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작은 지진 급증은 큰 지진의 전조 현상?

2013년 들어 국내의 지진 발생 횟수가 눈에 띄게 증가했다. 지진 안전지대로 알려졌던 우리나라가 과연 안전한 게 맞는지, 큰 지진이 발생할 가능성이 있진 않은지 국민들의 우려가 높아진 것이 사실이다.

기상청에 의하면 올해 9월 26일까지 발생한 규모 2.0이상의 지진 수는 총 76회에 이른다. 이는 예년 지진 발생빈도의 150%를 상회하는 수준으로, 이런 추세로 간다면 올 연말에는 지진 수가 총 100회를 넘어 설 것으로 예상된다. 참고로 지진 규모는 지진의 강도를 말하며, 규모 3.0 이상일 때 건물에 피해를 줄 수 있는 강도다.

지난 4월 21일 전남 신안군 흑산면 북서쪽 101km 해역에서 발생한 규모 4.9의 지진과 5월 18일 백령도 남쪽 31km 해역에서 발생한 같은 규모의 지진이 2013년 한반도의 가장 큰 지진으로 기록되고 있다. 지난 9월 11일에는 전남 신안군 가거도 부근 해역에서 규모 4.0의 지진이 추가로 발생해 세 번째 큰 지진으로 기록됐다.

올해 지진의 특징이라면 백령도와 보령 앞바다 등 서해의 특정 지역을 중심으로 지진 수가 급증했다는 점이다. 특히 보령 앞바다 지역은 지난 5년 동안 지진이 한 차례도 발생하지 않았던 지역으로, 짧은 기간 집중 발생하는 지진에 많은 관심이 모아지고 있다.

이러한 지진 발생 빈도의 변화는 일시적으로 쌓인 막대한 힘이 축적됐음을 의미하는데, 한반도 주변 판의 움직임이 일정함을 고려해 볼 때 한반도를 일본열도 방향으로 2~5cm 가량 이동시켰던 2011년 동일본 대지진 등이 원인으로 지목되고 있다.

지진은 일반적으로 작은 지진의 발생 횟수가 늘어날수록 큰 지진이 발생할 가능성이 커진다는 특징이 있다. 작은 지진의 수가 증가한다는 것은 단층대에 쌓인 힘이 지진을 유발할 만큼 충분히 쌓였음을 의미하며, 연속된 작은 지진으로 단층이 약화되고 있음을 의미한다. 약화된 단층은 지각 내에 축적된 힘에 의해 일시에 크게 부서지며 큰 지진이 유발되기도 한다. 때문에 작은 지진이 많아지는 것은 지진재해적인 측면에서 결코 바람직한 일이 아니다.

최근에는 서해에서 발생하는 지진의 빈도가 줄고 있는 현상을 보이고 있으나, 이 현상을 통해 큰 지진 발생 가능성이 낮아졌다고 평가하기는 다소 이른 감이 있다. 나무에 존재하는 옹이와 같이 단층면에도 강도가 높은 물질이 존재할 수 있으며, 이 경우 일시적으로 지진 발생 빈도가 줄어들기도 한다. 이 때, 단층면에 보다 많은 힘이 축적되면 일시에 부서지고 더 큰 지진으로 발달하게 된다.

작은 지진이 큰 지진의 전조 현상으로 나타난 사례는 여러 곳에서 찾을 수 있다. 대표적인 예로는 2009년 4월 6일 이탈리아 라퀼라에서 발생한 규모 6.3의 지진이 있다. 이 지역은 지진 발생 수개월 전부터 작은 지진들이 수백여 회 발생했는데, 당시 국립재난예측·대책위원회에서는 큰 지진이 발생할 가능성을 낮게 평가했다. 결국 이후에 발생한 대지진으로 수많은 건물이 붕괴되고 300여 명이 목숨을 잃었다. 이 사고로 이탈리아 정부는 적절한 예측 정보를 제공하지 못한 책임을 물어 당시 위원회 소속이던 과학자와 공무원들을 기소하기도 했다. 이렇듯 작은 지진이 집중적으로 발생하는 경우, 철저한 원인 분석을 통해 큰 지진의 발생 가능성을 예측할 필요가 있다.

