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“으악! 세상이 흔들린다! 빨리 밖으로 나가!”
큰 건물을 무너뜨릴 정도로 강한 지진이 네팔을 뒤흔들었어요. 하늘이 무너지고 땅이 꺼질 듯이 건물이 강하게 흔들렸지요. 벽돌로 지어진 집들은 속수무책으로 무너졌고요. 깜짝 놀란 사람들은 급하게 건물 밖으로 뛰어 나갔어요. 대체 네팔에서 무슨 일이 벌어진 걸까요?

긴급상황 네팔에 강진 발생!

2015년 4월 25일, 세계의 지붕이라는 히말라야 산맥에서 지진이 발생했어요. 네팔의 수도인 카트만두 북서쪽, 지하 15km에서 규모 7.8에 이르는 대형 지진이 일어났지요. 게다가 지진은 한 번으로 끝나지 않았어요. 다음 날 규모 6.7에 이르는 여진이 발생했고, 그보다 규모가 작은 규모 4.0 이상인 여진만 100번이 넘게 일어났지요.

이번 지진으로 네팔이 입은 피해는 엄청나요. 강력한 지진이 일어나면서 네팔 전체 가구 수의 10%나 되는 수많은 집들이 완전히 부서졌어요. 일부만 부서진 집도 그만큼 되고요. 국가 전체에 건설된 가옥 중 20%가 피해를 입은 거예요. 건물이 부서지면서 잔해에 깔려 많은 사람들이 죽고 다쳤어요. 8000여 명이 죽고 1만 7000여 명이 다친 것이 알려졌지만, 보고 되지 않은 사람까지 합치면 사망자만 1만 명이 넘을 것으로 예상하고 있어요.

게다가 전세계 사람들이 아끼고 지켜야 할 세계문화유산 유적들도 지진 피해를 벗어나지 못했어요. 더르바르 광장에 있는 여러 건물과 카트만두 시내를 한눈에 볼 수 있었던 다라하라 타워가 완전히 부서졌지요.

네팔의 슬픔은 여기서 끝나지 않았어요. 4월 25일 일어났던 거대한 지진에 놀란 가슴을 다독이기도 전인 5월 12일, 카트만두 북동쪽에서 규모 7.4의 지진이 추가로 일어났거든요. 피해를 제대로 수습하기도 전에 또 지진이 발생한 탓에 피해자가 더 늘어났어요. 네팔 정부는 정확한 숫자를 집계하기는 어렵지만 5월 12일 지진으로 50명 이상이 죽고 1100명 이상이 다쳤다고 발표했어요.
 

심층분석 네팔에 지진이 일어난 이유

대륙과 대륙이 충돌하고 있다

대체 왜 네팔에 이런 재난이 닥친 걸까요? 히말라야 산맥 자락에 위치한 네팔은 두 대륙이 서로 부딪히는 위치에 있어요. 이 때문에 지진이 자주 발생하지요.

약 3억 년 전, 인도와 유라시아(유럽과 아시아) 대륙은 서로 멀리 떨어져 있었어요. 지구 내부의 힘에 의해 남극과 붙어 있던 인도는 천천히 유라시아 대륙 쪽으로 밀려 왔지요. 그리고 약 800만 년 전 결국 인도와 유라시아 대륙은 충돌하게 됐어요.

두꺼운 대륙 두 개가 충돌하면서 경계 부분은 부딪히고, 찌그러졌어요. 하지만 지구 내부 힘 때문에 두 대륙은 계속 서로 충돌할 수밖에 없었어요. 계속 힘을 받아 밀리면서 대륙 끝의 일부는 지구 내부로 들어가고, 일부는 복잡하게 구겨지면서 위로 치솟았지요. 이렇게 위로 치솟은 부분이 바로 지금의 히말라야 산맥이 됐답니다.

