잦은 지진… ‘불의 고리’ 터지는 걸까

미국 최대 규모의 후버댐. 콜로라도와 네바다주에 걸쳐 있는 이 거대한 댐이 미확인 단층에서 발생한 지진 때문에 마치 레고 블록처럼 힘 없이 무너져 내린다. 후버댐을 무너뜨린 지진이 캘리포니아주를 가로지르고 있는 샌 안드레아스 단층에까지 영향을 미쳐 규모 9라는 최악의 지진을 일으킨다. 건물이 무너지고 지진해일(쓰나미)까지 발생해 ‘천사들의 도시’ 로스앤젤레스는 초토화된다.

이번 주에 개봉하는 대형 재난영화 ‘샌 안드레아스’의 내용이다. 지질학자들은 영화의 소재가 되고 있는 샌 안드레아스 단층이 지나는 캘리포니아주에서 30년 내에 규모 9의 대지진이 발생할 수도 있을 것으로 예상하고 있다.

지난 4월 25일 네팔에서는 규모 7.8의 강진이 발생해 8000명 이상의 사망자가 발생했다. 네팔 지진 발생 한 달 뒤인 5월 25일 일본 사이타마현에서는 규모 5.6의 지진이, 30일에는 일본 도쿄 남쪽 870㎞ 해역에서 규모 8.5의 지진이 일어났다. 잇따른 대규모 지진이 ‘불의 고리’라고 불리는 환태평양 화산대에 영향을 미쳐 ‘지구의 시한폭탄’이 터지는 것 아니냐는 말까지 나올 정도다.

그러나 지진 전문가들은 “예전보다 지진이 잦아진 것으로 보기는 어렵다”고 입을 모으고 있다. 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “초대형 지진이 발생하면 여진이 계속되기 때문에 전체적으로 지진 발생의 빈도가 늘어난 것처럼 보이게 된다”며 “초대형 지진으로 인해 일시적으로 발생한 지진 에너지의 불균형이 점차 균형을 맞춰 가면서 차차 평년 수준으로 돌아갈 것”이라고 설명했다.

지진은 지구 내부의 힘으로 인해 땅속의 거대한 암반이 갑자기 갈라지면서 그 여파로 땅이 흔들리는 현상이다. 급격한 지각변동은 ‘지진파’라고 하는 파동을 발생시켜 지반을 진동시키기 때문에 지진이 발생하면 넓은 지역에서 거의 동시에 느끼게 된다.

지진파는 잔잔한 연못에 돌멩이를 던졌을 때 물결이 퍼져 나가는 것처럼 파동이 땅을 통해 퍼져 나간다. 지진파는 ‘P파’와 ‘S파’로 나뉘는데, 지진이 시작될 때 발생하는 P파는 지면과 같은 방향으로 움직이기 때문에 속도는 빠르지만 파괴력은 약하다.

P파가 끝난 뒤 발생하는 S파는 지면과 직각인 방향으로 움직이기 때문에 전달 속도는 느리지만 파괴력이 비교할 수 없이 강하다. 지진에 의한 피해 대부분이 S파로 인해 생긴다. 지진 경보는 이런 지진파 발생의 시간차를 이용해 S파의 도달시간을 예측하는 것이다.

지진의 직접적인 원인은 지표면 이하 100㎞ 두께의 딱딱한 층인 암석권에 있는 판의 움직임이다. 일반적으로 지진 발생 원인에 대해서는 ‘탄성반발론’과 ‘판구조론’으로 설명한다.

탄성반발론은 1906년 미국 샌프란시스코 대지진이 발생했을 때 지질학자인 해리 필딩 레이드가 샌 안드레아스 단층을 조사한 뒤 제기한 이론으로, 지진이 단층운동 때문에 발생한다는 것이다. 지각 일부는 지구 내부의 힘으로 인해 변형되는데, 그 힘이 한계에 다다랐을 때 암석층이 급격히 파괴되면서 지진이 발생한다는 입장이다.

독일 지질학자 알프레트 베게너가 제기한 판구조론은 지진이 단층 운동으로 발생한다고 할 때, 단층을 움직이는 근본적인 힘을 설명해 주고 있다. 판구조론에 따르면 지구의 껍질이라고 할 수 있는 암석권은 유라시아판, 태평양판, 북아메리카판 등 10여개의 판으로 나뉘어 있다. 이들은 각각 서로 부딪치거나 밀리고 포개지기도 하면서 매년 몇㎝ 정도의 속도로 맨틀 위를 이동하고 있다.

이런 판의 운동은 다른 판과의 마찰력에 의해 저항을 받는데, 판의 운동에너지가 마찰력을 뛰어넘는 순간 갑작스러운 미끄러짐이 발생하며 이것이 지진이란 설명이다.

이 이론에 따르면 일본에서 지진이 잦은 이유도 유라시아판과 태평양판, 필리핀판의 경계면에 놓여 있기 때문이다. 또 일본에서 발생하는 대부분의 지진은 태평양 쪽에서 발생하는데, 이는 태평양판과 필리핀판이 유라시아판 밑으로 가라앉으면서 충돌하고 있어서다.

한국지진공학회에 따르면 지난 4월 네팔에서 발생한 강진은 유라시아판이 인도판을 타고 올라가는 형태의 충상단층 현상 때문으로 분석했다. 더군다나 네팔은 일본처럼 지형상 두 지각판이 만나는 곳 바로 위에 있다. 충상단층은 알프스나 히말라야 같이 깊은 습곡을 가진 산맥을 만드는데 히말라야 정상 높이가 1년에 1㎝씩 높아진다는 말이 나오는 것도 인도판과 유라시아판이 끊임없이 밀리면서 나타나는 현상이다.

판 경계에서만 지진이 발생하는 것은 아니다. 1976년 중국 탕산 대지진(규모 7.8)이나 1978년 우리나라 홍성 지진(규모 5.0), 2008년 중국 쓰촨성 대지진(규모 8.0)은 모두 판 경계와는 떨어져 있는 판 내부에서 발생했다.

판 내부에서 발생하는 지진은 판 경계부에서 생긴 지진 에너지인 ‘응력’(應力)이 판 내부에도 전달돼 오랜 기간 쌓여 있다가 약한 지각 부분이 견디지 못하고 깨지면서 발생한다. 이 때문에 드물지만 한 번 발생하면 규모가 큰 지진이 되는 경우가 많다.

일단 전문가들은 한반도는 중국이나 일본의 단층과 지진으로 응력이 축적되지 않고 해소되는 경우가 많기 때문에 큰 지진 발생 확률이 높은 위험지대는 아니라고 보고 있다.

그러나 홍 교수는 “삼국사기나 조선왕조실록 등 역사서에서는 우리나라에서도 규모 7에 해당하는 지진이 여러 차례 발생했다는 기록이 있다”며 “우리나라는 지진 발생 주기가 길기 때문에 당장은 아니지만 한 번 발생하면 큰 피해를 줄 수 있는 지진이 일어날 수도 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr