20190605강의자료2

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2019.06.05

9.12지진 후속조치 및

부지안전성 평가

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목 차

개 요

1 강진동 모사

2 9.12지진 유발단층의 지진동 평가

9.12지진 응답스펙트럼 검증

3

5 결 론

4

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

9.12지진 이후 정부조사계획

 활성 단층지도 제작 등 정부 합동 단층조사 추진( ~ 2030)  지진발생지역 정밀 지질조사 시행/ 내진 설계 기준 재평가(2021 ~ )  지진종합대책 (4대분야 - 지진 및 지질, 내진성능, 비상대응역량, 지진대응기반)



내진설계/성능 상향 추진

 9.12지진 계기로 설계기준 초과 대비 선제적 대응기술 확보  정부조사결과 반영을 위한 지진안전성 평가기반 구축  원안위 - 9.12지진원 정밀조사, 지진유발단층규명, 최대잠재지진 및 지진동 산정  국민안전처 - 한반도 단층구조선 조사 및 평가기술 개발(동남권활성단층조사)  미래부 - 양산단층 정밀분석, 단층-지진 연계 위험 요소 평가기술 개발

1. 개 요

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

신고리 부지 지진안전성평가 수행 배경

 신고리 4호기 운영허가 관련 부지안전성 평가에 9.12 지진 반영 필요  평가기준(원안위 고시 제2014-10)에 따라 9.12 지진 유발단층의 최대잠재지진 평가 및 부지 최대지반가속도 산정 필요



평가 기준

 원안위 고시 제2014-10호 (10 CFR Part 100 App.A) :

Correlation of epicenters ~ with tectonic structures any part of which is located within 200 miles of the site.

 KINS 경수로형 원전 규제지침 (1.7 설계지진 결정) - 지진지체구조 모델 구축 - 부지 최대지진동 평가 : 지진발생구조의 경우, 최대잠재지진이 지진발생구조상에서 부지에 가장 가까운 지점에서 발생한 것으로 가정

9.12 지진 유발단층에 대해서 최대잠재지진 산정 후 부지영향 평가

1. 개 요

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1. 개 요

9.12지진 관련 신고리 4호기 지진안전성 평가

[1단계]

모델구축 및 검증

[2단계]

최대잠재지진

M

w

5.5 경주지진(실측)

Mw5.5 단층모델구축

비교 검증

[3단계]

단층모델링

단층크기/종류/지진특성

발생가능 잠재규모

단층모델구축

부지 지반가속도 평가

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

9.12지진 특성

 2016년 9월 12일 20시 32분경 경주 남남서쪽 약 8.7 km 지역  지역규모(ML) 5.8 (KMA, KIGAM), Mw 5.5 (KIGAM)

 진원 깊이 : 12~15 km

1. 개 요

< 9.12지진 진원정보 (KIGAM) > 규모 5.1 규모 5.8 규모 4.5 규모 5.1 규모 5.8 규모 4.5

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

9.12지진 특성

 지진 직후 이루어진 국내 연구기관 및 대학 연구진 등에 의한 여진 분포에 따른 진원특성 연구 -> 여진 : 지하 11~16 km 지점에 집중 분포 -> 분포형태가 판상으로 명확하여 9.12지진 유발단층 확인 - 주향 : 북북동-남남서 방향 - 경사 : 약 70° - 약 5 km × 5 km 분포 -> 지표파열은 나타나지 않음

1. 개 요

< 9.12지진 여진 분석 (KIGAM) >

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2. 강진동 모사

유한단층 모델



유한단층 모델을 이용한 강진동 모사방법

 추계학적 지진동 모사 방법 - 유한단층 모델을 이용한 강진동 모사방법 (Motazedian and Atkinson, 2005) 이용.

< 유한단층지진원 모델의 개념적 도시> ① 지진원 특성 - 단층위치 - 단층크기 - 지진규모 - 응력강하량 ③ 부지특성 - 응답계수 ② 전달 특성 - 전파감쇄 - 확산효과 구성단층 (subfault)

(9)



유한단층 모델을 이용한 강진동 모사방법

 초기 모델인 FINSIM은 모든 구성단층의 모서리주파수 값이 동일하게 설정 -> 최종 합성지진파가 구성단층의 수에 의존하는 문제점 발생

-> 구성단층의 개수 많아질수록 상대적으로 고주파수 영역의 에너지가 증가

 Motazedian and Atkinson(2005)은 파열이 진행됨에 따라 모서리주파수 값이 작아지는 동적 모서리주파수를 적용, EXSIM을 제시

< 정적 모서리주파수를 사용한 모사결과 >

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

프로그램

EXSIM 방법론

 전체 단층면을 주향방향으로 nl개, 경사방향으로 nw개로 나누어 전체 nl × nw = N개의 구성단층면으로 나눔 -> 각각의 구성단층을 점지진원으로 가정, 추계학적 방법으로 지진동을 계산하여 시간지연을 합산하여 전체 단층면의 강진동 a(t)를 도출

