안녕하세요 오늘은 유효지반가속도(Effective Ground Acceleration, EGA)에 대한 이야기를 해보려고 합니다. 유효지반가속도는 지진 발생 시 지반이 받는 최대 가속도를 나타내는 값으로, 구조물이 위치한 지역의 지진 위험도를 반영합니다. 이 값은 지진 발생 시 구조물에 작용하는 힘을 계산하는 데 사용되며, 내진설계에서 외력을 결정하는데 중요한 역할을 합니다.
이러한 유효지반가속도에 대해 이야기하고 국가지진위험지도를 바탕으로 유효지반가속도를 산정하는 프로그램도 소개해드리도록 하겠습니다. 이제 유효지반가속도에 대해서 설명해 보도록하겠습니다.
[유효지반가속도란?]
유효지반가속도(Effective Ground Acceleration, EGA)는 지진공학 및 지반공학 분야에서 중요한 개념으로, 지진에 의해 발생하는 지반의 가속도를 말합니다. 이 개념은 지진 위험 평가와 내진설계의 핵심 요소로 발전했습니다. 유효지반가속도의 개념은 20세기 초 지진학 연구가 본격화되면서 등장했으며, 특히 1960년대와 1970년대에 지진 데이터와 지반 응답 분석 기술의 발전과 함께 체계적으로 연구되기 시작했습니다. 이 시기에 미국과 일본을 중심으로 여러 대규모 지진이 발생하면서, 건축물의 내진 성능을 평가하고 향상시키기 위한 연구가 활발히 이루어졌고, 이에 따라 유효지반가속도의 중요성도 부각되었습니다.
유효지반가속도는 어떻게 결정되는지 아시나요? 보통은 KDS기준에 따라서 단순히 유효지반가속도를 결정했을 것입니다. 그런데 우리나라의 국가지진위험지도는 누가 어떻게 만들었는지를 알 수 있는 보고서가 있길래 기회가 되실 때 한번씩 참고정도 하면 좋겠다는 생각이 들어서 해당 보고서를 볼 수 있는 사이트 링크를 남겨놓겠습니다.
활성단층지도 및 지진위험 지도제작(주관연구기관: 한국지질자원연구원 / 주관부처: 소방방재청)
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO201600010825
[보고서]활성단층지도 및 지진위험 지도제작
연구목적○ 활성단층지도 및 지진위험지도 제작 및 발간연구내용◦1차년도 (2009년) ; 활성단층지도 작성 방안 정립 및 활성단층 1차 조사기존 지진위험지도 및 역사지진 자료 수집/분석◦2차년
scienceon.kisti.re.kr
유효지반가속도는 주로 지진파의 특성과 지반의 물리적 특성에 따라 결정됩니다. 지진파는 대규모 지진 발생 시 지반을 통해 전달되며, 이 과정에서 지반의 성질에 따라 파형이 변화하고 가속도가 결정되는데 유효지반가속도는 이러한 지진파의 가속도 중에서 특정 주파수 대역을 포함한 유효한 부분을 측정한 값으로, 건축물의 안전성을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 위해 다양한 지반 모델과 지진 시뮬레이션이 활용되며, 이를 통해 실제 지진 발생 시 예상되는 가속도를 예측할 수 있습니다. 또한, 실험실에서의 모형 시험 및 현장 계측 데이터가 개발 원리에 반영되기도 합니다.
유효지반가속도는 건축구조기준에서 S로 표현하고, 이 값은 지진구역계수(Z)에 재현주기의 위험도계수(I)를 곱하여 결정합니다.
지진구역에 따른 지진구역계수는 아래의 표로 결정할 수 있습니다. 지진구역Ⅱ는 강원북부와 제주도만 있습니다.
위험도계수는 아래의 표로 결정할 수 있습니다. 우리나라 건축내진설계를 할 때는 2400년 재현주기로 유효지반가속도를 산정하기 때문에 2.0을 사용한다고 생각하시면 됩니다.
또한 국가지진위험지도로 유효지반가속도를 산정할 수 있습니다. 하지만 지침에서는 행정구역에 의한 방법으로 결정된 유효지반가속도 값의 80%보다 작지 않아야 합니다. 그러므로 지진구역Ⅰ은 유효지반가속도가 0.176g보다 작을 수 없고, 지진구역Ⅱ는 0.112g보다 작을 수 없습니다.
[KS_MAP을 활용한 유효지반가속도 산정]
김두기 교수님 연구실에서 유효지반가속도를 국가지진위험지도를 활용하여 편하게 구할 수 있도록 KS_MAP이라는 프로그램을 만들었습니다. 해당 프로그램을 사용하면 쉽게 유효지반가속도를 산정할 수 있습니다. 해당 프로그램을 다운받을 수 있는 링크를 올려 놓도록 하겠습니다.
KS_MAP.zip
Dropbox를 통해 공유함
www.dropbox.com
해당 드롭박스 내의 파일을 모두 다운받고 KS_MAP.exe를 시행시키면 다음과 같은 화면이 나옵니다.
여기서 빨간색 박스친 부분만 확인하시면 됩니다.
빨간색 밑줄친 부분을 2400년 재현주기로 맞춰주면 아래와 같이 국가지진위험지도가 나옵니다.
저는 예시로 서울시청의 주소를 넣어 보았습니다.
주소를 넣고 set을 누르면 아래의 지도에 파란색 점이 찍히고 자동으로 위도와 경도가 입력됩니다.
여기서 PGA버튼을 누르면 해당 지도에 해당하는 유효지반가속도가 나옵니다. 하지만 16.57(0.1657)이므로 0.176보다 작아서 0.176g를 사용해야합니다. 그리고 EPA가 아니고 PGA로 버튼이름이 작성되어있는데 저도 그 이유는 잘 모르겠습니다...
오늘은 유효지반가속도와 KS_MAP을 활용하여 유효지반가속도를 산정하는 방법에 대해서 알아 보았습니다. 지진하중을 산정하는데 중요한 개념인 유효지반가속도에 대해서 개념적으로 잘 이해하고 넘어가는 시간이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다😊
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