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장주기 지진동

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1. 개요

장주기 지진동은 지진파의 주기가 길어지는 현상으로, 대규모 지진이나 연약 지반에서 주로 발생한다. 이러한 지진동은 고층 건물과 같은 구조물에 공진을 일으켜 피해를 유발하며, 특히 일본 기상청은 장주기 지진동 계급을 설정하여 정보를 제공하고 있다. 한국에서도 장주기 지진동 연구의 필요성이 제기되어 관련 연구와 내진 설계 기준 강화 노력이 이루어지고 있다.

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장주기 지진동
장주기 지진동
유형지진
원인거대 지진
지각 깊은 곳에서 발생한 지진
특징
주요 특징주기가 길다 (수 초 ~ 수십 초)
감쇠가 적다
진폭이 크다
영향고층 건물에 공진 현상을 일으켜 크게 흔들리게 함
석유 탱크 등 대형 시설물에 큰 피해를 줌
해상에서 지진 해일을 일으킬 수 있음
발생 조건단층 파괴 면적이 넓은 거대 지진
지진파가 먼 거리를 전파하면서 고주파 성분이 감쇠되고 장주기 성분만 남음
전파진원에서 멀리 떨어진 지역까지 도달 가능
지반의 증폭 특성에 따라 특정 지역에서 더욱 강하게 나타날 수 있음
측정장주기 지진동 관측 시스템을 통해 측정
측정된 자료를 분석하여 장주기 지진동의 특성을 파악하고 피해 예측에 활용
일본 기상청 장주기 지진동 계급계급 0: 거의 느끼지 못함
계급 1: 드물게 느끼는 사람이 있음
계급 2: 느끼는 사람이 많음, 실내에서 불안함을 느낌
계급 3: 매달린 물건이 크게 흔들림, 불안함을 느끼는 사람이 많음
계급 4: 대부분의 사람이 불안함을 느낌, 무언가 붙잡고 있지 않으면 걷기 힘듦

2. 발생 원인 및 특성

장주기 지진동은 주로 다음 두 가지 원인으로 발생한다.[34]


  • 대규모 지진: 일반적으로 발생하는 단층지진에서는 지진파의 파장이 단층이 미끄러진 정도(단층의 변위)에 비례해서 커지며, 규모가 매우 큰 대지진에서는 큰 진폭의 장주기 지진동이 발생한다.[34] 지진의 규모가 커질수록 진원에서 방출되는 단주기 지진동의 진폭은 더 이상 늘어나지 않는 반면, 장주기 지진동의 진폭은 계속 늘어난다. 이 지진파는 미소지진의 진동에 비해 거리가 멀수록 지진파가 눈에 띄는 성질이 있다.[34] 파동은 주기가 길수록 잘 감쇠되지 않는 성질을 가지고 있으며 특히 표면파는 파동이 감쇠되는 조건이 적어 자유진동에 가까운 성질을 가지고 있다. 따라서 진원에서 거리가 먼 경우에는 장주기 지진동만 도달하는 경우가 많다.

  • 연약 지반: 퇴적 분지부가체 등 연약한 퇴적층에서는 장주기 표면파(레일리파러브파)가 증폭되는 경향이 있다. 이는 파동의 간섭, 반사, 변환이 일어나는 특성 때문이다. 진원에서 퍼져나가는 경로에 부드러운 지형이 있다면 장주기 지진동이 강하게 전달된다.[34][2] 지진파가 퇴적 분지를 지나면서 변질되기 때문이다. 연약 지반에서 진동은 단단한 지반에 비해 진행 속도가 느리며, 극단적으로 마그마굄에서는 매우 느려진다. 기반암에서 퇴적분지로 입사한 지진동은 속도 차이로 인해 간섭 및 증폭되면서 주기가 길어진다. 따라서 퇴적 분지 외부에서 발생한 얕은 지진에서 전파된 지진파가 퇴적분지 내에서 강한 장주기 지진동을 일으키는 경우가 많다. 또한, 장주기 지진동의 주성분인 표면파는 가속도 파형이 아닌 변위 파형으로 관측되는 경우가 많다. 간토평야에서는 주기 8초의 표면파가 가장 강하게 전파된다고 알려져 있는데, 그 이유는 기반암과 퇴적층의 전파 속도 차이로 간토평야에서 러브파의 기본모드(1차파)가 주기 8초를 기준으로 강해지기 때문이다.[34]