지금도 인도와 유라시아대륙은 계속 부딪히고 있어요. 1년에 수cm의 속도로 인도 대륙이 유라시아 대륙에 부딪힌 뒤, 지구 내부로 들어가고 있지요. 이 과정에서 두 대륙판은 계속 깨지고 출렁여요. 그때마다 히말라야 산맥에 자리한 네팔에는 지진이 일어나지요. 일어나는 위치도 매번 조금씩 달라져요. 수십km 지하에서 일어날 수도 있고, 이번처럼 고작 15km밖에 안 되는 깊이에서 일어날 수도 있지요. 진원지가 지표면에 가까우면 가까울수록 그만큼 에너지가 많이 전달되기 때문에 피해가 크답니다.
 

네팔 지진 기록

1255년 대지진 기록

1344년 대지진 기록

1934년 규모 8.0 1만 명 이상 사망

1980년 규모 6.5 178명 사망

1988년 규모 6.8 722명 사망

2011년 규모 6.9 6명 사망

2015년 규모 7.9 1만 명 이상 예정

히말라야 산맥의 높이가 변했다

네팔 지진의 영향은 단순히 네팔에서 끝나지 않고 수십km 떨어진 곳에도 영향을 미쳤지요. 일본 국토지리원은 다이치 2호 위성을 이용해 지진이 일어났을 때 네팔 근처에 있는 히말라야 산맥의 여러 산을 조사했어요. 그 결과 카트만두에서 북동쪽에 20~30km 떨어진 곳에 있는 지층이 남쪽으로 4m 정도 미끄러지는가 하면, 카트만두를 중심으로 동서 160km와 남북 120km 범위의 지역이 10cm 이상 솟거나 내려앉았다는 걸 알 수 있었어요. 미국지질조사국(USGS)도 카트만두에서 북서쪽으로 80~100km 떨어진 곳에 있는 랑탕 산군이 1m 정도 내려앉았다고 발표했어요. 일부 학자들은 세계에서 가장 높은 산인 에베레스트 산의 높이가 2.5cm 정도 낮아졌다고 밝히기도 했어요.

한 지점에서 일어난 지진이 왜 이렇게 넓게 영향을 미쳤을까요? 우리가 딛고 서 있는 땅은 눈에 보이지 않을 정도로 거대한 암석으로 된 널빤지와 같아요. 그래서 ‘판’이라고 하지요. 판은 얇고 넓은 만큼 힘에 따라서 ‘출렁’일 수도 있지요. 아주 큰 널빤지가 휘는 것처럼 말이에요. 널빤지를 계속 휘면 결국 소리를 내면서 부서져요. 그리고 널빤지 전체가 흔들리지요. 판도 마찬가지예요. 외부에서 거대한 힘이 가해지면 출렁이고 휘다가 깨지지요. 이때 지진이 일어나고 주변 지형이 바뀐답니다.
 

위험지대 지진에 가장 취약한 지역은 어디일까?

1935년 미국의 지진학자인 찰스 리히터는 지진이 발생했을 때 나오는 에너지 크기를 ‘규모’로 정의하면서 본격적으로 지진을 기록하기 시작했어요. 그 결과 지진이 자주 발생하는 특정 위치가 있다는 것을 알게 됐어요. 태평양 주변과 대서양 중앙에서 자주 발생했거든요. 인도양 가운데서도 지진이 자주 발생했고요.

히말라야 산맥처럼 알프스 산맥 부근도 지진이 자주 일어나는 단골 장소예요. 이곳들은 대부분 지구를 둘러싼 10여 개의 판의 가장 자리들이지요. 이 판들이 지구 내부 힘에 의해 끊임없이 움직이면서 지진이 일어나는 거예요.

5월 12일 단 하루 동안에도 규모 4.0 이상 되는 지진이 전세계에서 33번이나 일어났다는 사실을 알고 있나요? 그러나 언제나 피해를 입지는 않아요. 대부분은 바다 속에서 발생해 육지까지 진동이 전달되지 않으니까요. 지진 에너지는 진원지와의 거리와 반비례해서 점점 줄어들거든요.

