KR102209749B1 - 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치 - Google Patents

지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

지진가속도 시간이력 생성 방법 및 지진가속도 시간이력 생성 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른, 지진가속도 시간이력 생성 방법은, 지진의 발생에 연동하여, 측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를 선별하는 단계; 선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집하는 단계; 상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 단계; 및 상기 응답스펙트럼을 상기 관측소와 연관되어 계측된 지진관련 정보에 기초하여 조정 함으로써, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치{METHOD AND SYSTEM FOR GENERATING EARTHQUAKE ACCELERATION TIME HISTORY}
본 발명은 다수 관측소의 지진가속도계에 의해 측정된 지진가속도를 활용하여, 상기 지진가속도계가 설치되지 않은 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 생성하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
보다 상세히, 본 발명은 지진가속도 시간이력을 생성하고자 하는 임의 위치의 관심지점과 인접한 적어도 3개 이상의 관측소에 시공된 시추공 지진가속도계의 측정 결과로부터 응답스펙트럼을 산정하고, 상기 응답스펙트럼을 상기 관측소의 위치정보 및 진원의 위치정보를 바탕으로 산술 평균하여 주파수 대역 지진의 크기 정보를 구성하여, 관심지점에 관한 지진가속도 시간이력을 생성하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치를 개시한다.
또한, 본 발명은, 관측 대상인 관심지점과 가장 인접한 최근접 관측소에서 계측된 지진가속도의 시간이력 형상 정보를 활용하여, 생성된 지진가속도 시간이력의 형상을 구현하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치를 개시한다.
지진을 공학적으로 표현하는 방법은 다양하게 제시되어 있으나, 구조물의 내진설계에 있어 주로 사용되는 정보는, 지진가속도, 속도, 변위 성분에 대한 시간이력과 응답스펙트럼 등이 있다.
응답스펙트럼을 이용한 지진 표현은, 발생한 지진의 정보를 일정한 주파수 범위 내에서 자유도계 운동의 최대 응답으로 표현한 것으로, 특정 주파수에서의 구조물의 응답을 신속하게 산정할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 응답스펙트럼을 이용한 지진 표현은 지진에 의한 실제적인 응답을 정확히 산출하기 어렵다는 단점도 가지고 있다.
이에 반하여, 시간이력을 이용한 지진 표현은 일정 시간 간격에 대한 각 응답의 크기 정보를 이용하는 것으로서, 상기 응답의 시간이력을 활용하면 내진 해석시 각 시간에서의 구조물에 대한 정확한 응답을 해석하는 것이 가능하다. 그러나, 시간이력을 획득하기 위해서는 지진 발생 시 지진가속도계, 속도계 등 계측장치를 구조물 내에 미리 설치, 운영하고 있어야 하는 제약이 있다.
시간이력을 획득하기 위한 장치의 설치는, 전 세계적으로 증가하고는 있으나, 아직 일부 중요도가 높은 구조물에서 만 한정적으로 이루어지고 있는 실정이다.
근래에는, 지진에 대한 신속한 대응의 중요성이 증가함에 따라, 지진 시간이력을 획득하기 위한 장치가 설치되지 않은 구조물에 대해서도 지진 후 안전성을 긴급히 평가하는 방법들이 제시되고 있으며, 이들 방법들에는 시간이력 또는 응답스펙트럼을 추정하는 방안을 제시하고 있다.
한국 등록특허 제101903879호는, 전달되는 지진의 선형성을 가정하여 임의 구조물 위치에서의 응답스펙트럼을 추정하는 방법을 개시하고 있다.
또한, 한국 등록특허 제101983478호에서는 지진가속도 시간이력을 생성하고자 하는 위치의, 주변의 관측소에서 계측된 지진가속도 시간이력을 주파수 영역의 정보로 저장, 산술평균하여, 상기 위치에서의 지진가속도 시간이력을 재생성하는 방법을 개시하고 있다.
상기 두 등록특허에서 고안한 방법은 응답스펙트럼과, 시간이력을 추정한다는 점에서 접근방법이 다르지만, 발생한 지진의 주파수 대역 크기 정보를 활용한다는 측면에서는 개념이 같다.
예컨대, 한국 등록특허 제101983478호에서 고안한 방법으로 지진가속도 시간이력을 추정하는 경우에는, 지진의 주파수 대역 크기 정보 만을 활용하고 위상정보를 활용하지 않기 때문에, 실제 발생한 지진과 시간이력과는 차이가 발생할 수 있다.
구조물의 지진해석에서 구조부재의 손상 확인과 같은 정밀한 해석결과를 얻기 위해서는 실제 구조물이 위치한 곳에서 발생된 지진의 주파수 대역 크기 정보 뿐만 아니라 시간대별 위상정보까지 동일하게 할 필요성이 있다. 그러나 기존의 구조물 지진 안전성 평가방법들에서는 상기와 같은 정보를 제공하지 못하는 단점이 있다.
따라서, 인근 주변에서 계측된 지진가속도를 이용하여, 원하는 위치에 대한 지진가속도 시간이력을 산출하는 새로운 기법이 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는, 지진시 임의 위치의 구조물에서 발생되었을 것으로 추정되는 지진가속도 시간이력을 생성하여, 상기 임의 위치에 설치된 구조물의 지진 안전성을 평가하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 임의 위치의 구조물에서의 지진의 각 주파수 대역별 크기 정보 뿐만 아니라 위상변화 정보를 추정할 수 있는 방안을 포함함으로써, 상기 구조물 위치에서의 발생된 지진가속도 시간이력을 보다 정확하게 추정, 생성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 시추공 지진가속도계가 일정한 간격으로 다수 설치된 지역 내에서, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 생성하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 각 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력으로부터 응답스펙트럼을 산정하고, 지진가속도 시간이력을 생성하고자 하는 임의 위치에서 선형적으로 응답스펙트럼을 추정하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 임의 위치에서 발생하였을 것으로 추정되는 지진의 주파수 대역별 지진가속도 크기 정보를 획득하고, 상기 임의 위치와 가장 인접한 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력을 형상 및 위상 정보를 활용하여 통상적인 시간이력 산정을 수행함으로써, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 위치에서도 실제 발생한 지진과 보다 유사한 지진가속도 시간이력을 생성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른, 지진가속도 시간이력 생성 방법은, 지진의 발생에 연동하여, 측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를 선별하는 단계; 선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집하는 단계; 상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 단계; 및 상기 응답스펙트럼을 상기 관측소와 연관되어 계측된 지진관련 정보에 기초하여 조정 함으로써, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른, 지진가속도 시간이력 생성 장치는, 지진의 발생에 연동하여, 측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를 선별하는 선별부; 선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집하는 수집부; 상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 추정부; 및 상기 응답스펙트럼을 상기 관측소와 연관되어 계측된 지진관련 정보에 기초하여 조정 함으로써, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성하는 처리부를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지진시 임의 위치의 구조물에서 발생되었을 것으로 추정되는 지진가속도 시간이력을 생성하여, 상기 임의 위치에 설치된 구조물의 지진 안전성을 평가하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 임의 위치의 구조물에서의 지진의 각 주파수 대역별 크기 정보 뿐만 아니라 위상변화 정보를 추정할 수 있는 방안을 포함함으로써, 상기 구조물 위치에서의 발생된 지진가속도 시간이력을 보다 정확하게 추정, 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 시추공 지진가속도계가 일정한 간격으로 다수 설치된 지역 내에서, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력으로부터 응답스펙트럼을 산정하고, 지진가속도 시간이력을 생성하고자 하는 임의 위치에서 선형적으로 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 임의 위치에서 발생하였을 것으로 추정되는 지진의 주파수 대역별 지진가속도 크기 정보를 획득하고, 상기 임의 위치와 가장 인접한 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력을 형상 및 위상 정보를 활용하여 통상적인 시간이력 산정을 수행함으로써, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 위치에서도 실제 발생한 지진과 보다 유사한 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지진가속도 시간이력 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 지진가속도 시간이력을 생성하는 일례를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 지진가속도 시간이력을 생성하는 다른 일례를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소 간의 평면 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소 간의 종단면과 지진가속도 응답스펙트럼 및 시간이력 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소의 위치에서 지진가속도 시간이력의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소의 위치에서 응답스펙트럼의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지진가속도 시간이력 생성 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 지진가속도 시간이력 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 지진가속도 시간이력 생성 방법은, 지진 발생에 따라, 임의 구조물의 인근에 배치된 적어도 3개의 관측소에서 측정한 지진가속도 시간이력의 계측 데이터를 확보하고, 상기 계측 데이터를 응답스펙트럼으로 변환하며, 상기 응답스펙트럼으로부터 상기 임의 구조물의 위치에서의 응답스펙트럼을 추정하고, 상기 임의 구조물과 가장 인접한 관측소의 지진가속도 시간이력으로부터 시간이력 형상정보를 생성하며, 상기 추정한 응답스펙트럼과 상기 시간이력 형상정보로부터 상기 임의 구조물의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 생성하는 과정을 포함할 수 있다.
여기서, 각 관측소에서 설치되는 시추공 지진가속도계는 기반암에 설치되어 있고, 계측 데이터를 활용하는 관측소의 설치 간격은 충분히 조밀하며, 상기 각 관측소의 위치적 지반구성 차이는 크지 않다.
즉, 본 발명은 상기 임의 구조물의 인근의 적어도 3개의 관측소의 지진가속도 시간이력을 이용해 산정된 응답스펙트럼으로부터 상기 임의 구조물의 위치에서의 응답스펙트럼을 선형적으로 추정할 수 있다.
또한, 상기 관측소의 설치 간격이 충분히 조밀하기 때문에, 상기 임의 구조물과 가까운 위치의 관측소의 지진가속도 시간이력은, 상기 임의 구조물 위치에서의 지진가속도 시간이력과 형상, 위상 정보가 유사한 것으로 볼 수 있다.
그러므로, 본 발명은 상기 임의 구조물의 위치에서 추정된 응답스펙트럼으로부터 발생된 지진의 각 주파수별 크기 정보를 산출하고, 상기 구조물과 가까운 위치의 관측소의 지진가속도 시간이력으로부터 시간이력의 형상 및 위상 정보를 획득하여, 통상적인 응답스펙트럼에 적합한 시간이력 산정방법(Time History Synthesis Method using Shock Response Spectra)에 따라 상기 임의 구조물의 위치에서의 실제와 유사한 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지진가속도 시간이력 생성 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 선별부(110), 수집부(120), 추정부(130), 및 처리부(140)를 포함하여 구성할 수 있다.
