 제시한 단층분포 특성을 고려한 저수지별 지질재해 종합취약성 평가를 위해 우선 시범지구를 선정하고 적용하였다. 시범지구는 행정구역상 포항시에 속한 1종 저수지로 총 21개소이다(Fig.
- 1의 경주지진 시 전·후 1시간 동안 기상청 지진관측소 자료를 이용하여 구한 PGA 분포도 상에 시범지구 내 저 수지 21개소 위치를 함께 도시한 것이다. 본 연구에서는 이를 이용하여 시범지구 내 저수지별 상대적인 지진영향 순위를 구한 후 지질재해 위험성을 등급으로 분류하였다. 그림에서 살펴보면, 경주지진(그림에서 별표) 북서쪽에 위치한 의성관측소(EUSB) 및 영천관측소(YOCB)에서 지진영향이 크게 나타났는데, 반면에 남서쪽 방향의 울산관측소(USN)에서는 상대적으로 지진영향이 미약하게 나타났다.
- 연구지역 내 저수지별 영향범위를 설정하였고, 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선을 분석하여 종합적인 취약성 평가지수를 산정하였다. 본 평가체계는 연구에 따른 자문회의 시 충분한 토론을 거친 후에 전문가 의견을 반영하였으며, 이에 따라서 지질구조선 구성요소에 취약성 가중치를 더 산정하였다. 하지만 구성요소 간 가중치 설정을 보다 구체적이고 현실적으로 보완할 필요가 있으며, 향후 AHP 방법 등을 통한 다방면의 전문가 의견 및 공청회 등을 통하여 평가지표를 업데이트 할 계획이다.
- 지진에 의해 피해가 발생한 4개 저수지 중 총저수량 규모가 가장 크며, 진앙지로부터 북쪽으로 약 12 km정도 떨어진 위치에 있는 회학저수지에서 실시한 정밀안전진단 현장조사 자료를 이용하여, 저수지 기초지반 특성을 파악하였다. 시추조사는 정밀안전진단 제체의 상태를 파악하기 위해서 저수지 제체 중앙에서 NX구경의 회전식 시추기를 사용하였으며, Table 3은 표준관입시험(SPT) 결과이다.
- 3). 앞서 구축된 지질재해 취약성 평가 구성요소에 본 지질구조선 취약성 평가 지수를 활용하여 최종적으로 종합 취약성 평가지수를 산정하였다.
- 앞서 살펴본 바와 같이, 연구지역 내 저수지 제체 중앙을 기준으로 2 km 반경을 저수지별 지질재해 취약성 영향범위로 설정하였다. 각 저수지별 영향범위에 대해 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선 평가지표를 구하고, 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 저수지별 종합취약성을 결정하였다.
- 본 연구는 국내 농업용 저수지를 대상으로 주변 단층분포 특성에 따른 지질재해 취약성 등급화를 통해 지진 시 우선수위를 정하여 저수지 안전성 확보를 위해서 효과적으로 비상대응체계를 확립하는데 그 목적이 있다. 연구지역 내 저수지 제체 중앙을 기준으로 2 km 반경을 저수지별 지질재해 취약성 영향범위로 설정하였다. 각 저수지별 영향범위에 대해 내진성능, 정밀 안전진단, 지진영향 및 지질구조선에 대해 분석하였다.
- 또한 저수지별 지질 재해 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질 구조선 평가지표를 정립하고 산정방법을 개발하였고, 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 저수지별 종합취약성 우선순위를 결정하는데 이용하였다. 연구지역 내 저수지별 영향범위를 설정하였고, 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선을 분석하여 종합적인 취약성 평가지수를 산정하였다. 본 평가체계는 연구에 따른 자문회의 시 충분한 토론을 거친 후에 전문가 의견을 반영하였으며, 이에 따라서 지질구조선 구성요소에 취약성 가중치를 더 산정하였다.
- 연구지역 내 지질재해 취약성 평가는 전체 저수지 중 21개소가 해당되며, 저수지 제체를 중심으로 위치보정을 실시하였다. 그리고 GIS Geoprocessing Tool을 활용하여, 저수지 제체 위치정보를 기준으로 2 km Buffer를 실시하여 지질재해 영향범위 및 추가적인 지형분석을 실시하였다.
- 저수지 주변 단층분포 특성에 따른 지질재해 취약성 등급화를 위해 지진 시 우선순위를 정하여 긴급하게 대처하기 위해서, 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단 및 지진영향 및 지질구조선 평가지표를 정립하였다. 연구지역 내 지질재해 취약성 평가 대상 저수지는 21개소가 해당되며, 저수지 제체를 중심으로 위치보정을 실시하였다.
- 지진에 의해 피해가 발생한 4개 저수지 중 총저수량 규모가 가장 크며, 진앙지로부터 북쪽으로 약 12 km정도 떨어진 위치에 있는 회학저수지에서 실시한 정밀안전진단 현장조사 자료를 이용하여, 저수지 기초지반 특성을 파악하였다. 시추조사는 정밀안전진단 제체의 상태를 파악하기 위해서 저수지 제체 중앙에서 NX구경의 회전식 시추기를 사용하였으며, Table 3은 표준관입시험(SPT) 결과이다.
