지진

지진(地震, 영어: earthquake, tremor, temblor)은 자연적 원인으로 인해 지구의 표면이 흔들리는 현상이다. 흔히 자연적 원인 중 단층 면에서 순간적으로 발생하는 변위 자체를 지진이라고 한다. 현상적(現象的)인 정의로는, 지각 내에 저장되어 있던 변형력이 탄성진동(彈性振動) 에너지로 바뀌어 급격히 방출되는 현상으로 설명할 수 있다.
지진은 지각 또는 맨틀 내 암석의 파괴로 인하여 일어나는 것으로 보인다. 이 파괴가 일어난 장소를 진원이라 하며, 진원 바로 위의 지표점을 진앙이라 한다. 그리고 특히 화산활동에 의해 일어나는 지진은 일반 지진과 구별하여, 화산성 지진이라 한다. 화산성 지진은 일반적으로 작고 그 진원도 얕지만, 장기간 많은 지진이 한꺼번에 일어나는 일이 있다. 이와 같이 시간적·공간적으로 여러 개가 한꺼번에 발생하는 일련의 지진을 지진군(earthquake swarm)이라 한다.

자연적 원인

자연적으로 일어나는 지진의 대부분은 대륙 이동을 설명하는 지질학 이론인 판 구조론과 관련되어 있다. 이러한 지진은 구조 지진이라고 한다. 지질학자들은 탄성반발 이론으로 지진의 원인을 설명하기도 한다. 또한 지진은 화산활동과 관련하여 일어날 수 있다. 지하 마그마의 움직임은 지진을 유발할 수 있으며, 이런 지진을 관측함으로써 화산활동을 감시하고 분화를 예측할 수 있다.
일반적으로 변환단층에서 일어나는 지진들의 진원은 수십 km 정도이나, 진원의 깊이가 깊은 곳에서는 수백 km에 달하기도 한다. 대부분의 지진이 수렴형 경계와 발산형 경계와 보존형 경계 같은 판의 경계에서 일어나는데 그외에도 단층산맥과 같은 단층지대에서도 일어나며 습곡산맥에서도 활발히 일어난다. 또한 판의 내부에서 일어나는 지진도 종종 보고되고 있다. 이러한 지진을 판 내부 지진이라고 한다.

진원·진원역·진앙

지진은 지구 내부의 에너지가 축적되어 암석의 파열이 일어나는 한계를 넘어설 때 일어나는데, 그 발생 장소를 진원역(震源域)이라 한다. 대규모의 지진일수록 진원역이 확대되어 수백 km에 이르는 경우도 있다. 진원역에서의 파괴는 한순간에 전체가 파괴되는 것이 아니라 한 점에서 시작되어 일정한 속도로 퍼져 나가는데, 파괴가 최초로 시작된 점이 진원(震源, focus)이며 대개 진원역 가장자리에 있다.
진원 바로 위의 지표상의 점을 진앙(震央, epicenter)이라 한다. 지진계에 의한 관측으로 진원의 위치(진앙, 진원의 깊이)와 진원역에서의 파열의 전파 모양을 구할 수 있다. 이 때, 본진 이후에 일어나는 수많은 여진(餘震, after shock)의 진원 분포나 지진에 따르는 지각변동 등을 이용하여 파열의 전파를 구할 수도 있다.
섬나라나 혹은 섬또는 반도나라가 지진에 제일위험하고 취약하다. 그리고 반대로 대륙나라가 지진에 제일 안전하다고 알려져 있다.

지진소

지진이 일어나는 장소를 조사해 보면 지진은 그 진앙의 분포로 보든 진원의 깊이로 보든 지각 또는 상부 맨틀(mantle)의 일정한 부분에 집중적으로 일어나는 일이 많다. 이를 지진소(地震巢)라 한다. 가령 일본의 동북지방의 지진소는 크고 두꺼우며, 맨틀 상부에 위치하고 있다. 이에 반하여 서남 일본의 지진소는 작고, 지표에서 30∼40km 깊이에 있다.