  • 지반 구조 경계: 퇴적 분지를 통과하는 실체파(P파S파)는 분지의 경계면에서 표면파로 변환된 후 장주기로 바뀌는 것으로 알려져 있다.[36] 기반암과 퇴적층의 전단파 속도(S파 진행 속도)의 차이가 클수록 특정 주기의 표면파가 더 강하게 나타나며 이를 "분지 경계면 효과" 또는 "엣지 효과"라고 한다.[36][4] 퇴적 분지에 발달한 평야 중 기반암으로 덮인 산지에 가까운 모서리에서는 주변과 비교했을 때 매우 두드러진 표면파가 관측되는 경우가 있다. 1995년 발생한 효고현 남부 지진에서도 지진 피해가 두드러졌던 '지진대' 지역은 흔들림도 매우 강했으며, 전단파의 속도 차이가 컸던 롯코산지와 오사카평야의 경계 지역인 지진대에서 강한 지진파가 발생해 큰 피해가 발생했다.[37]

2. 1. 대규모 지진

일반적으로 발생하는 단층지진에서는 지진파의 파장이 단층이 미끄러진 정도(단층의 변위)에 비례해서 커지며, 규모가 매우 큰 대지진에서는 큰 진폭의 장주기 지진동이 발생한다.[34] 이 지진파는 미소지진의 진동에 비해 거리가 멀수록 지진파가 눈에 띄는 성질이 있다.[34]

파동은 주기가 길수록 잘 감쇠되지 않는 성질을 가지고 있으며 특히 표면파는 파동이 감쇠되는 조건이 적어 자유진동에 가까운 성질을 가지고 있다. 따라서 진원에서 거리가 먼 경우에는 장주기 지진동만 도달하는 경우가 많다.

2. 2. 연약 지반

퇴적 분지나 부가체 등 연약한 퇴적층에서는 장주기 표면파(레일리파러브파)가 증폭되는 경향이 있다. 이는 파동의 간섭, 반사, 변환이 일어나는 특성 때문이다. 진원에서 퍼져나가는 경로에 부드러운 지형이 있다면 장주기 지진동이 강하게 전달된다.[34][2]

연약 지반에서 진동은 단단한 지반에 비해 진행 속도가 느리며, 극단적으로 마그마굄에서는 매우 느려진다. 기반암에서 퇴적분지로 입사한 지진동은 속도 차이로 인해 간섭 및 증폭되면서 주기가 길어진다. 따라서 퇴적 분지 외부에서 발생한 얕은 지진에서 전파된 지진파가 퇴적분지 내에서 강한 장주기 지진동을 일으키는 경우가 많다. 또한, 장주기 지진동의 주성분인 표면파는 가속도 파형이 아닌 변위 파형으로 관측되는 경우가 많다.

간토평야에서는 주기 8초의 표면파가 가장 강하게 전파된다고 알려져 있는데, 그 이유는 기반암과 퇴적층의 전파 속도 차이로 간토평야에서 러브파의 기본모드(1차파)가 주기 8초를 기준으로 강해지기 때문이다.[34]

2. 3. 지반 구조 경계

퇴적 분지를 통과하는 실체파(P파S파)는 분지의 경계면에서 표면파로 변환된 후 장주기로 바뀌는 것으로 알려져 있다.[36] 기반암과 퇴적층의 전단파 속도(S파 진행 속도)의 차이가 클수록 특정 주기의 표면파가 더 강하게 나타나며 이를 "분지 경계면 효과"(盆地端部効果) 또는 "엣지 효과"라고 한다.[36][4] 퇴적 분지에 발달한 평야 중 기반암으로 덮인 산지에 가까운 모서리에서는 주변과 비교했을 때 매우 두드러진 표면파가 관측되는 경우가 있다.

