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J. Korean Earth Sci. Soc., v. 41, no. 3, p. 238−247, June 2020

https://doi.org/10.5467/JKESS.2020.41.3.238

ISSN 1225-6692 (printed edition)

ISSN 2287-4518 (electronic edition)

한반도 남부에서 부지효과를 고려한 물리적 지진동 모델링 기반

진도 감쇠 특성 분석 연구

안소현1·경재복

1·송석구

2,*·조형익

2

1한국교원대학교 지구과학교육과, 28173, 충청북도 청주시 강내면 태성탑연로 250 2

2한국지질자원연구원 지진연구센터, 34132, 대전광역시 유성구 과학로 124

Analysis of Intensity Attenuation Characteristics Using Physics-basedEarthquake Ground-motion Simulation with Site Effect

in the Southern Korean Peninsula

So Hyeon An1, Jai Bok Kyung

1, Seok Goo Song

2,*, and Hyung-Ik Cho

2

1Department of Earth Science Education, Korea National University of Education, Chungbuk 28173, Korea

2Earthquake Research Center, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM),

Daejeon 34132, Korea

Abstract: This study simulated strong ground motion waveforms in the southern Korean Peninsula, based on the physical

earthquake modeling of the Southern California Earthquake Center (SCEC) BroadBand Platform (BBP). Characteristics of

intensity attenuation were investigated for M 6.0-7.0 events, incorporating the site effects. The SCEC BBP is software

generates broadband (0-10 Hz) ground-motion waveforms for earthquake scenarios. Among five available modeling

methods in the v16.5 platform, we used the Song Model. Approximately 50 earthquake scenarios each were simulated for

M 6.0, 6.5, and 7.0 events. Representative metrics such as peak ground acceleration (PGA) and peak ground velocity

(PGV) were obtained from the synthetic waveforms that were simulated before and after the consideration of site effects

(VS30). They were then empirically converted to distribution of instrumental intensity. The intensity that considers the site

effects is amplified at low rather than high VS30 zones.

Keywords: Korean Peninsula, intensity attenuation, physical earthquake modeling, site effect, VS30

요 약: 미국 남캘리포니아 지진센터에서 개발한 광대역 강지진동 모사 플랫폼을 이용하여 한반도 중대규모 지진에 대

해서 부지 효과를 고려한 강지진동 지진파형 모사를 수행하고 진도 감쇠 특성을 분석하였다. SCEC BBP는 시나리오

지진에 대해 광대역(0-10 Hz)으로 지진 파형을 생성 할 수 있는 소프트웨어 플랫폼이다. 본 연구에서는 5가지 모델링

방법론 중 Song Model을 사용하였다. 규모 6.0, 6.5, 7.0의 지진에 대해서 각각 약 50회의 지진 모델링을 수행하였으며

부지효과(VS30)를 고려하기 전과 후에 계산된 합성 지진 파형으로부터 최대 지반 가속도(PGA), 최대 지반 속도(PGV)와

같은 최대지진동 대표값을 산출하였다. 산출된 최대지진동 대표값은 계기진도 변환식을 이용하여 진도분포로 변환하였

다. 부지효과 고려 시에는 VS30속도에 따라 연약지반 또는 충적층 지역에서 진도값이 증폭되어 나타남을 확인하였다.

주요어: 한반도, 진도 감쇠, 지진 모델링, 부지효과, VS30

서 론

1978년 국내에서 본격적인 계기 지진 관측 이후

2016년 경주 인근에서 가장 큰 규모의 지진이 발생

함에 따라 한반도가 지진 안전지대라는 인식에 변화

가 생기기 시작했다. 그러나 이와 관련된 중대규모

지진 진도 감쇠 분야의 연구는 부족한 상황이다. 진

*Corresponding author: [email protected]

*Tel: +82-42-868-3296

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provided the original work is properly cited.

