[216호 과학학술: 지진] 우리나라 지진, 전조현상의 진실과 지진 대비

지난 7월 5일, 울산 동쪽 해상에서 규모 5.0의 지진이 발생했으며, 이는 1978년 우리나라에서 계기지진관측을 시작한 이래 발생한 지진 중 다섯 번째로 큰 지진이었다. 또한 지진 이후 부산과 울산에서 가스 냄새가 난다는 신고가 잇따르고, 부산에서 개미떼 이동이 관측되면서 대지진이 일어나는 것이 아닌가하는 많은 걱정이 뒤따랐다. 최근 이탈리아 중부지역을 강타한 지진으로 280여 명이 사망해 전 세계적으로 지진에 대한 우려가 지속되는 상황이다. 이에 본보는 지진의 발생 원리와 지진 전조현상, 한반도의 지진 등에 대해 알아보고자 한다.

2016년 7월 5일 20시 33분경 울산 동구 동쪽 52km 떨어진 해역에서 규모 5.0의 지진이 발생하였다. 이 지진으로 울산, 부산, 포항 지역에서는 주민들이 진도 3~5 정도의 진동을 느낄 수 있었다. 이 지진은 1978년 우리나라에서 계기지진관측을 시작한 이래 발생한 지진 중 다섯 번째로 큰 지진이고, 동해에서 발생한 지진 중에는 2004년 울진 해역에서 규모 5.1의 지진이 발생한 이후 두 번째로 큰 지진이다.

이보다 조금 앞선 지난 4월 14일과 16일에는 일본 큐슈 구마모토현에서 규모 6.4 그리고 7.1의 지진이 발생하였다. 이 지진들이 발생한 지역과 우리나라 간 거리가 멀어서 대부분의 지진 에너지는 감소되고, 일부 장주기 에너지가 우리나라 남부지역에 도착하여 천장의 전등이 흔들리는 정도 또는 트럭이 지나가는 느낌 정도의 진동에 해당하는 진도 3을 기록하였다. 또한 해외에서 근래에 발생한 지진으로 건물이 무너지고, 인명피해와 재산손실 등 큰 지진재해에 대해 매체를 통해 실시간으로 접하게 됨으로써, 작은 지진일지라도 우리나라 근해에서 발생한 지진을 직접 경험한 주민들이 ‘우리나라도 지진으로부터 안전하지 않지 않을까?’ 하는 의구심을 점차 갖게 되는 동기가 되었다. 그렇다면 지진은 왜 그리고 어디서 발생하는 것 일까?

▲ 세계의 지진(1990~1999)과 환태평양대(‘불의 고리’)  ⓒearthquake.usgs.gov

▲<그림 1> 세계의 지진(1990~1999)과 환태평양대(‘불의 고리’) ⓒearthquake.usgs.gov

지진과 지진 발생 원인

지진의 발생 원인을 알기 위해서는 지구의 판구조론에 대한 이해가 우선시되어야 한다. 지구 표면은 여러 개의 얇은 판으로 구성되어 있으며, 이 판들이 서로 상대적으로 수평 이동 한다는 이론이 ‘판구조론’이다. 이러한 판들의 상대적인 운동으로 지진, 화산 그리고 조산운동 등이 판의 경계부를 따라서 발생하는 것이다. 이들 중 지진 은 지각 내 단층의 이동에 의해 발생하는데, 이때 에너지 방출로 생성되는 지구의 진동이라 할 수 있다. 에너지는 진원(지하 깊은 곳의 지진 발생 지점)으로부터 전 방향으로 파동의 형태로 방사되는데, 진원을 지표로 끌어올린 점을 진앙이라 부른다. 지진은 하루에도 수천 건이 발생하지만, 대부분 사람이 느끼기에는 너무 작고 일부 큰 지진만을 감지할 수 있는 것이다. 전 세계적으로 지진이 많이 발생하는 지역은 ‘불의 고리’라 일컬어지는 환태평양대, 즉 태평양 가장자리와 해령을 따라서 분포한다.

