• 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.

• 터널과지하공간
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• 제24권5호
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• pp.354-365
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• 2014

2005년 3월 20일 규모 6.5의 후쿠오카 본진이 발생하였고 이후 발생한 규모 3.7 이상의 15 개 중규모 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 수평 응답스펙트럼을 분석하였다. 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 수평성분 178개 지반진동을 이용하여 고유진동수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값을 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 연구결과는 응답값에 대한 진앙거리 의존성이 대단히 크다는 것을 보여주었다. 또한 국내 원자력시설물의 내진기준인 Regulatory Guide 1.60과 비교한 결과는 일부 구간 즉 약 8 ~ 10 Hz 구간과 약 16 ~ 20 Hz의 2개의 구간에서 표준편차를 더한 값이 Regulatory Guide 1.60 보다 약간 초과함을 보여 주었다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계 응답스펙트럼을 3 개 지반조건에 적용한 결과는 거의 모든 주기 대역에서 분석된 응답스펙트럼이 SE 지반조건의 설계 응답스펙트럼(500년 재래주기, 지진구역 1, SE 지반조건)을 초과하고 있다. 500년 재래주기는 가장 약한 내진 설계기준에 해당하기 때문에 거의 모든 주기 대역에서 본 연구로부터 분석된 응답스펙트럼이 해당 기준을 초과하고 있다. 신뢰성을 보다 증가시키기 위해 향후 한반도 및 한반도 주변 해외 발생지진으로부터 관측된 지진자료를 대폭적으로 보강하여 관측 지진자료의 다양성을 유지하는 것이 필요하다.

• 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권2호
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• pp.37-46
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• 2000

본 논문에서는 부지특성을 고려한 설계지반운동의 산정방법을 연구하였으며 그 해석결과를 지반 구조물의 내진설계에 적용하는 방법을 제안하였다 지진응답 해석시 사용되는 설계응답스펙트럼과 설계시간 이력등의 입력운동의 통제점 위치가 지반구조물 내진설동 지층내 암반운동 그리고 노두운동을 사용하는 방법으로 나눌 수 있고 이에 따라 작용 설계지진운동이 변화하므로 지반구조물의 경계조건에 적합한 방법을 사용하여야 한다.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.112-118
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• 2013

성능기반 내진설계 및 평가의 정밀도 향상에 있어서 적절한 지반운동 데이터 선정과 이를 합리적으로 수정하는 것에 대한 중요성이 부각되고 있다. 지반운동 데이터를 수정하는 방법으로 단일 진폭수정법 (Amplitude scaling)이 널리 사용되고 있으나, 단일 진폭수정법에서 는 단 하나의 주기, 특히 구조물의 고유주기에서만 그 응답스펙트럼 값이 설계스펙트럼의 값과 일치하도록 수정되므로 특정 지역의 지진 재해도에 대해 일관성 있는 구조 해석 결과를 기대하기 어렵다. 따라서 이에 대해 여러 가지 대안 수정법들이 제시되고 있으나 이들의 타당성을 평가할 수 있는 방안이 마련되어 있지 않다. 본 논문에서는 단일 진폭수정법의 문제점을 설명하고, 대안 수정법과 비교 평가하기 위한 구조 응답에 대한 회귀 모델을 제시하는데 목표를 두었다. 대안 수정법으로써 전체 주기 범위에서 지반운동의 응답스펙트럼이 설계스펙트럼의 값과 일치하도록 수정하는 다중 스펙트럼 수정법을 고려하였다. 설계스펙트럼은 ASCE7-05에 따라 구하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.154-162
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• 2019

세계적으로 지진과 같은 자연재해로 인한 대규모 피해가 증가하고 있다. 다양한 연구를 통하여 건물에 대한 내진성능은 확보되었으나, 비구조요소의 내진성능 확보 미흡으로 인하여 인명 피해 및 경제적 손실이 발생하고 있다. 비구조요소는 구조물에 설치되는 위치가 다양하고, 구조물의 위치에 따라 발생하는 진동특성이 다르므로 구조물의 위치별 응답스펙트럼이 필요하다. 또한 구조물의 형식과 구조물이 설치되는 위치에 따라 구조물에 발생하는 응답스펙트럼이 다르게 발생한다. 따라서 응답스펙트럼의 선정이 중요하므로 비구조요소에 작용하는 응답스펙트럼을 도출할 수 있는 명확한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 응답스펙트럼을 도출하는 방법을 제안하였으며, 제안한 방법으로 국내에서 발생 가능한 지반응답스펙트럼과 구조시스템을 선정하여 구조해석을 수행하였다. 또한, 간단한 수식으로 응답스펙트럼을 도출하는 방법을 제안함으로서, 비구조요소의 내진시험에 필요한 응답스펙트럼을 생성할 수 있도록 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.490-497
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• 2009

