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목차

제1장 서론 23

제2장 지진 조기경보 시스템 개요 25

제3장 지진조기경보시스템(EEW) 알고리듬의 특징 29

제3.1절 ElarmS 개요 30

제3.2절 ElarmS 프로그램 구성 32

제3.3절 국내 지진 사례에 대한 적용 예 (2007년 1월 20일 규모4.9 오대산 지진) 34

제4장 유럽의 지진조기경보시스템(EEW)개발사례 38

제4.1절 터키 이스탄불 Bogazici University (Kandilli Observatory). 39

제4.2절 스위스 취리히 공과 대학(ETH) 지진센터 44

제4.3절 이탈리아 나폴리 대학 RISSC 46

제5장 지진조기경보시스템(EEW)알고리듬 개발방향 51

제6장 지진조기경보시스템을 위한 관측망 구축 60

제6.1절 일본의 지진조기경보 관측망 60

제6.2절 국내 지진관측망 61

제6.3절 지진조기경보시스템을 위한 관측망 확충 65

제7장 통합지진관측망(KISS)의 개선 방향 90

제7.1절 통합지진관측망(KISS) 현황 90

제7.2절 지진조기경보를 위한 통합지진관측망(KISS) 서비스 모듈 기능 확대 91

제8장 지진조기경보체제 분석센터 하드웨어 구성안 93

제8.1절 벤치마킹 93

제8.2절 하드웨어 시스템 구성안 96

제9장 지진조기경보를 위한 지진통보시스템 99

제9.1절 기상청 지진통보시스템의 구축현황 99

제9.2절 기상청 지진통보시스템의 통보 체계 115

제9.3절 국내 재난통보시스템 현황 125

제9.4절 지진조기경보를 위한 기상청 지진통보시스템 134

제9.5절 결론 139

제10장 국가 지진조기경보시스템 개발 로드맵 141

제10.1절 구축 성능 목표 141

제10.2절 1단계(1~5년)지진조기경보 시스템 구축 142

참고 문헌 144

부록 149

A. 지진조기경보(EEW)의 핵심기술(지헌철, 2007, 발췌) 150

B. 통합지진관측망(KISS) 활용한 지진동 영상화(RTICOM) 164

C. 일본의 지진조기경보관련 관측망 169

D. 일본 기상청 전문가 활용 결과 200

E. 미국 버클리대학 전문가 활용 결과 241

표 5.1. 각 국의 조기경보시스템 운영 및 개발 요소 특징 비교 52

표 9.1. 국내·국외 지진 및 지진해일 통보전달 목표시간 104

표 9.2. DMB 재난정보전달의 장점 130

표 9.3. 민방위 경보 전달체계도 133

표 9.4. 강원도 평창지진 상황전파 내역 135

그림 2.1. 지진조기경보시스템을 운영/개발하고 있는 국가 현황 25

그림 2.2. 일본과 대만의 지진조기경보 기술 개발 과정 27

그림 2.3. 미국 캘리포니아 지역의 지진조기경보 기술 개발 추진 계획 27

그림 3.1. ElarmS 적용 사례 30

그림 3.2. ElarmS 조기경보 수행 방법 개념도 31

그림 3.3. ElarmS 프로그램 모듈 구성 33

그림 3.4. 오대산 지진 자료를 이용하여 ElarmS에 적용한 결과. 진원시로부터 1초(좌), 3초(우) 이후 시간에 계산된 결과 34

그림 3.5. 오대산 지진 자료를 이용하여 ElarmS에 적용한 결과. 진원시로부터 8초(좌), 30초(우) 이후 시간에 계산된 결과 35

그림 3.6. 시간에 따른 관측값과 규모 추정 결과 36

그림 4.1. Bogazlci 대학 Kandilli 관측소 방문, Mustafa Erdik 소장(중앙), Hakan Alcik(왼쪽). 39

그림 4.2. 터키 지진관측소 배치도 39

그림 4.3. 지진관측 센터 내부 40

그림 4.4. 지진관측센터 관계자 40

그림 4.5. 지진분석 소프트웨어 40

그림 4.6. Mehmet Yilmazer면담 40

그림 4.7. 터키의 조구조 단층선 분포도. 이스탄불시 지역을 포함한 청색사각형 지역에 신속지진응답 시스템과 EEW를 운영 중임. 41

그림 4.8. 이스탄불 지역의 100개의 가속도 관측지점 분포도 41

그림 4.9. Rapid Response System을 위한 통신시설(a)과 가속도센서(b), 기록계(d), 그리고 지진발생을 모사하여 지반 진도 분포를 계산한 결과(c)임. 42