지진은 사회적, 경제적 수준에 따라 피해가 더 커질 수도, 작아질 수도 있어요. 이번 네팔 대지진의 경우 네팔이 집을 짓는 방법이 피해를 더 키웠어요. 네팔 사람들은 벽돌을 쌓아서 집을 지어요. 벽돌집은 작은 벽돌을 조립해서 만들기 때문에 진동에 매우 약해요. 아주 약한 지진이 일어나도 벽돌이 서로 분리 되면서 집이 무너지지요.

작은 지진에도 끄덕없이 버티기 위해서는 철근 콘크리트 방식으로 집을 지어야 해요. 당기는 힘에 강한 철근과 압력에 강한 콘크리트가 조합됐기 때문에 사방에서 힘이 가해져도 건물이 무너지지 않고 버틸 수 있거든요. 일반 철근 콘크리트 건물은 규모 5의 지진에는 끄덕없이 버티지요. 피해는 유리창이 깨지는 정도예요. 규모 6의 지진에도 건물에 금이 가는 정도로 그치지요.

이보다 더 강한 지진을 버티기 이해서는 ‘내진설계’를 해야 해요. 기둥을 잇는 부분을 더 단단하게 만들거나, 세로로 서 있는 기둥 사이에 대각선으로 한 번 더 기둥을 덧대는 등 골격 구조를 튼튼하게 만드는 거지요. 이렇게 내진 설계가 된 건물은 규모가 7이나 되는 지진에도 무너지지 않고 버틴답니다. 그리고 작은 건물은 큰 건물에 비해 건물 전체 무게가 가볍기 때문에 같은 충격을 받아도 쉽게 부서질 수 있어요. 네팔의 피해가 큰 것은 작은 집이 모여 있기 때문이었어요. 전문가들은 네팔은 지진이 자주 일어나는 만큼 건물을 내진 설계가 된 철근 콘크리트 공법으로 지어야 한다고 이야기해요. 하지만 경제 수준이 낮아 알면서도 시행하지 못하는 안타까운 상황이랍니다.
 

지진예측 지진을 암시하는 현상 있다?

중국 하이청, 단 한 번 지진을 예측한 행운의 도시

2010년 칠레 대지진, 2011년 동일본 대지진처럼 2000년대만 보더라도 커다란 지진이 여러 차례 있었어요. 2004년에 인도네시아 해역에서 일어났던 규모 9.1의 지진 때는 거대한 쓰나미까지 발생해 23만 명이 넘는 사람들이 죽었고요.

중국 북동쪽에 있는 랴오닝 성에는 인구가 100만 명 정도 되는 도시 ‘하이청’이 있어요. 작은 도시지만 이 곳은 지진을 이야기하는 데 있어 빼놓을 수 없는 중요한 곳이에요. 1975년 강력한 지진이 일어났지만 미리 예측해 피해를 크게 줄였거든요.

하이청에 지진이 일어나기 전, 이 곳에는 여러 가지 지진을 암시하는 징후가 나타났다고 해요. 갑자기 지반이 기울어지기도 하고, 규모 3~5 정도 되는 지진도 계속 일어났어요. 1974년부터 시작됐던 이런 지진들은 1975년 2월 4일이 가까워오자 점점 자주 일어났어요. 중국 정부와 과학자들은 큰 지진이 일어날 것을 예상하고 하이청 시민을 대피시켰어요. 건물이 무너져도 다치지 않도록 공터에 모았지요. 그리고 2월 4일 중국표준시 오후 7시 36분에 규모 7.3이나 되는 큰 지진이 발생했어요. 이 지진으로 사람들은 1328명이 죽고 1만 6980명이 다쳤어요. 미리 대피하지 않았더라면 사망자 수가 무려 15만 명이나 됐을 것이라고 해요.

그러나 바로 다음 해, 하이청 서쪽에 있는 탕산시에서 발생했던 지진은 정반대 결과가 나타났어요. 과학자들은 지진을 예측하지 못했고, 24만 명이 넘는 사람이 죽는 참사가 일어났지요. 인류 역사상 두 번째로 인명 피해가 큰 지진이었답니다.

