초록 ▼

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
1. 지진관측환경 표준화 연구
(1) 기상청 지진관측소 부지특성평가
기상청 지진관측소의 부지특성과 관측환경을 평가하기 위하여 49개 속도계 지진 관측소의 퇴적층 두께와 배경잡음수준을 분석하였다. 실시간 지진관측자료에 수평/수직 스펙트럼 비를 적용하여 관측소 지하의 공명주파수를 추정하고 퇴적층 두께를 계산한 결과, 49개 관측소 중 31개소는 암반 위에 지진계가 설치된 것으로 추정되었다. 공명주파수가 나타나는 관측소 중 대부분은 퇴적층 두께가 10 m 이내로 얕은 것으로 나타났으나 진도지진관측

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
1. 지진관측환경 표준화 연구
(1) 기상청 지진관측소 부지특성평가
기상청 지진관측소의 부지특성과 관측환경을 평가하기 위하여 49개 속도계 지진 관측소의 퇴적층 두께와 배경잡음수준을 분석하였다. 실시간 지진관측자료에 수평/수직 스펙트럼 비를 적용하여 관측소 지하의 공명주파수를 추정하고 퇴적층 두께를 계산한 결과, 49개 관측소 중 31개소는 암반 위에 지진계가 설치된 것으로 추정되었다. 공명주파수가 나타나는 관측소 중 대부분은 퇴적층 두께가 10 m 이내로 얕은 것으로 나타났으나 진도지진관측소의 경우 부지 내 좁은 범위에서도 공명주파수가 다르게 나타나(Fig. 1) 불균일한 지하 지질구조의 영향을 받는 것으로 해석된다. 배경잡음수준은 광대역관측소에 비해 단주기관측소가 전반적으로 다소 높게 나타났다. 이번 연구결과를 통해 기상청 속도계 지진관측소의 관측환경은 비교적 양호한것으로 분석된다.
(2) 지표·시추공 지진관측소 배경잡음수준 비교 연구
기상청은 지진조기경보 관측망 구축을 위하여 지하 20 m에 가속도계 센서가 위치하는 시추공 가속도관측소를 설치하고 있다. 시추공 지진관측소를 설치하는 것은 지표의 잡음을 최소화하여 양질의 지진자료를 획득하기 위한 목적이 있으나 지하 20 m에서지표 잡음이 얼마나 감소하는지에 대한 정량적인 평가는 이루어진 바가 없다. 따라서 이번 연구에서는 기존 시추공 지진관측소 자료를 활용하여 지표와 지하 20 m, 지하 100 m에서의 배경잡음수준을 비교함으로써 지표 잡음의 깊이에 따른 변화를 분석하였다. 그 결과, 인간 활동에 의한 인공잡음은 지표에 비해 지하 20 m에서 잡음 수준이 약 30 dB 낮아졌으며 지하 100 m에서는 지하 20 m에 비해 약 10 dB 낮아지는 것으로 나타나(Fig. 2 왼쪽) 지표의 인공잡음이 지하 20 m에서도 효과적으로 감소하는 것을 알 수 있었다. 지표의 기온변화나 미세한 기압변화에 영향을 받는 장주기대역 잡음은 지표에서 수평성분이 수직성분에 비해 높게 나타나는 반면, 지중 약 100 m에서는 비슷하게 나타났으며 지중에서 잡음수준이 전반적으로 낮아졌다(Fig. 2 오른쪽). 이번 연구결과를 통해, 암반 깊이에 도달하는 경우 지하 20 m에서도 배경잡음이 적은 양호한 관측 자료를 획득할 수 있을 것으로 평가된다.
(3) 지진관측수준에 따른 관측능력 분석 연구
지진관측자료의 품질은 지진관측 및 분석 정확도에 큰 영향을 미치는데, 자료의 품질은 지진관측소의 부지특성이나 관측환경에도 의존하지만 일시적인 요인이나 환경변화에 의해서도 달라질 수 있다. 따라서 지진관측자료는 상시적으로 모니터링하고 점검할 필요가 있다. 이를 위한 하나의 방법으로 지진관측소 배경잡음의 변화를 분석할 수 있는데, 이번 연구에서는 배경잡음을 자동 분석하고 분석결과를 저장·관리할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 배경잡음 자동분석시스템을 통해 다수의 지진관측소에 대한 배경잡음 분석이 가능하며 잡음원의 추정과 자료의 이상여부 판단이 용이하다. 따라서 이 분석시스템을 활용하면 지진관측자료에 대한 체계적인 품질관리가 가능할 것이며 관측환경 변화를 파악하고 잡음원을 분석하는데 유용하게 활용될 것으로 보인다.