한반도 남부에서 부지효과를 고려한 물리적 지진동 모델링 기반 진도 감쇠 특성 분석 연구 239

도 감쇠 연구는 지진 재해 평가에 유용하게 사용될

수 있으며 특히 경주 지진이 발생한 동남권 지역에

향후 규모 6.0 이상의 중대규모 지진발생 가능성이

제기되면서 그 중요성이 더 크게 인식되었다. 진도

감쇠 분야 연구는 박지억 외(1999), 박동희 외(2001),

김성균(2007) 등에 의해 선행되었으나 중소규모 지진

에만 해당하는 경향이 있어 중대규모 지진의 진도

감쇠 특성을 분석할 필요가 있다. 또한, 한반도에서

발생한 중대규모의 지진에 대한 기록이 부족한 상황

이므로 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 활용하여 물리적으

로 지진 단층 파열 및 지진파 전파 과정을 모사하여

연구할 필요성이 있다.

지진 재해에 의한 피해는 지진원의 특성, 지진파가

전달되는 매질의 성질, 관측소 부지 조건의 영향을

받는다. 이 중 관측소의 부지 조건만 고려하면 부지

에 의해 나타나는 지진동의 증폭 효과를 알 수 있으

며 이를 부지 효과(site effect)라고 한다(Takemura et

al., 1995). 같은 위치에서 발생한 동일 규모의 지진

이라도 관측소가 위치한 지역의 부지 조건에 따라

지진동의 진폭이 크게 증폭될 수 있으며 이것이 큰

피해로 이어지는 사례가 많이 있다. 진도 감쇠 특성

을 연구할 때 부지 효과를 고려하는 것은 매우 중요

하지만 부지 효과를 고려한 진도 감쇠 특성에 관한

체계적인 연구는 부족한 상황이다. 따라서 한반도의

지형에 맞는 부지 고유의 특성을 반영하여 중대규모

지진의 진도 감쇠 특성을 분석하는 것이 본 연구의

목적이다. 김수경 외(2019)의 경우 동남권에 위치한

중대규모 지진을 물리적으로 모델링하여 한반도 남부

전역에서 진도 감쇠 특성을 분석하였으나 부지 효과

를 고려하지 않고 암반 지역이라고 가정하여 지진동

모사를 수행하였다. 따라서 본 연구는 부지 효과를

고려하기 전과 후의 차이점을 비교하는 데 중점을

두어 진도 감쇠 특성을 분석하였다.

연구 방법

강지진동 모사 플랫폼

미국 남부 캘리포니아 지진 센터(Southern California

Earthquake Center, SCEC)에서는 시나리오 지진에

대해 광대역(0-100 Hz) 지진 파형을 생성할 수 있는

물리적 지진 모델링 기반 광대역 강지진동 모사 소

프트웨어 플랫폼(Broadband Platform, BBP)을 개발

하였다(Maechling et al., 2015; Goulet et al., 2015).

SCEC BBP를 활용하면 설정된 시나리오 지진에 적

합한 지진 변수들을 입력해 특정 지진원의 물리적

특성과 지역적 지진파 전파 특성을 고려하는 강지진

동 지진파형 모사를 수행할 수 있다. SCEC BBP는

지진단층 파열 모델, 저주파 및 고주파 지진파 전파

모델, 부지효과 모델 등이 각각 독립적인 모듈로 구

성되어 있다. 본 연구에서는 버전 16.5 플랫폼에서

제시하고 있는 5개의 모델링 방법론 중에서 Song

Model을 사용하여 지진 모델링을 진행했다. Song

Model은 유사동력학 지진 모델링(pseudo-dynamic

source model)을 이용한 저주파(<1 Hz) 강지진동 모

사 모델(Song et al., 2014; Song, 2016)과 Graves

and Pitarka (2010)의 고주파(>1 Hz) 모사 모델을 결

합한 하이브리드 방법(hybrid method)을 사용하고 있

다. Song Model은 유사동력학 지진 모델링 분야의

대표적인 방법론으로 본 논문의 참여 연구진이 오랜

기간 개발에 참여하여 모델링 방법의 적절한 활용이

용이하다는 점을 고려하여 선정하였다.