우선, 선별부(110)는 지진의 발생에 연동하여, 측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를 선별한다. 즉, 선별부(110)는 다양한 지점에 산재되어, 발생된 지진의 진원으로부터 지진파를 관측하는 복수의 관측소 중에서, 관심 지점과 떨어진 거리 순서를 고려하여 3개 이상의 관측소를 선별하는 역할을 할 수 있다.
여기서, 관심 지점은 지진과 관련한 데이터를 측정하는 계측 장치를 구비하지 못한 구조물일 수 있고, 예컨대 보도교를 포함한 소규모 교량, 소규모 고가도로, 소규모 건축물 등일 수 있다.
관측소의 선별에 있어, 선별부(110)는 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소를 최소한 1개 이상 포함하여 선별할 수 있다. 이는 추후의 시간이력의 형상과 위상을 재현하는 데에 있어, 최근접 관측소에서 계측한 지진관련 정보가 필요하기 때문이다.
수집부(120)는 선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집한다. 즉, 수집부(120)는 선별된 3개 이상의 관측소 각각에서 계측한 지진가속도를 획득하는 역할을 할 수 있다.
상기 지진가속도는 지진으로 인한 지반의 흔들림 또는 시설물의 흔들림을 가속도로 나타낸 물리량을 지칭할 수 있다.
관측소에서는 지진가속도계측기를 구비하여 발생한 지진에 대한 상기 지진가속도를 계측할 수 있다. 상기 지진가속도계측기는 지진으로 인한 시설물 및 그 주변 자유장 및 암반의 가속도를 계측하여 기록, 저장, 처리 등을 하기 위한 것으로 지진가속도계측센서, 지진가속도기록계, 계측데이터 처리시스템, 통신기기 및 부대설비로 구성된 일체의 장비일 수 있다.
추정부(130)는 상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정한다. 즉, 추정부(130)는 각 관측소로부터 수집한 지진가속도를, 응답스펙트럼으로 변환하는 역할을 할 수 있다.
상기 응답스펙트럼은 지진이 일정한 감쇠 상수를 갖는 임의 주기의 1질점계에 작용하여 생기는 최대 응답값을, 질점계의 주기에 대하여 플롯한 것일 수 있다. 즉, 응답스펙트럼은 서로 다른 고유진동수를 갖는 구조물의 지진에 대한 최대응답을 그린 것일 수 있다.
추정부(130)는 각 관측소의 지진가속도를 이용하여 각 관측소의 위치에서의 응답을 찾고, 찾은 응답들을 예컨대 SRSS(Square Root of the Sum of the Squares) 등으로 조합하여 다자유도 구조물에 대한 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
응답스펙트럼을 추정하는 일례로서, 추정부(130)는, 상기 관측소로부터 수집된 n개의 계측 데이터 각각을 응답스펙트럼으로 변환할 수 있다. 즉, 추정부(130)는 수집된 관측소의 지진가속도를 이용하여, 지진파의 주파수 크기를 유도 함으로써, 개별 관측소에서의 지진에 관한 응답스펙트럼을 산출할 수 있다.
또한, 추정부(130)는 변환된 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다. 즉, 추정부(130)는 개별 관측소에 관해 산출된 응답스펙트럼의 평균 값을, 상기 관심 지점으로 응답스펙트럼으로 연산할 수 있다.
관심 지점에서의 응답스펙트럼의 추정에 있어, 추정부(130)는 [수학식 1]을 만족하여 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균할 수 있다.
Figure 112019115208911-pat00001
상기
Figure 112019115208911-pat00002
는 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼의 크기이고, 상기
Figure 112019115208911-pat00003
은 각 관측소에서 계측된 계측 데이터에 의한 응답스펙트럼(
Figure 112019115208911-pat00004
)의 수 이고,
Figure 112019115208911-pat00005
은 거리에 따른 응답스펙트럼의 가중치이고,
Figure 112019115208911-pat00006
는 지진파의 주파수일 수 있다.
처리부(140)는 상기 응답스펙트럼을 상기 관측소와 연관되어 계측된 지진관련 정보에 기초하여 조정 함으로써, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성한다. 즉, 처리부(140)는 추정된 응답스펙트럼에 대해, 형상과 위상을 보정 함으로써, 실제 데이터와 근사하는 지진가속도 시간이력을 생성하는 역할을 할 수 있다.
응답스펙트럼의 조정시에, 필요한 지진관련 정보는, 최근접 관측소에서 계측한 시간이력 형상과 위상 정보 일 수 있다.
선별부(110)는 앞서의 상기 n개의 관측소의 선별시, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소를 적어도 포함하여 선별한다. 즉, 선별부(110)는 지진에 관한 지진관련 정보를 직접 계측하는 관측소 중에서, 관심 지점과의 거리가 가장 짧은 관측소를 최근접 관측소로서 선별할 수 있다.
이후, 처리부(140)는, 상기 지진관련 정보로서, 상기 최근접 관측소에서 계측된 시간이력 형상과 위상 정보에 상응하도록, 상기 응답스펙트럼을 조정할 수 있다. 즉, 처리부(140)는 관심 지점에 대해, 추정된 응답스펙트럼의 형상과 위상을, 최근접 관측소로부터 수집한 시간이력의 형상과 위상에 유사하도록 조정 함으로써, 관심 지점에서의 지진가속도 시간이력이 실제 치와 근사하도록 할 수 있다.
