‘쾅’ 굉음과 함께 모든 것이 흔들렸다. 첫 지진은 4월 25일 오전 11시 56분, 수도 카트만두에서 북서쪽으로 81km 떨어진 람중 지역에서 발생했다. 진원의 깊이가 11km에 불과한 규모 7.8의 강진이었다. 도시 대부분의 건물들이 힘없이 무너져 내렸고 도로가 끊겼다. 천년 문화유적을 간직한 사원들과 왕궁도 무참히 붕괴됐다. 에베레스트산에서도 눈사태가 일어났다. 8000명이 넘는 사람들이 매몰돼 목숨을 잃었고(5월 15일 기준) 100회가 넘는 여진으로 사망자는 계속 늘고 있다.
도움_ 한국지질자원연구원 신진수, 이윤수 박사
81년 만의 강진… 여진이 피해 키웠다
네팔은 사실 오래전부터 지진으로 몸살을 앓았다. 20세기 이후만 따져도 히말라야 지역에서 규모 6.0 이상의 큰 지진이 네 차례나 있었다. 1934년에는 규모 8.0의 지진이 네팔 남동부를 강타해 1만600명의 사망 자가 발생했고, 1988년에도 규모 6.9의 지진으로 1500 명이 목숨을 잃었다. 이처럼 지진이 빈발하는 것은 입 지 때문이다. 네팔은 인도판과 유라시아판이라는 두 대륙판이 충돌하는 지점에 있다. 이들은 매년 5cm씩 가까워지며 서로를 민다. 그 결과 인도판 끄트머리 땅 이 밀려올라가면서 오늘날 해발고도가 가장 높은 땅 이 됐고(바로 네팔이다), 두 판의 경계에 생긴 히말라 야 산맥은 오늘날까지도 솟구치고 있다.
이번 지진은 피해가 유독 컸다. 전문가들은 ‘규모’ 와 ‘여진’을 이유로 꼽았다. 이번 지진의 규모는 7.8로 2010년 아이티에서 22만5000명의 사망자를 낸 지진 (규모 7.0)보다 12배 정도 강력했다. 81년 만의 강진이 었다. 진원의 깊이가 비교적 얕은 것도 문제였다. 게 다가 큰 여진도 뒤따랐다. 4월 25일 첫 지진 이후 2시 간 30분 동안에만 14차례의 여진이 이어졌다. 5월 21 일 현재까지 총 100여 회의 여진이 발생했는데 5월 12 일에 발생한 지진은 규모 7.3으로 첫 지진에 버금가는 수준이었다. 여진은 지진으로 취약해진 건물을 ‘확인 사살’해 무너뜨린다. 여진으로만 100명이 넘는 사망 자가 발생한 이유다.
여진이 광범위한 지역에서 산발적으로 발생하는 이유는 첫 지진이 네팔의 가장 큰 단층인 히말라야 주단층에서 시작됐기 때문이다. 네팔의 지면 아래에는 여러 개의 단층이 있는데 단층면이 가장 크고 넓 은 것이 히말라야 주단층, 여기서 갈라져 나온 작은 단층이 주전면단층, 주경계단층, 주중앙단층이다. 히 말라야 주단층은 1년에 45mm속도로 서로 다른 뱡향 으로 힘을 받고 있다. 이번 지진은 여기에 쌓인 응력 때문에 지각이 뒤틀리며 발생했다. 이런 경우엔 연결 된 작은 단층에서도 자잘한 지진이 발생할 수 있다. 지각이 재배치되는 과정이 한 번에 끝나지 않기 때문 이다. 나무 기둥을 흔들면 연결된 나뭇가지들도 함께 흔들리는 원리와 유사하다.
설상가상으로 네팔이 속한 땅은 히말라야 지역에 서도 지반이 가장 취약한 레서 히말라야다. 히말라야 땅은 크게 세 부분으로 나뉘는데 고도가 4000m 이 상인 하이 히말라야, 평지에 가까운 서브 히말라야, 가운데가 레서 히말라야다. 레서 히말라야는 과거 인 도판의 가장자리 땅으로 바다퇴적물이 쌓여 있다. 퇴 적암은 다른 암석보다 무르고 부서지기 쉽다. 지각에 응력이 쌓이면 이 지역부터 변형되고 이 지역에 집중 적으로 지진이 발생한다(57쪽 일러스트 참조).
네팔 지진과 여진 - 4월 25일 첫 지진이 발생한 이후 100여 회의 여진이 발생했다. 5월 12일에는 큰 여진도 있었다. 지진 발생 지점이 일렬로 늘어서 있는 것은 아래에 판의 경계를 이루는 단층이 존재한다는 것을 의미한다.
세계 주요 도시 절반이 위험 - 1973년 이후 규모 5.5 이상의 지진이 발생한 지역(빨간색)과 인구가 100만 명 이상 거주하는 도시(파란색)를 겹쳐 표시했다(원의 크기가 클수록 지진 규모가 크거나, 인구가 많은 경우다). 세계 주요 큰 도시들의 상당수가 지진 위험지역에 속한다는 사실을 알 수 있다.
낙후된 건물이 피해 키운다
이번 네팔 지진과 같은 대규모 지진은 세계적으로 매년 10회 가까이 발생한다. 10번 중 8번이 바다에서 생겼다가 사라지기 때문에 눈에 띄지 않을뿐이다. 대 규모 지진이 육지, 그것도 도시와 만나면 그야말로 대 참사가 벌어진다. 2008년 5월 중국 남서부 쓰촨성 지 역에서 발생한 규모 8.0의 강진은 무려 8만7000명의 사망자를 냈다. 2005년 8월에는 파키스탄 북서부에 규모 7.6의 지진이 강타해 7만5000명이 목숨을 잃었 다. 2011년 3월에는 한국과 가까운 일본 도호쿠 지역에 서 규모 9.0의 지진이 발생해 1만5000명이 넘는 사망 자가 생겼다. 1999년에는 이스탄불 동부에서 규모7.8 의 지진으로 1만7000명이 죽고, 2004년에는 인도네시 아 수마트라 섬 인근 해저에서 규모 9.1의 강진이 발생 해 주변 국가를 통틀어 22만 명이 목숨을 잃었다.
문제는 이렇게 지진 위험 지역에 속한 도시가 세계 주요 도시의 절반이라는 것. 지난 4월 한 달만 해도 ‘불 의 고리’라고 불리는 환태평양 지진대에 속한 나라 세 곳(파푸아뉴기니, 캘리포니아주 LA, 뉴질랜드 남섬) 에서 지진이 발생했다. 일본도 심상치 않다. 도쿄 인근 의 화산인 하코네야마에서 3월 말부터 화산성 지진 이 늘어 일대 등산로가 폐쇄됐다. 지진 위험은 지도를 통해 보면 더 한눈에 들어온다. 서울과 상해, 이스탄 불, 델리와 같은 대도시들이 지진이 빈발하는 판의 경 계 위에 아슬아슬하게 걸쳐 있다.
안타까운 말이지만 전문가들은 같은 규모의 지진 이 일본에서 발생했더라면 이번처럼 피해가 크지는 않았을 것이라고 입을 모은다. 미국의 지진 연구단체 인 지오해저드인터내셔널(GI)은 건물의 안전 수준과 사회 기반시설, 인구 증가에 따른 밀도 등을 고려해 2001년 ‘대지진에 취약한 세계 주요도시’를 발표했다. 연구팀은 규모 6.0 이상의 지진이 발생할 경우, 얼마나 많은 사상자가 발생할 것인가를 기준으로 가장 위험 한 20개 도시의 순위를 매겼다. 1위가 네팔의 카트만두였다.
