이글은 천리안에서 연재되고 있는 최원호의 내진설계 이야기 중 첫 번째 이야기입니다.
오늘부터 연재하는 글들은 정말 지진현상과 내진설계에 대하여 처음으로 접하는 분들을 위하여 마련된 글들입니다. 저 또한 미천한 능력이지만 조금은 여러분보다 먼저 배웠고, 많은 시간동안에 접하였던 분야이므로 최선을 다하여 소개하도록 하겠습니다. 혹시 읽어보시고 의문사항이나 수정할 부분이 있으면 언제든지 저에게 연락을 주십시오. 그리고 글에 대한 형식에는 구애받지 않고 제가 편하게 쓸 수 있는 말들로 진행을 하겠습니다. 이점 용서해주실 거라 믿습니다. 이 글은 많은 자료를 편집하고 또한 제가 일부 요약정리 및 수정을 하여 올리는 글이며, 일일이 인용한 저자들과 저서를 밝히지 못한 점 양해바랍니다.
그럼 첫 번째 최원호의 내진설계 이야기입니다.
지진이 왜 발생하는가에 대하여 이야기 해볼까요! 결론부터 이야기하지요!
대륙이동설, 탄성반발이론, 판구조론, 단층작용 이 단어를 유심히 보시기를.....
지구는 반경이 약 6370km인 하나의 별입니다. 직접 보지는 않았지만 영화에서 보면 정말 아름답더군요! 하지만 지구의 내부는 이글거리는 불덩이(mantle)가 식지 않고 있답니다. 극히 일부의 표면만이 식어서 수십 km 정도의 얇은 바위층인 지반을 이루고 있지요! 우리가 땅이라고 말하는 부분이 이곳이랍니다.
지구 내부의 끈적거리는 불덩어리가 대류작용에 의하여 천천히 움직이고 있으며 이를 따라서 함께 움직이게 되는 지각에는 변형에너지(strain energy)가 점차 쌓이게 되고 이러한 변형에너지가 일정한 수준에 도달하여 지각이 더 이상 견디기 어려운 상태가 되면 그 동안에 축적되었던 에너지가 순간적으로 방출되면서 지반이 심하게 흔들리게 되는 현상이 지진이랍니다. 아래 왼쪽 그림이 지구 내부의 모습을 보여주고 있지요! 이것이 바로 잠시 후에 설명할 탄성반발이론(elastic rebound theory)의 원리라고 할까요!
방금 제가 말씀드린 말 중에 지각이 움직인다고 했는데, 이것이 대륙이동설입니다. 맨 아래 그림을 참조하십시오!
현재 여러분들이 알고 있는 지도상의 대륙들은 아주 오래전에는 전혀 새로운 모습이었습니다. 위의 그림이 처음 한 개의 커다란 대륙이 점점 쪼개지고 이동하면서 변해가는 모습을 보여주고 있지요! 오래전이라면, 아마도 지구가 탄생할 그 당시 약 45억년 정도 되나요!
대륙들은 이동을 한다는 이야기 중에 옛날에는 남아메리카와 지금의 아프리카가 붙어있었다는 설도 있습니다. 이것은 베거너라는 지질학자가 발표한 내용인데요, 대륙이 물위를 떠다니며 지각이 깨어지면서 분리되었다는 이야기입니다. 신기한 것은 지도를 펴놓고 레고퍼즐 짜맞추듯이 하면 이 두 대륙이 정말 아구(?)가 맞답니다.
그리고 여러분들이 지도(여기서 지도는 해저깊이, 산맥 등이 나타나는 지질학적 지도를 말함) 펴서 보시면 등고선에 따라서 세계의 산맥 위치들이 분포된 것을 볼 수 있지요. 정확한 것은 아니지만, 세계의 큰 산맥들은 이러한 대륙판의 이동으로 인한 융기 현상으로 생겼다고 보시면 됩니다. 예를 들면, 인도대륙이 아시아 대륙을 밀고 들어가면서 불룩 솟아오른게 그 유명한 히말라야 산맥입니다. 세계 곳곳에서 이러한 현상을 발견할 수 있지요! 항간의 설에 의하면 일본이 점점 해저 밑으로 가라앉는다는 소문이 있었습니다. 이 또한 일본 대륙이 우리나라로 가라앉으면서 접근한다는 대륙이동설로 보아야 되지 않을까요? (원호 생각 !!)
이러한 지진현상에 대하여 많은 사람들이 어떠한 이론으로 설명하려고 부단한 노력을 하였고, 몇몇 이론들이 과학적인 측면에서 인정을 받고 있답니다.
그중에 하나가 앞서 설명한 바로 탄성반발이론(elastic rebound theory) 이지요!
아래 그림 중에서 가장 왼쪽그림이 이 이론을 설명합니다. 이 이론은 서로 이웃한 지각이 서로 다른 방향으로 작용하는 외력을 받을 경우 상대적으로 변형이 점차적으로 증대하다가 지질학적으로 가장 약한 지반부인 단층(fault)에서 파쇄되며 이때 변형 중에 축적되었던 탄성에너지가 파동에너지로 변하면서 지진이 발생한다는 이론입니다. 이 현상은 우리가 나무젖가락을 부러뜨릴 때 쉽게 관찰할 수가 있지요!
또 하나의 강력한 이론이 판구조론(plate tectonics theory) 입니다. 같은 맥락으로 볼 수 있지만 조금 더 진보된 이론이라고 할 수 있습니다.
우리는 지각들을 대륙이라고 말하지만, 지질학이나 지구과학에서는 판이라고 부른답니다. 지구의 껍질을 이루고 있는 지각은 여러개의 거대한 판(plate)으로 나누어져 있으며 대부분의 지진은 이러한 판들의 경계지역에서 발생하고 있다는 이론이지요!
여러분! 미국 서부지역인 캘리포니아 지역에서 우리는 지진이 많이 발생하는 것을 신문이나 방송을 통하여 접하였지요!
이것은 위의 가운데 그림에서 보듯이 태평양지역은 하나의 거대한 태평양판을 이루고 있으며 북미대륙은 북미판으로 구성되는데 이들 두개의 판이 서로 다르게 움직임으로써 경계에서 마찰이 일어나게 되면서 북미대륙의 서해안지역에서는 크고 작은 지진이 자주 발생하지요! 또한 일본에서 지진이 많이 발생하는 이유는 아시아대륙과 유럽대륙은 유라시아판을 이루는데 태평양판이 유라시아판의 아래로 미끄러져 들어가는 경계지역에 일본이 위치하기 때문에 지진이 많이 발생한답니다.
다행히 우리나라는 이러한 판의 경계에서는 다소 떨어져 있어서 지진이 빈번히 발생하는 지역은 아니니 행운이지만, 이것 또한 절대 안심해서는 안된답니다. 지각판의 경계 지역이 아닌 곳에서 큰 피해를 발생시킨 지진이 과거에 여러번 발생했으니까요! 이러한 유명한 지진들에 대한 이야기는 다음번에 하도록 하지요!
첫 번째 이야기는 계속 됩니다. 다음 글을 읽어주세요!!!
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