그림 4.10. 지진조기경보를 위한 관측소(검정사각형), 통신중계소(청색점) 및 자료센터 위치도. 43

그림 4.11. 스위스 지진관측소 분포도 44

그림 4.12. 관측망 매니저 Dr.Clinton과 VSEEW 개발자 Dr.Georgia Cua. 45

그림 4.13. Virtual Seismologist algorithm 45

그림 4.14. 나폴리 대학 내진구조 및 RISSC 관계자들. 46

그림 4.15. RISSC의 연구원 Luca Elia의 설명 47

그림 4.16. 이탈리아 중부지역의 진앙분포도 48

그림 4.17. RISSC의 관측망 및 지진관측장비(우측상부: 기록계, 하단 : 장비명) 48

그림 4.18. PRESTo 개발관련 조직 50

그림 4.19. PRESTo 프로그램의 지진발생 모사시 진도분포도 출력화면 50

그림 4.20. PRESTo 순서도 50

그림 5.1. 미국(유럽), 일본, 대만 EEW 관측환경 요소 특징 54

그림 5.2. 미국 켈리포니아 지역 EEW 1단계 수행 내용 55

그림 5.3. 미국 켈리포니아 EEW 2단계(CISN-EAS) 개발 계획 모식도 56

그림 5.4. 미국 켈리포니아 EEW 2단계 개발 개념도 57

그림 5.5. 미국 켈리포니아 CISN-EAS 개발 성능 개선 구조도 57

그림 5.6. 국내 EEW 알고리듬 개발 1단계 모식도 59

그림 6.1. 일본의 지진조기경보시스템을 위한 관측소 분포(NIED 시추공 관측소 800개소와 JMA 200 개소) 60

그림 6.2. 2009년 9월 현재 운영 중인 국내 39개 광대역 관측소 67

그림 6.3. 한국지질자원연구원 서울대(SNU)관측소의 9개월간 잡음분석 결과 68

그림 6.4. 국내 39개소 광대역 관측소의 1-8 Hz 주파수 대역 배경잡음 수준. (a) 주간 배경잡음 수준. (b) 야간 배경잡음 수준 69

그림 6.5. 2009년 1월 9일 평양 동쪽 약 5 km 지점에서 발생한 ML 규모 3.1의 지진의 수직성분 기록. 상단은 HDB 관측소의 기록이며, 하단은 ULL 관측소의 기록이다. 70

그림 6.6. 2009년 1월부터 8월까지 발생한 지역규모 2.0이상의 지진분포도 71

그림 6.7. 지진에 의한 최대 진폭과 파워스펙트럼밀도와의 상관관계 72

그림 6.8. 광대역 지진관측망의 배경잡음 수준을 고려한 지진관측 능력 74

그림 6.9. 광대역 지진관측소의 공간적 역밀도 75

그림 6.10. 동일한 배경잡음 수준을 가정했을 경우 지진관측 능력 76

그림 6.11. 지진관측 시간 측정을 위해 사용한 관측소들의 분포 지도 78

그림 6.12. 진원 깊이 8km에서 발생한 지진의 관측 가능 시간(좌)과 지진파형 전송시간 및 분석시간을 고려한 경우 지진 관측 가능 시간(우) 80

그림 6.13. 기록계 차이에 따른 지연시간 차이 (from Bose et al., 2009) 81

그림 6.14. 반경 30 km 이내에 6개의 관측소를 설치할 경우 관측소간 최소거리 계산 83

그림 6.15. 20 km 간격의 지진관측소 배치와 이에 따른 지진관측 가능 시간 85

그림 6.16. 신규 관측소 설치 시 우선 순위 관측소 위치 85

그림 7.1. 통합지진관측망(KISS) 연결 모식도 90

그림 7.2. KISS의 이중화 및 조기경보를 위한 특성화 자료 통합서비스 개념도 91

그림 7.3. KISS망 미공유관측소 지진관측장비 개선 및 통합관측망 확충 92

그림 8.1. UCB 데이터 수신 체계도(UCB Annual Report) 95

그림 8.2. 지진조기경보 이중화를 위한 KISS망 확충 안 : 도시된 장비 2식 필요 97

그림 9.1. 지진통보시스템의 전체 구성도 101

그림 9.2. 지진 및 지진해일 One-Stop 분석·통보 개념도 103

그림 9.3. 지진 및 지진해일 통보절차(국내지진) 104

그림 9.4. 지진 및 지진해일 통보절차(국외지진) 105

그림 9.5. 지진통보 구역도 106

그림 9.6. 지진통보시스템 흐름도 107

그림 9.7. 지진통보시스템 메인화면 108

그림 9.8. 지진속보문 자동 생성화면 109

그림 9.9a. 지진통보문 자동 생성화면 110

그림 9.9b. 지진통보문 자동 생성화면 112

그림 9.10. 지진해일검색 전체구성화면 113

그림 9.11. 지진해일 기본지도(좌) 및 지진해일 좌표지도(우) 114

그림 9.12. 지진해일 자료검색 결과확인 팝업창 화면 114

그림 9.13. 컴퓨터통보 메인화면 117

그림 9.14. 클라이언트 업데이트 설정 화면 118

그림 9.15. 클라이언트 통보문 수신 화면 119

그림 9.16. 동시동보팩스 전송결과 조회 화면 120

그림 9.17. ASP동보팩스 데이콤 연계 모듈 프로그램 화면 122

그림 9.18. 단문메시지(SMS) KT 연계 모듈 프로그램 화면 123

그림 9.19. 단문메시지(SMS) KT 연계 모듈 프로그램 화면 124

그림 9.20. 자동음성통보 시스템 재난정보 전달방식 126

그림 9.21. 크로샷 방식 중 휴대폰을 통한 재난정보 전달방식 127

그림 9.22. 재난방송의 예 127

그림 9.23. CBS 운영방식 변경 128

그림 9.24. 부산시 실시간 영상정보 제공 예시 131

그림 9.25. 내비게이션 활용 예시 132

그림 10.1. 지진조기경보시스템 개발 로드맵 143

I. 제목

국가 지진조기경보시스템 구축 설계 및 실시간 지진자료 공유기반 연구

II. 연구개발의 목적 및 필요성

○ 국가 지진조기경보시스템의 단계별 구축계획 설정

○ 최적의 시스템 개발 방안 도출

○ 지진조기경보시스템 구축 운영을 위한 기반 기술 설계

○ 국가통합네트워크 발전 방안 수립

III. 연구개발의 내용 및 범위

○ 국외 실용 사례 조사 및 기술 협의

- 국외 실용 사례 조사 및 기술 협의

- 미국 UC Berkeley, Caltech의 실시간 자료처리기술 조사 및 협의

- 유럽의 SAFER(Seismic eArly warning For EuRope) 기술 현황 조사

○ 지진조기경보시스템 설계를 위한 전문가 기획단 활용

- 기상청 지진조기경보시스템 추진기획단 적극 활용한 전문가 그룹운영

- 국내외 기술현황 보고 및 발전방안 논의

○ 국가 지진조기경보시스템의 단계별 구축계획 설정으로 최적의 시스템 개발 방안 도출

- 국가 지진조기경보시스템의 단계별 구축계획 설정

- 내 지진관측망 성능 분석 : 관측범위, 실시간 자료처리 지연 시간 등

- 최적의 지진관측망 확충 운영 방안 도출

- 지진조기경보시스템 적용을 위한 알고리듬 개발 설계

- 실시간 지진자료 통합 및 자료 관리 공유기술 개발 설계

○ 지진조기경보시스템의 운영을 위한 실시간 지진자료 통합 관리기술 개발

- 지진조기경보시스템 운영을 위한 실시간 지진자료 통합관리기술 개발

- 통합지진관측망(KISS) 운영 기술 개선

- 기상청 미공유 관측소 성능 개선 및 공유 확대 : 1990년대 초 설치된 관측소 2개소

IV. 연구개발결과

■ 지진 조기경보 시스템 개요

○ 기술의 정의 : 지진조기경보시스템(EEW, Earthquake Early Warning )이란 지진발생 후 전파되는 초동 P 파를 관측하여, S 파가 도착하기 전에 대부분의 지진피해를 주는 S 파의 도달시간과 그 크기를 예측하여 실제 S 파가 도착하기 전에 지진경보를 발령함으로써, 지진피해를 최대한 저감하고 자하는 시스템.

○ 필요성 :

- 대도시에 지진피해 발생 시 산업 고도화 및 인구 밀집에 따른 엄청난 인적, 물적, 경제적 손실 예상

- 일본, 미국, 대만, 이탈리아 등 선진국에서 이미 실용화 및 기술 개발을 수행 중에 있음

- 광대역 통신망 및 IT 기술을 활용할 수 있는 국가적 기반이 구축되어 있음.

■ 국외 지진조기경보시스템(EEW) 알고리듬의 특징

○ 일본 EEW 발전과정 :

- 1989년 일본의 고속철도 신칸센 조기지진감지시스템인 유레다스(UrEDAS, Urgent Earthquake Detection and Alarm System)에 최초로 적용되어 실용화 되었으나 이 시스템에서는 일본 주변의 태평양판 섭입대에서 주로 발생하는 대규모지진의 특성을 이용함으로써 그 기법이 일반화 되는 데에는 한계가 있었음.

- 미국 서부 캘리포니아 지역에 대하여 가나모리(Kanamori) 교수는 큐브(CUBE, Caltech/USGS Broadcast of Earthquakes) 시스템을 통해 일반적인 개념으로 확장된 지진조기경보 시스템을 제안 하게 되었음(Kanamori et al., 1991).

- 2000년에 유레다스(UrEDAS) 시스템의 기술을 발전시켜서 현대적인 지진조기경보 기술을 개발하게 되었고 2004년 시범지역 운영 후 2006년에는 전국을 대상으로 지진조기경보를 적용하는 수준까지 발전시킴.

- 2007년 10월부터 일본 기상청에서는 기존에 등록된 특정 기관에 지진 조기경보 서비스를 해오던 것을 일반대중들에게 확대하여 지진조기경보의 실질적인 접근을 해 나가고 있음.

○ 대만 EEW 발전과정 : 1992년에 지진관측망이 구축되어 지진관측을 시작하였고 1998년에는 전국적인 지진관측망이 구축되어 실시간 지진분석을 통한 신속지진정보 전파시스템을 개발하기 시작하였으며 2004년부터는 지진조기경보시스템에 관한 연구를 활발히 진행하고 있음.

○ 미국 EEW 발전과정 : 캘리포니아 관측망(CISN)에 대한 시험 개발을 2006년부터 시작하였으며 3년 계획으로 2009년에는 실시간 지진조기경보 방법론에 대한 개발과 평가를 목표로 연구를 수행하였음. 2009년 하반기부터 2단계 3년차 계획으로 1단계에서 시험에 적용한 3가지 알고리듬을 통합하여 단일 시스템을 구체적으로 구성하는 연구를 활발히 수행하고 있음.

○ 지진조기경보(EEW)와 관련하여 미국, 일본, 대만, 스위스, 이탈리아 등에서 수행되고 있는 최근의 기술현황을 조사해 본 결과 지진조기경보(EEW)의 핵심 항목을 크게 나누면 다음과 같음.

(1) P 파에 대한 이벤트 감지(Triggering) : 일반적으로 장기/단기 진폭비율(STA/LTA) 등 사용

(2) 진앙위치 결정 방법 : 단일관측소법(Single station) → 그물망식 관측망법(Network Multi station)

(3) 규모 추정 : 초기 P 파의 가속도, 속도, 변위에서 규모 추정

(4) 진도 추정 : 감쇠식, 지반증폭 고려

(5) 경보 기준 : 관측소현장치적용(On Site), 규모, 진도에 따른 기준

○ 각 국의 지진조기경보 시스템을 비교 분석한 결과 일본과 대만의 EEW 시스템은 대규모지진(규모 5.0이상)에 대한 지진에 특화 되어있음. 미국과 유럽의 시스템은 대규모 지진 뿐 아니라 중규모 (규모 3.5이상) 지진에 대한 분석 능력을 고려하고 개발 되고 있음.

○ 관측망 환경 :

- 일본과 대만의 관측망은 국내환경에 비하여 매우 조밀하게 구축됨.

- 미국과 유럽의 지진관측망은 국내 환경과 비슷한 관측망 간격과 시스템 구성, 그리고 여러 기관의 통합 자료 공유시스템으로 운영하고 있음.

○ 기술 이전 :

- 일본과 대만의 기술진들은 제한적인 기술이전 가능함.

- 미국과 유럽 지진조기경보시스템 개발 그룹에서는 핵심 알고리듬 및 원천기술에 대한 기술 이전에 대하여 우호적임.