상기 응답스펙트럼의 조성에 있어, 처리부(140)는 상기 지진이 발생한 진앙과 상기 최근접 관측소 사이의 거리 보다, 상기 진앙과 상기 관심 지점과의 거리가 크다면, 시간이력의 최대값을 줄이고, 위상의 주기를 늘려, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 조정할 수 있다.
즉, 진앙과 관심지점 사이 내에서, 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 처리부(140)는 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 작은 최대값과 긴 주기의 파형을 갖도록 조정할 수 있다.
반면, 처리부(140)는 상기 지진이 발생한 진앙과 상기 최근접 관측소 사이의 거리 보다, 상기 진앙과 상기 관심 지점과의 거리가 작다면, 시간이력의 최대값을 늘리고, 위상의 주기를 줄여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 조정할 수 있다.
즉, 진앙과 관심지점 사이 밖에서, 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 처리부(140)는 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 큰 최대값과 짧은 주기의 파형을 갖도록 조정할 수 있다.
다른 실시예에서, 수집부(120)에 의해, 상기 n개의 관측소 중, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소로부터 응답스펙트럼을 수집 함에 따라, 추정부(130)는, 수집된 상기 응답스펙트럼을, 상기 최근접 관측소와 상기 관심 지점 간의 이격 거리를 고려하여 선형적으로 변형하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다. 즉, 추정부(130)는 진앙으로부터 거리가 멀어질수록 응답스펙트럼이 작은 파형으로 변화한다는 점을 고려하여, 관심 지점과 최근접 관측소 간의 이격 거리에 상응하여, 최근접 관측소의 응답스펙트럼을 보다 작거나 크게 파형 조정 함으로써, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
예컨대, 최근접 관측소가 진앙과 관심 지점 사이에서 선별되고, 관심 지점과 최근접 관측소 간의 이격 거리가 '5km'일 경우, 처리부(140)는 지진파가 5km를 진행함에 따라 감쇄되는 정도를 고려하여, 최근접 관측소에서 계측된 응답스펙트럼을 선형적으로 작게 변형 함으로써, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지진시 임의 위치의 구조물에서 발생되었을 것으로 추정되는 지진가속도 시간이력을 생성하여, 상기 임의 위치에 설치된 구조물의 지진 안전성을 평가하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 임의 위치의 구조물에서의 지진의 각 주파수 대역별 크기 정보 뿐만 아니라 위상변화 정보를 추정할 수 있는 방안을 포함함으로써, 상기 구조물 위치에서의 발생된 지진가속도 시간이력을 보다 정확하게 추정, 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 시추공 지진가속도계가 일정한 간격으로 다수 설치된 지역 내에서, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력으로부터 응답스펙트럼을 산정하고, 지진가속도 시간이력을 생성하고자 하는 임의 위치에서 선형적으로 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 임의 위치에서 발생하였을 것으로 추정되는 지진의 주파수 대역별 지진가속도 크기 정보를 획득하고, 상기 임의 위치와 가장 인접한 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력을 형상 및 위상 정보를 활용하여 통상적인 시간이력 산정을 수행함으로써, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 위치에서도 실제 발생한 지진과 보다 유사한 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, 지진가속도 시간이력을 생성하는 일례를 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 인근의 적어도 3개의 관측소로부터, 시추공 지진가속도 계측자료를 획득할 수 있다(210).
이후, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 상기 획득된 계측자료를 응답스펙트럼으로 변환할 수 있다(220).
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 변환된, 응답스펙트럼으로부터 임의 구조물의 위치에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다(230).
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 상기 추정된 응답스펙트럼과, 상기 계측자료 중, 상기 임의 구조물의 위치와 가장 가까운 관측소의 시간이력의 형상과 위상 정보를 이용하여, 상기 위치에서의 지진가속도 시간이력을 추정할 수 있다(240).
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 지진가속도 시간이력을 생성하는 다른 일례를 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 임의 구조물의 위치 인근의 관측소에서 획득된 계측자료를 기상청(310)으로부터 전달받을 수 있다. 전달되는 계측자료(320)는, '가속도시간이력', '가속도 계측 데이터', '위치 및 장비 정보' 등일 수 있다.
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 진원과 인접하는 복수의 관측소(A, B, C)의 위치 정보로부터 선형으로 응답스펙트럼(330)을 획득할 수 있다.
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 발생한 지진과 관측소(A, B, C)에서 계측된 계측자료에 상응하여, 시간가속도이력 모델을 선정(340) 할 수 있다.
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 복수의 관측소(A, B, C)에서 계측한 지진가속도 시간이력으로부터 가중치를 추정(342)하고, 응답스펙트럼에 가중치를 합성(344) 함으로써, 상기 위치에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
이후, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 상기 위치에서의 응답스펙트럼과 상기 위치와 가장 근접한 거리에 있는 관측소에 의해 계측된 지진가속도 시간이력의 형상과 위상 정보를 이용하여, 상기 위치에서의 지진가속도를 생성할 수 있다.
지진가속도의 생성에 있어, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 예컨대 Wavelet 이차 생성(후처리)(350), Wavelet 응답스펙트럼 진폭 교정(352), 모델 기반 Wavelet 시간이력 생성(354) 등을 수행 처리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소 간의 평면 일례를 도시한 도면이다.
도 4에서는, 도로(6) 상의 임의 구조물인 교량(2)에 대한 지진가속도 시간이력을 생성하는 일례를 설명한다.
지진가속도 시간이력을 생성하기 위해서는 진앙(1)의 위치, 지진가속도를 추정하고자 하는 임의 위치인 교량(2)의 위치, 및 상기 교량(2) 인근의 관측소(3, 4, 5)의 위치를 결정해야 한다.
지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 교량(2)의 위치와, 관측소(3, 4, 5)의 위치를 기반으로 응답스펙트럼을 선형으로 추정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소 간의 종단면과 지진가속도 응답스펙트럼 및 시간이력 일례를 도시한 도면이다.
도 5에는 도로(6)의 종단면도를 나타낸다.
지진이 발생하면, 진앙(1)으로부터 전달되는 지진파는, 교량(2)에 설치된 지진가속도계(11)에 전달되기 전에, 관측소(8)에 설치된, 시추공 지진가속도계(10)와 자유장 지진가속도계(9)에서 먼저 계측될 수 있다.
일반적으로 기반암(7)의 위치에서는 진앙으로부터 멀어질수록 지진가속도의 크기가 감소하므로, 관측소(8)의 지진가속도계(10)에서 계측된 지진가속도의 크기(14) 보다, 교량(2)에 설치된 지진가속도계(11)에서 계측된 지진가속도의 크기(15)가 작을 수 있다.
동일한 개념에서, 교량(2)에 설치된 지진가속도계(11)에서 계측된 지진가속도를 변환한 응답스펙트럼(13)은, 관측소(8)의 지진가속도계(10)에서 계측된 지진가속도를 변환한 응답스펙트럼(12) 보다 크기가 감소하여 나타난다.
이러한 점에 착안하여 본 발명에서는 상기와 같은 지진가속도의 감소가
선형적으로 발생할 것이라는 가정하에서, 임의 위치에서의 지진가속도의 크기를 응답스펙트럼으로 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소의 위치에서 지진가속도 시간이력의 일례를 도시한 도면이다.
도 6에서와 같이, 진앙(1)의 지진가속도 시간이력(101)의 크기는 관측소의 위치가 진앙(1)으로부터 멀어질수록 감소하는 양상을 나타낼 수 있다.
관측소는 진앙으로부터 가까운 순으로 관측소1(3), 관측소2(4), 관측소3(5)로 예시하여 지칭한다.
진앙(1)으로부터 비교적 가까운 관측소1(3)의 지진가속도 시간이력(102)과, 관측소2(4)의 지진가속도 시간이력(103)은 진앙(1)의 지진가속도 시간이력(101)과 비슷한 형상을 나타낼 수 있다.
반면, 전달되는 지진파의 특성에 따라 진앙과의 거리가 먼 곳에서는 관측소3(5)의 지진가속도 시간이력(104)과 같이, 지진가속도의 주기가 길어져 나타나게 된다.
그러므로 각 관측소의 거리가 충분히 가까운 경우, 임의 교량(2) 위치의 지진가속도의 형상과 위상은, 가까운 관측소에서 계측된 지진가속도의 형상과 위상과 비슷한 양상으로 나타날 것이다.
본 발명에서는 상기와 같은 점에 착안하여 교량(2)과 가장 인접한 관측소에서 계측된 지진가속도의 시간이력이 교량(2)의 위치에서의 지진가속도 시간이력과 유사할 것이라고 가정한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임의 구조물 및 지진 관측소의 위치에서 응답스펙트럼의 일례를 도시한 도면이다.
임의 구조물 및 관측소 각각으로 전달되는 지진파의 각 주파수에 따른 크기 변화는, 상기 도 6에서의, 지진가속도 시간이력의 특성을 설명한 것과 유사하게 나타난다.
진앙(1)의 응답스펙트럼(201)이 가장 크게 나타나고, 관측소1(3)의 응답스펙트럼(202), 관측소2(4)의 응답스펙트럼(203), 관측소3(5)의 응답스펙트럼(204) 순으로 작아지게 되어, 응답스펙트럼의 크기는, 진앙(1)에서 멀어질수록 작게 나타남을 알 수 있다.
다만, 주파수별 응답의 특성은 구조물 및 관측소의 위치 별로 달라질 수 있다.
본 발명에서는 각 관측소의 거리가 충분히 가까운 경우에는 임의 교량(2) 위치의 응답스펙트럼의 크기가 거리에 따라 선형적으로 비례한다고 가정한다.
각 관측소에서 측정된 특정 주파수의 크기는, 진앙으로부터 거리에 따른 비율로 산술하고, 교량(2) 위치의 특정 주파수를 이용한 상술의 [수학식 1]
Figure 112019115208911-pat00007
에 의해 추정할 수 있다.
여기서,
Figure 112019115208911-pat00008
는 교량(2) 위치에서의 응답스펙트럼의 크기,
Figure 112019115208911-pat00009
은 각 관측소에서 계측된 지진가속도 시간이력에 의한 응답스펙트럼(
Figure 112019115208911-pat00010
)의 수 이고,
Figure 112019115208911-pat00011
은 거리에 따른 응답스펙트럼의 가중치이고,
Figure 112019115208911-pat00012
는 지진파의 주파수이다.
