우선순위

1

과제명

한반도 국지지진규모식 개발 및 적용 연구

세부사업

지진기술개발사업

내역사업

지진관측 목적기초원천연구

기상기술분류코드

A0703 

기초

담당부서

담당자

총

연구기간

( 1.7 ) 년

총연구비

( 4.75 ) 억원

연도별 연구비

1차년도 ( 2.25 ) 억 원

2차년도 ( 2.5 ) 억 원

과제발굴 경로 

기상청 지진규모 사전 연구를 통한 개선 분야 제시

과제지정 사유

기상청의 지진규모의 정확도 향상을 위한 한반도 고유의 규모식 결정 및 현업 적용

연구

필요성 

○ 현재 사용하는 규모식은 한반도의 지각 전파특성에 의한 영향 미반영

-  국내 지진자료의 미적용으로 한반도 고유의 규모식으로 사용하기에는 부족

-  관측소별 규모(station magnitude)의 계통적 거리 의존성이 있음

(근거리는 과소평가, 원거리는 과대평가됨)

○ 관측소 보정항의 부재로 인한 network 규모의 오차 가능성 상존

-  관측소 하부의 부지특성으로 인한 부지효과 보정 필요

-  3차원적인 불균질한 지각 특성 반영을 위한 선형 형태의 규모식 한계 존재

○ 새로운 한반도 고유의 규모식 개발 및 과거 지진의 규모 재평가 필요

-  규모 재평가를 위한 지진발생 정보의 진원 요소 재결정 필요

-  과거 지진정보에 대한 재결정을 통해 지진발생 정보의 이력 갱신

○ 기상청 지진연보의 지진연구를 위한 기초 입력자료 사용 개선

-  지진연보의 특성 상 모든 관측 자료를 사용한 최종결정 결과의 기록 유지 필요

-  시기에 따라 지진 규모식 및 규모 계산 방식, 진원 결정 방식의 변화에 대한 상세 이력 제공 부족

-  지진의 진원깊이에 대한 정보 미제공

-  최적의 진원요소 결정에 사용한 입력자료(속도구조)와 역산 결과(오차 범위, error ellipse 등) 공개 추가 필요

연구 내용  및 범위

<1차년도>

○ 2001- 2008년도 발생 지진 자료의 최대 진폭 결정

-  KMA/KIGAM 지진 이벤트 자료 중 수평 성분 자료의 최대 진폭 결정

ㆍ광대역/단주기 속도계, 가속도계 자료의 최대 진폭(count) 및 Wood- Anderson 변위계로 모사한 최대 진폭(mm 단위) 결정

-  기상청 지진분석 결과와 비교 분석

-  국립기상연구소의 국지지진규모식 개발 연구(2006~2007년)의 연구결과 검토 및 활용

○ 2001- 2008년도 발생 지진 자료의 지진파 도달시간 식별

-  KMA/KIGAM 지진 이벤트 자료를 이용한 P파, S파 도달시간 식별

-  기상청 지진분석 결과와 비교 분석

-  국립기상연구소의 국지지진규모식 개발 연구(2006~2007년)의 연구결과 검토 및 활용

○ 진원요소 재결정을 위한 1차원 지진파 속도모델 검토 및 제안

-  배경잡음 분산곡선 및 Full waveform modeling을 통한 1차원 지진파 속도모델 개발

-  2001- 2008년도 지진의 지진파 도달시간을 이용하여 기존 국내 속도모델과 비교/분석

-  1차원 지진파 속도모델 초안 제안

○ Antelope 지진분석 시스템 구축

-  기상청 현업과 동일한 설정(configuration)의 off- line 연구용 지진분석 시스템 구축

-  새로 결정된 지진파 도달시간 및 속도 모델을 이용한 진원요소 분석 및 규모 결정

[연구목표] 한반도 국지지진 규모식 개발을 위한 기반 구축

<2차년도>

○ 2009- 2016년도 발생 지진 자료의 최대 진폭 결정

-  KMA/KIGAM 지진 이벤트 자료 중 수평 성분 자료의 최대 진폭 결정

