2017년 11월 15일 경북 포항에서 지진이 발생해 대학수학능력시험이 1주일 연기되는 사상 초유의 사태가 발생했다. 포항지진은 약 1년 전 경주에서 발생한 지진에 비해 규모는 작았지만 각종 시설물 파손, 인명 피해, 이재민 발생 등 그 피해는 여섯 배 정도 더 컸다.
<그림1> 포항일대 지표 변위 관측도 출처: 포항지진 분석보고서(기상청)
<그림1> 포항일대 지표 변위 관측도 출처: 포항지진 분석보고서(기상청)
다음은 포항지진에 대한 보도자료에서 지구과학적 내용을 발췌한 것이다.

"이번 지진의 진앙은 포항시 북구 북쪽 9㎞ 지점인 흥해읍 남송리이며, 진원은 지표에서 9㎞ 깊이의 지점이다. 오후 2시 29분 31초에 발생한 본진의 지진 규모는 M 5.4로, 2016년 경주지진(M 5.8)에 이어 1978년 본격적인 지진 관측 이래 두 번째로 규모가 큰 지진이다. 수정 메르칼리 진도 계급 기준 최대 진도는 Ⅵ으로 2016년 경주지진에 이어 관측 사상 두 번째로 최대 진도 Ⅵ을 기록한 지진이다. 포항지진의 원인을 조사해온 정부조사단은 2019년 3월 20일, 이 지진이 인근 지열발전소의 물 주입이 단층면을 자극해 발생한 ‘촉발 지진’이라고 공식 발표했다. 11월 15일 오후 2시께 포항시 북구 북쪽과 북서쪽 7㎞ 지역에서 각각 규모 2.2와 규모 2.6 지진이 발생했는데 이 두 지진은 전진으로서, 규모 5.4의 본진은 그 뒤를 이어 발생했다. 이후 규모 2에서 3을 오가는 몇 차례 여진이 추가적으로 발생했다."

위의 보도 내용을 제대로 이해하기 위해서는 몇 가지 지진 관련 기초 지식이 필요하다. 우선, 판구조론적으로 우리나라는 유라시아판 내부에 위치하고 있으며, 북동쪽으로 북아메리카판, 남쪽으로 필리핀판, 동쪽으로 태평양판과 인접하고 있다. 우리나라는 판의 내부에 위치하고 있어 판 경계에 있는 일본에 비해 지진의 발생이 적은 편이다. 하지만 지질구조상 지각이 약한 단층 구조가 많아 최근 들어 지진 발생 빈도가 증가하는 추세다.

인간의 활동이 방아쇠 역할을 한 ‘촉발 지진’

지진은 규모와 진도로 그 크기와 세기를 표현하는데, 규모(magnitude)는 지진의 에너지 크기를 나타내는 절대적인 단위로 보통 아라비아 숫자 1~9로 표시하며 소수 첫째 자리까지 나타낸다. 이와 달리 진도는 지진의 세기에 따른 사람의 느낌이나 건물의 흔들림 정도를 상대적으로 나타낸 단위로 로마자 Ⅰ~로 표시한다. 규모는 지진이 발생한 장소와의 거리에 관계없이 일정한 값으로 나타나지만, 진도는 진앙거리, 진원 깊이에 따라 다르게 나타난다.

지진은 발생 원인에 따라 자연 지진, 유발 지진, 촉발 지진으로 구분되는데, 자연 지진은 말 그대로 인간의 영향을 받지 않고 단층면의 응력 해소만으로 발생하는 것이며, 유발(induced) 지진은 인간의 행위가 직접적으로 영향을 줘 발생한 지진을, 촉발(triggered) 지진은 자연적으로 일어날 수 있었던 지진에 인간 활동에 의한 자극이 ‘방아쇠’ 역할을 해 발생한 지진을 말한다. 또한 지진은 종류별로 전진(foreshock), 본진(mainshock), 여진(aftershock)으로 구분하는데, 전진은 본진이 발생하기 전에 일어나는 규모가 작은 지진이며, 여진은 본진 이후에 발생하는 규모가 작은 지진을 말한다.
<그림2> 지진의 규모와 진도 출처: 2017 포항지진 백서(행정안전부)
<그림2> 지진의 규모와 진도 출처: 2017 포항지진 백서(행정안전부)
인공위성과 거리 측정으로 지표 변위 파악

한편, 인공위성 원격 탐사 기술을 이용하면 지진을 더 정밀하게 관측할 수 있다고 한다. 인공위성을 이용한 지진 관측은 영상레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar)의 마이크로파를 이용해 인공위성과 지표와의 거리를 측정하는 것으로, 서로 다른 시기에 수집된 2장의 영상을 비교해 지진 발생 전후의 지표 변위를 측정하는 기법이다. <그림1>은 인공위성 원격 탐사를 통해 2017년 포항지진의 지표 변위를 관측한 것이다(그림에서 붉은색으로 표시된 지역이 지표 변위가 가장 많이 발생했음을 의미함). 진앙 주변 약 8㎞×10㎞에 해당하는 지역에서 지표 변위가 발생했음을 확인했으며, 최대 지표 변위량은 약 4㎝로 계산됐다. 흥해읍 주변이 북동쪽으로 최대 4㎝ 이동했다는 의미다. 관측된 지표변위량을 이용해 단층 모델링을 수행한 결과, 단층의 크기는 약 6.6㎞×1.1㎞로 추정되며 단층에서 북동-남서 방향을 축으로 약 70㎝의 어긋남이 발생했을 것으로 추정됐다.

이기영 강원대 과학교육학부 교수
이기영 강원대 과학교육학부 교수
지진 발생에 따른 지표 변위는 지진 규모와 진원 깊이에 따라 달라진다. 일반적으로 매우 얕은 곳에서 발생하는 지진을 제외하고 규모 5 이하에서는 지진에 의한 지표 변위가 발생하지 않는 것으로 알려져 있다. 참고로 2016년 발생한 경주지진의 경우 포항지진보다 규모는 컸지만 진원 깊이가 깊어 지표 변위가 관측되지 않았다고 한다.

√ 기억해주세요

인공위성 원격 탐사 기술을 이용하면 지진을 보다 정밀하게 관측할 수 있다고 한다. 인공위성을 이용한 지진 관측은 영상레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar))의 마이크로파를 이용해 인공위성과 지표와의 거리를 측정하는 것으로, 서로 다른 시기에 수집된 2장의 영상을 비교해 지진 발생 전후의 지표 변위를 측정하는 기법이다.