○ 중규모 이상 지진 적용, 관측망 환경, 기술이전 수준 등을 종합적으로 고려하면, 국가 지진조기경보시스템을 구축하기 위한 벤치마킹 모델로서 미국과 유럽 기술을 선정 하는 것이 국내 지진 환경에 적합할 것으로 판단됨

■ 지진조기경보시스템을 위한 관측망 구축

○ 잡음 수준에 따른 지진 관측 능력 분석

- 국내 39개 광대역 관측소의 배경잡음 수준을 고려한 지진 관측 능력 분석(신동훈과 신진수, 2010)에 의하면 현 지진관측망 수준에서 내륙에서 발생하는 규모 3.0 이상의 지진은 잡음 수준이 높은 낮 시간대에도 지진 발생 여부를 충분히 감지할 수 있음

- 그러나 효율적인 지진조기경보 체제를 구축하기 위해서는 양질의 관측 자료와 조밀한 관측망을 확보하여 현재의 지진관측 수준을 향상시킴으로써, 규모 3.0 이상의 지진에 대해서는 정확성과 신속성을 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것임

○ 현 지진관측망을 사용한 지진관측 시간 분석

- 지진조기경보 시스템에서 가장 중요한 요소의 하나는 신속한 지진감지 및 분석임

- 국내 132개소의 광대역/가속도 지진관측소를 가정하여 지진 발생 후 P파가 최소 6개 이상의 관측소에 도달하는데 걸리는 소요시간을 계산함

- P파의 속도를 6 km/s, 진원 깊이를 8 km로 가정하고, 각 관측소에서 관측된 지진파형이 지진 분석 시스템에 전송되는데 걸리는 시간 8초와 P파 여부 분석에 소요되는 시간 5초로 가정

- 가속도 관측소가 다수 설치된 서울 지역은 지진 발생이후 약 17초 내외의 시간이 소요되는 반면 대부분의 내륙 지역에서는 약 20~22초 정도의 시간이 지난 이후 지진발생에 따른 P파 관측 여부를 인식할 수 있음

○ 지진관측 환경 개선

- 임인섭 등(2009)에 의하면 지진파형 전송 시 압축된 자료를 패킷단위로 전송하기 때문에 최대 7~8초의 시간지연이 발생함

- 각 기록계 마다 전송 방식의 차이 때문에 시간지연이 발생하는데, 최근 개발된 Q330(s) 기록계는 현재 국내에서 운영 중인 지진관측소와 호환 가능하며 지진파형 전송에 소요되는 시간지연이 낮은 것으로 분석되며, 이 장비 활용시 3~5초의 시간단축이 가능함

- 현재 기상청에서 운영중인 기존 지표형 지진관측소의 사용연수 초과대 상관측소는 향후 시추공형의 지진관측소로 개선하여 양질의 관측자료를 획득하고, 신속한 자료처리 및 송신을 할 수 있는 지진기록장비로 교체하여 지진조기경보에 활용하는 것이 바람직함

○ 이론적 지진관측소 이격 거리

- 반경 30 km 안에 6개 이상의 관측소를 설치하여 지진관측 시간을 5초(자료 전송 및 분석 소요시간 제외) 이내로 줄이기 위한 지진관측소간 간격은 이론상 약 22.27 km 임

- 그러나 우리나라의 지형적·지리적 여건 및 관측소 설치 환경 조건을 고려하여 18~20 km 간격으로 지진관측소를 설치할 경우 소요되는 관측소 수는 전국적으로 약 314개소이며, '10년 현재 150개의 관측소를 최대한 활용한다고 하더라도 약 164개의 추가적인 관측소가 필요함

- 이와 같은 수준의 지진관측소를 이용할 경우 지진관측에 소요되는 시간은 약 17~18초 정도로 현재 관측소 분포에 따른 관측 시간이 20~22초인 것을 고려하면 약 3~4초 정도 단축시키는 효과가 있음

- 지진 관측장비 개선의 효과에 의한 3~5초 단축과 P파 여부 분석 소요 시간 단축을 고려하면 약 6~9초 이상의 시간 단축으로 지진감지 여부는 지진발생 후 늦어도 11~16초 이내 가능할 것임

※ 지진관측 소요시간 계산은 최대 6개 관측소 모두의 P파 관측 시간을 가정한 것으로써, 알고리듬의 성능개선을 통해 3~4개 관측소만을 이용하게 될 경우 추가 단축이 가능함.