1995년 발생한 효고현 남부 지진에서도 지진 피해가 두드러졌던 '지진대' 지역은 흔들림도 매우 강했으며, 전단파의 속도 차이가 컸던 롯코산지와 오사카평야의 경계 지역인 지진대에서 강한 지진파가 발생해 큰 피해가 발생했다.[37]

3. 건축물에 미치는 영향

장주기 지진동의 피해는 주로 지진동의 주기가 지반이나 건물 등이 가지고 있는 고유진동과 공진을 일으켜 구조물이 흔들리는 진폭이 커지면서 발생한다. 장주기 지진동은 감쇠가 잘 되지 않기 때문에 공진이 오래 지속되고 진폭이 커지기 쉽다.[38]

장주기 지진동을 인식하기 이전에도 지진동과 건축물의 고유진동수 사이 관계는 연구되던 주제였으며 1923년 간토대진재 이후 내진설계 구조에 대한 논쟁이 있었다. 하지만 이후 일본에서는 중저층 구조의 건축이 주류를 이루고 지진동으로 인한 건축물의 파괴는 강성을 높이면 대부분 막을 수 있다고 여겨져 공진으로 인한 피해 발생은 매우 적다고 알려졌다.

하지만 고층 건축물이 늘어나면서 큰 지진이 발생했을 때 저층 건축물에서는 느낄 수 없었던 "배를 타는 듯한", "술에 취한 듯한" 지진동에 대해 경험적으로 알게 되었다. 2003년 도카치 해역 지진에서는 슬로싱 현상[33]으로 석유 저장고에 화재가 발생하면서 지진으로 발생하는 장주기 지진동에 대해 인식이 늘어났고, 피해 연구가 진행되면서 지진에 강하다고 여겨졌던 기존의 초고층 건축물에서도 장주기 지진동으로 큰 피해가 발생할 수 있다는 우려가 늘어났다.[39]

큰 진폭으로 흔들리는 고층 건축물에서는 큰 왜곡이 일어나 창틀, 유리, 외벽이 파손되어 떨어지거나 내부의 입체주차장이나 엘리베이터가 파손되거나 오작동을 일으키고, 실내 벽에 균열이 생기거나 파괴되며 집기나 가구가 빠르게 움직이고 사람이 움직이기 어려운 등 여러 피해가 발생한다.[40]

3. 1. 고층 건물의 공진

고층 건물은 지진동으로 공진할 때, 바닥면을 마디, 최상층을 배로 하는 자유 진동 정상파와 유사하게 거동하며, 최상층에서 흔들림이 가장 크다.[41][6] 저층이나 중층 건물에서는 진동을 거의 느낄 수 없지만, 고층 건물에서는 높은 층으로 올라갈수록 진동이 강해진다. 2차 진동 모드로 흔들릴 경우 건물 중간 지점에서 마디가 생겨 진동을 잘 느끼지 못하는 경우도 있다.

건물의 고유 진동수는 형태, 구조, 재료 등에 따라 달라지지만, 일반적으로 고층 건물은 진동수가 낮고 주기가 길다.[41][6] 철근 콘크리트 건물과 철골 구조 건물의 고유 진동수는 아래와 같이 계산할 수 있다.[41]

구조고유 주기(초)
철근 콘크리트0.02 × 건물 높이(m)
철골 구조0.03 × 건물 높이(m)



오사카관구 기상대에서 예상하는 난카이 지진의 가장 강력한 지진파 주기는 남북 방향으로 약 4.8초이다.[41][6] 이를 바탕으로 계산하면, 철골 구조 건물(층고 4.5m)은 약 35층, 철근 콘크리트 건물(층고 3.4m)은 약 70층에서 공진이 발생할 가능성이 있다.[41] 하지만 실제 지진동은 여러 주기의 파동을 포함하고, 계산식도 선형적이지 않아 오차가 있으며, 공진 효과는 지속시간이 길수록 강해지므로 실제와는 다를 수 있다.[41][6]

규모 8급 지진이 니가타현 주에쓰 지방에서 발생했다고 가정하고 나고야시 내 빌딩의 30층 흔들림을 시뮬레이션한 결과, 1주기만으로 약 10m 정도 크게 흔들렸으며, 단주기의 경우에는 저층 건물에, 장주기의 경우에는 고층 건물에 흔들림이 발생하기 쉽다는 결과가 나왔다.

