• 토지주택연구
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• 제5권1호
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• pp.35-40
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• 2014

현재 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법 및 지반 증폭계수는 기반암이 주로 30m 이내에 위치하는 일반적인 국내 지반특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 사질토 지반에 근입된 비정형 말뚝기초(PHC 500, 중심 간격 3D, 4D, 5D)와 상부 구조물에 대한 동적 원심모형 실험을 실시하여 자유장과 기초판의 응답 스펙트럼 결과를 비교하였다. 단주기 영역인 1초 이내 주기에서는 기초판 및 지표면 자유장의 측정 스펙트럼이 SC 및 SD 지반의 표준설계스펙트럼 가속도보다 크게 나타났다. 1.5초 이상의 장주기 영역에서는 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도가 SC 지반의 표준설계응답스펙트럼 가속도보다 작게 나타났고 상부구조물 유무, 지반 근입 심도, 기초 및 자유장 조건에 의한 스펙트럼 가속도 차이가 거의 발생하지 않았다. 따라서, 실제 아파트에 해당하는 1.5초 이상의 장주기에서는 국내 지반조건을 고려하여 측정된 스펙트럼 가속도를 설계에 적용하면 표준설계스펙트럼을 적용할 때 보다 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다.

• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.115-120
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• 2014

현재 국내 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법 및 지반 증폭계수는 기반암이 주로 30m 이내에 위치하는 일반적인 국내 지반특성을 제대로 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 비정형 말뚝기초(PHC 500, 중심 간격 3D)에 대한 동적 원심모형 실험을 실시하여 자유장과 기초판의 응답 스펙트럼 결과를 비교하였다. 장주기 영역에서는 SE 지반의 설계 스펙트럼 가속도보다 기초와 자유장에서 계측된 실제 스펙트럼 가속도가 작게 나타났고, 기초에서 발생한 스펙트럼 가속도는 지진 하중이 커지면 SD 지반의 설계 스펙트럼 가속도와 유사해지는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 연약한 지반(SE 지반)에 대한 현행 설계기준이 지진 하중을 과대평가하고 있으며 비경제적 설계를 할 수 있음을 의미한다. 1.5초 이상의 장주기 영역에서는 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도가 SC 지반의 표준설계응답스펙트럼 가속도보다 작게 나타났고 기초 및 자유장 조건에 의한 스펙트럼 가속도 차이가 거의 발생하지 않았다. 따라서, 실제 아파트에 해당하는 1.5초 이상의 장주기에서는 국내 지반조건을 고려하여 실험에서 측정된 스펙트럼 가속도를 설계에 적용하면 표준설계스펙트럼을 적용할 때 보다 경제적인 설계가 가능한 것으로 나타났다.

• 토지주택연구
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• 제6권3호
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• pp.147-152
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• 2015

현재, 국내의 내진설계기준에서 제시하고 있는 지반분류 방법과 지반 증폭계수는 깊은 기반암 조건의 미국 서부 해안지역 지반에 적합하도록 제시되어 있으므로 기반암이 약 30m 미만인 우리나라와는 다른 동적 거동을 나타낸다. 선행연구에 의하면, 말뚝 기초에 대한 원심모형 실험결과와 동적 지진 해석결과는 우리나라에서 사용하고 있는 설계스펙트럼의 가속도 값보다 주기 1.5초 부근에서는 낮게 나타나고 있다. 따라서, 본 논문에서는 원심모형 실험결과에서 얻어진 설계스펙트럼 가속도를 사용하여 구조해석을 수행하고 기존의 설계기준과 대비하여 철근 및 콘크리트의 물량 등을 상호 비교하여 아파트 골조공사의 경제성을 비교, 검토하였다. KBC-2009 기준의 Sc 지반과 SD 지반을 사용하여 구조해석 및 내진설계를 수행하고, SD에 해당하는 지반의 동적 지진 실험결과의 스펙트럼가속도(SDS)를 사용하여 구조해석 및 내진설계를 수행하여 상호 비교 고찰한 결과, 지반의 종류 SD 지반에 해당하는 연약지반의 경우라도 동적 실험 및 해석을 수행하여 지반의 스펙트럼 가속도를 산정하여 구조해석에 적용할 경우 Sc 지반과 유사한 정도의 철근 물량 값을 얻을 수 있었고, 이것은 당초 연약지반으로 고려되던 SD 지반으로 설계하는 경우에 비하여 17~23% 정도의 물량을 절감할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.63-71
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• 2006