2. 강진동 모사

유한단층 모델 - EXSIM

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

강진동 모사 입력변수

 단층 경사  에너지 방출 최소 깊이(h) - 전문가 자문  부지좌표  구성단층 개수 - 1 km × 1 km 구성단층 사용  단층파열면의 길이와 폭(fault dimension)  지진규모(Mw)  응력강하량(stress drop)  기하학적 확산모델(geometrical spreading)  비탄성 감쇠모델(Q model)  스펙트럼 감쇠상수(kappa)

2. 강진동 모사

유한단층 모델 - EXSIM

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3. 9.12 지진 응답스펙트럼 검증



개 요

 신고리 4호기 부지에 대한 9.12지진 유발단층 영향 분석 위해서 전문가 자문을 통해 ①적합한 입력변수 제시 ②강진동 모사 및 해석 수행  적합한 입력변수와 정확한 지진동 모사로 9.12지진의 실제 지진동 재현  지진동은 지진원 특성, 전파특성, 부지효과의 결합  신고리 4호기 부지에서 기록된 9.12지진의 관측 지진동과 강진동 모사로 생성한 합성 지진동의 비교를 통해 신고리 4호기 부지에 대한 전파 및 부지 효과를 파악 < 합성 지진동과 비교에 사용한 지진동 관측소 정보 > 부지 관측소 위도(°) 경도(°) 진원거리 월성 #2 SR1 35.7104 129.4741 26km 신월성 #1,2 VT0023 35.7215 129.4778 26km 신고리 #3 VT0007 35.3204 129.2945 50km

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

각 부지에 대한 부지응답특성 산출

 안전성 평가 보고서의 시추공 탄성파 탐사 자료 활용 - 하향식 탄성파 탐사를 통한 깊이 별 전단파속도 산출 결과를 주요 검토 - 도면상의 자유장 지진계 위치를 바탕으로 최종 입력으로 사용할 전단파 주상도 선정 - 전단파 주상도가 지진계 위치의 부지특성을 반영하도록 지진계와 가장 근접한 시추공 자료를 최종입력으로 사용

3. 9.12 지진 응답스펙트럼 검증

부지응답특성

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

각 부지에 대한 부지응답특성 산출

3. 9.12 지진 응답스펙트럼 검증

부지응답특성

신고리#3 (GR-54) 신월성#1,2 (BC-1) 월성#2 (W-5) Depth* S-vel* 1/Q 0.0000 0.990 0.0141 0.0059 0.990 0.0141 0.0059 2.286 0.0053 0.0139 2.286 0.0053 0.0139 2.581 0.0049 0.0219 2.581 0.0049 Depth* _S-vel* _1/Q 0.0426 1.111 0.0125 0.0576 1.304 0.0105 0.0726 2.427 0.0049 0.0876 2.294 0.0053 0.1006 2.610 0.0043 Depth* _S-vel* _1/Q 0.0012 0.931 0.0152 0.0042 0.931 0.0152 0.0042 1.758 0.0075 0.0072 1.758 0.0075 0.0072 1.764 0.0074 0.0102 1.764 0.0074 0.0102 1.662 0.0080 0.0142 1.662 0.0080 0.0142 1.111 0.0125 0.0182 1.111 0.0125 0.0182 1.081 0.0129 0.0222 1.081 0.0129 0.0222 0.997 0.0141 < 원전부지 별 시추공 전단파 주상도> < 원전부지 별 시추공별 주파수에 따른 부지응답계수> a. 신고리#3(GR-54), b. 신월성#1,2(BC-1), c.월성#2(W-5)

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

단층모델 구축 및 검증 (1단계)



수행목적 : 9.12지진 평가모델 구축 및 적합성 검증



수행방법 :

평가모델에서 9.12지진 구현 결과

로 도출되는 지반 가속도와

실제

부지 관측치를 비교

하여 모델 적합성 검증



수행내용

⑴ 9.12 지진 모델링 - 프로그램 : EXSIM - 입력자료 : 규모, 진원위치 등 (KMA, KIGAM), 기타 전달특성(전문가 자문) ⑵ 부지관측치 : 신고리 3호기 자유장

3. 9.12 지진 응답스펙트럼 검증

모델구축

모델구현값 부지관측치

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

단층모델 구축 및 검증



수행결과 : 규모별, 부지별 단층모델 프로그램 적합성 확인

3. 9.12 지진 응답스펙트럼 검증

모델구축

신고리 #3 신월성 #1,2 본진 M_L5.8 전진 M_L5.1

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

지진동 평가



단층형상(fault geometry), 최대잠재지진규모 산정 필요

- 구조지질 전문가 3인 주향, 경사, 운동감각, 규모 입력자료 제시 - 지진전문가 4인 주향, 경사, 운동감각, 규모, 에너지방출최소깊이, 응력강하량 입력자료 제시 - 제시된 입력변수 논리수목 전개, 각 전문가에게 동일한 가중치 부여



