표제지
국문초록
목차
기호설명 19
제1장 서론 21
1.1. 연구배경 및 목적 21
1.2. 연구동향 23
1.3. 연구내용 및 범위 26
제2장 이론적 배경 30
2.1. 개요 30
2.2. 지진취약도 함수의 분석방법 31
2.2.1. 최우도추정법(Maximum Likelihood Method, MLM) 31
2.2.2. Zion 방법 38
2.2.3. Monte Carlo Simulation 방법 40
2.2.4. 지진취약도 함수의 분석방법 비교 41
2.3. 라이프라인 시설물의 지진취약도 해석기법 42
2.3.1. 시간이력해석법 42
2.3.2. 응답변위법 43
제3장 라이프라인 시설물의 현황 분석 46
3.1. 전력 시설물 46
3.1.1. 전력 시설물의 분류 46
3.1.2. 전력 시설물의 현황 47
3.1.3. 전력 시설물의 대표단면 선정 52
3.1.4. 전력시설물의 대표단면 54
3.2. 가스 시설물 63
3.2.1. 가스 시설물의 분류 63
3.2.2. 가스시설물의 현황 68
3.2.3. 가스시설물 대표단면의 선정 72
3.2.4. 가스시설물의 대표단면 72
3.3. 상수도시설물 74
3.3.1. 상수도시설물의 분류 74
3.3.2. 상수도시설물의 현황 74
3.3.3. 상수도 시설물의 대표단면 산정 75
3.3.4. 상수도시설물의 대표단면 77
3.4. 지하 공동구 시설물 77
3.4.1. 지하 공동구 시설물의 분류 77
3.4.2. 지하 공동구시설물의 현황 79
3.4.3. 지하 공동구 시설물의 대표단면 선정 80
3.4.4. 지하 공동구 시설물 대표단면 82
제4장 입력지반운동 84
4.1. 개요 84
4.2. 실측지진운동 84
4.3. 설계지반운동 86
4.3.1. 기반면 설계지반운동 수준 87
4.3.2. 기반면에서의 설계응답스펙트럼 88
4.3.3. 가속도 시간이력 90
4.4. 한반도형 지진입력운동 90
제5장 라이프라인 시설물의 지진취약도 곡선 95
5.1. 전력 시설물 95
5.1.1. 송전 시설물 지진해석 95
5.1.2. 송전시설물 지진취약도 함수개발 106
5.1.3. 배전 시설물 지진해석 113
5.1.4. 배전시설물 지진취약도 함수개발 121
5.2. 가스 시설물 125
5.2.1. 가스 시설물 지진해석 125
5.2.2. 가스시설물 지진취약도 함수개발 141
5.3. 상수도 시설물 151
5.3.1. 상수도 시설물 지진해석 151
5.3.2. 상수도시설물 지진취약도 함수개발 162
5.4. 지하 공동구 시설물 166
5.4.1. 지하 공동구 시설물 지진해석 166
5.4.2. 지하 공동구 시설물 지진취약도 함수개발 177
제6장 지진 재해 위험도 평가 183
6.1. 개요 183
6.2. 국내·외 재해위험도 평가 방법 184
6.2.1. 국외 184
6.2.2. 국내 190
6.2.3. 라이프라인 시설물 지진재해위험도 평가 193
6.3. 지진재해위험 인덱스 구성체계 195
6.4. 지진재해위험 인덱스 198
6.4.1. 지진재해위험 인덱스 지표 198
6.5. 지진재해위험도 214
6.5.1. 지진재해위험 인덱스의 산정 214
6.5.2. 지진재해위험도 평가 및 분석 215
제7장 결론 229
참고문헌 234
ABSTRACT 240
표 2.1. 지진취약도 함수의 분석방법 비교 42
표 3.1. 전력설비의 분류 47
표 3.2. 발전원별 발전설비 48
표 3.3. 전력설비(변전소)의 현황(2011) 49
표 3.4. 변전소의 전압별, 구조형식별 분류 50
표 3.5. 송전설비의 분류 50
표 3.6. 전압별 시설 현황(2011년 기준) 51
표 3.7. 배전설비 현황 (2011년 기준) 52
표 3.8. 전력시설물의 대표구조물 선정 54
표 3.9. 콘크리트전주의 규격 61
표 3.10. 강관주의 규격별 구조 및 치수 62
표 3.11. 가스시설물의 분류 64
표 3.12. 가스배관 분류 및 규격 64
표 3.13. 지역구분 기준 65
표 3.14. 가스공급 압력에 따른 배관등급 65
표 3.15. 배관등급에 따른 물성치 66
표 3.16. 폴리에틸렌 피복 강관의 원관 66
표 3.17. 기계적 성질 67
표 3.18. 호칭 지름별 규격 67
표 3.19. 서울시 관내 고압가스배관 현황 69
표 3.20. 수도권의 시도별, 회사별, 배관 현황 70
표 3.21. 지방의 시도별, 회사별, 배관 현황(1) 71
표 3.22. 지방의 시도별, 회사별, 배관 현황(2) 72
표 3.23. 가스배관 대표단면 물성치 73
표 3.24. 국내 상수도관 총 연장 75
표 3.25. 상수도시설물 현황 76
표 3.26. 대표 배관의 물성치 76
표 3.27. 상수도 시설물 대표단면 물성치 77
표 3.28. 지하 공동구시설물 현황(2011년) 80
표 3.29. 서울시 지하 공동구 시설물 현황 82
표 3.30. 지하 공동구시설물 대표단면 83
표 4.1. 실측지진운동의 PGA 86
표 4.2. 기반면 설정 및 기반지반의 분류 87
표 4.3. 지진구역 구분 88
표 4.4. 지진구역계수 Z (재현주기 500년에 해당) 88
표 4.5. 위험도계수 I 88
표 4.6. 지진계수 Ca 및 Cv(이미지참조) 89
표 4.7. 가속도 시간이력의 요구조건 90
표 5.1. 765㎸강관형 송전철탑의 모델링 재료 및 형상 특성 99
표 5.2. 345㎸격자형 송전철탑의 모델링 재료 및 형상 특성 101
표 5.3. 345㎸강관형 송전철탑의 모델링 재료 및 형상 특성 102
표 5.4. 송전철탑 154kv격자형 모델링 재료 및 형상 특성 104
표 5.5. 송전철탑 구조물별 고유주기 106
표 5.6. 송전철탑 지진취약도 중앙값 및 로그표준편차 106
표 5.7. 콘크리트 전주 규격 115
표 5.8. 강관전주 규격 117
표 5.9. 콘크리트주의 고유주기 119
표 5.10. 강관전주의 고유주기 120
표 5.11. 배전시설물 지진취약도 중앙값 및 로그표준편차 121
표 5.12. 각 지역의 토층 종류와 그에 따른 깊이 127
표 5.13. 지반 해석 케이스 127
표 5.14. 지반 정수 128
표 5.15. 매립/퇴적토 해석 케이스 129
표 5.16. 사질토 해석 케이스 130
표 5.17. 점토 해석 케이스 130
표 5.18. 점토실트 해석 케이스 131
표 5.19. 외부코팅에 대한 마찰계수 134
표 5.20. Tu에 대응되는 변위 △t(이미지참조) 135
표 5.21. 토질의 내부마찰각에 따른 수평지지능력계수 136
표 5.22. Qd에 대응되는 변위 △qd(이미지참조) 137
표 5.23. 관경 20in 사질토 지반 스프링힘과 변위값 137
표 5.24. 관경 20in 점토지반 스프링힘과 변위값 138
표 5.25. 관경 20in 점토실트 지반 스프링힘과 변위값 138
표 5.26. 관경 20in 매립/퇴적토 지반 스프링힘과 변위값 139
표 5.27. 주배관의 배관등급별 항복강도 140
표 5.28. 본관의 항복강도 140
표 5.29. 관경별 한계상태(허용변형률, 허용응력) 141
표 5.30. 가스관 고유주기 141
표 5.31. 가스관 지진취약도 중앙값 및 로그표준편차 142
표 5.32. 각 지역의 토층 종류와 그에 따른 깊이 153
표 5.33. 해석 케이스의 지반 정수 153
표 5.34. 매립/퇴적토 해석 케이스 154
표 5.35. 덕타일주철관(150㎜) 스프링 힘과 변위값 155
표 5.36. 덕타일주철관(700㎜) 스프링 힘과 변위값 156
표 5.37. 도복장강관(700㎜) 스프링 힘과 변위값 157
표 5.38. 상수도관에 작용하는 상재하중 157
표 5.39. 상재하중을 고려한 상수도관의 허용변형률 및 허용응력 161
