소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 소 방 방 재 청

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1 National Emergency Management Agency 최 종 보 고 서 정책연구사업 소방시설 내진설계 기준 마련 에 관한 연구 주관연구기관 / 호 서 대 학 교 R&D Report 소 방 방 재 청

2 소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 소 방 방 재 청

3 제 출 문 소방방재청장 귀하 본 보고서를 소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 의 최종보고서로 제출합니다 주관 연구 기관 : 호서대학교 산 학 협 력 단 강 일 구 총괄연구책임자 / 권영진, 호서대학교 소방방재학과 교수 참여연구원 / 한병찬 에이엠에스엔지니어링 기술이사, 공박 / 김재환 에이엠에스엔지니어링 기술이사, 공박 / 여용주 유탑엔지니어링 기술연구소장, 소방기술사 / 김학중 대경기술단 이사, 소방기술사 연구보조원 / 이재영 호서대학교 소방방재학과 대학원 석사과정 / 신이철 호서대학교 소방방재학과 / 서동구 호서대학교 소방방재학과 / 신현승 호서대학교 소방방재학과 / 정수철 호서대학교 소방방재학과 / 이우윤 호서대학교 소방방재학과

4 요 약 문 I. 제 목 소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 II. 연구의 목적 및 필요성 최근 수년간 세계적으로 대형지진이 빈번히 발생하여 큰 인명 및 재산피해가 발생하 고 있어 국내에서도 지진의 위험성에 관한 관심이 증대하고 있다. 한국을 포함한 한반 도는 주변 국가에 비하여 비교적 지진에 안전한 것이라고 볼 수 있으나, 한국의 지진기 록을 살펴보면 현재는 지진학적으로 발생빈도가 낮은 휴지기에 속하며, 한반도 내에 다 수 분포하고 있는 활성단층에서의 지진 발생 가능성이 상존한다는 것을 알 수 있다. 특히 적은 규모의 지진이 발생하여 구조물이 붕괴되지는 않더라도 소방시설이 지진 에 의해 선 파손되어 기능을 상실한다면, 건물내의 전기 및 가스시설의 파손 또는 기타 여러 요인으로 인하여 화재가 발생하는 경우에 화재의 진압이 원활치 못해 많은 인적 물적 피해를 더할 수 있음은 자명하다. 실제 지진피해의 분석으로부터, 지진 시 누전이 나 가스 누출로 인한 화재 때문에 그 피해의 정도가 상당히 심각했던 사례가 매우 많 다. 그 예로써 1906년 미국 샌프란시스코 지진(약 700명 사망)의 경우를 보면, 지진피 해 중에서 약 90% 정도가 화재로 인한 것이었으며, 1995년의 일본 고베지진에서도 시 의 중심지역 곳곳에 대규모 화재로 인한 인명 및 재산 피해가 적지 않았다. 대형 건물 에 화재가 발생하는 경우 그 인명피해가 특히 심각하다는 사실은 국내에서도 과거 대 연각 호텔 화재사고 등 다수의 건물화재를 겪는 동안 이미 경험한 사실이다. 그러므로 이와 같은 지진 시 화재에 의한 2차 피해를 줄이려면 화재발생시 소화능력을 보유 유 지시키는 것이 중요하다고 할 수 있다. 국내에서도 1995년 일본 효고현 남부지진(고베 지진) 발생 이후 지진에 대한 국민적 관심의 증가와 함께 정부 및 학계 주도의 관련연구를 강화하고 내진 대책을 수립하여 왔으며, 1998년부터 5개년 계획으로 시설물에 대한 내진 실태조사 를 착수하여 전 국 단위의 지진 대책 방안을 마련하고 있다. 이러한 추세로 볼 때, 종합적인 방재대책 의 차원에서 지진 시 피해를 최소화하기 위하여, 발생 가능성이 있는 화재를 조기 진압 하기 위한 소방관련 시설물의 내진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 상황에 있다고 할 수 있다. - i -

5 III. 연구의 내용 및 범위 소방설비의 내진개념이란 내진성능이 향상된 소방설비는 지진재해 시 피해가 발생 하지 않거나, 피해가 일부 발생하더라도 기능을 수행할 수 있다 는 것이다. 이러한 기 능수행 능력은 지진에 의해 수반되는 화재로부터 건물과 인명을 보호하고, 이를 통하여 대응 및 회복 시간을 단축시키며 종국적으로 도시 전체의 복구 기간을 단축할 수 있게 된다. 미국, 일본 등 선진외국의 경우 오래전부터 건물의 내진설계는 물론, 소방시설이 나 설비에 대하여 내진조치를 의무화하여 지진 발생 시 화재 피해에 대비하도록 대응 하고 있다. 이들 선진외국은 지진 시 소방설비 및 배관의 건전성을 유지하기 위한 방법 들을 제시함으로써 건물의 과도한 변형을 흡수할 수 있도록 유도하고 있으며, 특히 미 국의 경우에는 해당지역의 지진발생 규모나 빈도에 따라 의무 이행의 정도를 달리하고 있다. 국내에서도 몇 년 전부터 주요 산업시설물들의 내진설계 필요성에 대한 의식과 함께 기준 마련 및 법제화 등의 제도화가 진행되고 있다. 그러나 아직까지 소방관련 시 설 및 설비에 관한 내진설계 규정이나 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 따라서 소 방설비의 내진설계기준을 도출하고 이를 의무화하기 위한 적절한 방안의 마련이 시급 한 상황이며, 소방시설을 포함한 설비에 대한 지진대책 및 내진설계지침 가이드라인(매 뉴얼) 정립을 통하여 실질적인 설계가 반영되어야 할 것으로 판단된다. 그러므로 본 연 구는 국외의 소방시설에 대한 지진대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설 의 내진설계 방안을 제시하는 것으로 목적으로 한다. 연구의 범위는 다음과 같다. 국내 외지진 발생현황과 발생추이 및 국내 지진발생 전망에 관한 분석 국외 지진 시 소방시설의 피해 현황 및 시사점 도출 국내외 주요 산업시설의 내진설계 분석과 현황(미국 및 일본을 중심으로) 선지외국의 소방시설 내진설계 사례분석(적용범위, 제도분석) 소방시설의 내진설계 기준(안) 작성 소방시설의 내진해석(시뮬레이션) 및 내진설계 가이드라인 제시 IV. 연구 결과 지진 시 동반 발생 가능성이 많은 화재를 조기 진압하기 위한 소방관련 시설물의 내 진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 시급한 사항에서, 국외의 소방시설에 대한 지진 - ii -

6 대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설의 내진설계 방안을 제시하는 것으 로 목적으로 한 본 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 한반도의 지진발생 추이에 대하여 한반도 주변의 지각운동에 대한 분석결과, 한반도는 지진에너지의 발생에 관련된 지 각운동이 균형을 이루고 있어, 대규모의 지진 발생 가능성은 낮은 것으로 판단되었으 나, 한반도 내에 다수 분포하는 활성단층대에 의한 지진의 가능성은 항상 상존하고 있 기 때문에 지진에 관하여 안전한 지역이라고 할 수 없으며, 과거의 역사적 문헌사례 및 최근의 발생빈도 분석결과로부터 지진에 대한 종합적인 대책이 시급하다고 할 수 있다. 2) 한반도내 지진발생 가능성이 높은 지역의 분석 한반도에 있어 지진이 발생한다면 내륙형 지진으로 단층의 존재와 관련성이 많은 것 으로 파악되며 가능성이 큰 지역은 다음과 같다. 평안남도 남부와 황해도 북부일대 경기도 서부의 경기만 해상일대 충청 서해안에서 울산을 잇는 중남부 내륙지역일대 동해안 지역일대 특히 경기도 서부의 경기만 해상일대에서 지진이 발생하는 경우에는 대부분의 대도시 에 심각한 피해를 일으킬 것으로 판단되어 이에 대한 다양한 형태의 대응이 필요하다. 3) 지진 시 발생하는 화재의 원인 및 내진대책의 방향에 대하여 과거 도시지역에의 대규모 화재에서는 목조밀집지역의 시가지 화재가 큰 문제가 되 었다고 할 수 있으나, 최근에는 지진에 있어서 중고층 이상 건물의 발화, 상층에의 연 소화재가 새로운 위험요인이 되고 있다. 또한 미국 및 일본에서는 이러한 상황을 인식 하여 관련 관청을 중심으로 지진이 예상되는 해당지역에 있어 소방설비의 내진피해조 사를 관계소방기관에 의뢰하여 이에 대한 조치를 수립하고 있는 있어 이에 대한 시사 점이 크다고 할 수 있다. 4) 지진피해 사례를 통해 본 소방시설의 피해에 대하여 지진피해에 대한 각국의 소방시설 피해분석결과는 다음과 같다. 소화기(소화기에 대한 현저한 피해사례는 없음) - iii -

7 실내 소화전 설비(소화전 계통, 배관계통, 가압송수장치, 수원, 제어반 등의 피해) - 소화전 계통(소화전 박스의 변형이나, 진동에 의한 호스 산란, 밸브 개폐 불량) - 배관계통(파손, 변형 손상, 상이한 흔들림에 의한 차이, 플랜지 이음 파손 등) - 가압송수장치(자동급수장치의 손상이나 설치대의 이동) - 수원(수조의 균열이나 후드의 손상) - 제어반 등(기동회로 및 표시회로의 단선, 표시등의 파손 등) 스프링클러 설비(헤드, 배관계통, 가압송수장치, 수원 등) - 헤드(파손 손상(가장 많음), 천정재나, 기기, 방화벽과의 충돌로 인한 피해) - 배관(배관파손, 배관의 변형 손상, 배관 하부 지지부의 손상 등) - 가압송수장치(실내소화전 설비와 동일) - 수원(수조의 균열) 물분무, 포소화설비 등(헤드와 배관계통의 피해가 많음) - 헤드(감지배관의 파손) - 배관(배관의 파손, 배관의 변형 손상, 플랜지부에서의 균열) 이산화탄소, 파론, 분말 등(방출구, 배관계통, 실린더, 제어반의 피해) - 방출구(감지 헤드의 파손) - 배관계통(벽, 천정의 피해가 배관계통에 피해를 입힘. 배관의 균열 손상) - 실린더(실린더의 전도, 밸브의 손상) - 제어반(손상) 자동화재경보(감지기, 배선관계, 수신기관 등의 피해) - 감시기(파수에 의한 발보, 천정낙하에 동반한 낙하, 취수구 부분의 파손 등) - 배선관계(천정 등의 손상에 의해 배선이 단선이나 절연 불량) - 수신기관(벽, 천정의 손상에 의해 낙하 기능불량 전도 등) 5) 지진피해 사례를 통해 본 소방설비 관련 내진조치 방향에 대하여 배관 덕트의 접속에 있어서는 기기의 이동 진동을 가능한 방지한다. - iv -

8 중요한 기기는 가능한 콘크리트 기초에 고정하는 것으로 한다. 또한 방진장치 부착 의 경우, 기초위의 기기 등에 대하여, 진동에 의한 변위를 예상할 수 있는 경우는 상정한 변위량에 대처할 수 있는 조치나 진동을 방지하는 방안을 강구한다. 주관에서 지관으로 분기하는 경우 분기부에서 고정개소까지의 지관, 건축물 신축이 음부를 관통하는 배관이나 덕트, 건축물 도입부 등의 배관에 있어서는 배관자체의 변위를 흡수할 수 있도록, 충분한 유연성을 갖는 변위흡수 관이음을 설치한다. 건축물 신축이음부를 배관이나 덕트가 횡단하는 경우에는 가능한 지반이나 건축물 의 낮은 위치에 설치하도록 한다. 매달린 배관 덕트는 가능한 상층슬래브에 근접한 위치에 설치한다. 즉, 배관 덕트의 매달린 아래 지지재의 길이가 가능한 짧도록 한다. 매달린 지지재의 길이가 긴 경우에는, 배관 덕트의 지지재의 과도한 진동을 방지하 도록 브레이스를 설치한다. 배관도상에 설치하는 변전설비 등의 중량이 큰 것은 단독으로 견고하게 지지한다. 덕트 자체는 강성이 작으므로, 지진시의 입력에 대응하여 발생하는 응력에 저항할 수 없으므로, 덕트의 지지철물이나 행거의 강도는 덕트 및 보온재의 자중을 충분 히 지지하도록 한다. 입상관은 배관자체에 있는 이음과의 조합에 의해 층간변형각에 대처할 수 있는 재 료로 이루어진 이음을 사용한다. 천정이 없는 주차장 등에 설치하는 스프링클러 헤드는 근처의 보 벽에 부딪혀 오작 동하지 않도록 배관 말단부를 고정한다. 스프링클러로 매달린 배관 등 건축 2차 부재와의 조합에 의해 이루어지는 배관은, 건축 2차 부재의 영향을 받지 않도록 변위흡수관 이음(플렉시블 관 등)을 사용한 다. 제연구는 천정에, 박스 및 덕트는 상층슬래브에 각각 고정하여, 박스와 제연구를 변위흡수가 가능하도록 접속한다. 또한 기기에 제연구 낙하방지용 기기를 부착한 다. 옥상 가로배관의 설치대의 기초는, 표준지지간격의 3배 이내에, 1개소는 구체 일체 - v -

9 형의 방수입상 기초로 하며, 콘크리트에 매입하여 철근과 견고히 정착한다. 경량인 경우에는 방수층의 손상을 고려하여 콘크리트에 매입 앵커로 기초한다. 취약지반에 배관하는 경우에는 지반의 부등침하가 예상되기 때문에 충분한 지반계 량을 행한다. 배관을 건물의 지하벽 혹은 지중에 지지하는 등의 고려를 확대한다. 6) 소방서실 내진설계 기준의 적용범위에 대하여 소방시설에 대한 내진설계를 적용해야 할 구조물은 기본적으로, 소방시설의 내진설계 가 필요하다고 판단되는 구조물을 대상으로 한다. 다만 다음과 같은 조건을 갖는 경우 에는 내진조치를 제외할 수 있다. 건축구조설계기준(KBC 2005)에서 규정하고 있는 내진설계 범주 A', 'B', 'C'의 구 조물에 설치되는 경우 건축구조설계기준(KBC 2005)에서 규정하고 있는 내진설계 범주 D'에 있어서 내 진등급이 'I' 및 'II' 범위의 구조물에 설치되는 경우 7) 소방시설 내진설계 기준에 대하여 제시된 소방시설 내진설계 기준(안)은 소방시설 중, 옥내외 소화전 설비, 스프링클러 설비, 방화수조, 가압송수장치, 자동경보기, 제연설비 등을 대상으로 하고 있으며, 특 히 소방설비 내에 설치되는 배관에 대한 내진기준을 중심으로 하였다. 또한 본 기준을 적용하는 경우의 내진해석 및 내진설계 예제를 기술하였다. V. 연구결과의 활용계획 본 연구결과는 국내 소방시설의 내진설계 필요성에 관한 분석 및 내진설계의 범위 결정, 그리고 대상 시설별 내진조치의 방향을 분석한 결과로써 연구결과는 다음과 같은 분야에 활용될 수 있다. 지진발생과 화재의 연관성 및 피해유형에 대한 분석 자료로 활용 지진발생 시 소방설비에 대한 기기별, 설비별 피해현황 분석에 대한 기초자료로 활용 소방설비별 내진설계 기준안 작성 시 기초자료로 활용 소방설비의 내진해석 및 설계에 대한 연구 분야 설정 자료로 활용 - vi -

10 목 차 제 1장 서 론 연구의 배경 및 목적 연구의 배경 연구의 목적 국내외 현황 미국의 소방시설 관련 내진기준 체계 일본의 소방시설 관련 내진기준 체계 한국의 소방시설 관련 내진기준 체계 6 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 일반사항 지진발생의 원인 및 규모 지진현상의 이해 지진의 요소 지진파의 종류 지진의 분류 방법 국외 지진활동 및 피해 사례 세계의 지역별 지진활동 세계의 대표적인 지진규모와 피해 사례 한국의 지진피해 및 발생추이 전망 한반도의 지형 및 지진활동 개요 역사기록으로 살펴본 한반도의 지진활동 최근의 지진규모와 피해현황 한반도의 지진에 대한 안전성 분석 한반도의 지진발생 가능성 추이 전망 확률론적 지진재해도 예측 34 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 일반사항 지진과 화재 지진과 발화의 원인 연소와 진화 40 - vii -

11 3.1.4 연소를 방지하기위한 최근의 이슈 미국에 있어서 지진에 의한 소방시설의 피해 캘리포니아 로마프리에타(Loma Prieta) 지진 캘리포니아 로스릿지(Northridge) 지진 일본에 있어서 지진에 의한 소방시설의 피해 미야기현( 宮 城 縣 ) 지진 쿠시로( 釧 路 ) 지진 훗가이도( 北 海 道 東 方 ) 지진 산리쿠해( 三 陸 ) 지진 효고현 남부( 兵 庫 縣 南 部 )지진 니가타현 나카고에( 新 潟 県 中 越 ) 지진 소방시설별 피해현황 분석 일반사항 소방시설 별 피해현황 분석 현저한 피해사례 피해를 입은 소방설비에 의해 발생하는 2차 피해 사례 84 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 일반사항 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 내진해석 개요 설계 지진입력 운동 내진해석 모델링 기법 내진해석 방법 및 해석결과의 활용 검증시험 또는 조치에 의한 방법 미국의 소방설비 관련 내진기준 미국 소화설비의 내진설계 기준현황 소방설비 관련 적용기준 분석 스프링클러 설비관련 내진기준(NFPA 13) 분석 일본의 소방설비 관련 내진기준 일본 소화설비의 내진설계 기준현황 소방설비 관련 적용기준(건축설비 내진설계 시공지침)의 분석 위험물 시설의 소화설비 내진대책에 관한 운용현황 국내 설비시설 관련 내진기준 일반사항 viii -

12 4.5.2 건축, 기계 및 전기 설비 내진설계 세부기술기준 분석(KBC 2005) 공작물의 내진설계 세부기술기준 분석(KBC 2005) 배관의 정적 내진해석 방법 163 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 일반사항 내진설계 기준안 작성 방안 검토 방안 1 : 외국의 소방기준을 참조하는 방안 방안 2 : 국내 타산업설비를 참조하는 방안 기준(안) 작성 방안의 비교 내진설계 기준에 대한 적용범위 결정 미국의 소방설비 내진기준에 관한 적용 범위 국내 소방설비 내진기준에 관한 적용 범위 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 소화설비 관련 내진조치 방향 경보설비 관련 내진조치 방향 소방시설의 내진설계 기준(안) 181 제 6장 소방설비 내진설계 기준의 적용 예 일반사항 내진해석 적용 예 동적해석에 의한 내진해석 예 등가정해석에 의한 FH 의 계산 예 내진설계 적용 예 입방형 물탱크의 내진설계 예 자가 발전기 설비의 내진설계 예 227 제 7장 종합결론 231 참고문헌 235 부록 237 부록 A 한반도의 지진발생 자료 (1979~2007) 237 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 254 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 ix -

13 표 목 차 표 본 연구의 목표 4 표 일본 기상청의 진도 기준(JMA) 1 표 북미지역 기상청의 진도 기준(MM) 12 표 세계의 대표적인 지진 규모와 피해(사망 100명 이상) 19 표 한반도 역사지진의 진도(MMI)별 빈도수 2 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사 25 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 26 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 27 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 28 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 29 표 년 이후 지진계에 의한 한반도 계측기록 건수(출전 : 기상청) 33 표 캘리포니아 로스릿지(Northridge) 지진 시 소방설비별 피해상황 46 표 건축설비의 종류별 피해상황 49 표 소방용설비의 피해상황 50 표 수계통 소화설비 및 관련 전기설비의 피해상황 51 표 소방용설비의 설치상황(쿠시로시 소방본부 관할 내) 53 표 소방용설비의 피해건수(쿠시로시 소방본부 관할 내) 54 표 훗가이도 지진에 의한 쿠시로 시내 소방용설비의 피해상황 58 표 개별피해사례 58 표 지진에 의해 발생한 화재를 스프링클러가 자동 소화시킨 사례 개요 60 표 하치노헤 시내 스프링클러 설비의 건물피해 동수 및 피해개소 61 표 a 산리쿠해 지진에 있어서 스프링클러 설비의 피해 건물 일람 63 표 (a) 소방용 설비의 기기별 피해상황(옥내소화전) 67 표 (b) 소방용 설비의 기기별 피해상황(옥외소화전) 68 표 (c) 소방용 설비의 기기별 피해상황(스프링클러 설비) 69 표 (d) 소방용 설비의 기기별 피해상황(포소화설비) 70 표 니가타현 나카고에 지진 시 소방설비별 피해상황 73 표 일본 각 지진에 의한 소방시설의 부위별 피해현황 76 표 일본 각 지진에 이한 소방시설의 부위별 피해현황(계속) 77 표 구조 감쇠값 예 (미국 원자력 규제위원회 규제지침 1.61) 91 표 층응답스팩트럼에 적용되는 진동수 간격 100 표 ~80년대의 주요지진(미국) 13 표 소방설비의 내진설계를 위한 적용 기준 x -

14 표 국부진도법에 의한 건축설비 기기의 설계용 표준진도 125 표 설비기기의 응답배율 126 표 수조의 응답배율 126 표 수조의 용도계수 126 표 건축물의 동적해석이 이루어진 경우의 설계용 수평진도 127 표 건축물 도입부의 전기배선 예(2) 134 표 내진지지의 적용 137 표 4.4.8a 가로강관의 표준지지간격의 예 138 표 4.4.8b 가로강관의 표준지지간격의 예 138 표 4.4.9a 배관의 내진지지방법의 종류(1) 139 표 4.4.9b 배관의 내진지지방법의 종류(2) 140 표 4.4.9c 배관의 내진지지방법의 종류(3) 141 표 4.4.9d 배관의 내진지지방법의 종류(4) 142 표 a 수직배관의 내진지지간격 범위 예 강관 145 표 b 수직배관의 내진지지간격 범위 예 동관 145 표 a 내진지지방법의 종류(1) 146 표 b 내진지지방법의 종류(2) 147 표 건축 비구조요소의 종류 및 Fp, Rp 158 표 기계 및 전기 비구조요소의 종류 및 F, p R 159 p 표 공작물의 설계계수 161 표 공작물의 중요도계수( IE )와 내진등급의 분류 161 표 부지특성에 따른 하중계수 Kh 의 값 162 표 최소 지지하중 계수 164 표 소방설비 내진기준 설정방안의 비교 167 표 미국의 소방설비 내진기준 적용범위 168 표 설계스펙트럼 가속도와 내진등급에 따른 내진설계 범주 결정(IBC 2000) 168 표 국내의 소방설비 내진기준 적용범위 169 표 설계스펙트럼 가속도와 내진등급에 따른 내진설계 범주 결정(KBC 2005) 170 표 KBC 2005(구조물 내진설계규준)규정 구조물의 내진등급 170 표 지반조건을 고려한 내진등급에 따른 내진설계 범위(KBC 2005) 171 표 소방설비 내진기준 적용범위(안) 171 표 소방설비의 내진조치 일람 177 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 178 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 179 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 180 표 대상구조물의 고유진동수 xi -

15 그 림 목 차 그림 지진발생시 소방시설의 내진개념 3 그림 판구조론 및 주요 지진의 진앙지 분포 9 그림 진원시, 진원, 진앙 및 단층의 개념 10 그림 지진파의 종류 및 진행방향 13 그림 한반도 주변의 지각 구조 및 과거 한반도 지진활동 분포도 23 그림 한반도의 최근 지진 발생 빈도 추이 32 그림 지진재해지도(건설교통부 1997) 35 그림 지진재해지도(건설교통부 1997)(계속) 36 그림 년 관동지진에 의한 동경의 화재 지역 37 그림 지진화재 진화의 요인분석 41 그림 캘리포니아 로마 프리에타 지진의 진도 분포 43 그림 로스릿지 지진의 진원 및 피해 현황 44 그림 미야기현 지진의 진원지 및 진도 분포 48 그림 쿠시로 지진의 진원지 및 규모 분포 52 그림 소방용 설비의 피해 발생율(%) 54 그림 소방용 설비의 피해형태별 건수 55 그림 훗가이도 연안 지진에 있어서의 규모와 플레이트 대 57 그림 산리쿠 해안 지진의 본진과 여진( )의 진앙위치 59 그림 효고현 남부 지진의 진앙위치 및 고베시를 가로지르는 단층 65 그림 소방설비의 손상유무 66 그림 니가타현 나카고에 지진의 진원(내륙형 지진의 예) 72 그림 니가타현 나카고에 지진의 진원(내륙형 지진의 예) 74 그림 소화전 설비관련 파손사례 예 78 그림 스프링클러 설비관련 파손사례 예 80 그림 포소화설비관련 파손사례 예 80 그림 이산화탄소 소화설비 파손사례 예 81 그림 파론 소화설비 파손사례 예 81 그림 내진해석의 개념과 설배의 내진해석 과정 86 그림 지반조건별 설계응답스펙트럼의 예(KBC 2005) 88 그림 인공지진 시간이력의 형태 89 - xii -

16 그림 층응답스펙트럼의 예 101 그림 설계 층응답스펙트럼의 예 102 그림 PVRC 층응답스펙트럼의 예 102 그림 미국의 가속도 에 대한 지진구역 설정 114 그림 수직도관에 있어 가요성 커플링 상세 및 설치 예 117 그림 내진분리 장치 설치 예 118 그림 벽을 통과하는 배관의 이격 홀 119 그림 내진 브레이스 상세 및 설치 예 121 그림 지진지역계수 Z 125 그림 4.4.2(a) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(1) 129 그림 4.4.2(b) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(2) 130 그림 4.4.2(c) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(3) 130 그림 4.4.2(d) 건축물 신축이음부를 통과하는 전기배선 예(2) 131 그림 4.4.3(a) 건축물 도입부의 배관 예(1) 132 그림 4.4.3(b) 건축물 도입부의 배관 예(2) 133 그림 4.4.3(c) 건축물 도입부의 배관 예(3) 133 그림 4.4.3(d) 건축물 도입부의 전기배선 예(1) 134 그림 4.4.4(d) 면진건축물 도입부의 배관 예(1) 135 그림 4.4.4(b) 면진 건축물 도입부의 전기배선 예 136 그림 전기배선의 내진지지 적용제외 138 그림 배관 도중에 집중하중이 있는 경우의 지지방법 예 143 그림 분기부의 배관, 지지 위치 예 143 그림 배관 도중에 집중하중이 있는 경우의 지지방법 예 143 그림 강재 내진형 부착물의 예 144 그림 방화구획 관통부의 지지 예 144 그림 3 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(1) 200 그림 층 건물의 예(단위 m) 216 그림 대상구조물의 고유모드 217 그림 해석결결과 층 가속도 응답스팩트럼 217 그림 대상 설비배관 개요 및 해석결과 218 그림 적용 물탱크 제원 220 그림 적용 자가벌전기 설비 제원 xiii -

