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김연우 디자이너는 먹던 사과를 책상 위에 떨어뜨렸어요. 그런데 갑자기 사과가 데구루루 굴러갔어요. 책상에는 아무 문제가 없는 것 같은데, 사과가 굴러간 이유는 과연 무엇이었을까요?
 

 

 

 

판구조론은 판이 이동하면서 발생하는 다양한 지질 현상을 설명하는 이론입니다. 지구의 표면은 크고 작은 여러 개의 ‘판’으로 이루어져 있어요. 판은 지구의 내부 구조 중 가장 바깥을 구성하는 지각과 맨틀 윗부분을 포함하는 부분이에요. 판의 종류에는 대륙지각으로 대부분 이루어져 있는 대륙판, 해양지각으로 주로 구성된 해양판이 있어요. 

판은 한곳에 고정돼 있지 않고 계속 움직입니다. 그 이유는 맨틀의 대류 현상 때문이에요. 대류란 액체나 기체 같은 유체가 온도 차이로 인해 밀도가 달라지면서 흐르는 현상을 말합니다. 

맨틀은 지구의 가장 깊은 부분인 핵과 맞닿아 있어요. 그래서 핵에서 발생한 뜨거운 열을 직접적으로 받습니다. 열을 받으면 맨틀을 구성하는 맨틀 물질의 아랫부분은 점점 뜨거워져요. 그러면 맨틀 물질의 밀도가 낮아져 위로 이동하게 돼요. 반면, 맨틀 물질의 윗부분은 상대적으로 차가워져 아래로 이동합니다. 이렇게 따뜻한 공기와 차가운 공기가 계속 순환하면서 맨틀에서 대류 현상이 일어나는 거예요. 이 힘에 따라 판이 움직이게 되지요. 

맨틀의 대류 현상으로 판이 움직이면 어느 순간 판과 판이 만나거나 멀어지는 지점이 생겨요. 이에 따라 다양한 경계가 생기게 됩니다. 판과 판이 서로 멀어지면 발산형 경계가 생기고, 판과 판이 서로 가까워지면 수렴형 경계, 판과 판이 서로 스쳐 지나가면 보존형 경계가 발생되지요. 

발산형 경계에서는 해저 산맥인 해령 등이 만들어집니다. 수렴형 경계에서는 바다 안의 깊은 골짜기인 해구나 화산섬인 호상열도, 육지의 높은 산맥인 습곡산맥 등의 지형이 생겨요. 보존형 경계에서는 두 판이 수평적으로 미끄러져 지나가는 변환 단층이 생길 수 있어요. 

 

 

 

 

한국지질자원연구원 활성지구조연구센터는 우리나라에 적합한 전용 지진 분석법을 개발했다는 소식을 국제 학술지 ‘지오사이언스 저널’에 2024년 9월 발표했어요. 지진은 대부분 서로 다른 판이 맞물리는 판 경계부에서 발생합니다. 그래서 기존의 지진 연구는 판 경계부에서 발생하는 지진에 집중돼 있었어요. 

그러나 우리나라는 판 경계가 아닌 판 내부에서 발생되는 지진이 많습니다. 우리나라는 지진이 자주 발생하는 유라시아판과 태평양판 경계로부터 약 500㎞ 떨어져 있어요. 유라시아판과 같은 판 경계에서 지진이 발생하면 그 힘이 우리나라까지 전달돼요. 이 에너지로 인해 우리나라 판 내부에서는 응력이 발생합니다. 응력은 물체에 외부 힘이 가해졌을 때, 그 힘에 저항하는 힘을 의미해요. 응력이 계속 쌓이면 어느 순간 단층이 움직이면서 지진이 발생해요. 단층은 지진 등으로 지층이 어긋나 있는 것을 말합니다. 

우리나라처럼 판 내부에서 발생하는 지진은 언제 발생되는지 정확히 예측하기 어려워요. 판 경계처럼 큰 힘이 계속 작용하지 않아서 응력이 일정하게 쌓이지 않기 때문이에요. 즉, 지진이 발생하는 주기가 불규칙하지요. 

연구팀은 2020년부터 2024년까지 총 5년간 우리나라의 단층이 어떻게 움직이는지 분석했고, 우리나라에 맞는 새로운 지진 모델을 제시했어요. 바로 양산단층 모델이에요. 양산단층은 경주, 양산, 부산을 잇는 200㎞ 길이의 우리나라에서 가장 큰 단층대입니다. 

양산단층 모델을 이용하면 단층 구간별로 지질의 특징을 분석할 수 있어요. 또, 양산단층 모델은 강과 같은 주변의 지형 정보도 함께 전달하기 때문에 단층이 언제, 어떻게 움직일지 정확히 예측할 수 있습니다. 한국지질자원연구원 최진혁 지질재해연구본부장은 “이번 연구를 통해 우리나라가 지질 재해에 잘 대응할 수 있게 노력하겠다”고 밝혔답니다.