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지난 9월 12일 저녁 8시 32분, 경북 경주 지역에 우리나라 지진 관측이 시작된 1978년 이후 최대 규모인 .8의 지진이 일어났어요. 지진 발생 이후에도 수백 회의 여진이 일어나면서 사람들은 더 이상 우리나라도 지진에서 안전하지 않다는 위기의식을 느끼기 시작했죠.

지진은 땅이 흔들리는 자연재해예요. 자연적으로 일어나는 경우가 많지만, 최근엔 인간이 지진의 원인이 되는 경우도 종종 나타나곤 하지요. 주로 폭발물이나 큰 건물의 붕괴가 원인이 돼요. 실제로 2016년 9월 9일엔 북한이 5차 핵실험을 하면서 그 근처에 규모 5.3의 지진이 관측되기도 했답니다.

규모 5.8은 어느 정도의 세기일까요? 지진의 규모를 측정하는 단위인 ‘리히터 규모’는 지진계에 기록되는 진폭을 이용해 구해요. 규모가 1씩 커질 때마다 진폭은 10배씩 증가하고, 지진의 에너지는 32배 정도 증가하지요. 규모 5.8의 지진은 TNT 폭탄 50만 톤을 동시에 터뜨리는 강도랍니다. 이는 제2차 세계대전 당시 히로시마에 떨어졌던 핵폭탄의 25배 위력이에요.

사실 지진이 발생해도 땅이 흔들리는 시간은 그다지 길지 않아요. 경주 지진의 경우 땅이 흔들린 시간은 10초 이내였고, 2011년 후쿠시마 원전 사태를 불러 일으켰던 동일본 대지진의 경우 170초 이내였죠.

하지만 짧은 시간임에도 불구하고 지진이 가져오는 피해는 어마어마해요. 경주에선 건물의 기와가 무너지며 주변의 자동차들이 파손되기도 했고, 동일본 대지진의 경우 지진이 바다에서 일어나면서 건물 3층 높이의 지진 해일(쓰나미)이 육지를 덮쳤어요(윗 사진). 이처럼 채 5분을 넘지 않는 짧은 시간 안에 주변 일대를 쑥대밭으로 만들 만큼 지진의 위력은 강력하답니다.
 

떡처럼 말랑말랑한 물체는 힘을 주면 모양이 변하지만, 플라스틱처럼 딱딱한 물체는 힘을 많이 줘도 쉽게 모양이 변하지 않아요. 대신 힘을 계속 주다보면 그 힘이 쌓여 어느 순간 조각이 나며 부러지지요.

우리가 살고 있는 땅도 마찬가지로 힘을 계속 받다 보면 어느 순간 끊어질 수 있어요. 이처럼 땅이 양 옆으로 당기거나 미는 힘을 받으면 지층이 서로 어긋날 수 있는데, 이것을 ‘단층’이라고 부른답니다.

땅에 가해지는 힘의 방향에 따라 땅이 어긋나는 모양이 달라지고, 이 모양에 따라 단층을 분류해요. 양쪽으로 잡아당기는 힘을 받으면 한쪽 땅이 아래로 미끄러져 내려가며 두 땅이 사선 모양으로 어긋나요. 이걸 ‘정단층’이라고 하지요. 반대로 양쪽에서 미는 힘을 받으면 한 땅이 다른 땅 위로 밀려 올라가는 ‘역단층’이 생겨요. 한편 땅이 위 아래로 움직이지 않고 수평으로 움직이는 경우도 있는데, 이를 ‘주향이동단층’이라고 부른답니다.

여러 단층이 한꺼번에 생기기도 해요. 예를 들어 이번 경주 지진은 역단층과 주향이동단층이 섞인 형태로 일어났어요.


땅이 힘을 받아 모양이 바뀌며 단층이 생기듯, 지구에 있는 땅은 아주 조금씩 움직이고 있어요. 하지만 불과 100여 년 전인 20세기 초까지만 해도 사람들은 지구가 움직이지 않는 딱딱한 고체라고 믿었죠. 그런데 1912년 알프레드 베게너가 아프리카, 아메리카, 아시아 대륙 등 지구의 커다란 대륙들을 마치 퍼즐 조각처럼 하나로 맞출 수 있다는 사실을 발견했어요. 베게너는 이를 바탕으로 원래 지구는 하나의 커다란 대륙이었다는 ‘대륙 이동설’을 발표했지요.

이후 과학자들의 인식은 조금씩 바뀌었어요. 지금은 대륙 이동설이 발전해 지구의 땅이 ‘판’이라고 불리는 10여 개의 조각으로 이뤄져 있다는 ‘판 구조론’이 정설로 받아들여지고 있지요. 주요 판으로는 아프리카판, 남극판, 오스트레일리아판, 유라시아판, 북아메리카판, 남아메리카판, 태평양판, 코코스판, 나즈카판, 인도판이 있어요. 우리나라는 유라시아판에 포함되어 있다고 알려져 있었지만, 최근 ‘남한판’이라는 작은 판에 속한다는 사실이 새롭게 밝혀졌답니다.
 

알프레드 베게너가 처음 대륙 이동설을 주장했을 때 과학자들은 이를 인정하지 않았어요. 커다란 대륙을 움직이는 힘이 어디에서 나오는지를 설명할 수 없었기 때문이에요.

이후 영국의 과학자인 아서 홈즈는 판이 ‘맨틀’에 의해 움직인다는 의견을 제시했어요. 맨틀은 지구의 딱딱한 판 바로 아래에 존재하는 층으로, 높은 온도 때문에 일부 암석이 녹아 있어서 액체의 성질을 약간 갖고 있는 상태랍니다. 즉, 딱딱한 판이 부드러운 맨틀 위에 얹혀 있는 거예요.

홈즈는 흐르는 맨틀이 열에 의해 천천히 움직이면 이를 따라 위에 떠 있는 판도 함께 움직인다고 주장했지요. 후에 다른 과학자들이 깊은 바다에서 맨틀 물질이 올라오는 현상을 발견하며 이 주장은 거의 정설로 받아들여졌답니다.
 

 

목포자연사박물관에 모인 친구들은 섭섭박사님의 자세한 설명에 따라 지층 모형과 판 모형들을 만들었어요. 설명으로만 들었을 땐 어렵게 느껴졌던 지층과 판의 움직임도 직접 만든 모형을 통해 눈으로 관찰하니 머릿속에 쏙쏙 들어왔답니다.

실험에 참가한 오승윤 학생은 “예전에도 목포자연사박물관에 견학을 온 적이 있었지만 이런 체험은 처음이었다”며, “모형을 통해 관찰하니 더 실감났다”고 소감을 밝혔어요.

<;어린이과학동아>; 친구들도 집에서 직접 지층과 판 모형을 만들어 보세요. 지진뿐만 아니라 지구의 땅 속 움직임을 자세히 이해할 수 있을 거예요.