[보고서]관측소보정과 파형의 유사성을 이용한 한반도 지진의 진원위치 향상

김광희

[국가R&D연구보고서] 관측소보정과 파형의 유사성을 이용한 한반도 지진의 진원위치 향상
Improving Earthquake Locations in the Korea Peninsula Using Station Correction Terms and Waveform Similarity Measurements 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국해양연구원 Korea Ocean Research & Development Institute
연구책임자	김광희
참여연구자	이성욱 , 강수영 , 유찬호
보고서유형	2단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2012-03
과제시작연도	2011
주관부처	기상청
과제관리전문기관	기상지진기술개발사업단
등록번호	TRKO201200001076
과제고유번호	1365001143
DB 구축일자	2013-04-18
키워드	지진,지진위치 재결정,관측소보정,파형의 유사성,단층,진원신속결정Earthquake,Earthquake Relocation,Station Corrections,Waveform Similarity,Faults,Rapid Earthquake Location

초록 ▼

불확실한 속도모델과 도착시간 측정의 오류 가능성 하에서 지진발생위치 결정의 정확성 향상을 위하여 관측소 보정과 파형의 유사성을 이용하여 지진발생 위치의 상대적 정확성을 향상시키고자 한다. 두 방법 모두 공간적으로 비슷한 지역에서 발생하는 군지진에 대하여 적용이 가능하다. 관측소보정을 사용하는 지진위치 재결정방법(JHD, Joint Hypoceneter Determination Method)에서는 파선 경로상의 실제 속도 구조와 속도모델 사이의 차이를 관측소 보정 값으로 취급하여 지진위치 결정시 함께 결정함으로서 지진발생위치 결정의 정확성을 향상시킨다. 파형의 유사성을 이용한 방법에서는 두 지진이 아주 가까이 위치할 때 파형이 유사하다는 점을 이용하여 지진발생위치 결정의 정확성을 향상시킨다.
지진이 발생하고 관측되면 가장 먼저 수행되는 작업이 진원의 결정이며, 이를 바탕으로 지진위험성 평가, 지진방재대책 수립, 지하속도구조 연구, 진원메커니즘 연구 등의 각종 지진관련 연구가 시작된다. 따라서 정확한 지진 요소의 결정은 지진과 관련된 각종 연구와 대책을 수립하기 위하여 가장 우선적으로 선결되어야할 과제이다. 기상청에서 관측/결정한 진원의 분포를 살펴보면 한반도에서 발생하는 지진은 광범위하고 산만하게 분포하지만, 몇몇 개의 지진군이 나타난다. 이러한 지진군의 관측은 대부분의 지진이 기존에 존재하는 단층대에서 발생한다는 이전의 이해와 다르지 않다. 이점을 감안할 때 과거와 현재의 진원 분포를 통한 단층대의 규명과 특성 연구는 지진의 발생 메커니즘을 이해하고 미래에 한반도 및 주변지역에서 발생가능한 지진의 위치와 규모를 규명하는데 아주 중요한 단서를 제공할 것이다.

Abstract ▼

Earthquake location is the first routine as soon as we notice an earthquake. Most earthquake-related researched including, but not limited to, seismic hazard estimation, earthquake hazard reduction efforts, subsurface structure and focal mechanism studies, start from the reliable earthquake hypocenters. Thus, determination of precise earthquake location is the first priority task in seismological studies. Although the distribution of earthquake hypocenters announced by Korea Meteorological Administration (KMA) seems random and spread over wide area in the Korea peninsula, many earthquakes repeatedly occur in a small area to form a few high seismicity region. The observation is consistent with our understanding in which earthquakes occur along an existing weak zone. This observation also implies that the current seismicity can provide a crucial information to define any areas to nucleate large earthquake and their magnitudes.
Assuming there are errors in the P- and S-waves velocity models and estimations of arrival times, we tried to improve the relative earthquake locations using the station correction terms and waveform similarities. Both methods can be applied to spatially clustered earthquakes. Joint Hypocenter Determination Method (JHD) adopts station correction terms to compensate the discrepancies between the velocity model and the real earth structure along the ray paths. In the relative earthquake location method using the waveform similarity, it is used that the waveforms are similar when two earthquakes share the ultimately same travel path from sources to receivers. Assuming the focal mechanisms are the same, the difference in the waveform is simply represent the distance between the two events. Generalizing the observation enables a cluster of earthquakes occurring very close to each other to locate precisely.

