자연지진은 밀고 당기는 힘 작용

핵실험하면 지반 미는 힘만 발생
풍계리 지진 진원 깊이 0㎞ 확인

3일 북한 함경북도 길주군 풍계리 북서쪽 40㎞ 지역에서 발생한 인공지진은 지진파의 특성이 자연지진과는 확연히 다른 것으로 조사됐다. 인공지진과 자연지진은 파형과 진폭, 음파발생 여부, 진원의 깊이 등에서 차이가 있다는 것이 기상청의 설명이다.

이미선 기상청 지진화산센터장은 3일 서울 동작구 기상청에서 ‘6차 북한 인공지진’ 브리핑을 통해 “기상청이 보유한 150개 지진계에서 지진파가 감지됐으며, 모두 인공지진으로 분석됐다”면서 “일반적으로 인공지진은 파형 분석상 S파(수직으로 이동)보다 P파(수평으로 이동)가 훨씬 크다. 이번 지진도 그런 특성을 보인다”고 덧붙였다.

지진이 발생하면 P파와 S파 등 크게 두 가지 파동이 생긴다. 전달속도가 초당 7∼8㎞인 P파는 수평으로 이동하며, 전달속도가 초당 4∼5㎞인 S파에 비해 지진계에 먼저 잡힌다. 인공지진의 경우 P파의 진폭이 S파보다 매우 크고, 자연지진은 대부분 S파의 진폭이 더 크거나 비슷하다.

자연지진은 에너지 방출 시간이 상대적으로 길어서 파형 역시 매우 복잡한 형태로 나타나지만 인공지진은 초기 P파만 두드러질 뿐 S파를 포함한 이후 파형이 단순한 것이 특징이다.

파형을 보면 인공지진은 P파가 초기에 매우 강력하게 울린 다음에 후속 파동은 매우 작게 일어난다. 자연지진은 일정 시간 동안 지속해서 파동이 관측된다. 급격한 지각 변동으로 생기는 자연지진은 압축력(미는 힘)과 팽창력(당기는 힘)이 모두 작용한다. 반면 폭발이나 핵실험 등으로 지반이 진동하는 현상인 인공지진은 압축력만 작용한다.

음파의 발생도 자연지진은 대부분 발생하지 않지만 인공지진은 폭발에 따른 압력 변화 등으로 인한 공중음파가 발생한다. 진원의 깊이도 크게 다르다. 자연지진은 깊이가 보통 10∼15㎞ 정도에 이르지만, 인공지진은 거의 지표면 근처에서 발생한다. 풍계리 지진도 진원의 깊이는 0㎞로 분석됐다.

박기석 기자 kisukpark@seoul.co.kr