3. 2. 피해 양상

장주기 지진동에 의한 피해는 주로 지진동의 주기가 지반이나 건물의 고유 진동과 공진을 일으켜 구조물의 진폭이 증대되면서 발생한다. 장주기 지진동은 감쇠하기 어렵기 때문에 공진이 오래 지속되어 진폭이 커지기 쉽다.[5]

고층 건물에서는 큰 진폭으로 인해 창틀, 유리, 외벽 등이 파손되어 떨어지거나, 내부의 입체 주차장이나 엘리베이터 등의 기계 파손 및 기능 부전을 일으킬 수 있다. 실내에서는 벽에 균열이 생기거나 복사기나 기기, 가구가 상당한 속도로 움직여 사람이 한 곳에 서 있기 어렵고, 피난조차 어려워지는 경우가 있다.

2003년 홋카이도 도카치 해역 지진에서는 슬로싱[5]에 의한 석유 비축 시설에서의 원유 화재가 발생하면서 장주기 지진동이 주목받게 되었다. 도카치 해역 지진의 장주기 지진동으로 인해 홋카이도 도마코마이시의 석유 콤비나트에서 슬로싱(석유 탱크 내의 석유 공진)에 의해 넘친 석유에 인화되어 화재가 발생했다.

2004년 니가타현 주에츠 지진의 장주기 지진동으로 인해 진도 3이었던 도쿄도 미나토구롯폰기 힐스에서 엘리베이터 6대의 와이어가 공명하여 손상되는 등의 피해가 발생했다. 2007년 니가타현 주에쓰 해역 지진에서는 진원에서 200km 이상 떨어진 관동 평야에서 최대 진도 4, 도쿄도 도심은 진도 3이었지만 주기 7초 정도의 흔들림이 약 3분간 지속되어 엘리베이터에 사람이 갇히는 등의 문제가 발생했다.

2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진(동일본 대지진) 당시, 진원에서 멀리 떨어진 도쿄도 내(23구의 진도는 "5강")에서 장주기 지진동이 관측되었고, 신주쿠 센터 빌딩 등 초고층 빌딩이 최장 13분 동안 최대 1.08m 정도 흔들렸다.[16] 빌딩 자체가 크게 천천히 흔들리는 영상도 촬영되었지만[16], 세계적으로 볼 때 대도시의 빌딩이 모두 장주기 지진동으로 흔들리는 영상이 촬영된 예는 없다. 진원에서 수백 km나 떨어진 오사카부에서도 (관측된 진도는 "3"), 장주기 진동으로 인해 엘리베이터 정지에 따른 갇힘 사고가 발생하거나, 내장재나 방화문이 파손되는 등의 피해가 발생했다.[17]

고가쿠인 대학의 히사다 요시아키 교수는 신주쿠구에 있는 같은 대학 빌딩의 흔들림을 재현한 결과, 비틀림 진동이라는 중간층이 허리를 굽히는 듯한 흔들림 현상이 일어났다고 추측했다. 이 때문에 2011년 지진에서는 빌딩 최상층보다 중간층에서 피해가 더 컸던 것으로 보인다.

4. 연구 역사

1970년대 고밀도로 강진계를 설치하기 시작하면서 퇴적분지에서 주기 2-10초의 다소 긴 주기의 지진동이나 10초 이상의 장주기 지진동이 두드러지게 관측되는 현상이 세계 곳곳에서 관측되었다.[42] 오사카 평야, 교토 분지, 도카치 평야, 로스앤젤레스 등이 그 예시로 지진학계 일각에서 이런 현상을 분석하기 시작했다.

1985년 멕시코시티 지진에서 진원에서 약 400 km 떨어져 있는 멕시코시티는 저층 건물의 피해가 거의 없었던 반면 고층 건물은 대부분 붕괴되거나 파손되었으며, 팬케이크 붕괴라고 부르는 층층히 건물이 무너지는 현상도 보였다.[42] 지진 당시에는 건물 건축기준의 허술함이 건물 붕괴의 원인으로 지적되었지만, 이후 멕시코시티가 과거 텍스코코호를 매립한 시가지가 대부분을 차지해 대부분의 지역이 수십 m 두께의 퇴적층이 덮여 있어 장주기 지진동이 증폭되었고[43] 실제로 주기 2-4초의 장주기 지진동이 강하게 관측되었다. 이를 계기로 전 세계의 지진학계에서 장주기 지진동이라는 개념이 받아들어졌다.