동반논문(II-지반분류 개선방법)에서는 지반의 고유주기를 기준으로 지반을 분류하는 방법이 국내 지반조건에 적합한 지반분류 방법으로 제시하였다. 그러나, 지반분류 방법을 개선하여도 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 재산정된 응답스펙트럼과 차이가 나타나는 부분이 존재한다. 이는 설계응답스펙트럼을 작성에 필요한 증폭계수를 계산하는 방법을 변경해야 해결할 수 있다. 본 논문에서는 국내 지반조건에 적합하도록 증폭계수를 재산정하기 위한 적분구간 변경에 대하여 검토하였다. 검토 결과 장주기 영역의 증폭계수 $F_v$의 적분구간은 현재 주기 0.4초${\sim}$2.0초에서 주기 0.4초${\sim}$1.5초로 변경할 경우 해석결과의 평균 스펙트럼 가속도 값과 설계응답스펙트럼이 비교적 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었고, 기존의 방법보다 국내 지반특성에 더 적합한 설계응답스펙트럼을 작성할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제21권6호
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• pp.471-479
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• 2011

최근 한반도 및 주변해역에서 발생한 규모 4.8 이상의 5개 중규모 지진으로부터 관측된 속도 지반운동 파형을 이용하여 수평 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 우선 가속도 지반운동을 이용하여 얻어진 수평 응답스펙트럼, 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준, 마지막으로 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반운동은 수평성분 102개(NS 및 EW 성분 포함)이며 고유진동수에 따른 응답을 구하고 각각의 최대 지반 속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 첫째, 가속도 응답스펙트럼과 비교한 결과 속도 응답스펙트럼 값은 특히 중간주기에서 높은 응답을 보여 주었고 이에 비해 가속도 응답스펙트럼은 특히 단주기 즉 높은 고유진동수 영역에서 높은 응답을 보여 주었다. 둘째, 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 속도 응답스펙트럼 값은 약 6-7Hz를 시작점으로 보다 낮은 장주기 영역에서 기준값을 초과하는 현상을 보여 주었다. 셋째, 500년 재래주기에 해당하는 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 SC, SD 및 SE지반 조건과 같은 3개 지반조건과 동시에 비교한 결과 차례로 약 1.5초, 2초 및 3초에서 시작하여 보다 장주기 영역에서 국내 일반 구조물 표준 설계 응답스펙트럼값을 초과하였다. 동일한 부지에서 일반적으로 가속도 응답스펙트럼은 단주기에서 가장 큰 값을 나타내며, 속도 응답 스펙트럼은 중간주기에서 가장 크며, 마지막으로 변위 응답스펙트럼은 장주기에서 가장 큰 값을 가진다는 국외 연구결과가 국내 지반운동을 이용한 결과에서 역시 적용가능하다는 점을 확인시켜 주었다. 최근 국내에서도 건축물의 초고층화 등으로 구조물의 디자인이 기존의 단주기에 비해 중간주기 및 장주기 영역이 상대적으로 강조되고 있어 이러한 중간주기영역에서 수평 응답스펙트럼의 정보는 향후 대단히 중요하다고 할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.1-11
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• 2016

현 국내 외의 설계기준들은 인공지진파에 의해 계산된 응답스펙트럼이 설계응답스펙트럼보다 작은 값의 수가 5개 이내일 경우 설계응답스펙트럼을 포괄 한다고 규정하고 있다. 현 설계의 문제점을 확인하기 위하여 설계기준을 만족하는 5개의 각기 다른 특성을 가진 인공지진파를 사용하여 교각에 대한 시간이력해석을 수행하고, 부재력을 정량적으로 평가하였다. 설계기준을 만족하는 인공지진파일지라도 구조물의 고유주기와 유사한 주기에서 계산된 응답스펙트럼이 설계응답스펙트럼보다 작을 경우 시간이력해석을 통한 내진의 안전성을 확보하지 못함을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 스펙트럼 가속도 값이 설계응답스펙트럼보다 모든 주기에서 큰 값을 갖는 인공지진파를 생성하는 기법을 이중 수정함수를 적용하여 제안하였다. 또한 제안된 기법에 의해 작성된 인공지진파가 국내 외의 기준들의 적합성을 만족하는지 검토하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권2호
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• pp.179-186
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• 2007