2. 한반도 역사·계기지진 사후정밀 분석 및 목록 작성
(1) 한반도 계기지진 지진원 요소 정밀 재결정
국립기상연구소는 한반도의 지진활동도 평가를 위하여 계기지진에 대한 정밀 재분석을 수행하고 있으며, 이번 연구에서는 1999년부터 2010년까지 발생한 총 506회의 계기지진에 대하여 진원재결정을 완료하였다. 디지털식 지진관측망이 구축되기 시작한 1999년의 경우 기상청 발표 진앙과 재결정한 진앙의 차이가 다소 크게 나타나는데, 이는 관측소 수가 적어 상대적으로 분석오차가 크게 나타나기 때문으로 생각된다. 또한 관측망 밖의 북한지역이나 먼 해역에서 발생한 지진의 경우에도 진앙 차이가 큰 것을 알 수 있었다. 총 506회 지진의 진앙분포를 살펴보면 동해 3곳과 제주도 동쪽 해역에 지진이 집중되어 발생하는 것을 알 수 있다(Fig. 4 왼쪽). 이중 영덕 동쪽 해역의 지진을 재분석한 결과(Fig. 4 오른쪽), 2007년부터 2009년까지 3일∼9일의 시간간격으로 규모 2.0∼3.5의 지진이 연속적으로 발생한 것으로 나타났다. 이들 지진의 지진 파형과 단층 메커니즘에 대해서는 어떤 일관성을 찾기 어려웠는데 이에 대한 상세분석이 필요할 것으로 보인다.
(2) 한반도 역사지진 목록 작성 및 DB 구축
한 지역에서의 지진활동을 이해하기 위해서는 장기간의 관측이 이루어져야 하며, 특히 한반도와 같이 판내부에 위치한 지역에서는 더욱 오랜 기간 동안의 지진발생에 대하여 조사·분석할 필요가 있다. 이에 국립기상연구소는 역사문헌에 기록된 지진기록을 재검토하여 감진구역을 지도화하고 진앙과 진도, 규모를 결정함으로써 역사지진 데이터베이스를 구축하였다. 여기에는 삼국사기, 고려사, 조선왕조실록 등 여러 연구자들에 의해 조사되어 온 자료를 재점검함과 동시에 민간사료에 나타난 지진기록도 활용되었다. 총 2161회의 지진이 조사되었으며, 이 중 612회 지진에 대한 감진구역을 지도화하였다. 또한 진앙과 진도를 결정하여 목록화하고 규모 산출식을 제시하였다. 이렇게 작성된 역사지진 목록에 대해 위치, 진도 등 조건에 따른 검색기능을 포함하는 표출시스템을 구축함으로써 향후 일반인들도 활용할 수 있도록 하였다. 이번에 완성된 한반도 역사지진 목록은 한반도의 지진활동을 이해하고 지진재해위험도를 평가하기 위한 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
(3) 한반도 주요지진 발생특성 분석
국립기상연구소는 한반도의 지진발생특성을 이해하기 위하여 한반도 주요지진의 진원요소를 분석해 왔다. 이번 연구에서는 한반도 내륙에서 200 km 이상 떨어진 서해에서 발생한 규모 5.3의 지진에 대하여 진원요소와 여진활동을 조사하고 한반도 내륙지진과 비교함으로써 한반도와 주변지역의 지진발생특성을 분석하였다. 2011년 서해지진의 응력강하량은 1.2∼2.0 MPa로 일반적으로 알려진 판내부지진의 응력강하량보다 낮은 값을 보였다. 이에 반해 한반도 내륙지진은 판내부지진의 응력강하량과 비슷한 값을 갖는 것으로 알려져 있어 서해지진이 발생한 지역과 다른 특성을 보인다. 서해지진에 대하여 연속 지진관측자료로부터 16회의 여진을 검출하였다. 규모 2이상의 여진활동을 비교한 결과, 한반도 내륙 지진의 여진활동은 수 시간 내에 완료되었으나 서해지진의 경우 5일간 지속되는 차이를 보여(Fig. 6) 2011년 서해지진이 발생한 지역의 지진활동도는 한반도 내륙에 비해 활발한 것으로 판단된다. 이번 연구결과는 주변 지역과는 다른 한반도의 지진활동과 지진발생특성을 이해하는데 활용될 것으로 생각된다.