지진 크기

지진의 크기는 진도(Intensity)와 규모(Magnitude)로 표현하는데, 진도는 지진이 발생한 위치로부터 어느 정도 거리를 두고 떨어져 있는 위치에서 사람이 지진을 어떻게 느꼈는 지 혹은 어느 정도의 피해가 발생했는지를 표시하는 단위이다. 반면에 규모는 지진으로 발생하는 에너지를 표시하기 위한 단위이다. 따라서 규모는 지진이 방출한 에너지의 크기를 하나의 숫자로 표시할 수 있지만, 그 지진을 느낀 정도 혹은 피해 정도(진도)는 지진을 느낀 사람이 어느 위치에 있느냐에 따라 다르게 표시된다. 일반적으로 뉴스에서 접하는 ‘문이 흔들렸다’, ‘물건이 떨어졌다’ 등의 표현은 진도를 일컫는 것이고, 기상청 에서 발표하는 지진의 크기는 규모를 표현한 것이다.

지진파

단층작용에 의한 지진기록(Seismograms)을 살펴보면 크게 두 가지 주요 지진파가 존재하는데, 하나는 ‘표면파(Surface Wave)’이며 다른 하나는 ‘실체파(Body Wave)’이다. 표면파는 지구의 표면을 따라 전달되며, 비교적 느린 속도로 이동하여 지진기록계에 늦게 도착한다. 반면에 실체파는 지구의 내부를 통과하고, 지진파가 물체를 통과하는 방식에 의해 두 개의 지진파로 구분하는데, ‘P파(Primary Waves)’와 ‘S파(Secondary Waves)’로 나눌 수 있다. P파는 파의 진행방향으로 밀고 당기는 방식으로 진행하며, 고체-액체-기체 세 가지 물질 형태를 통하여 이동이 가능하고 지진기록계에 제일 먼저 도달한다. S파는 파의 진행방향에 수직으로 흔들면서 에너지를 전달한다. S파는 유체를 통과하지 못한다.

지진파의 속도는 매질의 밀도와 탄성 정도에 따라 크게 변한다. 지진파는 암석이 단단하거나 압축성이 낮을수록 빠르게 통과한다. 따라서 지진파의 이동 속도는 지구 내부 암석의 종류와 온도를 판단하는 데 도움을 준다. 결과적으로 지진파는 지진의 위치와 규모를 결정할 수 있는 정보를 제공하고, 지구의 내부구조를 조사하는 데 중요한 도구 역할을 한다.

▲ 세계 주요 지진·지진해일·화산 ⓒweb.kma.go.kr

▲<그림 2> 세계 주요 지진·지진해일·화산 ⓒweb.kma.go.kr

지진 피해

지진의 피해는 건물이나 시설물들이 붕괴되는 등의 물리적 재해와 그로 인한 재산피해 등의 경제적 재해, 이재민 발생 등의 사회적 피해, 그리고 부상이나 사망을 불러일으키는 인명 피해로 나뉠 수 있다. 이 중 인명 피해를 유발시킨 큰 지진 몇 개를 사례로 들자면, 2010년 1월 12일 아이티에서는 규모 7.0의 지진이 발생하여 30만 명이 사망하였고, 2010년 2월 27일에는 칠레에서 규모 8.8의 지진이 발생하여 486명이 사망하였다. 우리나라와 가까운 위치에서는 2008년 5월 12일 중국에서 규모 8.0의 지진으로 8만여 명이 사망하 였고, 2011년 3월 11일 일본에서는 규모 9.0의 지 진이 발생하여 1만 6천여 명이 사망한 사례가 있다. 이러한 지진들은 육지에서 발생하기도 하지만, 바다에서 발생하는 큰 규모의 지진은 쓰나미 또는 지진해일이라 부르는 거대한 파도를 일으키기도 하는데, 이는 피해를 더욱 키우기도 한다. 2011년 일본의 지진이 대표적 사례이다.