평가절차

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

전문가로부터 입력자료 획득 논리수목 구성 EXSIM 수행 지진동 평가

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

전문가가 제시한 지진동 평가 입력변수



주향

:

전문가 별로 최소 20°에서 최대 30°



경사

:

전문가 별로 최소 60°에서 최대 80°



단층길이와 단층폭

:

이에 따라 최대잠재지진규모 값이 상이해지므로 전문가로부터 대안과 가중치를 제시 받아 적용



운동감각

:

주향이동단층, 정단층, 역단층 중 주로 주향이동단층에 큰 가중치



최대잠재지진규모

:

단층면적-규모 경험식, 역사지진 고려 산정 -> 가중평균치 : Mw 6.2



에너지방출최소깊이

:

지진전문가 제시



응력강하량

:

지진전문가로부터 대안과 가중치를 제시 받아 적용

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

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

최대잠재지진 평가 (2단계)



수행목적 : 9.12지진 유발단층에서의 향후 최대잠재지진 평가



수행방법 :

전문가 자문

- 자문구성 : 구조지질 3인, 지진분야 4인 - 자문내용 : 9.12지진 관측자료 및 조사자료 분석을 통한 최대잠재지진(단층크기 포함) 평가 - 평가방법 : 전문가 별로 다양한 규모 값을 가중치와 함께 제시



수행결과 : Mw 5.5~7.0

- 여진분석, 경주지역 지진, 지질특성 등을 고려하여 규모 평가

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

규모 6.0 이하 6.1 ~ 6.5 6.6 ~ 7.0 가중평균

(20)



논리수목 작성

- 지질학적 현상에 내재된 다양한 가능성을 고려하기 위함. - 전문가들이 제시한 각각의 입력변수 값에 대해 가중치를 부여하여 계산하는 통계법 - 입력변수, 가중치는 전문가가 부여

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

전문가 주향 ( °) 경사 ( °) 단층길이 (km) 단층 폭 (km) 운동감각 규모 (Mw) 상단깊이 (km) 응력강하량 (bar) 5 0.15 100 S 0.5 0.9 10 0.35 A 27 76 5 15 50 1/7 1.0 1.0 1.0 1.0 5.89 0.5 0.8 N 6 0.1 0.15 40 0.33 12 67 5.91 0.35 0.33 0.2 100 0.34 S 0.95 5 5.5 0.15 5.5 5.5 0.5 100 0.6 0.6 0.5 R 10 0.05 0.35 5.6 50 0.5 6 0.5 0.15 B 28 78 40 1/7 1.0 1.0 0.33 12 67 S 0.35 0.33 0.95 52 33 100 0.4 0.4 0.34 R 7

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

신고리 부지 대표 속도 단면도 작성

 신고리 3,4호기 및 5,6호기 부지 세부지질조사에서 수행된 시추자료와 최종안전성분석보고서 SPS 탐사결과, 암등고선도를 이용하여 작성  WR(풍화암), SR(연암), MR(보통암)의 경우 신고리 3,4호기 FSAR의 암종 별 속도 값 이용  HR(경암)의 경우 신고리 5,6호기 PSAR의 속도 값 이용

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

부지응답계수

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

신고리 부지 대표 속도 단면도 작성

 앞서 검증한 SRI(Square Root Impedance) 방법에 기초한 FR(Full Resonance) 방법 을 사용 하여 신고리 부지 주파수별 부지응답 계수를 산정

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

부지응답계수

(23)



단층모델링 및 부지지반가속도 평가 (3단계)

 수행목적 : 2단계 최대잠재지진규모에 따른 부지 지분가속도 평가  수행방법 : 단층모델링 - 프로그램 : EXSIM (1단계에서 검증완료) - 입력자료 : 지진규모, 크기, 위치 (2단계 자문결과) 지진파 전달 특성, 부지 효과 등 (지진분야 전문가 자문) - 논리수목을 통한 전체 case분석 : 총 4,339 개

4. 9.12 지진 유발단층의 지진동 평가

< 예시 > 30

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

9.12지진 유발단층 평가 입력자료 및 논리수목

(25)



지진동평가 결과

 4,339개 경우에 대해 신고리 3호기 부지에 대한 평가 결과인 최대지반가속도 분포를 제시

 각 가중치를 고려한 최대지반가속도 가중평균값은 0.09g < 0.3g (신고리3,4 SSE)

 각 입력자료마다 시간이력 생성 -> 총 4,339개 시간이력을 얻고 그 평균응답스펙트럼 제시

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

유한단층모사 프로그램 EXSIM을 이용

-> 신고리 4호기에 대한 9.12지진 유발단층 근거리지진원 효과 분석



EXSIM 주요 입력변수는 전문가로 부터 제시 받아 논리수목 방법으로 전개



지진 유발단층 최대지진규모 : Mw 5.5 ~ 7.0



최대잠재지진으로부터 계산된 최대지반 가속도 값의 평균값은 0.09g

5. 결 론

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