(4) 자연지진과 인공지진 발생특성 분석
기상청은 자연지진 뿐 아니라 핵실험이나 발파 등 인공적인 원인에 의한 지진(인공 지진)도 감시·분석하고 있다. 그러나 기존에 많은 연구가 수행되었음에도 불구하고 실시간으로 관측되는 지진파형이 자연지진에 의한 것인지, 인공지진에 의한 것인지를 판별할 수 있는 기준은 명확하지 않으며, 현재는 관측자의 경험이나 타기관의 분석결과에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 기상청 지진현업에서 사용할 수 있는 인공지진 판별 가이던스 개발이 필요하다. 이번 연구에서는 연천과 횡성지역 채석장에서의 발파자료를 획득하여 P파/S파 진폭비와 상관관계 분석을 수행하고 자연지진과 비교분석함으로써 인공지진과 자연지진을 식별할 수 있는 방법을 모색하였다. 그 결과, 10 Hz와 20Hz 주파수대역에서 P파/S파 진폭비를 비교할 때 인공지진과 자연지진이 비교적 잘 구분되는 것을 알 수 있었다(Fig. 7). 동일한 발파 지점에 대한 동일한 관측소의 관측 파형에 대하여 상관관계 분석을 수행한 결과, 진앙거리에 상관없이 관측환경에 따라 상관계수가 비슷하게 나타나는 것을 알 수 있었다. 또한 이들 발파 지점에 대한 주변 관측소의 지진파형을 중합분석을 통해 구함으로써 향후 해당 지역의 지진파형에 대하여 인공지진 여부를 판별할 수 있는 기준으로 활용하도록 하였다. 향후 좀 더 많은 자료에 대한 추가분석을 통해 연구결과를 일반화하고 검증한다면 인공지진을 판별하는 가이던스로 현업에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
3. 지진해일 예측시스템 개선
(1) 한반도 지진해일 피해 유발지역 연구
한반도는 과거 일본의 대규모지진 발생에 따른 지진해일로 피해를 입은 바 있으며, 주변 지역의 대규모지진은 지진동으로 인한 피해보다 지진해일로 인해 한반도에 영향을 미칠 가능성이 높다. 따라서 이번 연구에서는 한반도 주변 해역에서의 지진해일 피해 발생 가능성을 평가하기 위하여 한반도 및 중국, 일본의 역사지진과 계기지진 목록을 바탕으로 대규모지진 발생 현황과 한반도에 대한 지진해일 영향을 조사하였다. 한반도 연안에서는 동해연안해역에서 발생하는 규모 약 7의 지진에 의한 국지 지진해일 발생 가능성이 있으며, 중국 동쪽과 일본 서쪽지역에서 발생하는 판내부지진에 의한 지진해일 발생 가능성이 있는 것으로 판단되나 이들에 대해서는 상세 지형을 고려한 지진해일 수치모의를 통해 한반도에 대한 지진해일 영향을 평가할 필요가 있다. 일본 북서쪽의 북미판과 유라시아판 경계에서 발생하는 규모 7.5이상의 대규모지진과 화산활동은 한반도에 지진해일 피해를 유발할 가능성이 가장 높은 요인으로 분석되었으며, 이 지역에서의 대규모지진과 화산활동을 감시하는 것은 한반도 지진해일 피해 경감을 위해 중요할 것이다.
(2) 지진해일 시나리오 DB 개선을 위한 수치모의 프로그램 개선
기상청은 한반도 주변 해역에서 발생하는 지진해일 예측을 위하여 주변해역에서 발생 가능한 시나리오 지진에 대해 지진해일 수치모의를 수행하고 한반도 연안의 지진해일 예상 도달시각과 파고를 데이터베이스화하여 활용하고 있다. 그러나 이 지진해일 시나리오 DB에는 해안선 부근 수심 50 m까지의 지진해일을 계산하도록 되어 있어 해안 지점에 대한 지진해일 정보를 제공할 수 없다. 또한 해안에서의 지진해일 관측 자료와 비교할 수 없어 지진해일 정보의 정확도를 검증하기 어렵다. 따라서 이번 연구에서는 해안 지역의 지진해일 예상 도달시각 및 파고를 계산하도록 지진해일 수치모의 프로그램을 개선하였다. 이와 함께 지진해일 예측지점을 조밀하게 하여 구역별 지진해일 예측이 가능하도록 하였다. 향후 이번 연구에서 개발된 프로그램을 활용하여 지진 해일 시나리오 DB를 개선할 계획이며, 이를 통해 지진해일 예측정확도 향상에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
(3) 2011년 동일본대지진
2011년 동일본대지진 발생 후 일본기상청은 초기 분석결과로서 지진의 규모를 7.9로 발표하였고 지진 발생 약 한 시간 뒤에 규모를 8.4로, 그 후 분석을 거듭하여 8.8로 수정하고 최종적으로는 9.0으로 발표하였다. 이 지진은 관측망이 잘 발달해 있고 기술적으로 진보한 일본에서 발생하였음에도 불구하고 기존의 분석방법으로는 대규모지진을 정확하게 분석하고 신속하게 대응하기에 한계가 있음을 드러내었다. 최근에는 지진의 지속시간이 길고 에너지 방출이 큰 대규모지진의 규모를 조기에 분석하여 지진 및 지진해일 피해에 신속하게 대응할 수 있도록 많은 연구가 수행되고 있다. 국립기상연구소도 고주파에너지 방사지속시간을 이용한 대규모지진 규모조기 추정법을 연구해 왔으며, 이번 연구에서는 이 방법을 2011년 동일본대지진에 적용함으로써 그 활용성을 검토하였다. 분석 결과, 2011년 동일본대지진의 규모는 9.0으로 추정되어 일본기상청의 최종 발표값이나 파형역산 등을 통해 얻은 타 연구결과와 비슷한 값을 나타내었다. 따라서 이 방법을 이용하여 대규모지진의 규모를 신속하고 비교적 정확하게 분석할 수 있음을 확인하였으며, 현업용 지진분석에도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
4. 지구자기장 변화 분석 연구
(1) 청양 지구자기 관측 자료 활용 연구