- 지층은 시추조사시 배출되는 슬라임과 굴진 용수의 배수색, 굴진속도, 표준관입시험으로 채취된 교란시료 등으로 판단하였으며, 암반층에 대해서는 굴진속도, 코어회수율 및 균열이나 절리의 발달상태 등으로 구분하였다.
- 각 저수지별 영향범위에 대해 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선 평가지표를 구하고, 각 구성요소 간의 가중치를 반영하여 저수지별 종합취약성을 결정하였다. 최종적으로, 저수지별 설정한 영향범위 내 내진성능, 정밀안전진단, 지진영향 및 지질구조선을 분석하여 종합적인 취약성 평가지수 산정식(1)을 다음과 같이 구하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 제시된 단층분포 특성을 고려한 저수지별 지질재해 취약성 평가 기준을 우선 2017년 11월 경북 포항지진과 인접한 저수지를 대상으로 시범 적용하여 고찰하였다. 지진 직후에 수리시설물에 대하여 긴급점검을 실시한 결과, 진앙지 인근 저수지 4개소에서 제체 내 댐마루 균열 피해가 보고되었다.
- 본 연구에서 제시한 단층분포 특성을 고려한 저수지별 지질재해 종합취약성 평가를 위해 우선 시범지구를 선정하고 적용하였다. 시범지구는 행정구역상 포항시에 속한 1종 저수지로 총 21개소이다(Fig. 1).
- 연구 지역은 경북 포항시 북부의 흥해읍에 위치하고 지체구조적으로는 제3기 포항분지 중부의 대부분이 환동해 알칼리 화산지구에 속한다 (Lee [6]). 이 지역 주변 일대의 광역적인 지질은 백악기 경상누층군의 하양층군 에 속하는 퇴적암류를 최기저층으로 하여 이를 관입한 제3기의 석영반암, 흑운모화강암, 규장암 및 석영조면암 그리고 이들을 피복하는 퇴적암류가 제3기 포항분지의 기반암을 이루며 지표에 분포하고 있다.
- 저수지 주변 단층분포 특성에 따른 지질재해 취약성 등급화를 위해 지진 시 우선순위를 정하여 긴급하게 대처하기 위해서, 취약성 평가의 구성요소인 내진성능, 정밀안전진단 및 지진영향 및 지질구조선 평가지표를 정립하였다. 연구지역 내 지질재해 취약성 평가 대상 저수지는 21개소가 해당되며, 저수지 제체를 중심으로 위치보정을 실시하였다. 그리고 GIS Geoprocessing Tool 을 활용하여, 저수지 제체 위치정보를 기준으로 2 km Buffer를 실시하여 지질재해 영향범위 및 추가적인 지형분석을 실시하였다 (Bae [3], Hubbard et al.
이론/모형
- [8]). 본 연구에서는 농업용 저수지 정밀안전진단을 위한 상태평가 기준에 의해서 수행된 농업기반시설 안전진단 결과를 그대로 활용하여 저수지별 지질재해 취약성 등급화에 이용하였다.
- 지진영향 평가지표는 지진 이벤트 시 저수지별 지진영향 크기로 산정하였으며, 여기서 평가지표 산정을 위한 최대지반가속도(PGA)는 저수지 인근기상청 지진관측소에서 계측된 값을 크리깅 기법을 이용하여 구하였다. Fig.
성능/효과
- 지역을 구성하는 지질조건을 살펴본 결과, 진앙지 주변(Fig. 4(a)의 별모양 표기)은 대부분 충적층, 사질셰일 및 응회질 이암이 교대되어 나타나는 역암이 존재하는 학림층 및 흥해층이 분포하는 특징이 보였다. 이는 경주지진이 불국사층군 화강암 지반이 위치하는 것과 차이를 보였다.
- 그리고 GIS Geoprocessing Tool을 활용하여, 저수지 제체 위치정보를 기준으로 2 km Buffer를 실시하여 지질재해 영향범위 및 추가적인 지형분석을 실시하였다. 그 결과, 본 연구지역 내 지질재해 취약성이 가장 높은 기동저수지는 종합취약성 평가지수가 0.364로 분석되었다.
- 그 결과, 연구지역 내 지질재해 취약성이 가장 높은 수리시설물은 기동 저수지로 평가지수 0.364로 분석되었다. 포항강진 피해가 발생한 회학저 수지는 연구대상 저수지중 8번째로 취약한 것으로 나타났는데, 지질구조선 구성요소가 상대적으로 높게 나타났다(Table 2).
- 지층은 시추조사시 배출되는 슬라임과 굴진 용수의 배수색, 굴진속도, 표준관입시험으로 채취된 교란시료 등으로 판단하였으며, 암반층에 대해서는 굴진속도, 코어회수율 및 균열이나 절리의 발달상태 등으로 구분하였다. 그 결과, 제체 지층은 성토층, 중심코아의 점토층, 연암층으로 구분되었다. 성토층(0.
