유효응력 해석법을 활용한 낙동강 삼각주 지역 액상화 평가

Analysis of Liquefaction Susceptibility in the Nakdonggang Delta Region via Effective Stress Analysis

2017년 포항 지진 당시 액상화 현상이 발생하여 피해가 상당하였다. 그러나, 우리나라는 안정대륙권에 위치하여 액상화 피해 사례가 드물고, 널리 사용되는 액상화 평가 간편법은 국내에서 검증된 적이 없다. 본 연구는 낙동강 삼각주 지역 몇몇 위치에서 유효응력 해석법을 활용하여 액상화 평가를 실시하고 그 결과를 Boulanger and Idriss (2008)의 간편법과 비교하였다. 액상화 평가를 위해 동래단층 상에 규모 6.2의 가상지진 시나리오를 가정하고, 광대역 하이브리드 지반운동 시뮬레이션을 통해 지반운동을 생성하였다. OpenSeesPY와 다중 항복 소성 모델을 활용하여 유효응력 해석을 실시하였다. 두 방법 간의 액상화 평가 결과는 큰 차이가 있었으며, 간편법은 퇴적층이 얕은 곳이 액상화에 더 취약한 것으로 분석하였고, 유효응력 해석은 천부 퇴적층이 느슨한 곳이 액상화에 더 취약한 것으로 분석하였다. 본 연구 결과는 국내에서 액상화 평가 간편법의 적용성을 면밀히 검토할 필요가 있음을 시사한다. 추후 연구에서는 실내 실험 등을 활용하여 지반의 동적 특성을 유효응력 해석에 정확히 반영할 필요가 있다. 이를 통해 유효응력 해석법을 검증하고, 유효응력 해석법과의 비교를 통해 국내에서 검증되지 않은 간편법의 국내 실무 적용 가능성을 평가할 필요가 있다.

During the 2017 M5.4 Pohang earthquake, significant damage occurred because of liquefaction. However, South Korea is located in a stable continental region where earthquakes are rare, and the widely-used simplified liquefaction assessment methods have not been validated domestically. Hence, this study evaluates liquefaction at several locations in the Nakdonggang Delta region via effective stress analysis and compares the results with those of the simplified method of Boulanger and Idriss (2008). For the liquefaction assessment, a hypothetical earthquake scenario with a magnitude of 6.2 on the Dongnae Fault was assumed, and ground motions were generated via broadband hybrid ground motion simulation. The effective stress analysis was performed using OpenSeesPY and a multi-yield plasticity model. The results of the liquefaction assessment revealed significant differences between the two methods. The simplified method indicated that shallow sediments in the Nakdonggang Delta region were more susceptible to liquefaction, whereas the effective stress analysis indicated that loose, shallow sediments were more vulnerable. These results suggest that simplified liquefaction assessment methods must be carefully validated for application in South Korea. Future studies will need to accurately reflect dynamic soil properties based on experimental data to help validate effective stress analysis methods and assess the applicability of simplified methods for practical application in South Korea.