유사 동역학 지진 모델링 방법론은 다수의 동역학

지진 모델링에서 얻어진 주요 지진원 변수들의 특성

을 통계적으로 분석하여 지진 단층의 동적 파열 과

정을 동력학 지진모델링과 유사하게 모사한다. Song

et al.(2014)와 Song(2016)에 따르면 유사 동역학 지

진 모델링 방법론은 주요 지진원 변수의 1점 및 2점

통계량을 기반으로 21개의 매개변수를 입력하고 지

진 모델 발생기(Rupture Model Generator, RMG)를

사용하여 여러 가지 동적 파열 시나리오를 생성한다.

유사 동역학 지진 모델링 방법론은 기존 동역학 지

진 모델링이 가지고 있는 대용량 계산비용 문제를

해결할 수 있고 이에 따라 광범위한 지진발생 시나

리오를 고려할 수 있다는 장점이 있다.

부지 효과

부지 고유의 특성은 일반적으로 전단파 속도(VS)로

나타낼 수 있다. 본 연구에서는 부지 고유 특성 조건

의 지표인 토양 상단 30 m 이내의 평균 전단파 속도

(VS30)를 이용하여 부지 효과를 적용하였다. VS30은 식

(1)와 같이 결정할 수 있으며

VS30 (1)

di는 지하 30 m까지 분포하는 i번째 지층의 두께,

VSi는 지하 30 m까지 분포 하는 i번째 전단파 속도를

30di

Vsi

------

i 1=

n

∑⁄=

240 안소현·경재복·송석구·조형익

의미한다(선창국 외, 2007).

국내의 경우 VS30 등을 이용한 부지 효과 연구가

지역적으로 수행된 적은 있으나 전국 단위의 표준화

된 부지 분류 정보가 구축되지는 않은 것으로 파악

된다. 본 연구에서는 Allen and Wald(2007)에 의해서

개발된 지표 지형 정보를 이용한 VS30 분포 자료를 사

용하였다. 해당 연구에서는 수치표고지도(Digital

Elevation Model, DEM)에 기반하여 지표 경사도를

계산하고, 경사도와 VS30과의 경험적 상관관계를 제

시하고 있다. Fig. 1은 이를 적용하여 미국 지질 조

사국(United States Geological Survey, USGS)에서

제공하고 있는 VS30 Map Viewer 웹 어플리케이션을

통해 다운로드하였다. 30 arc-seconds의 해상도를 띄

는데, 위도 38도선을 기준으로 가로 약 730 m, 세로

약 925 m 정도이다. 그림에서 전반적으로 한반도 서

쪽보다는 동쪽에서 푸른색을 띠며 VS30 속도가 큰 것

을 알 수 있고, 한반도 서쪽 일부분 지역은 붉은색으

로 작은 VS30 속도를 나타내는 것으로 보아 연약지반

또는 충적층으로 이루어진 것을 알 수 있다.

Boore et al.(2014)는 NGA-West2 프로젝트(Bozorgnia

et al., 2014)의 일환으로 지면 운동 방정식(Ground

Motion Prediction Equation, GMPE)을 제시하였다.

GMPE는 일반적으로 지진의 규모, 진앙 거리 및 매

개 변수와 같은 예측 변수의 함수로 지면 운동의

흔들림을 예상하는데 사용된다. Boore et al.(2014)

는 평균 수평 성분으로 얻은 지면 운동의 최대 지

반 가속도(Peak Ground Acceleration, PGA) 및 속

도(Peak Ground Velocity, PGV)와 0.01초에서 10초

사이에 5% 감쇠된 유사 스펙트럼 가속도(Pseudo-

Spectral Acceleration. PSA)로 구성된 지면 지진동

강도 변수(Intensity Measures, IM)를 사용한다. 식

(2)는 Boore et al.(2014)이 제시한 GMPE에서 부지

증폭 모델의 선형 성분을 나타낸 것이다. 선형의 부

지 응답 조건은 VS30을 통해 지상 운동의 증폭특성

을 설명한다.

