[논문]오대산지진(M=4.8, '07. 1. 20)의 지진파 전달특성 평가

연관희; 박동희; 장천중

오대산지진(M=4.8, '07. 1. 20)의 지진파 전달특성 평가
Spectral Features of Seismic Wave Propagation from Odaesan Earthquake (M=4.8, '07. 1. 20) 원문보기

연관희 (한전전력연구원 환경구조연구소) , 박동희 (한전전력연구원 환경구조연구소) , 장천중 (한전전력연구원 환경구조연구소)

Spectral features of the seismic wave propagation from Odaesan Earthquake were evaluated based on the commonly treated random error between the observed data and the prediction values by the stochastic point-source ground-motion spectral model regarding the source, path and site effects. Radiation pattern of the error according to azimuth angle was found to be similar to the theoretical estimate. It was also observed that the spatial distribution of the errors was correlated with the geological map and the Q0 map which are indicatives of seismic boundaries.

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문제 정의

2007년 1월 20일 오대산 인근에서 발생한 지진(M_L=4.8, O=(128.5841˚E, 37.6889˚N), h=13.1km)에 대해 국내 지진관측망에 기록된 다수의 지진자료에서 지진원, 지진파감쇠, 부지특성의 이론적인 스펙트럼모델이 제거된 오차로부터 지진파 전달의 방사특성, 지역별 불균질전달특성 등을 평가하고 지진동 모사와 관련된 불확실성 저감의 가능성을 살펴보았다.

가설 설정

일반적으로 식(1)의 지진파스펙트럼 모델링 오차 ERR(f)는 무작위 오차로 취급되나, 본 연구에서는 ERR(f)가 식(2)처럼 관측소의 방위각 φj에 따른 오차의 크기 변화를 나타내는 RAD(f, φj(Xi))와 관측소 위치 Xi에 따른 공간적인 분포를 나타내는 오차 ε(f,Xi)의 항으로 구분될 수 있다고 가정하고 각각의 항을 개별적으로 평가하였다.

제안 방법

본 연구에서는 식(1)의 감쇠특성 ATTi를, 비매개변수법으로 추정한 스펙트럼 감쇠 결과로부터 도출된 거리-주파수별로 변하는 경험적인 기하학적 감쇠모델(=GEOemp(Ri,f))과 한반도 남부지역에 대하여 약 0.4° 격자크기별로 서로 다른 Q값을 갖는 비탄성 감쇠모델의 조합으로 표현하였다(연관희, 2007).
식 (2)의 지진파스펙트럼 모델링 오차에 대해 공간적인 변화가 의미를 갖는 지를 살펴보기 위해 관측소 위치별로 계산된 식(2)의 ERRj(f, Xi) 혹은 ε(f, Xi)에 대해 주파수별로 Kriging 보간방법을 적용하여 공간적인 분포도 Map(ERR(․) or ε(․))를 도출하였다.
식(1)의 관측소 주파수응답특성은 지반을 포함한 지각구조내의 지층간 탄성임피던스 차이로 인한 탄성증폭특성(A(f))과 κ0를 파라미터로 하는 지수함수로 표현되는 천부지각구조(지하 1-2km)에 의한 비탄성 감쇠의 조합으로 모델링 하였다.

대상 데이터

도출된 오차분포도는 관측소의 오차특성이 관측소 간격의 공간적인 물성을 대표할 수 있는 값이라면 의미 있는 결과를 나타낼 것이다. 본 연구에서 사용된 밀집된 지진관측망의 분포(그림 1)에 대해서는 지역에 따라 대략 10km-50km의 관측소 간격으로 추정되었다.

성능/효과

본 연구에서는 일반적으로 무작위 잡음으로 취급되는 지진파스펙트럼 모델링 오차에 대해 방위각에 따른 방향성과 지역별 전달특성을 평가한 결과, 오차가 완전한 무작위 특성이 아님을 확인할 수 있었다. 이러한 모델링오차의 방향성은 이론적으로 추정된 방사패턴과도 매우 유사한 관측된 방사패턴을 나타내었으며, 지역별로는 지질학적인 경계 혹은 지진파전달의 불연속적 특성과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되는 주파수별로 상이한 공간적인 분포 특성을 보여주었다.
본 연구에서는 일반적으로 무작위 잡음으로 취급되는 지진파스펙트럼 모델링 오차에 대해 방위각에 따른 방향성과 지역별 전달특성을 평가한 결과, 오차가 완전한 무작위 특성이 아님을 확인할 수 있었다. 이러한 모델링오차의 방향성은 이론적으로 추정된 방사패턴과도 매우 유사한 관측된 방사패턴을 나타내었으며, 지역별로는 지질학적인 경계 혹은 지진파전달의 불연속적 특성과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되는 주파수별로 상이한 공간적인 분포 특성을 보여주었다. 향후 이러한 특성을 강지진동 모사에 반영할 경우 관련된 불확실성이 현저히 저감될 수 있을 것으로 판단되며, 지각구조의 불균질성 연구에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

이러한 모델링오차의 방향성은 이론적으로 추정된 방사패턴과도 매우 유사한 관측된 방사패턴을 나타내었으며, 지역별로는 지질학적인 경계 혹은 지진파전달의 불연속적 특성과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되는 주파수별로 상이한 공간적인 분포 특성을 보여주었다. 향후 이러한 특성을 강지진동 모사에 반영할 경우 관련된 불확실성이 현저히 저감될 수 있을 것으로 판단되며, 지각구조의 불균질성 연구에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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