서 론
국내 액상화 평가기준
구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)
내진설계기준(MOLIT, 2018)
연구지역 및 연구방법
연구지역
연구방법
액상화 평가기준 적용결과
포항지진 이전 기준 적용결과
포항지진 이후 기준 적용결과
차등 적용에 따른 안전율 적정성 검토
요약 및 결론
서 론
지진은 지진동에 의한 인명피해와 건물 붕괴뿐만 아니라 지진해일, 산사태, 액상화 등 다양한 2차 피해를 유발할 수 있다(MCT and EESK, 1997). 특히 액상화(liquefaction)는 포화된 느슨한 사질토 지반이 지진과 같은 동적 하중을 받을 때, 유효응력이 감소하여 전단강도를 상실하고 액체처럼 거동하는 현상으로(Seed and Idriss, 1971), 지반침하 및 측방유동을 유발하여 구조물 피해로 이어질 수 있다. 1964년 미국 알래스카 Good Friday 지진과 일본 Niigata 지진에서 대규모 피해가 보고되면서 액상화에 관한 본격적인 연구가 시작되었다(e.g., Seed and Idriss, 1967; Seed et al., 1976; Iwasaki et al., 1978). 국내에서는 2017년 포항지진(Mw 5.4) 당시 계기지진 관측 이래 최초로 액상화 현상이 다수의 모래화산(sand volcano) 형태로 관측된 바 있다(Gihm and Ko, 2019). 이를 계기로 국내에서도 액상화 현상의 지질학적 특징(e.g., Gahng, 2019; Gihm and Ko, 2019), 실내실험 및 수치해석(e.g., Choi et al., 2022; Oh et al., 2022), 위험도 평가 및 재해도 작성(e.g., Kwak et al., 2015; Baek and Choi, 2020; Lim et al., 2020) 등 관련 연구가 활발히 수행되고 있다. 이러한 학계의 흐름은 연구 단계에 그치지 않고 정부 차원의 제도적 대응으로 확대되었다. 국토교통부는 기존 구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)을 개정하여 내진설계일반(MOLIT, 2018)을 제정함으로써 보다 체계적인 액상화 평가 체계를 마련하고자 하였으며, 국립재난안전연구원은 국내 실정에 맞는 액상화 평가기법 개발과 액상화 위험지도 제작을 목표로 지속적인 연구를 수행해 왔다(NDMI, 2023a, 2023b). 그러나 이러한 제도적 정비에도 불구하고, 개정된 액상화 평가기준의 실제 적용 타당성에 대한 검토는 여전히 미흡한 실정이다(Ha and Oh, 2020). 특히 액상화 평가 결과에 직접적인 영향을 미치는 안전율 기준이 변경되었음에도 불구하고, 개정 전후 기준의 적용 결과를 체계적으로 비교·분석한 연구는 제한적이다. 따라서 이번 연구에서는 포항지진 이전에 적용되던 구조물기초설계기준(2016)과 포항지진 이후 개정된 내진설계일반(2018)에서 제시된 액상화 평가기준을 각각 적용하여 평가를 수행하고, 그 결과를 비교·분석함으로써 국내 액상화 평가기준의 타당성을 논의하고자 한다.
국내 액상화 평가기준
국내 액상화 평가는 1999년 해양수산부의 항만 및 어항시설의 내진설계기준을 시작으로 도로교설계기준, 구조물기초설계기준 등을 통해 평가 체계의 기틀이 마련되었다(MOF, 1999; MOCT, 2001, 2003). 이후 항만·교량·기초 구조물 등 사회기반시설을 대상으로 평가 절차가 구체화되었으며, 현재는 항만 및 어항 설계기준(MOF, 2019)과 내진설계일반(MOLIT, 2024)에 액상화 평가 절차가 명시되어 있다. 이번 연구에서는 포항지진을 기점으로 변경된 액상화 평가 체계를 비교하기 위해, 포항지진 이전까지 적용되어 온 구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)과 포항지진 이후 개정된 내진설계일반(MOLIT, 2018)에 제시된 액상화 평가기준 및 방법을 적용하였다(Table 1).