(2)

여기서 c는 VS30-scaling을, Vc는 지면 운동이 더 이

상 VS30으로 scaling되지 않는 제한 속도를, Vref는 기

준이 되는 VS30 속도(760 m/s)를 나타내며, c와 Vc는

주기에는 의존적이지만 지역에는 독립적이다.

부지 효과의 선형성분인 Flin을 고려하여 부지 효과

에 따른 지면 운동의 증폭을 그래프로 나타내면 이

를 통해 VS30 속도와 부지 증폭의 상관성을 알 수 있

다. Fig. 2는 최대지반 가속도(PGA)와 최대 지반 속

도(PGV)의 VS30에 따른 증폭을 비교한 것으로 VS30이

증가할수록 증폭이 감소하는 것을 알 수 있다. VS30

속도가 760 m/s보다 작은 경우 PGV의 증폭이 PGA

보다 크게 나타나며 VS30 속도가 760 m/s보다 큰 경

우 PGA의 증폭이 PGV보다 크게 나타난다. 또한,

ln Flin( )cln

VS30

Vref

---------⎝ ⎠⎛ ⎞, VS30 Vc<

clnVc

Vref

--------⎝ ⎠⎛ ⎞, VS30 Vc≥

⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧

=

Fig. 1. Slop-based VS30 (m/s) map (Data from https://earth-

quake.usgs.gov/data/vs30/), based on Allen and Wald (2007).

Fig. 2. PGA (orange) and PGV (cyan) linear site term

amplitude as a function of VS30.


VS30 > 760 m/s에서 PGA와 PGV 모두 증폭이 1보다

낮으며 관측소에서의 지반 운동이 감쇠될 수 있음을

알 수 있다.

수정 메르칼리 진도

지진으로 인한 지반 운동의 특성은 가속도, 속도,

변위 3가지의 형태로 나타낼 수 있다. 지진재해와 관

련이 있는 강한 지진동은 일반적으로 지진 가속도계

를 사용하여 관측한다. 이때 기록된 최대 가속도를

최대 지반 가속도(PGA)라고 하며 단위로는 보통 %g

또는 gal(cm/s)을 사용한다. 최대 지반 속도(PGV)는

가속도 기록을 시간에 따라 적분하면 얻을 수 있다.

PGA는 가속도계의 지진기록으로부터 바로 구할 수

있어 편리하며 지진동 에너지와 직접적인 관계를 가

지고 있어 일반적인 계측 진도 평가에 가장 많이 사

용된다.

PGA와 수정 메르칼리 진도(Modified Mercalli

Intensity, MMI)의 상관관계에 관한 연구는 Wald et

al.(1999), 김우한 외(2006) 등에 의해 다수 연구되어

왔으며 현재까지도 지진 재해 평가에서 활용도가 높

다. Wald et al.(1999), 김우한 외(2006)에 의하면

MMI<V의 경우에는 PGA와의 상관성이 크고, MMI

>VII의 경우 PGV와의 상관관계가 높으며 그 중간

구간(V-VIII)의 지진동 범위에서는 PGA와 PGV의

선형조합을 통해 진도를 결정한다. 본 연구에서는

USGS에서 제공하고 있는 Shake Map Manual의 색

상 변환표(Table 1)를 사용하여 PGA와 PGV를 MMI

로 변환하였다. 즉, PGA-MMI와 PGV-MMI를 모두

분석하였다.

강지진동 지진파형 모사

본 연구에서는 2016년 9월 12일 한반도 동남권에

서 발생한 경주 지진(규모 5.8)의 진앙(129.19E,

35.77N)을 지진 위치로 설정하고 판 내부 지진 환경

의 대표적인 예인 미국 중동부 지역모델(Central and

Eastern United States, CEUS)을 지각 전파 모델로

사용하여 지진 모델링을 수행하였다. 물리적 지진 모

델링 방법론으로는 SCEC BBP에서 제공하는 물리적

지진 모델링 기반 광대역 강지진동 모사 방법론 중

Song Model을 사용하였으며 부지 효과(VS30)를 중점

적으로 고려하여 연구를 수행하였다. 지진 모델링은

한국지질자원연구원(KIGAM)과 기상청(KMA)에서

운영하는 국내 169개 지진 관측소(Fig. 3)의 위치에

서 규모 6.0, 6.5, 7.0의 지진에 대하여 부지 효과

(VS30)를 고려한 후 약 50회씩 수행하였다. 부지효과

Table 1. Shake Map instrumental intensity scale (Wald et al., 2006)

Perceived

ShakingNot felt Weak Light Moderate Strong Very Strong Severe Violent Extreme

Potential

DamageNone None None Very Light Light Moderate

Moderate

/HeavyHeavy Very Heavy

Peak Acc.

(%g)<0.17 0.17-1.4 1.4-3.9 3.9-9.2 9.2-18 18-34 34-65 65-124 >124

Peak Vel.

(cm/s)<0.1 0.1-1.1 1.1-3.4 3.4-8.1 8.1-16 16-31 31-60 60-116 >116

Instrumental

IntensityI II-III IV V VI VII VIII IX X

USGS Shake

Map RGB

Color Code

255/255/255

191

/204

/255

160

/230

/255

128/255/255 122/255/147 255/255/0 255/200/0 255/145/0 255/0/0 200/0/0

Fig. 3. Location of 169 seismic stations, operated by

KIGAM and KMA.


고려 전의 경우는 김수경 외(2019)에서 사용한 자료

를 사용하였다. 강지진동 지진파형 모사에 사용된 주

요 지진원 변수를 비롯한 관련 정보는 Table 2에 요

약하여 제시하고 있다. 모델링으로 생성된 합성 지진

파형으로부터 두 개의 수평 성분(EW, NS) 최대값의

기하 평균을 산출하고 산출된 기하 평균들의 중간값

을 대푯값으로 설정하여 최대 지반 가속도(PGA)와

최대 지반 속도(PGV)를 결정하였다. 이 값을 USGS

에서 Shake Map작성 시 사용하는 MMI 변환표

(Table 1)를 이용하여 변환하고 등진도 지도로 도시

하였다.

연구 결과

강지진동 지진파형 특성

Fig. 4는 유사동력학 지진모델(Song, 2016)을 사용

하여 규모 6.0, 6.5, 7.0의 지진에 대해서 유한단층

지진모델을 구축한 예이다. 실제로는 50개의 지진모

델이 생성됐지만 규모별로 3개 모델을 예시로 도시

하였다. 진원으로부터 양방향으로 단층 파열이 일어

나는 bi-lateral 이벤트이며 경사가 수직인 주향이동

지진모델이다. 자세한 입력변수는 Table 2에 제시하

였다. Fig. 5는 특정 5개의 지진 관측소의 위치에서

Table 2. Simulation parameters

EpicenterSimulation

Model

Tectonic

RegionMagnitude

Fault Parameters No. of

Simulated

Eventsstrike

(deg)

dip

(deg)

rake

(deg)length(km) width(km)

Gyeongju

(129.1879E ,

35.7666N)

Song

model

Intraplate

(CEUS)

6.0

20 90 180

15 7 44*

6.5 30 10 45*

7.0 60 20 47*

Song

model

(VS30)

Intraplate

(CEUS)

6.0

20 90 180

15 7 50

6.5 30 10 50

7.0 60 20 50

* All 50 models may not be produced because of computer errors.

Fig. 4. Examples of pseudo-dynamic source models for magnitude (a) 6.0, (b) 6.5, and (c) 7.0 event.