일본은 태평양판, 유라시아판, 필리핀판, 북아메리 카판 등 네 개의 판이 만나는, 지진이 가장 빈발하는 지역에 위치해 20개 도시 명단에 세 개나 이름을 올 렸지만 위험도는 상대적으로 낮게 평가됐다(도쿄 11 위, 나고야 18위, 고베 20위). 이유는 건물의 내진 설계 다. 반면 네팔은 내진 설계를 고려하지 않은, 벽돌을 쌓아 만든 오래된 건물이 대부분이다. 지진 피해는 대 부분 지진파 중에서 S파에 의해 발생한다. 수평으로 진동하는 S파는 건물을 좌우로 흔든다. 벽돌식 건물 은 지진 규모가 5.0만 넘어도 S파에 쉽게 무너진다. 철 근과 콘크리트로 지은 건물은 내진 설계를 추가로 하 지 않더라도 이런 S파에 규모 6.0 수준까지 버틸 수 있다.
GI가 발표한 20개 지진 취약 도시는 대부분 중남 미와 아시아에 분포돼 있다. 카트만두에 이어 지진 피 해가 클 걸로 예상되는 도시는 터키의 이스탄불. 유라 시아판과 아프리카판, 아라비아판의 가운데에 위치 한데다 낙후된 건물이 밀집해있기 때문이다. 그밖에 인도(델리 3위, 뭄바이 12위)와 인도네시아(자카르타 10위, 반둥 14위), 터키(이즈미르 9위), 에콰도르(키토 4위, 과야킬 13위), 멕시코(멕시코시티 8위, 티후아나 17위) 등이 명단에 포함됐다.
PLUS | 한국은 지진 안전지대인가
2013년 우리나라에는 규모 2.0 이상의 지진이 93회나 발생했다. 지진 관측 사상 최다 기록으로 예년의 2배 수준이었다. 지진은 지난해 49차례로 다시 줄었지만 국민들의 불안감은 가시질 않고 있다. 대지진의 여파로 한반도가 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 분석 때문이다.
서해바다 지진 급증한 이유
“서해 보령 앞바다에 지진이 유난히 많은 것은 사실입니다. 하지만 지진을 단순히 횟수로 따져서는 안 됩니다.” 신진수 한국지질자원연구원 지진재해연구실 실장은 한반도를 지진 위험지역으로 보는 것은 과장이라고 설명했다. 그는 지진을 에너지로 봐야한다고 말했다. 지진으로 발생한 에너지의 양을 정의하는 리히터 규모의 경우, 규모가 1이 크면 에너지는 30배 큰 것으로 정의한다. 규모 2.0인 지진이 30번 발생한 것이나 규모 3.0인 지진이 1번 발생한 것이나 발생한 에너지 총량은 동일하다는 얘기다.
그렇다면 규모가 5.0 이상인 비교적 큰 지진이 발생하는 것은 어떻게 설명할 수 있을까. 실제로 1978년 지진 관측 이후 우리나라에서는 규모 5.0 이상인 지진이 다섯 차례 있었다. 2000년대 들어서는 2003년 인천 백령도 서남서쪽 해역(규모 5.0), 2004년 경북 울진 해역(규모 5.2), 2013년 충남 태안 해역(규모 5.1)에서 지진이 발생했다. 전문가들은 이 같은 국지적 지진이 꾸준히 발생하는 것으로 보아 서해상에도 지진에 취약한 활성단층이 존재할 가능성이 높다고 분석하고 있다. 지진은 종종 단층대를 따라 발생한다. 현재까지 알려진 우리나라의 활성단층은 경남 김해시에서 경북 영덕군으로 이어지는 양산단층, 울산에서 경주까지 이어지는 울산단층, 북한 원산에서 서해 태안반도를 가로지르는 추계령단층계다. 우리나라 지진 가운데 피해가 가장 컸던 홍성 지진은 추계령단층계에서 발생했다.