Table 1.
Comparison of liquefaction assessment criteria from 2016 Foundation Design Criteria and 2018 General Seismic Design
| Foundation Design Criteria (MOLIT, 2016) | General Seismic Design (MOLIT, 2018) | ||
|
Preliminary evaluation | Collection and analysis of geotechnical data for the target ground | ||
|
Simplified method |
• Liquefaction potential is evaluated using an FS, defined as the ratio of the cyclic resistance ratio (CRR) to the cyclic stress ratio (CSR) at a given depth for a specified (design) earthquake. • In the simplified method, an FS of 1.5 is adopted as the criterion for liquefaction occurrence. |
Main evaluation |
• Liquefaction potential is evaluated using an FS, defined as the ratio of the CRR to the CSR at a given depth for a specified (design) earthquake. • In the main evaluation, an FS of 1.0 is adopted as the criterion for liquefaction occurrence. • If the FS is ≤ 1.0, the stability of the foundation and ground under liquefaction is evaluated; if the FS ≥ 1.0, the site is judged to be safe against liquefaction. |
|
Accurate method |
• If the FS is ≥ 1.0 and ≤ 1.5, an accurate method using laboratory cyclic loading tests is applied. | ||
구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)
구조물기초설계기준(2016)은 액상화 평가를 예비평가, 간편평가, 상세평가의 3단계로 구분하여 단계적으로 수행하도록 규정하고 있다. 예비평가는 시추 주상도와 입도분포곡선 등 기초 지반자료를 바탕으로 액상화 발생 가능성을 1차적으로 판단하는 단계이다. 예비평가에서 액상화 발생 가능성이 있다고 판단된 경우, Seed and Idriss (1971)의 간편법을 적용하여 액상화에 대한 안전율(factor of safety, FS)을 산정하고, 이를 기준 안전율과 비교하여 액상화 발생 여부를 평가한다. 이때 구조물기초설계기준(2016)의 기준 안전율은 1.5로 제시되며, 안전율이 1.5를 초과할 경우 액상화에 대해 안전한 것으로 판정하여 상세평가를 생략할 수 있다. 반면, 안전율이 1.5 이하인 경우에는 액상화 발생 가능성이 있는 것으로 판단하여, 반복삼축시험 또는 반복단순전단시험 등 실내시험을 통한 상세평가를 수행하도록 하고 있다.
내진설계기준(MOLIT, 2018)
내진설계일반(2018)이 제정된 이후, 액상화 평가 절차는 기존의 3단계에서 예비평가와 본평가의 2단계로 간소화되었다. 이 과정에서 기존의 간편평가는 본평가로 명칭이 변경되었으며, 실내시험 기반의 상세평가 단계는 평가 절차에서 제외되었다. 이는 상세평가를 수행하기 위해서는 불교란 시료의 확보가 필수적이나, 국내 대부분의 현장 여건에서는 시간과 비용의 제약으로 인해 실질적인 적용이 어렵다는 점을 고려한 것이다. 평가 기법 측면에서는 간편법에 기반한 평가 체계는 유지되었으나, 액상화 발생 여부를 판단하는 기준 안전율이 기존 1.5에서 1.0으로 변경되었다.
연구지역 및 연구방법
연구지역
서울은 북북동–남남서 내지 북동–남서 방향의 추가령 단층계에 속하는 동두천단층, 왕숙천단층과 신갈단층이 관통하는 것으로 추정되며(Fig. 1a)(Lee et al., 2006; Hwang and Kihm, 2007; Kee et al., 2008; Choi et al., 2012), 한강을 중심으로 제4기 충적층이 광범위하게 분포한다(Fig. 1b and c). 또한 여의도와 잠실 일대는 1960년대 이후 도시 확장 과정에서 범람원과 공유수면을 대상으로 대규모 매립이 진행되면서 매립지가 넓게 조성되었다(Yun, 2022). 이와 같은 충적층과 매립지의 지반 특성은 단층 활동에 따른 지진 발생 시 액상화에 취약한 것으로 알려져 있다(Civico et al., 2015; Dhakal and Cubrinovski, 2025). 더불어 서울은 교통, 주거, 산업 등 핵심 인프라와 인구가 밀집된 대한민국 수도로서, 지진 발생 시 사회·경제적 피해 규모가 매우 클 것으로 예상된다.
