초록 ▼

개발결과요약
연차목표
○ 미소지진 진앙재결정 및 진원 요소 특성의 연계 검증
○ 국내 동남부 주요지역 지반변화에 따른 지진응답 평가
○ 한반도 동부 주요 지역에 대한 신속 지반 진동평가 요소기술 개발
○ 지진원 특성 검증 및 공중음파 탐지기술 향상
개발내용및 결과
○ 국내 발생 지진의 진앙재결정 프로세스 확립 및 적용
- 파형 상호상관을 이용한 이벤트 식별/분류 및 Lg 주시차이 계산, 이를 통한 진앙재결정 기법 보완 및 확립
- 경주 효동리 주변 반복발생 미분석이벤트군, 백령도지진의

개발결과요약
연차목표
○ 미소지진 진앙재결정 및 진원 요소 특성의 연계 검증
○ 국내 동남부 주요지역 지반변화에 따른 지진응답 평가
○ 한반도 동부 주요 지역에 대한 신속 지반 진동평가 요소기술 개발
○ 지진원 특성 검증 및 공중음파 탐지기술 향상
개발내용및 결과
○ 국내 발생 지진의 진앙재결정 프로세스 확립 및 적용
- 파형 상호상관을 이용한 이벤트 식별/분류 및 Lg 주시차이 계산, 이를 통한 진앙재결정 기법 보완 및 확립
- 경주 효동리 주변 반복발생 미분석이벤트군, 백령도지진의 전진/여진 및 보령해역 연속지진에 적용 및 신뢰성 확보
- 한반도 동부지역 주요지진 1차원 모멘트 역산 및 3차원 모멘트 역산 개발
○ 국내 동남 주요지역 지반변화에 따른 지진응답 평가
- 국내 원위치 동적특성획득 자료의 종합분석을 통한 지반지층 전단파속도의 정량적 체계화
- 한반도 동부 경주-포항 지역에 대한 공간 지반지층정보 확장예측 기반의 부지고유 지진응답정보 도출
개발내용 및 결과
○ 신속 지반 진동 평가시스템 개발 기반 구축
- 실측된 각 관측소의 실시간 최대가속도를 반영한 신속 지반진동 보정기술 개발 및 시험
- 동부 주요지역 Inward 조기경보를 위한 국가통합지진관 측망 설계 및 시험
○ 지진원 분류기술 개발 및 공중음파 탐지기술 향상
- 북한 1차 핵실험 Ground truth 기준 3차 핵실험의 정밀위치결정법 개발 완료
- 음파센서의 실내보정법 개발
- 공중음파 탐지 알고리즘(GLRT) 개발
- 공중음파 자동분석기술 적용 및 임시관측소 운영을 통한 당해 연도 인공지진 식별
- 북한 3차 핵실험 관련 공중음파 정밀분석 수행
기대효과
○ 국내 발생 지진의 정밀 진앙위치 파악 및 이를 통한 지구조 연계해석 가능
○ 한반도 동부 지역에서 발생하는 지진원 발생기구 및 지체응력 방향 평가
○ 한반도 동부지역을 포함한 국내 주요지역의 차별적 지진피해 예측평가 및 그에 따른 효율적 지진재해 저감 가능
○ 신속지진원 결정 요소에 대한 신속지반진동 예측도 표출기술을 통한 진동평가 시스템 초기정보로 활용
○ 공중음파 탐지 알고리즘 개발을 통한 탐지능력 및 분석 신뢰도 향상
적용분야
○ 국가와 지자체의 종합적 지진대책 수립
○ 주요 시설물 내진 설계와 성능평가에서 지반증폭 정량변수로 활용
○ 국내 발생 지진에 대한 정확하고 신속한 지진원 발생기구 기술 개발에 활용
○ 지진조기경보체계 구축에 필요한 실시간 지반진동 진도도와 조기경보분석 결과를 적용한 예측 진도도 작성에 활용
○ 북한 핵실험 등 국내외 인위적 발생 지진에 대한 신속하고 정확한 탐지기술 개발에 활용

Abstract ▼

The precise locations of earthquakes are required to study tectonic precesses and earthquake interactions. We have confirmed that EpiDD (the Lg-wave cross-correlation and travel-time double-difference technique) enable us to compute accurately the epicenters of small magnitude events occurring in Ko

