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경주 지진,지진의 원리와 진원, 진앙, 리히터 상관관계?

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경주 지진,지진의 원리와 진원, 진앙, 리히터 상관관계?

[글로벌이코노믹 이재경 기자] 12일 오후 경북 경주 인근에서 대형 지진이 발생했다. 국내 지진 전문가들은 "이제 우리나라도 지진의 안전지대가 아니라는 고정관념에서 벗어나야 한다"고 강조했다.
이에 따라 지진은 어떻게 일어나며 지진에 관한 용어를 한국교원대학교 초등교육과 양일호 교수의 도움말로 살펴본다.

대부분의 지진은 오랜 기간에 걸쳐 대륙의 이동, 해저의 확장, 산맥의 형성 등에 작용하는 지구 내부의 커다란 힘에 의하여 발생된다. 이 밖에도 화산활동으로 지진이 발생하지만 이 경우에는 그 규모가 비교적 작다. 또한 폭발물에 의해 인공적으로 지진이 발생하기도 한다.

이러한 지진은 어떻게 일어날까?
지진이 일어나는 원리는 탄성반발(elastic rebound)이다. 예를 들어 소시지의 양 끝을 잡고 살짝 구부리면 탄력을 갖고 있어서 잘 휘어진다. 그러나 계속 구부리면 결국 부러지고 휘어졌던 부분은 처음처럼 꼿꼿한 상태로 돌아간다. 지층도 힘을 받으면 휘어지며 모습이 바뀐다. 그러다 버틸 수 없을 만큼의 힘이 축적되면 지층이 끊어져 단층이 되고 원래의 모습으로 돌아가려는 반발력에 의해 지진이 발생한다.

이해를 더욱 쉽게 하기 위해 우드락을 이용하여 지층(우드락)의 휘어짐과 끊어짐에 대해서 실험을 해 본다. 이때 어떤 현상이 생길까?
① 여러 장의 우드락을 순서대로 겹친다.
② 우드락을 양손으로 잡고 안쪽으로 두 손을 천천히 밀어 모은다.
③ 점점 세게 밀면서 우드락의 모양이 어떻게 되는지 관찰한다.

우드락의 현상과 지층의 현상을 비교하면 다음과 같다.

◇우드락을 천천히 밀었을 때
우드락의 가운데 부분이 볼록하게 올라오고 양쪽은 오목하게 내려가면서 휘어진다.
*수평하게 퇴적된 지층이 옆으로 미는 힘을 받아 물결 모양으로 휘어지는 것을 '습곡'이라고 한다. 우드락을 천천히 밀었을 때 가운데 부분이 휘어지는 것은 실제 지층에서는 '습곡'에 해당된다.

◇우드락을 세게 밀었을 때
우드락을 더 세게 밀면 우드락이 휘어지다가 끊어진다. 이때 우드락의 끊어진 부분과 우드락을 잡고 있던 손이 떨린다.
*땅 덩어리가 힘을 받아서 휘어지거나 늘어나다가 더 이상 모양이 변하는 것을 견딜 수 없는 상태가 되면 약한 지점에서 부서져서 틈이 생기게 된다. 이때 갈라진 틈의 양쪽에 놓인 암석이 움직여서 서로 어긋난 것을 '단층'이라고 한다. 우드락에 더 센 힘을 주었을 때 끊어지는 것은 실제 지층에서 '단층'에 해당된다.

'습곡'과 '단층' 사진과 모형 실험 결과를 비교해 보면 비슷하다. 이를 통해 실제 지층도 휘어지고 끊어짐을 알 수 있다. 그런데 모형 실험에서는 손으로 미는 힘이 작용했지만 실제 지층에서는 지구 내부의 힘 때문에 '습곡'과 '단층'이 생긴다. 또한 모형 실험에서 우드락이 끊어질 때 잡고 있는 손이 떨리는 것을 느낄 수 있다. 실제 지층에서는 이러한 떨림 현상이 '지진'으로 발생한다.

◇모형 실험(우드락 실험)과 실제 지층의 비교


우드락: 힘 양손으로 미는 힘으로 아주 작다.
지층: 지구 내부의 힘으로 매우 크다.

시간
우드락: 아주 짧은 시간이 걸린다.
지층: 시간이 오래 걸린다.

모양
우드락: 모양 볼록해지거나 끊어진다.
지층: 습곡이나 단층이 생긴다.

결과
우드락: 끊어질 때 떨린다.
지층: 지진이 발생한다.

우드락 실험을 통해서 다음과 같은 결과를 알 수 있다.
우드락을 여러 장 겹쳐 양손으로 밀면 휘어지다가 끊어진다. 실제 지층도 지구 내부의 힘을 받아 우드락과 같이 휘어지기도 하고 끊어지기도 한다. 이때 휘어지는 것을 '습곡', 끊어지는 것을 '단층'이라고 한다. 그리고 우드락이 끊어질 때 잡고 있던 손이 떨리듯이 지층이 끊어질 때에는 '지진'이 발생한다.

단층의 종류에는 어떤 것들이 있을까?
단층이 일어난 면을 경계로 위쪽에 있는 부분을 상반, 아래쪽에 있는 부분을 하반이라고 한다. 단층이 일어날 때 상반이 하반보다 아래로 밀려 내려간 단층을 ‘정단층’, 상반이 하반보다 위로 밀려 올라간 단층을 ‘역단층’, 상반과 하반이 수평으로 움직인 단층을 ‘주향 이동 단층’이라고 한다.

습곡의 구조는 물결 모양으로 휘어진 지층을 '습곡'이라 한다. '습곡'은 일반적으로 '배사'와 '향사'라는 두 가지 구조가 있다.
암석이 힘을 받아 위로 볼록하게 솟아올라 휘어진 부분을 '배사'라 하고, 오목하게 내려간 부분을 '향사'라 한다. '배사'와 '향사'는 '습곡'을 이루고 있는 지층의 모양을 보고 구분할 수 있다. '습곡'으로 이루어진 산맥으로는 히말라야 산맥, 알프스 산맥, 안데스 산맥 등이 있다.

지진과 관련된 용어
지진 신문 기사를 보면 ‘규모’란 말이 나온다. 규모는 지진의 세기를 나타내며 숫자가 클수록 강한 지진이다. 그러나 같은 규모를 가진 지진이라 할지라도 지진이 발생한 곳에서 가까운 지역과 멀리 떨어진 지역은 그 피해의 정도가 다르다. 그래서 사람들은 지진이 일어났을 때 ‘진도’를 함께 쓰기도 한다. '진도'는 "지진의 피해 정도"를 등급으로 나타낸 것이다.

◇지진의 세기를 나타내는 ‘규모’와 지진의 피해 정도를 나타내는 ‘진도’
지진의 세기는 ‘규모’로 나타내는데 소수 첫째 자리까지 아라비아 숫자로 표시한다. 규모1의 세기는 폭약 60t의 힘에 해당한다. 숫자가 클수록 강한 지진을 뜻하는데 숫자가 1씩 늘어날 때마다 30배로 세기가 커진다. 따라서 규모 3의 지진은 규모 1의 지진보다 약 900배 센 지진이다.
'규모'라는 개념은 1935년 미국의 지진학자 '리히터'라는 사람이 가장 처음 제안했다. 그래서 지진의 세기를 나타내는 규모 앞에 ‘리히터’라는 말이 붙는다. '리히터'는 미국 남부 캘리포니아 지역에서 발생한 지진의 크기를 수치화하면서 규모의 개념을 최초로 도입했다. 그는 지진의 세기를 에너지 단위로 나타내고자 하기도 했다. 규모는 지진이 일어날 때 방출되는 에너지의 양으로 나타낸다. 지진이 발생했을 때 지진이 발생한 곳으로부터의 거리에 상관없이 규모는 같다.

일반적으로 규모가 커질수록 피해가 커진다. 그러나 규모가 같다고 해서 피해 정도도 같은 것은 아니다. 지진이 발생한 곳에서 가까운 지역이 피해가 크고, 먼 지역이 상대적으로 피해가 작을 수밖에 없다. 이와 같이 지진이 발생했을 때 생기는 "피해를 등급으로 나타낸 것"이 ‘진도’이다. 진도는 ‘지진 때 서있기 곤란했다’와 같이 지진을 경험한 사람들의 인터뷰나 주변의 물체 또는 구조물의 흔들림 정도를 주관적으로 관측하여 등급을 매긴다.
1902년 이탈리아의 지진학자 머칼리가 12등급의 머칼리 진도를 만들었고, 로마 숫자(I, II, III, …)로 표시한다. 하나의 지진에 대하여 지역에 따라 진도가 다양하게 나타날 수 있는데 일반적으로 진앙에 가까울수록 커진다.

'리히터 규모'에 따른 피해의 강도는 다음과 같다.
2.0~3.4: 감지할 수 없으나 지진계에만 기록됨
3.5~4.2: 소수가 감지
4.3~4.8: 다수가 감지
4.9~5.4: 모든 사람이 감지
5.5~6.1: 건물에 약간의 피해
6.2~6.9: 건물에 상당한 피해
7.0~7.3: 심각한 파괴, 철로가 휨
7.4: 대파괴
8.0: 거의 완전한 파괴

◇'진원'과 '진앙'
지진이 일어나는 원인인 에너지가 발생된 점을 '진원'(earthquake focus), 진원에서 수직으로 연결된 지표면을 '진앙'(epicenter)이라고 한다. 진앙은 진원에서 가장 가까운 지표이기 때문에 가장 큰 피해를 본다.

다시 말하면 '진원'은 지구 내부에서 최초로 지진이 발생한 지역을 말한다. 지하 50~60㎞ 부근이다. '진앙'은 '진원'의 바로 위 지표면 지점으로 '진원지'라고도 한다. 규모가 큰 지진일수록 '진앙'의 범위도 넓어진다. 보통 지진의 피해가 가장 큰 지역이다. 일반적으로 '진앙'에서 흔들림이 가장 세고 진앙에서 멀어질수록 흔들림이 약해진다.

■지진의 피해
• 땅이 흔들리거나 갈라진다.
• 건물 벽에 금이 가고 심하면 무너진다.
• 사람이 다치거나 생명을 잃기도 한다.
• 전기, 수도 공급이 끊기며 화재가 난다.
• 제방이 무너지고 물난리가 나기도 한다.
• 쓰나미가 발생해 해안가 주변에 큰 피해를 주기도 한다.

■지진 발생 시 대처 방법
• 책상 밑으로 들어가 웅크려 앉아서 방석 등으로 머리를 보호한다.
• 엘리베이터 대신 계단으로 대피한다.
• 낙하물이 있는 곳으로부터 멀리 몸을 피한다.
• 전열기나 가스레인지를 확인하고 끈다.
• 휴대용 라디오나 TV 등을 통해 올바른 정보를 파악한다.
• 자동차를 타고 있을 때는 도로 오른쪽에 차를 세우고 대피한다.


이재경 기자 bubmu0626