1978년 이후로 시작된 우리나라의 공식 지진계측 자료에 의하면 우리나라에서 발생한 지진의 최대 규모는 5.3이다. 하지만 우리나라와 같은 판의 내부 환경에서는 지진의 재래주기가 길다는 점을 감안해 볼 때, 30여 년간의 지진계측자료가 우리나라에서 발생 가능한 최대 지진의 규모를 대변하는 데는 한계가 있다.

가깝게는 1952년에 평양 서쪽 강서지방에서 규모 6.5의 지진이 발생한 바 있으며, 이 지진은 러시아, 중국, 일본의 지진관측소에 기록으로 남아 있기도 하다. 이뿐 아니다. 조선왕조실록을 비롯해 우리나라의 여러 역사기록물에는 크고 작은 지진에 의한 피해가 기록으로 남아 있으며, 이들 지진은 최근의 분석 결과에 의하면 규모 7에 육박하는 지진들로 평가되고 있다.

우려가 되는 부분은 우리나라 수도권 일원에도 큰 지진들이 많이 발생했다는 점이다. 2010년 1월 아이티에서 발생한 지진은 규모가 7.0이었음에도 약 22만 명의 사망자가 발생했다. 이를 고려해 볼 때, 얕은 지각에서 발생하는 특징을 보이는 한반도 지진이 큰 피해를 불러올 수 있음을 짐작하기는 어렵지 않다.

특히 비교적 내진 설비가 잘 이루어졌다고 평가되는 서울시의 경우에도 전체 학교 건물 중 약 20% 정도만이 내진 성능이 확보돼 있는 등 지진에 대한 준비가 아직은 완벽하지 않은 상태다. 이에 최근 발생하는 지진에 대한 원인 분석과 발생 가능한 지진의 크기 파악이 무엇보다 시급한 사안이다. 미소지진들의 정밀 분석이 필요하며, 이 지역 단층 분포에 대한 확인이 필요하다.

이를 위해서는 정부관계기관을 중심으로 서해 지역을 비롯한 지진 예상 지역 대한 면밀한 조사가 필요하다. 이런 점에서 최근 기상청에서 서해 지진 빈발 상황에 대한 면밀한 조사를 천명한 것은 매우 고무적이다. 정확한 단층대를 파악하기 위해 올해부터 본격적으로 해저 지질 조사를 실시할 계획이라고 밝혔는데, 면밀한 조사를 통해 국민들의 불안이 해소되길 기대해 본다.

글 : 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

 

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[실험]호박 화석, 집에서 만들 수 있다?

인도와 중국 티베트 사이에 위치한 히말라야 산맥에서는 화석이 많이 발견된다. 놀라운 점은 조개나 산호, 물고기 등 수생생물의 화석이 발견된다는 것이다. 히말라야 산맥은 세계에서 가장 높은 에베레스트 산(최고 8,848m)을 비롯해 높고 험한 산이 많은 것으로 유명하다. 그런데 어떻게 그 높은 산꼭대기에서 수생생물이 화석으로 발견된 걸까?

화석은 지질 시대에 살았던 동식물의 유해나 활동 흔적이 퇴적물에 남아 그대로 보존돼 있는 것을 말한다. 한자를 풀이하면 ‘될 화(化)’와 ‘돌 석(石)’자로 ‘돌이 된다’는 뜻이다. 이처럼 오래 전에 살았던 식물이나 동물이 돌처럼 단단해진 것을 통틀어 ‘화석(化石)’이라고 한다.

화석은 어떻게 만들어지는 것일까? 화석을 직접 만들어 보며 화석이 왜 우리에게 중요한지, 고생물학자들은 왜 끊임없이 화석을 발굴하고 연구하는지에 대해 알아보자.


[교과과정]
초등 4-2 지층과 화석
중 1 지각의 물질과 변화
중 1 지각 변동과 판 구조론

[학습주제]
화석이 만들어지는 원리 이해하기
지구의 역사와 지각 변동
화석의 중요성 이해하기

<실험 방법 및 원리>



<실험 동영상>



* 실험 참고사항 :
• 액화수지, 경화제는 온라인 과학교구사에서 구입할 수 있습니다.
• 액화수지는 냄새가 나는 물질이니 환기가 잘 되는 곳에서 실험하세요.
• 액화수지에 경화제를 넣고 저을 때 가능한 기포가 생기지 않도록 주의하세요.
• 액화수지가 굳는 동안 열이 발생해 뜨거우니 손이 데지 않도록 주의하세요.
• 조개껍데기 대신 작고 단단한 물건을 넣어서 나만의 화석을 만들어 보세요.


액화수지에 경화제(액체를 빠르게 굳히기 위해 첨가하는 물질)를 넣으면 액화수지가 열을 내며 굳기 시작한다. 액화수지가 완전히 굳기 전에 조개껍데기를 넣으면 용액이 점차 굳어지며 투명하고 단단한 수지 안에 조개가 갇히게 된다. 이런 식으로 과거에 살았던 동식물이 지질학적 과정을 통해 지층 속에 묻혀 형성된 것이 화석이다.

지층에 묻힌 것만 화석이 되는 것은 아니다. 소나무의 끈적끈적한 수액이 굳어진 것을 호박이라고 하는데, 호박 안에 곤충이 갇혀 화석이 되기도 한다. 액화수지 안의 조개는 호박 속에 갇힌 곤충처럼 생화학적 성분이 보존돼 있다. 이런 화석을 ‘화학화석’이라 부른다.


[그림]호박 안에 갇혀 화석이 된 거미.
사진 출처 : 위키미디어
고생물들이 모두 화석으로 남는 것은 아니다. 화석으로 남기 위해서는 몇 가지 조건이 충족돼야 한다. 우선 당시에 그 생물이 번성해야 하고, 생물이 죽은 후 바로 퇴적물 속에 묻혀 분해되지 않아야 하며, 껍질이나 골격 등 딱딱한 부분이 있어야 한다. 일반적으로 연약한 조직은 분해돼 사라지고 딱딱한 부분만 화석으로 남기 때문이다. 단, 공룡의 발자국과 같은 생물의 흔적도 화석에 포함된다. 이런 화석은 ‘흔적화석’이라고 한다.

• 화석 발굴이 중요한 이유
이제 서두에 대한 답변이 나올 차례다. 히말라야 산맥에서 조개나 물고기 화석이 많이 발견됐다는 것은 오래전 언젠가, 히말라야 산맥이 바다였다는 뜻이다. 이처럼 화석을 관찰하면 과거 그 지역이 어떤 환경이었는지 유추할 수 있다. 예를 들어 산호의 화석이 발견된 지층은 한때 예민한 산호가 살 수 있을 정도의 수질과 수온, 수심을 갖추고 있었다는 것을 의미한다. 생물은 여러 지질 작용과 화학적인 변화를 거치면서 화석이 된다. 나중에 암석이 땅 위로 솟아오르고 지표면이 깎이게 되면서 드러나게 된다.

산호처럼 과거 그 지역의 환경을 구체적으로 유추할 수 있도록 돕는 화석을 ‘시상화석’이라고 한다. 시상화석이 되기 위해서는 특정 환경에서만 살 수 있다는 조건이 충족돼야 한다. 예를 들어 산호는 따뜻하고 얕은 바다에서만, 고사리는 따뜻하고 습기가 많은 땅에서만 서식한다.

화석이 발견되는 지층이 언제 생긴 것인지 알려 주는 ‘표준화석’도 있다. 표준화석이 되기 위해서는 살았던 기간이 짧고, 서식지가 지구상에 넓게 분포해 있었으며, 독특한 특징을 가지고 있어야 한다. 지구는 약 45억 년 동안 몇 번의 큰 변화를 겪으며 서식하는 생물의 종류도 크게 변했다. 이런 변화를 기준으로 지구의 역사를 크게 선캄브리아대, 고생대, 중생대, 신생대의 네 부분으로 나눌 수 있다. 각각의 시대에만 살았던 대표 생물로는 고생대의 삼엽충, 중생대에는 공룡과 암모나이트, 신생대에는 매머드와 검치호랑이 등이 있다. 고로 이들이 화석으로 발견되면 그 지층이 생긴 시대를 유추할 수 있다.

이렇듯 화석은 지구의 역사와 생명의 진화를 설명하고 증명해 주는 중요한 자료다. 화석으로 나타나는 다양한 생물들을 연구하면 생물이 환경에 어떻게 적응하고 진화해 왔는지, 왜 멸종을 맞이했는지 등을 유추할 수 있다. 더 나아가 지구의 미래를 예측할 수도 있는 것이다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트

 

 

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