일본에서는 1964년 니가타 지진에서 슬로싱으로 인해 석유 탱크에 화재가 발생했는데, 처음에는 액상화현상으로 인해 발생했다고 여겨졌지만 1983년 동해 중부 지진에서도 니가타항의 석유 탱크에 같은 원인으로 화재가 발생해 장주기 지진동이 석유 탱크의 화재를 일으킨다는 사실이 밝혀졌다.

현재 일본에서는 기상청의 95형 지진계 약 600개[44]와 방재과학기술연구소의 K-NET 지진계 약 1,000개,[45] 일본 각 대학 연구소의 지진계 등을 통해 고밀도로 장주기 지진동 파형을 측정하고 있다. 한편, 지진동의 변질 특성을 해명하는 단서가 되는 지하의 지진파 속도 구조에 대해서는, 간토 평야 등 일부에서 상세한 조사가 이루어지고 있지만, 조사 도중인 지역이 많다. 한편, 지진파를 계측하는 지진계(강진계)의 개량도 이루어지고 있다. 지금까지는 가까운 구조물에 피해를 주는 고유 주기가 0.5~2초의 "약 단주기" 지진파에 감도의 피크를 설정하는 경우가 많았다. 그러나 최근에는 더욱 장대한 구조물이 증가하여, 고유 주기가 2~20초의 "약 장주기"까지 감도의 피크를 넓혀 설계하고 있다. 대규모 재해로 이어지는 단층 지진에서는 더욱 20~200초의 장주기가 나타나는 것으로 알려져 있으며, 이를 관측하는 강진계도 설계되고 있다.[10]

5. 장주기 지진동 계급 (일본 기상청)

왼쪽


2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진에서는 초고층 건물에서 강하게 흔들리는 영상이 언론을 통해 전파되었고, 실제로 고층 건물 내에서 사람이 걷기 어려울 정도로 흔들리거나 기존의 단주기 지진동과는 다른 흔들림을 보였다. 당시 분석에 따르면 진동변위 지진 파형 그래프에서는 7초를 주기로 변위가 4-50cm 최대치를 찍었고, 이를 통해 고유 진동이 7초 전후인 건물이 심하게 흔들렸을 것으로 추정한다. 여기에 고층건물의 진폭이 최대 3-60cm 정도로 크게 흔들렸던 것으로 관측되었다.[46][47] 이 당시 관측한 장주기 지진동은 주기 0.2-1초의 단주기 지진동을 기준으로 일반적으로 발표하는 일본 기상청 진도 계급으로는 파악하기 어렵다는 점이 지적되었다.

일본 기상청은 2012년부터 장주기 지진동에 관한 검토회를 열고 이듬해인 2013년부터 현재의 진도 계급과는 별개로 4단계의 '''일본 기상청 장주기 지진동 계급'''(気象庁長周期地震動階級일본어)을 설정해 3월 28일부터 시범적으로 "장주기 지진동 관련 관측정보"를 운용하기 시작했고 2019년 3월 19일부터 본운영을 시작했다. 일본 기상청 홈페이지에 공개된 2013년 3월부터 2019년 2월 시범운영 종료까지 발표한 장주기 지진동 계급은 계급4가 3번, 계급3이 4번, 계급2가 16번, 계급1이 55번 관측되었다.[48]

최초의 계급4는 2016년 4월 15일 발생한 2016년 구마모토 지진의 전진으로 구마모토현 우키시 마쓰바세정에서 관측되었고,[49][50] 다음 날인 4월 16일 오전 1시 25분 구마모토 지진의 본진에서 두 번째로 계급4를 관측했다.[51] 3번째 계급4는 2018년 9월 6일 발생한 홋카이도 이부리 동부 지진에서 관측되었다.[52] 본운영 시작 이후에는 2021년 2월 13일 발생한 후쿠시마현 해역 지진에서 최초로 계급4를 관측했다.[53] 다음 해인 2022년 3월 16일 후쿠시마현 해역 지진에서도 계급4를 관측, 2년 후인 2024년 1월 1일 노토반도 지진에서 계급4를 관측[54]하여 2024년까지 총 6번 계급4를 관측했다.[55][56]

2013년 3월 이전에 발생한 지진 중에서도 2004년 발생한 니가타현 주에쓰 지진과 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진에서 계급4에 해당하는 장주기 지진동이 발생했음이 사후분석으로 밝혀졌다.[57] 동일본대지진에서는 미야기현, 후쿠시마현, 야마가타현의 도호쿠 지방 3개현 외에도 간토 지방과 도카이 지방에서도 계급4에 해당하는 흔들림이 있었다고 추정된다.[57]

