Journal of the Korean Housing Association. 25 April 2019. 63-71
https://doi.org/10.6107/JKHA.2019.30.2.063

ABSTRACT


MAIN

I. 서 론

1. 연구의 배경 및 목적

도시지역은 인구와 다양한 시설의 밀집으로 재해발생시 피해규모가 대규모일 가능성이 높다. 그동안 우리나라는 지진에 안전하다고 인식되어 왔지만 근래 지진 발생 빈도가 잦아지며 주생활에 불안감이 높아지고 있다. 기상청에 따르면 우리나라 지진 발생 빈도는 지난 10년간(2008~2017년) 총 917회가 발생하였으며, 특히 2016년 9월 12일 경상북도 경주시에서 규모 5.8의 지진은 우리나라 내륙 지진 역사상 최대 규모의 지진이다. 이어 2017년 11월 15일 경상북도 포항시 흥해읍에서 규모 5.4의 지진과 여진으로 해당지역과 주변지역은 물론 우리나라 전체에서 물적정신적 피해를 가져왔고 경각심을 가져온 것이 사실이다.

이를 통해 우리나라는 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 것을 인식하고 있다. 이에 지진에 대한 대응뿐만 아니라 위험과 안전에 대해 사전에 파악하고 피해를 저감하기 위한 대책 수립이 필요하다. 정부에서는 지진방재 정책으로 지진방재종합대책수립, 지진재해대책법 제정, 지진방재 개선대책 수립 등 지진에 대한 여러 정책들을 세우고 있다. 그러나 홍수나 태풍 등 다른 재해보다 지진피해가 상대적으로 적어 지진에 대한 근본적인 대책 수립이 미비하다.

따라서 지진으로 인한 도시재해의 효율적인 대비책이 필요하고, 건축물 내진현황에 따른 취약성 및 위험성에 대한 상세조사 및 검토가 선행되어야 한다. 또한 지진으로 인한 도시재해에서 안전한 주거환경 조성에 대한 평가와 주민들에게 정보를 알려 줄 수 있는 시스템의 구축이 필요하다.

따라서 본 연구는 지역의 지진 안전도 즉, 내진설계에 대한 현황분석을 통해 표준화된 평가 모형을 제시하여 피상적인 현황파악으로 지역의 재난유형별 위험도 측정수준에서 벗어나, 보다 적실성 있는 정책적 함의를 이끌어내고자 한다. 또한, 지진 안전성 검토에 관한 연구방법론적인 측면도 목적 중의 하나이다. 나아가 지진 및 자연재해에 안전한 도시 조성을 위한 기본적인 자료 구축을 제시하여 주거생활자에게 정보를 제공할 수 있도록 한다.

2. 연구의 범위

본 연구는 대구시의 지진에 대한 안전도를 분석하고, 각 행정구역의 실태를 검토해보기 위해 대구시의 도심인 중구와 부도심인 달서구를 대상으로 하였으며 주생활자가 직접 느낄 수 있는 동(네)단위로 세분하여 분석하였다.

연구의 자료는 건축물관리대장의 물리적인 속성자료를 사용하였다. 공간적 분포분석을 위한 지도(도면)자료는 통계청에서 제공하는 행정구역 및 집계구별1) 지도 자료를 활용하였고, ArcGIS를 이용하여 가공하였다.

Table 1.

Research's Data (2016)

DivisionMain ContentBasis of data
Seismic designNumber of stories, area, year, structure, use etc. of buildingsBuilding ledger
Map (Location information)Administrative district of Daegu and census output areas boundary drawingStatistics Korea GIS data

Note. The latest data of the building ledger is 2018, but the time range has been set to 2016 in order to coincide with the latest year (2016) of census output areas.

주요 자료를 세부적으로 살펴보면, 건축물 내진설계 현황파악을 위하여 2016년 대구시 건축물대장을 활용하였다. 건축물대장은 크게 일반건축물대장2)과 집합건축물대장3)으로 구분되며, 집합건축물대장은 표제부와 전유부4)로 나눠진다. 일반건축물대장은 일반건축물의 동별, 층수별, 구조, 용도, 면적 소유자현황 등을 제공하며, 집합건축물대장은 집합건축물의 정보를 제공한다.

한편 구축되어 있는 자료를 검토한 결과 본 연구에서는 일반건축물대장과 집합건축물대장(표제부)을 활용하여 내진설계 현황 분석을 진행 하였다.

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Figure 1.

Types of Building Ledger

내진설계가 되어 있는지를 파악하기 위해서는 건축물대장의 항목 중 ‘내진성능 적용 여부’를 작성하는 칸이 마련되어 있지만, 2017년 이후 신축건물은 의무표기 대상으로 되어 있으며, 2017년 이전에 신축 건물들은 대부분 항목이 비워져 있는 실정이다. 따라서 내진설계 대상에 대한 법적 기준에 따른 적용 현황 파악과 건물의 분포 분석을 위해 건축물 대장의 항목들 중에서 내진설계 법적 기준에 부합하는 항목 및 건축물의 특성과 관련이 높은 항목들을 아래의 <Table 2>와 같이 선정하였다.

Table 2.

Selection of Item of Building Ledger Used as Application Standard of Seismic Design

TypeDivisionReason for selection
PhysicalLot numberLocation description of the building
Main structureDurability of buildings
Main useMeasure the degree of economic damage
Stories above groundLegal standard for the application of seismic design
The most damaging space when an earthquake occurs
HeightLegal standard for the application of seismic design
Year of completionApplication point of seismic design object
Determine damage levels according to the degree of aging of buildings
Gross floor areaLegal standard for the application of seismic design
Building coverage ratioArea scale of the building
Floor area ratioHeight scale of the building

3. 선행연구와 차별성

지역 안전도에 대한 많은 연구들이 꾸준히 진행되어 왔으나, 홍수나 태풍 등 다른 재해보다 지진피해가 상대적으로 적어 지진에 대한 안전성의 연구는 아직 많이 부족한 실정이다. 또한 나라별, 도시별 특성이 다르므로 이를 반영한 표준화된 평가 모형 및 지표의 개발이 필요하다.

지진재해위험도 측면의 선행연구를 살펴보면, Ryu and Hong(2005)은 대도시 중심지역의 재난위험도 평가에 관한 연구를 하였으며, 시설위험도, 화재위험도, 피난위험도의 종합위험도를 통해 기존 도심지역의 방재상 문제점과 재난 피해를 줄이기 위한 개선방안을 제시하였다.

Jeong, Shin, and Hwang(2010)은 도시지역의 재해위험도 평가 모형을 화재위험도, 건물붕괴위험도, 대피위험도, 가스폭발위험도를 종합한 종합위험도로 제시하였고, 재해위험 평가를 통해 재해 발생 시 그 피해량을 최소화하는 데 목적이 있다.

Kang and Kim(2011)은 지진피해예측시스템(HAZUS)을 이용하여 사례지역의 지진 위험성, 시설물 취약성 분석을 통해 지진피해 규모를 예측하였다. 또한, 지역별 지반특성에 따라 재해크기가 다르게 나타날 수 있음을 강조하였다.

Song et al.(2016)은 지진 피해 취약도 분석에 대하여 지진의 피해 사례와 지질도의 지층특성, 건축물대장의 건물특성 자료를 통하여 취약성 인자를 선정하여 공간적으로 분석하는 방안을 도출하고, 이를 합산하기 위한 방안으로 방재주제도 제작기법을 이용한 처리 방안을 제시하였다.

내진성능평가 측면에서 살펴보면, Kim et al.(2007)은 건축물 대장, 건축도면, 수치지형도 등을 활용하여 지진내진평가 항목별로 현황조사를 하였다. 이를 GIS와 연계하여 지진의 위험도를 체계적으로 관리하고 분석할 수 있는 평가체계를 수립하였다.

앞서 살펴본 선행연구의 경우 크게 지진재해위험도와 시설구조물 분석을 중심으로 진행하였다. 본 연구에서는 건축물의 주구조, 주용도, 준공연도, 연면적 등을 구체적으로 분석 검토한다. 또한, 지역의 지진 안전도 평가 모형, 지진 안전도 등급 제공 등 기존의 연구 보다 구체적이며, 주민 생활에 지진 정보를 줄 수 있는 특징을 가지고 있다.

II. 국내 지진발생현황 및 내진설계 기준

1. 국내 지진발생현황

최근 10년간(2008~2017년) 국내 지진 발생 횟수는 총 917건이며, 2016~2017년 51.8%로 2016년에 급격히 증가하였다. 이는 최근 9.12 경주지진과 11.15 포항지진에 따른 여진으로 지진 발생 횟수가 증가하는 추세를 보인다.

Table 3.

The Number of Earthquakes in The Last 10 Years (2008~2017)

DivisionSumNumber of earthquake occurrences per year
08091011121314151617
Sum917 (100.0)46 (5.0)60 (6.5)42 (4.6)52 (5.7)56 (6.1)93 (10.1)49 (5.3)44 (4.8)252 (27.5)223 (24.3)
Seoul-----------
Busan4(0.4)-1--1-1-1-
Daegu5(0.5)---11-3---
Incheon51(5.6)25-65182526
Gwangju4(0.4)-----1--12
Daejeon1(0.1)1-------1-
Ulsan32(3.5)1-13525366
Sejong-----------
Gyeonggi9(1.0)311--1111-
Gangwon28(3.1)-133141168
Chungbuk8(0.9)---113-1-2
Chungnam80(8.7)257343364610
Jeonbuk29(3.2)55147-1114
Jeonnam52(5.7)65452453414
Gyeong buk396(43.2.)813891315711185127
Gyeong nam29(3.2)52-142-375
Jeju69(7.5)277653781113
North Korea120(13.1)12151010771032026

Reference: Korea Meteorological Administration (2017)

지역별로 살펴보면, 경북이 396(43.2%)건으로 가장 많이 발생하였고, 다음으로 북한, 충남 순으로 나타났다. 대구시는 전국에 비해 발생횟수 5(0.5%)건으로 적은편이지만 경북 주변에 위치하고 있어 영향을 많이 받는다. 또한, 인구가 밀집되어 있고, 노후화된 건축물이 많아서 지진발생 시 큰 피해를 초래할 수 있다.

