오늘은 지진이 발생하면 어떠한 현상이 일어나며 재난의 형태는 어떤 것이 있는지 대하여 말씀드리지요!
지진은 그 자체로서는 인명에 대하여 위협적이지는 않습니다. 실제 지진이 발생하여 땅속에 파묻혀(?) 사망한 사람은 없다고 자신있게(?) 말 할 수 있습니다.그러나 이로 인한 구조물의 붕괴는 많은 사상자를 초래하게 하고 막대한 경제적 손실을 입히게 됩니다.
지진과 관련하여 발생되는 주요 피해 및 재난으로는 다음을 들 수 있다.
(1) Ground Shaking(지반진동)
지진동이라고도 하지요! 말그대로 지진에 의하여 지반이 움직이는 현상입니다.
(2) Land Slide & Snow Slide(산사태 및 눈사태)
지반에서 나타나는 토질의 전단강도저하로 인하여 산사태나 또는 눈사태가 발생하게 됩니다. 특히 토질이 액상화(바로 아래에서 설명됨)가 되었을 경우에는 지반의 전단강도가 갑자기 저하가 되므로 이러한 산사태 및 눈사태의 현상이 발생하기 쉽습니다.
(3) Soil Liquifaction(지반의 액상화)
반복하중에 의하여 토질의 간극수압(powerwater pressure)의 증가에 따른 포화토 사이의 강도상실을 말합니다. 바로 모래질같은 지반이 완전히 포화되었을 경우에 발생하는 현상이지요! 조금 더 유식하게 말하면 아래그림과 같이 사질토 지반에서 (a)와 같이 입자들이 상호접촉상태에 있으면 이와 같은 접촉을 통하여 구조물에 저항하는 전단력을 가지게 됩니다. 지진으로 발생하는 전단응력은 이러한 사질토 지반에 변형을 야기시키게 되는데, (b)와 같이 수직방향으로 지지하는 접촉점들이 분리됨으로써 전단 저항력을 상실하게 됩니다. 이 상태가 되면 저항을 읽은 사질토는 포화사질토의 단위중량을 가지는 액체와 같은 거동을 하게 되는데 이러한 현상을 바로 액상화라고 하지요! 이러한 액상화로 인하여 순간 건물은 기울어지고 넘어지게 되지요! 액상화 이후에는 전단력이 가해질 때 발생한 간극수압의 소산으로 인하여 (c)와 같이 입자들이 재배열이 됩니다.
그런데, 솔직히 말하면 알 듯 말 듯 할 것입니다! 전문가가 아닌 이상은 제대로 설명하기가 힘들지요! 저 또한 그렇구요....
여러분들이 확실하게 이해하실 수 있는 액상화의 예를 하나 들겠습니다. 이것은 제가 만든 예가 아니고 바로 Mario Salvadori의 저서인 [ Why Buildings Fall Down ]에서 인용한 것입니다.
액상화 현상을 쉽게 설명을 하면, 모래를 가득 채운 항아리를 생각하십시오. 여기에 건물이라고 생각하고 무거운 쇠막대기를 하나 꽂아놓으며, 바로 사질토 위에 건물이 서 있는 경우라고 생각할 수 있지요!
자! 그러면 이 상태에서 여러분은 물 한바가지를 가지고 모래에다 조금씩 붓고 항아리를 흔들어 댑니다. 어떠한 현상이 일어날까요? 항아리 내에 있는 물과 모래가 혼합체가 되어 그 쇠막대기는 가라앉고 기울어진답니다. 이것이 바로 액상화이지요!
바로 이런 액상화 현상이 1964년 일본의 니가타에서 발생하였습니다. 이때 아파트 건물은 손상이 없었지만 수직상에서 약 80°정도 기우는 현상이 발생하였습니다. 아파트의 움직임이 정지된 후에 입주자들은 그 건물 밖으로 안전하게 걸어내려올 수 있었지요! 바로 아래 보시는 그림이 바로 니가타 액상화에 대한 그림이지요! (그림 구하기 힘들었답니다.....)