17 제 1장 서 론 1.1 연구의 배경 및 목적 연구의 배경 최근 수년간 미국 서부지역, 일본, 대만, 터키 등, 지진 다발 지역을 포함하여 아시 아권의 국가들에서까지도 대형지진이 빈번히 발생하여 큰 인명 및 재산피해가 발생하 고 있으며, 국내에서도 지진의 위험성에 관한 관심이 증대하고 있다. 한편 한반도의 지 진 반발 가능성에 대하여 판구조론을 근거로 살펴보면, 한반도 주변을 따라 서쪽으로는 매우 큰 지각 연약대가 중국 탄루단층(TLF)을 따라서 발달하고 있고 동쪽(일본 남서부 쪽)으로는 JPF 및 MTL의 판경계부가 발달되어 있어서, 한반도 주변의 지각에 쌓일 수 있는 응력 및 에너지의 많은 부분이 이런 지역에서 해소되고 있다고 볼 수 있다. 따라 서 중국 북동부와 일본에 비하여 규모 6.5~7.0 이상의 큰 지진이 발생할 확률이 낮아 짐으로써, 한국을 포함한 한반도는 주변 국가에 비하여 비교적 지진에 안전한 것이라고 볼 수 있다. 그러나 한국의 지진기록을 살펴보면 현재는 지진학적으로 발생빈도가 낮은 휴지기에 속하며, 역사적으로 16세기경에는 지진발생 빈도나 강도가 매우 높았다는 것 을 알 수 있다. 또한 한반도가 판경계로부터 내륙으로 상당히 들어온 지역이라 하더라 도, 유사한 지역인 일본의 후쿠오카 지진과 같이 대규모 지진이 발생할 가능성이 있으 므로, 한반도에서도 비록 그 발생 확률이 낮더라도 대규모의 지진발생 가능성을 간과해 서는 안 된다고 할 수 있다. 지진의 피해는 지진 자체의 진동에 의한 것이 아니라 지진 으로부터 발생하는 1차적 피해(단층, 산사태, 지반 액상화, 쓰나미) 및 2차적 피해(화 재, 가스폭발)에 기인한다. 특히 적은 규모의 지진이 발생하여 구조물이 붕괴되지는 않 더라도, 건물내의 전기 및 가스시설의 파손 또는 기타 여러 요인으로 인하여 화재가 발 생하는 경우, 소방시설이 지진에 의해 선 파손되어 기능을 상실한다면, 이러한 소방시 설의 피해로 인한 화재의 진압이 원활치 못해 많은 인적 물적 피해를 더할 수 있음은 자명하다고 할 수 있다. 이러한 문제는 내진설계가 이루어진 건물의 경우에도 예외가 아닐 것이다. 건물 내 가스, 전기, 소방시설 등의 라이프라인 시설이 내진설계가 되어 있지 않다면 설사 건물은 내진설계가 되어 구조적으로 지진에 견딜 수 있다 하더라도, 화재가 발생하여 적잖은 인명과 재산의 손실을 가져올 수 있는 2차피해의 가능성이 매 - 1 -

18 제 1장 서론 우 높다. 실제 지진피해의 분석으로부터, 지진 시 실제로 누전이나 가스 누출로 인한 화재 때문에 그 피해의 정도가 상당히 심각했던 사례가 매우 많다. 그 예로써 1906년 미국 샌프란시스코 지진(약 700명 사망)의 경우를 보면, 지진피해 중에서 약 90% 정도 가 화재로 인한 것이었으며, 1995년의 일본 고베지진에서도 시의 중심지역 곳곳에 대 규모 화재로 인한 인명 및 재산 피해가 적지 않았다. 대형 건물에 화재가 발생하는 경 우 그 인명피해가 특히 심각하다는 사실은 국내에서도 과거 대연각 호텔 화재사고 등 다수의 건물화재를 겪는 동안 이미 경험한 사실이다. 그러므로 이와 같은 지진 시 화재 에 의한 2차피해를 줄이려면 우선 화재 자체의 예방과 함께 화재발생시 소화능력을 보 유 유지시키는 것이 중요하다고 할 수 있다. 이와 같이 지진에 의해 발생한 화재를 내 진 조치된 소화설비가 자동적으로 작동하여 성공적으로 소화시킨 대응사례를 살펴보면 다음과 같다. 1994년 12월 28일에 발생한 일본 산리쿠( 三 陸 ) 해안 지진은 인접도시인 하치노헤( 八 戶 )시에 진도 6을 기록하였고, 1995년 1월 7일까지 비교적 큰 진도의 여진 도 발생하여 소방설비에 큰 피해 및 화재가 발생하였다. 사례의 건물은 도시 내 지상5 층의 상가 건물로 1985년 내진조치를 한 스프링클러가 설치된 건물이었다. 지진 발생 후 약 14분이 지난 시점에서 2층 주방부분에 화재가 발생하였으며, 상부의 스프링클러 헤드가 1개 작동 살수하여 4분 후 자동 진화되었다. 물론 스프링클러 설비가 유효한 기 능을 하지 못한 기타의 건물에 있어서는 연속적이고 광범위한 화재가 발생하여 많은 인적 물적 피해가 발생하였다. 국내에서는 1995년 일본 효고현 남부지진(고베 지진) 발생 이후 지진에 대한 국민적 관심의 증가와 함께 정부 및 학계 주도의 관련연구를 강화하고 내진 대책을 수립하여 왔다. 1998년부터는 5개년 계획으로 전국적으로 시설물에 대한 내진 실태조사 를 착 수하여 전국 단위의 지진 대책 방안을 마련하였으며, 1999년 10월에는 내진설계기준이 마련되지 않은 공항, 도시철도, 항만, 어항, 화학류 보관시설, 수도, 농업시설, 일반 댐, 수문, 펌프장, 배수갑문 등 10개 시설물에 대한 내진설계기준을 마련하기로 하고 관련 연구를 실시한 바 있다. 또한 최근에는 가스시설에 대한 내진설계기준 을 마련 하여 법제화하였으며, 나머지 시설물들도 내진설계 기준의 마련을 위해 지속적으로 노 력하고 있다. 이러한 추세로 볼 때, 종합적인 방재대책의 차원에서 지진 시 피해를 최 소화하기 위하여, 발생 가능성이 있는 화재를 조기 진압하기 위한 소방관련 시설물의 내진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 상황에 있다고 할 수 있다

19 1.1 연구의 배경 및 목적 그림 지진발생시 소방시설의 내진개념 연구의 목적 앞에서 살펴본 바와 같이 지진 시 화재 발생을 대비하여 소방기능이 유지되지 못한 다면, 추가적으로 많은 비용이 소요되는 건물의 지진대비 방재 효과가 크지 못하고 건 물의 안전신뢰도는 높아지지 않을 것이다. 또한 소방시설의 내진설계가 의무화되지 않 는 다면 도시의 산업 환경적 측면에서도 이미 기준이 작성되어 실제로 적용되고 있는 기타 시설물들의 지진대비 방재 대책과 균형이 맞지 않는다고 할 수 있다. 소방설비의 내진개념을 그림 1.1.1에 나타내었다. 그림에서도 알 수 있듯이 내진성능이 향상된 소 방설비는 지진재해 시 피해가 발생하지 않거나, 피해가 일부 발생하더라도 기능을 수행 할 수 있다. 이러한 기능수행 능력은 지진에 의해 수반되는 화재로부터 건물과 인명을 보호하고, 이를 통하여 대응 및 회복 시간을 단축시키며 종국적으로 도시 전체의 복구 기간을 단축할 수 있게 된다. 미국, 일본 등 선진외국의 경우 오래전부터 건물의 내진 설계는 물론, 소방시설이나 설비에 대하여 내진조치를 의무화하여 지진 발생 시 화재 피해에 대비하도록 대응하고 있다. 이들 선진외국은 지진 시 소방설비 및 배관의 건전 성을 유지하기 위한 방법들을 제시함으로써 건물의 과도한 변형을 흡수할 수 있도록 유도하고 있으며, 특히 미국의 경우에는 해당지역의 지진발생 규모나 빈도에 따라 의무 이행의 정도를 달리하고 있다

20 제 1장 서론 국내에서도 몇 년 전부터 주요 산업시설물들의 내진설계 필요성에 대한 의식과 함께 기준 마련 및 법제화 등의 제도화가 진행되고 있다. 그러나 아직까지 소방관련 시설 및 설비에 관한 내진설계 규정이나 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 따라서 소방설비 의 내진설계기준을 도출하고 이를 의무화하기 위한 적절한 방안의 마련이 시급한 상황 이며, 소방시설을 포함한 설비에 대한 지진대책 및 내진설계지침 가이드라인(매뉴얼) 정 립을 통하여 실질적인 설계가 반영되어야 할 것으로 판단된다. 그러므로 본 연구는 국 외의 소방시설에 대한 지진대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설의 내진 설계 방안을 제시하는 것으로 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 표 1.1.1과 같이 연구목표를 크게 3가지로 설정하였다. 먼저 정책적 측면에서는 국내외 소방시설 의 현황 및 기술 자료를 수집 분석하고자 하였으며, 이를 이용한 소방시설의 내진설계 기준을 제시하고자 하였다. 또한 실무적 측면에서는 실무자가 본 지침을 이용하여 소방 시설의 내진대책을 강구할 수 있도록 설계방안 및 내진설계에 대한 가이드라인을 제시 할 수 있도록 하였다. 마지막으로 연구적 측면으로써 향후 소방시설의 지진대책에 관한 세부 연구 분야를 제시하였다. 연구의 범위는 다음과 같다. 국내 외지진 발생현황과 발생추이 및 국내 지진발생 전망에 관한 분석 국외 지진 시 소방시설의 피해 현황 및 시사점 도출 국내외 주요 산업시설의 내진설계 분석과 현황(미국 및 일본을 중심으로) 선지외국의 소방시설 내진설계 사례분석(적용범위, 제도분석) 소방시설의 내진설계 기준(안) 작성 소방시설의 내진해석(시뮬레이션) 및 내진설계 가이드라인 제시 표 본 연구의 목표 정책적 측면 실무적 측면 연구적 측면 설비시설의 내진해석 및 설계 국내 지진발생 현황과 발생 추이 방안 제시 및 전망에 관한 자료 확보 국외 소방시설의 내진설계 현황 및 분석 자료 확보 주요 소방시설의 내진설계 기준 제시 소방시설의 내진설계 가이드라인 제시 소방관련 설비의 동적해석 (시뮬레이션) 에 의한 설계방안 제시 향후 소방시설의 지진대책에 관한 세부 연구 분야 제시 - 4 -

21 1.2 국내외 현황 1.2 국내외 현황 소방시설의 내진설계 기준을 새로이 작성하여 제도화하기 위해서는 먼저 나라별 소 방법 체계부터 조사하여 관련기준이 어디에 속하며 어떻게 적용되고 있는지를 파악해 야 한다. 본 연구에서는 선진 주요국가인 미국, 일본 등의 소방 관계법령의 골격을 검 토하여 그 특징을 서로 비교하고자 하였다. 또한 한국의 경우에는 소방설비에 대한 내 진 기준 및 지침이 아직까지 마련되어 있지 않지만, 가스배관 또는 건축 비구조체 설비 관련 법령을 분석하여 이의 응용 가능성을 평가하고자 하였다 미국의 소방시설 관련 내진기준 체계 미국은 연방법으로서 산업안전규정과 위험물운송규정이 있고, 각 주 단위로 소방검 사, 화재조사, 소방설비업 등에 관한 화재예방법을 두고 있으며, 시 또는 카운티 단위 로 소방법 및 건축법을 제정하여 운용하고 있다. 그 운용방법은 건축법에 소방시설의 설치대상기준을 정하고 그에 따른 규정을 가지며 기준제정 기관에서 정한 소방관련 기 준으로 각 지방자치단체에서 채용하여 법으로 운용한다. 소방시설 등 관련기준은 전문 기관 또는 협회(예, NFPA, National Fire Protection Association) 등에서 제정하며 이를 각 주 또는 시의 행정당국에서 해당 지역에 적합한 기준으로서 선택적으로 적용 하고 있다. 참고로, 소방설비의 내진설계기준은 IBC, UBC, CBC 기준에서 제시하고 있 는 내진 카테고리 별로 등급을 설정하여, 내진 카테고리 B~D의 경우 국가화재방호협 회(NFPA)에서 작성한 기준을 참조하고, 내진 카테고리 E~F는 NFPA 및 비구조 설비 의 내진지침을 규정한 ASCE 기준으로 보다 강화하여 설계를 하고 있으며, 대부분의 주에서 시행하고 있는 실정이다 일본의 소방시설 관련 내진기준 체계 일본의 소방시설 관련 내진기준 체계는 소방활동의 법적근거와 주요내용에 대하여 소방법, 동 시행령, 동 시행규칙을 적용하고 있으며, 세부지침과 기준에 대하여는 소방 청 고시 또는 통달에 의하고 있다. 소방시설기준에 관한 사항으로서 설치에 관한 기술 기준은 소방청장이 고시에 정하고 있으며 일반적인 사항과 유지관리 기준은 시행규칙 에서 정하고 있다. 소방시설의 내진설계 관련 요구사항은 소방법시행규칙에서 내진조치 - 5 -

22 제 1장 서론 사항을 언급하고 있으며 소방용 설비 등의 운용기준에서 보다 구체적인 방법을 제시하 고 있다. 특히 지상 60m 이하의 건축물에 있어서 소방시설의 안전성에 있어서는 1978 년 미야기현( 宮 城 縣 )지진 시 설비에 대한 피해를 교훈으로 하여, 건축설비 내진설계 시공지침 1982년 판 (일본건축센터 출간)이 제정된 이래로, 건설성 주택국 지도과 감 수에 의해 행정지도서로 간행되었으며, 이후 건축설비를 포함한 도시 인프라시설에 많 은 피해가 발생한 1995년 한신이와지( 阪 神 淡 路 ) 대지진 재해를 교훈으로 건축설비 내 진설계 시공지침 1997년)이 개정되었고, 단위계 등의 소폭의 수정을 가하여 동 2005 년 판 을 준용하도록 하고 있다. 또한 지상 60m을 초과하는 구조물에 대해서는 별도 의 위원회를 구성하여 소방시설의 내진조치에 대한 인증을 얻도록 하고 있다 한국의 소방시설 관련 내진기준 체계 한국의 소방시설에 관한 기준은 1958년 3월 법률 485호로 소방법이 제정 공표된 이 후, 20여 차례 이상의 개정과 신설을 거듭하면서 소방법, 시행령, 시행규칙, 화재예방 조례, 고시 등으로 개선 추가되어 왔다. 또한 최근에는 국가화재안전기준(NFSC, National Fire Safety Codes)이 제정되어 병행 이용되고 있는 실정이다. 한국의 소방 기준은 기본적으로 일본의 법체계와 유사하며 체계적이면서도 획일적인 법령을 제정 운용하고 있다고 할 수 있다. 그러나 소방시설의 내진조치를 위한 기준은 아직까지 체계화 되어 있지 않으며, 일부 소방시설에 대한 내진조치를 제시하고 있는 실정이다. 즉, 소방기본법, 소방시설 설치 유지 및 안전관리에 관한 법률, 소방시설 공사업법, 위험물 안전관리법 내에, 위험물, 위험물저장소, 옥외탱크저장소, 탱크의 내진 및 내풍압 구조 부분에는 지진에 의한 진 동력을 고려하고, 그때의 응력이 집중되지 않도록 요구하는 항목을 제시하고 있다. 또 한 실내 및 실외에 설치되는 방화수조 또는 물탱크에 대한 설계는 기본적으로 건축물 로 상정하여, 구조기술사 등에 의한 구조설계를 통하여 내진해석 및 설계가 이루어지고 있다고 볼 수 있다. 그러나 소방설비에 관한 내진 조치 기준을 적용할 수 있는 범위의 규정 및 시설의 대부분을 차지하고 있는 일반 배관이나 소화수조, 소화기 등에 관한 내 진설계는 제시되지 않으며, 실무적으로 이러한 시설에 대한 내진조치는 설계자 또는 발 주자가 원하는 특별한 경우에 만을 대상으로 외국 기준을 참고 하여 시행하고 있는 실 정이다

23 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이전망 2.1 일반사항 1995년 1월 일본의 효고현 남부의 고베지진과 1999년 9월의 터키지진, 타이완 지진, 그리고 2004년 12월 동남아시아 일대의 쓰나미를 동반한 지진은 상상을 초월할 만큼 큰 인명 및 산업적 피해를 가져왔다. 이처럼 지진은 인명피해와 더불어 광범위한 지역 의 구조물, 비구조체, 인프라시설을 포함한 라이프라인에 피해를 입히고, 복구기간도 상당시간을 요구하는 등, 치명적인 재앙이라 할 수 있다. 1923년 일본 관동지진의 경 우 완전히 파괴되거나 전소된 건물 수는 약 57만 5천동에 이르렀고, 최근의 일본 고베 지진의 경우에도 약 5만동의 붕괴 및 파손, 화재 등과 같은 2차피해에 의하여 이루 말 할 수 없을 정도의 손실을 가져왔다. 이러한 최근의 한반도 주변을 포함한 전 세계적인 지진 피해 사례를 통하여 국내에서도 지진에 대한 인식 증가 및 과연 "한반도는 지진으 로부터 안전한가?"에 대한 우려의 목소리가 나오고 있다. 대규모의 지진이 발생하는 지역의 대부분은 암석권 판(Plate)의 경계에 위치한 나라 들이다. 지진피해가 극심한 일본은 태평양판과 유라시아판의 경계에 놓여있고, 타이완 은 유라시아판과 필리핀판의 경계에 놓여 있다. 또한 터키와 그리스의 경우는 아프리카 판과 유라시아판의 경계지역에 속해 있다. 이러한 태평양판과 대륙판의 경계인 미국, 남아메리카, 필리핀, 일본, 쿠릴열도 등의 지역을 환태평양 지진대라 한다. 한반도의 경우는 유라시아판의 내부에 속해 있지만 환태평양 지진대와 가까운데다 최근 지진이 판의 경계뿐 아니라 내부에서도 자주 발생하고 있어 지진에 안전한 지역 이라고 확신할 수 없다. 실제로 한반도에는 역사적인 지진이 다수 기록되어 있고, 연평 균 19회 이상의 지진이 발생하고 있으며, 90년대 이후 그 빈도가 서서히 증가하는 추 세를 보이고 있음을 알 수 있다. 또한 소방설비를 포함한 국내의 구조물, 비구조 부재, 라이프라인 등의 인프라 시설은 최근에서야 지진을 고려한 내진설계가 이루어지고 있 어, 실제 지진이 발생하는 경우 그 진도 및 피해는 상상할 수 없을 것으로 예측 된다고 할 수 있다. 그러므로 본 장에서는 최근 발생한 국내외 지진발생의 현황 및 피해상황에 관하여 살펴보고 한반도에서의 지진 가능성 및 추이에 관하여 고찰하고자 한다

24 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 지진현상의 이해 지진이란 지각의 일부에 변형에너지(Strain energy)가 지속적으로 축적되다가, 지반 의 탄성한계를 초과할 때 갑자기 파괴되면서 이 지점에 축적되었던 탄성 화학 중력 에너지가 갑자기 방출되면서는 지각이 흔들리는 현상을 말한다. 이때 대부분의 에너지 는 열로 소멸되지만 일부는 파동으로 변환되어 지구내부를 전파하여 지진파로 지면에 도달하게 되며 넓은 지역에서 거의 동시에 느껴진다. 지진의 직접적인 원인은 암석권에 있는 판의 움직임으로 이해할 수 있다. 이러한 움직임이 직접 지진을 일으키기도 하고 단층 등을 통한 다른 형태의 지진 에너지원을 제공하기도 한다. 판을 움직이는 힘은 다 양한 형태로 나타나는데, 암석권은 상부맨틀에 비해 차고 무겁기 때문에 침강하는 힘, 상승하며 확장되려는 힘, 지구내부의 열대류에 의한 이동 힘 등이 그것이다. 대부분의 지진은 단층(fault)과 함께 발생한다. 변형에너지는 단층을 중심으로 양측 부분에 변형력이 서로 반대방향으로 작용하며 축적된다. 변형이 점차 심화하면 변형력 이 주위보다 강하게 작용하는 지각의 한 지점에서 암석이 쪼개져 어긋나며 단층이 발 생하게 되며, 이 지점을 진원(hypocenter)이라 하고, 진원으로부터 수직방향으로의 지 표 지점을 진앙(epicenter)이라 한다. 암석권(lithosphere)은 지표에서 100km정도 두 께의 딱딱한 층이며 그 밑에는 암석권에 비해 덜 딱딱하고 온도도 높아 쉽게 변형될 수 있는 층이 존재하는데(상부맨틀) 지진이 일어날 수 있는 깊이의 한계는 지표로부터 약 700km의 깊이이다. 진원은 지표상의 관측점에서 지진량을 관측하여 기록한다. 지 각 내에는 종파와 횡파 2종류의 파동이 전파한다. S= ( 1 β - 1 α ) -1 T (2.1) 여기서, S β : 진원으로부터 관측점까지의 거리(km) : 횡파의 평균 전파속도(m/sec) α : 종파의 평균 전포속도(m/sec) T : 종파와 횡파가 관측점에 도달하는 시각의 차이 - 8 -

25 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 (a) 판구조론 (b) 주요 지진의 진앙지 분포 그림 판구조론 및 주요 지진의 진앙지 분포 지진 발생 원인에 대한 학설은 여러 가지가 있으나 대표적인 학설은 판구조론(Plate tectonics)이다. 이 학설은 1960년대 후반에 등장한 학설로, 수십 km 혹은 그 이상의 두께를 가진 지구의 표층부인 암석권(lithosphere)은 태평양판, 북미판, 유라시아판 등 10여개의 판으로 나누어져 있으며(그림 2.2.1), 이들 판은 서로 부딪치거나 밀면서, 또 는 포개지면서 매년 수 cm 정도의 속도로 제각기 움직이고, 단부에서의 마찰 및 응축 되던 에너지가 방출되면서 지진이 발생한다는 학설이다. 실제로 큰 규모의 지진들은 대 부분 판의 경계에서 발생하며, 경계부근의 판 내부(intraplate earthquakes)에서도 종 종 발생하고 있다. 일본의 지진은 대부분이 태평양쪽에서 발생하고 있는데, 이것은 판 경계(interplate earthquakes)지진으로 태평양판이 유라시아판 밑으로 충돌 침강하고 있기 때문이다. 그러나 지진이 반드시 판 경계부에서만 발생하는 것은 아니다. 판 내부 에서도 밀거나 당기는 힘이 작용하고 있기 때문에 어떤 약한 암반대가 파괴되면서 지 진을 일으키기도 한다. 이러한 지진을 내륙형 지진이라고 하며, 내륙형 지진의 특징은 방출되는 에너지량은 작으나 진원지가 인간이 살고 있는 지역에서 가깝고 지표에서 거 리가 얕기 때문에 큰 흔들림을 가져와 큰 피해를 초래하기도 한다. 중국의 당산지진이 나 한국의 홍성지진은 경계부분의 판 내부에서 발생한 지진의 예로서 그 이유는 충분 히 밝혀지지 않았으나 판의 운동과 관련이 있으리라 판단된다 지진의 요소 지진의 요소란 지진을 규명함에 있어 '언제, 어디서, 얼마나 큰' 지진이 발생했는가에 대한 각각의 요소를 말하는 것으로, 각각 진원시(Origin time) 1), 진원(hypocenter) 2), 1) 지진파가 처음 발생한 시각을 말하며 지진계가 설치된 곳의 상대시간을 이용하여 구함 2) 지진이 발생한 지역 중에서 최초에 지진파를 발생한 지점 - 9 -

26 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 (a) 진원시의 개념 (b) 지진의 진원, 진앙 및 단층 개념 그림 진원시, 진원, 진앙 및 단층의 개념 그리고 규모 또는 진도에 해당한다고 할 수 있다. 이러한 지진요소는 지진계 (Seismograph)에 의한 지진파 기록의 분석으로부터 자료를 얻을 수 있다. 지진이 발생 하면 실제로 암석의 파괴가 일어난 범위는 수십 km 또는 수백 km에 달하하며 이러한 영역을 진원역이라고 한다. 또한 진원으로부터 수직방향으로의 지표 지점을 진앙 (epicenter)이라 한다. 지진의 크기를 나타내는 지표는 크게 규모(Magnitude)와 진도(Intensity)가 이용되 고 있다. 규모란 지진 자체의 크기로서 이 개념을 처음 도입한 미국의 지진학자 리히터 (C. Richter, 1935)의 이름을 따서 리히터스케일(Richter scale)이라고도 한다. 규모는 지진파의 진폭과 진앙거리를 이용하여 계산한다. 예를 들어 M 5.0이라고 표현할 때 M 은 Magnitude를 의미하고, 수치는 소수 1자리까지 나타낸다. 지진의 규모 M과 에너지 E(erg)는 다음과 같은 관계를 갖는다. loge= m (2.2) 위의 식에 따르면, 지진의 규모는 한 단위가 증가할 때 그에 따른 에너지가 25 30배 증가한다. 보통 느낄 수 있는 지진의 규모는 2.0 이상이며, 큰 피해를 주는 지진은 대 개 6.0 이상이다. 예를 들어 히로시마 원폭(20,000ton)의 경우 8.4 x 10²erg의 에너 지를 가지고 있기 때문에 M 6.1의 지진에 상당한다. 진도는 임의 장소에 나타난 진동의 세기를 나타내는 수치로서 사람의 느낌이나 구조

27 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 물의 흔들 림 정도를 미리 정해놓은 설문에 기준하여 등급화 하여 정수단위로 나타내 는 척도를 말한다. 따라서 하나의 지진에 대하여 여러 지역에서 다른 진도 값이 나타나 게 되며 주관적인 척도라 할 수 있다. 진도는 지진의 규모와 진앙거리 그리고, 진원깊 이에 따라 크게 좌우될 뿐만 아니라 그 지역의 지질구조와 구조물의 형태, 인구현황, 내진설계 준용여부에 따라 달리 평가될 수 있다. 따라서 진도계급은 세계적으로 통일되 어 있지 않으며 나라마다 실정에 맞는 척도를 채택하고 있다. 현재 국내에서 이용하고 있는 지진의 진도에 관한 수치는 일본기상청(JMA)이 1949년에 정한 진도계(Seismic Intensity Scale)로써 그 내용은 표 2.2.1과 같다. 북미지역에서 일반적으로 이용되고 있는 진도는 1931년에 제정된 수정 Mercalli 진도계(MM)이며 표 2.2.2와 같이 12등급 으로 구분하고 있다. 표로부터 지진 규모의 g는 중력가속도 9.8m/sec 2 이다. JMA진도계와 MM진도계의 대응을 정확히 나타내기는 어렵지만 대략 다음 식으로 표 시할 수 있으며, 여기서 IM 및 IJ 는 각각 MM 진도 및 JMA 진도를 나타낸다. I M = I J (2.3) 진도 형태 평균최대가속도 내 용 0 무감 g 인체에 느껴지지 않고 지진계에만 기록되는 정도의 지진 I 미진 g 지하고 있는 사람이나 지진에 주의 깊은 사람에게만 느껴지는 정도의 지진 II 경진 많은 사람에게 느껴지며 창문이 약간 움직이는 것을 알 수 있는 정도의 g 지진 III 약진 가옥이 흔들리고 창문이 덜그럭 거리며 전등처럼 매달려있는 물체가 g 심하게 흔들리며, 그릇 안의 水 面 이 움직이는 것을 알 수 있는 정도의 지진 가옥이 심하게 흔들리며 불안정한 꽃병이 넘어지고 그릇 안의 물이 IV 중진 g 넘쳐흐른다. 보행자도 느끼며 많은 사람이 집 밖으로 뛰어 나오는 정도의 지진 V 강진 g 벽이 갈라지고 비석 石 燈 등이 넘어지며, 굴뚝, 돌담이 파손되는 정도의 지진 VI 열진 g VII 격진 0.4g 이상 표 일본 기상청의 진도 기준(JMA) 무너지는 가옥이 30% 이하이며, 산사태가 일어나고 지면이 갈라지며 사람이 서 있을 수 없는 정도의 지진 무너지는 가옥이 30% 이상이며, 산사태가 일어나고 지면이 갈라지며, 단층이 생기는 정도의 지진