여기에서 최근의 경북의 실태를 간략하게 살펴본다. 포항지진 규모는 5.4, 경주지진 규모는 5.8이었으나 포항지진에 더 큰 피해가 발생하였다. 경주지진5)의 인명피해는 23명 부상, 이재민 111명으로 집계되었으며, 재산피해 5,368건으로 약 110억 원의 피해를 초래하였다. 포항지진6)의 인명피해는 92명 부상, 이재민 1,797명, 재산피해 총 551억원이 발생하였고, 국내에서 처음으로 액상화 현상이 발생하였다. 이와 같이 큰 피해를 가져왔지만 피해수습을 위한 대책이 대부분이고 통계학적으로 주민들에게 지진에 대한 주거환경에 대한 안내는 미흡한 실정이다.

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Figure 2.

Current Situation of Domestic Earthquake Damage

Reference: Pohang Earthquake damaged buildings Safety check results unpublished ‘Residents anxiety’ (The Kyongbuk Ilbo, 2017.11.22.); Pohang Earthquake 1 year. Abandoned damage building (The Maeil Shinmun, 2018.11.13.)

2. 내진설계 적용 대상 법적 기준

건축법에 따르면 ‘88년에 최초로 내진설계 적용 대상에 대한 법적 기준을 수립하였으며 총 5회 개정되었다.

연도별로 내진설계 적용 대상의 기준을 살펴보면, ’88년 층수 6층 이상, 연면적 10만 m2 이상에서 ’96년에 연면적 1만 m2로 강화되었다. ’05년에는 층수 3층 이상, 연면적 1천 m2으로 기준이 대폭 강화되었으며, ’09년에는 건축물 높이 13 m, 처마높이 9 m 이상, 기둥과 기둥 사이 10 m 이상으로 구체적인 기준을 적용하였다. ’15년에는 연면적을 500 m2로 강화하였고 ’17년에는 층수를 2층 이상으로 강화하였다.

규모 기준에 있어서 우리나라 내진설계는 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」의 별표10(지진구역 및 지역계수), 별표11(중요도 및 중요도계수), 별표12(건축물의 내진등급기준)를 적용한 건축물의 등급에 따라 설계토록 규정되어 있다. 그러나 일반적으로 리히터규모로 환산한 값이 산출되어 통용되고 있다. 따라서 본 연구에서도 일반적으로 활용하고 있는 지진규모(리히터규모)를 적용하여 연구를 진행한다.

Table 4.

A History of the Change in Application Standard of Seismic Design

DivisionNumber of storiesGross floor areaHeightScales
Before '88.2.28.No criteriaNo criteriaNo criteriaNo criteria
'88.3.1~'96.1.5More than 6 floorsMore than 100,000 m2No criteria5.5~6.5
'96.1.6~'05.7.17More than 10,000 m2No criteria6.0~6.5
'05.7.18~'09.7.15More than 3 floorsMore than 1,000 m2No criteria
'09.7.16~'15.9.21More than 13 m6.5~7.0
'15.9.22~'17.2.3More than 500 m2
'17.2.4~'17.11.30More than 2 floors
After '17.12.1.More than 200 m2

Note. Reorganization based on「Rule on the structure standard of the building, etc.」and Research on improvement plan of the system compared with the earthquake of the National Maritime Authority facility.

III. 대상지 건축물 현황

1. 대상지 현황

중구는 분지 형상인 대구시의 중앙 저지대에 도심이 형성되어 동편에 흐르는 신천을 경계로 동수성구로 나뉘며 명덕로를 경계로 남구, 달성공원 서편 기슭과 비산동 동편을 경계로 서달서구와 경계를 이루고 있다. 대구역의 동서로 뻗은 경부선 철로를 따라 북구와 경계를 이룸으로써 동·서·남·북·수성·달서구에 둘러싸인 대구시의 중심지역에 위치하고 있다. 면적은 7.06 km2 (대구시 전체의 약 0.8%)로 주거지역 3.38 km2, 상업지역 3.12 km2, 녹지지역 0.56 km2로 구성되어 있다. 인구는 80.928명(약 3.25%)이며 38,294세대이다.

달서구는 대구시 신개발 중심지역으로 경부·중앙·중부내륙고속도로지선·광주대구고속도로가 연결되는 교통의 요충지로서 동쪽은 성당로를 경계로 남구 대명동, 서쪽으로는 달성군 다사읍, 고령군 다산면, 남쪽으로는 달성군 가창면·화원읍, 북쪽으로는 달구벌 대로를 경계로 서구 내당동과 접경하고 있다. 면적은 62.34 km2 (대구시 전체의 약 7.1%)로 주거지역 20.88 km2 (33.5%), 상업지역 2.44 km2 (3.9%), 공업지역 11.37 km2 (18.2%), 녹지지역 27.65 km2 (44.4%)로 구성되어 있다. 인구는 총 583,499명(약 24%)이며 226,593세대이다.

2. 내진설계 적용 대상 항목에 따른 건축물 현황

주거는 주거용인 주택으로 구분되며 주택은 다시 단독주택과 다가구 등을 포함한 개별주택과 아파트와 연립주택(다세대) 등을 포함한 공동주택으로 세분된다. 비주거는 상업용, 산업용 등으로 구분되며 아래와 같이 분류하였다.

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Figure 3.

Site Base Map

중구는 대구시의 중추기능이 밀집되어 있는 중심상권으로 건축물의 현황을 살펴보면 아래의 특징으로 나타난다.

Table 5.

Current Situation of Jung-gu

Unit: N(%)

DivisionResidentialNon-ResidentialSum
Detached houseApartment house
Sum7853(51.5)441(2.9)6953(45.6)15247(100)
Number of stories1~2 floors6394(61.1)104(1.0)3967(37.9)10465(68.6)
3~5 floors1456(33.3)196(4.5)2723(62.2)4375(28.7)
More than 6 floors3(0.7)141(34.6)263(64.6)407(2.7)
Gross floor areaLess than 500 m27695(58.3)142(1.1)5372(40.7)13209(86.6)
500-1,000 m2153(12.8)109(9.1)930(78.0)1192(7.8)
1,000-0,000 m25(0.7)117(16.4)591(82.9)713 (4.7)
10,000-100,000 m20(0.0)73(56.6)56(43.4)129(0.8)
More than 100,000 m20(0.0)0(0.0)4(100.0)4(0.1)
Main structureBrick2102(68.7)67(2.2)889(29.1)3058(20.1)
Wooden3988(69.7)1(0.0)1734(30.3)5723(37.5)
Masonry447(64.6)3(0.4)242(35.0)692(4.5)
Steel47(8.9)0(0.0)483(91.1)530(3.5)
Concrete1269(24.3)370(7.1)3578(68.6)5217(34.2)
Etc0(0.0)0(0.0)5(100.0)5(0.2)
Permission yearBefore ’885629(56.7)72(0.7)4230(42.6)9931(65.1)
’88~’951060(43.4)103(4.2)1282(52.4)2445(16.0)
’96~’04753(45.0)180(10.8)740(44.2)1673(11.0)
’05~’0894(25.2)57(15.3)222(59.5)373(2.4)
’09~’14261(42.6)28(4.6)324(52.9)613(4.0)
After ’1556(26.4)1(0.5)155(73.1)212(1.4)

Note. Non-Residential is neighborhood living facilities, factory facilities, public facilities, business facilities, etc.

첫째, 건축물 주요 용도는 단독주택이 전체의 51.5%로 가장 많았으며, 비주거는 45.6%를 차지하였다. 주거지역은 대신동, 남산동, 대봉동, 삼덕동, 동인동 등이며, 공동주택은 대신동, 남산4동, 대봉1동, 동인동에 분포되어 있다.

둘째, 층수는 1~2층의 저층이 약 70%로 가장 많았고, 연면적 500 m2 미만의 건축물이 86.6%로 가장 많았다.

셋째, 주요 구조는 목조구조가 37.5%로 가장 많았고, 다음으로 콘크리트구조, 벽돌구조 순으로 나타났다. 목조구조와 벽돌구조는 주로 단독주택의 유형에서 나타났다.

마지막으로 내진설계 제도의 적용 수준을 가늠할 수 있는 건축물 허가년도 항목을 살펴보면, ‘88년 이전에 지어진 건축물이 9,931동으로 30년 이상 노후건축물이 전체의 약 65%를 차지하고 있다. 분포도를 보면 전체적으로 노후화 되었지만 그 중에서 성내1동, 성내2동, 성내3동, 남산1동, 남산2동이 노후건축물의 분포가 높은 것으로 나타났다.

달서구는 대구시의 가장 많은 인구가 거주하는 지역으로 건축물의 현황을 살펴보면 아래의 특징으로 나타난다.

Table 6.

Current Situation of Dalseo-gu

Unit: N(%)

DivisionResidentialNon-ResidentialSum
Detached houseApartment house
Sum21877(57.7)3390(8.9)12680(33.4)37947(100.0)
Number of stories1~2 floors14139(60.2)975(4.1)8385(35.7)23499(61.9)
3~5 floors7737(60.8)1082(8.5)3916(30.7)12735(33.6)
More than 6 floors1(0.1)1333(77.8)379(22.1)1713(4.5)
Gross floor areaLess than 500 m220837(72.2)804(2.8)7219(25.0)28860(76.1)
500-1,000 m21007(26.5)801(21.1)1993(52.4)3801(10.0)
1,000-10,000 m230(0.7)1115(25.0)3311(74.3)4456(11.7)
10,000-100,000 m23(0.4)670(80.7)157(18.9)830(2.2)
More than 100,000 m20(0.0)0(0.0)0(0.0)0(0.0)
Main structureBrick14126(88.6)360(2.3)1450(9.1)15936(42.0)
Wooden1128(89.1)2(0.2)136(10.7)1266(3.34)
Masonry1197(79.5)5(0.3)304(20.2)1506(4.0)
Steel93(2.1)2(0.0)4980(97.9)4532(11.9)
Concrete6518(44.9)3016(20.8)4980(34.3)14514(38.2)
Etc12(6.2)3(1.6)178(92.2)193(0.5)
Permission yearBefore ’889971(78.8)352(2.8)2336(18.5)12659(33.3)
’88~’956065(56.3)1122(10.4)3579(33.2)10766(28.4)
’96~’043373(39.7)1417(16.7)3716(43.7)8506(22.4)
’05~’08621(26.9)400(17.3)1286(55.7)2307(6.0)
’09~’141534(48.3)91(2.9)1553(48.9)3178(8.4)
After ’15313(58.9)8(1.5)210(39.5)531(1.4)

Note. Non-Residential is neighborhood living facilities, factory facilities, public facilities, business facilities, etc.

첫째, 건축물 주요 용도는 주거가 66.6%로 그 중 단독주택이 57.7%로 가장 많았다. 공동주택은 대부분 아파트를 중심으로 보급되고 있다.

둘째, 층수는 1~2층의 저층이 약 62%로 가장 많았고, 연면적 500 m2 미만의 건축물이 약 76%로 가장 많았다.

셋째, 주요 구조는 벽돌구조가 42.0%로 가장 많았고, 다음으로 콘크리트구조, 철골구조 순으로 나타났다. 철골구조는 대부분 산업단지에 분포되어 나타났다.

마지막으로 건축물 허가년도를 살펴보면, 1988년 이전 건축물은 33.3%로 중구보다는 낮게 나타났는데 이는 1990년대에 접어들면서 월성지구를 비롯한 새로운 아파트단지가 형성한 신시가지로 개발되었기 때문이며, 이들 단지도 노후화되고 있는 시점이다. 분포도에서는 이곡2동, 죽전동, 두류동, 감삼동, 성당동, 송현동에 30년 이상 된 노후건축물의 분포가 높은 것으로 나타났다.

3. 내진설계 적용 대상 분석

연도별 기준을 적용하여 내진설계 대상인 건축물을 살펴보면, 중구 6.3%, 달서구 13.7%이며, 미적용인 건축물의 비율은 중구 93.7%, 달서구 86.3%로 매우 높게 나타났다.

Table 7.

Current Status of Seismic Design Application by Year Standard

Unit: N(%)

Division~’88’88~’95’96~’04’05~’08’09~’14’15~Sum
××××××
Jung-gu10022(65.7)91(0.6)2354(15.4)127(0.8)1546(10.1)231(1.5)142(0.9)432(2.8)181(1.2)78(0.5)43(0.3)15247(100)
Dalseo-gu12659(33.4)657(1.7)10109(26.6)747(2.0)7759(20.4)1280(3.4)1027(2.7)2118(5.6)1060(2.8)397(1.0)134(0.4)37947(100)

Note. Application (○), Unapplied (×)

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/khousing/2019-030-02/N0450300207/images/JKHA_2019_v30n2_63_f004.jpg
Figure 4.

Jung-gu Current Distribution Map

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/khousing/2019-030-02/N0450300207/images/JKHA_2019_v30n2_63_f005.jpg
Figure 5.

Dalseo-gu Current Distribution Map

’88년 이전에 지어진 건축물은 내진설계 적용 대상의 법적 기준이 없으므로, 미적용 건축물로 간주하였다. 특히, 중구는 약 66%로 지진에 취약한 건물이 절반 이상을 차지하고 있다. 이에 비해 달서구는 약 33%로 중구 보다는 낮은 비율이지만, ‘88년부터 내진설계 적용 대상의 기준이 마련된 이후 대규모 택지개발로 인한 주택 공급으로 많은 건축이 이루어졌지만 미적용인 건축물은 ’88년~‘04년까지 약 47%로 높게 나타났다.

앞의 일반현황과 비교하여 내진설계 미적용 건축물을 중심으로 살펴보면, 용도는 단독주택(중구 49%, 달서구 51%)이 가장 높은 비율을 차지하였다. 층수와 연면적은 1~2층의 저층건물(중구 68%, 달서구 61%), 연면적 500m2 (중구 84%, 달서구 71%)가 미적용 비율이 높으며, 구조는 중구에서 목구조 38%, 달서구에서 벽돌구조 42%로 높게 나타났다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/khousing/2019-030-02/N0450300207/images/JKHA_2019_v30n2_63_f006.jpg
Figure 6.

Analysis of Application of Seismic Design

구별 분포특성을 살펴보면 달서구는 서측으로 성서산업단지 내의 미적용 공장시설이 다수 분포하고 있어 특수화재 발생 위험이 있으며, 중구는 근린생활시설과 도심을 둘러싸고 주택이 입지하고 있다. 대지진 사례 중 대규모 피해 발생지역은 저층주택 밀집지역인 경우가 많기 때문에 노후화된 저층주택이 많은 두 지역에서도 이러한 점을 고려한 대책이 필요하다.

IV. 지진 안전도 분석

1. 분석의 틀

내진설계 적용대상의 법적 기준과 지진규모에 따른 연도별 기준에 따라 가중치를 부여한 안전도 모형을 설계하여 지역별 지진 안전도를 분석하고자 한다.

먼저 지역별로 적합한 표준화된 안전도 모형을 설계하기 위하여 등급구간을 선정하는 방식 중 일반적으로 사용하는 자연분류법, 표준편차법, 등간격법을 비교하여 가장 적합한 분류방법으로 안전도를 분석하고자 한다.

또한, 구역간의 안전도 수치를 절대적으로 계산하는 것이 아니고 상대적인 등급의 비교가 목적이므로 단위면적당 안전도로 측정한다. 결과의 표시는 5단계 등급으로 지도에 표시하며, 1등급이 상대적으로 가장 안전도가 높음을 의미한다.

2. 가중치 부여

본 연구에서는 가중치 부여 방법으로 점수할당법을 활용한다. 이 방법은 의사결정자가 이미 결정해 놓은 척도에 근거하여 가중치를 부여하는 방법으로써 점수가 많아지면 상대적인 중요성이 더 큰 것을 의미한다.

설계가중치(dw)의 설정근거는 지진 규모에 따른 연도별 기준이며, ’88년 이전에 지어진 건축물은 기준이 없으며, ’88~’04년에 지어진 건축물은 규모 5.5~6.5을 견딜 수 있도록 내진설계대상의 기준이 마련되었다. ’05~’09년에 6.0~6.5의 기준, ’09년 이후에 6.5~7.0으로 강화되어 각 연도별 기준에 따라 중요도가 높아진 것으로 판단하였다.

따라서, 작성자가 결정해 놓은 척도의 기준인 규모에 따른 상대적인 중요도 순위에 따라 해당 년도 건축물의 비율을 고려하여 전체 중요도가 100점이 되도록 작성자가 항목별로 주관적 가치를 부여한다. 이를 통해 본 연구에 맞는 가중치 산술식으로 (1)식(2)식으로 설계 하였다.

(1)
rw=100×dw
(2)
Wi=rw/rw×100

여기서, Wi는 가중치(Weight)이며, dw는 설계가중치(Design weight), rw는 비율가중치(Ratio weight)이다. (1),(2)식을 활용하여 산출한 결과 <Table 8>이다.

Table 8.

Method of Calculation Weights

(Example: Dalseo-gu)

DivisionCriteria*Building ratio (%)dw (Point)rw (Point)Wi (Point)
Before ’88No6557.70.4
’88~’045.5~6.5271555.62.8
’05~’096.0~6.5325833.341.7
After ’096.5~7.0555110055.1
Sum1001001996.6100

Note. In consideration of the proportion of buildings, researchers will differentiate design weights (dw) according to importance.

*Refer to materials of Ministry of Land, Infrastructure, and Transport

3. 지진 안전도 모형 개발

안전도를 세부적으로 분석하기 위하여 100 m×100 m7)의 그리드 단위로 나누어 해당개체에 부여된 가중치의 합을 총 개체수로 나누어 계산하고, (3)식으로 산출할 수 있다.

(3)
S=Wi×αn/N

여기서, S는 안전도(Safety)이며, Wi식(2)의 해당년도 가중치, αn는 해당 구역 내의 내진설계대상 개체 수, N은 총 개체 수이다.

안전도 모형에 의하여 평가된 지역의 등급 구간을 5단계로 구분하고자 할 때 등급 구분에 대한 이론적 근거가 필요하다. 등급구간의 분류방법이란 계급의 간격과 등급구간의 경계를 결정하는 방법이라고 할 수 있다. 분류에 대한 설정은 여러 가지 방법이 있으나, 본 연구에서는 대표적인 등급 분류법인 자연분류법, 표준편차법, 등간격법에 대하여 검토 한 후 안전도 분석을 진행한다.

4. 검증 방법

다양한 분류방법에 의해서 구축된 단계구분의 명확성을 높이기 위한 판정방법으로 Jenks and Caspell(1971)은 오차지수 측정법을 고안하였다.

등급의 수와 구간의 경계에 따라 지도상에서 면적 패턴이 다르게 나타나므로, 각 구역의 실측값과 지도상에 등급구간으로 분류되어 표현된 등급구간 값의 차이를 측정하여 그 차이가 적게 나타나는 지도일수록 보다 잘 구축된 지도라고 판정 할 수 있는 모형이다. 따라서 본 연구에서 이 모형 구조를 활용하여 설계한 오차지수(E)는 식(4)와 같다.

(4)
E=1-=1-Sn-S-j2Sn-S-2

여기서, 오차지수(Error index)의 Sn는 각 안전도 실측값, S-는 평균값, S-j는 각 등급구간의 중앙값(Median)이다.

V. 실증분석

본 연구에서는 지진 안전도 결과에 대한 최적의 등급분류법을 결정하기 위해 자연분류법 등을 활용하여 대구시 중구 및 달서구의 자료를 대입 분석한 결과 각 오차지수(E)는 <Table 9>와 같다.

Table 9.

Error Index Calculation by Classification Method

Classification methodNatural breaksStandard deviationEqual interval
Jung-gu Error index(E)0.920.850.83
Dalseo-gu Error index(E)0.940.920.89

오차지수(E)의 경우 1에 가장 가까운 것이 적합하므로 여기에서는 자연분류법으로 분류한 것이 가장 적합한 것으로 판단하였다. 이 결과를 도식화한 것이 <Figure 7>다.

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Figure 7.

Seismic Safety Analysis according to Application of Building Seismic Design

중구와 달서구 지역에 대한 지진 안전도를 5등급으로 분류하여 구체적으로 분석한 결과 중구와 달서구 두 지역 모두 지진 안전도 등급에 있어 가장 낮은 등급인 5등급 분포가 50% 이상으로 나타나 지진에 의한 도시재해발생 시 위험에 직접적으로 영향을 받아 안전에 매우 불안한 지역이라는 결과를 도출할 수 있었다.