- 본 연구에서는 이를 이용하여 시범지구 내 저수지별 상대적인 지진영향 순위를 구한 후 지질재해 위험성을 등급으로 분류하였다. 그림에서 살펴보면, 경주지진(그림에서 별표) 북서쪽에 위치한 의성관측소(EUSB) 및 영천관측소(YOCB)에서 지진영향이 크게 나타났는데, 반면에 남서쪽 방향의 울산관측소(USN)에서는 상대적으로 지진영향이 미약하게 나타났다.
- 3(e)에 나타냈다. 또한 로즈 다이어그램을 구축한 결과, 포항시에 존재하는 전체 단층은 대략적으로 북동-남서 방향에 밀집되어 있음을 알 수 있었다. Fig.
- 이를 위해서 본 연구에서는 저수지 주변 단층분포 특성을 고려한 저수지별 지질재해 취약성을 평가할 수 있는 평가지표를 개발하고 이를 통해 등급화 방안 마련 및 이의 활용방안을 제시하고자 하고자 하였다. 또한, 최근에 본진이후 여진이 계속되고 지진 안전에 대한 국민적인 관심이 높아졌으며, 공사관리 노후 저수지에 대한 종합적인 지진대처 방안 마련 필요에 따라 저수지 안전성 확보를 위한인근 지질재해 취약성을 고찰하였다.
- 3(f)는 저수지 댐마루 주향방향과 단층의 주향 및 밀도에 따른 지질재해의 취약성을 판단하기 위하여 수리구조물과 단층의 로즈 다이어그램을 오버레이한 것으로, 단층의 개수, 평균주향 및 총 단층길이를 종합하여 분석하였다. 선구조의 기하학적 특성 분석 결과, 본 연구지역에 속한 저수지와 주된 단층 주향방향은 서로 상관성이 낮은 것으로 나타났다.
- 364로 분석되었다. 포항강진 피해가 발생한 회학저 수지는 연구대상 저수지중 8번째로 취약한 것으로 나타났는데, 지질구조선 구성요소가 상대적으로 높게 나타났다(Table 2). 하지만 이들 평가지수들 간의 가중치 산정 기준은 추가 연구할 계획이다.
- 기반암의 연암은 균열 및 절리가 매우 발달해 있으며 약한 풍화의 풍화도와 약함~보통강함 및 암편상 코아가 회수되며 암회색을 나타냈다. 표준관입 시험 결과, 중심코아는 7타/30 cm~14타/30 cm로 보통견고 (medium) ~ 견고 (stiff)한 상태로 조사되었다. 본 회학저수지는 기초지반은 암반층으로 파악되어서, 지진에 따른 저수지 제체 가속도 증폭은 크지 않을 것으로 판단된다.
- 활성단층이 존재하는 지역은 지진 발생 가능성이 높다는 것을 의미하는데, 본 연구로부터 파악된 경상북도에 소재한 71개소 활성단층부터 연구대상 저수지와 거리 특성에 따른 위험지수 분포도를 작성하였다(Fig.
후속연구
- 최근 관련법에 의거한 내진설계 의무시설 의 내진 보강 기준을 상향시키는 연구가 진행되고 있는데, 이와 관련하여 시설물이 위치한 지역의 단층 및 선구조 등 지질구조선을 고려한 기준 마련이 필요하다. 결과적으로 단층 및 선구조 등 지질구조 밀도가 높은 인근 저수지에 대한지질재해 예측 기법과 체계적인 지질재해 취약성도 구축을 통한 종합적인 대응기법이 필요하다. 또한 내진보강을 위한 대상 저수지 선정시에도 기존의 설계기준인 총저수량과 제고 이외에 주변 지질구조선에 따른 취약성 등급 결과를 활용한 새로운 보강기준의 적용이 필요하다.
- 본 평가체계는 연구에 따른 자문회의 시 충분한 토론을 거친 후에 전문가 의견을 반영하였으며, 이에 따라서 지질구조선 구성요소에 취약성 가중치를 더 산정하였다. 하지만 구성요소 간 가중치 설정을 보다 구체적이고 현실적으로 보완할 필요가 있으며, 향후 AHP 방법 등을 통한 다방면의 전문가 의견 및 공청회 등을 통하여 평가지표를 업데이트 할 계획이다. 본 연구에서 제시한 단층분포 특성을 고려한 저수지별 지질재해 종합취약성 평가를 위해 우선 시범지구를 선정하고 적용하였다.
- 포항강진 피해가 발생한 회학저 수지는 연구대상 저수지중 8번째로 취약한 것으로 나타났는데, 지질구조선 구성요소가 상대적으로 높게 나타났다(Table 2). 하지만 이들 평가지수들 간의 가중치 산정 기준은 추가 연구할 계획이다.
- 향후, 본 연구에서 제시한 저수지별 지질재해 취약성 평가 방법을 토대로, 저수지별 취약성 등급 기준 수립 및 우선수위를 부여하여서 지진에 따른 긴급 현장점검 및 피해 최소화에 활용할 계획이다.
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