ㆍ광대역/단주기 속도계, 가속도계 자료의 최대 진폭(count) 및 Wood- Anderson 변위계로 모사한 최대 진폭(mm 단위) 결정

-  기상청 지진분석 결과와 비교 분석

○ 2009- 2016년도 발생 지진 자료의 지진파 도달시간 식별

-  KMA/KIGAM 지진 이벤트 자료를 이용한 P파, S파 도달시간 식별

-  기상청 지진분석 결과와 비교 분석

○ 진원요소 재결정을 위한 1차원 지진파 속도모델 검토 및 제안

-  1차년도에 개발된 1차원 지진파 속도모델 보완

-  2001- 2016년도 지진의 지진파 도달시간을 이용하여 기존 국내 속도모델과 비교/분석

-  1차원 지진파 속도모델 최종 결정

○ 국지지진규모식 개발 및 시험 체계 구축

-  새로 결정된 진원 요소에 기반한 국지지진 규모식 결정 및 국내 환경에 적합한 회귀분석 기본식 평가

-  결정된 국지지진규모식 이외에 추가 개발이 필요한 규모식 필요성 및 방안 제시

-  관측소(광대역 속도계, 단주기 속도계, 가속도계) 보정항의 결정 및 안정성 분석

-  새로운 규모식을 이용한 지진 규모의 특성 및 안정성 분석

-  시험 운영을 위한 Antelope 지진분석 시스템 적용

[연구목표] 한반도 국지지진 규모식 개발 및 적용

연구비 

산출 근거

< 1차년도 >

-  Antelope 소프트웨어 구매 및 지진분석 시스템 구축(7.5천만원)

-  지진규모식 결정 연구를 위한 연구원 6인 및 국제 학회 참석(4.8천만원)

-  지진파 속도모델 결정 연구를 위한 연구원 5인 및 국제학회 참석(4.6천만원) 

-  PㆍS파 도달시간 식별 연구를 위한 연구원 5인 및 국제학회 참석(5.6천만원) 

< 2차년도 >

-  연구용 Antelope 지진분석 시스템 업데이트 및 운영(2천만원)

-  지진규모식 결정 연구를 위한 연구원 6인 및 국제 학회 참석 (6천만원)

-  지진파 속도모델 결정 연구를 위한 연구원 5인 및 국제학회 참석(7천만원) 

-  PㆍS파 도달시간 식별 연구를 위한 연구원 5인 및 국제학회 참석(9천만원)

-  신 국지지진규모식 개발 자문(1천만원)

최종

성과물

○ 한반도 고유의 지진규모식 개발

-  기존 규모식의 문제점을 보완한 정밀 규모 결정 기반 확보

○ 과거 지진발생 정보의 재결정 결과물 산출

-  한반도의 지진발생 이력에 대한 정확한 정보 생산

기대성과

및

활용방안 

[기대성과 및 활용방안]

○ 한반도 지진학적 특성을 반영한 지진규모 결정으로 지진분석 정확도 향상

○ 지진 분석 정보의 정밀 재결정으로 지진연구의 기초입력 자료 제공 기반 확보

○ 지진 발생 크기에 대한 정확한 대국민 정보 제공 기반 조성

[현업화 (연계)기술]

○ 기상청 국가지진화산센터의 지진분석시스템의 규모식 개선 및 활용

과거유사

연구사례

○ 한반도 국지 지진규모식 검토 및 개선 방향 연구(2014년)

우선순위

2

과제명

지진동의 영향정보 신속 제공을 위한 기반기술 연구

세부사업

지진기술개발사업

내역사업

지진관측 목적기초원천연구

기상기술분류코드

A0704 

기초

담당부서

담당자

총

연구기간

( 1.7 ) 년

총연구비

(4.2) 억 원

연도별 연구비

1차년도 ( 1.03 ) 억 원

2차년도 ( 3.17 ) 억 원

과제발굴 경로 

수요조사 

과제지정 사유

기상청의 계기진도 정보 제공을 위한 수요연구 필요

연구

필요성 

○ 지진피해 정도의 척도인 지진진도는 일반인이 지진과 관련하여 체감하는 위험성을 정량적으로 나타내는 수치이며, 국내 주요 기간시설물의 지진후속조치 판단 기준 및 주요 설비의 계속 작동 여부를 판단하는 기준으로 사용됨