그럼에도 불구하고 전문가들은 우리나라에서 규모 7.0 이상의 막대한 지진이 일어날 가능성은 거의 없다고 보고 있다. 지각이 받는 응력이 먼저 판의 경계에서 화산과 지진으로 해소되고, 중국 단층대에서 2차로 풀린 뒤 나머지가 우리나라에 영향을 미치기 때문이다.
백두산 지하의 마그마와 가스 - 지하 마그마는 주변 암석을 녹여 액체도 고체도 아닌 초임계 상태의 유체를 만들어낸다. 이것이 지표 아래에 갇혀 지진을 유발하고, 더 이상 쌓일 수 없는 한계에 이르면 폭발한다.
복병은 백두산 화산 지진
“백두산이 언제 폭발할지는 어느 누구도 알 수 없습니다.” 이윤수 한국지질자원연구원 지질조사연구실 연구원은 백두산의 지진과 화산을 예측하기 위해서는 지하 마그마 거동을 연구하는 것이 중요하다고 강조했다.
백두산은 일본 후지산, 미국 옐로스톤 등과 함께 전 세계에서 가장 위험한 화산으로 꼽힌다. 천지 아래 10km 인근에 마그마를 잔뜩 품고 있기 때문이다. 그런 백두산의 움직임이 최근 심상치 않다. 특히 2002년부터 2006년까지는 천지 하부의 화산 지진이 급격히 증가해 한 달에 250여 회를 기록하기도 했다.
지진의 원인은 마그마가 만들어낸 가스의 영향일 가능성이 크다. 지하 마그마는 암석을 녹이면서 기체도 액체도 아닌 초임계 유체를 만들어낸다. 초고온의 초임계 유체는 마그마만큼이나 위험한 존재다. 지표 어딘가에 갇혀 있다가 작은 지진을 유발하고, 더 이상 찰 수 없는 한계에 이르면 크게 폭발한다. 땅속 초임계 유체의 존재와 위치를 파악하기 위해서는 직접 땅을 파고 들어가는 방법밖에 없다. 한중공동연구진은 올해부터 백두산 시추 연구를 시작했다. 이 연구원은 “지하 10km 마그마 방 주변부를 7km가량 뚫고 들어가서 백두산 천지의 지하 구조를 정확하게 파악할 예정”이라고 밝혔다.
서해바다 지진 급증한 이유
“서해 보령 앞바다에 지진이 유난히 많은 것은 사실입니다. 하지만 지진을 단순히 횟수로 따져서는 안 됩니다.” 신진수 한국지질자원연구원 지진재해연구실 실장은 한반도를 지진 위험지역으로 보는 것은 과장이라고 설명했다. 그는 지진을 에너지로 봐야한다고 말했다. 지진으로 발생한 에너지의 양을 정의하는 리히터 규모의 경우, 규모가 1이 크면 에너지는 30배 큰 것으로 정의한다. 규모 2.0인 지진이 30번 발생한 것이나 규모 3.0인 지진이 1번 발생한 것이나 발생한 에너지 총량은 동일하다는 얘기다.
그렇다면 규모가 5.0 이상인 비교적 큰 지진이 발생하는 것은 어떻게 설명할 수 있을까. 실제로 1978년 지진 관측 이후 우리나라에서는 규모 5.0 이상인 지진이 다섯 차례 있었다. 2000년대 들어서는 2003년 인천 백령도 서남서쪽 해역(규모 5.0), 2004년 경북 울진 해역(규모 5.2), 2013년 충남 태안 해역(규모 5.1)에서 지진이 발생했다. 전문가들은 이 같은 국지적 지진이 꾸준히 발생하는 것으로 보아 서해상에도 지진에 취약한 활성단층이 존재할 가능성이 높다고 분석하고 있다. 지진은 종종 단층대를 따라 발생한다. 현재까지 알려진 우리나라의 활성단층은 경남 김해시에서 경북 영덕군으로 이어지는 양산단층, 울산에서 경주까지 이어지는 울산단층, 북한 원산에서 서해 태안반도를 가로지르는 추계령단층계다. 우리나라 지진 가운데 피해가 가장 컸던 홍성 지진은 추계령단층계에서 발생했다.
그럼에도 불구하고 전문가들은 우리나라에서 규모 7.0 이상의 막대한 지진이 일어날 가능성은 거의 없다고 보고 있다. 지각이 받는 응력이 먼저 판의 경계에서 화산과 지진으로 해소되고, 중국 단층대에서 2차로 풀린 뒤 나머지가 우리나라에 영향을 미치기 때문이다.
백두산 지하의 마그마와 가스 - 지하 마그마는 주변 암석을 녹여 액체도 고체도 아닌 초임계 상태의 유체를 만들어낸다. 이것이 지표 아래에 갇혀 지진을 유발하고, 더 이상 쌓일 수 없는 한계에 이르면 폭발한다.복병은 백두산 화산 지진
“백두산이 언제 폭발할지는 어느 누구도 알 수 없습니다.” 이윤수 한국지질자원연구원 지질조사연구실 연구원은 백두산의 지진과 화산을 예측하기 위해서는 지하 마그마 거동을 연구하는 것이 중요하다고 강조했다.
백두산은 일본 후지산, 미국 옐로스톤 등과 함께 전 세계에서 가장 위험한 화산으로 꼽힌다. 천지 아래 10km 인근에 마그마를 잔뜩 품고 있기 때문이다. 그런 백두산의 움직임이 최근 심상치 않다. 특히 2002년부터 2006년까지는 천지 하부의 화산 지진이 급격히 증가해 한 달에 250여 회를 기록하기도 했다.
지진의 원인은 마그마가 만들어낸 가스의 영향일 가능성이 크다. 지하 마그마는 암석을 녹이면서 기체도 액체도 아닌 초임계 유체를 만들어낸다. 초고온의 초임계 유체는 마그마만큼이나 위험한 존재다. 지표 어딘가에 갇혀 있다가 작은 지진을 유발하고, 더 이상 찰 수 없는 한계에 이르면 크게 폭발한다. 땅속 초임계 유체의 존재와 위치를 파악하기 위해서는 직접 땅을 파고 들어가는 방법밖에 없다. 한중공동연구진은 올해부터 백두산 시추 연구를 시작했다. 이 연구원은 “지하 10km 마그마 방 주변부를 7km가량 뚫고 들어가서 백두산 천지의 지하 구조를 정확하게 파악할 예정”이라고 밝혔다.
예측 가능해도 피해 줄이기엔 역부족
네팔 지진은 보기 드물게 과학자에 의해 예견된 재앙이었다는 점에서도 안타까움을 주고 있다. 지진 발 생 2주 전 발간된 네팔 지질학회지에는 카트만두에서 큰 지진이 발생할 것이라는 프랑스원자력연구기관 (CEA) 로랑 볼랭저 연구원팀의 연구결과가 실렸다. 연구팀은 지난 3월 네팔에서 현장조사한 결과를 이 용해 이번에 지진이 일어난 곳과 정확히 일치하는 곳 에서 지진이 발생할 것임을 예견했다.
연구팀은 네팔에서 동서로 1000km에 걸쳐 있는 네 팔 주요 지진 단층을 따라 구멍을 파고 단층에 있는 목탄 조각들의 방사성 탄소 연대를 측정했다. 이것으 로 단층이 이동한 시기를 파악한 결과 1255년 대지진 이 발생한 뒤 연결된 단층에서 89년 뒤 또다시 대지진 이 일어났다는 사실을 확인했다. 큰 지진이 발생한 지 역에는 100년 뒤에 또 다른 대지진이 발생한다는 사 실을 알게 된 셈이다. 연구팀은 같은 원리로 1934년 대 지진이 발생한 카트만두 단층 인근에서 조만간 큰 규 모의 지진이 일어날 것을 경고했다. 그의 예측을 듣고 카트만두에서는 지진 발생 불과 일주일 전에 지진학 자들의 대책 회의가 열리기도 했다. 하지만 다른 지진 예측과 마찬가지로 별 효과가 없었다. 한 가지가 부족 했기 때문이다.