28 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 표 북미지역 기상청의 진도 기준(MM) 진도 평균최대가속도 내 용 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII g g g g g g 0.60g 이상 특별히 좋은 상태에서 극소수의 사람을 제외하고는 전혀 느낄 수 없다. 소수의 사람들, 특히 건물의 위층에 있는 소수의 사람들에 의해서만 느낀다. 섬세하게 매달린 물체가 흔들린다. 실내에서 현저하게 느끼게 되는 데 특히 건물의 위층에 있는 사람에게 더욱 그렇다. 그러나 많은 사람들은 그것이 지진이라고 인식하지 못한다. 정지하고 있는 차는 약간 흔들린다. 트럭이 지나가는 것과 같은 진동, 지속시간이 산출된다. 낮에는 실내에 있는 많은 사람들이 느낄 수 있으나 옥외에서는 거의 느낄 수 없다. 밤에는 일부 사람들이 잠을 깬다. 그릇, 창문, 문 등이 소란하며 벽이 갈라지는 소리를 낸다. 대형 트럭이 벽을 받는 느낌을 준다. 정지하고 있는 자동차가 뚜렷하게 움직인다. 거의 모든 사람들이 느낀다. 많은 사람들이 잠을 깬다. 약간의 그릇과 창문 등이 깨지고 어떤 곳에서는 석고(plaster)에 금이 간다. 불안정한 물체는 넘어간다. 나무, 전신주 등 높은 물체의 교란이 심하다. 추시계가 멈춘다. 모든 사람들이 느낀다. 많은 사람들이 놀라서 밖으로 뛰어 나간다. 무거운 가구가 움직인다. 떨어진 석고와 피해를 입은 굴뚝이 일부 있다. 모든 사람들이 밖으로 뛰어 나온다. 설계 및 건축이 잘된 건물에서는 피해가 무시될 수 있고 보통 건축물에서는 약간의 피해가 있으며 열등한 건축물은 상당한 피해를 입는 다. 굴뚝이 무너지고 운전하고 있는 사람들이 느낄 수 있다. 특별히 설계된 구조물에는 약간의 피해가 있고 일반 건축물은 부분적인 붕괴와 더불어 상당한 피해를 일으키며 열등한 건축물에서는 아주 심하게 피해를 준다. 창틀로부터 창문이 떨어져 나간다. 굴뚝, 공장 재고품, 기둥, 기념비, 벽들이 무너진다. 무거운 가구가 넘어진다. 모래와 진흙이 소량 쏟아져 나온다. 우물물의 변화가 있고 운전자가 방해를 받는다. 특별히 설계된 구조물에도 상당한 피해를 준다. 잘 설계된 구조물은 기울어진다. 구조물에는 큰 피해를 주며 부분적으로 붕괴한다. 일반건물은 기초에서 벗어난다. 땅에는 금이 명백하게 간다. 지하 파이프도 부러진다. 잘 지어진 목조 구조물이 파괴된다. 대개의 석조건물과 그 구조물이 기초와 함께 무너진다. 땅에 심한 금이 간다. 철도가 휘어진다. 산사태가 강둑이나 가파른 경사면에서 생기며 모래와 진흙이 이동된다. 물이 튀어 나오며 둑을 넘어 쏟아진다. 남아 있는 석조 구조물은 거의 없다. 다리가 부서지고 땅에 넓은 균열이 간다. 지하 파이프가 완전히 파괴된다. 연약한 땅이 푹 꺼지고 지층이 어긋난다. 기차선로가 심하게 휘어진다. 전면적 피해 발생, 지표면에 파동이 보인다. 시야와 수평면이 뒤틀린다. 물체가 하늘로 던져진다

29 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 지진파의 종류 지진파란 암석의 파괴가 일어난 진원 역으로부터 탄성체인 지구의 내부 또는 표면을 따라 전파되는 탄성파(Elastic wave)를 말한다. 지진계에 기록되는 파형은 지진파가 통 과하면서 일으키는 매질의 변형에 의한 것으로 그림 2.2.3의 개요에 나타낸 바와 같이 전파특성에 따라 종파(P파, longitudinal wave), 횡파(S파, transverse wave), 표면파 (Surface wave), LR파(Rayleigh wave), LQ파(Love wave)로 분류할 수 있다. (1) 실체파(body wave) 실체파란 지구내부를 관통하여 주행하는 지진파를 말하며, 매질에 나타나는 변형의 형태에 따라 P파와 S파 두 종류가 있다. P파는 음파와 같은 소밀파로서 모든 매질에서 전파되지만, S파는 진행방향에 수직인 횡 운동에 의한 것이므로, 지구의 외핵 또는 내 핵을 통과할 수 없다. 특히 S파는 통과 시 매질의 부피변화는 일으키지 않으나 전단변 형을 수반하게 되며, 일반적으로 P파의 진폭보다 크게 나타나게 된다. P 파와 S파의 P, S는 지진파가 도달하는 순서와 특성을 뜻하는 "Primary 또는 Push"와 "Secondary 또는 Shake"를 뜻한다. 그림 지진파의 종류 및 진행방향

30 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 (2) 표면파(Surface wave) 표면파는 주로 얕은 지진이 발생하였을 때 생기는 것으로 지구표면을 따라 전파하며, 표면파를 구성하는 실체파의 형태에 따라 레일리파(Rayleigh)와 러브파(Love)로 나눌 수 있다. Rayleigh파는 P파와 S파의 수직운동 성분인 SV파가 조합된 성질을 가지며, 지표에서는 수평축이 긴, 후 방향 타원 운동형 진동형태를 보인다. Love파는 S파의 수 평운동 성분인 SH파로서 Rayleigh파보다 빠르게 전파되고, 매질의 운동이 수평성분만 을 가지므로 수직성분 지진계에는 거의 기록되지 않는 특징이 있다 지진의 분류 방법 (1) 발생 원인에 따른 분류 지진을 분류함에 있어 발생 원인에 이한 지진의 분류는, 1 구조지진, 단층지진(Tectonic Earthquake) 2 화산지진(Volcanic Earthquake) 3 함몰지진(Implosions or Collapse EQ) 4 인공지진(Artificial EQ) 으로 나눌 수 있다. 실제로 일어나는 대부분의 지진은 구조지진 또는 단층지진으로써, 지구내부에서 대규모의 변형을 일으키는 힘의 원동력인 구조력(tectonic force)에 의하여 축적된 탄성에너지가 일시에 방출되는 현상에 기인하 는 것이다. 1906년에 산안드레스 단층을 따라 일어난 샌프란시스코 지진에 대표적인 예라 할 수 있는데, 그 결과 산안드레스 단층면을 따라 400km이상의 지역에서 새로운 단층이 생성되었으며, 단층의 동측과 서측이 각각 남쪽과 북쪽으로 이동하여 수평으로 약 7m 어긋나게 되었다. 화산지진은 화산지역에서 화산폭발이 원인이 되어 발생하는 지진이며, 함몰지진은 지 각 내부 어디에서 연약한 지반이나 공동이 내려앉으면서 발생하는 지진을 말한다. 또한 인공지진은 발파 또는 핵실험 등 인위적인 지진을 말한다. (2) 발생 깊이에 따른 분류 진원의 깊이가 70km 이하에서 발생하는 지진을 천발지진(또는 잔발지진)이라 하고, 70~300km에서 발생하는 지진을 중발지진, 300~700km에서 발생하는 지진을 심발지

31 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 진으로 분류한다. 대부분의 지진은 천발지진에 속하며, 심발지진의 경우는 지진대 중에 서, 주로 내륙지방에서 잘 나타나는 특징이 있다. (3) 발생 시간별 분류 지진경보의 전파, 지진 피해를 구분하는 경우 지진이력을 표현함에 있어서 발생 시간 별 지진을 분류하는 것을 말하며 시간 순으로는, 1 전진(Foreshock) : 본진 전에 나타나는 지진 2 본진(Main shock) : 제한된 공간과 시간 내에서 상대적으로 규모가 가장 큰 지진 3 여진(After shock) : 본진 이후에 지속적으로 발생하는 지진으로 분류하게 된다. 전진은 지진 발생의 예측을 가능하게 함으로써 지진 대피 경보를 발령하는 등의 조치 를 취할 수 있게 하는 중요한 신호로써, 때로는 나타나지 않아, 심각한 피해를 일으키 기도 한다(중국 당산지진 예). 또한 여진도 매우 중요한데, 본진 이후에 발생하는 여진 은 본진 피해 이후 긴급 복구 및 재난 구호 활동에 막대한 지장을 주며, 본진규모의 여 진이 발생하는 사례도 종종 볼 수 있어, 1차피해를 입은 연약한 구조물이 재 붕괴하는 등의 2차 피해가 발생하고, 지진 피해자들이 패닉상태에 빠질 수도 있다. 한편 본진이 라 할 만한 지진이 없을 경우는 무리지진 혹은 지진군이라 한다. (4) 기타 1 무감지진 : 사람의 몸으로 느낄 수 없고 지진계에만 기록되는 지진 2 유감지진 : 사람이 느낄 수 있는 지진 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 세계의 지역별 지진활동 세계적으로 1년간 발생하는 지진의 수는 약 백만 번 정도로 추정하고 있다. 그러나 대부분의 지진은 너무 작고 또한 발생하는 장소가 깊은 바다이거나 땅속이기 때문에 관측이 되지 않는 경우가 많다고 할 수 있다. 세계 각국의 지진 관측망에 기록되는 지 진은 연간 12,000 ~ 14,000개 정도로서 35회/일 정도의 지진이 기록된다. 연구보고에 의하면 전 세계적으로 실제 피해를 줄 수 있는 리히터 규모 5.0 이상의 주요 지진은 매년 1,000회 정도로 발생하고 있다고 보고 있다. 전 세계의 지진 분포는 지진대를 중

32 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 심으로 집중적으로 발생하고 있으며, 특히 대평양 주변을 따라 나타나는 환태평양 지진 대, 인도네시아에서 히말라야를 거쳐 지중해에 이르는 알프스-히말라야 지진대, 대양 중에 있는 해령을 따라 나타나는 해령지진대로 크게 구분할 수 있다. 환태평양 지진대 는 해양지각이 대륙지각 밑으로 침강하는 해구 주변에서 지진일 발생하며, 전 세계에서 발생하는 대부분의 지진이 이곳에서 발생한다. 지진대의 특징은 해상의 경우 천발지진 이 대부분이며, 내륙 쪽으로 갈수록 진원이 깊어진다는 것이다. 알프스-히말라야 지진 대는 대륙끼리 충돌이 일어나면서 지진이 발생하는 지역이라 할 수 있으며, 중앙해령지 진대는 해저에 분포하는 해령을 따라 나타나는 지진대로 열곡이나 변환단층을 따라 지 진이 발생하며, 주로 천발지진이 일어난다. 발생지역에 따른 지진의 규모 및 피해상황 을 살펴보면 다음과 같다. 1) 일본 지역 일본열도는 환태평양지진대에서도 지진이 자주 발생하는 지역으로 규모 7 이상의 대 지진 예를 살펴보아도 관동대지진( , 14만 명 사망)과 후쿠이[ 福 井 ]지진 ( ), 일본북부지진( ), 고베지진( ) 등이 있다. 특히 고베 지 진은 규모 의 지진으로, 진앙이 대도시 근처였고, 진원지가 비교적 지표에서 가까운 데다 지반이 수직으로 흔들리는 직하형 지진이었기 때문에 피해지역이 상당한 수준의 내진시설을 갖추었음에도 불구하고 5,000여 명의 사망자가 발생하였다. 2) 동남아시아 지역 유라시아판과 인도 호주판, 필리핀판, 태평양판의 경계부에 있으면서 환태평양지진 대에 속한 필리핀, 인도네시아, 미얀마 지역에서는 주로 호상열도 형 지진이 발생한다. 20세기에 이 지역에서 발생한 규모 7 이상의 지진은 10여 회에 이르며, 필리핀의 민다 나오섬( )에서는 규모 8의 지진과 함께 거대한 해일이 일어나 해안 주변의 인 명 및 시설에 큰 피해가 발생하였다. 그 밖에 필리핀의 루손섬( ), 인도네시아 의 플로레스섬( ), 수마트라섬( ) 등에서 규모 7의 지진이 일어났다. 최근에는 인도네시아에서 리히터 규모 8.9의 지진( )이 발생하였으며, 본 지 진에는 쓰나미가 동반되어 진원에서 최대 7천km 떨어진 아프리카 동해안에까지 피해를 입혔다. 3) 북미 지역 태평양판과 북미판의 경계부인 미국 서해안으로부터 알류샨열도를 따라서 대규모의

33 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 지진이 자주 발생한다. 미국의 산안드레스(San Andreas) 단층은 태평양판과 북미판 사 이의 변환단층으로써 북미대륙 쪽이 태평양 쪽에 대하여 상대적으로 남쪽으로 이동하 는 결과로 지진이 발생한다. 20세기 이후 규모 8의 지진이 수차례 일어났으며, 최근에 는 산 안드레이스 단층을 가로지르는 캘리포니아 주에서 규모 7.0의 지진( , )이 발생하였다. 4) 인도 중국 지역 유라시아판과 인도 호주판이 충돌하는 히말라야산맥을 둘러싸고 자주 발생하고 있 다. 이 지역은 판의 경계선이 육지의 깊은 곳을 지나고 있어 지진 발생지역이 인도, 아 프가니스탄, 중국 서부는 물론 타지키스탄, 몽골, 중국 동부 등 대륙의 상당히 깊숙한 곳까지 이르고 있다. 인도 중국지역의 지진 피해 사례를 살펴보면, 중국 산시성의 이 량 지진( )의 경우, 지진 후의 전염병과 기근의 피해까지 포함하여 80만 명의 사망자를 내 지금까지 희생자 수에서 최대 지진으로 알려지고 있다. 또한 중국 간쑤성 [ 甘 肅 省 ]지진( , 규모 8.6)과, 길이 8km의 단층을 만들며 발생한 당산[ 唐 山 ] 지진( , 규모 7.8)이 각각 20만 명이 넘는 사망자를 기록하고 있다. 이 밖에도 1991년 2월 1일 파키스탄과 아프가니스탄의 국경지대에서 규모 7의 지진이 발생했으 며, 1993년 9월 30일 인도의 마하라슈트라에서 규모 6.4의 지진이 일어났다. 5) 중앙아메리카 지역 본 지역은 환태평양지진대의 일부를 이루는, 북아메리카판과 태평양판 외에 카리브판 과 코코스판이라는 소규모 판으로 이루어져 있으며, 북아메리카판과 카리브판을 가로지 르는 변환단층의 활동으로 최근 들어 격렬한 지진이 자주 발생한다. 과테말라 ( ), 멕시코( ), 엘살바도르( ), 코스타리카 파나마 ( ) 등에서 규모 7 이상의 강한 지진이 발생하여 수만 명의 사망자를 냈다. 이 지역에서는 비교적 대륙 깊숙한 곳에서도 지진이 잘 일어나는데, 점토질 지반을 갖는 브라질리아시 등에서 이러한 지진으로 인한 많은 인명피해가 생기고 있다. 6) 남아메리카 지역 남아메리카판 나스카판 코코스판 등의 경계를 따라서 지진이 자주 발생한다. 1960년 5월 22일에 발생한 칠레대지진은 규모 9.5를 기록했으며, 태평양을 건너 하와 이제도와 일본열도에까지 쓰나미를 일으켰다. 근래에는 페루( )와 에콰도르

34 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 ( ), 콜롬비아(94.6.6)에서 규모 6 이상의 강한 지진이 일어나 각각 1,000명 이 상의 사망자를 기록했다. 7) 중동 지역 아라비아판과 유라시아판이 만나는 이 지역에는 거대한 단층이 지나고 있어 이를 따 라 대규모 지진이 자주 발생한다. 이 지역은 20세기에 들어서도 규모 7 이상의 지진이 13차례나 일어나는 등 지진의 빈도가 잦아지는 추세를 보이고 있다. 터키의 에르치칸지 진( ), 이란의 타바스지진( ), 아르메니아지진( ), 이란지진 ( ), 터키북부지진( ) 등이 최근 발생한 규모 7 이상의 격진이다. 8) 지중해 지역 유라시아판과 아프리카판의 경계부인 그리스와 이탈리아 해안지대, 모로코와 알제리 등지에서 지진이 잘 발생한다. 근래에는 큰 지진이 별로 발생하지 않았으나, 과거 역사 적인 지진을 살펴보면 리스본지진( )의 경우는 규모 9.0에 육박하여 6만여 명 의 사망자를 낸 것을 비롯하여, 이탈리아의 메시나지진( ), 아베차노지진 ( ) 등 많은 기록을 살펴볼 수 있다. 최근에는 알제리의 엘 아스남지진 ( )이 규모 7을 기록했을 뿐, 이집트의 카이로지진( )과 알제리의 마스카라지진( ) 등 규모 6 이하의 비교적 작은 지진만 발생하고 있다 세계의 대표적인 지진규모와 피해 사례 지진에 의한 피해는 다른 재해에 비하여 파괴의 규모나 인명피해의 정도가 매우 크 다. 지금까지의 대규모 지진피해는 1556년 1월 23일 중국의 센-슈(Shensi)에서 약 83 만 명이 사망하는 인명피해를 낸 지진을 비롯하여, 최근 일본 고베지진, 터키지진, 타 이완 지진 등 세계 각국에서 수많은 지진이 일어나고 있으며 그 피해 또한 막대하다 하겠다. 지진에 의한 피해는 지변의 피해, 해일, 화재 등 다양한 피해 등이 있으며 특 히 건축물이나 변전소등은 구조물의 질량 중심과의 수평저항, 구조물의 수평진동과 비 틀림이 복합적으로 작용해서 파괴된다. 또한 인접시설물과의 접촉으로 인하여 지진 시 가벼운 충돌에 의해 부분적 또는 전체적 파괴와 전력시설물의 파괴 및 정전 사고가 일 어난다. 표 2.3.1은 20세기 주요지진 현황을 사망자 최소 100명 이상인 규모가 큰 지 진을 중심으로 나타낸 것이다

35 발생일시 진 앙 지 역 ' S 71.87W 칠레, 산펠리페 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 표 세계의 대표적인 지진 규모와 피해(사망 100명 이상) 규 모 피 해 상 황 명 사망, 2575명 부상 ' N W 멕시코, 미초아칸 명 사망, 30000명 부상 ' N 89.11W 엘살바도르 명 사망, 10000명 부상, 이재민 ' N 77.82W 콜롬비아-에콰도르 국경 명 사망, 4000명 실종, 이재민 ' N 86.61E 네팔-인도국경 명 사망, 6553명 부상, 가옥파괴 ' N 44.18E 아르메니아 (구소련) 명 사망, 19000명 부상, 이재민 ' N 68.69E 구소련, 타직 명 사망, 다수 부상 ' S E 인도네시아, 이리안자야 명 사망, 125명 부상 ' N W 미국, 샌프란시스코 명 사망, 3757명 부상 ' N E 중국, 창해 명 사망, 다수 부상 ' S 77.22W 페루, 리마 명 사망, 800명 이상 부상 ' N 49.41E 이란, Rosht 명 사망, 60000명 이상 부상 ' N E 필리핀, 루존 7.8 1,621명 사망, 3,000명 부상 ' N 70.42E 아프칸니스탄, 힌두쿠시 명 사망, 다수 부상 ' N 43.67E 구소련, 코카서스 명 사망, 1000명 부상, 67000명 이재민 ' N 78.77E 인도, 뉴델리 7.0 2,000명 사망, 1800명 부상, 가옥파괴 ' N 39.60E 터키 명 사망, 2000명 부상, 2200 가옥파괴 ' N 87.34W 니카라과 명 사망, 13500명 이재민, 1300 가옥파괴 ' N 31.22E 이집트, 수에즈 명 사망, 6,500명 부상, 8,300 가옥파괴 ' S E 인도네시아, 플로레스 7.5 2,200명 사망, 500명 부상, 40,000 이재민 ' N E 일본, 홋카이도 200명 사망, 39명 실종, 540가옥파괴, 선박파괴 ' N 76.45E 인도, 라투르 6.2 9,748명 사망, 30,000명 부상 ' S E 인도네시아, 수마트라 명 사망, 2,000명 부상, 75,000 이재민 ' S E 인도네시아, 자바 명 사망, 27명 실종, 423명 부상, 1,500가옥파괴, 278 선박파괴 ' N 76.06W 콜롬비아, 네이바 명 사망, 500명 실종, 13,000 이재민 ' N 0.11W 알제리, 알제 ' N E 일본, 고베 ' N E 러시아, 사할린 명 사망, 289명 부상, 10,000 이재민 6.8 5,530명 사망, 36,896명 부상 7.5 1,989명 사망, 750명 부상 ' N 30.18E 터키 명 사망,348명 부상, 4,500 가옥파괴 ' N E 중국, 윤난 322명 사망, 3,925명 부상, 358, 가옥파괴 ' N 48.05E 아르메니아-아제르바 이잔-이란 국경 965명 사망, 2,600명 부상, 12,000 이재민, ,000 가옥파괴 ' N 59.81E 이란-아프카니스탄 국경 7.3 1,567명 사망, 2,300명 부상, 10,533 가옥파괴, 50,000 이재민

36 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 한반도의 지형 및 지진활동 개요 (1) 한반도의 지형 및 지질 특성 한반도는 아시아 대륙의 동쪽 중위도(33 ~34 N, 124 ~132 E)에 위치하며, 서 쪽으로는 서해와 중국대륙이, 동쪽으로는 동해와 일본열도가, 그리고 남쪽으로는 남해 해상이 동지나해와 태평양에 접속되는 삼면이 바다로 둘러싸인 반도이다. 판구조 이론 의 관점에서 살펴보면, 한반도는 동부 유라시아판에 속하며 대륙의 가장자리에 놓여 있 기 때문에, 주변의 불안정한 환태평양 화산대에 위치하는 일본 등의 지역보다 비교적 안정된 지괴라고 할 수 있다. 또한 한반도는 선캠브리아기로부터 중생대까지 변성퇴적 암류를 비롯하여 화강편마암과 화강암 등의 고기층을 저반으로 안정지괴의 상태에서 오랫동안 침식과 습곡 및 단층 운동으로 현재의 지형상태가 이루어졌다. 전체적으로 태 백산백과 함경산맥을 중심으로 서해사면은 경사가 완만하게 낮아지면서 서해에 이르고 동해 사면은 급경사를 이루는 경동 지형적인 특색을 이루므로 산지 및 평야 지형의 발 달과 분포, 하천의 양상이 뚜렷하다. 한반도에서 경사도가 5 이하의 평탄한 지역은 약 23%에 불과하며, 대부분 서해안과 남해안의 연안에 분포되어 있는데 주요 산맥들에 의 해 차단되어 있는 상태이다. 또한 한반도는 화강편마암과 화강암이 전 지역의 반 이상 을 차지하고 있으며, 원생대, 고생대, 중생대의 암층은 비교적 적은 지역으로 편마암, 화강암이 발달해 있다. 그리고 신생대의 지층은 주로 동해안지방의 적은 구역에 산재해 있다. 원생대지층부터 하부중생대 지층의 암석학적의 특징과 층서학적인 순서는 남만주 와 화북지방의 것과 비슷하고 중부중생대로부터 현세에 이르는 지층은 일본의 것과 비 슷하다. 한반도의 지질은 지질학적으로 남한과 북한 사이에 뚜렷한 차이가 있다. 남한 과 북한에는 많은 화강편마암과 화강암이 발달해 있으나 서울과 원산 사이에 북동방향 으로는 지질구조선이라 일컫는 추가령지구대를 경계로 하여 북한 남부에는 고생계의 넓은 지역이 있고, 남한 동부에는 중생계이 넓은 지역이 발달해 있다. 그 뿐만 아니라 남한의 지질 구조선은 북동-남서 방향이 현저하며, 일반 암석층이 이 방향으로 배열되 어 있다. 북한은 일반적으로 동서 방향의 지질 구조선이 현저하다고 할 수 있다. (2) 한반도의 지진활동 개요 최근 한반도의 지진활동은 약 200년 동안 지진 정지기에 있다가 20세기부터 다시 활

37 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 발해 지기 시작했다. 고려시대 이후 MM 등급 기준 5 이상의 지진에 관한 기록은 여러 역사문헌을 통하여 쉽게 찾아볼 수 있다. 그러나 1905년 지진계가 설치된 이래로 지진 관측을 살펴보면, 한반도의 남부지역인 경상도 및 충청도에서는 지진을 관측 할 수 있 었으나, 중부지역인 경기도와 서울지역에서는 뚜렷한 계기 지진은 하나도 관측되지 않 았다. 이러한 현상은 여러 요인이 있을 수 있으나, 남부지역은 변형에너지의 축척과 방 출이 어느 정도 균형을 이루고 있다고 볼 수 있으나, 중부지역은 에너지의 축척만이 지 속되어온 지진 정지기로 생각할 수도 있다. 특히 고려 및 조선 시대의 지진사료를 분석 해 보면 개성, 강화, 서울, 수원 및 강원도에서도 강진과 열진이 자주 발생하여 피해가 있었다는 기록이 있다. 그러므로 최근의 지진 계측 관련 자료만으로 중부지역이 지진 안전지역이라고 판단할 수는 없다고 할 수 있다. "지진은 발생한 지역에서 또 발생한 다."는 기초적인 탄성반발설 3) 에 기인하여 중부지역은 오히려 지진 위험지역이라고 간 주 할 수 있다. 더욱이 인구밀도가 조밀하고 고층 건물과 학교, 대단위 아파트 단지가 많은 서울 및 대도시 지역은 지진피해 방지대책을 특별히 강구해야 하며, 지금 현재로 서는 서울에 규모 6.5이상 지진 발생 시 도시기능이 완전히 마비되고 사상자가 최소 5 천여 명 이상이라는 가상 시나리오도 제시되고 있다 역사기록으로 살펴본 한반도의 지진활동 한국은 유라시아판의 내부에 위치하므로, 한반도에서 발생하는 지진활동은 판구조론 으로 설명할 수 없다. 다만, 동해에서 깊이 수백 km의 심발지진이 발생하는데, 이 지 진은 일본해구에서 유라시아판 밑으로 비스듬히 침강하는 태평양판의 베니오프대 4) 에서 발생하는 것으로 볼 수 있다. 그 밖에는 한반도 및 그 주변에서 발생하는 지진들은 대 부분 판의 내부에서 발생하는 지진들이다. 한국의 지진활동 자료는 1905년 인천에 지 진계가 설치되기 전까지의 고지진 자료와 그 이후의 계기지진자료로 구분된다. 고지진 자료는 삼국사기, 고려사, 조선왕조실록, 일성록, 동국문헌비고 등의 사료에서 찾아볼 수 있는데, 정량적인 지진의 크기와 규모를 확인할 수는 없으나, 이들 사료로 부터 AD 2년(고구려 유리왕 21년) 부터 약 1,800회의 지진(유감지진)이 발생하였음을 알 수 있 다. 이것은 한반도에서 사람들이 피부로 감지 할 수 있을 정도의 지진이 적어도 매년 1 3) 지진의 발생 원인을 설명하는 이론으로 단층내에서 변형에너지가 주위의 암석에 축적되다가 갑자기 이동이 일어나며 이 에너지를 발산한다는 설. 판구조론과 함께 지진발생원인의 이론. 4) 해구부분에서 해양지판이 대륙지판 밑으로 경사를 이루고 침강하는 부분