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요약문 ... 5
I. 제 목 ... 5
II. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 5
III. 연구개발의 내용 및 범위 ... 6
IV. 연구개발결과 ... 7
V. 연구개발결과의 활용계획 ... 11
SUMMARY ... 12
CONTENTS ... 18
목 차 ... 21
그림 및 표 목차 ... 24
제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 28
제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 30
제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 31
3.1 2007년 규모 4.8 오대산 지진 분석 및 한반도 지체구조 ... 31
3.1.1 개요 ... 31
3.1.2 서론 ... 31
3.1.3 지진자료 및 초기 지진발생위치 결정 ... 32
3.1.4 오대산 군지진의 발생위치 정밀재결정, 단층면해 분석 및 기진단층 규명 ... 33
3.1.5 오대산 지진 본진 이전의 진원 지역 지진성향 ... 35
3.1.6 오대산 지진 여진 성향 ... 36
3.1.7 한반도 주변 응력장 ... 38
3.1.8 참고문헌 ... 38
3.2 영덕 앞바다 미소지진 발생위치 재결정 ... 51
3.2.1 서 론 ... 51
3.2.2 지진지체구조 환경 ... 52
3.2.3 연구자료 ... 53
3.2.4 연구방법 ... 54
3.2.5 결과 및 고찰 ... 56
3.2.6 참고문헌 ... 58
3.3 지진 발생위치 및 규모 신속결정 ... 67
3.3.1. 개요 ... 67
3.3.2 서론 ... 68
3.3.3 지진 발생위치 신속 결정의 필요성 ... 70
3.3.4 초동관측 시간차를 이용한 지진 발생위치 추정 ... 71
3.3.5 초동관측 시간차를 이용한 한반도 지진 발생위치 조기 결정 ... 71
3.3.6 지진규모의 신속결정 ... 72
3.3.7 지진 규모 조기 결정시 고려사항 ... 74
3.3.8 참고문헌 ... 76
3.4 황해주변 지각 및 상부맨틀 구조 ... 90
3.4.1. 서 론 ... 90
3.4.2 연구 방법 ... 91
3.4.3 결과 ... 91
3.4.4 결론 및 토론 ... 93
3.4.5 참고문헌 ... 95
3.5 지진재해예측 ... 113
3.5.1 GIS기반의 지질·지형 자료를 활용한 경상도지역의 지반분류 ... 113
3.5.1.1 서 론 ... 113
3.5.1.2 연구방법 및 자료구축 ... 114
3.5.1.3 지반분류를 위한 기준설정 ... 115
3.5.1.4 지질도 DB를 이용한 지반분류 ... 116
3.5.1.5 경사도를 이용한 Vs30의 지반분류 ... 118
3.5.1.6 지반분류 결과 및 검토 ... 119
3.5.1.7 결론 및 토의 ... 123
3.5.1.8 참고문헌 ... 125
3.5.2 DEM 해상도가 지반분류에 미치는 영향 ... 128
3.5.2.1 서 론 ... 128
3.5.2.2 자료구축 및 연구방법 ... 129
3.5.2.3 결 과 ... 130
3.5.2.4 토 의 ... 131
3.5.2.5 결 론 ... 133
3.5.2.6 참고문헌 ... 135
3.5.3 지반특성을 고려한 경주지역 지진손실예측 모의 ... 145
3.5.3.1 서 론 ... 145
3.5.3.2 연구 방법 ... 146
3.5.3.3 자료 구성 ... 147
3.5.3.4 재해예측 결과 ... 149
3.5.3.5 결 론 ... 161
3.5.3.6 참고문헌 ... 162
3.6 지하단층구조 규명 연구 ... 164
3.6.1 개요 ... 164
3.6.2 요약 ... 164
3.6.3 서론 ... 164
3.6.4 자료 ... 165
3.6.5 Joint Hypocenter Determination 방법 ... 166
3.6.6 대북분지의 지진활동도 ... 167
3.6.7 토의 ... 168
3.6.8 참고문헌 ... 169
제 4 장 목표 달성도 및 관련 분야에 대한 기여도 ... 175
제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 176
제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 177
제 7 장 연구개발결과의 보안등급 ... 178
제 8 장 국가과학기술종합정보 시스템에 등록한 연구시설·장비현황 ... 179
[첨부 1] 연구개발결과 활용계획서 ... 180
[붙임1] 연구개발결과 활용계획서 ... 181
[붙임2] 기술 요약서 ... 189
[첨부 2] 연구개발결과의 보안 등급 ... 194
[첨부 3] 국가연구시설·장비 정보 및 등록 현황 ... 195

표/그림 (70)

표 Figure 3.1.1 Earthquake and seismic stations in the Odaesan Earthquake source area.
표 Figure 3.1.2 Waveforms recorded at the seismic station DGY.
표 Figure 3.1.3 PGAs observed at DGY.
표 Figure 3.1.4 Earthquake relocation of the Odaesan earthquake sequence using HypoDD
표 Figure 3.1.5 Waveforms of the 5 largest events
표 Figure 3.1.6 Locations of the five largest earthquakes in the Odaesan earthquake sequence
표 Figure 3.1.7 Waveform comparison for three larger earthquakes.
표 Figure 3.1.8 Waveforms at station DGY for three larger events.
표 Figure 3.1.9 Current state of stress in the southern Korea Peninsula
표 Figure 3.2.1 Distribution of earthquakes in the southern Korean Peninsula between 1978 and 2010.
표 Figure 3.2.2. Location of micro-earthquakes in the Yongduk offshore region
표 Figure 3.2.3 (a) Magnitude-time distribution of micro-earthquakes in the study area between 2007 and 2010. (b) Temporal distribution of earthquakes
표 Figure 3.2.4 Frequency-magnitude distribution of micro-earthquakes in the study area.
표 Figure 3.2.5 Hypocenters of micro-earthquakes selected for JHD analysis in the Youngduk offshore region
표 Figure 3.3.1 지진조기경보를 위한 지진 발생위치 신속추정 결정방법
표 Figure 3.3.2 지진관측망 내부에서 발생한 지진의 신속진앙결정.
표 Figure 3.3.3 지진관측망외부에서 발생한 지진의 신속지진위치결정
표 Figure 3.3.4 지진관측망외부 해저에서 발생한 지진의 신속지진위치결정
표 Figure 3.3.5 Bandpass filter for shaking intensity and examples of filtered seismic records
표 Figure 3.3.6 Earthquake and station locations for analysis.
표 Figure 3.3.7 Va and PGD for earthquake records observed at KNSN and JMA seismic network.
표 Figure 3.3.8 Evolution of estimated magnitude for a 6.7 Japan earthquake
표 Figure 3.4.1 Simplified tectonic map of the northeast Asia.
표 Figure 3.4.2 Event locations (solid circles) used in the receiver function analysis in the study
표 Figure 3.4.3 Typical teleseismic earthquake data and receiver functions recorded at KOJ
표 Figure 3.4.4 Radial component receiver functions from 4 teleseismic earthquakes recorded at station ANS and a representative receiver function obtained by stacking.
표 Figure 3.4.5 Initial velocity model for 1?D velocity inversion
표 Figure 3.4.6 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station ANS.
표 Figure 3.4.7 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station PYN.
표 Figure 3.4.8 (a) Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station KOJ.
