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한반도 주변 화산분화 시나리오를 고려한 농업시설물의 화산재 취약도 구축

Development of Volcanic Ash Fragility for Agricultural Facilities Considering Potential Volcanic Scenario Around The Korean Peninsula

이승수|이주용|윤우석|함희정|최승훈
한국풍공학회|2017.12|한국풍공학회지 (Journal of the Wind Engineering Institute of Korea)|제21권 제4호|pp. 223-230

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Agricultural facility농업시설물FALL3D화산분화 시나리오화산재 취약도FOSM 기법내재해형 비닐하우스GEV 누적분포함수Volcanic scenarioVolcanic ash fragilityFOSM methodMulti-hazard vinyl greenhouseGEV Cumulative distribution function

초록

본 연구에서는 한반도 주변 화산분화 시나리오를 고려한 국내 농업시설물의 화산재 취약도를 구축하였다. 이를 구축하기 위하여 화산재 하중 통계치(평균, 표준편차)와 농업시설물 저항성능의 통계치를 통해 신뢰도 지수를 산정하는 FOSM(first-order secondmoment) 기법이 이용되었다. 화산재 하중 통계치는 화산재 확산 시뮬레이션인 FALL3D를 이용하여 백두산, 울릉도, 아소산에 대한 분화 시나리오를 고려하여 산정하였으며, 농업시설물의 저항성능 통계치는 농촌진흥청에서 제공하는 내재해형 비닐하우스의 설계 적설심을 통해 공칭 파괴강도에 기초하여 산정하였다. FOSM 기법으로 평가된 화산재 취약도는 연속적인 화산재 퇴적두께로 인한 파괴확률을 평가하기 위하여 GEV 누적분포함수의 모수 형태로 데이터베이스화하였다. 본 연구에서 구축된 농업시설물의 화산재 취약도는 분화 화산별(백두산, 울릉도, 아소산), 지역별(서울, 부산, 대구, 대전), 농업시설물별(07-자동화-01, 08-자동화-01, 10-자동화-01), 화산재 수분함유 상태별(습윤, 건조)로 각기 상이한 파괴확률을 평가하였으며, 추가적으로 구축된 농업시설물의 화산재 취약도를 비교·분석하여 최대/최소의 파괴확률 범위를 확인하였다.

Abstract

This paper presents a development of volcanic ash fragility for agricultural facilities considering potential volcanic scenario around the Korean Peninsula. Volcanic ash fragilities of agricultural facilities are derived through the FOSM (first-order second-moment) method based on statistic values (mean and standard deviation) of volcanic ash loads and load-resistance capacities of agricultural facilities. These values are obtained by using the FALL3D, which simulates volcanic ash deposition, and by calculating nominal failure strength considering design snow depth of multi-hazard resisting vinyl greenhouse as proposed by the RDA (Rural Development Administration) of South Korea. All volcanic ash fragilities estimated by using the FOSM method are fitted using parameters of the GEV (generalized extreme value) cumulative distribution function to assess the conditional probability of failure subjected to volcanic ash deposition. Volcanic ash fragilities developed in this study show different probabilities of failure depending on source of volcano eruption (i.e., Mts. Beakdu, Ulleung, and Aso), exposed region (i.e., Seoul, Busan, Daegu, and Daejeon) of volcanic ash fall, agricultural facility (i.e., 07-Automated-01, 08-Automated-01, and 10-Automated-01), and volcanic ash state (i.e., wet and dry). Additionally, range of maximum and minimum probability of failure for agricultural facilities is identified by comparing and analyzing the volcanic ash fragility of agricultural facilities.

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