지진파로 땅속 유전·광물도 찾아낸다

한국과학창의재단 공동기획
'아하! 그렇군! 과학은 내친구' 시리즈 4

[아시아경제 김철현 기자] 지난달 30일 인도네시아 서수마트라주 주도인 파당 인근에서 발생한 강진으로 807명이 사망한 것으로 공식 집계되는 등 지구촌에 지진 피해가 속출하고 있다.

한반도 역시 지진피해와 관련해 안전지대가 아니라는 분석 결과도 나왔다. 국회 행정안전위원회 김소남 의원(한나라당)이 최근 소방방재청으로부터 제출받은 국정감사 자료에 따르면 2000년부터 9월말 현재까지 한반도에서 발생한 지진은 총 425건에 달하며, 특히 올해 들어서만 벌써 지진이 49건이나 발생한 것으로 나타났다. 인도네시아의 참사를 다른 나라의 일이라고 보아 넘길 수 없다는 뜻이다.

지진 피해가 잇따라 발생하면서 '지진 관측'에 대해서도 관심이 고조되고 있다. 지진이 우리 삶에 큰 영향을 미치기 때문에 지진에 대한 정확한 지식과 대응이 그만큼 중요하기 때문이다.

◆'지진파'의 과학적 원리

우리의 삶과 밀접한, 혹은 우리의 생존을 위협하기도 하는 지진은 도대체 어떻게 관측하는 것일까. 한국지진공학회에 따르면 지진은 땅속의 거대한 암반이 갑자기 갈라지면서 그 충격으로 땅이 흔들리는 현상이다. 급격한 지각변동으로 생긴 '지진파'가 지표면까지 전해져 지반을 진동시켜 발생하는 것이 지진이라는 얘기다. 지진의 징후가 발생하면 이 '지진파'가 지각을 매질로 전파되는 것이다.

'지진파'는 크게 P파(primary wave)와 S파(secondary wave)로 나눌 수 있다. P파는 파동의 진행 방향과 진동 방향이 같으며, S파는 파동의 진행 방향에 수직으로 움직이는 점이 다르다. P파는 S파보다 진행 속도가 빠르기 때문에 관측소에서 먼저 관측하게 된다. P파가 도착하고 난 후 S파가 도착하기까지 걸리는 시간이 길면 길수록 진앙은 관측 지점에서 멀리 떨어져 있다는 것을 뜻한다. 이를 통해 관측소에서 진앙까지의 거리를 계산할 수 있다.

과학계 전문가에 따르면 최소 3곳의 관측소에서 '지진파'를 감지하면 지진이 발생한 진앙의 위치를 파악할 수 있다. 하지만 최근에는 지진 조기경보를 위해 먼저 도착하는 P파만을 기본적으로 이용하고 있는 것으로 알려졌다.

특히 P파의 변화는 지진을 예측하는 데 도움을 주는 지진 전조현상 중 하나다. 한국지진공학회에 따르면 지진이 발생하기 전 암석의 성분이 변하기 때문에 P파의 속도도 변한다. P파의 속도가 변하는 곳에서 지진 발생 가능성을 의심할 수 있는 것이다. 이밖에 지진의 예측에는 지평면 수준의 변화, 라돈 가스 방출, 암석의 전기 저항값 등이 활용되고 있지만 다양한 변수들이 많아 실제 예측에는 어려움이 많다.

◆핵실험도 알아내는 '지진파'

세계의 이목이 집중된 북한의 핵실험을 파악하는데도 '지진파'가 사용된다. 핵의 위력은 지진에 필적하는 규모의 진동을 만들어내기 때문이다. 핵실험은 이른바 '인공지진'인 셈이다.

우리나라와 일본 등 북한 주변국들은 지진파를 이용해 진앙의 위치를 찾는 방법과 동일한 방법으로 핵실험의 위치와 강도 등을 파악해 왔다.

지진파를 실생활에 응용한 사례는 이뿐만이 아니다. 지진파는 매질의 특성에 따라 속도가 변하기 때문에 땅 속 깊이 묻혀있는 유전이나 광물을 찾는 데도 이용할 수 있다.

유전이나 광물은 일반적인 지각과 밀도가 다르기 때문에 이를 통과하는 지진파의 속도가 변하는 원리를 이용한 것이다. 또한 지구의 내부구조를 연구하는 데도 지진파를 이용할 수 있다. 한 과학계 전문가는 "지진파가 통과할 수 있는 매질과 그렇지 못한 매질이 있고 통과하더라도 매질의 밀도에 따라 속도가 달라지기 때문에 직접 확인하지 못하는 지구 내부의 정보를 얻을 수 있다"고 설명했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr