1.서 론

서울시가 연구용역을 통해 서울시 건축물에 대한 건축 구조 안전 현황을 조사한 결과(2011년 기준), 전체 서울시 건축물 중 약 93%가 건축 구조 안 전 부적합 건물인 것으로 나타났으며, 그 중 주거용 건물은 94.4%가 내진 성능을 갖추고 있지 않았다. 현재 우리나라 전체 인구의 약 50%가 수도권 (서울, 경기, 인천)에 거주하고 있으며, 특히 서울시의 인구밀도는 16,343 명/km²(우리나라 전체 국토의 인구밀도 503명/km²의 약 32배 수준)으로 수도권 지진 발생 시 큰 피해가 우려된다.

해외에서는 2008년 쓰촨성 지진(규모 8.0)으로 인해, 69,225 명이 사망 하였고 379,640 명이 부상당하였으며 17,939 명이 실종되는 등 큰 인명피 해가 발생하였다[1]. 2010년 칠레 지진(규모 8.8) 시, 521 명의 사상자가 발생하였고 30 만 채 이상의 건물이 크고 작은 피해를 입거나 붕괴되었다 [2]. 2011년 뉴질랜드 크라이스트처치 지진(규모 6.2) 시, 강진동뿐만 아니 라 지진과 함께 발생하는 지반의 액상화 및 산사태에 의해 181 명의 사상자 가 발생하였고, 건축물의 피해가 상당하였다[3]. 이 당시 주거용 건물에 의 한 경제적 피해가 NZ $13 billion(한화 10.4조 원), 상업용 건물에 의한 피 해가 NZ $4 billion(3.2 조 원), 사회기반구조물에 의한 피해가 NZ $3 billion(2.73 조 원)으로 총 NZ $20 billion(16 조 원)의 금전적 피해가 발 생했으며, 이는 뉴질랜드 GDP의 10%에 해당한다고 보고되었다[3].

강진 지역에서는 이러한 피해를 줄이기 위해 기존에 발생한 지진으로 인 한 피해를 분석하고 이에 따른 재난 대응 제도를 마련할 수 있지만, 우리나 라와 같이 지진으로 인한 피해 경험이 거의 전무할 경우 지진 시나리오 분석 을 통해 지진 피해를 예측하여 대비할 수 있다.

지진피해예측 연구는 지진 시나리오를 선정하고, 해당 지진에 의한 피해 를 예측, 분석하는 분야로 나눌 수 있다. 이는 “우리나라에는 어떠한 지진이 발생할 것인가?”와 “그러한 지진이 발생했을 때, 무슨 일이 벌어질 것인 가?” 같은 질문에 대답할 수 있으며, 실제로 시나리오 연구는 정책 및 제도 마련의 의사 결정에 활용되고 있다. 현재 미국의 방재기관인 FEMA (Federal Emergency Management Agency)에서는 오랜 기간 동안 지진 뿐 아니라 허리케인과 홍수에 대한 시나리오 연구를 진행해 왔으며, 그 결과 의 하나로 HAZUS(Hazard U.S.)[4] 프로그램을 개발하여 각종 재난에 대 한 피해를 예측할 수 있도록 하였다. 우리나라 또한 국민안전처에서 ‘지진 재해대응시스탬’[5]을 개발하여 지진으로 인한 피해를 예측할 수 있도록 시스템을 마련하였다. 그러나 ‘지진재해대응시스탬’은 소프트웨어가 외부 에 공개되어 있지 않으며, 소프트웨어의 내부에 접근하더라도 시설물의 개 수 및 위치, 구조적 특성과 같은 정보를 수정하여 실행하는 것은 불가능하 다. 또한 피해 예측 결과가 인명피해와 시설물의 손상 및 파괴 수를 추정할 수는 있지만, 직·간접 경제적 손실 피해액 산출은 아직 불가하기 때문에 사 회적인 피해수준을 예측하지 못한다.

따라서 본 연구에서는 서울시에서 인구밀도가 높은 곳 중 하나인 강남구 에 발생 가능한 지진 시나리오를 선정하고, 이에 따른 서울시 강남구의 건축 물 손상 수준 및 경제적 피해를 예측하고자 한다. 본 연구에서는 지진피해예 측을 위해 위에서 언급한 HAZUS의 분석기법을 활용하였다. HAZUS는 미국의 시설물과 지반 및 지진학적 특징을 표준화 하여 개략적인 피해수준 을 예측하기에 우리나라에 적용할 경우 실제 피해수준과 다소 상이할 수는 있지만, 본 연구에서는 국내 시설물의 지진피해를 예측할 수 있는 최신 기법 의 분석 및 적용을 주요 목적으로 하였다.

2.지진 피해 예측기법

지진에 의한 피해 지표는 시설물의 파손과 구조물의 균열 및 파단 등과 같 은 물리적인 피해(Damage)와 그로 인한 경제적, 시간적, 인적 손실(Loss) 로 표현할 수 있다. 또한 주진(Main shock)에 의한 직접적인 피해와 지진과 함께 동반하는 화재, 산사태, 쓰나미, 지반의 액상화 및 시설물 기능 정지에 따른 사회·경제적 파급효과 등에 의한 간접적인 피해로 나뉜다. 본 연구에 서는 직접적인 지진 피해로서 연구대상지역의 건축물의 물리적 피해와 그 에 따른 경제적 손실을 예측하였다.

직접적인 지진 피해를 예측하는 과정은 Fig. 1과 같다. 본 연구에서 대상 지역은 서울시 강남구로 결정하였으며, 대상 지역 건축물의 개수를 조사하 고 구조형식과 용도에 따라 분류하였다. 대상 지역의 지반조건은 건물의 위 치마다 다를 수 있으나 분석을 단순화하기 위하여 모두 S_D지반으로 가정하 였다. 지진시나리오는 건축구조기준(KBC2009)[6]의 설계스펙트럼에 상 응하는 지진의 규모와 진원거리를 추정함으로써 결정하였다. HAZUS[4] 에서는 건축물을 구조형식과 구조물 전체 높이에 따라 일반화하여 역량곡 선을 제시하였으며, 그에 따른 취약도 곡선을 제공하고 있다. 본 연구에서 는 우리나라 건축물의 내진성능과 손상수준의 정의가 HAZUS에서 제공 하는 건축물 내진성능 및 손상수준과 동일하다는 가정 하에 분석을 수행하 였다.

3.지진 시나리오 선정

Lumantarna et al.[7]은 중약진지역에서 규모 6이상, 진앙거리 10 km이 내의 지진이 일어날 확률은 매우 희박하다고 서술하였다. 이에 근거하여 본 연구에서는 지진 시나리오 범위를 지진규모 5.0~6.5, 진앙거리 10~45 km 로 결정하였다. 우리나라 환경을 반영하여 조남대와 박창업[8]이 개발한 감 쇠식(Eq. (1))이며 우리나라의 넓은 영역에서 보편적으로 사용할 수 있도 록 개발된 감쇠식이다. 그러나 감쇠상수가 기존 국내연구결과에 비해 크기 때문에 상대적으로 작은 지반가속도값이 예측되는 특징을 지닌다. Eq. (1) 을 이용해 진원거리와 규모 변화에 따라 등재해도 스펙트럼을 작성하고, 이 를 건축구조설계기준[6]의 설계스펙트럼(2400년 재현주기 지진의 2/3 수 준)과 비교하여 스펙트럼 형태가 유사한 지진 시나리오를 선정하였다.

식 (1)에서 A는 암반(SB지반)의 가속도(cm/sec²), R은 진원거리(km), C 는 계수이다. 계수 C는 지진 규모와 관련하여 규정되며, Eq. (2)로 계산된다.

Eq. (2)에서의 계수 ξ는 스펙트럼 가속도의 주파수 또는 PGA, PGV에 따 라 주어진다. Eq. (1)과 Eq. (2)를 이용하여 규모가 5.0, 5.5, 6.0, 6.5일 때 와 진원거리가 15, 20, 30, 45 km일 때 지진 시나리오의 등재해도 스펙트럼 을 작성하여 Fig. 2에 나타내었다. Fig. 2에는 지진 시나리오의 스펙트럼 뿐 아니라 우리나라 건축물의 설계 응답 스펙트럼(지역계수 0.22, S_B지반)을 같이 작성하여 비교하였다.

전체 지진 시나리오 중에서 설계 응답스펙트럼과 가장 유사한 세 가지 지진을 Table 1과 같이 선정하였다. 본 연구에서 시나리오 1(S.1)과 2(S.2) 의 진원거리는 15 km로 진원 깊이 10 km 가정 시 진앙거리는 11 km이며, 강남구의 중심에서 약 11 km거리에 위치한 지역 중 남한산성에서 지진이 발생하는 것으로 가정하였다. 시나리오 3(S.3)은 약 20 km 거리에 위치한 용인시 시청 부근으로 가정하였다. 시나리오 1(S.1, M_w=6, R=15 km)의 스 펙트럼은 설계스펙트럼이 설계스펙트럼의 가속도 값보다 전 주기에서 작 게 나타나지만 규모 6의 지진 중에서 가장 큰 응답을 보이며, 시나리오 2(S.2, M_w=6.5, R=15 km)는 설계스펙트럼보다 0.7초 이후 가속도 응답이 약간 크고, 시나리오 3(S.3, M_w=6.5, R=20 km)은 1초 이후 장주기 영역의 가속도 응답이 설계스펙트럼과 유사하게 나타났다.

4.지진 시나리오에 의한 건축물의 구조적 피해

미국 FEMA에서는 지진, 홍수, 태풍, 허리케인 등 재해로 인한 피해를 예측하기 위해 HAZUS프로그램[4]을 개발하였다. HAZUS의 방법론에 따르면 시설물 별 지진발생과 함께 동반하는 범람(Inundation), 화재 (Fire), 잔해(Debris), 인명피해(Casualties), 대피(Shelter), 직/간접적 경 제피해(Indirect/direct Economic loss)등을 예측할 수 있다. 본 연구에서 는 HAZUS의 절차 및 방법론을 바탕으로 본 연구의 범위인 건축물 손상으 로 인한 직접적인 경제피해를 예측하기 위해 MATLAB 프로그램(The MathWorks)으로 수치예측모델을 수립하였다.

강남구 지역의 남북/동서의 거리가 10.9 km, 9.89 km 이므로 위하여 강남구를 행정동에 따라 14개 구역으로 분할하였으며, 진앙거리를 진원지 (S.1과 S.2=남한산성, S.3=용인시 부근) 로부터 행정동의 중심까지로 가 정하였으며, 모든 건물은 각 행정동의 중심에 위치하는 것으로 가정하였다. 또한 각 행정동의 지반조건은 모두 S_D지반 특성을 지닌 것으로 가정하였다. Table 2와 3에는 강남구의 각 동에 위치한 건물을 조사한 정보수집 결과를 건물의 구조형식과 용도에 따라 분류하여 정리하였다. 건축물의 정보수집 은 국가통계포털[9] 및 강남구 주민센터[10]의 통계자료를 바탕으로 실시 되었으며, 부동산 및 지도 웹서비스를 추가적으로 활용하여 건물의 위치 및 개수를 재확인하였다. 총 4명의 인원이 2개월 동안 정보수집을 실시하였으 며, 구조형식 분류체계, 위치, 개수를 조사하였다. Table 2에서 구조형식 분 류는 ‘구조형식’+‘건물높이’에 따라 표현이 되었으며, 구조형식은 S1철골 모멘트골조, C1 콘크리트 모멘트골조, C2 콘크리트 벽식 구조, C3 조적 채 움벽이 있는 콘크리트 모멘트 골조를 의미하며, 높이는 L(Low), M(Mid), H(High) 세 가지 수준으로 각각 5층 이하(L), 6~10층(M), 11층 이상(H) 을 의미한다. 구조형식에 따른 건축물 분포는 저층 콘크리트 건물의 벽식 구 조(C2L), 모멘트골조(C1L), 조적 채움벽이 있는 모멘트골조(C3L) 순으 로 많았다. 고층건물(H) 중 약 87%가 벽식 구조(C2H)였으며, 이는 강남구 내에 고층 아파트 단지가 밀집되어 있기 때문으로 판단된다. HAZUS[4]에 서 건물의 용도는 주거용 건물로서 단독주택(RES1), 조립식 주택(RES2), 다가구주택(RES3), 숙박기관(RES4), 기숙사(RES5), 양로원(RES6), 상 업용 건물로서 소매상점(COM1), 도매상점(COM2), 비전문 서비스센터 (COM3), 사무실(COM4), 은행(COM5), 종합병원(COM6), 병원 및 요 양원(COM7), 음식점(COM8), 극장 및 영화관(COM9), 주차장(COM10), 산업 시설로서 대규모 및 소규모 공장(IND1, IND2), 식·약품 및 화학 공장 (IND3), 금속 및 광물 공장(IND4), 첨단기술 공장(IND5), 공사현장 사무 소(IND6), 농업용 건물로서 농장(AGR1), 종교 건물로서 종교 및 비영리 단체의 건물(REL1), 정부기관으로서 행정사무소(GOV1), 경찰서 및 소방 서와 같은 응급대응기관(GOV2), 교육시설로서 초·중·고등학교(EDU1), 대학교(EDU2)로 세분화 되어 있다. Table 3에는 주거, 상업, 종교, 정부기 관, 교육시설로 크게 분류하여 건물의 분포를 나타내었다. 정보수집결과에 따르면 70%의 건물이 주거용, 나머지는 상업용 건물이었고, 종교, 정부, 교 육시설은 극소수 존재하였다. Fig. 3은 Table 2와 3의 용도 및 구조형식별 시설물 인벤토리 분포를 나타낸다.

