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REFERENCE 》 액상화 모델링 및 3차원 분석 모듈
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  • 시추정보 기반의 액상화모델링 및 3차원 분석모듈
    국토지반정보 통합DB센터가 보유하고 있는 시추정보 추출의 효율화를 위해 액상화 분석 기초데이터 모델링 및 2·3차원의 액상화 분석맵 생성 모듈을 개발. 개발된 모듈을 통해 얻어진 액상화 분석 및 가시화 정보는 액상화 피해 예측 시스템으로 활용되어 지진 재해 대응, 지하안전관리 등 타 시스템과의 연계·활용 체계 구축에 활용이 가능하며, 안전시공, 지진 재해 대응 등 종합적인 의사결정 지원 체계 구축에 활용함.
  • 1) 기술 소개 : 액상화 모델링 및 3차원 분석 모듈
  • 최근 포항에서 일어난 지진으로 액상화 현상이 공식적으로 확인된바가 있습니다. 액상화란 토양이 응력을 받았을 때 강성과 전단강도를 상실하여 액체처럼 되는 현상으로 일반적으로 액상화 현상이 발생하면 물과 모래의 일부가 땅 위로 분출되어 공간이 생길 수 있으므로 도로침하나 싱크홀 발생의 위험이 있습니다. 때문에, 국내에서도 액상화 위험지도 제작의 필요성이 커지고 있으며 본 연구는 액상화 위험지도 제작을 위한 전국 시추정보 관련 정보를 추출하고 이러한 시추정보를 바탕으로 기초데이터 모델링과 3차원 분석을 위한 모듈을 개발하였습니다.
  • 2) 보간법
  • 보간법(혹은 공간 보간법)은 알려진 데이터 지점을 이용하여 새로운 데이터 지점을 구성하는 방식입니다. 공간에 대한 통계 자료가 필요할 때 가장 좋은 방법은 모든 지점에서 필요로 하는 자료를 직접 획득하는 것이나 비용과 시간 등의 문제로 인하여 모든 지점에서 원하는 값을 얻는다는 것은 현실적으로 불가능합니다. 따라서 많은 특정 지점을 선정하여 관측값을 얻은 후 이 데이터를 이용하여 알고자 하는 지점의 값을 예측하는 방법이 사용되고 있으며, 이러한 과정에 보간법이 많이 이용됩니다. 본 시스템에서는 대표적인 다음과 같은 6가지 보간법을 제공하고 있습니다.
  • 3) 보간법 종류
  • 가) 방사기반함수(Radial Basis Function, RBF)
    다변량 데이터의 보간을 위해 제안된 모델로 크리깅에 비해 생성이 용이하고 비선형이 강한 시스템을 잘 표현해주나 예측 성능이 민감하게 반응하는 단점이 있다.
    나) 자연화소(Natural Neighbor) 보간법
    이산 공간 집합의 Voronoi tessellation을 기반으로 한 보간법으로 가장 단순하며 비교적 근사치에 가까운 결과를 보여준다.
    다) 역거리 가중법 (Inverse Distance Weight, IDW)
    주변의 가까운 점으로부터 선형으로 결합된 가중치를 사용하여 새로운 셀의 값을 결정하는 방법. 가까이 있는 실측값에 더 큰 가중치를 주어 보간하는 방법으로 거리가 가까울수록 높은 가중치가 적용되기 때문에 역거리 가중법이라고 한다.
    라) 크리깅(불규칙 삼각망)
    이미 알고 있는 데이터들의 선형 조합으로 관심 있는 지점에서의 속성 값을 예측하는 지구 통계학적 방법으로 주위의 실측값들을 선형으로 조합하여 통계학적인 방법을 이용하여 값을 추정. 값을 추정할 때 실측값과의 거리뿐만 아니라 주변에 이웃한 값 사이의 상관 강도를 반영. 많은 양의 계산이 필요하지만 비교적 정확하다.
    마) 불규칙 삼각망(Triagulated Irregular Network, TIN)
    모든 점을 삼각형으로 연결하여 삼각형 내의 값을 계산하는 것으로 작은 영역에 비교적 적당하다.
    바) 스플라인(Spline) 보간법
    자료 점들의 부분집합에 점차 다항식을 적용시켜 나가는 연결 다항식을 스플라인 함수라고 한다. 함수는 일반적으로 완만하게 변하지만, 특정 구역에서는 급격히 변하는 경우도 있다. 스플라인 함수는 국부적으로 급격히 변화하는 함수의 거동에 우수한 근사값을 제공한다.
  • 4) 가시화
  • 가. Surface 가시화
    surface 가시화 기능은 일정 간격으로 보정된 지반 저항치 R을 가시화 하는 기능입니다. 지반 저항치 surface 가시화를 클릭하면 다음 그림과 같이 지반 저항치 surface 가시화가 된 화면이 출력됩니다.
    나. 3D 가시화
    3D 가시화 기능은 지반 저항치 2D 분석 결과를 바탕으로 3D 저항치 값에 대한 모델링을 하고 이를 입체적으로 화면에 도시하는 기능입니다. 도시된 화면은 확대/축소/회전 등이 가능하며 각 저항치 값에 대한 Legend (범례)를 지원하여 시각화에 도움을 줍니다. 다음은 지반 저항치 2D 분석 결과를 3D cube형태로 가시화 하는 개념도입니다.