지진을 예측하기 위해서는 크게 세 가지가 중요하 다. ‘어디서’, ‘어떤 규모’로 ‘언제’ 발생할 것인가. 이중에 서 가장 중요한 건, 그리고 가장 어려운 건 ‘언제’를 예 측하는 일이다. 지진 전문가들은 현재 기술만으로는 불가능하다고 말한다. ‘캘리포니아 지역에 규모 6.7 이 상의 지진이 30년 이내에 발생할 확률이 99.7%’. 오늘 날의 지진 예측은 이와 같다. 예보라고 부르기엔 미 흡한 수준이다. 지진 발생 위치가 정확하고 확률이 100%에 가깝다고 해도 지역 주민들에게 30년 동안 살던 도시를 떠나있으라고 말할 순 없다.
물론 예외도 있다. 중국이 1975년 하이청 지역에 서 발생한 규모 7.3의 지진 예측에 성공한 것은 지진 관측 역사상 유일하다. 그해 하이청 지역에는 규모가 4.0 내외인 소규모 지진이 수개월 동안 발생했다. 라돈가스(암석 내에 포함된 방사성 동위원소가 붕괴하면서 생성되는 가스다. 지진 발생전 단층대의 암석이 파쇄되는 경우 암석에서 빠져나온 라돈가스가 지하수에 녹아 검출될 가능성이 있다.) 농도가 증가했고 지하수 수질이 나빠졌다. 중 국 정부는 이를 대지진 전조현상으로 여기고 한겨울 에 하이청에 살고 있던 주민 100만 명을 주변 대피시 설로 이동시켰다. 그로부터 1주일 뒤 지진이 하이청 을 강타했다. 도시를 크게 파괴시킬 수 있는 큰 규모 였지만 인명피해를 2000명 수준으로 줄일 수 있었다. 그러나 이듬해 중국은 탕산 지역에 규모 7.6의 대지진 을 다시 겪었다. 탕산 지역에는 하이청 지역에 나타났 던 전조현상이 단 하나도 없었다. 결과적으로 도시 전 체가 붕괴했고 사망자 수조차 세기 어려운(25만~75 만 명 추정) 최악의 참사가 발생했다.
그럼에도 지진학자들은 지진을 포기하지 않았다. 다양한 방식으로 관측 데이터를 축적해 나가는 중이 다. 지진발생 전에 단층대에 발생하는 응력을 GPS나 응력계, 경사계를 이용해 측정하는 방법이 대표적이 다. 단층대가 파쇄될 때 단층대의 전기전도도가 소폭 증가하는 현상을 응용한 측정방법도 나왔다. 지진과 인간의 투쟁은 현재진행형이다.
네팔, 지진 빈발하는 지질학적 이유 - 크게 두 가지다. 먼저 네팔은 인도판과 유라시아판이 충돌하는 지점에 있다. 이번 지진은 두 대륙판이 충돌하는 큰 단층인 히말라야 주단층에서 처음 발생했다. 그 결과 연결된 작은 단층에서도 여진이 이어졌다. 또 네팔이 속한 레서 히말라야 땅은 히말라야 땅 중에서 지반이 가장 무르다. 주변 지역보다 지진이 많이 발생할 수밖에 없다.
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INTRO. 도시, 지진, 빅데이터
PART1. 도시와 지진 - 카트만두의 비극
PART2. 지진과 빅데이터 - 빅데이터로 경보하고 대피한다