- 지진관측망 구성의 우선 대상지역은 대도시, 지진다발지역, 주요 단층대, 주요기간 산업단지 등이 포함하는 것이 바람직함

○ 조기경보시스템을 위한 지진관측 센서 구성 안

- 양질의 지진관측 자료를 획득하기 위하여 예산과 관측환경에 따라서 다음 1, 2, 3형(type)의 관측소를 적절히 활용할 수 있음.

- 제1형은 가장 이상적인 형태의 관측소구성으로서 장소의 제약이 없이 대도심지역에서도 설치가 가능 하나 설치에 많은 예산이 소요됨.

- 제2형은 1형과 같은 지진센서의 특성을 갖춘 지표형 모델로서 1형에 비하여 저렴하지만, 인적이 드문 조용한 암반에 설치해야 하는 제약이 있음.

- 제3형은 한정된 예산 내에서 부지확보가 어렵고, 주변잡음이 높은 대도심의 경우, 제1형의 축약 모델로서 최소의 공간을 활용한 천부시추공관측소임.

시추공 종합관측소 : 시추공 광대역 속도센서 및 가속도센서 복합 설치

- 시추공 광대역 속도센서(100 m 깊이 이상)와 시추공 가속도센서(20 m 깊이 이상)으로 구성된 종합 시추공 관측소

- 장점 : 잡음을 최소화 한 양질의 지진 자료를 확보할 수 있으므로 가장 이상적인 관측소 구성 모델임.

- 단점 : 시추공 설치 공사 및 시추공 센서의 비용이 고가 임.

- 외국사례 : 일본의 국가방재과학연구소(NIED)에서는 800개의 심부 시추공 관측소를 구축하여 일본 기상청 지진조기경보시스템 운영을 위한 자료를 제공하고 있음.

지표형 복합 관측소 : 지표형 광대역 속도센서 및 가속도센서 복합 설치

- 주변이 조용하며 양호한 암반에 광대역 속도센서와 가속도 센서를 복합적으로 설치

- 장점 : 시추공형 종합관측소에 비하여 비용이 저렴함

- 단점 : 주변이 조용하고 양호한 암반에 설치하여야 하기 때문에 장소의 제약이 있음. 도심지에 설치될 경우 주변 잡음이 높음.

- 외국사례 : 일반적인 지진관측소 형태임(미국 지질조사소, 일본 기상청 관측소 등).

천부 시추공 가속도 관측소 : 천부 시추공 가속도 센서로만 구성

- 15~20 m 깊이의 천부 시추공을 설치하여 시추공 가속도 센서를 운영하는 천부 시추공형 가속도지진관측소

- 장점 : 좁은 설치 면적과 지표에 비해 낮은 잡음 수준으로 인해 설치 장소의 제약이 적음, 고도의 산업화와 높은 인구밀도의 대도시 지역에 적합함.

- 단점 : 순수 지진연구를 위한 초저주파수 성분에 대한 분해능이 낮아짐(국내 지진을 대상으로 하는 지진조기경보 적용에는 큰 영향 없음).

■ 통합지진관측망(KISS)의 개선 방향

○ 실시간 지진자료 공유

- 1999년 기상청, 한국지질자원연구원, 한전전력연구원, 한국원자력안전기술원에서는 '지진관측망운영기관 협의회'를 결성함.

- 2001년 3월, 4개 기관의 지진관측자료를 실시간 공유할 수 있는 통합지진관측망, 영문으로는 KISS (Korea Integrated Seismic System) 출범함.

- 현재 KISS를 통해 기상청을 비롯한 상기 4개 기관 외에, 고속철도(KTX), 한국가스공사의 관측소 자료를 공유하고 있음.

- 지진조기경보를 위한 각 기관의 원격지 관측소의 조기경보측정요소(P파 주파수 특성, 변위 특성 등)를 통합 공유할 수 있는 모듈 확장 개발이 필요함.

■ 지진조기경보를 위한 지진통보시스템

○ One Stop 지진통보 시스템 운영:

지진정보의 신속한 전파체계 확립을 위하여 구축된 시스템

- 담당자의 최소 개입(1회 확인)으로 다양한 매체를 이용한 정보 전달

- 지진분석시스템으로부터 분석결과를 자동 수신

- 지진속보·통보문을 자동 생성, 팩스, SMS, 전자우편, 컴퓨터통보 등

○ 지진 속보·통보 대상지진 : 규모 2.0 이상 국내지진(북한제외) 경우

- 속보 : 추정규모 3.5이상 내륙지진 또는 4.0이상 해역지진

- 통보 : 규모 2.0이상의 내륙이나 해역지진

※ 속보 : 지진파 인지 후 2분 이내, 통보 : 지진파 인지 후 5분 이내

○ 지진속보·통보와 지진조기경보 이원화 체제 유지

- 지진조기경보 체제 안정화 단계까지 현행 체제 유지

- 지진속보 : 지진조기경보 본격 시행 후 폐지

- 지진통보 : 최종 통보(상세 지진정보 및 분석 결과) 체제 전환

○ 지진조기경보 대상 지진 규모

- 내륙지진 : Ml 3.5 이상 (오차 0.5)

- 연안지진 : Ml 4.0 이상 (오차 0.5)

○ 신속성 (관측소 간격, 자료 전송 시간 고려)

- 2015년 목표 : 지진파 관측 후 50 초 이내에

- 2020년 목표 : 지진파 관측 후 10 초 이내에

※ 목표 달성을 위해서는 지진 관측수준 및 분석결과의 신속성·정확성 확보를 위해 절대적으로 필요한 지진관측소의 확충이 지속적으로 필요함

○ 정확도 목표

- 진앙위치 : (내륙, 관측망내부): ≤ 10 km (연안, 관측망외부 100km이내) : ≤25 km

- 지진조기경보시스템(EEW) 규모 : ~0.5 이내

■ 국가 지진조기경보시스템 개발 로드맵 (1차 ~ 5차년도)

○ 1차년도 국가 지진조기 경보 시스템 구축 개발

- 중규모 지진에 대한 개별 조기경보 알고리듬 시험

- 개별 알고리듬 해석 및 국내 지진 환경 변수 조율

- 지진 관측소 확충 및 관측소별 S/N 값 도출

- P 파를 이용한 지진규모 관계식 도출

- 지진 전파 감쇠 공식 검증 연구

- 지반 조건별 지진파 증폭 DB 구축 연구

○ 2차년도 국가 지진조기 경보 시스템 구축 개발

- 통합지진관측망(KISS) 개선을 통한 실시간 조기경보시스템 개발 및 시험

- 실시간 자료를 이용한 통합 조기경보 알고리듬 성능 분석

- 통합 알고리듬 해석 및 국내 지진 환경 변수 조율

- 지진 관측소 확충, 관측소별 보청치 도출

- 천부시추공가속도 관측소 구축

- 가속도 P 파를 이용한 지진규모 관계식 도출

- 지진파 전파 감쇠 공식 개선 연구

- 대도시 지역별 지진파 증폭 DB 구축 연구

○ 3~5 차년도 이후 국가 지진조기 경보 시스템 구축 개발

- 통합지진관측망(KISS)를 활용한 실시간 조기경보시스템 기상청 내부 시험

- 실시간 자료를 이용한 통합 조기경보 알고리듬 성능 개선

- 지진 관측소 확충, 대도심지역 천부시추공가속도 확충

- 지진규모 및 진도 관계식 도출

- 지진파 전파 감쇠효과와 관측결과 보정 관계 연구

전국 단위 지진파 증폭 DB 구축 연구

지진조기경보시스템의 결과와 기존 분석/통보 시스템을 이용한 분석 결과를 병행하여 수행하는 이원화 운영 설계

V. 연구개발결과의 활용계획

○ 대 국민 서비스

- 기상청의 신속하고 적절한 지진통보를 통하여, 국민의 생명과 재산에 대한 지진피해를 최소화

○ 실시간으로 전국적인 지진운동 모니터링을 통해 지진 피해 예상 지역을 즉시 판단하여 후속조치에 활용하도록 함

- 중앙재해대책본부 및 재해대책 관련 기관에서 진도맵을 활용하여 현장 접근 이전에 최대 피해 지역 판단 복구지원 장비 투입 계획 신속 수립

※ 미국 캘리포니아 지역의 경우 실제 적용하고 있음 (ShakeMap)

○ 지진으로 인한 지반 및 주요 산업시설 지진영향을 즉각적으로 관할기관에 통보하여 안전성 판단여부에 활용하도록 함.

- 국가기간시설 운영 기관 (한국전력공사, 한국가스공사 등) : 지진 발생시 해당 지역의 전기/가스 신속 통제 조치 통보 등을 통해 화재 등 2차 피해를 신속히 방지 가능.