지진 전조현상의 진실

2016년 7월 5일에 발생한 규모 5.0의 울산 지진 이후 부산과 울산에서는 원인불명의 가스냄새가 발생하였다. 또한 부산 광안리의 해변에서는 시민들이 개미떼들의 출몰이 이례적이라고 입을 모았고, 평소보다 생소한 모양의 구름은 지진운이 아니냐는 의구심을 표출하기도 하였다. 이들의 현상이 평소와 다르다는 이유로 시민들은 대지진의 전조현상이 아닌지 궁금하기에 이르렀다.

암석에는 소량의 가스가 포함되어 있는데, 이 가스가 응력의 영향으로 방출될 수도 있고, 아주 드물게는 지진 발생 전에 라돈 가스가 방출된 사례가 있다고는 한다. 그러나 대부분의 경우 지진과의 관계를 정확히 규명할 수 없다. 반면에 화산지 대의 경우에는 화산폭발 전에 아주 작은 지진 횟수의 증가, 지표면의 융기, 분출되는 가스의 함량 변화 등이 감지되는 것이 일반적이다. 따라서 이런 특정지역이 아닌 일반적인 곳에서 가스냄새와 대지진의 연관성을 찾기는 쉽지 않다.

지진으로 동물의 이상 행동 또한 보고되기도 한다. 일반적으로 지진은 강한 흔들림을 동반하는 S파가 도착하기 전에 사람은 느끼지 못하지만 동물들은 느낄 수도 있는 P파가 도착하 는데, 이를 동물이 감지하여 특이한 반응을 보이기도 한다. 이 경우, 동물들이 발생하지 않은 지진을 미리 감지하였다고 하기 보다는 이미 발생한 지진 현상을 사람보다 먼저 느끼고 반응하는 것으로서, 이 또한 지진 전조현상과의 연관성을 찾기 는 힘들다. 지진운 현상도 마찬가지로 지진과의 관계를 과학 적으로 명확하게 설명할 수가 없다.

다만 국민들이 불안해하는 것은 최근 일본지진과 울산지진 등으로 지진을 많은 분들이 실제로 느꼈고, 게다가 외국의 지진 피해 사례를 언론 등을 통해서 자주 그리고 실시간으로 접하게 되어 우리나라에서도 그러한 피해를 입게 될까봐 걱정하 는 마음이 커져 지진 공포로 확산되는 듯하다. 하지만 아직까지는 과학적으로 증명되거나 받아들여지는 지진 전조현상이 없다는 것을 받아들인다면 이러한 공포는 점차 사그라질 것이다.

▲ 우리나라 지진 발생 현황 (1978~2015) ⓒweb.kma.go.kr

▲<그림 3> 우리나라 지진 발생 현황 (1978~2015) ⓒweb.kma.go.kr

한반도와 지진

우리나라 주변국, 즉 일본, 중국, 대만 등을 보면 규모 7.0 이상의 지진이 자주 발생할 수 있는 조건을 갖추고 있다. 앞에 서 언급하였듯이, 지구는 판이라고 하는 작은 조각들로 이루어져 있고 큰 지진은 판과 판의 경계에서 발생한다. 우리나라 주변국들은 이러한 판 경계에 위치하고 있어 큰 지진이 자주 발생한다. 또한 판 경계가 아니더라도 대규모의 활성단층이 존재하면 규모 7.0 이상의 지진이 발생할 수도 있다. 그러나 우리나라는 판의 경계에 위치하지 않고, 규모 7.0 이상의 지진이 발생할 정도로 큰 활성단층이 존재하지 않기 때문에 최근에 발생하는 우리나라 지진은 주변국들에 비해 작은 지진들만 이 발생하고 있다. 이런 관점에서 본다면, 우리나라는 주변국, 즉 일본, 중국, 대만 등에 비하여 상대적으로 지진으로부터 안 전한 지역에 위치하고 있는 것은 분명한 사실이다.

그러나 우리나라에서도 주변국만큼은 아니지만 크고 작은 지진이 꾸준히 발생한다. 우리나라는 1978년 이후에 비교적 정확하게 지진을 관측하기 시작했다. 지난 약 40년간 우리나라에서 발생한 지진현황을 살펴보면, 우리나라 내륙에서는 지 진이 특별한 패턴이 없이 산발적으로 발생하는 것처럼 보이지만, 자세히 살펴보면 지진이 유난히 많이 발생하는 지역이 있다. 어떤 지역에서는 크지도 않고 주기도 규칙적이지 않지만, 작은 지진이 반복적으로 발생하기도 한다. 크기에 상관없이 지진이 발생한다는 것은 지하에 지진을 일으키는 구조가 있다 는 것이다. 이러한 지진을 일으키는 지하구조는 단시간 내에 사라지지 않을 것이므로 최근 기록에 작은 크기의 지진이 꾸준히 발생하고 있는 지역에서는 앞으로도 지진이 계속 발생할 것이다.

우리나라 최초의 지진 발생 기록은 고구려 유리왕 21년 8월 A.D 2년이었고, 과거 500년 동안의 기록을 살펴보면 우리나 라에서도 규모 6.7 정도의 지진이 발생해서 인명피해, 재산피해가 있었다는 기록이 있다. 과거 500년 혹은 2000년은 지진의 발생주기, 혹은 지질학적 관점에서 본다면 아주 짧은 시간이다. 따라서 과거 우리나라 지진기록을 바탕으로 본다면 우리 가 이미 경험한 바 있는 규모 6.7 정도의 지진은 언제든 발생 할 수 있다.

우리나라는 육상에서만 지진이 발생하는 것은 아니다. 사실 우리나라의 경우에는 훨씬 자주 그리고 큰 지진이 바다에서 발생하고 있다. 2000년 이후 우리나라에서 발생한 지진통계를 살펴보면, 규모 4.0 이상의 지진이 16회 발생하였는데, 그중 14 회가 해역에서 발생한 것으로 보고되었다. 이 중에는 동해에서 발생한 지진도 포함되어 있는데, 동해 연안에서는 대규모 해저 사태의 흔적인 해저 함몰대가 여러 곳에서 발견된다. 이 러한 해저 사태를 일으키는 원인 중 하나가 지진이다. 역사기록에 의하면, 지진해일을 동반한 대규모 지진이 발생했었다는 기록이 있는데, 대표적인 것이 1643년(인조 21년 7월 24일) 울산 앞바다 지진과 1681년(숙종 7년 5월 11일) 양양 앞바다 지진이다. 이렇게 과거 대규모 지진이 발생했던 흔적 혹은 기록이 남아있는 지역에서는 최근에도 지진들이 많이 발생하고 있다. 최근 들어서 우리나라의 지진 발생 환경이 특별히 바뀌지 않았으므로 앞으로도 우리나라 주변 해역에서는 많은 지진이 발생할 것으로 생각된다.

지진 대비

우리나라의 지진 발생은 지진관측 및 통보 업무를 담당하고 있는 기상청에서 지진관측 업무를 시작한 1978년 이래 큰 변화는 없다. 최근 들어서 지진 발생 횟수가 증가하는 것처럼 보이지만 이것은 우리 정부의 지진관측기술 향상을 위한 노력 의 결과이지 지진발생 횟수 자체는 크게 늘지 않았고, 앞으로도 큰 변화가 없을 것이다. 다만, 앞에서 언급하였듯이 우리나라의 지진 발생 이력을 살펴보면 절대 안심하고 아무런 조치 를 취하지 않을 수는 없다. 지진이 대도시, 대규모 산업시설 혹은 국가 주요시설 근처에서 발생한다면 특정 지역에 국한되지 않은 막대한 피해가 발생할 것이다. 우리나라는 피해를 유발하는 지진의 발생주기가 길어서, 500년 혹은 그보다 훨씬 긴 주기를 가지고 발생할 수 있는 지진을 걱정하고, 이런 지진에 대한 대비는 반드시 필요하다.