4.1.손상수준의 정의

건물의 손상수준은 HAZUS의 정의를 그대로 사용하였다. 손상수준 (Damage state; Limit state)은 4단계로 손상정도가 미세 손상(Slight damage), 일반 손상(Moderate damage), 심각한 손상(Extensive damage), 완전 파 괴(Complete damage)로 정의하였다. 손상수준은 건물의 구조형식에 따 라 그 정의의 상세를 달리하고 있지만, 대체적으로, 미세손상은 주요 구조 부재 단부에 미세균열이 발견되거나 접합부에 작은 변형이 일어났을 경우 를 의미하며, 일반 손상은 주요 구조부재 단부에 큰 균열이 발생하거나, 철 골조의 경우 일부 부재가 항복함을 의미하며, 심각한 손상은 대부분의 주요 구조부재가 항복함을 의미하며, 완전 파괴는 구조물이 무너지거나 그렇지 아니하더라도 즉시 붕괴될 가능성이 높은 상태임을 뜻한다.

4.2.손상수준 도달 확률 및 피해 분포

지진 발생 시, 구조물이 정의된 손상수준에 도달할 확률을 구하기 위해 서는 내진성능평가 및 지진 취약도 분석을 수행하여야 한다. 내진성능평가 는 본 논문 2장에서 작성된 지진 시나리오를 ADRS (Acceleration – Displacement Response Spectrum)형태로 작성한 후에, 구조물의 역량스펙트럼 (Capacity spectrum)을 이용하여 성능점(Performance Point)를 구함으 로서 수행하였다. 성능점은 S_d(Spectral displacement)와 S_a(Spectral Acceleration) 로 표현되며, 구조물 및 비구조요소의 취약도 함수를 통해 두 개의 스펙트럼 값에 상응하는 손상 확률을 구할 수 있다.

본 연구에서는 우리나라 건축물의 내진특성이 HAZUS에서 정의하는 건축물 구조 형식 및 이에 따른 역량스펙트럼, 취약도 곡선과 동일한 것으로 가정하였으며 이를 지진시나리오 분석에 사용하였다. HAZUS의 역량스 펙트럼과 취약도 곡선은 구조물에 적용된 내진설계 적용 여부에 따라 High-, Moderate-, Low-, Pre- code로 나누어 제공한다. 내진설계 등급은 UBC[11]의 지역분류에 따라 정의되며, High-code는 지진지역4(지역계 수 0.4), Moderate-code는 지진지역 2B(지역계수 0.2), Low-code는 지진 지역 1(지역계수 0.075), Pre-code는 내진설계가 수행되지 않은 경우로 정 의되어 있다. 서울시에 위치한 건축물 중 약 93%가 내진성능을 확보하고 있지 못하다는 점을 감안하여 강남구 시설물을 Pre- code(비내진)로 가정 하였다. 그러나 고층 건물(11층 이상)의 경우 대부분 아파트이며, 내진설계 기준이 제정되기 전에 축조된 아파트의 대개는 재건축 등으로 멸실되어 다 른 건물들에 비해 비교적 내진설계 확보 비율이 높다. 이러한 점을 감안하여 강남구의 고층건물 모두를 Low- code로 가정하였다. Fig. 4는 HAZUS에 서 지진 시나리오를 일반화된 ADRS로 작성하는 방법을 보여준다. 가속도 일정구간은 감쇠식을 통해 얻어진 단주기(T=0.3초)일 때 스펙트럼 가속도 값으로 지정된다. 속도일정구간은 주기가 1초일 때 스펙트럼 가속도 값을 기준으로 1/T값과 비례하는 곡선으로 작성된다. 가속도 일정구간의 직선 과 속도일정구간의 곡선이 교차하는 지점이 ‘Corner period’ T_AV가 된다. 속도일정구간에서 변위일정구간으로 바뀌는 지점인 T_VD는 Eq. (3)을 통해 구할 수 있으며,변위일정구간의 스펙트럼 가속도 값은 1/T²과 비례한 값을 지닌다.