지진, 이 현상으로 예측해 보자

지하수
지진이 일어날 때처럼 주변에서 지반이 압력을 받으면 지하수가 다니던 통로 역시 좁아지면서 지하수 수위가 상승한다.

전자
압력에 의해 지하에 있는 광물에서 전자가 한꺼번에 방출될 수 있다. 이때 전자의 양에 따라 번개처럼 섬광이 보이기도 한다.

라돈
지하 깊은 곳에서 생성됐다가 지표면으로 나오기 전에 사라지는 기체다. 지진이 발생할 때면 균열을 따라 빠르게 지표면까지 올라온다.

하이청은 어떻게 지진을 예상했을까?

“하이청에 지진이 일어나기 전에는 흔히 지진의 전조 증상이라고 말하는 모든 현상이 교과서처럼 나타났어요.”

한국지질자원연구원 지진연구센터의 신진수 책임연구원은 하이청 지진이 마치 지진에 대한 과학책을 보고 순서대로 실험한 것처럼 전조 증상이 나타났다고 설명했어요. 실제로 큰 지진이 일어나기 전에는 다양한 현상이 나타나요. 우선 작은 지진이 여러 차례 일어나요. 거대한 지층이 부러지기 전에 균열이 가기 때문이에요. 지층에 쌓인 에너지가 적으면 균열이 가는 정도로 끝나지만, 에너지가 많으면 결국 부러지면서 큰 지진이 일어나는 거지요.

지진이 일어날 때 땅속에서 나오는 물질도 검출됐어요. 바로 지하수와 라돈 가스였지요. 지진이 일어날 때가 되면 지층이 사방에서 압박을 받으면서 지하수가 위로 올라와요. 땅속 깊은 곳에나 있는 라돈 가스도 마찬가지지요. 라돈은 대기 중에는 거의 존재하지 않아요. 지하 깊은 곳에서 우라늄이 붕괴될 때 생겨났다가 금방 사라지지요. 평소에는 지하에서 사라져 검출이 안 되는데, 지진이 일어나기 직전에는 지층 균열을 따라 지표까지 올라올 수 있어요. 하이청을 감시하던 과학자들은 이 모든 알림 현상 덕분에 무사히 시민을 대피시킬 수 있었어요.

지진을 암시하는 현상, 진짜일까?

Q 지진 전에 동물이 이상한 행동을 보이나요?

지진이 일어나기 전에 여러 동물이 갑자기 나타난다는 이야기가 많아요. 심해어가 해수면까지 올라온다거나, 두꺼비 떼가 갑자기 나타나는 것처럼 말이에요. 진흙 속에 사는 메기와 바다에 사는 돌고래가 진동을 느끼고 물밖으로 뛰어나온다는 이야기도 있지요. 인간이 느낄 수 없는 민감한 변화를 느끼기 때문이라고 하는데, 아직 명확하게 증명되지 않은 가설이랍니다.

Q 초자연적인 현상도 있다는데….

지난해 1월 미국지진학회지에는 흥미로운 연구가 발표됐어요. 지진이 일어나기 전에 나타나는 빛인 ‘지진광’의 원리를 설명했거든요. 지진광은 큰 지진이 일어나기 전에 밝은 빛이 짧은 시간 동안 나타나는 현상을 말해요. 2008년 쓰촨성 지진과 2009년 이탈리아 라퀼라 지진 때 목격됐지만 모든 지진에서 보이진 않아요.

지진광이 나타나는 것은 지하에 있는 특정 광물이 힘을 받으면서 전자가 한꺼번에 분리돼 대기권으로 나오기 때문이에요. 번개가 치는 것처럼 순간적으로 전류가 강하게 흐르면서 섬광이 나타나는 것이랍니다. 아래 사진은 1970년 대에 캐나다에서 찍힌 지진광이에요. 이 근처에서 1973년 7월 1일 규모 6.7 지진이 발생했답니다.