표 5.40. 상수도관 고유주기 162
표 5.41. 상수도관 지진취약도 중앙값 및 로그표준편차 163
표 5.42. E0와 α값(이미지참조) 171
표 5.43. 상부슬래브 반력 계수(사질토) 171
표 5.44. 상부슬래브 반력 계수(점성토) 172
표 5.45. 하부슬래브 반력 계수(사질토) 172
표 5.46. 하부슬래브 반력 계수(점성토) 173
표 5.47. 측벽 반력 계수(사질토) 173
표 5.48. 측벽 반력 계수(점성토) 174
표 5.49. 우각부 반력 계수(사질토) 174
표 5.50. 우각부 반력 계수(점성토) 175
표 5.51. 지하 공동구 구조물별 고유주기 176
표 5.52. 지하 공동구 시설물 중앙값 및 로그표준편차 177
표 6.1. 국외 안전도 분석 시스템 현황 185
표 6.2. 지진위험관리 인덱스의 국외 연구 사례 186
표 6.3. 세계 대도시 재해위험 인덱스 190
표 6.4. HAZUS와 지진대응시스템의 피해단계 분류 191
표 6.5. 재현주기별 위험도계수 192
표 6.6. 지진재해위험도 관련 국내 연구 사례(1) 193
표 6.7. 지진재해위험도 관련 국내 연구 사례(2) 194
표 6.8. 위험요소 지표 198
표 6.9. 토양의 분류 199
표 6.10. 노출요소 지표 201
표 6.11. 취약요소 지표 204
표 6.12. 대응·복구요소 지표 208
표 6.13. 지진재해위험 인덱스 산정 결과 215
그림 2.1. MLM I의 개요도 33
그림 2.2. MLM II의 개념도 35
그림 2.3. Zion 방법을 이용한 취약도 곡선 40
그림 2.4. 응답변위법 43
그림 3.1. 송·변전 전력 계통도 46
그림 3.2. 전력 체계도 46
그림 3.3. 철탑의 형상 및 부재 명칭 55
그림 3.4. 765㎸ 강관형 송전철탑의 대표단면 56
그림 3.5. 345㎸ 격자형 송전철탑의 대표단면 57
그림 3.6. 345㎸ 강관형 송전철탑의 대표단면 58
그림 3.7. 154㎸ 격자형 송전철탑의 대표단면 59
그림 3.8. 콘크리트전주 규격별 구조 및 치수 61
그림 3.9. 강관전주 규격별 구조 및 치수 62
그림 3.10. 가스공급시설 체계도 63
그림 3.11. 국내 가스시설물 계통도 68
그림 3.12. API Line Pipe의 발전 현황 69
그림 3.13. 1990년대 건설된 고압배관등급 통계 69
그림 3.14. 상수도 체계도 74
그림 3.15. 상수도관 관종별 현황 76
그림 3.16. 지하 공동구시설물의 구조 78
그림 3.17. 서울시 지하 공동구 관리구역 81
그림 3.18. 지하 공동구 시설물 현황 81
그림 4.1. 설계가속도응답스펙트럼의 형상 (5% 감쇠비) 89
그림 4.2. 지반별 UHRS(Park et al.), 국내 설계응답스펙트럼, 작성된... 92
그림 4.3. 지반별 지진입력운동의 가속도, 속도, 변위 시간이력 곡선 94
그림 5.1. 송전 시설물 해석 케이스 96
그림 5.2. 765㎸강관형 송전철탑의 모델링 및 해석 100
그림 5.3. 345㎸격자형 송전철탑의 모델링 및 해석 103
그림 5.4. 345㎸강관형 송전철탑의 모델링 및 해석 103
그림 5.5. 154㎸격자형 송전철탑의 모델링 및 해석 105
그림 5.6. 765㎸강관형 송전철탑의 기능수행수준... 107
그림 5.7. 765㎸강관형 송전철탑의 붕괴방지수준... 107
그림 5.8. 345㎸격자형 송전철탑의 기능수행수준... 108
그림 5.9. 345㎸격자형 송전철탑의 붕괴방지수준... 108
그림 5.10. 345㎸강관형 송전철탑의 기능수행수준... 109
그림 5.11. 345㎸강관형 송전철탑의 붕괴방지수준... 109
그림 5.12. 154㎸격자형 송전철탑의 기능수행수준... 110