상기 교량(2)의 위치에서 추정된 응답스펙트럼과 상기 교량(2)과 가장 인접한 관측소에서 계측된 지진가속도 시간이력으로부터의 응답스펙트럼을 이용하여, 지진가속도를 생성하는 방법에 의해 교량(2) 위치에서의 시간이력을 추정할 수 있다.
시간이력의 추정은 [수학식 2]의 파동방정식(
Figure 112019115208911-pat00013
)을 이용하여, n개의 정현파형을 조합 함으로써 지진가속도(
Figure 112019115208911-pat00014
)를 생성하는 방법을 이용할 수 있다.
Figure 112019115208911-pat00015
여기서,
Figure 112019115208911-pat00016
이며, 상기 지진가속도(
Figure 112019115208911-pat00017
)는 상기 교량(2)의 위치에서 추정된 응답스펙트럼과 각 주파수 대역에서 크기를 맞추기 위하여 다수의 반복적 계산 작업이 수행되고, 최종적으로 상기 교량(2)의 위치에서 추정된 응답스펙트럼의 크기를 갖으면서 상기 교량(2)과 가장 인접한 관측소에서 계측된 시간이력의 형상 및 위상이 동일한 지진가속도가 생성된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지진가속도 시간이력 생성 일례를 도시한 도면이다.
도 8에서는 지진가속도 시간이력에 대해 실제 계측한 데이터와 본 발명에 따라 추정한 데이터를 비교한다.
도 8(a)는 관심지점인 CIGB 관측소와, 인근 관측소인 GUWB, EUSB, HCNA을 선정한 지도맵이다.
도 8(b)에서는 2017년 발생한 포항지진 시의, 관심지점인 CIGB 관측소에서 실제 계측한 응답스펙트럼(실선)과, 본 발명에 따라 추정한 응답스펙트럼(점선)을 도시한다.
도 8(c)는 관심지점인 CIGB 관측소에서 실제 계측한 시간이력의 형상, 위상 정보를 나타내며, 도 8(d)는 본 발명에 따라 추정한 시간이력의 형상, 위상 정보를 나타낸다.
도 8에서 알 수 있듯이, 응답스펙트럼 뿐만 아니라 시간이력의 형상, 위상 정보가 모두 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이하, 도 9에서는 본 발명의 실시예들에 따른 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 지진가속도 시간이력 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 지진가속도 시간이력 생성 방법은 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
우선, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 지진의 발생에 연동하여, 측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를 선별한다(910). 단계(910)는 다양한 지점에 산재되어, 발생된 지진의 진원으로부터 지진파를 관측하는 복수의 관측소 중에서, 관심 지점과 떨어진 거리 순서를 고려하여 3개 이상의 관측소를 선별하는 과정일 수 있다.
여기서, 관심 지점은 지진과 관련한 데이터를 측정하는 계측 장치를 구비하지 못한 구조물일 수 있고, 예컨대 보도교를 포함한 소규모 교량, 소규모 고가도로, 소규모 건축물 등일 수 있다.
관측소의 선별에 있어, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소를 최소한 1개 이상 포함하여 선별할 수 있다. 이는 시간이력의 형상과 위상을 재현하는 데에 있어, 최근접 관측소에서 계측한 지진관련 정보가 필요하기 때문이다.
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집한다(920). 단계(920)는 선별된 3개 이상의 관측소 각각에서 계측한 지진가속도를 획득하는 과정일 수 있다.
상기 지진가속도는 지진으로 인한 지반의 흔들림 또는 시설물의 흔들림을 가속도로 나타낸 물리량을 지칭할 수 있다.
관측소에서는 지진가속도계측기를 구비하여 발생한 지진에 대한 상기 지진가속도를 계측할 수 있다. 상기 지진가속도계측기는 지진으로 인한 시설물 및 그 주변 자유장의 가속도를 계측하여 기록, 저장, 처리 등을 하기 위한 것으로 지진가속도계측센서, 지진가속도기록계, 계측데이터 처리시스템, 통신기기 및 부대설비로 구성된 일체의 장비일 수 있다.
계속해서, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정한다(930). 단계(930)는 각 관측소로부터 수집한 지진가속도를, 응답스펙트럼으로 변환하는 과정일 수 있다.
상기 응답스펙트럼은 지진이 일정한 감쇠 상수를 갖는 임의 주기의 질점계에 작용하여 생기는 최대 응답값을, 질점계의 주기에 대하여 플롯한 것일 수 있다. 즉, 응답스펙트럼은 서로 다른 고유진동수를 갖는 구조물의 지진에 대한 최대응답을 그린 것일 수 있다.
지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 각 관측소의 지진가속도를 이용하여 각 관측소의 위치에서의 응답을 찾고, 찾은 응답들을 예컨대 SRSS(Square Root of the Sum of the Squares) 등으로 조합하여 다자유도 구조물에 대한 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
응답스펙트럼을 추정하는 일례로서, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 상기 관측소로부터 수집된 n개의 계측 데이터 각각을 응답스펙트럼으로 변환할 수 있다. 즉, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 수집된 관측소의 지진가속도를 이용하여, 지진파의 주파수 크기를 유도 함으로써, 개별 관측소에서의 지진에 관한 응답스펙트럼을 산출할 수 있다.
