이번 연구는 지진동, 액상화, 산사태, 지진해일을 부산광역시에서 발생 가능한 지진재해요소로 선정하고, 단주기 지진파와 중장주기의 지진파에 대해 지반공학적 특성을 고려한 정량화된 부산광역시 지진재해도 평가를 시도하였다. 지리정보시스템(GIS)을 활용하여 연구지역을 250 m × 250 m의 격자로 나누어 각 구역에 대한 재해도를 구축하였으며, 크리깅보간법(kriging interpolation)을 이용한 수치적 해석방법으로 수행되었다. (1) 지진동 재해도는 최대지반가속도로 표현하였으며, 최대지반가속도 산정을 위하여 연구지역의 지진구역계수와 재현주기 위험도 계수 2,400년에 대해 입력 암반 노두 가속도를 0.220g를 적용하였다. 지반증폭계수는 기반암의 깊이와 심부 30 m까지의 평균 전단파속도를 이용하여 기존 연구의 국내 부지분류 기준에 따라 결정하였다. (2) 액상화 재해도는 액상화 평가에 필요한 지반정보가 부족하기 때문에 액상화 간이평가법을 이용한 액상화 가능지수로 정량화하여 위험도를 지도상에 도시화하였다. (3) 지진에 의한 산사태 재해도는 충적층을 제외한 산악지역을 대상으로 분석하였으며, 유사정적 안전율과 Newmark 해석방법을 이용하여 대상지점의 사면 동적변위를 평가하였다. (4) 지진해일 재해도는 과거에 연구지역에서 발생한 지진해일의 파고와 기존 연구의 가상지진해일 수치실험의 최대파고, 1965년부터 현재까지 관측된 연구지역의 최대 조위를 종합하여 침수고도를 결정하였다. 분석결과, (1) 단주기의 경우 부산만, 수영만, 송정역 일대에서 높은 지반증폭계수를 가졌으며, 중장주기의 경우 낙동강 하구 서부 평야지대, 수영만, 부산만 일대에서 높은 지반증폭계수를 가졌다. 이는 토층이 두꺼울수록 단주기보다 중장주기의 지진파의 영향이 커지는 특성에 따른 것으로 판단된다. 같은 암반 노두 가속도를 적용하여 최대지반가속도를 도출 한 결과, 서부 평야지대는 단주기와 중장주기 모두 0.5 g 이상의 값으로 나타났으며, 부산만, 수영만은 단주기에서만 0.6 g 이상의 값을 나타냈다. (2) 액상화 평가 결과, 지진파 주기에 관계없이 서부 평야지대, 수영만, 부산만, 감천만이 LPI 값 15 이상을 값을 보이며 매우 높은 액상화 가능성을 지시하였다. 최대지반가속도는 상대적으로 낮았으나 LPI 값이 높게 나온 지역은 기반암의 심도가 깊거나 높은 사질토 함량을 가졌을 것으로 추정된다. (3) 산사태 재해도 역시 지진파 주기에 관계없이 백양산, 달음산, 개좌산, 대운산 일대에서 사면의 동적변위가 150 mm를 초과하는 값을 보여 산사태에 매우 불안정한 지역으로 나타났다. 10 mm 이상 150 mm 미만의 사면 동적변위를 가지는 지역은 중장주기보다 단주기의 영향이 크게 나왔는데 이는 사면의 추정 토심이 7 m 이하로 얕기 때문에 중장주기 파의 영향보다 단주기 파의 영향이 큰 특성이라 할 수 있다. (4) 강서구의 녹산산업단지와 사하구의 신평장림산업단지 일원, 수영만, 부산만 대부분의 지역이 지진해일로 인한 침수 가능 지역으로 도출되었다. 하지만 이번 연구에서 사용된 시추자료의 분산이 고르지 않아 보간기법에 따라 그 결과가 다르게 나타날 것으로 예상되며, 얕은 토심을 가지는 산지지역과 연약지반인 서부 평야지대와 항만 같은 지역이 혼재하므로 실제 지진 발생 시 증폭되는 지진파의 주기요소가 지반의 특성에 따라 달라질 수 있어 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 지표단층파열 재해도는 활성단층의 연장, 분절, 변위분포 등을 이용하여 평가하여야 하나, 현재까지 연구지역 내에 보고된 제4기 단층은 점(spot) 데이터로써 재해도 작성을 위한 단층 제반특성을 파악하기에 부족함이 있다. 따라서 활성단층의 추가적인 연구가 수행된 이후에 평가가 가능할 것으로 판단된다. 이번 연구 결과는 GIS 기반의 시나리오 지진재해 예측뿐만 아니라 지진피해 저감을 위한 정책 및 대책마련에 활용 가능할 것이다.