그렇다면 ‘이러한 큰 지진을 미리 예측할 수 있다면 재해를 막을 수 있지 않을까?’하는 의구심이 든다. 결론적으로 말하자면, 현재 지진예측에 관한 연구를 꾸준히 하고 있지만 현재의 과학적 기술로는 지진의 예측이 불가능하다. 따라서 평소 위기상황에 잘 대처하도록 대비책을 미리 강구하여 체계적으로 대응해야 피해를 최소한으로 줄일 수 있다. 2010년 아이티에서 발생한 규모 7.0의 지진으로 인한 피해와 1989년 미국 로마프리에타에서 발생한 규모 6.9의 지진으로 발생한 피해를 비교해보면, 이 두 지진은 규모 6.9와 7.0으로 규모는 비슷했지만, 하나는 지진에 대한 준비가 잘되어 있던 미국에서 발생하여 60여 명의 인명피해로 그쳤지만, 다른 하나는 지진 대비가 전혀 안되어 있는 지역에서 발생하여 15만 명 이상의 사망자가 발생하였다. 같은 크기의 지진이어도 준비 여부에 따라 그 결과는 전혀 다를 수 있고, 대비를 하지 않으면 피해를 줄일 수 없다는 교훈을 주고 있다.

국민안전처에서는 의사결정자들이 재난상황하에서 의사결정을 돕는 과학적 근거를 제공하고 있다. 이는 특별히 많은 피해가 예상되는 곳 또는 지진재해에 취약한 지역이나 계층을 미리 찾아내고 재해에 대한 사전예방 조치를 취하는 데 활용 될 수 있다. 예를 들면, 규모 6.0의 지진이 어느 지역에서 발생 한다면 그 지역의 인명피해와 재산손실에 대한 자료를 제공한 다. 하지만 이러한 근거자료는 큰 단위의 행정구역을 근거로 제시된다. 일반적으로 시나리오를 가지고 위급상황에 결정해 야 하는데, 작은 단위의 행정구역은 필요한 수준의 행동지침 을 중앙정부의 자료에만 의지하기에는 부족하다. 따라서 작은 단위의 행정구역은 그 지역에 맞는 행동요령을 따로 준비해야 할 것이다. 각 지역에 특화된 시나리오는 지역사회 구성원들에게 지진에 대한 경각심을 일깨워 주고, 지진 체험시설을 평시에 함께 활용한다면 더 큰 효과를 기대할 수 있다.

또한 이러한 시나리오에 근거한 행동요령은 실제상황이 닥치기 전까지는 그 신뢰성이나 정확성을 확인할 방법이 많지 않다. 따라서 시뮬레이션의 정확성을 높이기 위한 노력도 지속적으로 해야 하며, 한번 만들어진 시나리오와 행동양식도 꾸준히 수정해가면서 보다 정확하고 현실적인 수준으로 끌어 올려야 할 것이다. 물론 위기상황 행동수칙을 정하는 것뿐만 아니라 주기적으로 그리고 지속적으로 상황에 대처하는 훈련도 실시해야 한다. 마지막으로 지진동을 감지한 주민들의 불안 해소 및 현행의 지진정보 전달 시스템을 개선하고 보완해 야 하며, 주민들을 위한 홍보 강화 및 지진방재 교육 훈련을 강화해야 한다. 재난 대응을 위해 할 일을 명시하고 방재 계획을 세우는 지진재난 대응 매뉴얼 개선 및 내진 설계 의무화를 통한 지진피해 방지에 노력해야 할 것이다.

tip

김광희 / 부산대학교 지질환경과학과 교수

작성자: khugnews

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