중구는 전체 중에 5등급이 50.1%, 4등급 28.5%, 3등급 8.6%, 2등급 6.4%, 1등급 6.4%로 나타났다.

Table 10.

Jung-gu Seismic Safety

Unit: N(%)

Rating12345Sum
Dong
Seongnae 12(2.9)7(10.3)4(5.9)20(29.4)35(51.5)68(13.6)
Seongnae 2-1(1.5)4(6.1)22(33.3)39(59.1)66(13.2)
Seongnae 3-2(6.7)2(6.7)9(30.3)17(56.7)30(6.0)
Dongin1(1.5)3(4.5)15(22.4)24(35.8)24(35.8)67(13.4)
Samdeok14(23.0)15(24.6)12(19.7)15(24.6)5(8.2)61(12.2)
Daebong 1-3(7.5)4(10.0)10(25.0)23(57.5)40(8.0)
Daebong 2---3(27.3)8(72.7)11(2.2)
Namsan 16(16.7)1(2.8)1(2.8)12(33.3)16(44.4)36(7.2)
Namsan 2---6(23.1)20(76.9)26(5.2)
Namsan 39(31.0)- 1(3.4)7(24.1)12(41.4)29(5.8)
Namsan 4---9(23.1)30(76.9)39(7.8)
Daeshin---6(21.4)22(78.6)28(5.6)
Sum32(6.4)32(6.4)43(8.6)143(28.5)251(50.1)501(100.0)

안전도 등급별 동별로 살펴보면, 안전한 등급의 1등급은 성내1동, 동인동, 삼덕동, 남산1동, 남산3동에 위치하고 있다. 특히, 1,2등급이 높은 비중을 차지하고 있는 삼덕동은 주거밀집과 상업지역의 중심상권과 연계된 지역이다.

반면, 대봉2동과 남산2동, 남산4동, 대신동은 행정동 내의 건축물 대비 안전도 5등급의 비중이 매우 높게 나타났다. 이는 노후건축물 즉, ‘88년 이전에 지어진 건축물이 전체 건축물의 65%를 차지하고 있는 현황이 상당부분 영향을 미친 것으로 파악된다. 내진설계 기준이 만들어 지기 전의 건축물들이 집중 분포하고 있어 안전도 등급을 매우 낮추는 결과를 초래하였다. 따라서 노후화된 주거지의 재생을 통해 쾌적하고 안전한 주거환경의 조성이 필요하다.

또한, 중구는 금융, 유통, 의료기관등의 밀집지역으로 유동인구의 과밀지역이므로 도시공간에서의 지진 취약점을 파악하여 위험을 감소시키는 방안의 모색이 더욱 필요하다.

달서구는 전체 중에 5등급이 50.1%, 4등급 25.1%, 3등급 12.6%, 2등급 7.9%, 1등급 4.3%로 나타났다. 달서구는 대구시의 부도심 중의 한 곳으로 ‘88년부터 주택 공급을 위하여 일정 구역을 지정해 택지를 조성하여 개발을 하였던 곳이라 중구에 비해 1~3등급의 수치는 높게 나타났다. 그러나 20년 이상 된 노후화 건축물들이 60%이상 차지하고 있어 본 연구에 부합하는 안전도 등급에 있어서는 낮은 결과를 나타낸 것으로 판단된다.

Table 11.

Dalseo-gu Seismic Safety

Unit: N(%)

Rating12345Sum
Dong
Seongdang-2(1.8)9(8.3)17(15.6)81(74.3)109(3.7)
Duryu 1,2-2(2.2)13(14.1)27(30.0)48(53.3)90(3.1)
Duryu 3--4(7.8)21(41.2)26(51.0)51(1.8)
Sindang35(8.0)53(12.1)62(14.1)131(29.8)158(36.0)439(15.1)
Igok 1-4(3.7)16(15.0)32(29.9)55(51.4)107(3.7)
Igok 22(1.4)11(8.0)15(10.9)43(31.2)67(48.6)138(4.7)
Janggi3(1.8)8(4.8)30(18.0)50(29.9)76(45.5)167(5.7)
Yongsan 11(0.9)5(4.5)5(4.5)14(12.5)87(77.7)112(3.9)
Yongsan 2-9(8.7)5(4.8)19(18.3)71(68.3)104(3.6)
Jukjeon1(1.2)2(2.5)11(13.6)34(42.0)33(40.7)81(2.8)
Gamsan6(5.6)4(3.7)9(8.4)23(21.5)65(60.7)107(3.7)
Bonri3(3.5)4(4.7)34(39.4)15(17.4)30(34.9)86(3.0)
Sangin 19(7.0)18(14.0)10(7.8)26(20.2)66(51.2)129(4.4)
Sangin 21(1.3)6(7.7)14(17.9)33(42.3)24(30.8)78(2.7)
Sangin 31(1.8)-4(7.3)5(9.1)45(81.8)55(1.9)
Dowon-4(3.0)10(7.5)5(3.8)114(85.7)133(4.6)
Jincheon28(12.3)23(10.1)23(10.1)60(26.4)93(41.0)227(7.8)
Wolseong 122(15.3)36(25.0)23(16.0)20(13.9)43(29.9)144(5.0)
Wolseong 213(4.1)35(11.0)54(17.0)83(26.2)132(41.6)317(10.9)
Songhyon 1-1(1.0)9(9.1)45(45.5)44(44.4)99(3.4)
Songhyon 2--4(4.7)20(23.5)61(71.8)85(2.9)
Bon-2(4.0)3(6.0)8(16.0)37(74.0)50(1.7)
Sum125(4.3)229(7.9)367(12.6)731(25.1)1456(50.1)2908(100.0)