38 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 회 또는 2회 이상 발생하였다는 것을 의미한다. MM진도 5이상(규모 4.3이상)의 지진 은 약 400회 정도 있었고, MM진도 7이상(대략 규모 5.3이상) 지진 중에서도 인명 및 재산피해의 기록이 있는 지진은 약 45회 이상 일어났다(표 2.4.1). 즉 약 50년에 한번 정도의 피해지진이 발생한 셈이다. 큰 피해를 일으킨 지진의 역사기록을 부표 2.4.1에 정리하여 나타내었다. 역사기록의 실례를 살펴보면, 경기도 광주에서 땅이 흔들리고 사람이 사는 집들이 기울어 졌다(백제 온조왕 45년 (AD. 27년), 삼국사기) 경주에서 땅이 갈라지고 샘물이 솟았다(AD. 34년 경주) 경주의 땅이 흔들리며 민가가 부서져 죽은 자가 100명이나 되다(779년 경주) 평양에서 땅이 크게 흔들리고 그 다음날에도 또한 같았다(고려 고종 10년 (1223 년), 고려사) 땅이 갈라지고 궁 밖에서 수 척 높이로 샘물이 솟아올랐다(1298년 강화)". 한강변에 지진이 일어나 말을 먹이던 땅이 길이 24자 폭 5자로 갈라졌다(1385년 서울)" 담과 집이 무너지고 사람이 많이 깔려 죽었다(1455년 남원)" 강원 평창에서 지진이 일어나 땅이 요동하고 놀던 꿩들이 울어댔다(조선 중종 14 년 (1519년), 조선실록) 경상도 진주에 지진이 일어나 나무가 부러지고 넘어졌다. 합천에서도 지진 이 일어나 바위가 무너져서 두 사람이 깔려 죽었으며 오랫동안 말랐던 샘에서 흙 탕물이 솟아 나왔고, 관아의 문 앞길이 10길이나 갈라졌다(1643년)" 울산에서 일어난 지진의 기록은 경상도 대구, 안동, 김해, 영덕 등의 읍에서도 지진이 일어나, 연대(봉화대)의 성첩이 무너진 곳이 많았다. 울산부의 땅이 갈라지 고 물이 용솟음쳤다(1643년)" 등을 들 수 있다. 진 도(MMI) 회 수 5이상 6이상 지진피해 보고 표 한반도 역사지진의 진도(MMI)별 빈도수

39 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 (a) 한반도 주변의 지각구조 (b) 과거 한반도 지진활동 분포도 그림 한반도 주변의 지각 구조 및 과거 한반도 지진활동 분포도 서울 부근에서는 지난 16세기 말까지 규모 6.0 이상 강진이 6차례나 발생했는데 최 근 400년 이상 지진 활동이 없어 정지기 로 볼 수 있다고 전문가들은 말하고 있다. 따라서 수도권이 다른 지역보다 지진 발생 빈도는 낮지만, 한번 발생할 경우 대형 참사 로 이어질 가능성이 높을 가능성이 있다고 할 수 있다. 연대순에 따른 지진활동의 빈도 추이는 AD 2년부터 대체로 미약한 지진활동을 보이 다가 15~18세기에 이상적인 많은 지진활동을 보였다. 특히 1565년에는 1년에 104회의 유감지진이 발생한 것으로 알려지고 있다. 한반도 지진활동을 지역적으로 살펴보면, 경 상 일대의 경상분지에서 지진활동이 가장 많고, 그 다음으로 충청 경기 일대의 서해안 지역이며, 내륙지역과 북부의 개마고원 지역에서는 낮은 편이다 최근의 지진규모와 피해현황 한반도의 최근 지진 활동을 살펴보면, 19세기 이후로는 비교적 미약한 지진활동이 지 속되고 있으며 20세기에는 지진의 빈도가 증가하는 것으로 나타나고 있다. 그림

40 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 은 한반도 주변의 지각구조 및 과거 한반도의 지진활동 분포도를 나타낸 것으로, 1978 년 지진관측이 본격적으로 시작된 이후 현재까지 국내에서 발생된 규모 5.0이상의 지 진은 1978년 09월 16일 충청북도 속리산 부근에서 발생된 규모 5.2의 속리산 지진, 1978년 10월 07일 충청남도 홍성읍에서 발생된 규모 5.0의 홍성 지진, 1980년 01월 08일 평안북도 서부 의주-삭주-귀성 지역에서 발생된 규모 5.3의 의주 지진, 2003년 03월 30일 인천광역시 백령도 서남서쪽 약 80km 해역에서 발생된 규모 5.0의 백령도 해역 지진, 2004년 05월 29일 경북 울진 동쪽 약 80km 해역에서 발생된 규모 5.2 울 진 해역 지진 등을 들 수 있다(그림 2.4.1(b)). 이중 1963년 7월 3일 쌍계사 지진(M=5.3), 1968년 9월 6일 동해지진 (M=5.4), 1978년 9월 15일 속리산 지진(M=5.2), 그리고 1978년 10월 7일 홍성지진 (M=5.0)등은 주로 남부지역으로 그동안 지진 정지기에서 벗어나 오랫동안 축척된 변형 에너지를 최 근에 와서 방출하기 시작했다고도 생각할 수 있다. 서북부 지역에서도 그동안 지진 정 지기에서 벗어나 1944년 12월 19일 평양 앞바다 황해지진(M=6.75), 1982년 2월 14일 황해도 사리원지방의 지진 등이 발생하였다. 표 2.4.2는 한반도에서 발생한 최근 주요지진의 현황 및 피해상황을 정리한 것이다. 쌍계사 지진은 강진이었으며 진앙도 쌍계사 (127 39' E, 35 14' N)로 결정되었고, 쌍계사 지진의 진원의 깊이는 10km로 추정되었으며, 이에 대한 피해 상황은 하동군 화 개면에서 4명이 부상을 입었으며 부분적으로 붕괴된 가옥이 10채, 전파가옥이 3채였으 며 부상자 4명중 2명은 돌담이 무너져 부상을 입었다. 또한 도로는 13개소에서 총 연 장 1km정도 파손되었다. 홍성지진은 1978년 10월 7일 18시 21분경에 발생했으며, 홍성 군 홍성읍내의 최대 진도는 규모 5이었다. 이 지진은 한반도 남부에서 광범위하게 감 지되었으며, 부상 2명 가옥 및 빌딩 반파 13채 부분파손 41채 유리파손 균열 (2,066건) 과 기타 문화재, 굴뚝, 장독, 축대, 담장 등이 손상되었으며 당시의 가격으로 199,955,000원 정도의 피해액이 발생되었다. 상기의 피해는 남부지방의 경우에 해당되 고 있으나. 이러한 규모의 지진이 중부지방인 서울 등에서 발생할 경우 그 피해는 지진 의 강도에 따라 상상을 초월할 것이며, 실제로 한반도에는 연평균 19회 정도 지진이 나 타나고 있으나 89년 16회, 95년 29회, 98년 32회 등 90년대 들어 서서히 증가하는 추 세를 보이고 있다. 부표 2.4.1은 1978년부터 최근까지 한반도 지진발생자료를 나타낸 것이다

41 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 홍도 해역 지진 2003년 3월 23일 05시 38분 41.0초 북위 35.0도, 동경 124.6도, 전남 홍도 북서쪽 약 50km 해역 4.9 Ⅳ : 흑산도, 목포 Ⅲ : 광주, 여수 등 감지범위 : 약 280km Ⅱ : 서울, 인천 등 감지범위 : 약 400km 흑산도 : 창문과 바닥이 흔들리는 정도의 진동을 느낌. 목포 : 시내 일원에서 창문과 건물이 흔들리고 방바닥이 쿵쿵거림. 광주 : 광주 및 화순 지역에서 땅이 흔들리고 창문이 심하게 흔들림. 여수 : 여수기상대 사무실내의 장비가 약간 흔들림. 감지범위 약 280km 지역: 창문과 건물, 땅이 흔들리고, 의자나 침대 등의 물건이 흔들리는 것을 느낌. 서울, 인천 등 감지범위 약 400km 지역 : 창문이 흔들리고 건물 안의 물건이 약간 흔들리는 진동을 느낌. 울진 해역 지진 속초 해역 지진 경주 해역 지진 2001년 11월 24일 16시 10분 31.6초 1999년 1월 11일 13시 07분 14.1초 1997년 6월 26일 03시 50분 21.8초 북위 36.7도, 동경 129.9도, 울진 동남동쪽 약 50km 해역 북위 38.3도, 동경 128.7도, 강원도 영월 동쪽 약 20km 지역 북위 35.8도, 동경 129.3도, 경남 경주 남동쪽 약 9km 지역 Ⅲ : 울진, 포항 Ⅱ : 강릉, 태백, 대구, 삼척, 동해 Ⅳ : 속초, 간성 Ⅲ : 양양, 고성 Ⅱ : 대관령, 인제, 강릉 Ⅰ : 서울, 수원, 성남, 동해, 춘천 Ⅳ : 경주 Ⅲ : 포항, 울산, 대구, 밀양, 부산 Ⅱ : 김해, 마산, 구미, 추풍령, 대전, 청주 Ⅰ : 강릉, 울진, 서산, 광양, 여수 울진, 포항 : 쿵하는 소리와 함께 건물이 흔들리고, 어지러움을 느낌. 강릉 : 강릉지방 기상청 내 2층, 3층의 창문과 책상, 캐비닛이 흔들림. 태백 : 아파트 건물이 약간 흔들림. 대구 : 삼척, 동해 : 창문이 약간 흔들리는 진동이 있었음. 속초 : 갑자기 아파트 건물이 심하게 흔들리며 탁자 위의 화분이 굴러 떨어짐. 주민들이 놀라 건물 밖으로 나오는 소동이 벌어짐. 속초기상대, 시 군청 및 경찰서 등에 지진발생 여부를 묻는 전화가 쇄도함. 강릉, 인제, 춘천 등 강원내륙과 해안 : 건물과 창문이 약간 흔들림. 지진발생 확인 전화 등으로 주민들의 불안감이 증폭됨. 경주 : 호텔 건물이 흔들려 투숙객 대피 밀양 : 집 전체가 흔들림. 잠을 자다 방바닥이 흔들림을 느낌. 구미 : 건물이 흔들림. 경산 : 아파트가 심하게 흔들림. 대전 : 창문, 방바닥, 집이 흔들림. 잠자다 깸. 청주 : 침대가 흔들림을 느낌. 추풍령 : 잠자다 깸. 광양 :4층 건물 책상이 흔들림. 서산 : 창문이 약간 흔들리는 진동이 있었음