Fig. 1.
(a) Topographic map of the study area with major faults. Bold red lines indicate the traces of the Chugaryeong Fault System. (b) Simplified geological map of the study area (modified from Kim and Hong, 1975; Hong et al., 1981, 1982; Won et al., 1981; Koh et al., 2004; Koh and Song, 2005) and (c) geographic map of the study area.
연구방법
지진 발생 시 지표면 지반운동은 지진동의 진폭 및 주파수 특성과 부지 고유의 지반 조건에 따라 크게 좌우된다. 따라서 액상화 평가에 앞서 지반분류를 수행하고 이에 따른 지반증폭계수를 산정하는 과정이 선행되어야 하며(Sun et al., 2005), 이번 연구에서는 지반응답해석 결과와 실측자료를 바탕으로 지반분류 및 증폭계수를 제시한 Sun (2010)의 국내 지반분류 기준을 적용하여 액상화 평가를 수행하였다(Table 2).
Table 2.
Site classification system used in Korea where the mean Vs to determine amplification factors based on site-specific seismic response analysis and measurement data in Korea (Sun, 2010)
일반적으로 부지 고유의 특성은 전단파속도(shear wave velocity,Vs)를 통해 정량화될 수 있으며(Sun et al., 2007), 이번 연구에서는 지반분류 및 지반증폭계수 산정을 위해 지표면으로부터 30 m 깊이까지의 평균 전단파속도인 Vs30을 산정하였다. Vs30은 부지의 평균적인 동적 특성을 대표하는 지표로서, 광역 규모의 지반분류 및 지반증폭 평가에 널리 활용되고 있다(Kim and Hong, 2022). 기반암 심도가 30 m 이상인 경우에는 Borcherdt (1994)가 제안한 식 (1)을 적용하였으며, 기반암의 심도가 30 m 미만인 경우에는 Sun (2010)이 제안한 식 (2)를 적용하였다.
여기서, 식 (1)의 di는 심도 30 m 이내 i번째 지층의 두께(m), Vsi는 i번째 지층의 평균 전단파속도(m/s), n은 심도 30 m 이내 지층의 수를 의미한다. 식 (2)의 Cs는 평균 전단파속도 보정계수, Ds는 기반암까지의 심도(m), VsDs는 Ds까지의 평균 전단파속도(m/s)를 의미한다. 전단파속도(Vs)는 현장시험을 통해 직접 확보하지 못하는 경우, 표준관입시험 N값(SPT-N)으로부터 도출된 물성치를 경험적 상관식에 적용하여 산정할 수 있다. 이번 연구에서는 서울에 대한 물리탐사 자료가 제한적이므로, SPT-N 값을 기반으로 Sun et al. (2005)이 제안한 식 (3)을 적용하여 Vs를 산정하였다.
서울의 Vs30은 최소 99 m/s에서 최대 1,500 m/s까지의 넓은 분포를 보이며, 지반분류에서 B부터 E까지 모든 종류의 지반이 나타난다(Fig. 2). 지반 B는 주로 연구지역 북쪽의 북한산, 도봉산, 수락산과 남쪽의 관악산 등 산지 지형에 분포하며, 지반 E는 주로 한강을 따라 발달한 충적층에 분포하는 양상을 보인다.
