[논문]간이평가법을 이용한 지진재현주기별 부산광역시 액상화 재해 평가

임현지; 정래윤; 오동하; 강혜진; 손문

doi:10.9720/kseg.2020.4.589

간이평가법을 이용한 지진재현주기별 부산광역시 액상화 재해 평가
Liquefaction Hazard Assessment according to Seismic Recurrence Intervals Using Simple Estimating Method in Busan City, Korea 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.30 no.4, 2020년, pp.589 - 602

임현지 (부산대학교 지질환경과학과) , 정래윤 (부산대학교 지질환경과학과) , 오동하 (부산발전연구원 도시.환경연구실) , 강혜진 (부산대학교 지질환경과학과) , 손문 (부산대학교 지질환경과학과)

초록
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과거의 많은 지진 사례에서 볼 수 있듯이 액상화 현상은 부등침하를 일으키고 심한 경우 건물 파괴, 지반 함몰과 같은 심각한 피해를 유발한다. 연구지역인 부산광역시 인근에는 지진발생 가능성이 높은 단층들이 분포하며 양산단층, 동래단층, 일광단층이 도심지를 통과하고 있다. 또한 최근 발생한 경주, 포항, 일본 구마모토 지진의 영향권 내에 위치하며, 도시 내 넓은 단층곡을 따라서 두꺼운 제4기 미고결 충적층이 발달하고 해안 지역에는 해빈 퇴적물과 함께 매립지가 넓게 분포한다. 따라서 부산광역시 인근에서 대형 지진이 발생할 경우 도심지 내에 액상화로 인한 큰 피해가 예상되어, 도시 전 지역을 대상으로 지진재현주기별 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 그 결과, 지진재현주기에 따라 정도의 차이는 존재하나 낙동강 하구 평야지대와 부산만, 수영만, 송정역 일대에서 액상화 발생 가능성이 매우 높은 것으로 예측되었다. 또한 짧은 지진재현주기일수록 부지주기에 따라 상당히 다른 결과가 도출된 반면, 재현주기가 길어질수록 부지주기에 관계없이 그 결과는 비슷한 양상을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

As can be seen in many earthquakes, liquefaction causes differential settlement, which sometimes produces serious damages such as building destruction and ground subsidence. There are many possible active faults near the Busan city and the Yangsan, Dongrae, and Ilgwang faults among them pass through the city. The Busan city is also located within the influence of recent earthquakes, which occurred in the Gyeongju, Pohang, and Kumamoto (Japan). Along the wide fault valleys in the city, the Quaternary unconsolidated alluvial sediments are thickly accumulated, and the reclaimed lands with beach sediments are widely distributed in the coastal area. A large earthquake near or in the Busan city is thus expected to cause major damage due to liquefaction in urban areas. This study conducted an assessment of the liquefaction hazard according to seismic recurrence intervals across the Busan city. As a result, although there are slight differences in degree depending on seismic recurrence intervals, it is predicted that the liquefaction potential is very high in the areas of the Nakdonggang Estuary, Busan Bay, Suyeong Bay, and Songjeong Station. In addition, it is shown that the shorter the seismic recurrence interval, the greater difference the liquefaction potential depending on site periods.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. (a) Location of the study area with the geological boundary of the Gyeongsang Basin in South Korea. (b) Simplified geological map of the Busan city (modified from Lee and Kang, 1964; Lee and Kim, 1964; Park and Yoon, 1968; Son et al., 1978; Chang et al., 1983; Cho etal., 2011) with the distribution of allvium (unconsolidate deposits) ad major faults running through densely populated areas. YF: Yangsan Fault, DF: Dongnae Fault, IF: Ilgwang Fault.
표 Table 1. Liquefaction potential categories based on LPI. The values of both F(z) term and equivalent FS for LPI values (Sonmez, 2003)
그림 Fig. 2. Location of 7,951 boreholes, which are distributed along roads and in urban areas, and depth of earthquake engineering bedrocks showing maximum depth of about 90 m in the Nakkdonggang estuary.
표 Table 2. Site classification system with the mean Vs to determine amplification factors based on the site-specific seismic response analysis in Korea (Sun, 2010b)
표 Table 3. Root mean square error according to interpolation methods
그림 Fig. 3. Site classification based on shear wave velocity to a depth of 30 m (V_S30).
그림 Fig. 4. Liquefaction hazard maps expressed as LPI according to the input bedrock acceleration 0.0627 g in (a) short-period and (b) mid-period.
그림 Fig. 5. Liquefaction hazard maps expressed as LPI according to the input bedrock acceleration 0.110 g in (a) short-period and (b) mid-period.
그림 Fig. 6. Liquefaction hazard maps expressed as LPI according to the input bedrock acceleration 0.154 g in (a) short-period and (b) mid-period.
그림 Fig. 7. Liquefaction hazard maps expressed as LPI according to the input bedrock acceleration 0.220 g in (a) short-period and (b) mid-period.
그림 Fig. 8. Graph showing the percentage change of liquefaction potential categories according to site periods and recurrence intervals. Red: very high, Orange: high, Yellow: moderate, Green: low, Blue: non liquefaction.

AI 본문요약
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문제 정의

액상화 재해도 작성방법은 여러 연구자들에 의해 개발되어왔으며, 평가방법에는 지반응답해석과 실내시험을 이용한 상세평가법과 표준관입시험(Standard Penetrate Test, SPT) N값, 콘관입시험(Cone Penetrate Test, CPT) N값, 전단파속도(Shear wave velocity, Vs) 등을 이용한 간이평가법이 있다. 이번 연구는 국토지반정보 통합 DB센터에 기구축 된 데이 터베이스를 활용하여 간이평가법에 기초한 액상화 발생 가능성을 평가하고자 하며, 지진재현주기 100년, 500년, 1,000년, 2,400년에 해당하는 지진가속도를 적용하여 액상화 재해도를 도시화하였다.

제안 방법

이번 연구는 부산광역시 전역을 대상으로 총7,951개의 시추공 자료를 기반으로 LPI에 기초한 간이평가법을 이용하여 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 액상화 재해지도는 지진재현주기(100년, 500년, 1,000년, 2,400년)와 부지주기(단주기, 중장주기)의 경우로 구분하여 총 8가지로 작성하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이번 연구는 부산광역시 전역을 대상으로 총7,951개의 시추공 자료를 기반으로 LPI에 기초한 간이평가법을 이용하여 액상화 발생 가능성을 평가하였다. 액상화 재해지도는 지진재현주기(100년, 500년, 1,000년, 2,400년)와 부지주기(단주기, 중장주기)의 경우로 구분하여 총 8가지로 작성하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.

대상 데이터

이번 연구에서 사용된 시추공의 수는 총 7,951개 공이며, 이들 시추공에서 얻어진 총 94,657개의 SPT-N값을 이용하였다.

이론/모형

2). 이러한 불연속적인 분포를 가지는 시추 자료의 연속적인 예측방법을 위하여 정규 크리깅(ordinary kriging) 보간법, 단순 크리깅(simple kriging) 보간법, 역거리 가중치(Inverse Distance Weighted, IDW) 보간법 중 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)가 가장 작은 값을 나타내는 정규 크리깅 보간법의 구형모델(Spherical model)에 적용하였다(Table 3).

성능/효과

(2) 액상화 발생 가능성 평가 결과, 지진재현주기에 따라 정도의 차이는 있으나 부지주기에 관계없이 모두 낙동강 하구 평야지대와 부산만, 수영만, 송정역 일대와 같이 지반 E에서 액상화 발생 가능성이 상대적으로 매우 높은 것으로 나타났다.
(3) 지진재현주기가 짧을수록 부지주기에 따른 액상화 발생 가능성 평가 결과가 큰 차이를 보이는데, 이는 기반암 가속도가 작은 경우, 액상화 발생 가능성은 지진규모보다 기반암 심도나 지반 동적 특성에 보다 많은 영향을 받는 것을 의미한다. 이와 반대로 지진재현주기가 길수록 부지주기에 따른 액상화 발생 가능성의 결과는 매우 유사한 결과를 보이는데 이는 기반암 가속도가 큰 경우 지반특성보다 지진규모의 영향을 더 많이 받음을 의미한다.
2,400년 주기를 적용한 단주기와 중장주기 모두의 ‘액상화 미발생’ 지역은 1,000년을 적용한 결과에 비해 약 50% 감소된 양상이다(Fig
반면에 지진재현주기가 길어질수록 액상화 발생 가능성 평가 결과는 매우 유사한 양상을 보이는데(Fig. 8), 이는 일정 규모 이상의 큰 지진이 발생하면 액상화 발생 가 능성은 지반의 동적 특성과 관련된 인자보다는 지진규모에 보다 큰 영향을 받음을 의미한다.
낙동강 하구 일원, 장림포, 감천항, 부산만, 수영강, 송정역 일대는 액상화 발생 가능성이 대부분 ‘매우 높음’으로 나타나며, 단주기와 중장주기에서 이 비율은 매우 유사하게 나타났다
동일한 지반과 지하수위를 적용시켰음에도 불구하고, 지진재현주기가 짧을수록 부지주기에 따른 액상화 발생 가능성 평가 결과는 매우 상이하게 나타난다(Fig. 8).
마지막으로 지진재현주기 2,400년의 0.220 g 기반암 가속도를 적용한 결과, 단주기와 중장주기의 액상화 평가 결과가 거의 유사하게 나타났다(Fig. 7; Fig.
(3) 지진재현주기가 짧을수록 부지주기에 따른 액상화 발생 가능성 평가 결과가 큰 차이를 보이는데, 이는 기반암 가속도가 작은 경우, 액상화 발생 가능성은 지진규모보다 기반암 심도나 지반 동적 특성에 보다 많은 영향을 받는 것을 의미한다. 이와 반대로 지진재현주기가 길수록 부지주기에 따른 액상화 발생 가능성의 결과는 매우 유사한 결과를 보이는데 이는 기반암 가속도가 큰 경우 지반특성보다 지진규모의 영향을 더 많이 받음을 의미한다.
지진재현주기 1,000년 0.154 g에서는 부지주기의 구분 없이 서부 낙동강 하구 일원 대부분이 액상화 발생 가능성 ‘매우 높음’을 보인다(Fig
지진재현주기 100년을 대상으로 한 액상화 평가 결과, 부지주기에 따른 차이가 상대적으로 크게 나타남을 알 수 있다 (Fig. 4; Fig.
지진재현주기 500년을 적용한 액상화 평가를 지진재현주기 100년을 적용한 것과 비교하면, 부지주기에 관계없이 500 년 주기에서 낙동강 하구 평야지대 일원이 두드러지게 액상화 위험성이 높아진 것을 알 수 있다(Fig. 4; Fig.

후속연구

(4) 액상화 발생 가능성이 높은 지역이자 2018 국내 내진설계 기준의 지반 S6인 연구지역의 서편낙동강 하구를 중심으로 향후 액상화 상세평가를 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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