지반진동 규제기준에서 진동레벨과 진동속도의 상호관계에 대한 고찰

Consideration on the Relation between Vibration Level and Peak Particle Velocity in Regulation of Ground Vibration

국내에서 발파풍과 지반진동을 취급하는 유일한 법규가 바로 환경부의 소음진동관리법이다. 하지만 이 법규는 생활소음과 생활진동을 주로 취급하고 있으므로 지반진동에 대한 안전기준을 dB(V) 단위의 진동레벨에 의해 규정하고 있다. 그러나 발파로 발생되는 지반진동은 충격진동에서 볼 수 있는 것과 같은 독특한 특성을 지니고 있으며, 그 지속시간도 기계류나 장비류, 시설물 등에서 발생하는 진동과 비교하여 매우 짧은 특성이 있다. 그러므로 발파작업에 대한 진동법규에서는 통상 구조물 손상에 대한 지반진동의 영향을 고려하여 안전기준을 최대입자속도(peak particle velocity; PPV)로 설정한다. 그럼에도 불구하고 진동파동의 주파수 스펙트럼에 대한 충분한 고려도 없이 PPV로부터 진동레벨(vibration level; VL)을 예측하거나 $m/kg^{1/2}$이나 $m/kg^{1/3}$ 단위의 환산거리에 따라 VL을 추정하려는 시도들이 있다. 이 시도들은 주로 발파공사 과정에서 소음진동관리법을 충족시키려는 목적으로 이루어지는 것으로 보인다. 그러나 원칙적으로 전체 주파수 스펙트럼 상에서는 속도나 가속도 피크치 사이에는 아무런 상관관계도 존재할 수 없다. 따라서 이러한 상관관계나 추정식의 유도작업은 반드시 동일하거나 매우 유사한 주파수 스펙트럼을 지니는 파동들에 한해서 수행되어야 한다.

The only law related to airblast and ground vibration control in Korea is the Noise and Vibration Control Act enforced by the Ministry of Environment. But this law mainly deals with the annoyance aspects of noises and vibrations in ordinary human life. Hence, the law defines the safety criteria of ground vibration as the vibration level (VL) of dB(V) unit. The ground vibrations produced from blasting, however, have the unique characteristics that can be shown in shock vibrations, and the duration is also very short compared to the vibrations from machinery, tools or facilities. Hence, vibration regulations for blasting operations usually define the safety criterion as the peak particle velocity (PPV) considering the effect of ground vibrations to structural damage. Notwithstanding, there are several attempts that predict VL from PPV or estimate VL based on the scaled distances (SD; in unit of $m/kg^{1/2}$ or $m/kg^{1/3}$) without considering their frequency spectra. It appears that these attempts are conducted mainly for the purpose of satisfying the law in blasting contracts. But, in principle there could no correlation between peaks of velocity and acceleration over entire frequency spectrum. Therefore, such correlations or estimations should be conducted only for the waves with the same or very similar frequency spectra.