지진위험도 산정에 대한 새로운 접근: 지진발생노드와 안전계수 활용

초록

본 연구는 구조공학에서 적용되는 안전계수를 지진단층의 기계적 모멘트에 적용하여, 전통적인 지진발생대(Seismogenic Zones) 대신 패턴인식 기반 지진발생노드(Seismogenic Nodes)를 활용한 위험도 산정 방법을 제시한다. 이탈리아를 사례로 NDSHA 기법으로 두 가지 소스 정의 방식을 비교했으며, 안전계수 2.0을 적용한 결과 두 방법이 전반적으로 일치함을 확인했다. 다만 중앙 알프스와 남동 시칠리아에서는 각각 과대·과소 추정이 나타났으며, 이는 데이터 불완전성 및 지역적 구조 차이로 해석된다.

상세 분석

이 논문은 지진 위험도 평가에서 기존에 널리 사용되는 ‘지진발생대(Seismogenic Zones)’와 관측 카탈로그 기반 소스 정의 방식을 재검토하고, ‘지진발생노드(Seismogenic Nodes)’라는 새로운 개념을 도입한다. 핵심 아이디어는 구조공학에서 적용되는 안전계수(safety factor)를 지진단층의 기계적 모멘트에 직접 적용함으로써, 단층이 발생시킬 수 있는 최대 모멘트를 보수적으로 추정하는 것이다. 이를 위해 저자는 ‘고정된 규모 증가(fixed increment of magnitude)’가 단층의 기계적 모멘트를 일정 비율로 증가시키는 것과 동등함을 수학적으로 증명하고, 이 비율을 ‘부분계수(partial factor)’라 명명한다.

연구에서는 이탈리아 전역을 대상으로 NDSHA(Neo Deterministic Seismic Hazard Assessment) 기법을 적용하였다. 첫 번째 소스 정의 방식은 기존과 동일하게, 카탈로그에 등재된 M ≥ 5 사건을 활성 지진발생대 내에 위치시켜 사용한다. 두 번째 방식은 MSZ(Morphostructural Seismic Zonation) 기반 패턴인식으로 도출된 지진발생노드를 활용하고, 각 노드에 대해 기준 규모에 안전계수 2.0에 해당하는 일정 규모 증가(ΔM)를 적용한다.

비교 결과, 두 방법이 생성한 위험도 지도는 전반적으로 높은 일치도를 보였으며, 이는 독립적인 데이터 세트(카탈로그 vs. 노드) 간의 상호 검증 역할을 한다. 특히 안전계수 2.0이 최적값으로 작용함을 실증적으로 확인했으며, 이는 구조공학에서 사용되는 Eurocode 등 국제 표준과도 일맥상통한다. 그러나 중앙 알프스 지역에서는 노드 기반 접근이 과도한 위험도를 예측했으며, 이는 해당 지역의 지질구조가 복잡하고 카탈로그의 불완전성이 크게 작용했을 가능성이 있다. 반대로 남동 시칠리아에서는 노드 기반 위험도가 낮게 나타났지만, 실험적 오차 범위 내에서 차이가 무시될 정도였으며, 실제 위험도는 카탈로그 기반 결과와 크게 다르지 않다.

이러한 결과는 지진발생노드가 기존 지진발생대와 카탈로그에 의존하는 접근법을 보완할 수 있음을 시사한다. 특히 카탈로그 완전성이 낮은 지역이나, 지질구조가 복잡해 기존 방법으로는 충분히 포착되지 않는 잠재적 단층을 식별하는 데 유용하다. 또한 안전계수를 명시적으로 도입함으로써, 설계 단계에서 위험도에 대한 보수적 여유를 체계적으로 반영할 수 있다. 향후 연구에서는 다른 지역에 대한 적용 검증, 안전계수의 지역별 최적화, 그리고 노드 식별 알고리즘의 정밀도 향상이 필요하다.