This thesis focuses on geotechnical aspects of seismic hazard assessment using geographic information system (GIS). Seismic hazard assessment of the study area is determined by four kinds: (1) ground motion, (2) liquefaction, (3) landslide and (4) tsunami. Processing methods of each seismic hazard assessment are as follows. (1) The ground motion is represented by peak ground acceleration (PGA) which multiplication of the seismic zone factor of Busan, recurrence interval of 2,400 year’s factor of Korea and the amplification factor. The amplification factor decided based on the local site classification criteria of the preceding research using the average shear velocity to the bedrock. (2) The liquefaction hazard is evaluated in terms of the Liquefaction Potential Index (LPI) because of lack of geotechnical information for a detailed liquefaction assessment. On the basis of Standard Penetrate Test (SPT) data, LPI is computed using the simplified procedure by Iwasaki (1985) and Seed & Idriss (1971). (3) The landslide hazard assessment caused by earthquakes is estimated by Newmark’s sliding block analysis, and the safety factor of landslide is calculated based on the limit equilibrium by using site response from geometrical characteristics of slope. (4) Inundation level caused tsunami was determined by integrating the run-up heights of the virtual earthquake in preceding the study, the tsunami run-up heights in the past and the maximum tidal heights observed from 1965 to present in the study area. The results of the analysis are as follows. (1) The amplification factor is high in Busan Bay, Suyoung Bay and Songjeong station on the short-term earthquake and in the western plains of the Nakdonggang River estuary on the long-term earthquake. This is due to the characteristic that the amplification of the seismic wave of the long-term earthquake is larger than that of the short-term earthquake. The result of the ground motion applying 0.220 g which is input acceleration of bedrock, the Nakdonggang River estuary showed 0.5 g on the short-term and long-term earthquake. But Busan Bay and Suyeong Bay showed more than 0.6 g only on the short-term earthquake. (2) As a result of the liquefaction hazard map, the Nakdonggang River estuary, Suyoung Bay, Busan Bay and Gamcheon Bay showed a very high liquefaction potential with LPI of more than 15 regardless of the seismic waves. Although the PGA was relatively low, but it is estimated that the depth of the bedrock is shallow or content of sand of soil is high in the region where the LPI value is high. (3) Landslide hazard were very unstable in slope due to the Newmark’s displacement of slope exceeding 150 mm in Mt. Baekyangsan, Mt. Daleumsan, Mt. Gaejwasan and Mt. Daeunsan. In the region with Newmark’s displacement of 10 mm or more and less than 150 mm, the effect on the short-term earthquake is more influential than on long-term earthquake, because the estimated depth of the soil is shallower than 7 m. (4) The Noksan Industrial Complex in Gangseo-Gu, Sinpyeong Jangrim Industrial Complex in Saha-Gu, Suyoung Bay, and Busan Bay have been largely inundated due to tsunami. Since the dispersion of the borehole data used in this study is uneven, it is expected that the result will be different according to the interpolation. It is considered that the term of the seismic waves amplified during an actual earthquake can be changed according to the characteristics of the ground because the mountainous area with shallow depth of bedrock and the estuary and harbors such as soft soil are mixed. In addition, the surface fault rupture hazard map should be evaluated using the length, segmentation, and displacement of the active faults. However, the active faults reported in the study area to date are point data, which is insufficient to grasp the overall fault characteristics for making the hazard map. Therefore, it can be evaluated after additional study of the active faults. The results of this study can be applied not only to GIS-based scenarios for prediction of seismic hazard, but also for policies and measures to mitigate earthquake risk.