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 변환된 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다. 즉, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 개별 관측소에 관해 산출된 응답스펙트럼의 평균 값을, 상기 관심 지점으로 응답스펙트럼으로 연산할 수 있다.
관심 지점에서의 응답스펙트럼의 추정에 있어, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 [수학식 1]
Figure 112019115208911-pat00018
을 만족하여 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균할 수 있다.
상기
Figure 112019115208911-pat00019
는 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼의 크기이고, 상기
Figure 112019115208911-pat00020
은 각 관측소에서 계측된 계측 데이터에 의한 응답스펙트럼(
Figure 112019115208911-pat00021
)의 수 이고,
Figure 112019115208911-pat00022
은 거리에 따른 응답스펙트럼의 가중치이고,
Figure 112019115208911-pat00023
는 지진파의 주파수일 수 있다.
또한, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 상기 응답스펙트럼을 상기 관측소와 연관되어 계측된 지진관련 정보에 기초하여 조정 함으로써, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성한다(940). 단계(940)는 추정된 응답스펙트럼에 대해, 형상과 위상을 보정 함으로써, 실제 데이터와 근사하는 지진가속도 시간이력을 생성하는 과정일 수 있다.
응답스펙트럼의 조정시에, 필요한 지진관련 정보는, 최근접 관측소에서 계측한 시간이력 형상과 위상 정보 일 수 있다.
지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 앞서의 상기 n개의 관측소의 선별시, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소를 적어도 포함하여 선별한다. 즉, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 지진에 관한 지진관련 정보를 직접 계측하는 관측소 중에서, 관심 지점과의 거리가 가장 짧은 관측소를 최근접 관측소로서 선별할 수 있다.
이후, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 상기 지진관련 정보로서, 상기 최근접 관측소에서 계측된 시간이력 형상과 위상 정보에 상응하도록, 상기 응답스펙트럼을 조정할 수 있다. 즉, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 관심 지점에 대해, 추정된 응답스펙트럼의 형상과 위상을, 최근접 관측소로부터 수집한 시간이력의 형상과 위상에 유사하도록 조정 함으로써, 관심 지점에서의 지진가속도 시간이력이 실제 치와 근사하도록 할 수 있다.
상기 응답스펙트럼의 조성에 있어, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 상기 지진이 발생한 진앙과 상기 최근접 관측소 사이의 거리 보다, 상기 진앙과 상기 관심 지점과의 거리가 크다면, 시간이력의 최대값을 줄이고, 위상의 주기를 늘려, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 조정할 수 있다.
즉, 진앙과 관심지점 사이 내에서, 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 작은 최대값과 긴 주기의 파형을 갖도록 조정할 수 있다.
반면, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 상기 지진이 발생한 진앙과 상기 최근접 관측소 사이의 거리 보다, 상기 진앙과 상기 관심 지점과의 거리가 작다면, 시간이력의 최대값을 늘리고, 위상의 주기를 줄여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 조정할 수 있다.
즉, 진앙과 관심지점 사이 밖에서, 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 큰 최대값과 짧은 주기의 파형을 갖도록 조정할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 n개의 관측소 중, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소로부터 응답스펙트럼을 수집 함에 따라, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는, 수집된 상기 응답스펙트럼을, 상기 최근접 관측소와 상기 관심 지점 간의 이격 거리를 고려하여 선형적으로 변형하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다. 즉, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 진앙으로부터 거리가 멀어질수록 응답스펙트럼이 작은 파형으로 변화한다는 점을 고려하여, 관심 지점과 최근접 관측소 간의 이격 거리에 상응하여, 최근접 관측소의 응답스펙트럼을 보다 작거나 크게 파형 조정 함으로써, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
예컨대, 최근접 관측소가 진앙과 관심 지점 사이에서 선별되고, 관심 지점과 최근접 관측소 간의 이격 거리가 '5km'일 경우, 지진가속도 시간이력 생성 장치(100)는 지진파가 5km를 진행함에 따라 감쇄되는 정도를 고려하여, 최근접 관측소에서 계측된 응답스펙트럼을 선형적으로 작게 변형 함으로써, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 지진시 임의 위치의 구조물에서 발생되었을 것으로 추정되는 지진가속도 시간이력을 생성하여, 상기 임의 위치에 설치된 구조물의 지진 안전성을 평가하는, 지진가속도 시간이력 생성 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 임의 위치의 구조물에서의 지진의 각 주파수 대역별 크기 정보 뿐만 아니라 위상변화 정보를 추정할 수 있는 방안을 포함함으로써, 상기 구조물 위치에서의 발생된 지진가속도 시간이력을 보다 정확하게 추정, 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 시추공 지진가속도계가 일정한 간격으로 다수 설치된 지역 내에서, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 임의 위치에서의 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력으로부터 응답스펙트럼을 산정하고, 지진가속도 시간이력을 생성하고자 하는 임의 위치에서 선형적으로 응답스펙트럼을 추정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 임의 위치에서 발생하였을 것으로 추정되는 지진의 주파수 대역별 지진가속도 크기 정보를 획득하고, 상기 임의 위치와 가장 인접한 시추공 지진가속도계에서 계측된 지진가속도 시간이력을 형상 및 위상 정보를 활용하여 통상적인 시간이력 산정을 수행함으로써, 상기 시추공 지진가속도계가 설치되지 않은 위치에서도 실제 발생한 지진과 보다 유사한 지진가속도 시간이력을 생성할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100 : 지진가속도 시간이력 생성 장치