지진대

옛날부터 지진이 일어나기 쉬운 곳은 띠 모양으로 분포한다는 생각이 있어서 이를 지진대라고 한다. 세계적으로는 환태평양 지진대(環太平洋地震帶)라는 태평양 둘레의 지진대가 유명하다. 일본 부근의 지진 분포를 잘 조사한 결과, 띠모양을 이룬다기보다는, 지진소(地震巢)로서 한 덩어리가 되어 있다고 생각하는 것이 옳음으로 밝혀졌다. 그러므로 일본 부근에 관해서는 지진대라는 생각은 잘못된 생각이다.

세계의 지진활동

1931년부터 1980년까지의 약 50년 동안 전 세계에서 발생한 릭터 규모 7.0 이상의 천발지진은 490 차례이고, 이 가운데 릭터 규모 8.0 이상의 지진은 무려 18회나 된다.

북아메리카

알류산 열도를 포함하는 알래스카주의 태평양 해안은 호상열도형의 지진활동이 활발하여 20세기에도 8∼9급의 대지진이 5차례 일어났다.

중앙아메리카

멕시코, 과테말라에서 코스타리카에 걸쳐서는 호상열도형의 대지진이 일어난다.

남아메리카

남아메리카 대륙의 태평양해안은 코코스 판이 남아메리카 판 밑으로 섭입함으로써 대지진이 발생한다. 1960년 칠레 대지진(9.5)은 지진 관측 이래 세계 최대의 지진으로, 진원역의 길이는 1000km 가까이에 달했고 발생한 해일은 태평양 전체에 파급되었다는데, 태평양을 건너 필리핀까지 쓰나미가 도달했다고 한다. 이어서 2010년 칠레에서 8.8 규모의 강진이 발생해 수많은 부상자와 사망자가 속출했다.

일본

일본은 태평양 판, 유라시아 판(중국 판), 필리핀 판, 북아메리카 판이 관계하고 있는 불안정한 땅 위에 자리잡은 국가여서 지진이 자주 일어나는 국가로 유명하다. 그 중 간토 대지진이나 한신·아와지 대지진이나 2011년 도호쿠 지방 태평양 앞바다 지진은 유명한 지진이다. 간토 대지진으로 인해 한국인이 불을 질렀다는 유언비어가 난무, 한국인이나 타 지역 사람들을 죽이던 사건도 함께 일어났다. 특히, 1990년대에는 지진대가 도쿄 이남, 즉 관서(오사카부, 교토부 등)지방과 주부 지방 남부에 집중되어 있었으나, 2000년대 들어서는 지진대가 도호쿠 지방, 주부 지방 북부(니가타현, 나가노현)에 집중되어 있어 피해가 심각해, 이 지역에 사는 사람들의 주의가 요구된다.

동남아시아

동남아시아에서는 유라시아 판과 호주 판이 만나는 경계 부분에 있어, 인도네시아와 말레이시아에서 지진이 많이 일어난다.

인도, 중화인민공화국과 그 주변

인도와 중화인민공화국의 주변국가는 알프스 산맥 에서 시작하여 히말라야 산맥을 끼고 인도 판과 유라시아 판 사이에 있는 알프스-히말라야 지진대에 놓여 있기 때문에 양판의 충돌에 따른 지진이 일어나는데, 1897년에 일어난 아삼 대지진(8.7) 같은 대지진도 일어난다.

중동

이란, 터키는 아라비아 판과 유라시아 판의 경계에 해당되어 일본과 필리핀 등의 국가와 같이 지진재해가 많은 나라이다.

지중해 주변

그리스와 알바니아 등이 있는 발칸반도와 이탈리아, 알제리, 모로코 등지에는 대재해를 수반하는 지진이 일어난다. 모두가 아프리카 판과 유라시아 판 양 판의 상호작용에 의한 것이지만, 양판의 경계선이 반드시 명료하지는 않다.

대한민국

대한민국은 유라시아 판 내부에 있기 때문에 경계 지역보다는 안전하다. 그러나 1936년 7월 4일 지리산 쌍계사 지진과 1978년 10월 7일 홍성 지진 등 파괴적인 지진이 발생한 경우도 있다. 2011년 3월 기준으로 최근에는 대한민국의 지진 활동과 지진 구조와의 연관성이 한국의 지진학자들에 의해 연구되어 대한민국의 지진이 대체로 반도 내의 주요 단층이나 지체구조의 경계면에서 발생했음이 밝혀졌다. 판 내부의 지진활동은 시간과 공간에 걸쳐 매우 불규칙하므로 대한민국의 지진활동의 전망은 어려우나, 과거 당시에 활발한 지진활동이 있었으므로 그 당시에는 지진 안전 지역이라고 할 수 없었다.
최근에는 대한민국과 가까운 중화인민공화국이나 일본에서 지진이 발생하면 2년 후 대한민국에 지진이 발생한다는 설도 있다. 대한민국에서 발생한 관측 이래 역대 최대 규모의 지진은 1971년 충청북도 속리산과 2004년 경상북도 울진군 앞바다에 발생한 규모 5.2 짜리였으나 2016년 9월 12일 경상북도 경주시에서 규모 5.8의 지진이 발생하여 최고기록이 경신되었다. 또한, 2017년 11월 15일 경상북도 포항시에서 규모 5.5의 지진이 발생하고 약 100차례의 여진이 감지되었다.1

2010년 이후 대한민국의 주요 지진 기록

2014년 12월 8일 오전 5시 28분 57초에 전라남도 보성군 동남동쪽 8km 지역에서 규모 3.3의 지진이 발생하여 전라남도지역 곳곳과 광주광역시까지 지진동(地震動)이 감지되었다.
2015년 12월 22일 04시 31분 25초경 전라북도 익산시 북쪽 9km 지점에서 릭터 규모 3.9의 지진이 발생하여 전국 곳곳에서 지진동이 감지되었다.
2016년 7월 5일 울산광역시 앞바다에서 릭터 규모 5.0의 지진이 발생하여 주변 지역에서도 지진동이 감지되었다.
2016년 9월 12일 경주시에서 릭터 규모 5.1, 5.8의 지진이 연속으로 발생하였고 약 400여 건의 여진이 발생하고 있다.(2016.09.24, 오후11시26분50초 기준, 기상청발표.)
2017년 11월 15일 오후 2시 29분 31초에 포항시 북쪽 9km 지점에서 릭터 규모 5.4의 지진이 발생했다.
2018년 02월 11일 오전 5시 03분 03초에 포항시 북쪽 5km 지점에서 릭터 규모 4.6의 지진이 발생했다.

지진으로 인한 피해와 대책

지진 재해는 지진 그 자체에 기인하는 1차 재해와 부수적으로 발생하는 2차 재해로 나뉜다. 오늘날의 지진재해 대책의 특징은 1차 재해의 경감 및 2차 재해의 억지에 그 역점을 두고 있다. 대지진이 발생하면 가옥이 파괴·손상되고, 지면에는 균열이 생기며, 또한 분사(噴砂)현상 등이 일어난다. 또한 산사태 등도 발생하여 큰 피해를 가져온다. 지진대와 화산대는 거의 일치해 지진으로 인한 충격으로 화산이 폭발하면 화산재구름이 하늘을 덮치는 등 피해가 속출한다. 특히 위험한 것은 지진에 따라 일어나는 화재로서 지진 그 자체에 의한 피해보다 불에 의한 피해가 훨씬 크다. 건축물의 피해에 관해서는 지진공학(地震工學)이란 특별한 공학부분이 있어서 그 대책을 연구하고 있으며, 내진(耐震) 건축법이 고안되고 있다. 지진학이나 지진공학의 지식을 이용하여 지진재해를 경감시키는 것을 진재(震災)대책이라고 한다.

1차 재해

강한 지진동에 의한 지표나 지하 구조물의 파괴, 지반의 붕괴, 해일로 인한 가옥이나 선박의 유실·파괴 등이다.

2차 재해

화재, 수도, 전기, 가스, 통신망의 파괴, 생활물자 유통망의 파괴로 인한 생활의 혼란 등을 말한다. 도시의 경우 2차 재해 특히 석유화학공장, 자동차의 연료, 건물의 연료 화재에 의한 비중이 커진다. 이 경우의 대책은 주로 도시 내에 있는 발화원을 줄이고 건물밀집지역의 방재작업이 원활하도록 하고, 도시 설계 당시부터 방재도시로 설계하는 것이다.