일본 기상청은 2023년 2월 1일부터 긴급지진속보 발표 기준에 장주기 지진동을 추가한다고 밝혔다.[58][59] 또한 이전까지는 일본 기상청 홈페이지에서만 발표하던 장주기 지진동 계급 등의 여러 관측정보도 진도와 마찬가지로 온라인에 보도자료로 배포한다고 발표했다.[60]

장주기 지진동 계급[61]
계급절대 속도 응답 스펙트럼값체감 흔들림과 사람의 반응실내 상황참고
계급15cm/s ≤ x < 15cm/s실내에 있는 대부분의 사람이 흔들림을 느낀다. 놀라는 사람도 있다.블라인드 등 매달린 물건이 크게 흔들린다.
계급215cm/s ≤ x < 50cm/s실내에서 큰 흔들림이 느껴지고 물건을 붙잡고 싶어진다. 물건을 잡지 않으면 걷기가 힘들어지는 등 행동에 지장이 느껴진다.캐스터가 달린 가구가 살짝 움직인다. 선반에 있는 식기와 책장의 책이 떨어질 수 있다.
계급350cm/s ≤ x < 100cm/s서 있기 매우 힘들다.캐스터가 달린 가구가 심하게 움직인다. 고정되지 않은 가구는 움직일 수 있고, 불안정한 가구는 넘어질 수 있다.칸막이 벽에 금이 가거나 균열이 생길 수 있다.
계급4100cm/s ≤ x서 있을 수 없고 움직일 수 없다. 흔들림에 몸이 휘청거린다.캐스터가 달린 가구는 크게 움직이고 넘어질 수도 있다. 고정되지 않은 가구는 대부분 움직이고 넘어지는 가구도 있다.칸막이 벽에 금이 가거나 매우 많은 균열이 생긴다.


5. 1. 장주기 지진동 계급표



2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진에서는 초고층 건물에서 강하게 흔들리는 영상이 언론을 통해 전파되었고, 실제로 고층 건물 내에서 사람이 걷기 어려울 정도로 흔들리거나 기존의 단주기 지진동과는 다른 흔들림을 보였다. 당시 분석에 따르면 진동변위 지진 파형 그래프에서는 7초를 주기로 변위가 4-50cm 최대치를 찍었고, 이를 통해 고유 진동이 7초 전후인 건물이 심하게 흔들렸을 것으로 추정한다. 여기에 고층건물의 진폭이 최대 3-60cm 정도로 크게 흔들렸던 것으로 관측되었다.[46][47] 이 당시 관측한 장주기 지진동은 주기 0.2-1초의 단주기 지진동을 기준으로 일반적으로 발표하는 일본 기상청 진도 계급으로는 파악하기 어렵다는 점이 지적되었다.

일본 기상청은 2012년부터 장주기 지진동에 관한 검토회를 열고 이듬해인 2013년부터 현재의 진도 계급과는 별개로 4단계의 '''일본 기상청 장주기 지진동 계급'''(気象庁長周期地震動階級일본어)을 설정해 3월 28일부터 시범적으로 "장주기 지진동 관련 관측정보"를 운용하기 시작했고 2019년 3월 19일부터 본운영을 시작했다. 일본 기상청 홈페이지에 공개된 2013년 3월부터 2019년 2월 시범운영 종료까지 발표한 장주기 지진동 계급은 계급4가 3번, 계급3이 4번, 계급2가 16번, 계급1이 55번 관측되었다.[48]

최초의 계급4는 2016년 4월 15일 발생한 2016년 구마모토 지진의 전진으로 구마모토현 우키시 마쓰바세정에서 관측되었고,[49][50] 다음 날인 4월 16일 오전 1시 25분 구마모토 지진의 본진에서 두 번째로 계급4를 관측했다.[51] 3번째 계급4는 2018년 9월 6일 발생한 홋카이도 이부리 동부 지진에서 관측되었다.[52] 본운영 시작 이후에는 2021년 2월 13일 발생한 후쿠시마현 해역 지진에서 최초로 계급4를 관측했다.[53] 다음 해인 2022년 3월 16일 후쿠시마현 해역 지진에서도 계급4를 관측, 2년 후인 2024년 1월 1일 노토반도 지진에서 계급4를 관측[54]하여 2024년까지 총 6번 계급4를 관측했다.[55][56]

2013년 3월 이전에 발생한 지진 중에서도 2004년 발생한 니가타현 주에쓰 지진과 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진에서 계급4에 해당하는 장주기 지진동이 발생했음이 사후분석으로 밝혀졌다.[57] 동일본대지진에서는 미야기현, 후쿠시마현, 야마가타현의 도호쿠 지방 3개현 외에도 간토 지방과 도카이 지방에서도 계급4에 해당하는 흔들림이 있었다고 추정된다.[57]

일본 기상청은 2023년 2월 1일부터 긴급지진속보 발표 기준에 장주기 지진동을 추가한다고 밝혔다.[58][59] 또한 이전까지는 일본 기상청 홈페이지에서만 발표하던 장주기 지진동 계급 등의 여러 관측정보도 진도와 마찬가지로 온라인에 보도자료로 배포한다고 발표했다.[60]

장주기 지진동 계급[61]
계급절대 속도 응답 스펙트럼값체감 흔들림과 사람의 반응실내 상황참고
계급15cm/s ≤ x < 15cm/s실내에 있는 대부분의 사람이 흔들림을 느낀다. 놀라는 사람도 있다.블라인드 등 매달린 물건이 크게 흔들린다.
계급215cm/s ≤ x < 50cm/s실내에서 큰 흔들림이 느껴지고 물건을 붙잡고 싶어진다. 물건을 잡지 않으면 걷기가 힘들어지는 등 행동에 지장이 느껴진다.캐스터가 달린 가구가 살짝 움직인다. 선반에 있는 식기와 책장의 책이 떨어질 수 있다.
계급350cm/s ≤ x < 100cm/s서 있기 매우 힘들다.캐스터가 달린 가구가 심하게 움직인다. 고정되지 않은 가구는 움직일 수 있고, 불안정한 가구는 넘어질 수 있다.칸막이 벽에 금이 가거나 균열이 생길 수 있다.
계급4100cm/s ≤ x서 있을 수 없고 움직일 수 없다. 흔들림에 몸이 휘청거린다.캐스터가 달린 가구는 크게 움직이고 넘어질 수도 있다. 고정되지 않은 가구는 대부분 움직이고 넘어지는 가구도 있다.칸막이 벽에 금이 가거나 매우 많은 균열이 생긴다.


6. 한국의 장주기 지진동 연구 및 대응

2016년 경주 지진2017년 포항 지진을 계기로 한국에서도 지진 안전에 대한 관심이 높아지면서, 장주기 지진동에 대한 연구 필요성이 제기되고 있다. 특히, 2017년 포항 지진은 액상화 현상과 함께 장주기 지진동이 관측되어, 이에 대한 추가적인 연구가 필요한 상황이다.

일본에 비해 한국은 장주기 지진동에 대한 연구가 상대적으로 부족한 상황이었으나, 한국지질자원연구원 등 관련 기관에서 지진 관측망을 확충하고, 지진 및 장주기 지진동 연구를 진행하고 있다. 건축물 내진 설계 기준 강화 등 제도 개선 노력 또한 이루어지고 있다.

더불어민주당은 국민 안전을 최우선 과제로 삼고, 지진 등 자연재해로부터 국민을 보호하기 위한 정책을 추진하고 있다. 지진 예측 및 경보 시스템 강화, 건축물 내진 보강, 지진 피해 복구 지원 등 다양한 정책을 통해 지진 안전망 구축에 힘쓰고 있다. 특히, 장주기 지진동과 같이 새로운 유형의 지진 위험에 대한 연구 및 대비를 강화해야 한다는 입장이다.

