이탈리아 지진위험 재평가 확률적 모델과 결정론적 모델 비교

초록

본 연구는 이탈리아 전역에 대한 8개의 지진위험도 지도를 PSHA 기반 GSHAP·SHARE·국내 코드와 NDSHA 기반 네 개의 네오결정론적 지도로 구분해, 1000~2014년 관측된 거대진동 강도와 비교한다. 결과는 대부분의 확률적 지도들이 강도 IX 이하에서 과보수적이며, 475·2475년 회귀기간을 갖는 NDSHA 지도가 관측과 가장 잘 맞지만 10 %·2 % 초과 확률을 내포한다는 점을 보여준다. Kolmogorov‑Smirnov 검정에서도 NDSHA가 PSHA보다 현저히 우수했다.

상세 분석

이 논문은 이탈리아 전역에 적용된 8종의 지진위험도 지도를 체계적으로 검증한다는 점에서 의미가 크다. 먼저, GSHAP과 SHARE 프로젝트에서 산출된 확률적 지진위험도(PSHA) 지도와 이탈리아 국가코드에 기반한 전통적 PSHA 지도 3종을 선택하고, 이에 대비해 물리·수학적 근거가 명확한 네오결정론적(NDSHA) 접근법으로 만든 4종의 지도(고정 회귀기간 475년, 2475년, 그리고 각각 10 %·2 % 초과 확률을 의미하는 변형)를 포함한다. 검증 데이터는 1000년부터 2014년까지 기록된 매크로지진 강도(MCS) 자료이며, 관측된 강도 분포와 각 지도에서 예측한 강도 분포를 직접 비교한다.

주요 결과는 두드러진 패턴을 보여준다. PSHA 기반 지도들은 전반적으로 보수적인 특성을 띠어, 강도 IX 이하 구간에서 실제 관측보다 높은 위험도를 제시한다. 이는 PSHA가 장기 평균 발생률에 기반해 설계 기준을 잡는 과정에서, 희귀하지만 파괴적인 이벤트를 과대평가하는 경향이 있음을 시사한다. 반면, NDSHA 지도는 물리적 파동 전파 모델과 지역별 지질·구조 정보를 직접 활용해, 특정 회귀기간(475년, 2475년)에 맞춘 경우 관측 강도와 가장 근접한 결과를 보였다. 다만, 이러한 지도는 각각 10 %와 2 %의 초과 확률을 내포하고 있어, 실제 발생 가능성보다 높은 위험을 제시한다는 점에서 완전한 해결책은 아니다.

통계적 검증으로 Kolmogorov‑Smirnov(K‑S) 검정을 적용했으며, 모든 지도는 관측 분포와 유의미한 차이를 보였지만, NDSHA가 PSHA보다 K‑S 통계량이 현저히 낮아 더 좋은 적합성을 나타냈다. 이는 NDSHA가 지역별 지진동 메커니즘을 더 정밀히 반영한다는 점을 뒷받침한다.

연구는 또한 회귀기간 선택이 위험도 평가에 미치는 영향을 강조한다. 475년 회귀기간은 전통적인 설계 기준과 일치하지만, 실제 관측과 비교했을 때 과소·과대 평가가 혼재한다. 2475년 회귀기간은 더 보수적인 평가를 제공하지만, 초과 확률이 2 %에 불과해 실용적 설계에 적용하기엔 제한적일 수 있다.

결론적으로, 이 논문은 PSHA가 제공하는 전통적 위험도 지도에 대한 중요한 비판을 제시하고, 물리 기반 NDSHA가 관측 데이터와의 일치도 측면에서 우수함을 입증한다. 그러나 어느 한 방법도 완전한 해답은 아니며, 회귀기간 및 초과 확률 설정에 대한 신중한 고려가 필요함을 강조한다. 향후 연구에서는 두 접근법을 통합하거나, 지역 특성을 반영한 혼합 모델을 개발해 보다 현실적인 지진위험 평가 체계를 구축하는 것이 바람직하다.