표 Figure 3.4.9 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station BUA.
표 Figure 3.4.10 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station JIN
표 Figure 3.4.11 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station WAN
표 Figure 3.4.12 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station JNN.
표 Figure 3.4.13 Receiver functions and 1-D velocity model beneath the broadband seismic station GYN
표 Figure 3.4.14 Arrival time variations.
표 Figure 3.4.15 Offset of P onset on radial component receiver functions.
표 Figure 3.4.16 Estimated depths of the crust?mantle transition layers (the Moho) beneath the stations of the Yellow Sea Broadband Seismic Network.
표 본 연구에서 적용한 지반분류 기준
표 Figure 3.5.1.2 경상도 지역의 지질시대와 암상구조로 구분한 지반분류
표 Figure 3.5.1.1 경상도 지역의 지질시대와 암상구조
표 Figure 3.5.1.3 지질도 기반으로 한 고도와 시대별 암상에 따른 지반분류
표 Figure 3.5.1.4 USGS Custom Vs30에 의한 지반분류
표 Figure 3.5.1.5 지질도와 지형도 자료를 이용한 지반분류 결과
표 Figure 3.5.1.7 경주지역의 지반분류
표 Figure 3.5.1.6 지진관측소 지반분류와의 검토
표 Figure 3.5.1.8 경상도 지역 지반분류에 0.5 km 버퍼링을 주었을 경우
표 Figure 3.5.2.1 서로 다른 두 해상도의 지형도
표 Figure 3.5.2.2 경사도 기준의 지반분류도
표 Figure 3.5.2.4 고해상도와 저해상도에서 경사도 기준의 지반분류 면적비율
표 Figure 3.5.2.3 경사도 기준의 지반분류도 일부지역의 확대
표 Figure 3.5.2.5 해상도별 지반분류 면적비율의 비교
표 Figure 3.5.2.6 지반분류 비교를 위한 시추자료의 추출
표 Figure 3.5.2.7 경사도 기준의 지반분류와 시추지역 지반분류의 비교
표 Figure 3.5.2.8 2009년도 인구밀도
표 Figure 3.5.3.1 연구방법
표 Figure 3.5.3.2 2005년도 연구지역의 인구와 주택의 수
표 Figure 3.5.3.3 연구지역 지반특성분류도
표 Figure 3.5.3.4 연구지역의 중간규모 주택 피해지도와 지역별 주택 피해
표 Figure 3.5.3.5 지진발생 첫날과 7일 후 병원의 기능
표 Figure 3.5.3.6 지진발생 첫날 주요 기관의 기능
표 Figure 3.5.3.7 이재민 발생 수
표 Figure 3.5.3.8 새벽 2시 발생지진에 의한 지역 및 등급별 인명피해
표 Figure 3.5.3.9 지반특성분류도 적용과 여러 지반종류에 따른 지역별 주택피해(중간규모 이상) 비교
표 Figure 3.5.3.10 지반특성분류도 적용과 여러 지반종류에 따른 지진발생 첫날 의료기관의 기능 비교
표 Figure 3.5.3.11 지반특성분류도 적용과 여러 지반종류에 따른 인명피해(새벽 2시 지진발생) 비교
표 Figure 3.6.1 Seismicity in the Taipei area
표 Figure 3.6.2 Relocated earthquake epicenters
표 Figure 3.6.3 Depth cross-section of the earthquakes along line AA' shown in Figure 3.6.2 and cross-sectional view of focal mechanisms for the three felt earthquakes.
표 Figure 3.6.4 Three-component seismograms of the three felt earthquakes recorded by the nearby downhole seismic station (YH) after bandpass filter (1-10 Hz) and alignment of their S-wave arrivals

과제명(ProjectTitle) :	-
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과제기간(DetailSeriesProject) :	-
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