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신규진의 지구를 소개합니다
광활한 우주의 창백한 푸른 점, 지구는 어떤 곳일까요? 지구는 생물권, 기권, 지권, 수권이 상호 작용하는 동시에 우주 외계와도 역동적으로 작용하는 시스템입니다. 일상에서 발견되는 지구의 다양한 현상들을 교과서의 표준 과학 용어를 사용해 알기 쉽게 설명합니다. 이 글을 통해 지구에 대한 이해와 사랑이 더욱 깊어지길 기대합니다.
지진에 관한 모든 지식 1편 지진보다 먼저 온 문자
입력 : 2020.06.25


1. 긴급-재난-문자.gif

 11월 15일 14시 30분 긴급재난문자가 도착했음을 알리는 경보음이 울렸다.

  “포항에서 지진이 났나 봐?”
  서울 사람들은 문자를 읽고 나서 십여 초가 지난 후에 울렁대는 진동을 느꼈다.
  “문자가 지진보다 먼저 왔네?”
  “그런데 진도가 5.5라는 거야?”
  “아니, 규모가 5.5라고 찍혀 있는데?”
  “규모는 진도와 다른 거야?”

 재난문자가 먼저 도착한 것은 기상청의 조기경보시스템이 신속히 작동되었기 때문이다. 당시 기상청은 지진 발생 3초 후 지진 감지, 19초 후 경보 발령, 4초 후 문자 송출을 한 것으로 알려져 있다. 문자 송출 후 통신사를 거쳐 개인 휴대폰에 문자가 도착하려면 2~3초 정도 소요되므로 지진 발생 약 30초 후에 국민들은 지진이 발생했음을 인지한 셈이다.

 그런데 포항에서 서울까지 지진파가 전달되려면 30초보다는 더 오랜 시간이 걸린다.

 지진파는 P파, S파. L파로 구분하는데, 땅이 크게 흔들리기 시작하는 것은 S파가 도착한 후부터이다. S파의 속력은 평균 3.5km/s으로 포항에서 발생한 지진파가 270km 떨어진 서울까지 가는 데 걸리는 시간은 약 77초이다. 그러므로 지진이 발생한 지점(진원)에서 먼 지역은 재난문자가 먼저 도착한 연후에 지진파의 진동이 전달된 것이다.

 

지진과 지진파에 대한 기본 지식

△ 지진 : 땅이 흔들리는 현상인 지진은 지각에 누적된 스트레스에 의해 단층이 생성될 때 가장 많이 발생한다. 화산 폭발시의 화산 지진, 지하 공동의 함몰에 의한 지진, 핵 실험 등으로 인한 인공 지진도 발생한다.

△ 지진파 : 지진이 발생했을 때 전파되는 지진파에는 P파, S파, L파가 있다.

 P파(Primary waves; 1차 파): 지진파의 여러 형태 중에서 속도가 가장 빠른 파동이다. 지각 근처에서 P파의 전파 속도는 6~8km/s이다. 매질이 압축 팽창을 반복하며 진동하는 종파로서 진폭이 작다.

2.-P파.jpg

 S파(Secondary waves; 2차 파): P파가 도착한 후에 뒤이어 도달하는 2차 파로 지각 근처에서의 속도는 3~4km/s이다. 파의 진행 방향과 매질의 진동 방향이 수직인 횡파로 P파에 비해 진폭이 크다.

3.-S파.jpg

 L파(Last waves) : 마지막에 도착한다는 뜻에서 붙여진 L파의 전파 속도는 3km/s 정도이며, 지표면 수 킬로미터 이내에서만 전달되므로 표면파(Surface waves)라고도 한다. L파는 파동의 패턴에 따라서 러브파(Love waves), 레일리파(Rayleigh waves), 스톤리파(Stoneley waves) 등이 있으며 진폭이 커서 지진 피해를 크게 줄 수 있다.

4.-L파.jpg


지진 규모와 진도는 다른 개념이다

 규모 5.4 지진의 에너지는 1톤 트럭 2천 대 분량의 TNT폭탄을 일시에 터트리는 위력과 맞먹는다. 그렇지만 규모 5.4의 지진은 지구상 어디에선가 거의 매일 일어나는 보통의 지진에 불과하다.

 세계의 지진 통계에 의하면 규모 7.0 이상의 지진은 한 달에 한 번 꼴로 일어났고, 규모 8.0 이상의 지진도 약 3년마다 한 번씩 일어났다. 지진 규모 7.0과 8.0은 수치상 1밖에 차이가 나지 않지만 그 위력은 30배 이상의 차이가 난다. 이를 폭탄의 폭발력으로 환산하면 규모 7.0은 TNT폭탄 5만 톤, 규모 8.0은 TNT 폭탄 1500만 톤(히로시마 원자 폭탄 75개 분량의 위력)의 폭발력과 같다.

 지진 규모(seismic magnitude scale)의 개념은 찰스 프랜시스 릭터(Charles Francis Richter, 1900~1985)에 의해 고안되었기 때문에 ‘릭터 규모’라고도 불린다. 릭터 공식은 logE=1.5M+11.8(E:지진에너지, M:지진 규모)이다. 인위적으로 그와 같은 공식을 만든 이유는 막대한 지진 에너지의 양을 한 자리 숫자로 표현하기 위함이다. 릭터 공식은 로그함수이므로 규모(M)가 1만큼 커지면 지진 에너지(E)는 31.6배 증가하고, 규모(M)가 2만큼 증가하면 지진 에너지(E)는 1천 배 증가한다.

 그림은 지진 규모와 에너지의 관계를 입체적인 공의 형태로 나타낸 것이다. 지진 규모를 산출할 때는 지진계에 나타난 최대 진폭을 측정하여 이를 토대로 계산한다.

5.-지진-규모.jpg

 

 지진 규모는 지진 에너지 크기를 한 자리 수로 개념화시킨 것이므로 하나의 지진은 하나의 규모 값으로만 결정된다. 그런데 규모가 같은 지진일지라도 진도는 제각각 다르다. 왜냐하면 진도(震度)는 지표면과 건물의 흔들림의 정도에 따라서 붙여지는 등급이기 때문이다. 따라서 진도는 진원 거리가 멀어질수록 점차 감소하며, 지역별 지층의 밀도와 탄성반발력의 차이에 의해서도 달라질 수 있다. 

 

6.-진원거리와-진도.jpg


 2000년 이전까지 우리나라는 일본 기상청이 만든 진도 등급을 이용했으나, 이후부터는 국제적으로 널리 사용되는 MMI스케일(Modified Mercalli scale; 수정 메르칼리 등급)을 사용하고 있다. MMI 진도 등급은 12등급이며, 로마 숫자로 표기하는 것이 관례이다.  

111.jpg

 

7.-진도-만화1.jpg

 

8.-진도-만화2.jpg

 

9.-진도-만화3.jpg

 

10.-진도-만화4.jpg


 규모 5.4의 포항 지진이 발생했을 때 한국 내륙에 지역별로 나타난 진도 등급 범위는 포항 Ⅴ, 대구 Ⅳ, 부산 Ⅲ, 서울과 제주가 Ⅱ 정도였다.

11.-진도.jpg

 

 

 

 

신규진 ≪최고들의 이상한 과학책≫, ≪너무 재밌어서 잠 못 드는 지구의 과학≫, ≪지구를 소개합니다≫ 저자
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