The precise locations of earthquakes are required to study tectonic precesses and earthquake interactions. We have confirmed that EpiDD (the Lg-wave cross-correlation and travel-time double-difference technique) enable us to compute accurately the epicenters of small magnitude events occurring in Korea.
EpiDD were validated with over 100 micro-events that occurred repeatedly in the vicinity of the Hyodong-ri, and two earthquake sequences that occurred in the Yellow sea, 2013. For the Hyodong-ri case, we found 14 micro-earthquakes with very similar (CC>0.9) waveforms that occurred from Jan 2009 to Dec 2010. Over 100 micro-events were detected newly by waveform cross-correlation. The epicenters of 84 were relocated by EpiDD, and represented a linear pattern corresponding with the Ulsan fault system. In the case of the Baekryeongdo earthquake, the 19 pore and aftershocks were detected by waveform cross-correlation. The 55 epicenters of the Baekryoengdo earthquake and its pore/aftershocks were relocated by EpiDD. We confirmed that the relocated epicenters were grouped by waveform similarity derived from cross-correlation coefficients and dendrograms. At the end, we relocated the 149 epicenters of the earthquake sequence that occurred in Boryeong offshore. The relocated epicenters forming a linear pattern distinctly was in good agreement with the focal mechanism for the mainshock calculated by the modified TDMT (Time Domain Moment Tensor) inversion.
Moment tensor inversion method using waveform is not widely used in identification of fault direction for earthquake but also in identification of nuclear explosion experiment. Especially TDMT inversion is popular in calculation of 1-D focal mechanism due to open software. But this software cause some problems to fit waveform data of earthquake. This software was modified and improved with using the extraction bandwidth for event data and using waveform fitting of maximum cross-correlation with limit of shifting time. Improved algorithm was applied to moderate earthquakes occurred in and around the korean peninsula and showed the result of good data fitting in deriving focal mechanism. The horizontal direction of tectonic stress of the korean peninsula shows the ENE-WSW direction derived with focal mechanisms that were calculated with 1D moment tensor inversion for moderate earthquake. And 3D-moment tensor inversion method was also developed with simulation code of 3-D spectral element method with ADE(auxiliary differential equation)-PML(perfectly matched layer) that developed in the previous study.
As part of the establishment of regional geotechnical strategy against earthquake, a geotechnical information system using spatial GIS tools was implemented to estimate site effects related to the earthquake hazards in the area of interest, Gyeongju-Pohang, in the southeastern coast of Korea. To build the geotechnical information system for the area of interest, the geotechnical database (DB) for Gyeongju-Pohang built in the prior study was modified and then utilized as fundamental resources. With the help of DB, the information on spatial geotechnical layers was reliably predicted by building the GIS-based geotechnical information system for the Gyeongju-Pohang area. Based on the spatially interpolated geotechnical layers, zoning maps showing the distribution of the thicknesses of layers and the depth to bedrock (H) were prepared. To assess the site effects on a regional scale, distributions of three geotechnical earthquake engineering parameters, H, VS30, and TG, in Gyeongju-Pohang were created in the form of spatial zoning map. Based on the distributions of the engineering parameters (H, VS30, and TG), seismic zoning maps for site classification were also created to determine the short- and mid-period site coefficients for preliminary seismic design in the Gyeongju-Pohang area.