이를 통해 작성된 스펙트럼은 S_B지반의 ADRS이며, S_D지반의 스펙트 럼을 작성하기 위해 HAZUS의 미국 중·동부 지역(CEUS)을 대상으로 한 지반증폭계수를 적용하였고 S_D지반의 경우 KBC2009에서 제시하는 증폭 계수와 동일한 값을 지닌다.

Fig. 5는 성능점 산정 방법을 시나리오 2(Mw= 6.5, R= 15 km)에 대해 압구정동에 위치한 고층 콘크리트 벽식 건물을 예시로 보여준다. 일반화된 ADRS형태의 지진 시나리오 스펙트럼은 가속도영역의 감소계수 R_A와 속 도영역 감소계수 R_V로 크기가 축소된다. 구조물의 역량스펙트럼이 감소된 시나리오지진 스펙트럼과의 교차점이 성능점이 되며, 정확한 성능점을 계 산하기 위해서는 반복적인 계산이 필요하다. Eq. (4)와 Eq. (5)는 유효감쇠 율(β_eff)로 표현된 R_A와 R_V의 식이다.

유효감쇠율(β_eff)은 탄성 감쇠율 5%에 시간이력감쇠 β_H를 더한 값으로 β_H는 Eq. (6)과 같이 정의한다.

Eq. (6)에서 κ는 HAZUS에서 구조형식에 따라 정의하는 감쇠계수이며, Area는 이력곡선의 전체 면적이고, D와 A는 최대 변위 및 가속도 응답을 의미한다. Fig. 6은 C2H 건물의 스펙트럼 변위에 따른 각각의 손상 수준 별 취약도 함수를 보여준다. 산정된 성능점 값은 S_d = 9.51 cm, S_a = 0.14 g 으 로, 취약도 곡선 상에서 S_d = 9.51 cm에 상응하는 확률을 각 손상수준 별로 구할 수 있다. 이 때 확률은 정의된 손상수준에 도달하거나 그 수준을 넘어 설 확률을 의미한다. Fig. 6에서 N, S, M, E, C는 비손상(None damaged), 미세 손상(Slight damage), 일반 손상(Moderate damage), 심각한 손상 (Extensive damage), 완전 파괴(Complete damage)를 의미한다. 1개 동 의 건물을 대상으로 정의된 손상수준을 넘어설 확률로써 피해정도를 평가 할 수 있지만, 다수의 건물을 대상으로 할 때는 비율의 개념이 필요하다. 특 정한 건물이 완전 파괴 수준에 도달한 경우는 하위 손상수준에 해당하는 미 세 손상, 일반 손상, 심각한 손상 수준을 이미 넘어선 상태이나, 피해 수준을 표현 시에는 완전 파괴라 칭한다. 이러한 개념을 적용하여 완전 파괴에 도달 할 확률에서 심각한 손상 도달 확률을 제하여 완전 파괴 손상수준의 비율을 산정함이 마땅하다. Table 4는 손상수준 초과확률과 손상수준 비율에 대한 관계를 보여준다. 이러한 방식으로 시나리오 1(S.1), 2(S.2), 3(S.3)에 대해 각 행정동에 위치한 건물들의 성능점을 각기 계산하였다. 성능점 계산 시 사 용된 지진스펙트럼은 시나리오에 따라 남한산성 또는 용인시에서 지진 발 생 시 각 행정동까지의 거리에 따른 감쇠를 적용한 스펙트럼을 사용하였다. 이 때 모든 건축물은 위치하고 있는 행정동의 중심에 위치하는 것으로 가정 하였다. 각 행정동에 위치한 건축물의 성능점 계산 결과를 통해 각 손상수준 에 도달한 건물들의 비율을 구하였으며, 대표적으로 압구정동의 결과는 Table 5에 주어져있다. 시나리오 분석 결과, 고층 건물보다 저층 건물에서 피해 수준이 큰 것으로 나타났다. Fig. 7 (a), (b), (c)는 강남구에 위치한 저 층 콘크리트 건물의 피해 분포를 보여주며, Fig. 8 (a), (b)는 건물 중 가장 많 은 용도로 사용된 주거와 상업용 건물의 피해 분포를 나타낸다.

Fig. 9는 3 가지 지진 시나리오에서 전체 건물에서 심각한 손상 이상의 피해를 입은 건물의 비율을 나타낸다. 대체적으로 규모 6.5 진원거리 15 km 에 해당하는 지진 시나리오(S.2)에 의한 피해가 컸다. 구조형식 별로는 첫 번째 시나리오(S.1, 규모 6.0 진원거리 15 km)에서 저층 철골 모멘트골조 (S1L), 저층 콘크리트 모멘트골조(C1L)와 채움벽이 있는 저층 콘크리트 모멘트 골조(C3L)의 건물들 중 각각 14.4%, 16.7%, 23.8%가 심각한 손상 이상의 피해를 입었고, 두 번째 시나리오(S.2, 규모 6.5 진원거리 15 km)에 서는 저층 철골 모멘트골조(S1L), 저층 및 고층 콘크리트 모멘트골조(C1L, C1H), 채움벽이 있는 저층 콘크리트 모멘트 골조(C3L) 건물 중 39.5%, 43.2%, 45.4%, 49.1%가 심각한 손상 이상의 구조적 피해를 입었다.

Fig. 10은 강남구에 위치한 건물에 가장 큰 피해를 입힌 두 번째 시나리 오(S.2)에서 구조형식별 피해수준 분포를 나타낸다. 콘크리트 벽식 건물의 경우 심각한 손상 수준 이상의 피해를 입은 건물의 비율이 중층 건물은 31.1%, 고층 건물은 27.8%로 저층 건물에 비해 피해의 정도가 경미하였다. 저층 콘크리트 건물(C1L, C2L, C3L)과 저층 철골 모멘트골조(S1L)의 경 우 심각한 손상 수준 이상의 피해를 입은 건물의 비율이 각각 39.5%, 43.2%, 38.4%, 49.1%로 중층 및 고층 건물에 비해서 피해 비율이 7~22% 가 더 크게 나타났다.

5.직접적인 경제피해 예측

본 연구에서는 직접적인 경제적 손실을 지진 발생 시 구조물 손상으로 인한 보수비용 및 재건비용의 합으로 정의하였다. 보수비용은 재건비용의 비율로서 계산되는데 이는 건물의 손상 수준에 따라 결정된다. Eq. (7)과 Eq. (8)은 보수비용 계산식이다.

Eq. (6), Eq. (7)에서 CS_ds,i는 손상수준(ds; damage state)에 도달한 i 용 도의 수리비용(Cost of structural damage)을, BRC_i는 i 용도 건물의 재건 비용(Building Replacement Cost)을, PMBTSTRds,i는 i 용도의 건물이 해당 손상을 입은 비율(the Probability of the Model Building Type)을 의미하며, RCSds,i는 i 용도의 건물이 정의된 손상수준에 도달했을 때 재건 비용의 일정 비율(보수비용/재건비용)로 표현되는 구조물 보수계수이며, HAZUS의 데이터를 사용하였다. 재건비용은 강남구 건물의 현물가치 (2015. 9. 기준)[12]를 조사하여 사용하였다. Eq. (9)는 Eq. (7), Eq. (8)로 시나리오 2(S.2)일 때 압구정동에 위치한 C2L구조형식 주거용건물의 보 수비용 계산 예시를 보여준다.

이와 동일하게 Eq. (7), Eq. (8)로 비구조요소의 직접적인 경제손실를 예측할 수 있다. HAZUS의 비구조요소 취약도 곡선으로 손상수준에 따른 초과확률을 계산할 수 있으며, 그로써 계산한 각 손상수준에 상응하는 비율 과 비구조요소 보수 계수를 이용하여 경제손실을 예측하였다. 비구조요소 의 보수비용은 창문, 가구, 바닥, 천장 등 비 구조요소의 파손으로 인한 손실 을 의미한다.

Table 6에는 압구정동에 위치한 건물들의 구조 및 비구조요소 손상으로 인한 직접적 경제피해를 재건비용의 비율로서 나타내어 용도별로 정리하 였으며, 값이 1이 되면 해당 용도의 건물은 모두 재건돼야 함을 의미한다. C2L-RES3C건물을 예시로, 해당 건물 유형의 전체 재건비용이 425억 원 (25억, 17개 건물)으로 구조물 피해로 인한 경제손실 6.06 억 원, 비구조요 소 피해로 인한 경제손실 13.7 억 원이 나타났으며, 재건비용에 대한 경제 손실 비율이 0.0464(19.7 억 원/425 억 원)로 나타났다. Table 6에서 RES3 (B~F)는 한 건물에 B: 3~4, C:5~9, D:10~19, E:20~49, F: 50이상의 세대 가 있는 다가구 주택을 의미하며 그 외 용도는 3장에서 언급한 바와 같다. COM2용도의 C1L건물의 손실액은 지진 시나리오에 따라 건물 재건비용 의 5.69%(S.1), 14.08%(S.2), 8.24%(S.3)로 타 건물에 비해 가장 크게 나 타났으며, RES3F용도의 C2H 건물(아파트)의 경우 1.38%(S.1), 4.71%(S.2), 2.22%(S.3)로 가장 작았다.

Fig.10은 강남구 전체의 직접적 경제피해 예측 결과를 나타낸다. Fig. 10(a)를 통해 고층 콘크리트 벽식 건물(C2H)의 경제적 손실이 3.8조 원 (S.1), 9.1 조원(S.2), 4.4 조원(S.3)으로 각 시나리오별로 강남구 전체 경제 손실의 47.3%, 47.0%, 44.8%에 해당하였다. Fig. 10(b)는 건물 용도에 따 른 직접적 경제피해 분포를 나타낸다. 전체 피해 중 70.3%(S.1), 68.5% (S.2), 68.1%(S.3)가 주거용 건물, 전체의 27.8%(S.1), 29.7%(S.2), 30.0%(S.3)가 상업용 건물의 손실로 나타났다. 그 외 용도의 건물로 인한 경제손실은 2%수준이었다.

Table 7에는 직접적인 경제피해 예측 결과를 정리하였다. 시나리오 1(S.1, M_w = 6.0, R=15 km)에 의한 강남구의 직접적 경제피해는 8조 원 (US$ 6.96 billion)으로 구조물 피해로 인한 경제적 손실이 3.4 조 원(US$ 2.97 billion), 비구조물피해로 인한 경제적 손실이 4.6 조 원(US$ 3.99 billion)이었다. 시나리오 2(S.2, M_w = 6.5, R=15 km)에 의한 피해는 19 조 원(US$ 16.7 billion)으로 구조물 피해로 인한 경제손실이 7.9 조 원 (US$ 6.83 billion), 비구조물피해인한 손실이 11 조 원(US$ 9.85 billion) 이었다. 시나리오 3(S.3, M_w = 6.5, R=20 km)에 의한 피해는 9.7 조 원 (US$ 8.39 billion)으로 구조물피해로 인한 손실 4.1 조 원(US$ 3.55 billion), 비구조물피해로 인한 손실이 5.6 조 원(US$ 4.84 billion)으로 나 타났다.

6.결 론

본 연구에서는 KBC 2009에서 정의하고 있는 우리나라 설계응답스펙 트럼을 바탕으로 지진 시나리오 (규모(M_w): 5.0~6.5, 진원거리(R)=15~45 km)을 선정하였으며, 이에 따른 서울시 강남구의 건축물 손상 및 직접적인 경제적 손실을 예측하였다. 지진 시나리오에 따른 건축물 손상 및 경제적 피 해 수준을 산정하기 위해, 미국 FEMA에서 개발한 HAZUS [4] 프로그램 의 분석 절차 및 방법을 활용하였다. 또한 본 연구에서는 강진동에 의한 건 축물의 직접적인 경제적 피해만을 산정하였으며, 지진과 동반하여 발생하 는 화재, 산사태, 지반의 액상화, 그 외의 간접피해 등은 반영하지 않았다.

본 연구를 수행하며 사용한 가정은 다음과 같다.

상기 가정에 따른 본 연구의 결과는 다음과 같다.