청양 지구자기 관측 자료를 활용한 지구자기장 변화 분석 연구의 일환으로, 이번 연구에서는 자기폭풍수준을 나타내는 지수인 자기폭풍교란시간(Dst 지수) 산출 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램으로 계산한 Dst 지수(Fig. 11 왼쪽)는 일본 쿄토대학의 세계자료센터에서 제공하는 Dst 지수와 전반적으로 유사한 경향을 보였으며, 향후 좀더 많은 관측자료에 대한 검증을 거쳐 청양 지구자기 관측 자료를 이용한 자기폭풍 감시에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 지구자기장은 태양활동 뿐 아니라 지진에 의해서도 변동하게 되는데, 2011년 동일본대지진 발생에 따른 변화가 청양 지구자기 관측 자료에 관측되었다(Fig. 11 오른쪽). 이 때의 지구자기 관측파형은 인근 서산 지진관측소의 지진파형과 유사한 형태의 변화를 보였으며, 0.05∼0.1 Hz 대역에 에너지가 주로 분포하는 것을 알 수 있었다. 이와 같이 지진이나 태양활동, 그 외 지구물리현상과 관련한 변동을 분석함으로써 청양 지구자기 관측 자료의 활용성을 높일 수 있을 것으로 기대되며, 지구자기 관측 자료 분석을 통해 다양한 지구물리현상을 이해하는데 기여할 것으로 생각된다.
5. 화산분화 전조감시 및 예측 연구
(1) 백두산 화산 분화 시나리오 작성
최근 백두산 화산 분화 가능성이 제기됨에 따라 기상청에서도 백두산 화산활동 감시와 화산 분화 시의 대응체계 구축이 요구되었으며, 이에 따라 국립기상연구소는 백두산 화산 분화 시나리오를 설정하여 화산 분화 시 발생 가능한 재해의 종류와 피해 정도를 평가하였다. 백두산 화산 분화로 발생 가능한 재해에는 용암류, 화성쇄설류, 라하르, 화산재, 화산가스, 지진, 천지 붕괴로 인한 홍수 등이 있으며, 이러한 재해의 직접적인 영향 범위는 북한과 중국에 한정될 것으로 판단된다. 남한 지역에는 서고동저형 기압배치가 형성될 경우 화산재가 유입될 수 있으며, 분연주의 높이가 낮은 경우 남한 일부 지역에 화산재가 떨어질 가능성이 있을 것으로 분석되었다. 향후 백두산 주변의 상세 지형도를 활용하여 이 시나리오의 정확도를 향상시킬 필요가 있으며, 이 시나리오를 활용하여 백두산 화산 분화에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Ⅳ. Research Contents and Results
1. Research on standardization of earthquake observation environmental
(1) Evaluation of site characteristics of earthquake observatories under Korea Meteorological Administration (hereinafter referred to "KMA")
In order to evaluate the site characteristics

Ⅳ. Research Contents and Results
1. Research on standardization of earthquake observation environmental
(1) Evaluation of site characteristics of earthquake observatories under Korea Meteorological Administration (hereinafter referred to "KMA")
In order to evaluate the site characteristics and observation environment of earthquake observatories under KMA, we analyzed the thickness of sedimentary stratum and the level of background noise of 49 speedometer earthquake observatories. According to the results that we estimated the underground resonance frequency of observatories and calculated the thickness of sedimentary stratum by applying the horizontal/vertical spectral ratio to real-time earthquake observation data, it was estimated that in case of 31 observatories among 49 observatories, the seismometer was installed on the rock. The thickness of sedimentary stratum was found to be thin as less than 10m in most of observatories where the resonance frequency appeared, but in case of seismic intensity observatories, the resonance frequency was represented as different even in narrow range of site(Fig. 1), which was interpreted as affected by uneven underground geological structures. In short-cycle observatories, the level of background noise was represented slightly higher as a whole compared to the broadband observatories. Through results of this research, it is analyzed that the observation environment of speedometer earthquake observatories under KMA is relatively good.
(2) Comparative research of background noise level at ground surface, borehole earthquake observatories
The KMA is constructing the borehole acceleration observatories where the accelerometer sensor is located at 20m underground in order to build the observation network for early warning of earthquake. To construct the borehole earthquake observatories aims at obtaining the seismic data of good quality by minimizing the noise of ground surface, but there has not been carried out any quantitative evaluation on how much the noise of ground surface is reduced at 20m underground. In this research, therefore, we analyzed the changes of ground surface noise depending on depth by comparing the level of background noise at 20m and 100m underground, respectively, taking advantage of existing borehole earthquake observatory data. As a result, it was represented that the artificial noise caused by human activities was reduced by about 30 dB at 20m underground compared to ground surface and by about 10 dB at 100m underground compared to ground surface(Fig.2, left), respectively, so we could see that the artificial noise caused by human activities was reduced effectively even at 20m underground. The noise at long-cycle band affected by temperature changes on ground surface or subtle changes in atmospheric pressure was represented as higher in horizontal component than in vertical component whereas at about 100m underground, the noise was represented as similar in both horizontal component and vertical component and the overall noise level was lowered underground(Fig. 2, right ). Through this research, we can evaluate that when reaching the depth of rock, even at 20m underground, we can obtain the good observational data with less background noise.
(3) Analysis and research on observation ability according to the level of earthquake observation
The quality of earthquake observational data affects a great influence on the
accuracy of earthquake observation and analysis, and the quality of data is also dependent on site characteristics or observation environment, but it can vary subject to temporary factors or environmental changes. Therefore, it is necessary to monitor and check the earthquake data all the time. One way to do this is to analyze the changes in background noise of earthquake observatory, and in this research, we constructed a system to analyze the background noise automatically and further store and manage the results of analysis. Through automatic analysis system for this background noise, it is possible to analyze the background noise for a number of earthquake observatories and it is easy to estimate the noise source and determine whether the data is correct or not.
Therefore, if we utilize this analysis system, it will be possible to conduct a systematic quality control and it is expected that this system will be utilized
usefully for investigating the changes in observational environment and analysis of the noise source.
2. Post-precision analysis and preparation of list for historical and instrumental earthquakes in Korean peninsula
(1) Scrutinized re-determination of seismic center factors for instrumental earthquakes in Korean peninsula
The National Institute of Meteorological Research(hereinafter referred to as "NIMR") is executing the scrutinized re-analysis on instrumental earthquakes in order to evaluate the activity of earthquakes in Korean peninsula, and in this research, they completed re-determination of seismic centers for 506 instrumental earthquakes in total that occurred from 1999 to 2010. As for 1999 year when the earthquake observation network in digital type began to be constructed, there are slight differences between the epicenter announced by KMA and the epicenter re-determined, and this is considered that due to small number of observatories, the analytic errors are represented as relatively great. In addition, also in case of earthquakes that occurs in North Korea area or faraway sea outside the observational network, we can find the big differences in the epicenter. Looking into the distribution of earthquakes in total 506 times, we can see that the earthquakes that occurred intensively on 3 places of East Sea and eastern sea area of Jeju Island 3 (Fig. 4, left). Among these, according to re-analysis on earthquakes that occurred in eastern sea area of Yeongdeok (Fig.4 right), it was represented that earthquakes with 2.0 to 3.5 scale occurred subsequently with the intervals of 3 days to 9 days from 2007 to 2009. As for the seismic waveform of the earthquake and dislocation mechanism, it was difficult to find any consistency, so it seems that a detailed analysis is required for this.