110 : 선별부 120 : 수집부
130 : 측정부 140 : 처리부

Claims (12)

  1. 지진의 발생에 연동하여,
    측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소를 적어도 포함하여 선별하는 단계;
    선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집하는 단계;
    상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 단계;
    상기 최근접 관측소에서 계측된 시간이력 형상과 위상 정보에 상응하도록, 상기 응답스펙트럼을 조정하는 단계; 및
    상기 응답스펙트럼의 조정에 따라, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 응답스펙트럼을 조정하는 단계는,
    상기 지진이 발생한 진앙과 상기 관심지점 사이 내에서, 상기 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 상기 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 상기 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 작은 최대값과 긴 주기의 파형을 갖도록 조정하는 단계; 및
    상기 지진이 발생한 진앙과 상기 관심지점 사이 밖에서, 상기 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 상기 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 상기 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 큰 최대값과 짧은 주기의 파형을 갖도록 조정하는 단계
    를 포함하는 지진가속도 시간이력 생성 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지진가속도 시간이력 생성 방법은,
    상기 관측소로부터 수집된 n개의 계측 데이터 각각을 응답스펙트럼으로 변환하는 단계; 및
    변환된 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 단계
    를 더 포함하는 지진가속도 시간이력 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변환된 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 단계는,
    Figure 112020132890278-pat00045
    을 만족하여, 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하는 단계
    -상기
    Figure 112020132890278-pat00046
    는 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼의 크기이고, 상기
    Figure 112020132890278-pat00047
    은 각 관측소에서 계측된 계측 데이터에 의한 응답스펙트럼(
    Figure 112020132890278-pat00048
    )의 수 이고,
    Figure 112020132890278-pat00049
    은 거리에 따른 응답스펙트럼의 가중치이고,
    Figure 112020132890278-pat00050
    는 지진파의 주파수임-
    를 포함하는 지진가속도 시간이력 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지진가속도 시간이력 생성 방법은,
    상기 최근접 관측소로부터 응답스펙트럼을 수집하는 단계; 및
    수집된 상기 응답스펙트럼을, 상기 최근접 관측소와 상기 관심 지점 간의 이격 거리를 고려하여 선형적으로 변형하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 단계
    를 더 포함하는 지진가속도 시간이력 생성 방법.
  7. 지진의 발생에 연동하여,
    측정하고자 하는 관심 지점과의 이격 거리에 따라, n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 관측소를, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소를 적어도 포함하여 선별하는 선별부;
    선별된 상기 n개의 관측소로부터, 상기 지진에 따른 계측 데이터를 수집하는 수집부;
    상기 계측 데이터를 이용하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는 추정부; 및
    상기 최근접 관측소에서 계측된 시간이력 형상과 위상 정보에 상응하도록, 상기 응답스펙트럼을 조정하고, 상기 응답스펙트럼의 조정에 따라, 상기 관심 지점에 대한 지진가속도 시간이력을 생성하는 처리부
    를 포함하고,
    상기 처리부는,
    상기 지진이 발생한 진앙과 상기 관심지점 사이 내에서, 상기 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 상기 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 상기 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 작은 최대값과 긴 주기의 파형을 갖도록 조정하고,
    상기 지진이 발생한 진앙과 상기 관심지점 사이 밖에서, 상기 최근접 관측소가 식별되는 경우라면, 상기 관심지점에서의 시간이력에 관한 그래프가, 상기 최근접 관측소에서의 시간이력에 관한 그래프 보다, 상대적으로 큰 최대값과 짧은 주기의 파형을 갖도록 조정하는
    지진가속도 시간이력 생성 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 추정부는,
    상기 관측소로부터 수집된 n개의 계측 데이터 각각을 응답스펙트럼으로 변환하고,
    변환된 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는
    지진가속도 시간이력 생성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추정부는,
    Figure 112019115208911-pat00030
    을 만족하여, 상기 복수의 응답스펙트럼을 산술 평균하는
    -상기
    Figure 112019115208911-pat00031
    는 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼의 크기이고, 상기
    Figure 112019115208911-pat00032
    은 각 관측소에서 계측된 계측 데이터에 의한 응답스펙트럼(
    Figure 112019115208911-pat00033
    )의 수 이고,
    Figure 112019115208911-pat00034
    은 거리에 따른 응답스펙트럼의 가중치이고,
    Figure 112019115208911-pat00035
    는 지진파의 주파수임-
    지진가속도 시간이력 생성 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 수집부에 의해, 상기 n개의 관측소 중, 상기 관심 지점과 가장 가까운 최근접 관측소로부터 응답스펙트럼을 수집 함에 따라,
    상기 추정부는,
    수집된 상기 응답스펙트럼을, 상기 최근접 관측소와 상기 관심 지점 간의 이격 거리를 고려하여 선형적으로 변형하여, 상기 관심 지점에서의 응답스펙트럼을 추정하는
    지진가속도 시간이력 생성 장치.
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