구조물에 대한 설계

설계를 통해 구조물의 지진에 의한 피해를 최소화하기 위한 방법에는 크게 5가지가 있는데 모두 건축물의 내진력(耐震力)을 증가시켜 건축물의 지진에 의한 피해를 줄이는 것이다.

내진

취약한 구조물을 보강하고 유연하게 설계하여 지진에 의해 손상이 가도 건물이 붕괴되지 않도록 하여 인명피해를 최소화로 줄이는 방법이다. 그러나 내부 기물은 상당히 파손되기 때문에 그러한 것을 방지하기 위해서 고층 빌딩에는 안전성을 기하기 위하여 면진, 제진 설계와 같이 병행하여 사용한다. 대부분의 건축물에서 가장 많이 사용하는 방법이다.

면진

건물과 지반 사이에서 지진의 피해를 줄여주는 것이다. 건물지하와 지반 사이에 적층고무와 댐퍼, 베어링 등을 이용하여 지진 발생시 충격을 어느 정도 줄여 실제 건물에는 진동수가 줄어들어 내부에 손상이 적다.

제진

건물 내부에 건물 총 중량의 1% 정도 되는 추나 댐퍼를 설치하여 지진 발생시 건물의 진동 반대방향으로 이동시켜서 진동을 상쇄시킨다. 타이페이 101 빌딩 등 100층이 넘는 초고층 빌딩들에 사용 중이다.

차진

지진에 의한 피해를 방지하기 위한 궁극적인 방법으로 공기 베어링, 자기력, 부력 등을 이용하여 지반과 건물 사이를 완전히 분리시켜서 지진의 영향을 전혀 받지 않도록 하는 구조이다. 현재 연구 중이며 실제 상용화된 적은 없다.

기타

지질조사를 통하여 되도록이면 건축물을 암반 위에 설치하도록 한다. 퇴적물 등의 지반 위에 건축할 경우에는 같은 진도, 규모의 지진이 발생해도 암반 위에 건축한 경우보다 붕괴가능성이 높다. 또한 건축자재도 정품을 사용하여야 한다.

지진의 원인

1917∼1918년경 일본의 시다(志田順, 1876∼1936년)는 지진이 일어났을 때에 지면이 최초 진원에 대해 끌리는 식으로 움직였는지 밀리는 식으로 움직였는지를 지진계 기상(記象)에서 판독하여, 이를 관측점마다 지도상에 기입해 보고 규칙적인 분포를 이룸에 주의하였다. 이러한 P파 초동(初動)의 분포에는 두 가지 형이 있는데, 하나는 사상한형(四象限型), 또 하나는 진앙(震央) 부근의 원내에 한정된 형(밀린 원추형)으로, 사상한형은 단층의 생성에 의해 설명되고 후자는 진앙 부근의 지각의 몰락으로 설명된다. 이와 같은 얼개를 발진기구(發震機構)라 한다. 그 후, 사상한형으로 초동이 분포하는 지진은 수없이 발견되어, 한때는 단층지진설(單層地震說)이 유행하였다. 이에 대하여 1934년 이시모토(石本已四雄)는 마그마 관입설(magma 貫入說)을 주창하였다. 1929년 와다치(和達淸夫)는 맨틀 내에 일어나는 심발(深發)지진을 발견하였는데, 심발지진의 P파 초동분포가 있는 것은 진앙 근처가 밀리고 있다. 이시모토는 이것은 원추 내에서 미는 힘이 작용하고 있어서 그 원추가 비스듬히 지표와 교차되므로 쌍곡선이나 타원형의 초동분포의 경계가 생긴다고 생각했다. 이 메커니즘은 마그마의 관입을 연상시킨다. 이상과 같이 지진의 원인으로서는 단층지진설·마그마 관입설이 있으나, 현재로서는 양쪽 다 완전한 설명이 못된다.

지진체적

1956년 쓰보이(坪井忠二, 1902 ∼ ?)는 지각의 강도에 한계가 있으며 따라서 지각이 부서지지 않고 저장할 수 있는 의력(歪力)에는 상한(上限)이 있다는 생각을 갖고, 발생 가능한 최대 지진의 에너지를 추산하여 erg라는 값을 얻었다. 이것은 지금까지 알려진 최대 지진인 매그니튜드 8.6인 지진의 에너지와 일치한다. 이렇게 하여 지진 에너지는 의(歪)의 대소보다도 그것에 관여하는 지각의 체적으로 결정된다는 생각이 생겨났다. 이 체적을 지진체적(地震體積)이라 한다. 지진체적 1cm³ 중의 에너지는 약 3000erg이다.

진도계

지진동의 세기를 신체의 감각 및 주위 상황으로 판단하여, 몇 단계로 구분하는 수가 있다. 진도계(震度階)는 얼핏 생각하기에 비과학적으로 지진동의 세기를 표시하는 방법같이 보이지만, 실은 이 표에 의해서, 지진계가 없었던 옛날의 지진기록을 통하여 그 지진의 규모도 추정할 수 있을 뿐더러, 정확한 지진계의 기록을 해석하기 전에 발생한 지진에 관한 정보를 재빠르게 알아볼 수 있다는 등의 이점이 있다.

미소지진

매그니튜드(magnitude) 3에서 1까지의 지진을 미소(微小)지진, 1 이하의 지진을 극미소(極微小)지진이라 한다. 이와 같은 작은 지진의 관측은 2차대전 후 일렉트로닉스(electronics)의 발달로 말미암아 감도 높은 전자식(電磁式)지진계가 쉽게 제작됨에 따라 활발히 연구되었다. 작은 지진의 관측에는 잡음이 없는 견고한 특수 관측점을 만들지 않으면 안 된다는 불리한 점도 많지만, 한편 작은 지진은 지진 빈도의 법칙에 따라 그 수가 많기 때문에, 단기간 내에 많은 자료를 얻을 수 있다는 이점이 있다. 그리하여 작은 지진의 자료로부터 큰 지진의 발생 빈도를 추정할 수 있다. 이것은 지진 예측상 매우 편리하다고 할 수 있겠다. 나아가서 암석에 압력을 주어 파괴하여 탄성진동을 발생시키는 암석파괴 실험으로 큰 파괴에 앞서서 작은 파괴가 많이 일어남이 판명되었다. 더구나 부서지기 쉬운 암석일수록 작은 파괴가 빠르게 많이 일어난다. 지각이 본래 무른 곳에서는 지진이 일어나기 쉽다는 것이 조사되어 있다.

터키 대지진

1999년 8월 17일 터키 북서부 이즈미트 지방에 리히터 7.8의 강진이 발생해 15,000여 명이 숨지고 25,000여 명이 부상당했다. 터키에서는 역사적으로 이러한 지각운동이 북부 아나톨리아 단층과 동부 아나톨리아 단층 사이에서 끊임없이 발생해 왔다. 1998년 리히터 규모 6.8의 지진으로 144명이 숨졌던 아다나도 동부 아나톨리아 단층대에 위치해 있었고 이번 지진의 진원지인 이즈미트는 북부 아나톨리아 단층에 자리 잡고 있다. 또 1999년 11월 12일에는 이즈미트에서 그리 멀지 않은 볼루주(州) 두즈체 마을에서 또다시 리히터 규모 7.2의 강진이 발생해 수백 명이 목숨을 잃었다.

타이완 대지진

921 지진(九二一地震)은 대만 중북부 난터우 현 지지 진에서 일어난 지진이다. 한국 표준시로 1999년 9월 21일 1시 47분에 릭터 규모 7.3의 강도로 일어났다. 20세기 대만에서 일어난 가장 큰 강도의 지진이었다. 921 대지진, 지지 대지진, 대만 대지진이라고도 한다.
실종자 200여 명, 매몰된 사람 2,500여 명, 부상자 3,900여 명을 기록했다.
이 대규모 지진이 일어난 뒤에도 9월 26일까지 여진이 일어났다. 진원이 있었던 곳인 난터우 현과 옆에 있던 타이중 현 등 중북부 전역을 강타했으며 지진으로 송전탑 등이 부서져 대만의 절반을 넘는 650만 가구 이상에 전력공급이 끊겼고 산사태와 교량붕괴로 상당수 지역이 외부와 단절됐다.

