[논문]1993년 홋카이도 지진 사례를 통해 살펴본 단층의 시간차 파괴가 지진해일에 미치는 영향(한구방재학외에 수록된 논문)

정태화

문제 정의

명확하게 밝혀진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 가상의 단층 파괴 시나리오에 대하여 동해안에서의 처오름 높이를 계산하였다. 단층의 파괴는 단증 1에서 3의 순으로 발생한다고 가정하였으며 단층 간의 시간차는 1분 간격으로 0분에서 60분까지 변화를 주면서 총 3721 경우에 대해 처 오름 높이를 계산하였다.
없다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 주변에서 발생하는 시간차에 의한 단층 파괴 현상이 지진해일의 전파에 미치는 영향을 검토해보았다.
시간차에 의한 단충파괴 현상이 지진해일의 전파에 미치는 영향을 검토하였다. 1993년에 발생한 동해(홋카이도) 지진을 3개의 소단층을 통해 재현하였으며, Okada 모.
한편, 단층 파괴 과정과 관련하여 아직까지 단층 파괴 속도에 관해 보고된 바는 없으며 이에 본 연구에서는 가상의 단층 파괴 시나리오를 설정하여 수치모의를 수행하고자 한다. 1707년에 발생한 Hoei 지진에 대해 Imai et al.

가설 설정

따라서 본 연구에서는 가상의 단층 파괴 시나리오에 대하여 동해안에서의 처오름 높이를 계산하였다. 단층의 파괴는 단증 1에서 3의 순으로 발생한다고 가정하였으며 단층 간의 시간차는 1분 간격으로 0분에서 60분까지 변화를 주면서 총 3721 경우에 대해 처 오름 높이를 계산하였다. 각각의 경우에 대하여 수치 모의를 개별적으로 수행하기에는 경우의 수가 지나치게 과다하여 본 연구에서는 개개의 단층 단독으로 초기파형을 만들어 수면변위에 대한 시계열 자료를 구한 뒤에 시간차를 두면서 선형중첩하여 처 오름 높이를 계산한 후에 기하평균값을 구하여 시간차의 효과를 정량화하였다.

제안 방법

1993년에 발생한 일본 홋카이도 지진을 대상 사례로 하여 시간차에 의한 단층 파괴 현상이 지진해일의 전파 및 우리나라 동해안 연안의 처 오름 높이에 끼치는 영향을 검토하였다. 홋카이도 지진은 1993년 7월 12일 홋카이도 서쪽 오쿠시리 해령 바로 아래에서 발생한 규모 7.
단층의 파괴는 단증 1에서 3의 순으로 발생한다고 가정하였으며 단층 간의 시간차는 1분 간격으로 0분에서 60분까지 변화를 주면서 총 3721 경우에 대해 처 오름 높이를 계산하였다. 각각의 경우에 대하여 수치 모의를 개별적으로 수행하기에는 경우의 수가 지나치게 과다하여 본 연구에서는 개개의 단층 단독으로 초기파형을 만들어 수면변위에 대한 시계열 자료를 구한 뒤에 시간차를 두면서 선형중첩하여 처 오름 높이를 계산한 후에 기하평균값을 구하여 시간차의 효과를 정량화하였다.
형을 통하여 지진해일의 초기파형을 생성하였다. 각각의 소단층에 대해 선형 장파 모델을 이용하여 파형에 관한 시계열 자료를 계산하였다. 위도가 증가할수록 진원에 가까워지기 때문에 지진해일의 도달시간은 감소하였으며 최대 처오름 높이는 증가하는 양상을 보였다.
4는 시간차의 효과가 크게 발생하는 경우에 대하여 비선형 천수방정식을 이용하여 수치모델링을 수행한 후 그 결과를 도시한 결과이다. 단층의 시간차를 고려하지 않은 경우와 비교하여 위하여 시간차를 고려한 경우의 최대 파고값에서 시간차를 고려하지 않은 경우의 최대 파고값을 제하였다. 진원 근처에서는 영역에 따라 시간차를 고려한 경우의 파고 증대 및 감소가 두드러지게 발생하였으나, 진원에서 멀어질수록 파고 증대 효과가 주로 발생하였다.
위도가 증가할수록 진원에 가까워지기 때문에 지진해일의 도달시간은 감소하였으며 최대 처오름 높이는 증가하는 양상을 보였다. 소단층에 의해 계산된 시계열 자료를 시간차를 두면서 선형중첩하여 해안선을 따라 최대 처 오름 높이를 계산한 후에 기하평균을 구하여 대표 값을 설정하였다. 최대 기하평균이 발생하는 경우에 대하여 비선형 장파모형을 이용하여 지진해일의 전파특성을 분석하였다.
결과이다. 시간차에 의한 단충 파괴 효과를 보기 위하여 y축의 값은 시간차를 고려한 경우의 최대 처오름 높이를 시간차를 고려하지 않은 경우의 최대처오름 높이로 무차원화하였다. 고 위도로 갈수록 최대 처오름파의 증가가 나타나긴 하였으나 그 효과는 미미하였다.
, (2010)은 선형 장파 모델을 이용하여 4개의 소단층에 대해 지진해일 수치 모의를 수행한 후에 선형 중첩을 통해 시간 이력 단층 파괴가 지진해일에 미치는 영향을 검토한 바 있다. 이에 본 연구에서는 Imai et al., (2010)의 접근방법을사용하여 1993 년 홋카이도 지진에 대하여 시간차에 의한 단층파괴 활동을 고려하여 지진해일 수치 모의를 수행하고 그 결과를 분석하였다.
COMCOTe 미국의 코넬대학교에서 개발한 천수방정식 기반의 지진해일 수치 모델로서 지진해일 해석에 널리 활용되고 있다. 일본 서쪽에서 발생하는 지진해일을 고려하면서 동해안에서의 처오름을 정도높게 계산하기 위하여 Fig. 1과 같은 총 4단계 격자망을 구성하였다. Layerl의 좌측 하단 및 우측 상단 지점 위치는 각각 (경도 117.
소단층에 의해 계산된 시계열 자료를 시간차를 두면서 선형중첩하여 해안선을 따라 최대 처 오름 높이를 계산한 후에 기하평균을 구하여 대표 값을 설정하였다. 최대 기하평균이 발생하는 경우에 대하여 비선형 장파모형을 이용하여 지진해일의 전파특성을 분석하였다. 시간차를 고려하지 않은 경우와 비교해보면, 진원 근처에서는 지역적으로 시간차를 고려한 경우의 최대파고가 증가하거나 감소하는 영역이 명확하게 나타났으나 진원에서 멀어지는 경우에는 최대파고가 전체적으로 증가하였으나 멀어질수록 그 효과는 미미하였다.
1993년에 발생한 동해(홋카이도) 지진을 3개의 소단층을 통해 재현하였으며, Okada 모.형을 통하여 지진해일의 초기파형을 생성하였다. 각각의 소단층에 대해 선형 장파 모델을 이용하여 파형에 관한 시계열 자료를 계산하였다.

대상 데이터

0288°이다. Layer 2, 3 및 4의 격자 크기는 상위 격자의 1/4로 감소하며 격자망을 구성하는데 필요한 수심 자료는 GEBCO(http://www. gebco.net)에서 제공하는 자료를 활용하였다.

이론/모형

위성 자료 또는 파고계자료 등을 이용하여 많은 연구자들이 지진과 관련된 단층매개변수 값들을 제시하였다. 1개의 단층을 이용하는 경우에는 시간차에 의한 단충 파괴 현상을 고려하기가 어렵기 때문에 본 연구에서는 Choi et al., (2003)이 제시한 단층 정보를 사용하여 지진해일을 재현하였다, Choi et al., (2003)은 1993년 홋카이도 지진을 재현하기 위하여 Table 3과 같이 총 3개의 소단층을 사용하였다. 단층 매개변수를 통해 지진해일의 초기 파형은 Okada 모형을사용하였다 (Okada, 1985),
, (2003)은 1993년 홋카이도 지진을 재현하기 위하여 Table 3과 같이 총 3개의 소단층을 사용하였다. 단층 매개변수를 통해 지진해일의 초기 파형은 Okada 모형을사용하였다 (Okada, 1985),
지진해일 수치 모의를 위하여 COMCOT (COmell Multi—grid COupled Tsunami model) 을 활용하였다. COMCOTe 미국의 코넬대학교에서 개발한 천수방정식 기반의 지진해일 수치 모델로서 지진해일 해석에 널리 활용되고 있다.

성능/효과

최대 기하평균이 발생하는 경우에 대하여 비선형 장파모형을 이용하여 지진해일의 전파특성을 분석하였다. 시간차를 고려하지 않은 경우와 비교해보면, 진원 근처에서는 지역적으로 시간차를 고려한 경우의 최대파고가 증가하거나 감소하는 영역이 명확하게 나타났으나 진원에서 멀어지는 경우에는 최대파고가 전체적으로 증가하였으나 멀어질수록 그 효과는 미미하였다. 해안선에서 최대 처오름 높이를 비교해 보면, 위도에 따른 특징은 보이지 않고 처오름높이의 증가와 감소가 반복적으로 발생하였으며 일부 지역에서는 시간차를 고려하지 않은 경우에 비해 2배 이상의 증가를 보였다.
각각의 소단층에 대해 선형 장파 모델을 이용하여 파형에 관한 시계열 자료를 계산하였다. 위도가 증가할수록 진원에 가까워지기 때문에 지진해일의 도달시간은 감소하였으며 최대 처오름 높이는 증가하는 양상을 보였다. 소단층에 의해 계산된 시계열 자료를 시간차를 두면서 선형중첩하여 해안선을 따라 최대 처 오름 높이를 계산한 후에 기하평균을 구하여 대표 값을 설정하였다.
단층 1이 가장 큰 값을 보이며 단층 2와 3은 거의 비슷한 양상을 보였다. 전체적으로 위도가 증가할수록 처오름 높이는 증가하였으며 도달 시간은 감소하였다. Fig.
시간차를 고려하지 않은 경우와 비교해보면, 진원 근처에서는 지역적으로 시간차를 고려한 경우의 최대파고가 증가하거나 감소하는 영역이 명확하게 나타났으나 진원에서 멀어지는 경우에는 최대파고가 전체적으로 증가하였으나 멀어질수록 그 효과는 미미하였다. 해안선에서 최대 처오름 높이를 비교해 보면, 위도에 따른 특징은 보이지 않고 처오름높이의 증가와 감소가 반복적으로 발생하였으며 일부 지역에서는 시간차를 고려하지 않은 경우에 비해 2배 이상의 증가를 보였다.

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