전 세계적으로 액상화 평가는 Seed and Idriss (1971)가 제안한 간편법을 기반으로 수행되고 있다(Youd and Idriss, 2001). 국내의 액상화 평가 역시 해당 간편법을 준용하며, 반복전단응력비(Cyclic Stress Ratio, CSR)와 반복저항응력비(Cyclic Resistance Ratio, CRR)의 비로 정의되는 안전율을 산정하고 이를 통해 액상화 발생 여부를 판정하도록 규정하고 있다(식 (4)).
CSR은 지진 시 지반에 유발되는 전단응력과 이에 대응하는 유효 수직응력의 비로 정의되며, 식 (5)를 통해 계산된다. 여기서, amax는 지표면 최대 지반가속도(g), σν와 σν′은 평가 깊이에서의 전체 수직응력(kPa)과 유효 수직응력(kPa)을 각각 의미하며, rd는 응력감소계수이다. amax는 지표면에서의 최대지반가속도(Peak Ground Acceleration, PGA)를 활용하거나 지반응답해석을 통해 산정할 수 있다. 서울 전역을 대상으로 많은 시추자료를 이용하는 광역 평가에서는 지반응답해석을 적용하기에는 시간 및 비용 측면의 제약이 크므로(Jeon et al., 2024), 지반분류에 따른 지반증폭계수를 이용하여 지표면 PGA를 산정한 후, 이를 식 (5)에 적용하여 CSR을 계산하였다.
CRR은 지반의 액상화 저항 능력을 나타내며, 일반적으로 표준관입시험, 콘관입시험(CPT), 전단파속도 등의 현장시험 결과에 기반한 경험식으로 산정된다. 국내에서는 SPT-N값을 이용하는 방법이 가장 널리 활용되고 있으며(Song et al., 2018), 이번 연구에서는 현장에서 획득한 N값에 유효상재압 및 에너지 효율 등을 고려하여 보정한 (N1)60을 적용하여 식 (6)과 같이 CRR을 산정하였다.
또한 이렇게 산정된 CRR은 지진규모 7.5에 대한 값이므로, Seed and Idriss (1982)가 제안한 규모 보정계수(Magnitude Scaling Factor, MSF)를 식 (7)과 같이 적용하여 중약진 지역인 국내 조건에 적합하도록 보정하였다.
Iwasaki et al. (1978)은 지표면에서부터 심도 20 m 까지의 안전율과 심도별 가중치를 고려한 액상화 가능지수(Liquefaction Potential Index, LPI)를 식 (8)과 같이 제안하였다. 여기서, z는 대상 지반의 심도, F(z)는 액상화에 대한 안전율 함수로서 해당 심도의 안전율이 1.0을 초과하는 경우에는 , 1.0 이하인 경우 로 정의된다. w(z)는 심도에 따른 가중치 함수로, 심도가 20 m 이하이면 , 20 m를 초과하는 경우에는 으로 정의된다.
Iwasaki et al. (1978)이 제안한 식 (8)은 연속적인 적분 형태로 제시되어 있으나, SPT-N값은 특정 심도에서 불연속적으로 측정된다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 자료의 불연속적인 특성을 반영하기 위해 Luna and Frost (1998)가 제안한 식 (9)를 적용하여 LPI를 산정하였다. 여기서, Hi는 액상화 발생 가능 지층의 두께, Wi는 해당 깊이(z)에 대한 가중치를 의미한다.
이렇게 산정된 LPI는 Sonmez (2003)가 제안한 분류기준을 적용하여, 액상화 위험도를 ‘발생하지 않음(Non-liquefiable)’, ‘낮음(Low)’, ‘중간(Moderate)’, ‘높음(High)’, ‘매우 높음(Very High)’의 5단계로 구분하였다(Table 3).
Table 3.
Liquefaction Potential Index classification (Sonmez, 2003)
| LPI | Liquefaction potential |
| 0 | Non-liquefiable |
| 0 < LPI ≤ 2 | Low |
| 2 < LPI ≤ 5 | Moderate |
| 5 < LPI ≤ 15 | High |
| LPI > 15 | Very High |
액상화 평가기준 적용결과
이번 연구에서는 안전율과 LPI를 활용하여 액상화 평가를 수행하였다. 먼저 각 설계기준에서 제시하는 기준 안전율을 적용하여, 산정된 안전율이 기준값 이하인 경우 ‘액상화 발생가능’으로 판정하였다. 이후 도출된 ‘액상화 발생가능’ 영역을 대상으로 LPI를 산정하여 액상화 위험도를 평가하였으며, 안전율 기반 평가와 LPI 기반 위험도 평가 간의 공간적 일치도를 비교·분석하였다.
포항지진 이전 기준 적용결과
구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)에서 제시한 기준 안전율 1.5를 적용한 결과, 연구지역의 약 69%에 해당하는 영역이 ‘액상화 발생가능’으로 판정되었다(Fig. 3a). 이 과정에서 액상화 발생 가능성이 없는 산지 지형까지 ‘액상화 발생가능’ 영역에 포함되는 것으로 나타났다. 또한 ‘액상화 발생가능’으로 판정된 영역을 대상으로 LPI를 산정하여 액상화 위험도를 평가한 결과, 위험도가 ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’에 해당하는 영역이 일부 포함되었다(Fig. 3b). 이는 안전율 기준에 따른 판정 결과가 LPI 기반 위험도 분포를 충분히 반영하지 못하며, 두 평가 결과 간의 공간적 일치도가 낮음을 의미한다. 이러한 결과는 기준 안전율 1.5가 액상화 발생 가능성을 보수적으로 판단하는 데에는 유리할 수 있으나, 공간의 합리성과 변별력이 요구되는 액상화 위험도 평가 및 재해도 작성에서는 과대평가의 문제를 야기할 수 있음을 시사한다.
Fig. 3.
(a) Spatial distribution of liquefaction-prone areas evaluated using 2016 Foundation Design Criteria, which are widespread across the study area outside of mountainous regions. (b) Corresponding distribution of the LPI, which shows that areas classified as “low” to “non-liquefiable” occur within the FS-based liquefaction-prone zones.
포항지진 이후 기준 적용결과
내진설계일반(MOLIT, 2018)에서 제시한 기준 안전율 1.0을 적용한 결과, ‘액상화 발생가능’ 영역은 기존 기준 대비 약 32% 수준으로 감소하였다(Fig. 4a). 이 과정에서 산지 지형과 LPI 기반 위험도 평가에서 ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’에 해당하는 영역이 ‘액상화 발생가능’ 영역에서 제외되면서, 기존 기준에서 나타난 과대평가 문제는 상당 부분 완화된 것으로 나타났다. 그러나 동시에 LPI ‘높음’ 및 ‘매우 높음’에 해당하는 일부 위험 영역이 ‘액상화 발생가능’ 영역에서 제외되는 현상이 확인되었다(Fig. 4b). 이러한 결과는 개정된 기준이 기존의 과대평가 문제를 완화할 수 있으나, 동시에 액상화 위험이 큰 영역 일부를 반영하지 못하는 과소평가 문제가 발생함을 보여준다.
Fig. 4.
(a) Spatial distribution of liquefaction-prone areas evaluated using 2018 General seismic Design, showing a substantial reduction compared with 2016 Foundation Design Criteria. (b) Corresponding distribution of the LPI, which shows that some areas classified as having “high” or “very high” liquefaction potential are excluded from the FS-based liquefaction-prone zones.
차등 적용에 따른 안전율 적정성 검토
앞서 확인된 기존 및 개정 기준의 한계를 보완하고 보다 합리적인 안전율 기준을 도출하기 위해, 본 연구에서는 안전율을 1.0에서 1.5까지 0.1 단위로 세분화하고, 각 안전율 기준에 따라 도출된 ‘액상화 발생가능’ 영역과 LPI 기반 액상화 위험도 분포 간의 공간적 일치도를 비교·분석하였다(Fig. 5).
본 연구에서는 각 안전율 기준에 따라 도출된 ‘액상화 발생가능’ 영역과 LPI 기반 액상화 위험도 분포 간의 공간적 일치도를 정량적으로 평가하기 위해 혼동행렬(Confusion matrix) 기반의 평가지표를 적용하였다(Sokolova and Lapalme, 2009; Powers, 2011). 혼동행렬은 예측 결과와 실제 결과의 일치 여부를 정량적으로 평가하는 데 널리 사용되는 방법으로(Won and Jun, 2024), True Positive (TP), False Positive (FP), False Negative (FN), True Negative (TN)의 네 가지 경우로 구분할 수 있다(Fig. 6).
본 연구에서는 안전율 기준에 따른 ‘액상화 발생가능 및 액상화 미발생’ 판정을 예측값(Predicted)으로, LPI 기반 위험도 분포를 실제값(Actual)으로 설정하였다. 이는 실제 액상화 발생 사례가 제한적인 상황에서 액상화 위험도 분포를 정량적으로 비교·평가하기 위해, 널리 활용되는 LPI를 기준 지표로 적용한 것이다. TP는 안전율 기준에서 ‘액상화 발생가능’으로 분류된 영역 중, LPI가 ‘높음’ 및 ‘매우 높음’으로 평가된 경우이며, FP는 안전율 기준에서 ‘액상화 발생가능’으로 분류되었으나, LPI가 ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’으로 평가된 경우를 의미한다. 또한 FN은 안전율 기준에서 ‘액상화 미발생’으로 분류되었으나, LPI가 ‘높음’ 및 ‘매우 높음’으로 평가된 경우, TN은 안전율 기준에서 ‘액상화 미발생’으로 분류된 영역 중, LPI가 ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’으로 평가된 경우를 의미한다. 이러한 네 가지 경우를 바탕으로 정밀도(Precision)와 재현율(Recall)을 산정하였으며, 두 지표를 균형적으로 고려하는 F1-score를 최종 평가지표로 활용하였다. 이러한 평가지표는 액상화 평가 및 예측 연구(Ozsagir et al., 2022; Chithuloori and Kim, 2025; Muftuoglu and Dehghanian, 2025)뿐만 아니라, 자연재해 취약성 평가 연구에서도 널리 활용되고 있다(Le et al., 2023; Hakim et al., 2025).
정밀도(Precision)는 Positive로 예측된 결과 중 실제 Positive에 해당하는 비율을 의미하며, 식 (10)을 통해 계산할 수 있다. 즉, 안전율 기준에 따라 ‘액상화 발생가능’으로 분류된 영역 중, 실제 LPI가 ‘높음’ 및 ‘매우 높음’으로 평가된 영역의 비율을 의미한다. 안전율이 1.0에서 1.5로 증가함에 따라 정밀도는 0.78에서 0.40까지 점차 감소하는 경향을 보였다(Table 4). 이는 안전율이 증가할수록 ‘액상화 발생가능’으로 분류되는 영역이 확대되면서, LPI ‘낮음’ 및 ‘발생하지 않음’으로 평가된 영역의 포함 비율이 함께 증가하여 정밀도가 감소한 결과로 해석된다.
재현율(Recall)은 실제 Positive인 것 중 Positive로 예측된 비율을 의미하며, 식 (11)을 통해 계산할 수 있다. 즉, 실제 LPI가 ‘높음’ 및 ‘매우 높음’으로 평가되는 영역 중 안전율 기준에 따라 ‘액상화 발생가능’으로 분류된 비율을 의미한다. 안전율이 1.0에서 1.5로 증가함에 따라 재현율은 0.63에서 0.99까지 점차 증가하는 경향을 보였다(Table 4). 이는 안전율이 증가할수록 ‘액상화 발생가능’으로 분류되는 영역이 확대되면서, LPI ‘높음’ 및 ‘매우 높음’으로 평가된 영역이 해당 영역에 포함되는 비율이 증가한 결과로 해석된다.