For emergent earthquake hazard mitigation, rapid evaluation of seismic intensity is decisive tool. We developed a technique to produce rapid color mapping seismic intensity map as PGA(Peak Ground Acceleration) using every second information received from stations. The predicted shaking mapping is also essential to evaluate expected damage in the operation of EEW(Earthquake Early Warning) system. The preliminary predicted Alert map can be calculated by rapid interpolation of grid points where PGA were expected from attenuation equation and earthquake parameters(location and magnitude).
In addition, we investigate infrasound signals from the North Korea’s third nuclear test on February 12, 2013. Three infrasound stations in South Korea and two nearby IMS infrasound stations, IS30 and IS45, detected the epicentral infrasound from the event. The source location of the epicentral infrasound with wave parameters determined at the multiple stations has an offset by about 13 km from the reference seismic location. It was possible to determine the infrasonic location with moderate accuracy by the correction of the azimuth deviation due to the eastward winds in the stratosphere.
At the end, a GLRT (generalized likelihood ratio test) algorithm was developed for improving detection capability for infrasound signals under noises. To compare detection performance between the GLRT and conventional F-detector, we statistically tested those algorithms with simulated signals and real infrasound signals including impulsive and microbarom signals. As a result, simulations show that the GLRT algorithm outperforms in terms of ROC curve.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 연차보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 13
• 표 차례 ... 16
• 그림 차례 ... 17
• 제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 27
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 1) 국외 기술개발 현황 ... 29
• 2) 국내 기술개발 현황 ... 30
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 32
• 제 1 절 진앙재결정 프로세스의 확립과 단층해의 계산 ... 32
• 1. 상관도 분석을 통한 미소 지진 감지 기술 개발 ... 32
• 2. 진앙재결정기법의 체계화 및 적용 ... 34
• 가. 진앙재결정 기법의 도출 ... 36
• 나. 경주 효동리 반복발생 유사이벤트의 식별 및 진앙재결정 ... 37
• 다. 경상분지 발생 이벤트의 분류 ... 43
• 라. 백령도지진의 전/여진 식별/분류 및 진앙재결정 ... 45
• 마. 보령해역 연속발생지진 진앙재결정 및 발생특징 분석 ... 52
• 바. 수동발췌 도달시각 자료를 이용한 보령해역 연속지진 진원재결정 ... 58
• 3. 모멘트 텐서 역산 ... 65
• 가. 모멘트 텐서와 역산 이론 ... 65
• 나. 한반도 주요 지진에 대한 1차원 모멘트 텐서 역산 ... 71
• 다. 3차원 모멘트 텐서 역산 ... 80
• 제 2 절 동남부 주요지역 지형변화에 따른 지진응답 평가 ... 84
• 1. 지반지층 대표 동적특성의 정량적 체계화 ... 84
• 가. 지반지층 대표 동적특성의 정량적 체계화 개요 ... 84
• 나. 대표적 지반동적특성인 전단파속도 및 전단탄성계수 ... 84
• 다. 지반지층 전단파속도의 공학적 활용 ... 87
• 라. 국내 현장 탄성파시험 결과 자료의 수집 ... 91
• 마. 국내 지반지층별 전단파속도 도출 ... 95
• 2. 전문가 지식기법 적용 동남거점 지역 지진응답 평가 ... 103
• 가. 전문가 지식기법 적용 동남거점 지역 지진응답 평가 개요 ... 103
• 나. 지역 지진응답 정량화 기법 도입 적용 ... 104
• 다. 전문가 GIS 기반 지반정보 시스템 구축 기법 ... 109
• 라. 공간 지반지층에 관한 지반정보 시스템 구축 ... 112
• 마. 지역 지진응답에 관한 전문가 지식 기반의 다양한 공간구역화 ... 118
• 제 3 절 신속 지반 진동 평가시스템 개발 기반 구축 ... 126
• 1. 실시간 최대가속도를 반영한 신속 지반진동 보정기술 개발 ... 126
• 가. 지진발생 시 신속 지진요소 결정을 위한 조기경보 이벤트 결정 조건 분석 ... 126
• 나. 신속 지진요소 결정을 위한 보정 파라미터 적용성 시험 ... 134
• 다. 신속 지진요소에 대한 최대 지반 가속도 추정을 위한 감쇄 상수 도출 ... 139
• 라. 지진 발생 시 조기경보 결과를 이용한 실시간 지반진동 평가 요소 기술 개발 ... 140
• 2. 동부 주요지역 Inward 조기경보를 위한 지역지반 진도도 표출 기술 개발 ... 151
• 가. EPGen(earthquake Early warning Parameter Generator) 현장 시험 ... 151
• 나. 지반 가속도 자료 공유를 위한 최신 지진자료통합체계 모델 개발 ... 154
• 제 4 절 지진원 분류기술 개발 및 공중음파 탐지기술 향상 ... 166
• 1. Ground Truth를 이용한 인위적 발생 지진의 정밀 위치결정법 개발 ... 166
• 가. 상대적인 진앙결정법 개발 ... 166
• 2. 음파센서연구 ... 169
• 가. 음파센서 실내보정 기술 ... 170
• 나. 초저주파 음파 감지 시스템의 실외 보정 기술 ... 171
• 3. 공중음파 탐지기술 개발 및 인위적 발생 지진 탐지 ... 172
• 가. 한반도 동부지역 인위적 발생 지진 탐지 ... 172
• 나. 공중음파 탐지 알고리즘 개발 ... 174
• 다. 북한 핵실험에 의한 공중음파 신호 탐지 ... 176
• 라. 공중음파 자동분석을 통한 인공지진 식별 ... 179
• 4. KSRS 자료를 이용한 인위적 발생 지진 식별 ... 187
• 가. 식별지표 정립을 위한 KSRS 자료의 체계화 ... 188
• 나. Pg/Lg 스펙트럼 비의 2차원 격자 ... 190
• 다. 규모와 거리에 대한 보정 (MDAC) ... 190
• 라. 크리깅을 이용한 경로보정 ... 193
• 마. 인위적 발생 지진 식별 연구의 고찰 및 결론 ... 195
• 제 5 절 한반도 동부지역 심부지각 구조 특성 및 지진 동력학적 해석 ... 196
• 1. 지진자료 분석 및 수신함수 계산 ... 196
• 2. H (지각 두께)-k (Vp/Vs) 분석 ... 203
• 3. 한반도 동부지역 지각의 특성 분석결과 및 결론 ... 218
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 221
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 223
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 225
• 제 7 장 참고문헌 ... 227
• 끝페이지 ... 235