○ 따라서 지진진도는 지진발생시 지진통보와 아울러 신속‧정확하게 병행하여 발표하여야 하는 지진특성이나, 현재는 지진규모와 위치만 통보하고 있음 

○ 또한 국내에서는 지진 진도를 지진발생후 주민들의 신고 등을 기반으로 주관적으로 사후에 판단하고 있으며, 국외의 지진계측진도 평가 방법론을 그대로 적용할 경우, 부지증폭특성에 의한 진도 이상치의 국부적인 영향으로 지진진도도 왜곡 현상이 발생하고 있음

○ 아울러, 지진 발생시 특정 부지에 대한 진도 예측기술이 현재 충분한 기술을 확보하지 못하고 있기 때문에, 기상청 지진조기경보 서비스와 연계한 신뢰성 있는 대국민 진도 서비스를 실시하지 못하고 있음

○ 또한 다수의 시설물에 설치된 지진관측소의 부지증폭특성 분석 및 자료 상태 평가 등이 충분하지 못한 상황에서 현재의 국가 지진관측망 공백 지역을 보완할 수 있는 DSS 자료를 활용한 정확한 지진진도 평가 필요

연구 내용  및 범위

<1차년도(2016.6～2016.12)>

○ 지진유감 지역 관측자료 수집 및 사전 자료처리

-  국내에서 발표된 진도자료 및 해당 지역의 지진자료 수집

-  지진자료에 대한 사전자료처리

○ 계기진도 추정 방법 개발

-  발표 진도와 관측된 지진파의 다양한 특성 파라미터 간의 상관성 도출

-  국내 최적 계기진도 평가 방법론 도출

○ 국내 지진관측소 부지증폭특성 추정을 위한 지진특성 파라미터 역산

-  국내 지진관측자료의 S파 스펙트럼 계산

-  국내 지진특성 파라미터(지역별 감쇠, 지진규모/응력강하량) 역산

○ 시설물 지진관측소 DSS 자료 활용을 위한 예비 분석

-  시설물 지진관측소 관측상수 정보 수집

-  시설물 지진관측 자료 특성 예비 평가

○ 지진영향 정보제공 테스트베드 시스템 기본설계 

-  시스템 요구사항 정의

-  시스템 기본설계 및 보안성 검토

[연구목표] 지진계기진도 추정 관련 국내 지진관측 자료 분석

<2차년도(2017.1～2017.12)>

○ 지진관측소 부지증폭특성 실시간 부지보정 필터 개발

-  지진관측소 주파수 부지증폭함수 도출

-  지진관측소별 부지증폭율 실시간 보정 필터 도출

-  실시간 지진관측자료에 시험 적용

○ 국외 강진특성을 반영한 계측진도 추정 방법론 개발

-  국외 강진자료 사전 분석

-  국외 강진자료에 보정된 계측진도 추정 기술 개발

○ 지진조기경보 기반 지진진도 예측 기술 개발

-  관측소별 거리감쇠 계산 SW 개발

-  지진규모, 진앙지, 관측소별 예측 진도 계산 SW 개발

○ 시설물 지진관측소 DSS 자료 부지증폭특성 보정 방법 개발

-  시설물 지진관측소 부지증폭특성 추정

-  DSS 자료 부지증폭특성 보정기술 개발

-  서로 다른 초당샘플링 개수(20개, 100개) DSS 자료 간 상관관계 평가

○ 계측진도에 사용되는 입력 관측자료 신속 선별 기술 개발

-  최대관측값- 시간누적값- 지진규모 관계식 기반 선별 기준 설정

-  관측소별 지진규모 기반 선별 기준 설정

-  지진파 스펙트럼 역산 오차 기반 선별 기준 설정

○ DSS 자료 기반 지진진도 추정 기술 개발

-  DSS 자료 기반 특정 부지 지진진도 추정 기술 개발

-  DSS 자료 기반 광역 지진진도 추정 기술 개발

○ 지진영향 정보제공 테스트베드 시스템 개발 및 운영 

-  시설물 지진관측 자료 수집 및 기본 자료 처리

-  테스트베드 시스템 상세설계

-  테스트베드 시스템 구현

-  테스트베드 시스템 시험 운영 및 보완

[연구목표] 지진진도 추정 기술 개발 및 시범 적용

연구비 

산출 근거

< 1차년도 >

-  지진유감 지역 관측자료 수집 및 사전 자료처리(3.1천만원)

-  계기진도 추정 방법 개발(3.2천만원)

-  국내 지진동 특성 파라미터 동시 역산(4천만원)

< 2차년도 >

-  부지증폭특성 실시간 부지보정 필터 개발(6.5천만원)

-  국외 강진특성을 반영한 계측진도 추정 방법론 개발(7.0천만원)

-  지진조기경보 기반 지진진도 예측 기술 개발(6.8천만원)

-  시설물 지진관측소 DSS 자료 부지증폭특성 보정 방법 개발(7.5천만원)

-  계기진도에 사용되는 입력 관측자료 신속 선별 기술 개발(3.9천만원)

최종

성과물

○ 국내 고유의 계측진도 추정 방법

○ 계측진도 이상시 제거를 위한 지진관측소 부지증폭특성 보정 방법

-  지진관측소 실시간 부지증폭특성 보정 방법 

-  시설물 지진관측소 DSS 자료 부지증폭특성 보정 방법

-  계측진도에 사용되는 입력 관측자료 신속 선별 

○ DSS 자료 기반 지진진도 추정 기술

○ 지진조기경보 기반 지진진도 예측 기술 개발 

기대성과

및

활용방안 

[기대성과 및 활용방안]

○ 기상청의 지진진도에 기반한 지진정보수요자 맟춤형 서비스 제공

○ 주요 시설물/설비에 대한 신속 지진안전조치로 사회‧경제적인 지진재해 파급효과 최소화

○ 시설물 지진관측소 활용을 통한 국가 지진관측망 공백 지역 보완 

○ 한국형 신속 지진진도 추정 시스템 개발에 활용

[현업화 (연계)기술]

