계절별 지하수위 변동에 따른 2·3차원 액상화 위험도 특성 분석

초록

지진 시 발생하는 액상화는 과잉간극수압 상승에 따른 유효응력 감소로 지반의 전단강도가 상실되는 현상이며, 이는 상부 구조물의 침하와 지중 시설물의 부상 등 심각한 도시 재난을 야기한다. 2017년 포항 지진 이후 국내에서도 액상화 위험 예측의 중요성이 증대되고 있다. 하지만 기존 평가는 지하수위의 계절적 변동성을 간과하고 2차원 평면에 국한되어 심도별 위험 분포를 파악하기 어렵다는 한계가 있다. 따라서 실질적인 액상화 위험 관리를 위해서는 지하수위의 시계열적 변동성을 반영함과 동시에, 지하 공간의 위험을 입체적으로 규명할 수 있는 3차원적 평가 체계의 도입이 필수적이다. 이에 본 연구는 Kriging 및 EBK 3D 기법을 통해 도출된 1분기(건기) 및 3분기(우기) 지하수위 분포를 253개 시추공 데이터와 결합하여, 계절적 변동성을 고려한 2차원 액상화 가능성 지수(Liquefaction potential index, LPI) 지도와 3차원 안전율 복셀(Voxel) 모델을 구축하였다. 두 모델을 비교 분석한 결과, 지하수위가 상승하는 우기에 액상화 위험도가 공통적으로 증가하였다. 다만, 고위험군 증가율은 2차원 LPI(11.74%p)가 3차원 복셀 모델(3.51%p)보다 현저히 높았는데, 이는 2차원 모델이 보수적인 위험 지역 선별에는 효과적이나 실제 위험 범위는 과대평가할 수 있음을 시사한다. 결론적으로, 광역적 예비 평가에는 보수적인 2차원 모델이 효율적이나, 지중 구조물의 실질적 안정성을 규명하는 정밀 평가에는 3차원 복셀 모델의 도입이 필수적이다. 따라서 평가의 효율성과 신뢰도를 동시에 확보하기 위해 두 모델을 연계하는 상호 보완적 접근이 요구된다.

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