[홍태경의 지구 이야기] 지열발전소로 인한 유발지진 논란

입력 : ㅣ 수정 : 2017-12-26 01:07

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지난 11월 15일에 발생한 규모 5.4 포항 지진의 피해가 크다. 중앙재난안전대책본부 집계 결과 이번 지진으로 92명이 부상당하고 이재민 1300여명, 3만여건의 시설물 피해가 발생했다. 우리나라 역대 지진 피해 가운데 가장 큰 지진으로 기록될 전망이다.
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홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수
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▲ 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

여진 발생 횟수가 눈에 띄게 줄어들고 있는 것은 그나마 다행스러운 일이다. 그런데 이번 포항지진의 발생 원인에 대해 유독 논란이 많다. 지진 발생 지역과 가까운 위치에 있는 지열발전소에서 주입된 물에 의해 지진이 유발되었다는 지적이다. 친환경 에너지원으로 주목받으며 세계 여러 나라에서 개발·운용되고 있는 지열발전소가 재앙의 원인으로 지목된 것이다.

지열발전소는 지구 내부의 열을 활용해 주입정으로 투입된 물을 끓여 증기를 만들어 전기에너지를 만들어 내는 기술이다. 포항에서는 2016년 1월부터 2017년 9월까지 4~5회에 걸쳐 총 1만2800㎥의 물 주입이 있었다. 물 주입 후 지속적인 배수 효과로 인해 땅속에 남아 있는 물의 양은 5800㎥ 정도로 알려져 있다.

국민의당 윤영일 의원실에 따르면 물 주입 시기에 맞춰 60여회의 소규모 지진이 발생했고 이 중에는 규모 3.1 지진이 포함돼 있다. 규모 5.4 포항 지진은 마지막 물 주입 후 2개월 만에 발생했다는 지적이다. 물 주입 시기에 맞춰 지진들이 발생하고 포항 지진의 진앙 위치가 지열발전소와 인접해 있는 점들은 의혹을 키우는 정황이다. 지진 피해 집계가 커짐에 따라 지열발전소에 대한 시선은 점점 따가워지고 있다. 이 의혹을 밝히기 위해서는 과학적 조사를 통한 신중한 접근과 사실에 기반한 판단이 필요하다. 조사 결과에 따라 지진 피해에 대한 책임 소재 문제는 물론 사회적 후폭풍이 커질 수 있는 사안이기 때문이다.

물 주입으로 규모 5.4에 이르는 중대형 지진이 발생하기 위해서는 세 가지 상황 중 하나라도 맞아야 한다.

우선 물 주입정이 우연히 활성단층면에 닿아 물이 들어가면서 활성단층면의 공극압은 높이고 단층운동을 유발시키기 위한 요구 응력값을 낮춘 것이다.이렇게 되면 기존에 쌓여 있던 응력에 의해 단층면이 부서지며 쉽게 지진이 발생하게 된다. 또 하나의 경우는 물 주입량이 늘어나 물 주입부 하부에 있는 활성단층에 수직 응력을 증가시켜 지진 유발에 필요한 응력을 더 높여 단층이 부서지며 지진이 발생하는 것이다. 마지막으로는 고압의 물 주입이 단층면을 부수며 지진을 발생시키는 경우이다. 먼저 첫 번째의 경우 공극압의 증가로 지진이 발생하기 위해서는 활성단층면을 따라 물 주입이 필요하다. 이번 포항 지진이 16㎢가량의 단층면을 부수며 발생한 것을 감안할 때 단층면상의 공극압 증가는 넓은 면적에 걸쳐 수천회 이상의 급격한 미소지진 증가가 예상된다. 이런 측면에서 포항 지진 이전에 보고된 지진 횟수는 매우 적다.

두 번째 물 주입에 의해 하부 단층이 영향을 받기 위해서는 수직응력의 급격한 증가가 필요하다. 이를 위해서는 물 주입량이 매우 많아야 한다. 하지만 지금까지 알려진 물 주입량과 땅속에 남아 있는 물의 양은 이러한 조건을 만족시키기에 부족하다. 마지막으로 고압의 물 주입으로 인한 동적응력변화의 경우 고압의 물 주입과 동시에 지진이 나야 한다. 하지만 마지막 물 주입 이후 2개월이 지난 시점에 지진이 발생한 점을 보면 설명이 쉽지 않다. 의심스러운 정황은 있지만 드러난 현상만으로는 지열발전소의 물 주입과 지진의 관련성을 단정 짓기에는 논리적 모순이 있다.

국민 불안이 커지면서 조사단을 꾸리기로 한 정부의 신속한 결정은 반가운 일이다. 기왕에 제기된 문제에 대해 철저한 사실 확인과 정밀한 조사를 통해 정확한 결과를 제공하는 것이 불필요한 논쟁과 불신을 줄일 것이다. 이를 위해 지열발전소 측은 모든 자료를 숨김없이 공개해야 하고 조사단은 발전소의 지적재산권을 보호해야 할 부분이 있다면 그것도 인정해야 한다. 과학의 사회적 책임이 어느 때보다 무거운 요즘이다.
2017-12-26 25면
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