그림 5.13. 154㎸격자형 송전철탑의 붕괴방지수준... 110
그림 5.14. 배전시설 해석 케이스 114
그림 5.15. 콘크리트 전주의 모델링 116
그림 5.16. 강관전주 모델링 117
그림 5.17. 콘크리트전주 기능수행 지진취약도 곡선 121
그림 5.18. 콘크리트전주 붕괴방지 지진취약도 곡선 122
그림 5.19. 강관전주 기능수행 지진취약도 곡선 122
그림 5.20. 강관전주 붕괴방지 지진취약도 곡선 123
그림 5.21. 주배관 해석 케이스 125
그림 5.22. 본관 해석 케이스 126
그림 5.23. 가스관 재료 응력-변형률 곡선 132
그림 5.24. 가스관 모델링 132
그림 5.25. 비선형 Winkler Foundation 모델 133
그림 5.26. 비선형 스프링에 대응되는 하중-변위 곡선 133
그림 5.27. 30in 가스관 매립퇴적토지반... 143
그림 5.28. 30in 가스관 사질토지반... 143
그림 5.29. 30in 가스관 점토지반... 144
그림 5.30. 30in 가스관 점토실트지반... 144
그림 5.31. 26in 가스관 매립퇴적토지반... 145
그림 5.32. 26in 가스관 사질토지반... 145
그림 5.33. 26in 가스관 점토지반... 146
그림 5.34. 26in 가스관 점토실트지반... 146
그림 5.35. 20in 가스관 매립퇴적토지반... 147
그림 5.36. 20in 가스관 사질토지반... 147
그림 5.37. 20in 가스관 점토지반... 148
그림 5.38. 20in 가스관 점토실트지반... 148
그림 5.39. 500a 가스관 매립퇴적토지반... 149
그림 5.40. 500a 가스관 사질토지반... 149
그림 5.41. 500a 가스관 점토지반... 150
그림 5.42. 500a 가스관 점토실트지반... 150
그림 5.43. 상수도 시설물 해석 케이스 152
그림 5.44. 덕타일주철관 150㎜의... 163
그림 5.45. 덕타일주철관 700㎜의... 164
그림 5.46. 도복장강관의 지진취약도 곡선(기능수행) 164
그림 5.47. 도복장강관의 지진취약도 곡선(붕괴방지) 165
그림 5.48. 지하 공동구 시설물 해석 케이스 167
그림 5.49. 1연 모델링 169
그림 5.50. 2연 모델링 169
그림 5.51. 1연 박스 지진 취약도 곡선... 178
그림 5.52. 1연 박스 지진 취약도 곡선... 178
그림 5.53. 1연 박스 지진 취약도 곡선(사질토) 179
그림 5.54. 1연 박스 지진 취약도 곡선(점성토) 179
그림 5.55. 2연 박스 지진 취약도곡선... 180
그림 5.56. 2연 박스 취약도 곡선(사질토) 180
그림 6.1. HAZUS 프로그램의 피해 및 손실 평가 단계 188
그림 6.2. 지진피해정보 191
그림 6.3. 국내 재현주기 1000년의 국가지진위험도 192
그림 6.4. 지진재해 위험 인덱스 구성체계 196
그림 6.5. 서울시 토양 특성 200
그림 6.6. 라이프라인 취약요소 지표 산정 205
그림 6.7. 주요소와 지표의 가중치 213
그림 6.8. 서울시 25개구 주요소 상대적 기여도 218
그림 6.9. 구별 지진위험도에 대한 기여도 (1) 219
그림 6.10. 구별 지진위험도에 대한 기여도 (2) 220
그림 6.11. 구별 지진위험도에 대한 기여도 (3) 221
그림 6.12. 구별 지진위험도에 대한 기여도 (4) 222
그림 6.13. 구별 지진위험도에 대한 기여도 (5) 223
그림 6.14. 위험요소 구별 인덱스 224
그림 6.15. 노출요소 구별 인덱스 224
그림 6.16. 취약요소 구별 인덱스 225
그림 6.17. 대응 및 복구요소 구별 인덱스 225
그림 6.18. 서울시 지진재해위험도 지도 226