(2) Preparation of list for historical earthquakes in Korean peninsula and DB Construction
In order to understand the earthquake activities in the same region, the long-term observations should be made, and especially in areas located inside the plate like Korean peninsula, it is necessary to investigate and analyze the occurrences of earthquake in longer period. At this, the NIMR manufactured a map on seismoscopic areas and constructed the database for historical earthquakes by reviewing the earthquake records in the historical literature again and determining the epicenter and intensity of earthquake and scale. For this, we re-examined the materials investigated by many researchers, such as Chronicles of the Three States, Goryeo Dynasty History, and the True Record of the Joseon Dynast, etc. and also made use of earthquake records shown in civil historical data. We have investigated a total of 2,161 earthquakes and among them, we have manufactured a map on seismoscopic areas of about 612 earthquakes. In addition, we prepared a list by determining the epicenter and earthquake intensity and presented a calculation expression. We constructed the expression system which includes the search function according to the conditions like location, earthquake intensity, etc. in the list of historical earthquakes prepared like this, enabling the general public to make use of it in future. The list of historical earthquakes in Korean peninsula prepared at this time is considered to be able to be utilized as an important material to understand the earthquake activities in Korean peninsula and evaluate the risk level of earthquake disasters.
(3) Analysis of characteristics of major earthquakes that occurs in Koran peninsula
The NIMR has been analyzed the elements of seismic centers for major earthquakes that occurs in Korean peninsula in order to understand the characteristics of earthquakes that occurs in Korean peninsula. In this research, we investigated the elements of seismic centers and after-tremor for the earthquake with intensity of 5.3 that occurred in West Sea more than 200 km away from the inland of Korean peninsula and analyzed the characteristics of earthquakes that occurred in the surroundings of Korean peninsula by comparing it with the earthquakes that occurred in inland of Koran peninsula. The quantity of stress drop in earthquake that occurred in West Sea in 2011 was represented as the value of 1.2∼.2.0 MPa lower than generally known quantity of stressdrop in earthquake that occurred in inner plate. On the contrary, the earthquakes that occurred in inland of Koran peninsula are known to have the values similar to the quantity of stress drop of earthquake that occurred in inner plate, representing different characteristics of region where the West Sea earthquake occurred. As for West Sea earthquake, we detected the after-shock of 16 times from continuous earthquake observation data. According to results of comparison of after-shock activities for earthquakes with intensity scale of 2 or more, the after-shock activities of earthquakes that occurred in inland of Korean peninsula were completed within a few hours, but in case of West Sea earthquake, itshowed the difference of being continued for 5 days (Fig. 6), so it is considered that the activity level of region where West Sea earthquake occurred in 2011 is more active compared to inland of Korean peninsula. The results of research at this time is considered to be utilized for understanding of earthquake activities and characteristics of earthquake occurrence in Korean peninsula different from neighboring regions.
(4) Analysis of occurrence characteristics of natural earthquake and artificial earthquake
KMA is monitoring and analyzing the earthquakes resulted from artificial causes, such as nuclear experiment or blast(hereinafter referred to as "artificial earthquake") as well as natural earthquakes. However, although many researches were performed previously, the standard to determine whether the waveform of earthquake observed in real time is caused by artificial earthquake or natural earthquake is not yet clear, and at present it is dependent on observer's experience or results of analysis of other agencies at present. So, it is necessary to develop the guidance to determine the artificial earthquake that can be used at work-site operation of KMA. In this research, we looked for the ways to identify the artificial earthquakes and natural earthquakes by conducting the analysis of amplitude ratio between P wave and S wave and their correlation after we obtained the blast data at quarries in Wonju and Yeoncheon area and by comparing it with natural earthquake. As a result, we could see that when comparing the amplitude ratio between P wave and S wave at frequency band of 10 Hz and 20 Hz, the artificial earthquakes and natural earthquakes were distinguished relatively well (Fig.7). According to results of conducting the correlation analysis with respect to waveform observed at the same observatory for the same blast points, we could see that the correlation coefficient was represented as similar depending on the observational environment, regardless of epicentral distance. In addition, by obtaining the waveform of earthquake wave at observatories neighboring to these blast points through comprehensive analysis, we made it available for utilization as standard to determine whether it is caused by artificial earthquakes or not with respect to waveform of earthquake wave for pertinent region in future. If we generalize and verify the results of research for more data in future, it is expected to be utilized as a guidance for work-site operation to judge the artificial earthquakes.
