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강진관측망

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목차

1. 개요

강진관측망은 1995년 효고현 남부 지진의 피해 분석을 위해 일본 전역에 설치된 지진 관측 시스템이다. 20km에서 25km 간격으로 K-NET과 KiK-net으로 구성되어 있으며, 지진계, 경사계, GPS 변위계 등을 갖추고 지진 발생 시 데이터를 수집하고 공개한다. 수집된 데이터는 지진의 속보 값, 흔들림 전달 모습 등을 포함하며, 강진 모니터를 통해 실시간으로 시각화되어 제공된다. 이 데이터는 신칸센 긴급 정지 등 활용되며, 한국의 지진 방재에도 시사점을 준다.

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강진관측망
개요
명칭강진관측망
로마자 표기Gyojingwanchungmang
영문 표기Strong-motion Seismograph Networks
일본어 표기強震観測網 (교우신칸소쿠모)
목적지진 발생 시 강한 흔들림을 실시간으로 관측하고 분석
지진 재해 방지 및 감쇄
네트워크 구성
종류K-NET (Kyoshin Network)
KiK-net (Kiban Kyoshin Network)
설치 기관방재과학기술연구소 (일본)
관측소 수K-NET: 약 1,000개소
KiK-net: 약 700개소 (지표면과 지하에 각각 설치)
데이터 활용
주요 활용 분야지진 조기 경보 시스템
지진동 예측
지진 방재 대책 수립
건축물 내진 설계
지진 연구
데이터 접근방재과학기술연구소 강진관측망 소개 페이지에서 데이터 이용 가능

2. 설치 배경

1995년 한신·아와지 대진재를 일으킨 효고현 남부 지진 당시 강진동 분포와 건축물 파괴 사이의 상관관계를 연구하기 위한 관측 데이터 및 기반 데이터가 충분하지 않았다는 문제점이 지적되었다. 이후 1995년 6월 16일, 지진 관련 조사 연구 추진을 위한 법률인 "지진 방재 대책 특별 조치법" 제정을 통해 일본 전역을 20km 간격의 망으로 덮는 고감도 지진관측망과 기반강진관측망(KiK-NET) 정비가 시작되었다.[9]

고감도 지진 관측망 및 기반강진관측망 정비 이전에는 도카이 지진의 전조 현상 관측을 위한 관측망(간토·도카이 지각 활동 관측망) 등이 기상청, 대학, 방재과학기술연구소 등에 의해 각자 목적에 맞춰 독자적으로 운영되었다. 이 때문에 관측망이 특정 지역에 편중되어 지진동 관측 능력 및 배치가 제각각이었다. 따라서 능력을 통일하고 일정 밀도로 균질한 관측을 할 수 있는 성능이 필요하게 되었다.

3. 관측 시설

K-NET (전국 강진 관측망)은 일본 전역에 약 25km 간격으로 1,000여 개소 설치되었으며, 대부분 지표면에 지진계가 설치되어 건축물 파괴 진동 파악을 목적으로 한다. KiK-net (기반 강진 관측망)은 일본 전역에 약 20km 간격으로 700여 개소 설치되었으며, 고감도 지진관측망(Hi-net)에 병설되어 지진계, 관측 데이터 전송 장비, 경사계, GPS 변위계가 함께 설치되어 있다.[10] 각 KiK-net 관측 시설에는 관측정이 굴착되어 지표와 지중(우물 바닥)에 강진계가 설치되어 연직 어레이를 구성한다.

관측점 설치 지점 선정에는 지질·지형 조건, 사회·환경 조건 등 여러 제약이 있으며, 연약 지반, 단층 파쇄대, 거대 진동원, 고압 송전선, 고속도로, 간선도로, 철도, 급류 등과 일정 거리를 두어야 한다. 지중용 지진계는 퇴적층 아래 기반에 도달하도록 굴착된 관측정에 설치되며, 깊이는 통상 100-200m, 최심은 사이타마현 이와쓰키구에 3510m이다.

3. 1. 지진계

K-NET으로 정비한 지진계는 일본 전역에 약 25km 간격으로 1,000여 개, KiK-NET으로 정비한 지진계는 약 20km 간격으로 700여 개가 배치되었다.[10] 2020년 기준 K-NET02, KiK-net06, K-NET11, KiK-net11, K-NET18, KiK-net18 등 약 1,700여 대의 지진계로 관측을 실시한다.

지진계 배치는 연도와 기기 종류 순으로 정리하면 다음과 같다.

배치 연도지진계 종류최대 계측 가능 진폭비고
1996년K-NET95형(SMAC-MDK형과 동일 성능)2000gal
2004년K-NET02형 및 K-NET02A형4000gal
2008년KiK-net06형4000gal2008년 이와테·미야기 내륙지진 당시 최대 4022gal 기록
2013년K-NET11형 및 KiK-net11형8000gal
2020년K-NET18형 및 KiK-net18형


3. 2. 기록 수집 및 데이터 공개

기록은 지진계별 트리거 방식으로 수집된다. 초기에는 센터에서 다이얼업 방식으로 기록을 회수했지만, K-NET02 이후에는 강진동 발생 감지 시 자동으로 센터에 접속하여 기록을 전송하는 기능을 갖추게 되었다.[2]

지진 관측 데이터뿐만 아니라 관측 지점이 설치된 장소의 토질 데이터도 함께 공개하여, 토질 데이터와 함께 활용하면 더욱 상세한 분석이 가능하다. 또한 강진 관측망에는 데이터 DOI가 부여되어 있다.[2]

일본 KiK-net(기반 강진 관측망)과 통합 이전의 K-NET(구 K-NET)과 신 K-NET은 측지계 외에 공개되는 데이터의 일부가 다르다.[3]

4. 지진 데이터 활용

지진 발생 후 몇 분 안에 지진 발생 일시, 위도, 경도, 진원 깊이, 규모의 속보 값과 최대 가속도 맵, 관측 지점별 지진동 파형(강진 기록 파형) 데이터, 흔들림 전달 모습 동영상 등이 공개된다. 그 다음 날부터는 기상청 발표 진도(기상청 속보 진원)가 3 이상이거나 기상청 월보에 기재된 진도가 2 이상인 지진의 경우, 노이즈나 센서 이상에 의한 지진 이외의 파형을 제외하고 고감도 지진 관측망(Hi-net), 광대역 지진 관측망(F-net)의 관측 파형 데이터와 함께 공개된다. 공개된 데이터는 강진 해석 소프트웨어(SMDA:Strong Motion Data Analysis)를 이용하여 사용자가 직접 해석할 수 있다.[4]

피해 규모 즉시 추정 시스템의 데이터로도 활용된다.[4]

5. 강진 모니터

강진 모니터는 관측 데이터를 즉시 시각화하여 일본 지도에 겹쳐 표시함으로써, 현재의 흔들림을 거의 실시간으로 제공하는 웹 서비스이다.[5] "지표·지중", "실시간 진도", "최대 가속도", "최대 속도", "최대 변위", "속도 응답"(0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0Hz)의 이미지 데이터가 1초마다 갱신된다. 지진 발생 시에는 흔들림이 전파되는 모습을 색상의 변화로 볼 수 있다. 색상은 약한 흔들림부터 파랑, 청록, 녹색, 연두색, 노랑, 주황, 빨강 순으로 변화한다.

실제 이미지 데이터는 지진뿐만 아니라 인간의 경제 활동에 따른 "인공적인 진동"(철도, 자동차, 공장 등의 진동) 외에도 강풍이나 파랑까지 포착한다. 특히 경제 활동이 활발한 수도권, 간사이권, 주부권 등 3대 도시권에서는 하루 종일 녹색 밝은 점이 켜져 있어, 도시부에서의 주간 약한 지진에서는 색상 변화를 파악하기 어렵다. 반대로, 경제 활동이 적은 지방에서는 밤이 되면 거의 파란 점만 남게 된다.

2019년 11월부터는 야후! 날씨·재해에서도 제공되고 있다.[6]

과거 대지진 때 흔들림이 퍼져나간 모습(실제 5배속)은 아래와 같다.


  • 2011년 3월 11일 도호쿠 지방 태평양 해역 지진
  • 2009년 8월 11일 스루가만 지진
  • 2008년 6월 14일 이와테·미야기 내륙 지진
  • 2012년 1월 1일 토리시마 근해 지진 (20배속 동영상)


동일본 대지진에서는 P파, S파의 지진동이 전파되어 가는 모습을 잘 확인할 수 있다. 또한, 정전 등으로 인한 데이터 전송 경로의 이상으로 인해, 색이 없어지는 관측점이 점차 증가해 갔다.

6. 활용 사례

K-NET에서 얻은 정보는 즉시 JR 도카이・도카이도 신칸센의 신칸센 종합사령소나 JR 동일본・도호쿠 신칸센의 운전사령소로 전송되어, 필요에 따라 신칸센을 긴급 정지시키는 데 활용된다.[7]

참조

[1] 논문 新型K-NET: 強震動データリアルタイムシステムの構築 https://doi.org/10.5[...] 日本地震工学会 2007
[2] 간행물 防災科研K-NET, KiK-net http://id.nii.ac.jp/[...] 2019-03-28
[3] 웹사이트 新K-NETと旧K-NETの違いについて http://www.kyoshin.b[...]
[4] 간행물 『J-RISQ地震速報』を実験的に公開～地震発生直後に揺れの状況や震度遭遇人口の情報をコンパクトに提供 http://www.bosai.go.[...] 防災科学技術研究所
[5] 웹사이트 防災科学技術研究所 強震観測網(K-NET,KiK-net) http://www.kyoshin.b[...] 2020-01-24
[6] 웹사이트 リアルタイム震度（強震モニタ） https://typhoon.yaho[...] 2020-01-24
[7] 웹사이트 地震防災分野への取り組み http://www.mss.co.jp[...] 2024-01-05
[8] 웹인용 Introduction https://www.kyoshin.[...] 방재과학기술연구소 2022-08-02
[9] 웹사이트 地震に関する基盤的調査観測計画 平成9年8月29日 https://www.jishin.g[...] 地震調査研究推進本部
[10] 논문 新型K-NET: 強震動データリアルタイムシステムの構築 https://doi.org/10.5[...] 日本地震工学会 2007


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