응답스펙트럼은 내진설계에 있어서 중요한 기초자료의 하나이다. 응답스펙트럼을 얻기 위하여, 한반도에서 발생하는 지진들의 지진원 특성에 근거하여 다수의 강진동을 Boore(2005)에 의해 개발된 컴퓨터 프로그램 SMSIM을 사용하여 모사하였다. 여러 연구결과들에 대한 충분한 검토를 통하여, 모사에 필요한 입력자료들을 선정하였다. 모사된 강진동으로부터 얻은 응답스펙트럼은 가속도 1.0 g에 대하여 정규화하여 미국 원자력위원회(1973)의 표준응답스펙트럼과 비교하였다. 이 연구에서 얻어진 응답스펙트럼의 스펙트럼 진폭은 대략 10 Hz 이상의 고주파 대역에서 표준 응답스펙트럼 값에 비하여 큰 것으로 나타났다. 또한 응력강하량의 변화에 따른 응답스펙트럼의 변화를 평가하였다. 그 결과 큰 응력강하량에 대한 응답스펙트럼의 스펙트럼 진폭은 저주파 범위내에서 큰 값을 나타냄을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.211-221
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• 2003

지중구조물의 내진해석에 자주 이용되는 방법으로 응답변위법이 있다. 응답변위법은 정적인 해석방법으로, 이 방법의 핵심은 지진시 지중구조물 측벽에 작용하는 지반변위를 산정하는 것이다. 이때 해석대상부지의 고유주기에 해당하는 기반면의 속도 응답스펙트럼 값을 결정하는 일이 매우 중요하다. 본 연구에서는 국내 설계지반운동기준에 적합한 기반면의 속도 응답스펙트럼 산정과 지반응답해석 없이 응답변위를 신뢰성있게 산정하는 간편법에 대한 연구를 수행하였다. 해석결과 국내 내진설계 기준의 S$_A$ 지반의 지표면 가속도 응답스펙트럼을 적분하여 속도 응답스펙트럼으로 환산하는 방법과 지반을 두 개의 층으로 구분하여 지진시 지반의 응답변위를 산정하는 방법을 현업 설계에 적용할 경우 경제적으로 큰 잇점이 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.17-34
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• 2020

일반적으로 잔교식 구조물의 내진설계를 위한 응답스펙트럼 해석 시 기준서들에서는 지진응답해석을 통해 증폭된 가속도를 입력가속도 활용하도록 제시하고 있으나, 기준서에 따라 방법이 상이하여 설계 시 혼란을 야기할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 동적원심모형실험을 통해 지반 내 다양한 깊이에서 지반 가속도를 산정하였으며, 산정된 지반가 속도를 활용하여 응답스펙트럼 해석을 수행하였다. 이후 실험 및 해석을 통해 도출된 잔교식 안벽 구조물의 모멘트 결과를 비교하였으며, 응답스펙트럼 해석 시 적절한 입력지반가속도를 결정하기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 실험 및 해석을 비교한 결과, 탄성 지반 스프링을 적용하는 경우 구조물의 고유주기를 가장 적절하게 모사하는 것으로 나타났으며, 상부 지표면에서 증폭된 지진파를 입력가속도로 활용하는 것이 사질토 지반에 관입된 구조물 응답을 가장 합리적으로 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.159-169
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• 2020

변전소 구조물 내부에 설치되는 전력설비의 내진설계 시 사용되는 변수인 가속도 증폭계수는 미국, 일본과 국내의 변전소 내진설계기준에서 제시되어 있다. 국내 설계기준에 제시된 가속도 증폭계수는 미국, 일본의 설계기준에서 제시된 계수와는 달리 변전소 구조물의 층수가 4층 이상일 경우에는 동적해석을 수행하여 가속도 증폭계수를 구하게 되어 있다. 국내의 변전소 구조물은 대부분 층수가 4~5층이므로 기존의 가속도 증폭계수는 실제 변전소 구조물에 적용하기에 미흡한 상황이다. 국내 변전소 구조물 형식에 적합한 가속도 증폭계수를 제시하기 위하여 대표적인 7가지 구조형식의 변전소 구조물에 대하여 가속도 증폭계수를 평가하였다. 가속도증폭계수는 변전소 구조물에 대하여 원거리 지진과 근거리 지진을 사용하여 내부-구조물 응답스펙트럼을 작성하여 이로부터 평가하였다. 미국, 일본 전력설비 내진설계 기준에 따른 각각의 가속도 증폭계수 α_J, α_A는 근거리 및 원거리 지진을 사용한 동적 해석으로 구한 가속도 증폭계수에 비하여 다소 과대평가하는 경향이 있다.