3. Improvement of tsunami prediction system
(1) Research on areas where the damages due to tsunami are incurred in Korean peninsula
The Korean peninsula has suffered the damage due to tsunami incidental to occurrence of large-scale earthquakes in Japan in the past, and it is very likely that a large-scale earthquakes in neighboring regions may affect the impact to Korean peninsula due to tsunami rather than the damages caused by earthquakes, etc. Accordingly, in this research, in order to evaluate the possibility of damages due to tsunami in the sea around Korean peninsula, we investigated the status of large-scale earthquake occurrence and impact of tsunami to Korean peninsula based on list of historical earthquakes and instrumental earthquakes in Korean peninsula, China and Japan. In the coast of Korean peninsula, there is the possibility of localized tsunami occurrence due to earthquakes with intensity of about 7 that occurs in the coast of East Sea and the possibility of tsunami caused by earthquakes in inner plate that occurs in east area of China and west area of Japan, but as to this, it is necessary to evaluate the impact of tsunami to Korean peninsula through numerical simulation of tsunami taking detailed topography into consideration. The large-scale earthquakes with intensity of 7.5 or more and volcanic activity occurring in boundary between North American plate and Eurasian plate in northwest of Japan were analyzed as the elements with the biggest possibility to affect the damages due to tsunami to Korean peninsula, so it is important to monitor the large-scale earthquakes and volcanic activity in this area in order to reduce the damage of tsunami to Korean peninsula.
(2) Improvement of numerical simulation program for betterment of DB in tsunami scenario
In order to predict the tsunami occurring in sea area around Korean peninsula, KMA carried out the numerical simulation for tsunami against scenario earthquakes that may occur in neighboring sea area, and prepared the arrival time and wave height as database for utilization. However, in this
scenario DB for tsunami, the tsunami is supposed to be calculated up to 50m depth near the seashore, so the information on tsunami for seashore points cannot be provided. In addition, because it cannot be compared to observation data for tsunami in coastal area, it is difficult to verify the accuracy of information on tsunami. So, in this research, we improved the numerical program for tsunami so that the expected arrival time and wave height in the coastal area may be calculated. .In addition, we arranged the expected points for tsunami densely so that the prediction of tsunami by area may be possible. In future, using the program developed in this program, we are planning to improve the scenario DB for tsunami and through this, we expect to contribute to improvement of accuracy in prediction of tsunami.
(3) The 2011 big earthquake in eastern Japan
After occurrence of 2011 big earthquake in eastern Japan, as a result of initial analysis, Japan Meteorological Agency announced the magnitude of earthquake as 7.9, but after about 1 hour from earthquake occurrence, corrected it as the magnitude of 8.4, and after repeated analysis, corrected it as the magnitude of 8.8 again and finally announced it as the magnitude of 9.0.
Although this earthquake occurred in Japan where the observation network is developed well and advanced technically, it revealed that existing method of analysis has the limitations for precise analysis and prompt response to a
large-scale earthquake. In recent years, a lot of researches are carried out in order to respond quickly to damages due to earthquakes and tsunami by early analyzing the magnitude of a large-scale earthquake which has a long duration and big energy release. The NIMR has also studied the early estimation of magnitude of a large-scale earthquake using the duration time of high-frequency energy radiation, and in this research, we reviewed the usability by applying it to 2011 big earthquake in eastern Japan. As a result, the magnitude of 2011 big earthquake in eastern Japan was estimated as 9.0, representing a similar values to final values announced by Japan Meteorological Agency or other results of researches obtained by inverse calculation of waveform, etc. Thus, we confirmed that using this method, the magnitude of a large-scale earthquake can be analyzed quickly and relatively correctly. and we expect that it will be able to be utilized for earthquake analysis of work-site operation.
4. Analysis of changes in the geomagnetic field
(1) Research on utilization of geomagnetic observation data at Cheongyang observatory
As a part of research on analysis of changes in the geomagnetic field utilizing the geomagnetic observation data at Cheongyang observatory, in this research, we developed a calculation program for disturbance time(Dst. index) caused by geomagnetic storm which is the index representing the level of geomagnetic storm. Dst index calculated by the developed program (Fig. 11, left) represented the trends similar to Dst. index provided by the World Data Center of the University of Kyoto, Japan and it seems that the index can be utilized for monitoring of geomagnetic storm using the geomagnetic observation data at Cheongyang observatory through verification on more observational data in future. The geomagnetic field is changable by earthquake as well as solar activity, and the change incidental to occurrence of 2011 big earthquake in eastern Japan was observed in the geomagnetic observation data at Cheongyang observatory (Fig.11, right). The geomagnetic waveform observed at this time showed the changes similar to earthquake waveform at nearby Seosan earthquake observatory, and we could see that the energy was distributed mainly at 0.05∼.0.1 Hz band. Like this, we expect to enhance the usability of geomagnetic observation data at Cheongyang observatory by analyzing the earthquake, solar activity and other changes related to geophysical phenomena and we expect this to contribute to understanding of various geophysical phenomena through analysis of geomagnetic observation data.