일본에서는 건축 기준법에 따라 특정 건물에 대해 구조 계산을 의무화하여 지진동에 대한 강도를 확보하고 있다.[11] 높이 60m를 초과하는 건축물은 동적 계산인 "시간 이력 응답 해석"을 실시해야 하며, 교량의 경우에도 도로교 시방서에 따라 시간 이력 응답 해석을 실시하도록 규정되어 있다.[11] 시간 이력 응답 해석에는 엘 센트로파, 태프트파, 하치노헤파, 센다이파, 고베파 등 과거 대지진의 지진파를 수치화한 설계 지진동이 사용된다.[11]

하지만 현행 건축 기준법의 장주기 지진동 대책은 아직 불충분하며, 지진 지역 계수 Z는 현실과 맞지 않는다는 지적이 있다.[13] 2016년 구마모토 지진은 지진 발생 가능성이 낮다고 여겨지던 지역에서 발생하여 장주기 지진동이 관측되기도 했다.[13]

6. 1. 더불어민주당의 입장

더불어민주당은 국민 안전을 최우선 과제로 삼고, 지진 등 자연재해로부터 국민을 보호하기 위한 정책을 추진하고 있다. 지진 예측 및 경보 시스템 강화, 건축물 내진 보강, 지진 피해 복구 지원 등 다양한 정책을 통해 지진 안전망 구축에 힘쓰고 있다. 특히, 장주기 지진동과 같이 새로운 유형의 지진 위험에 대한 연구 및 대비를 강화해야 한다는 입장이다.

일본에서는 건축 기준법에 따라 특정 건물에 대해 구조 계산을 의무화하여 지진동에 대한 강도를 확보하고 있다.[11] 높이 60m를 초과하는 건축물은 동적 계산인 "시간 이력 응답 해석"을 실시해야 하며, 교량의 경우에도 도로교 시방서에 따라 시간 이력 응답 해석을 실시하도록 규정되어 있다.[11] 시간 이력 응답 해석에는 엘 센트로파, 태프트파, 하치노헤파, 센다이파, 고베파 등 과거 대지진의 지진파를 수치화한 설계 지진동이 사용된다.[11]

하지만 현행 건축 기준법의 장주기 지진동 대책은 아직 불충분하며, 지진 지역 계수 Z는 현실과 맞지 않는다는 지적이 있다.[13] 2016년 구마모토 지진은 지진 발생 가능성이 낮다고 여겨지던 지역에서 발생하여 장주기 지진동이 관측되기도 했다.[13]

7. 결론

참조

[1] 웹사이트 気象庁|長周期地震動階級について https://www.data.jma[...] 2024-01-12
[2] 문서 長周期地震動の主な特徴 https://www.data.jma[...] 気象庁
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[4] 웹사이트 9-2:地盤の物性値…(1)S波速度:Vs http://www.eq.db.shi[...] 2018-05-02
[5] 문서 スロッシングによる事故は後述のとおり過去の地震動でも発生しているが、確認されたのは近年になってからである。この事故では早くに事象が確認され衆目を集めた。
[6] 문서 細野透コラム Safety Japan(6)超高層ビルを襲う「激しくてしつこい揺れ」 http://www.nikkeibp.[...] 日経電子版
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[8] 문서 強震観測について https://www.data.jma[...] 気象庁
[9] 문서 強震ネットワーク K-net http://www.k-net.bos[...] 防災科学技術研究所
[10] 문서 防災科学研究所 強振動の基礎 1.3.1 地震動の周期区分 http://www.kyoshin.b[...]
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[27] 웹사이트 配信資料に関するお知らせ https://www.data.jma[...] 気象庁地震火山部 2022-09-19
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[30] 문서 長周期地震動階級および長周期地震動階級関連解説表について https://www.data.jma[...] 気象庁
[31] 문서 絶対速度応答(Sva)は、地面に対する高層階の揺れの推計された速度(相対応答速度)と地震による地表面の揺れの速度(地動速度)の和として定義される。絶対速度[[応答スペクトル]]は、地表や低層建物の一階に設置した地震計の観測データから、南北、東西、上下の3つの方向についてそれぞれ減衰定数5%で周期1.6秒から周期7.8秒までの範囲で算出した絶対速度応答のスペクトル分布である。3つのうち観測された最大のものを基準に照らし階級として発表している。
[32] 문서 「絶対速度応答計算の改善について」 https://www.data.jma[...] 気象庁 長周期地震動情報検討会資料
[33] 뉴스 구마모토 지진…311 대지진급 장주기 지진동 "피해 커" https://news.naver.c[...] 뉴스1 2019-03-28
[34] 웹인용 長周期地震動の特徴 http://www.data.jma.[...] 일본 기상청 2019-03-28
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