가속도의 지진 파형(규모 6.5)을 도시한 그림이다. 5

개의 지진 관측소는 다양한 VS30 속도를 갖는 지역을

임의로 선정하였다. 각 관측소의 지진 파형 그래프는

VS30을 적용하기 전의 가속도(cyan)와 VS30을 적용한

후의 가속도(orange)로 도시하였다. 모든 관측소에서

부지 효과(VS30)를 고려한 후의 가속도 값이 더 크게

나타났으며 VS30 속도가 작은 INC와 PUA의 경우 다

른 지역에 비해 부지 효과(VS30) 적용 이후의 가속도

와 속도 값이 더 많이 증가하였다. Fig. 6은 특정 5

개의 지진 관측소의 위치에서 기록된 가속도 지진

파형(규모 6.5)을 푸리에 진폭 스펙트럼(Fourier

Amplitude Spectrum, FAS)으로 변환하여 나타낸 그

림이다. VS30을 고려하기 전의 가속도(cyan)와 VS30을

고려한 후의 가속도(orange) 지진 파형을 푸리에 변

환한 후 약 0.1부터 50 Hz에 해당하는 주파수 영역

에서 도시하였다. 모든 관측소에서 부지 효과(VS30)를

고려한 후의 FAS가 더 크게 나타났으며 VS30 속도가

작은 INC와 PUA의 경우 다른 지역에 비해 증폭된

Fig. 6. Fourier amplitude spectrum (FAS) of ground motion acceleration at 5 seismic observation stations (M=6.5).

Fig. 5. Acceleration waveforms of 5 seismic observation stations with and without site effect (M=6.5).


정도가 더 크게 나타났다. 부지 조건은 주파수 특성

과도 밀접한 관계가 있는데 주파수 스펙트럼 비교는

특정 주파수 대역에서 부지효과 영향을 분석하는데

유용하다. Fig. 5와 Fig. 6에서 INC의 경우 진앙으로

부터 거리가 298 km로 가장 멀지만, 연약지반의 특

성상 증폭이 크게 일어난 것으로 보인다. 또한 PUA

의 경우 VS30 속도가 256.9 m/s로 가장 작아 증폭이

가장 크게 나타난다.

부지 효과(VS30) 고려 전과 후의 진도 감쇠 특성

Fig. 7과 Fig. 8는 한반도 전체 지역에 분포하는

169개 관측소에서 지진 모델링을 통해 산출한 PGA

와 PGV값을 MMI로 변환한 뒤 작성한 등진도 지도

이다. (a)는 부지 효과(VS30)를 고려하기 전에 해당하

는 등진도 지도이고, (b)는 부지 효과(VS30)를 고려한

후에 해당하는 등진도 지도이다. 진도 값은 1부터 10

까지로 나타내었으며 진앙 인근에서 가장 큰 값을

갖고 진앙 거리가 멀어질수록 점점 감소하는 경향을

보인다. 마지막 (c)는 부지 효과(VS30) 고려 전과 후의

진도 값을 한눈에 비교하기 위해 (a)와 (b)를 합성하

여 하나의 지도로 나타낸 것으로 푸른색 선은 부지

효과(VS30)를 고려하기 전의 진도 값을, 붉은색 선은

부지 효과(VS30)를 고려한 후의 진도 값을 의미한다.

일반적으로 등진도 지도에서 진도 사이의 간격은 1

로 나타내지만 본 연구 특성상 부지효과를 고려하기

전과 후에 보다 정교한 진도 감쇠 특성을 파악하기

위해 0.5 간격으로 진도 값을 나타내었다. Fig. 9과

Fig. 10은 규모 6.0, 6.5, 7.0의 지진에 대해서 부지

효과(VS30) 고려 전과 후의 진도 값의 차이를 하나의

지도로 나타낸 것으로 지진 규모에 따른 진도 감쇠

Fig. 7. PGA-MMI conversion isoseismal map for magnitude 6.5 (a) without site effect (VS30), (b) with site effect (VS30) (c) inte-

grated map of (a) and (b) without (blue line) and with (red line) site effect (isoseismal interval=0.5).

Fig. 8. PGV-MMI conversion isoseismal map for magnitude 6.5 (a) without site effect (VS30), (b) with site effect (VS30) (c) inte-

grated map of (a) and (b) without (blue line) and with (red line) site effect (isoseismal interval=0.5).


특성을 비교하기에 유용하다. 대체로 부지 효과(VS30)

고려 후의 진도 값이 같거나 더 크게 나타나는 경향

이 있으며 Fig. 1에 나타난 VS30 지도로 예측할 수 있

듯이 VS30 속도가 작은 지역인 약 37.0 N, 126.5 E 부

근과 약 36.0 N, 126.5 E 부근에서 크게 증가한 것을

알 수 있다. 이는 Fig. 5와 Fig. 6의 지진 파형 및

FAS 결과와도 대체적으로 일치한다. 동쪽 해안 인근

과 같은 일부 지역에서는 부지 효과(VS30) 고려 후에

오히려 진도가 감소한 지역이 있는데 이는 Fig. 2에

의하면 해당 지역의 VS30이 760 m/s보다 크기 때문이

다. 마지막으로 Fig. 9과 Fig. 10을 비교해 보면

PGV-MMI가 PGA-MMI에 비해서 대체적으로 더 작

은 진도분포 특성을 보이는 것을 알 수 있다.

동일 규모에서 PGA와 PGV 기반 진도 감쇠 특성

Fig. 11은 각각 규모 6.0, 6.5, 7.0에 해당하는

PGA-MMI (orange)와 PGV-MMI (cyan)를 진앙 거리

(epicentral distance)별로 비교한 그래프이다. (a)-(c)는

부지 효과(VS30)를 고려하기 전의 PGA-MMI와 PGV-

MMI를 비교한 것이고 (d)-(f)는 부지 효과(VS30)를 고

려한 후의 PGA-MMI와 PGV-MMI를 비교한 것이다.

(a)-(f) 모두 대부분의 지역에서 PGA-MMI값이 PGV-

MMI값 보다 크게 나타나지만 진앙 거리가 먼 경우

(약 400 km 이상) 그 반대되는 결과가 나타나 원거리

에서 PGV의 감쇠가 느리게 나타나는 것을 알 수 있

다. Wald et al.(1999)에 의하면 진도는 MMI<V의

경우에는 PGA와 MMI>VII의 경우에는 PGV와 상관

관계가 높으며 그 중간 구간인 V-VII의 진도 범위에

서는 PGA와 PGV가 모두 관계된다고 볼 수 있으므

로 이러한 계기진도 특성을 감안하여 PGA-MMI와

PGV-MMI 감쇠 특성을 분석하고 활용하는 것은 유

용하다고 볼 수 있다.

Fig. 9. PGA-MMI conversion isoseismal map without (blue line) and with (red line) site effect. (a) M=6.0, (b) M=6.5, (c)

M=7.0.

Fig. 10. PGV-MMI conversion isoseismal map without (blue line) and with (red line) site effect. (a) M=6.0, (b) M=6.5, (c)

M=7.0.


논 의

김수경 외(2019)에서 수행한 물리적 지진 모델링

기반 강지진동 모사의 경우 한반도를 암반 지역으로

가정한 반면 본 연구의 가장 큰 특징은 지진원의 특

성 및 전파 경로 이외에도 부지 효과(VS30)를 고려하

였다는 점이다. 부지 효과(VS30)를 고려하면 VS30 속도

에 따라 지진동이 다르게 증폭되는 경향을 보였으며

그에 따라 진도 값도 증가하였다. 특히 서해안의 인

천 부근(약 37.0 N, 126.5 E)과 군산 부근(약 36.0 N,

126.5 E)은 VS30 속도가 작은 지역(연악지반 또는 충

적층)으로 지진동의 증폭 및 진도 증가가 다른 지역

에 비해 크게 나타났으며 이는 Boore et al.(2014)에

서 제시하고 있는 GMPE의 부지 효과(FS) 중 선형성

분(Flin)을 고려하여 나타낸 결과와 일치한다. 따라서

지진 모델링을 수행할 때 부지 조건에 따른 VS30 속

도를 활용한 부지 효과를 고려한다면 기존에 암반

지역을 가정했을 때 보다 한반도 지역 특성에 맞는

진도 감쇠 특성을 분석할 수 있다.