안전한 등급의 1등급은 신당동, 장기동, 감산동, 본리동, 상인동, 진천동, 월성동에 위치하고 있으며, 이 중에서 월성동과 진천동 등은 신규개발지역으로 주거환경이 양호한 지역이다. 반면, 성당동, 송현동, 도원동 등 일부 노후화가 진행되고 있는 주거단지의 행정동에서 4, 5등급의 비중이 높다.

달서구는 계획적인 개발이 이루어지면서 대부분 시가화가 아파트개발로 나타나는 지역으로 상주인구가 밀집하고 있다. 따라서 시설물의 구조적인 안전 강화가 더욱 필요하며, 피해를 저감할 수 있도록 하여야 한다. 또한, 지진발생 시 피난을 용이하게 하고 인명 피해를 최대한 줄일 수 있는 방안의 모색도 필요하다.

VI. 결 론

지진 발생의 증가와 그에 따른 주생활의 피해가 커지면서 안전에 대한 불안감이 높아지고 있다. 지진 안전에 대한 국민들의 쏟아지는 관심에 비해 내가 살고 있는 건물이 내진설계에 되어 있는지 혹은 우리 동네는 지진에 어느 정도 안전한지에 대하여 명확하게 알 수 없었으며, 그 기준 또한 각 건축물의 특성이 다르므로 규모의 기준이 목표치에 맞게 설계 되어 있는지도 불분명하다. 따라서 내진설계 대상에 대한 법적인 기준을 파악하고 이 기준들을 바탕으로 내가 살고 있는 지역은 내진설계가 되어 있는지, 주거환경은 지진으로부터 안전한지에 대한 세밀한 현황 분석과 정보전달이 필요하다.

본 연구에서는 지진 발생 현황 및 내진설계 적용 대상기준의 변천을 살펴보고 각 기준에 따른 가중치를 부여한 지진 안전도 모형을 도출하였다. 이를 통해 특정지역-대구시 중구와 달서구-를 대상으로 한 지진 안전도 분석을 진행하였고 이에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다.

첫째, 내진설계 미적용 건축물 중 가장 높은 비율을 차지하는 용도는 저층 단독주택으로 나타났다.

둘째, 지진 안전도 등급의 가장 낮은 등급인 5등급은 중구와 달서구에서 절반 이상의 높은 비중을 차지하였다.

셋째, 안전에 있어 낮은 등급을 받은 행정동은 대부분 노후화된 주거단지로 5등급의 분포도가 높게 나타났다.

지진 안전도는 지도상에 단위별로 표시하였으며, 안전성의 정도에 따라 색을 달리하여 5등급으로 분류하였다. 이러한 지도는 재난 관련 정책에 효율적이며, 주민들이 재난에 적극적으로 대비할 수 있도록 제공 된다.

본 연구에서 개발한 모형은 내진설계 법적 기준과 일반적으로 알려져 있는 규모에 대한 기준들을 고려하여 지역별 상대적인 내진 안전도를 정량적으로 평가 할 수 있는 하나의 모형이다. 이는 내진설계 적용 대상에 현황을 파악하는데 기준이 될 것으로 판단된다. 또한 다른 도시들에 대한 시범적용을 통하여 모형의 적용성을 높이고, 다양한 기준들을 반영하여 향후 지진 안전에 대한 구체적인 취약지표 즉, 지반, 구조체 길이 등의 일반적인 지진 특성에 부합하는 물리적인 부분과 피해에 대한 부분인 화재위험도, 인적위험도, 피난위험도 등을 활용한 심층적인 연구와 각종 모형을 적용한 종합적인 연구결과 도출은 차후의 과제로 남겨두었다. 지진으로 인한 도시재해에서 안전한 주거환경 조성에 대한 평가와 주민들에게 정보를 알려 줄 수 있는 시스템구축도 요구된다.

Notes

[12] 1) 집계구 단위는 행정동 단위 보다 세부적인 분석이 가능하도록 500명 정도의 최소공간단위로 분석 가능한 통계자료이다.

[13] 2) 1동의 건물을 수개로 구분하여 등기한 건물(아파트, 연립주택, 오피스텔, 상가 등)

[14] 3) 집합건축물외의 건축물(일반주택, 다가구주택, 단일상가 등)

[15] 4) 표제부(예시:oo아파트 101동), 전유부(oo아파트 101동 101호)

[16] 5) Ministry of Public Administration and Security (2017). 9.12 Earthquake white paper.

[17] 6) Ministry of the Interior and Safety (2017). Pohang earthquake damage restoration cost of 144.5 billion won.

[18] 7) 도시계획과정상 토지적성평가의 설정기준을 준용함.

Acknowledgements

이 논문은 2018 (사)한국주거학회 추계발표대회에서 발표한 논문을 수정보완한 연구임.

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