초록 ▼

인류의 생명과 재산을 위협하는 자연재난 중 지진은 대규모 인명피해와 국가 기간망의 피해를 발생 시키며, 다른 자연재난과는 다르게 예측과 대비가 불가능한 특징을 가지고 있다. 따라서, 지진피해를 경감하기 위해서는 사전 예방과 사후 복구에 재난관리 역량이 집중되어야 하는 특징을 가지고 있다. 이중 지진피해 방지를 위한 대표적인 예방대책인 내진설계기준의 도입은 비교적 적은 예산으로 큰 효과를 기대할 수 있는 가장 효과적인 대책이라 할 수 있다. 1995년 일본 고베지진을 계기로 우리나라는 1997년 ‘내진설계 기준연구(II)’를 제정하여

인류의 생명과 재산을 위협하는 자연재난 중 지진은 대규모 인명피해와 국가 기간망의 피해를 발생 시키며, 다른 자연재난과는 다르게 예측과 대비가 불가능한 특징을 가지고 있다. 따라서, 지진피해를 경감하기 위해서는 사전 예방과 사후 복구에 재난관리 역량이 집중되어야 하는 특징을 가지고 있다. 이중 지진피해 방지를 위한 대표적인 예방대책인 내진설계기준의 도입은 비교적 적은 예산으로 큰 효과를 기대할 수 있는 가장 효과적인 대책이라 할 수 있다. 1995년 일본 고베지진을 계기로 우리나라는 1997년 ‘내진설계 기준연구(II)’를 제정하여 시설물에 대한 내진설계를 시작하였다. 그러나, 제정 당시의 짧은 준비기간과 국내 전문인력의 부족으로 인하여 기준개정에 대한 지속적인 요구가 발생해 왔다. 특히, 지난 16년 9월 12일 경주에서 발생한 규모 5.8의 지진은 계기지진계측이 시작된 이래 가장 최고의 규모로 기록되었음은 물론, 6개월 이상 지난 현재시점까지 무려 600여회 이상의 여진이 관측되고 있어, 우리나라 지진공학계에 기존 내진설계기준에 대한 검증 및 개정과 같은 새로운 숙제를 남겨 두었다.

본 연구는 위와 같은 사회적 요구에 따른 시설물 내진설계기준의 개정을 위한 기초연구에 해당된다. 과거 20세기에 시작된 내진설계(해석)이론은 주파수영역 선형해석기법에 기반하여 연구가 시작되었으나 21세기 들어서는 컴퓨터를 이용한 연산능력의 비약적인 발전과 지반재료가 가지는 비선형 거동에 대한 실험적 연구결과를 바탕으로 진보된 비선형 유효응력해석에 대한 연구가 시행되고 있다. 이를 바탕으로 세계 각국의 내진설계기준은 지진 시 시설물의 거동에 대한 정밀예측기술을 도입하여 성능기반내진설계의 형태로 진화하는 추세이다. 성능기반 내진설계의 도입을 위해서는 해석기법의 개발 및 검증 뿐 만 아니라 설계에 사용되는 설계하중(입력지진)에 대한 정의가 선행되어야 한다. 과거 주파수영역 선형해석의 범주에서는 설계응답스펙트럼의 주파수범위를 포괄하는 2~3개의 지진파를 정의하는 것 만으로도 해석결과의 신뢰성이 충분이 보장된다고 간주되었으나, 비선형해석을 시행할 경우 최대가속도, 주파수, 주기 등 지진파의 특성을 정의하는 고전적인 특성치 만으로는 지반구조물의 지진 시 거동을 명확히 설명할 수 없다는 연구결과들이 지속적으로 발표되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 비선형 유효응력해석을 이용하여 다양한 지반구조물(얕은기초, 역T형 옹벽, 중력식 안벽, 말뚝 등)의 지진시 거동을 신뢰성있게 예측할 수 있는 수치모델을 우선 검증하였다. 이렇게 검증된 수치모델은 입력지진파의 영향을 살펴 보기위한 해석도구로 본 연구에 사용되었다. 입력지진파의 영향을 살펴보기 위하여, 국내외 실지진파 데이터베이스 기록을 검토하여 대상지진을 선정하였다. 연구에 사용된 지진파는 국내 내진설계 여건(규모, 최대가속도 등)을 고려하여 선정하였으며, 선정된 지진파별 영향변수를 최소화하기 위하여 국내 내진설계기준을 대상으로 파형 변조(스펙트럼 매칭)하여 사용하였다.

위와 같이 지난 30개월간의 연구를 통하여, 다양한 지반구조물의 비선형 유효응력 수치해석해석절차를 정립하였으며, 총 22개의 지반운동 매개변수를 대상으로 잔류변위에 미치는 영향을 검토하였다. 연구결과는 국내내진설계기준(내진설계기준 공통적용사항 공표 및 항만 및 어항설계기준)에 일부 적용되었으며, 지난 경주지진을 포함하는 후속연구를 통하여 더욱 연구성과의 완성도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 11