F1-score는 정밀도와 재현율을 모두 반영하여 두 지표간의 균형을 고려한 평가가 가능하며, 식 (12)와 같이 산정된다. F1-score는 0과 1 사이의 값을 가지며 값이 1에 가까울수록 안전율 기준 판정 결과와 LPI 기반 액상화 위험도 분포 간의 공간적 일치도가 높음을 의미한다. 본 연구에서는 안전율 기준별로 산출된 F1-score를 비교하여, 가장 높은 값을 보인 안전율을 연구지역의 지반 조건을 가장 합리적으로 반영하는 액상화 평가 기준으로 판단하였다.
평가 결과, F1-score는 0.57에서 0.73 범위의 값을 보였으며, 안전율 1.1, 1.2, 1.0, 1.3, 1.4, 1.5의 순서로 높은 값이 도출되었다(Table 4). 이는 안전율 1.1에서 안전율 기반 액상화 평가 결과와 LPI 기반 액상화 위험도 분포 간의 공간적 일치도가 가장 높음을 의미한다.
Table 4.
Precision, recall, and F1-score for each FS
| FS | Method | ||
| Precision | Recall | F1-score | |
| 1.0 | 0.78 | 0.63 | 0.698946 |
| 1.1 | 0.67 | 0.79 | 0.729907 |
| 1.2 | 0.58 | 0.91 | 0.706456 |
| 1.3 | 0.50 | 0.96 | 0.661882 |
| 1.4 | 0.48 | 0.98 | 0.614065 |
| 1.5 | 0.40 | 0.99 | 0.571282 |
따라서 본 연구에서는 연구지역인 서울의 지반 조건을 가장 합리적으로 반영하는 것으로 판단되는 안전율 1.1을 새로운 액상화 평가기준으로 제안한다.
요약 및 결론
이번 연구는 서울을 대상으로 구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)과 내진설계일반(MOLIT, 2018)에서 제시하는 평가기준을 적용하여 액상화 평가를 수행하고, 그 결과를 비교·분석함으로써 국내 액상화 평가기준의 적정성을 검토하고자 하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 표준관입시험 자료를 활용하여 Vs30를 산정하고 지반분류를 수행하였으며, 안전율(FS)과 액상화 가능지수(LPI)를 활용하여 액상화 평가를 수행하였다.
(2) 구조물기초설계기준(MOLIT, 2016)에서 제시하는 안전율 1.5를 적용한 결과, 연구지역 전반에 걸쳐 ‘액상화 발생가능’으로 평가되어, 액상화 위험을 과대평가하는 경향을 보인다.
(3) 반면, 내진설계일반(MOLIT, 2018)에서 제시하는 안전율 1.0을 적용한 결과, LPI ‘높음’ 이상으로 평가된 일부 영역이 ‘액상화 발생가능’ 영역에서 제외되어, 액상화 위험을 과소평가하는 경향을 보인다.
(4) 이를 보완하기 위해 안전율을 1.0에서 1.5까지 0.1 단위로 세분화하여 안전율 기반 액상화 평가 결과와 LPI 분포 간의 공간적 일치도를 분석한 결과, 안전율 1.1에서 안전율 기반 평가와 LPI 간의 공간적 일치도가 가장 높게 나타났다.
(5) 따라서 이번 연구에서는 기존 기준(안전율 1.5) 및 개정 기준(안전율 1.0)의 한계를 보완하고, 연구지역인 서울의 지반 조건을 가장 합리적으로 반영하는 것으로 판단되는 안전율 1.1을 새로운 액상화 평가기준으로 제안한다.
(6) 본 연구의 분석 결과는 서울 지역의 지반 특성을 기반으로 도출된 것이므로, 이를 타 지역에 적용하기 위해서는 해당 지역의 지반 특성을 고려한 추가적인 연구가 필요하다. 또한 향후 지반조사 자료 확보와 더불어 실제 액상화 발생 사례를 활용한 후속 연구가 병행된다면, 본 연구에서 제시한 평가 기준의 적용성과 신뢰성이 더욱 향상될 것으로 기대된다.
