더는 지진에서 안전하지 않은 한반도, 활성단층

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2016년 경주 지진, 2017년 포항 지진 그리고 2022년 괴산 지진까지 연이은 지진 발생으로 우리나라가 지진으로부터 안전한 나라가 아니라는 것을 많은 사람들이 알고 관심을 가지게 되었습니다. 지진 발생의 주요한 원인으로는 ‘활성단층’이 있는데요, 연이은 지진으로 인해 지진이 발생했을 때 위험을 최소화하고 미리 대비하기 위해 우리나라 활성단층에 대한 연구가 활발해졌습니다. 그렇다면 활성단층은 과연 무엇이며, 왜 활성단층이 있는 지역에서 지진이 빈번하게 일어나는 것일까요? 지금부터 설명해 드리겠습니다.

 

활성단층

 

활성단층에 대해 알아보기 전, 단층에 대해 먼저 설명해 드리겠습니다.단층(Fault)이란 용어는 학자와 문맥에 따라 다른 방식으로 사용되지만, 우선 ‘외부의 힘을 받은 지각이 두 개의 조각으로 끊어져 어긋난 지질구조’를 의미합니다. 간단하고 전통적인 정의는 ‘그 부분을 따라 인지할만한 전단변위를 갖는 어떤 면이나 좁은 구역’입니다. 지층은 양쪽에서 잡아당기는 장력, 양쪽에서 미는 횡압력, 중력 등의 힘으로 끊어집니다. 이때 끊어진 지층이 움직이지 않았다면 절리(joint)이고, 움직였다면 단층이 됩니다. 이때 지층의 잘린 면을 단층면(fault surface)이라고 하며, 단층은 단층면을 따라 작게는 몇 밀리미터(mm)에서 크게는 몇 킬로미터(km)까지 이동합니다. 

단층의 종류-정단층, 역단층, 주향이동단층

 

단층은 상반과 하반의 이동방향, 단층면의 경사, 단층의 주향 등에 따라 여러 가지로 구분됩니다. 먼저 정단층(normal fault)은 상반이 하반에 대해 더 낮거나 아래로 떨어진 단층입니다. 역단층(reverse fault)은 그 반대의 경우로 상반이 하반에 대해 위로 올라가는 것입니다. 역단층 중 단층면과 수평선이 이루는 각도가 45도 이하인 경우 오버스러스트 단층(Overthrust fault)으로 따로 구분합니다. 또 단층면을 따라 상반과 하반의 운동이 수평면과 같이 횡적일 경우 주향이동단층(strike-slip fault), 수직으로 움직였다면 수직단층으로 구분합니다.

 

활성단층(Active Fault)이란?

 

앞서 설명한 것처럼, 단층은 외부의 힘을 받아 끊어진 두 개의 지질구조를 뜻합니다. 국내에서는 학술적인 의미로 그중최근 지질시대에 활동하였고 가까운 미래에 다시 활동할 가능성이 있는 단층을 ‘활성단층(Active fault)’라고 합니다. 유사한 개념으로는 ‘활동성단층’, ‘제4기 단층’, ‘신기단층’ 등의 용어가 있습니다. 국가마다 지질학적 환경이 다르기 때문에 ‘최근 지질시대’와 ‘가까운 미래’에 대한 시간적 정의는 차이가 있으며, 활성단층을 부르는 명칭은 나라마다 차이가 있습니다. 미국 캘리포니아 주정부와 이탈리아, 뉴질랜드는 '활성단층', 대만은 '활동단층'이라는 용어를 사용하며 시설규제 기준으로 관련 건설 규제, 지자체별 건설 규제 방안을 마련해 시행하고 있습니다. ​ 우리나라에서 최근 지질시대는 홀로세, 후기 플라이스토세, 중기 플라이스토세, 전기 플라이스토세를 포함하는 신생대 제4기를 말합니다. 

* 활성단층의 공학적 의미 : 국내 원자력 시설 등에서 사용하는 용어로 국가, 기관마다 구체적인 기준을 정하여 최후기 운동시기나 변위율 등을 다양하게 나타낸다. 기술적, 사회적으로 수용 가능한 위험도를 판단하고 규제 기준이 된다.

양산단층

출처 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2833926&cid=55574&categoryId=55678

<양산 단층의 2차원 위성 영상>

 

제4기에 활동한 기록이 있는 단층을 기준으로 할 때, 우리나라에 분포하는 활성단층은 2012년을 기준으로 총 163개 지점에서 보고되었습니다. 우리나라에는 총 450여 조의 지질구조선이 있으며, 이들 중 일부는 활성단층으로 확인되거나 추정되고 있습니다. 활성단층으로 확인된 대표적 단층으로는 한반도 남동부의 부산에서 영덕까지 이어지는 ‘양산단층’이 있습니다. 1990년대 이래로 한반도에서 활성단층으로 추정되는 단층들이 꾸준히 발견되었으며, 주로 한반도 남동부 포항-경주-울산 지역을 중심으로 제4기 단층들의 존재가 집중적으로 발견되었습니다. 

역단층

 

그렇다면 왜 활성단층이 있는 곳에서 지진이 자주 발생하는 것일까요? 우선 지진의 근본적인 원인은 지각에 쌓이는 ‘응력(stress)’입니다. 지구 가장 바깥쪽에 존재하는 지각은 지구 전체로 보면 아주 얇은 막과 비슷한 형태이며, 맨틀 위에 떠 있는 상태로 존재합니다. 지각 밑에 있는 맨틀은 액체처럼 계속 유동하며 맨틀의 움직임에 맞춰 지각도 따라 흐르게 됩니다. 하지만 만약 지각끼리 맞물리거나 만나는 바람에 맨틀의 움직임을 따라가지 못하면 지각에 응력이 쌓이게 됩니다. 응력이 점점 커지면 지각이 변형을 겪다가 이를 더 이상 견디지 못하고 균열이 생기거나 아예 부러지는데 이때 생긴 파동이 전달되는 것이 지진입니다. 그리고 단층은 한 번 지반이 어긋나 있는 장소이기 때문에 이 파동이 더 쉽게 전달되고, 그로 인해 지진이 자주 발생하게 됩니다. 

지진

 

기상예보처럼 지진의 발생을 예측하는 것은 무척 어렵지만, 지진이 빈번하게 일어나는 장소를 미리 파악하고, 지진에 대한 대비를 하는 것은 가능합니다. 이를 위해 현재 지질학자들이 제작하고 있는 것이 바로 ‘우리나라 활성단층 지도’입니다. 이는 이름 그대로 우리나라 활성단층이 어디에, 얼마나 분포하고 있는지 파악해 지역별 지진위험도를 담은 지도로 원자력 발전소와 같은 주요 시설을 건설할 때 이용됩니다. 

 

‘활성단층 지도’는 지진 대비에 매우 중요합니다. 우선, 현재는 지진이 일어날 가능성이 있는 단층대가 어느 지역에 주로 위치했는지 알지 못해 지진에 대한 대비가 어려운 상황입니다. ‘활성단층 지도’를 제작함으로써 단층대가 분포하는 지역을 알 수 있고, 단층대별 활성도와 지진 발생주기 등 또한 조사하기 때문에 지진이 더 빈번하게 발생하는 지역에서는 건물을 설계할 때 내진 설계의 기준을 강하게 잡거나, 원자력 시설과 같은 위험 시설을 건설하지 않는 등의 방법으로 지진으로 인해 발생하는 피해를 감소시킬 수 있습니다. 즉, 추후 국가산업단지와 같은 주요 건설 시설의 기초로 사용될 수 있으며, 위험도가 높게 나타난 지역의 지진 관련 규제를 강화하는 기준 자료로 사용해 지진이 일어났을 때의 피해를 줄이는 것입니다. 

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한국기초과학지원연구원에서도 활성단층과 관련해서 연구를 진행하고 있습니다. ‘OSL 연대측정법’을 통해 토양의 연대를 측정하는 연구입니다. 지진이 발생하면 땅이 어긋나고 단층이 생기는데요, 이 활동이 언제 발생했는지 정확히 연대측정을 해야 그 위험성도 파악할 수 있기 때문입니다. 자세한 연구 내용은 게시물을 참고해 주시길 바랍니다. 

 

ㅁ 관련 연구 성과 보러 가기

 

1. 땅 속 비밀 찾는 과학자 "지진 안전지대 없다... 연구도 끝이 없다."

https://blog.naver.com/open_kbsi/220840368469

땅 속 비밀 찾는 과학자 "지진 안전지대 없다···연구도 끝이 없다"

 

2. 작은 알갱이에 새겨진 '지진의 기억' 을 쫓다. 

https://blog.naver.com/open_kbsi/221807128306

작은 알갱이에 새겨진 ‘지진의 기억’을 쫓다

 

지금까지 지진의 주된 발생 원인인 ‘활성단층’에 대하여 알아보았습니다. 우리나라가 더 이상 지진의 안전지대가 아닌 것임이 널리 알려진 만큼, 활성단층에 대해 더 많은 사람들이 관심을 갖고, 활발한 연구가 진행되어 하루빨리 지진에 대한 위험을 대비할 수 있게 되면 좋겠습니다.

 

서포터즈1기_한하늘

 

 

▣ 기사 원문 출처

https://blog.naver.com/open_kbsi/222962781647

더는 지진에서 안전하지 않은 한반도, 활성단층

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