(4) Ground Lunching & Spreading
지진으로 인하여 땅이 기울어지고 또는 갈라지고 솟아오르는 현상을 말합니다.
바로 지반에서의 단층 활동이 지상으로 나타나는 가장 가시적인 현상이라고 할 수 있으며, 흔히들 우리는 이것을 지진현상이라고 알고 있지요! 땅이 기울어지고 갈라지고, 솟아나고....
(5) Differential Ground Settlement(지반의 부동침하 현상)
위에서 설명한 지반현상과 비숫합니다. 바로 건물에서 발생하는 부동침하의 직접적인 원인이 될 수 있지요!
(6) Fault Movement(단층 운동)
단충 운동은 구조물에 직접적인 영향을 줍니다. 이 현상은 지진의 결과라기 보다는 원인이라고 볼 수 있으며 이 현상으로 파이프라인이나 운하 및 댐에 치명적인 영향을 줄 수 가 있습니다. 단층의 작용은 첫 번째 이야기에서 언급하였지만, 다양한 단층활동이 있으며 이러한 활동으로 인하여 구조물의 피해 상황 또한 여러 가지로 나타날 수가 있지요!
(7) Tsunami(쯔나미 현상)
쯔나미는 아마도 처음 접하시는 분들은 일본말같다는 느낌이 들것입니다. 바로 맞습니다. 지진이 왔을 경우 해안가 근처에서 발생하는 현상이지요! 이 현상을 일본어로서는 진파(津波)라고 합니다. 서양사람들 말로는 habor wave라는 의미인데요, 쯔나미라고 그대로 발음을 하고 이제는 지진공학 분야에서는 고유명사가 되었답니다. 지진으로 인하여 갑작스럽게 해저 지반의 변화가 발생하고 이로 인하여 파고의 높이는 수심이 얕아지면서 약 20-30m를 넘어설 정도로 높아지게 됩니다. 이런 거대한 파고가 해안가 지역을 급습하면 아마도 남아있는게 있겠습니까? 국제적으로 이러한 쯔나미 현상에 대해서만 연구하는 학회가 있습니다. 이 현상으로 인한 피해는 상상을 초월하기 때문이지요!
(8) Seiche(사이키 현상)
사이키 현상이라고 합니다. 이 현상은 호수가 근처에서 발생하며 호수의 수면파가 지진동과의 공진현상으로 인하여 파고가 높아지는 현상이지요!
이와 같은 지진 그 자체에 의해서는 여러 가지 재난이 발생하지만 또한 우리 인간이 만들어 놓은 시설물들에 의해서도 엄청난 피해를 입을 수가 있지요! 다음과 같습니다.
(1) 건물 및 기타 구조물의 붕괴
(2) 장식물, 파라펫, 외장재 등의 낙하로 인한 사고
아마도 지진이 발생하였을 때 사망하는 사람의 일부는 이러한 낙하물에 의한 사고입니다. 세번째 이야기에서 언급하겠지만 지진이 오면 절대 건물 밖으로 나가서는 안됩니다. 절대로.....
(3) 댐의 파괴에 따른 홍수
여름에 장마로 인한 홍수 또한 대단한데, 엄청난 물이 저장된 댐이 파괴되면 어떻겠습니까?
(4) 가스파이프의 절단, 화로의 전복에 의한 화재 발생
파이프의 단절로 인하여 소방용수를 공급을 할 수 없는 것은 이 화재의 심각성을 더해줍니다. 아마도 여러분 중에서는 1995년 1월 17일 일본 고베에서 발생한 지진피해를 보신 분이 계실 것입니다. 대부분의 피해가 목조 건물에 의한 도시 전체의 화재로 인하여 발생하였지요!
(5) 가스, 유류탱크 및 기타 유해 화학물질의 폭발
(6) 원자력 발전소로부터의 방사능 물질의 누출
이 경우는 지진 피해중에서 가장 위험한 경우입니다. 그래서 원자력 발전소에 대한 내진설계는 모든 구조물 중에서 가장 많은 안전율을 고려하려 엄격하게 적용이 되고 있습니다.
이야기는 계속 이어집니다.
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