다만 본 연구에서는 한반도와 지진학적 환경이 비

슷할 것으로 판단되는 미국 중동부 강지진동 모사

모델을 사용했으며 부지효과를 나타내는 VS30도 지형

분포에서 경험적으로 도출된 자료를 사용했다는 한계

가 있다. 후속 연구를 통해서 시추 조사 등 보다 정

밀한 부지 특성 분석 자료를 활용할 필요가 있다. 특

히 본 연구에서 미국에서 사용하는 부지효과 모델을

준용하여 사용한 기준 전단파 속도(Vref= 760 m/s)나

토양 심도(30 m) 등에 대해서도 한반도 부지환경에

적합한 모델인지에 대한 추가 논의가 필요할 것으로

생각된다.

결 론

부지 효과(VS30)를 고려하여 중대규모 지진에 대한

강지진동 지진파형을 모사하여 한반도 지형에 맞는 진

도 감쇠 특성을 분석한 연구의 결론은 다음과 같다.

1. 부지 효과(VS30)를 고려하면 기반암을 가정한 기

존 연구 결과(김수경 외, 2019)에 비해 PGA와 PGV

모두 증폭되는 경향이 있으며 결과적으로 진도가 더

크게 나타난다.

2. 연약지반 및 충적층과 같이 VS30 속도가 작은 지

역의 경우 부지 효과(VS30)를 고려하면 다른 지역보다

PGA와 PGV의 증폭이 크게 나타난다. 이 때 VS30>

760 m/s인 지역에서는 오히려 지반 운동이 감쇠될 수

있다.

3. 규모가 증가할수록 진도는 증가하고 연약지반

및 충적층에서 부지 효과(VS30) 고려 후 PGA와 PGV

모두 증폭 효과가 더 증가하는 경향을 보인다.

Fig. 11. PGA-MMI (orange) and PGV-MMI (cyan) as a function of epicentral distance for magnitude 6.0 (a) before site effect

(VS30), (d) after site effect (VS30). And for magnitude 6.5 (b) before site effect (VS30), (e) after site effect (VS30). And for magni-

tude 7.0 (c) before site effect (VS30), (f) after site effect (VS30).


4. SCEC BBP에서 제공하는 지진 모델링 방법론

을 사용하여 물리적으로 강지진동 지진 파형을 모사

하는 것은 부지 효과를 고려한 진도 감쇠 특성 분석

및 지진 재해 평가에 유용한 방법이다. 본 연구결과

는 한반도에서 중대규모 이상의 지진이 발생했을 때

예상되는 진도 감쇠 특성을 이해하고 지진 재해 평

가에 활용하기 위한 유용한 기초 자료가 될 것으로

기대된다.

사 사

본 연구의 강지진동 지진파형 모사는 SCEC BBP 그

룹에서 오픈소스로 제공하는 광대역 강지진동 모사플

랫폼 (http://scec.usc.edu/scecpedia/Broadband_Platform)을

사용하여 수행되었습니다. 또한 본 연구에서는

USGS에서 제공하는 VS30 자료를 사용하였습니다

(https://earthquake.usgs.gov/data/vs30/). 본 연구는 부

분적으로 기상청 “기상지진See-At기술개발연구(KMI

2018-01810)” 사업의 지원으로 수행되었습니다. 본

논문에 기재된 일부 그림은 Generic Mapping Tools

(http://www.soest.hawaii.edu/gmt/)을 사용하여 제작되

었습니다.

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Manuscript received: January 31, 2020

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Manuscript accepted: May 7, 2020

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