2016년 경주와 2017년 포항에서 두 차례 큰 지진이 발생하면서 사회기반시설의 내진 안전성 확보에 대한 중요성이 대두되었다. 특히 2017년 포항지진으로 영일만항 안벽 후면부에 심각한 손상이 발견된 후 내진등급 I등급에 속하는 항만시설물의 내진성능에 관심이 집중되고 있다.
이에 따라 본 연구에서는 우리나라에 가장 많이 설치된 콘크리트 중력식 안벽을 대표 항만시설물로 선정하고, 콘크리트 중력식 안벽의 중요결함 중 경사/전도 등급에 따라 비선형 동적해석을 수행한 뒤 지진취약도를 분석·비교하였다.
콘크리트 중력식 안벽의 지진취약도를 분석하기 위해 상사법칙에 따라 실험체를 제작하여 진동대 모의실험을 수행하고 실험체와 동일한 규격으로 경계조건을 모사한 수치해석 모델을 구성하였다. 이후 실험체 계측과 수치해석 모델링 결과를 비교·분석하여 실험체와 수치해석 모델의 유사성을 검증하였다.
검증이 완료된 수치해석 모델로 콘크리트 중력식 안벽의 경사/전도 진행성을 방향으로 5등급(a, b, c, d, e)의 손상시나리오를 결정, 비선형 동적해석을 수행하였다. 지진해석 시 경주에서 발생한 지진파를 포함하여 40개의 지진파를 사용하였으며, 해수에 의한 동수압의 영향은 부가질량으로 고려하였다.
PIANC에서 제시한 항만시설물의 4단계 손상한계상태를 적용하여 지진취약도를 분석하였다. 상태평가 등급이 낮은 콘크리트 중력식 안벽일수록 지진취약도가 증가하였으며, 경사/전도와 같은 초기결함의 존재 여부가 내진성능에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
본 연구를 통해 경사/전도가 콘크리트 중력식 안벽의 내진성능에 미치는 영향을 확장시켜 나간다면 추후 실무에서 적용가능한 항만시설물의 내진성능 기준 수립 등 관련 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.