초록 ▼

$\circ$ 안정적 지진관측망 및 지진 DB 운영과 지진 자료 분석 시스템 KEMS 운영
- 실시간 지진자료 획득을 96% 이상 및 지진 자료 품질 관리 시스템 구축
- 10,795 회 자동 event 분석, 6,103 회 event 수동 분석
- 지진 방재를 위해 대구.인천에 가속도 관측망 시범 구축 및 운영
- 노후화된 관측소의 3개소 개보수 및 6개 관측소 보완
- 중단 없는 지진 자료 수집 및 분석을 위한 시스템 이중화
$\circ$ 지진 모멘트 규모

$\circ$ 안정적 지진관측망 및 지진 DB 운영과 지진 자료 분석 시스템 KEMS 운영
- 실시간 지진자료 획득을 96% 이상 및 지진 자료 품질 관리 시스템 구축
- 10,795 회 자동 event 분석, 6,103 회 event 수동 분석
- 지진 방재를 위해 대구.인천에 가속도 관측망 시범 구축 및 운영
- 노후화된 관측소의 3개소 개보수 및 6개 관측소 보완
- 중단 없는 지진 자료 수집 및 분석을 위한 시스템 이중화
$\circ$ 지진 모멘트 규모 결정 기술 기반 구축
- 진원 스펙트럼 자동 분석 알고리듬 개발
- 시간영역 파형 역산법을 이용한 지진원 모멘트 텐서 분석 연구
$\circ$ 지진-음파 관측망 운영 및 인공지진 식별 기술 개발
- 246 회의 인공지진 기록 식별 및 후방위각 보정을 통한 위치 결정기법 향상
$\circ$ 지반 DB 구축 및 지진 재해 정량적 예측 구역화
- 국내 대도시 광주, 대구 및 부산 지역의 지진공학적 지반 DB 구축 및 지반
- 정보 시스템 구축 기법 개발
- 지진재해 예측 및 내진 활용을 위한 지진재해 정보 공간 구역화

Abstract ▼

The first digital seismograph in Korea was installed by KIGAM at Gyeongsang Basin in southeast Korea in 1994. Since then, KIGAM has increased the number of local seismic stations and is now operating the seismic networks consisted of 37 seismic stations. One of the important roll of ERC at KIGAM is

The first digital seismograph in Korea was installed by KIGAM at Gyeongsang Basin in southeast Korea in 1994. Since then, KIGAM has increased the number of local seismic stations and is now operating the seismic networks consisted of 37 seismic stations. One of the important roll of ERC at KIGAM is also to accurately determine the earthquake parameters and to discriminate the earthquakes from the man made artificial events such as dynamite explosions, mining blasts, etc., KIGAM has been operating 5 seismo-acoustic stations(CHNAR, KSGAR, BRDAR, KMPAR, ULDAR).
In addition, KIGAM has developed the KISS(Korea Integrated Seismic System) for seismic data exchange in real time among four earthquake monitoring institutes: Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) , Korea Meteorological Administration (KMA), Korea Electric Power Research Institute(KEPRI) and Korea Institute of Nuclear Safety (KINS). And it is also the responsibility of KIGAM to operate and maintain the KISS from 2002. Therefore overall improving and developing the system such as enforcement of network security system and double backup system and upgrading the software KEMS were fulfilled because it is very important to maintain the seismic stations as well as the KISS in stable state at all times without interruption at any times.
The aim of this research is twofold. The one is to develop necessary technologies for the stable operation and maintenance of the seismic stations and KISS in terms of hardwares and softwares. The other is to develop technologies for the seismic hazard prediction in the viewpoint of geotechnical earthquake
engineering. For this purpose, we need to enlarge the function of the KISS in order that we could share the velocity data as well as the acceleration data, which is more important than the former for the earthquake disaster prevention together with the subsurface geotechnical characteristics.
To develop the standard of earthquake-proof design for Korean peninsula, proper earthquake database has been required. Because blast contamination is a major potential cause of error when estimating the seismicity of a specific region, discrimination method between artificial and natural events is essential.
Although there are many techniques for discriminating a blast from an earthquake, no single one is recognized as a definitive method. Since 1999, the KIGAM has been operating seismo-acoustic arrays in the Korean Peninsula. Because artificial blasting can produce seismic and acoustic signals simultaneously, analysis of seismic-acoustic records can be applied to discriminate artificial events from natural earthquakes.
The seismo-acoustic analysis, associating seismic and acoustic signals, was applied to data from January to November 2008. During this period, about 2,700 seismic events were analyzed by Korea Earthquake Monitoring System (KEMS). Of the seismic events, 246 seismic events were identified as surface explosions producing acoustic signals, which is corresponding to 9.1% of total seismic events in the Korean Peninsula. The method that determines the location of surface explosion in seismo-acoustic array analysis by using back-azimuth correction showed high accuracy in this study.
Earthquakes can be quantified in terms of energy release related to the fault dimensions, slip, and stress drop during the rupture duration. In general, a local magnitude scale (Mu is used to quantify the sizeof earthquakes in a local seismic network. The ML scale is based on the amplitude measurements on seismograms in time domain. Since the seismograph system in a local seismic network varies from time to time and the measured amplitude is empirically corrected according to the epicentral distances as well as site-specific attenuation characteristics, the earthquake catalogues in the different networks can list different values of the ML scale even on the same event. Also because the ML scale is dependent on the maximum amplitude only on seismograms regardless of the earthquake size, the spectral characteristics of wavefield radiated from the dimensional sources of the fault rupture cannot be appropriately considered. This leads to saturation of the ML scale for large earthquakes. Alternatively, quantification of earthquake size based on frequency-domain measurements is relatively free from these limitations by analyzing the physical properties of the fault rupture recorded on seismograms; that is, the seismic moment of an earthquake is defined by the combination of the rupture area and stress drop, and can be determined from the displacement spectrum of seismograms. In this study the automatic determination of the moment magnitude using comer frequency in spectral domain of earthquake event data which location was determined by automatic processing or manual processing of KEMS was newly adapted to all earthquake event catalogue list to know the moment magnitude as soon as possible in earthquake monitoring system. The optimum parameters like frequency change as magnitude scale to determine earthquake source information such as strike, dip, rake and rupture size of fault in inversion of earthquake waveform in time domain were investigated and analysed in this study.
For the application of the pre-existing geotechnical investigation data into earthquake engineering, a geotechnical database (DB) was built particularly at three metropolitan areas, Gwangju, Daegu and Busan, among which the former two areas were selected as the study areas for seismic zonation in this year. Furthermore, to estimate reliably the regional seismic responses and corresponding hazards which are influenced mainly by the subsurface geologic and dynamic characteristics, an integrated geo-knowledge based Geotechnical Information System (GTIS) within GIS framework was developed by introducing a couple of new concepts of the extended area containing the study area and the additional site visit. The GTIS was constructed to estimate site effects related to the earthquake hazards in the selected two areas, Gwangju and Daegu, which are located in the inland region of the Korean peninsula. To build the GTIS for the areas of interesting, geotechnical data collections were performed by building the geotechnical DB and a walk-over site survey was additionally carried out to acquire surface geo-knowledge data in accordance with the procedure developed to build the GTIS. For practical applications of the GTIS used to estimate the site effects associated with the amplification of ground motion, seismic microzoning maps of the characteristic site period were created and presented as a regional synthetic strategy addressing earthquakeinduced hazards and conducting preliminary seismic design and performance evaluation.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발 과제의 개요 ...20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...22
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ...25
• 제 1 절 지진 자료 분석 및 지진 자료 품질 관리 기법 ...25
• 1. 실시간 분석 KEMS를 통한 분석 결과 ...25
• 2. 지진관측자료 수신 운영 현황 및 수신율 ...32
• 3. 배경잡음 분석을 통한 지진관측자료 품질관리 ...56
• 제 2 절 지진 모멘트 분석 기술 및 지진모멘트 자동 결정 기반 구축 ...60
• 1 한반도 주요 지진에 대한 모멘트텐서 분석 ...60
• 2. 지진모멘트 자동 결정 기반 구축 ...70
• 제 3 절 지진-음파 관측소 운영 및 인공지진 위치결정 기술 정확도 향상 ...75
• 1. 지진-음파 관측소 운영 ...75
• 2. 인공지진 위치결정 기술 정확도 향상 ...77
• 제 4 절 통합 지진관측망 운영 및 광역자치 단체 가속도 관측망 시범운영 ...91
• 1. 네트워크 운영 ...91
• 2. 관측망 운영 및 유지 보수 ...106
• 3. KEMS 유지 보수 및 운영 ...115
• 4. 광역 단체 가속도 관측망 시범 운영 ...132
• 제 5 절 지반 DB 구축 및 지진재해 정량적 예측 구역화 ...135
• 1. 개요 ...135
• 2. 지진공학적 활용을 위한 지반 DB 구축 ...137
• 3. 공간 지반정보 시스템 구축 기반의 지진재해 구역화 ...152
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...174
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계 획 ...176
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...178
• 제 7 장 참고문헌 ...180
• 표 3-2-1. 본 연구에서 계산된 28개 지진의 지진원 요소와 시간영역 파형 역산 결과 ...67
• 표 3-2-2. 2007년 11월부터 2008년 10월까지 한반도 및 주변지역 49개 지진의 진원 요소 ...74
• 표 3-4-1. 2008년 관측소 개.보수 내역 ...106
• 표 3-4-2. 2008년 관측소 이상 점검 내역 ...112
• 표 3-4-3. 시스템 H/W 교체 내역 ...115
• 표 3-4-4. 유지 보수 계약 대상 시스템 현황 ...116
• 표 3-4-5. 장애 발생 시 대체 할 시스템 목록 ...117
• 표 3-4-6. 시기에 따른 정기점검 항목 ...118
• 표 3-4-7. 2008년 유지 보수 점검 상세 내역 ...118
• 표 3-4-8. 주요 시스템 가동률 ...120
• 표 3-4-9. 지방자치단체 가속도 지진계측기 시범 구축용 시스템 구성 ...133
• 표 3-5-1. 지반 DB의 T_Project 구성 ...138
• 표 3-5-2. 지반 DB의 T_Borehole 구성 ...139
• 표 3-5-3. 지반 DB의 T_Layer 구성 ...140
• 표 3-5-4. 지반 DB의 T_SPT 구성 ...140
• 표 3-5-5. 지반 DB의 T_Borehole_Sum 구성 ...141
• 표 3-5-6. 지반 DB의 T_Vs 구성 ...142
• 표 3-5-7. 지반 DB의 T_CTX 구성 ...142
• 표 3-5-8. 지반 DB의 T_RC 구성 ...143
• 표 3-5-9. 지반 DB의 T_RC_Data 구성 ...143
• 표 3-5-10. 웹 자료 확인 GeoInfo로부터 획득한 자료 ...144
• 표 3-5-11. 지역 자치 단체로부터 획득한 자료 ...144
• 표 3-5-12. 지역별 지반-지식 수집 자료 ...146
• 표 3-5-13. 지반-지식 기반 지반 정보 시스템 구축 과정 ...160
• 그림 3-1-1. 2007. 11, 1. - 2008. 10. 31. 기간동안 KEMS에 의해 자동 분석된 13,360회의 event 분포도 ...26
• 그림 3-1-2. 2007 11. 1. - 2008. 10. 31. 기간동안 KEMS에 의해 2차 정밀 분석된 6,103회의 event 분포도 ...27
• 그림 3-1-3. 2007. 11. 1. - 2008. 10. 31, 기간 동안 한국지질자원연구원 운영 관측소별 실시간 자동분석 2차 정밀분석 시 사용된 빈도 ...28
• 그림 3-1-4. 2007. 11. 1. - 2008. 10. 31. 기간 동안 기상청, 한국전력연구원, 일본 NIED 운영관측소별 실시간 자동분석 2차 정밀분석 시 사용된 빈도 ...29
• 그림 3-1-5. 원주 KSRS의 월별 실시간 지진자료 수신율 ...31
• 그림 3-1-6. 한국지질자원연구원 운영 지진관측망의 실시간 지진자료 수신율 ...31
• 그림 3-1-7. 대전(TJN) 지진관측소의 3년간 배경잡음 수준 분석 결과 ...57
• 그림 3-1-8. 24시간 단위의 배경잡음 분석 결과 검색화면 ...57
• 그림 3-1-9. 광대역 관측소의 지진감시 능력 ...58
• 그림 3-1-10. 문경(MGB) 관측소의 1년 동안 배경잡음 수준 변화 ...59
• 그림 3-2-1. Green's function계산에 사용되는 3개의 기본 단층들의 단층면 해. 왼쪽부터 수직 주향이동(SS), 수직 경사이동(DS), 그리고 45도의 경사면을 가진 경사이동(DD)을 나타냄 ...62
• 그림 3-2-2. Green's function 계산에 이용된 한반도 1차원 속도 구조 모델(Chang and Baag, 2006) ...64
• 그림 3-2-3. 2004년 5월 29일 울진 앞바다에서 발생한 모멘트규모 5.0 지진의 20-50초 영역에서의 관측(blue) 및 역산된 해를 바탕으로 한 합성(red) 지진 파형의 비교 ...65
• 그림 3-2-4. 2004년 4월 26일 경북 성주 부근에서 발생한 모 멘트규모 3.6 지진의 20-50초 영역에서의 관측(blue) 및 역산된 해를 바탕으로 한 합성(red) 지진 파형의 비교 ...65
• 그림 3-2-5. 2001년에서 2008년 사이에 한반도 및 주변 해역에서 발생한 지역규모 3.5 28개 지진에 대한 모멘트 텐서 해. 삼각형은 역산에 이용된 광대역 지진계의 분포 ...66
• 그림 3-2-6. 관측망 내부 및 외부에 위치한 7개의 지진에 대한 단층면해의 비교. 본 연구에서 계산된 단층면해(red), Global CMT(blue), 그리고 초동 극성을 이용한 단층면해(green). 여기서 FM1과 FM2는 각각 Park et al.(2007)과 Jo and Baag(2007)을 의미 ...69
• 그림 3-2-7. 2008년 10월 29일 공주지진($M_w$ 3.29)의 진원스펙트럼과 단층면 해 ...73
• 그림 3-3-1. 2008년도 지진-음파 관측소 자료수신율 ...76
• 그림 3-3-2. (a) 백령도 낙뢰보호장치 점검 (b) 김포관측소 공중음파 센서 교체 ...76
• 그림 3-3-3. 지표발파로부터 발생하는 지진파와 저주파수 음파 ...78
• 그림 3-3-4. (a) 2008년도 인공지진 진앙분포도. (b) 2007년도 인공지진 진앙분포도 ...79
• 그림 3-3-5. (a) 2008년도 인공지진 규모분포. (b) 2007년도 인공지진 규모분포 ...79
• 그림 3-3-6. (a) 지진파-음파 분석 예. 2008년 1월 7일, 02:57:49(GMT). (b) 철원관측소 주파수-파수 분석. (c) 간성관측소 주파수-파수 분석. (d) 지진파진앙($\bigstar$) 및 음파 음원($\bullet$) 위치도 ...81
• 그림 3-3-7 (a) 지진파-음파 분석 예. 2008년 3월 11일, 03:30:20(GMT). (b) 김포관측소 주파수-파수 분석. (c) 철원관측소 주파수-파수 분석. (d) 지진파진앙($\bigstar$) 및 음파 음원($\bullet$) 위치도 ...82
• 그림 3-3-8. (a) 지진파-음파 분석 예. 2008년 3월 17일, 03:16:25(GMT). (b) 김포관측소 주파수-파수 분석. (c) 철원관측소 주파수-파수 분석. (d) 지진파진앙($\bigstar$) 및 음파 음원($\bullet$) 위치도 ...83
• 그림 3-3-9. (a) 지진파-음파 분석 예. 2008년 3월 17일, 06:59:30(GMT). (b) 간성관측소 주파수-파수 분석. (c) 지진파 진앙($\bigstar$) 및 음파 음원($\bullet$) 위치도 ...84
• 그림 3-3-10. (a) 지진파-음파 분석 예. 2008년 1월 4일, 03:09:37(GMT). (b) 철원관측소 주파수-파수 분석. (c) 지진파 진앙($\bigstar$) 및 음파 음원($\bullet$) 위치 ...85
• 그림 3-3-11. (a) 지진파-음파 분석 예. 2008년 3월 28일, 07:43:46(GMT). (b) 대전 관측소 주파수-파수 분식. (c) 지진파 진앙($\bigstar$) 및 음파 음원($\bullet$) 위치도 ...86
• 그림 3-3-12. (a) 연구지역 및 지진, 음파 관측소 분포도. (b) 노천광산 발파에 대한 지진분석시스템 위치결정결과 ...87
• 그림 3-3-13. (a) 공중음파 후방방위각 및 주시정보를 이용한 인공지진 위치결정법 적용 결과. (b) 북한지역 인공지진에 격자탐색법을 적용한 결과 ...88
• 그림 3-3-14. 2007년 4월-2008년 3월까지 노천광산-철원관측소간 공중음파 신호의 주시 변화 ...90
• 그림 3-3-15. 2007년 4월부터 1년간 노천광산-철원관측소간 유효음파속도구조 변화 ...90
• 그림 3-4-1. 지진 연구센터 네트워크 구성 ...91
• 그림 3-4-2. IPS 시스템 1 ...92
• 그림 3-4-3. IPS 시스템 2 ...93
• 그림 3-4-4. IPS 시스템 3 ...93
• 그림 3-4-5. ykb관측소 데이터 트래픽 ...94
• 그림 3-4-6. snu관측소 데이터 트래픽 ...95
• 그림 3-4-7. npr관측소 데이터 트래픽 ...96
• 그림 3-4-8. 원주KSRS관측소 데이터 트래픽 ...97
• 그림 3-4-9. ksa관측소 데이터 트래픽 ...98
• 그림 3-4-10. kmc관측소 데이터 트래픽 ...99
• 그림 3-4-11. khd관측소 데이터 트래픽 ...100
• 그림 3-4-12. jsb관측소 데이터 트래픽 ...101
• 그림 3-4-12. jrb관측소 데이터 트래픽 ...102
• 그림 3-4-13. hsb관측소 데이터 트래픽 ...103
• 그림 3-4-14. gre관측소 데이터 트래픽 ...104
• 그림 3-4-15. gkp1관측소 데이터 트래픽 ...105
• 그림 3-4-16. 홍성 종합관측소 지구자기장 수진실 교체 ...107
• 그림 3-4-17. 홍성 종합관측소 울타리 전면 보수 ...108
• 그림 3-4-18. 효동리 관측소 지구자기장 수진실 교체 ...108
• 그림 3-4-19. 학계리 관측소 기록실 및 수진실 개축 ...109
• 그림 3-4-20. 학계리 관측소 개축 후 전경 ...110
• 그림 3-4-21. 포천, 방방골 관측소의 기록계 및 통신 방식 교체 ...111
• 그림 3-4-22. 청도 관측소의 기록계 및 센서 교체 ...111
• 그림 3-4-23. 대용량 저장장치 교체 작업 ...116
• 그림 3-4-24. 정기점검 점검표 ...117
• 그림 3-4-25 KEMS 유지 보수 작업 ...119
• 그림 3-4-26. 자동분석(kemsA) 시스템 CPU 유휴 상태(좌), Free Memory 상태(우) ...120
• 그림 3-4-27 자동분석(kems) 시스템 CPU 유휴 상태(좌), Free Memory 상태(우) ...121
• 그림 3-4-28. 자동분석(infras) 시스템 CPU 유휴 상태(좌), Free Memory 상태(우) ...121
• 그림 3-4-29. 수발신 시스템 CPU 유휴 상태(좌), Free Memory 상태(우) ...121
• 그림 3-4-30. 이중화 KEMS 시스템 구축을 위한 기술협의 및 구축현장 ...122
• 그림 3-4-31. KEMS in Normal Mode ...124
• 그림 3-4-32. KEMS in Backup Mode ...125
• 그림 3-4-33. KEMS in Restore Mode ...127
• 그림 3-4-34. KEMS의 Object ID 관리 ...128
• 그림 3-4-35. 수동분석 DB 동기화를 위한 Oracle Trigger ...130
• 그림 3-4-36. BullSync의 데이터베이스 연동 ...130
• 그림 3-4-37. 이중화 KEMS 시스템의 Waveform 데이터 손실의 예 ...131
• 그림 3-4-38. 인천소방방재본부 지하에 설치된 가속도 모니터링 시스템 구성(예) ...133
• 그림 3-4-39. 대구광역시 시청과 인천광역시 소방방재본부 지하에 설치된 가속도 계측시스템 사례 ...134
• 그림 3-5-1. 지진공학적 지반 데이터베이스 구조 ...138
• 그림 3-5-2. 광주광역시 지역의 기존 수집 자료 분포 ...145
• 그림 3-5-3. 대구광역시 지역의 기존 수집 자료 분포 ...145
• 그림 3-5-4. 부산광역시 지역의 기존 수집 자료 분포 ...146
• 그림 3-5-5. 광주광역시 지역의 기존 수집 자료 및 지반-지식 수집 자료 분포 ...147
• 그림 3-5-6. 대구광역시 지역의 기존 수집 자료 및 지반-지식 수집 자료 분포 ...147
• 그림 3-5-7. 부산광역시 지역의 기존 수집 자료 및 지반-지식 수집 자료 분포 ...148
• 그림 3-5-8. 지반조사 관리 프로그램의 구성 ...149
• 그림 3-5-9. 지반조사 관리 프로그램의 메인 화면 ...150
• 그림 3-5-10. 지반조사 관리 프로그램 내 자료 입력 ...150
• 그림 3-5-11. 지반조사 관리 프로그램 내 자료 조회 ...151
• 그림 3-5-12. 지반조사 관리 프로그램의 DB/FTP Sever 설정 ...151
• 그림 3-5-13. 베리오그램과 코베리언스 ...155
• 그림 3-5-14. 대표적인 베리오그램 모델 ...156
• 그림 3-5-15. 지반 정보 시스템의 전체 구성 ...158
• 그림 3-5-16. 지층 구성 및 자료 보간을 통한 공간 지층 정보 가시화 흐름 ...159
• 그림 3-5-17. 지진재해 예측을 위한 지반 정보 시스템의 재구성 ...161
• 그림 3-5-18. 대상 지역의 확장 영역과 연구 영역의 좌표 및 영역 크기 ...162
• 그림 3-5-19. 광주 확장 지역의 지반-지식 DB 자료 분포 ...162
• 그림 3-5-20. 대구 확장 지역의 지반-지식 DB 자료 분포 ...163
• 그림 3-5-21. 광주의 확장 영역 공간 지층 정보로부터 대상 연구 영역 공간 정보의 추출 ...163
• 그림 3-5-22. 대구의 확장 영역 공간 지층 정보로부터 대상 연구 영역 공간 정보의 추출력 ...164
• 그림 3-5-23. 광주 연구 영역의 단면 지층 구성 ...165
• 그림 3-5-24. 광주 연구 영역의 지표 지형 변화 ...165
• 그림 3-5-25. 대구 연구 영역의 단면 지층 구성 ...166
• 그림 3-5-26. 대구 연구 영역의 지표 지형 변화 ...167
• 그림 3-5-27. 광주와 대구의 연구 영역에서의 기반암 심도 분포 정보 ...168
• 그림 3-5-28. 부지 주기를 이용한 지진재해 구역화 구성 절차 ...169
• 그림 3-5-29. 광주와 대구에서의 부지 주기 토대의 지진재해 구역화 정보 ...171
• 그림 3-5-30. 광주와 대구에서의 내진 활용을 위한 부지 분류 및 증폭 계수 ...173