○ 지진진도의 기상청 대국민 서비스를 위한 연구개발 결과물의 공개 활용

과거유사

연구사례

우선순위

4

과제명

대용량 지진자료가 지진분석체계에 미치는 영향 연구

세부사업

지진기술개발사업

내역사업

지진관측 목적기초원천연구

기상기술분류코드

A0704 

기초

담당부서

담당자

총

연구기간

( 1.7 ) 년

총연구비

( 2.72 )억 원

연도별 연구비

1차년도 ( 1.22 ) 억 원

2차년도 ( 1.5 ) 억 원

과제발굴 경로 

수요조사 

과제지정 사유

-  지진관측망의 지속적인 확대에 따른 효율적인 지진자료 활용 필요

-  지진조기경보 등의 지진 자동분석 시 오분석의 원인 분석 필요

연구

필요성 

○ 지속적인 지진관측소의 확대 및 유관기관과의 공유 관측소 증가로 실시간으로 

대용량의 지진관측자료가 지진분석에 정상적인 사용 필요

-  국내의 규모 3.0 이상의 지진 발생 시 단 시간내 대용량의 지진자료 입력 시 지진분석시스템 운영 상 불안정성으로 인한 장애 가능성 제기

-  실시간으로 수집되는 대용량의 지진자료를 이용한 지진분석시스템의 안정적인 

운영을 위해서는 효율적인 분석 체계 및 알고리즘 구성이 필요

○ 실시간 지진 감시 및 분석을 위해 지진분석체계는 자동화 기술 사용

-  지진분석 자동화 기술의 안정적인 분석 결과는 지진조기경보 등의 지진정보 

제공 시간을 크게 단축할 수 있음

-  반면, 지진관측자료의 품질과 지진파의 탐지 성능, 분석 방법 등의 한계 등으로 

자동분석 결과는 오분석 가능성이 상존

-  지진분석 자동화 기술의 한계에 대한 정확한 원인 분석을 통해 개선 분야 도출 필요

연구 내용  및 범위

< 1차년도 >

○ 지진 발생 시 실시간 지진관측자료의 수집 용량 및 분석체계 조사

-  지진발생 상황의 지진 규모별 지진관측자료 용량 조사

∙전국 지진관측소의 지진규모에 따른 실시간 수집자료의 전체 용량 조사

∙지진 발생 시 수집가능한 최대 용량 산정

-  지진자료의 용량 대비 지진분석 체계의 효율성 분석

∙대상 : 지진조기경보 분석, Antelope 분석

∙지진자료의 수집, 공유, 전달, 처리 등 체계 전반의 구조적 현황 및 저장장치 및 버퍼 공간, 네트워크 구성 적절성 등

∙대용량 지진자료의 지진분석 장애 유발 요소 조사 

-  현재 지진분석 체계에서 사용가능한 관측자료의 최대 용량 산정

∙사용가능한 최대 용량 이상 사용 시 예상되는 문제점 발굴

○ 국외의 지진자료 수집 및 분석 체계 조사

-  지진 다발국가의 대규모 지진관측망 확보를 통한 자료 수집 및 분석 수준 진단

-  대용량 지진자료를 이용한 지진분석체계의 장단점 분석

○ 기상청 지진분석시스템의 대용량 지진자료 처리 기능 정밀조사

-  지진조기경보시스템의 대용량 지진자료 처리 장애발생 가능성 조사

-  Antelope 분석프로그램의 대용량 지진자료 처리 환경 점검

○ 지진분석체계 실험 체계 구축

-  처리용량 분석 실험용 지진분석 시스템 구성

-  자료처리 체계 및 분석 알고리즘 실험 준비(실험용 관측자료포함)

[연구목표] 

○ 지진관측자료의 양적 증가에 따른 현황조사 및 문제점 도출

< 2차년도 >

○ 지진관측자료의 용량이 지진분석체계에 미치는 영향 실험

-  지진자료의 분석시스템 입력과 알고리즘 적용과정에서 발생 가능한 오류 점검

-  분석 모듈별 관측자료 용량과 처리성능의 영향 평가

-  자료의 용량에 따른 공유 및 전달 체계상 구조적 영향 평가

-  한계용량에 의한 처리 및 분석성능에 미치는 영향분석 및 문제점 도출

○ 발굴된 취약점의 개선을 위한 요소기술 실험

-  분석체계상 자료의 공유 및 전달, 분석모듈의 성능개선을 위한 요소기술개발

-  개발된 요소기술의 적용성 검토를 위한 실험

○ 지진관측자료 최대 용량을 가정한 지진분석체계 효율화 방안 연구

-  지진자료 증가에 따른 자료수집 및 분배 체계 개선분야 발굴을 통한 최적의 

효율화 방안 제시

-  취약점 개선 요소기술의 지진분석체계 적용을 위한 설계방안 수립

-  지진관측자료의 지진분석 최대 활용을 위한 분석체계 개선방안 제시

∙현재 운영중인 지진분석체계의 한계 진단 및 개선방안 도출

∙대용량 지진자료의 최대활용을 위한 전산자원 및 자료처리 구성 설계

[연구목표] 

○ 대용량 지진자료를 활용한 효율적인 지진분석체계 개선방안 도출

연구비 

산출 근거

<1차년도>

-  지진관측자료 용량과 분석체계 현황조사 및 분석(3천만원)

-  국외 현황 조사ㆍ분석 및 진단(3천만원)

-  지진분석시스템 정밀조사 및 평가(3천만원)

-  지진분석체계 실험용 체계 구축(3.2천만)

<2차년도>

- 지진자료 용량과 분석체계의 영향도 평가분석을 위한 실험(4.5천만원)

- 취약점 개선을 위한 요소기술 실험(5.5천만원)

- 지진분석체계의 최적화 방안연구(3.5천만원)

- 국내 IT 전문가 자문(1.5천만원)

최종

성과물

○ 국내 지진관측망에 의한 실시간 지진관측자료 수집 가능 용량 산정

○ 현재 지진분석체계의 현황 진단을 통한 개선 필요 기술 발굴

기대성과

및

활용방안 

[기대성과 및 활용방안]

○ 지진관측망의 지속적 확대를 통한 안정적인 지진분석 체계 구축

○ 대용량 지진관측 자료를 이용한 체계화된 지진분석 시스템 운영

과거유사

연구사례

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