지진대책 예측불가 현상, 경고로 대비한다

지진계, 응력계, 인공위성…, 모든 방법을 다 동원

2009년 이탈리아 라퀼라 지진이 발생한 뒤에는 지진을 예측하지 못한 과학자들이 법정에 서는 일도 있었어요. 국가의 지원을 받고 지진 연구를 진행했음에도 지진을 예측 못해 큰 재난을 불렀다는 이유였지요. 하지만 아직 과학 기술로는 지진을 완벽하게 예측할 수 없어요.

이번 네팔 지진은 프랑스 연구진이 지진의 규모를 예측했어요. 과거에 네팔에서 지진이 일어났던 지역을 탐사하면서 일어난 시기와 단층 규모를 조사하고, 인도판이 유라시아판과 부딪히는 힘을 계산했지요. 그래서 규모 7.4 정도의 지진이 일어날 것이라고 예상했어요. 다만 언제 일어날지 정확한 시기는 알 수 없었지요.

미국 캘리포니아 주에 있는 거대한 단층인 ‘샌 안드레아스 단층’에서는 인공위성을 이용한 지진 예측을 시도하고 있어요. 단층 주변에 GPS를 설치해 각 지점이 얼마나 움직이는지 위성으로 관찰하는 거예요. 다른 속도와 방향으로 움직이면 지하에 힘이 쌓이면서 지층이 부서질 테니까요. 하지만 아직 뚜렷한 성과가 나오지는 않았어요.

한편 일본의 과학자들은 지진을 예측하기 위해 지하 5km까지 터널을 뚫은 뒤 응력계를 설치했어요. 실시간으로 지층에 걸리는 힘을 파악해 지진 순간을 예측하기 위해서지요. 응력계는 지층의 탄성과 에너지를 측정하는 기계예요. 과학자들은 이 기계로 얻은 자료를 분석해 지층이 얼마 휘거나, 부서질지 계산한답니다.

예측보단 경보가 중요하다

과학자들은 현실적으로 지진이 일어났을 때 인명 피해를 최소로 줄일 수 있는 방법을 찾고 있어요. 진동이 건물을 덮치기 전에 밖으로 빠져나올 수만 있어도 인명 피해를 줄일 수 있거든요.

경보를 빠르게 하기 위해서는 지진계를 조밀하게 설치해야 해요. 진원지에서 주변으로 퍼지는 진동을 최대한 빠르게 포착한 뒤, 도시에 진동이 전달되기 전에 경보를 울려야 하지요. 지진이 자주 일어나는 일본은 진원지에서 가장 가까운 지진계에 지진이 포착된 순간부터 5초 안에 방송을 통해 사람들에게 대피 경보를 울릴 수 있을 정도로 지진 경보 시스템을 갖추고 있어요. 10초면 건물 밖으로 뛰어나갈 수 있으니, 단 몇 초 단위로 생명이 오갈 수 있는 것이지요.

우리나라는 약 140개의 지진계가 전국에서 지진을 감시하고 있어요. 우리나라가 판의 경계와 멀리 떨어져 있어 실제로 사람에게 위협이 될 정도로 지진이 일어나는 일은 드물어요. 하지만 지하 깊은 곳에서 언제 무슨 일이 벌어질지는 아무도 알 수 없어요. 안전은 아무리 과하게 대비해도 부족한 만큼 사고가 일어나기 전에 충분히 대비를 해야 하지요. 그래서 우리나라 과학자들도 큰 지진이 일어났을 경우를 미리 준비하고 있어요. 2020년까지 지진이 발생한 뒤 10초 이내에 경보를 발령할 수 있는 시스템을 만들 계획을 세우고 지진 자료를 조사하고 있답니다.

지진은 한 번 일어나면 피해가 큰 자연재해예요. 지진 피해를 입은 네팔은 지금도 사고를 수습하지 못하고 슬퍼하고 있어요. 집을 잃은 사람들은 비를 피할 곳마저 찾지 못하고 있지요. 네팔의 지진 피해가 무사히 수습되고 사람들이 평온한 일상으로 돌아갈 수 있도록 <;어린이과학동아>; 독자들도 응원해 주세요.