쓰촨 대지진

2008년 5월 12일 중화인민공화국 티베트 지역에서 릭터 규모 8.0의 강력한 지진이 발생해 약 7만 명이 사망하고 수많은 사람들이 중상을 입고 실종되었다. USGS는 이번 지진은 2007년 인도네시아 릭터 규모 7.8 강진 후 가장 강력하다고 밝혔다. 청두 사무실에서는 2~3분간 계속되는 강한 진동이 느껴져 직원들이 밖으로 뛰쳐나갔다. 이로 인해 쓰촨 성 베이촨 현에서만 5000명 이상의 사상자가 나왔으며 주변 현에서도 각각 수백명씩 사상자가 나왔다. 통신이 마비되어 북경과 상해에서도 휴대폰이 불통되었다.이에 중국 정부는 지진 발생 후 군 병력을 포함해 10만여 명의 구조대원과 의료진, 자원봉사자들을 현지로 파견해 구호 활동을 진행하고 있으며, 세계 각국에서도 지원금과 구호 인력을 보내오고 있다. 한국 정부는 5월 17일 119 구조대원 44명을 쓰촨 성 스팡 현으로 파견해 22일까지 구조 활동과 사체 발굴 작업을 지원했다. 기업과 시민단체에서는 구호물품이나 구조활동에 필요한 각종 장비들을 지진 피해 지역에 제공하고 성금을 모금하고 있으며, 21일에는 민간 의료단체에서 파견한 의료진 17명이 안 현의 이재민 구호소에서 의료 봉사 활동에 착수했다. 중국 정부는 구조작업 위주 활동에서 재건과 복구작업 활동에 비중을 두기 시작했으며, 사실상 거주 기능을 상실해 버린 베이촨 현의 경우에는 복구를 포기하고 인근 지역에 새로운 도시를 건설할 예정이나, 전문가들은 피해 상황이 유난히 심각하여 복구 작업 완료에 수 년이 소요될 것으로 분석하고 있으며, 지진으로 매몰된 방사능 물질의 회수도 아직 완료되지 않아 불안이 가중되고 있다.

지진에 따르는 여러 현상

대지진은 대재해를 가져오지만, 지학적으로도 몇 가지 특수 현상을 수반하는 일이 많다. 지진 전후에 샘물의 탁한 정도와 샘물의 양이 변했다거나, 주변의 풍경이 흔들려보이거나 온천물이 나오는 모양이 변했다고 하는 따위는 흔히 있는 일이다. 그러나 가장 현저한 현상은 지각(地殼)변동이다. 지진에 수반하여 생긴 단층(斷層)을 지진단층이라 하며, 지진단층 중에서 그 상하·수평 방향으로 어긋난 것을 보아서 쉽게 확인할 수 있는 예가 흔히 있다. 또한 이와 같이 목격할 수 있는 지각변동 이외에, 수준 측량(水準測量)이라고 하여 토지의 높이를 결정하는 측량을 되풀이함으로써 비로소 판명되는 근소한 변화도 있다. 뿐만 아니라 토지는 수평방향으로도 변화한다. 오랫동안의 연구에 의하여 이들 지각의 이상변화는 실은 대지진에 앞서서도 일어나고 있음이 밝혀졌으며, 이는 지진을 예측하는 데 하나의 유력한 방법이 되어 있다. 그리고 해저에 지진이 있어서 급격한 토지 변동이 일어나면 그 영향은 해일(海溢)이라는 아주 파장이 긴 파도가 되어서 해안에 밀려오고, 해안에 가까워지면 파고(波高)가 증대하여 특히 만(灣) 안쪽에서는 고조(高潮)가 되어 육지를 휩쓸고 큰 피해를 준다. 그러나 해일은 지진이 일어난 뒤 30분∼1시간 가량 있다가 밀어닥치기 때문에, 주의만 하면 충분한 대책을 강구하여 피난할 수 있다. 또한 지진에 따라 지자기(地磁氣)가 변한다는 설이 예부터 있다. 그와 같은 예가 보고 되어 있기는 하나, 반드시 언제나 지진에 따라 지자기에 변화가 생긴다고 말할 수는 없는 것 같다.