5. Research on monitoring and prediction of volcanic eruption precursors
(1) Preparation of volcanic eruption scenario for Mt. Baekdu
As the possibility of volcanic eruption of Mt. Baekdu is raised recently, in KMA, too, the monitoring of volcanic activity and construction of measures to make preparations against volcanic eruption was required, and according to this, the NIMR prepared the volcanic eruption scenario for Mt. Baekdu and evaluated the kind of disasters and degree of potential damages that can occur. As for disasters that may caused by volcanic eruption of Mt. Baekdu, there are lava flows, pyroclastic flow, lahar, volcanic ash, volcanic gases, earthquakes, floods due to collapse of Cheonji lake, etc. and the range of direct influences of these disasters are considered to be limited in North Korea and China. According to analysis, when the atmospheric pressure distribution of west-high & east-low type is formed, the volcanic ash can be flow in South Korea, and when the height of volcanic eruption column is low, volcanic ash can fall in some areas of South Korea. In future, it is necessary to improve the accuracy of this scenario using a detailed topographical map around Mt. Baekdu, and we expect to cope with volcanic eruption of Mt. Baekdu utilizing this scenario effectively.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구보고서 ... 2
• 목차 ... 4
• Contents ... 8
• LIST OF TABLES ... 12
• LIST OF FIGURES ... 14
• 요약문 ... 24
• Summary ... 38
• 제 1 장 서 론 ... 62
• 제 2 장 지진관측환경 표준화 연구 ... 64
• 제 1 절 기상청 지진관측소 부지특성평가 ... 64
• 1. 개요 ... 64
• 2. 분석 자료 및 방법 ... 65
• 3. 결론 ... 76
• 제 2 절 지표.시추공 지진관측소 배경잡음수준 비교 연구 ... 77
• 1. 개요 ... 77
• 2. 분석 자료 및 방법 ... 78
• 3. 분석 결과 ... 80
• 4. 결론 ... 94
• 제 3 장 한반도 계기지진 사후정밀 분석 및 목록 작성 ... 95
• 제 1 절 한반도 계기지진 지진원 요소 정밀 재결정 ... 95
• 1. 서론 ... 95
• 2. 1999년 발생지진 ... 96
• 3. 2000년 발생지진 ... 101
• 4. 2001년 발생지진 ... 104
• 5. 2002년 발생지진 ... 110
• 6. 2009년 발생지진 ... 114
• 7. 2010년 발생지진 ... 119
• 8. 한반도 계기지진 발생특성 ... 123
• 9. 결론 ... 131
• 제 2 절 한반도 주요지진 발생특성 분석 ... 132
• 1. 2011년 서해지진 ... 132
• 2. 전.여진 활동 비교 ... 137
• 3. 진원특성 비교 ... 143
• 4. 결론 ... 145
• 제 3 절 자연지진과 인공지진 발생 특성 분석 ... 146
• 1. 연천지역 채석장 발파 ... 146
• 2. 횡성지역 채석장 발파 ... 162
• 3. 토의 및 결론 ... 173
• 제 4 장 지진해일 예측시스템 개선 ... 176
• 제 1 절 한반도 지진해일 피해 유발지역 연구 ... 176
• 1. 개요 ... 176
• 2. 한반도 역사지진 ... 176
• 3. 중국 대규모지진 ... 178
• 4. 일본 대규모지진 ... 178
• 5. 요약 ... 182
• 제 2 절 2011년 동일본대지진 ... 183
• 1. 지진 개요 ... 183
• 2. 고주파에너지 방사지속시간을 이용한 규모 결정 ... 184
• 제 5 장 지구자기장 변화 분석 연구 ... 187
• 제 1 절 청양 지구자기 관측자료 활용 연구 ... 187
• 1. 지구자기장 활동 지수 산출 연구 : Dst 지수 ... 187
• 2. 동일본 대지진 관련 지구자기관측자료 분석 ... 194
• 제 6 장 화산 분화 전조감시 및 예측 연구 ... 198
• 제 1 절 백두산 화산 분화 시나리오 작성 ... 198
• 1. 개요 ... 198
• 2. 백두산 화산 분화 시나리오 ... 198
• 3. 시나리오에 따른 영향 평가 ... 205
• 4. 결론 ... 215
• 제 7 장 요약 및 결론 ... 216
• 참고 문헌 ... 219
• 부록1. 부지특성 평가서 ... 226
• 부록2. 지진관측 수준에 따른 관측능력 분석 연구 ... 275
• 부록 3. 한반도 역사지진 목록 작성 및 DB 구축(III) ... 367
• 끝페이지 ... 738