최근 발생한 5개의 중규모 지진으로부터 관측된 지반진동 파형을 이용하여 응답스펙트럼을 분석하고 결과를 국내 원자력 관련 구조물의 내진설계 기준과 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준과 각각 비교하였다. 연구에 이용된 지반진동 개수는 수평성분 및 수직성분 각각 74개 및 89개이며 주파수별 지반응답을 구하고 최대 지반 가속도 값를 이용하여 정규화 분석을 수행하였다. 본 연구결과를 국내 원자력시설물의 내진기준으로 이용되고 있는 Reg. Guide 1.60과 비교한 결과 특히 약 1 Hz 이상의 전체 고주파수 영역에서 수평 성분 스펙트럼 이 Reg. Guide 1.60 보다 높은 값을 보여 주었다. 수직성분은 약 7~8 Hz 부근에서 약간 초과하였다. 또한 국내 일반 구조물 및 건축물 내진설계기준인 표준 설계응답스펙트럼을 3개 지반조건에 적용한 결과를 분석 자료와 동시에 비교한 결과 특히 약 2초(0.5 Hz) 이하의 단주기 영역의 전체 대역(SE 지반조건)에서 수평 성분 자료처리 결과가 기준을 크게 초과하는 현상을 보여 주었다. 수직성분은 전체 주기 영역에서 SD 지반조건의 기준과 유사한 특징을 보여 주었다. 물론 이러한 현상은 국내 지각의 주파수별 감쇠 및 부지 직하부의 감쇠 특성 등과 복합적으로 관련되어 발생한 현상으로 판단된다. 향후 국내 지진활동 실정에 적합한 내진설계 기준 마련을 위해 관측자료의 질적 향상 및 양적인 축적 등을 통하여 특히 수평 성분의 약 1 Hz 이상의 고주파수 대역에서 응답스펙트럼 기준의 보수성을 심각하게 고려할 필요가 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.63-71
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• 2006

건축구조물의 비선형 지진응답해석에서 입력지진동은 구조물의 탄소성 지진응답을 좌우하는 중요한 요소이다. 지진동파형은 지진발생과 전파경로에 따른 여러 가지 인자에 의해 그 특성이 결정되기 때문에 구조물의 지진응답해석에서 일반성을 갖는 입력지진동을 선정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 본 논문은 내진설계용 스펙트럼에 대응하는 인공지진동파형을 작성한 후, 작성된 인공지진동에 대한 탄소성 응답스펙트럼 특성을 분석한 것이다. 여기서 작성된 인공지진동파형은 과거의 지진에서 얻어진 기록지진동파형을 이용하여 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 감쇠정수 h=5%일 때의 내진설계용 스펙트럼과 거의 일치하도록 작성되었다. 작성된 인공지진동은 원 기록지진동과 동일한 위상각을 가지며, 주기 $T=0.02{\sim}10.0sec$ 범위에서 설계용 스펙트럼과 매우 근접하게 작성되었다. 인공지진동을 입력한 1자유도계의 탄성 및 탄소성 지진응답해석을 수행하여 탄소성 응답스펙트럼 및 탄소성 응답특성을 분석하였다. 본 논문에서 작성된 인공지진동은 건축구조물의 탄소성 지진응답해석용 입력지진동으로 충분히 타당성이 있다고 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.53-63
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• 2011

동적 지진해석 수행 시 적절한 입력지진파를 선정 생성하는 것은 매우 중요하다. 현재 국내에서는 일반적으로 국외에서 계측된 강진 기록이나 인공지진파가 입력지진파로 사용된다. 계측지진기록은 지진파의 고유성질인 시간에 따라서 주파수 특성이 변이하는 비정상(Non-Stationary) 특성을 가지고 있지만 설계 응답스펙트럼과는 일치하지 않으며 주파수영역에서 생성된 인공지진파는 설계 응답스펙트럼과는 일치하지만 정상(Stationary) 특성을 가지고 있는 단점이 있다. 본 연구에서는 계측기록의 Non-stationary 특성을 보존하되 동시에 설계 응답스펙트럼에 상응하는 지진파를 생성하였다. 적용된 기법은 Impulse 함수를 이용하여 시간영역에서 지진기록을 목표 스펙트럼에 상응하도록 보정하는 알고리즘이다. 적용 결과, 시간영역 변화 알고리즘은 성공적으로 계측 지진기록을 설계 응답스펙트럼와 일치하도록 조정할 수 있으며 원 지진기록의 Non-stationary 특성을 보존하는 것으로 나타났다. 나아가 계측 지진기록과 보정된 지진기록을 적용한 비선형 지반응답해석을 수행한 결과, 보정된 지진파를 이용한 결과가 보다 합리적인 것으로 나타났다. 본 연구에서 변환된 지진기록은 기존 기록의 문제점을 보완하는 진보된 입력지진파인 것으로 나타났으며 추후 지진해석 시 이를 준용하는 것이 합리적일 것으로 판단된다.