42 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 영월 지진 1996년 12월 13일 13시 10분 17.3초 북위 37.2도, 동경 128.8도, 강원도 영월 동쪽 약 20km 지역 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 4.5 Ⅲ : 영월, 정선 Ⅱ : 춘천, 강릉, 속초, 동해, 홍천, 인제, 안동, 대구, 부산, 대전, 부여, 추풍령, 아산, 구미, 영천, 진주, 합천, 거창, 산청, 포항, 군산, 울진 Ⅰ : 철원, 서울, 인천, 안산, 부천, 수원, 양평, 이천, 홍성, 여수, 장흥, 보성, 광주, 무안, 서산, 울산, 마산, 통영, 제주 진앙이 내륙이고 진원의 깊이가 낮아 이례적으로 제주를 포함한 한반도 전역에서 진동을 느꼈으며, 규모에 비해 지진의 감지범위가 넓었음. 규모 4~5의 중진인 경우 감지범위가 보통 100km에 불과한데 반하여 450km를 넘은 것은 이례적인 것으로, 일반적으로 진앙의 깊이는 40~60km인데, 이번 지진은 20km 정도에 불과하여, 지진동이 전달되는 과정에서 장애물의 영향을 비교적 덜 받았기 때문으로 판단됨. 영월 : 창문과 장롱이 심하게 흔들리고 선반에 놓인 그릇이 떨어져 아기를 안고 집 밖으로 피신함. 정선 : 신동읍사무소 2층에 근무 중이던 직원 모두가 놀라 황급히 밖으로 뛰쳐나갔으며, 2층 건물, 지하보일러실 내벽 등 10여 곳에 균열이 생기고 건물 외벽 타일 일부가 떨어져 나가는 피해와 예 미리 일부 가옥에서는 담장이 무너지는 피해가 있었음. 춘천, 강릉, 홍천, 인제, 울진, 울산 : 건물이 크게 흔들림. 대전, 부여, 추풍령, 아산 : 건물과 창문이 2~3초 흔들림. 서울, 고양, 일산, 안산, 부천, 수원 등 경기일원 : 10초가량 건물이 흔들리고 꽃병이 넘어지자 밖으로 대피하는 소동이 벌어짐 양양 해역 지진 1996년 1월 24일 05시 09분 55.4초 북위 37.9도, 동경 129.6도, 강원도 양양 동쪽 약 80km 해역 4.2 Ⅳ : 양양, 동해, 강릉 Ⅲ : 삼척, 태백, 울진, 영월, 춘천, 울릉도 Ⅱ : 안동, 양평, 제천 Ⅰ : 청주, 충주 강릉, 속초 등 동해안 지역 : 건물이 흔들려 대부분의 사람들이 놀라 새벽잠에서 깸. 기상청에 지진발생을 확인하는 문의전화가 쇄도함. 동해, 삼척 : 전 지역에서 가옥과 창문이 흔들림. 창문이 깨진 곳도 있음. 백령도 해역 지진 1995년 7월 24일 19시 02분 52.0초 북위 38.2도, 동경 124.4도, 서해 백령도 북서쪽 약 30km 해역 4.2 Ⅲ : 백령도 Ⅱ : 일산, 고양 Ⅰ : 서울 백령도 : 꽝하는 지진굉음과 함께 찬장 그릇이 흔들렸음. 서울, 일산 신도시 등 경기 서북부 지역 : 창문이 흔들림. 앉은 상태에서 현기증을 느낄 정도로 흔들림. 탁자 위의 커피 잔 등이 흔들림

43 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 홍도 해역 지진 1994년 7월 26일 02시 41분 46.3초 북위 34.9도, 동경 124.1도, 전남 홍도 서북서쪽 100km 해역 4.9 Ⅲ : 홍도, 흑산도, 목포, 완도, 광주, 여수, 군산, 전주 Ⅱ : 대전, 청양, 강경, 공주, 온양 Ⅰ: 마산, 진주, 산청, 거창, 부산, 수원, 인천, 시흥, 부천, 서울, 홍천, 춘천, 원주, 강릉, 주문진 등 광주 : 창문이 흔들림. 고층아파트의 일부 시민들이 잠을 깸. 완도 : 건물이 2회 흔들림. 읍내 여관 5층에서 화병이 넘어졌음. 목포, 여수 : 창문이 많이 흔들림. 아파트가 심하게 흔들려 잠이 깬 주민들이 밖으로 나왔으며, 의자가 흔들림. 군산 : 창문이 흔들릴 정도의 진동으로 일부 시민들이 잠에서 깸. 위도 주민의 지진확인 전화가 빈발함. 산에서 갑자기 꿩들이 놀라는 소리를 들은 후 진동현상을 느낌. 신축한지 3년 된 4층 건물 외벽(붉은 벽돌)이 갈라졌음. 전주 : 기상대안의 의자가 약하게 흔들림. 고층아파트에서는 침대가 흔들림. 대전 : 방과 장롱이 흔들렸으며, 아파트가 심하게 흔들려 잠에서 깸. 청양, 강경, 공주, 온양 : 아파트 유리창이 10초가량 흔들림. 선반 위의 물건이 떨어짐. 서울 : 집, 방바닥, 침대가 배를 탄 것처럼 흔들림. 속이 메스껍고 현기증이 났으며, 도자기가 떨어지고 창문유리에 균열. 부산, 강원도 : 호텔 및 고층아파트가 20초 정도 흔들려 잠이 깸. 창문과 소파 등의 가구가 조금 흔들렸음. 울산 해역 지진 1994년 4월 23일 12시 41분 41.9초 북위 35.1도, 동경 131.1도, 경남 울산시 남동쪽 약 175km 해역 4.5 Ⅲ : 울산, 포항, 경주, 부산 Ⅱ : 마산, 창원, 대구 울산, 포항, 경주, 부산 : 건물이 크게 진동, 실내의 화분이 흔들림. 마산, 창원, 대구 : 창문이 흔들리고, 여러 사람이 진동을 느낌. 울산 해역 지진 1994년 4월 22일 02시 05분 27.1초 북위 34.9도, 동경 131.0도, 경남 울산시 남동쪽 약 175km 해역 4.6 Ⅲ : 울산, 포항, 부산, 대구 울산 : 서있기가 어려울 정도로 흔들리고 걷기가 어려웠음. 포항 : 5층 아파트에서 탁상시계가 흔들려 떨어짐. 세면대 물이 출렁거림. 꽃병이 흔들림. 부산 : 건물이 흔들렸음(장전동, 동래 우동). 대구 : 흔들림에 잠을 깼으며, 화장대의 화장품이 흔들렸음

44 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 울산 해역 지 울산 해역 지 1992년 12월 13일 20시 22분 38.9초 1992년 1월 21일 03시 36분 17.9초 북위 35.3도, 동경 130.1도, 경남 울산시 동남동쪽 약 70km 해역 북위 35.4도, 동경 129.9도, 경남 울산 남동쪽 약 50km 해역 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) Ⅲ : 울산, 포항, 부산 Ⅱ : 대구, 진해, 밀양 Ⅲ : 울산 Ⅱ : 부산, 포항 Ⅰ : 대구 울산 : 울산기상대로 집안의 창문과 화분 등이 가볍게 흔들렸다 는 시민의 제보가 있었으며, 울산세관 당직직원들은 건물이 2~3초 정도 떨리는 것을 느꼈다 고 제보함. 부산, 포항 : 건물이 2~3초간 흔들렸고 화분 등이 흔들렸음. 대구 : 아파트가 3번 가볍게 흔들림. 밀양 : 건물이 흔들리고 소리가 남. 진해 : 창문이 흔들림. 울산 : 창문이 크게 흔들려 사람이 잠에서 놀라 깨었음. 부산 : 가구 위의 가벼운 물건이 떨어질 정도의 진동이 있었음. 놀라 아기를 안고 밖으로 나온 사람이 있었음 영흥도 해역 지진 1985년 6월 25일 06시 40분 33.8초 북위 37.3도, 동경 126.4도, 서해중부 영흥도 부근 해역 4.0 Ⅲ : 인천 Ⅱ : 서울, 서산, 의정부, 동두천, 포천, 평택, 안성 Ⅰ : 춘천 등 경기일원 인천 : 부엌의 유리잔과 그릇이 흔들려 잔속의 물이 넘쳐 엎질러졌음. 신발장 위의 신발이 떨어졌음. 사람이 놀라 집 밖으로 뛰쳐나왔음. 서울 등 다른 경기지역 : 창문이 "우르르"소리를 내며 흔들렸음. 덕적도 해역 지진 1982년 8월 29일 03시 18분 40.7초 북위 37.2도, 동경 125.9도, 서해중부 덕적군도 서쪽해역 4.0 Ⅲ : 서산, 서울 등 중부서해안 Ⅱ : 춘천, 추풍령 서울 : 아파트가 심하게 흔들리고 땅바닥이 울려 잠에서 깬 사람이 많았음(우르릉하는 지진굉음). 서산 : 가옥과 창문이 심하게 흔들렸음. 울진 해역 지진 1982년 3월 1일 00시 28분 02.1초 북위 37.2도, 동경 129.8도, 경북 울진 북동쪽 약 45km 해역 4.7 Ⅳ : 울진, 삼척 Ⅲ : 영천, 대구, 대관령, 포항 Ⅱ : 강릉, 춘천, 청주, 추풍령, 부산, 충무 Ⅰ : 서울, 인천, 서산 울진, 삼천 : 유리창이 소리를 내며 떨리고 집이 파도에 요동치듯 흔들렸음. 그릇의 물이 출렁임. 기왓장이 떨어짐. 대구, 포항 : 잠에서 깰 정도의 진동을 느꼈음. 서울 : 일부 고층아파트에서는 흔들려서 잠자리에서 깬 사람이 있었음

45 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 사리원 지진 포항 해역 지진 재령 지진 1982년 2월 14일 23시 37분 32.1초 1981년 4월 15일 11시 47분 00.0초 1978년 11월 23일 11시 06분 05.0초 북위 38.3도, 동경 125.7도, 황해도 사리원 남서부 지 북위 35.9도, 동경 130.1도, 경북 포항 동쪽 약 65km 해역 북위 38.4도, 동경 125.6도, 황해도 재령지역 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) Ⅴ~Ⅳ : 진앙부근 (안악, 사리원) Ⅲ : 서울, 인천 Ⅱ : 수원, 양평, 춘천, 강화, 이천 Ⅰ : 서산, 청주, 제천, 대전, 광주, 대구, 부산, 포항, 강릉 Ⅳ : 포항 Ⅲ : 울산, 안동, 김해, 고리, 부산 Ⅱ : 대전, 금산 Ⅰ : 광주, 청주, 서울 등 제주도를 제외한 남한 전역 Ⅳ : 재령 Ⅲ : 불명(황해도 전역으로 추정) Ⅱ : 서울, 인천 Ⅰ : 속초 서울에서는 대부분 창문이 심하게 흔들려 놀라 집 밖으로 뛰어나오는 소동이 있었음. 특히 고층아파트(여의도, 반포, 영동 등)에는 더욱 심한 진동을 느껴 순간적인 공포감에 떨었다고 보고되어 있음. 우우하는 소리 또는 우르릉하는 굉음이 보고 됨. 창가의 유리 꽃병이 떨어짐. 아파트 형광등이 흔들리고 어지러움을 느낌 액자, 시계가 벽에서 떨어지기도 함. 대부분 잠에서 깨어나 놀랬음. TV위의 유리잔이 흔들려 굴러 떨어짐. 의자를 밑에서 흔드는 듯 몸이 앞뒤로 흔들렸음. 포항 : 건물이 마치 기우는 듯하고 형광등이 흔들려 사람이 놀라 집밖으로 대피하였으며, 아파트 및 백화점 선반의 물건이 떨어짐. 포항 북쪽 약 20km 지역에서 블록벽에 금이 갔다는 보고도 있었음. 부산 : 대형건물이 심하게 흔들려 건물 속의 사람이 일시 대피하는 소동이 있었음. 김해 : 건물이 흔들려 기상청 직원이 현기증을 느꼈음. 금산 : 지진굉음을 들었음. 서울 : 여의도, 마포의 고층건물에서 일부 느꼈음. 전라. 충청지역 : 비행기 지날 때와 같이 창문이 흔들렸음. 서울 : 3층 건물이 흔들리고 대부분의 사람이 진동을 느꼈음. 인천 : 창문이 흔들리고 대부분의 사람이 진동을 느꼈음. 속초 : 일부 사람이 느꼈음

46 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 한반도의 지진에 대한 안전성 분석 앞에서 살펴본 바와 같이 지진은 주로 지각의 판 경계부에서 일어난다. 한반도 동쪽 에 위치한 일본열도는 서쪽의 유라시아 판, 동쪽의 태평양판, 북쪽의 북미 판, 남쪽의 필리핀 판, 4개의 지각 판이 만나는 위치에 놓여 있기 때문에 지진 다발 구역이다. 즉 이들 판이 부딪칠 때 발생하는 에너지의 대부분이 지진이나 화산으로 일본 지역에서 해소되기 때문에 결과적으로 일본열도가 한반도의 지진보호막이라고 생각할 수도 있다. 그러므로 한반도는 세계에서 가장 위험한 지진지대인 일본과 인접해 있으면서도 지진 에 있어서는 다소 안정지역에 속한다고 할 수 있다. 한편 한반도가 속해 있는 유라시아판은 특성을 살펴보면 다음과 같다. 유사시아 판은 동쪽으로 이동하고 있는데, 인도-호주판의 북상은 동아시아를 더욱 동쪽으로 밀고 있 다. 그런데 유라시아판의 동쪽 끝에는 오히려 서쪽으로 이동하는 태평양판이 버티고 있 다. 따라서 유라시아판이 받는 힘들은 어디에선가 해소돼야 하는데 그 대표적인 지점이 산동반도에서 만주를 가로질러 연해주에 이르는 단층(fault) 5) 인 탄루단층계이다 년 무려 20여만 명이 넘는 사망자를 낸 중국 당산 대지진이 바로 탄루단층계에서 대표 적인 지진이라 할 수 있으며, 한반도는 이러한 효과에 의한 지진에 대해서도 안전한 위 치에 속하고 있다. 즉 외부로부터 유라시아판에 가하는 힘이 일본이나 중국에서 해소되 기 때문에 그 가운데 놓인 한반도 지각은 비교적 안정적으로 유지될 수 있다는 것을 뜻한다. 더욱이 서해안 지역에 있는 깊이 10 km의 퇴적분지가 마치 스펀지처럼 한반도 를 둘러싸고 있어서, 지각 판의 움직임에 대해서 완충작용을 하고 있기 때문에 지각의 급격한 변동을 흡수함으로써 대규모 지진이 일본 및 중국에서 일어났다고 하더라도 한 반도 주변은 시간상 훨씬 늦게, 또 많이 약해진 상태에서 지진이 발생한다고도 할 수 있다. 그런데도 한반도에서 지진이 일어나는 것은 유라시아판을 변형시키는 힘을 일본 이나 중국에서 100퍼센트 해소할 수가 없기 때문이다. 결국 한반도 지각에 축적된 변 형에너지가 약한 단층대를 깨면서 지진으로 분출된다고 할 수 있다. 엄밀한 의미에서 삼국시대부터 1,800회에 가까운 지진기록이 있다는 것은 한반도에도 수많은 활성단층 6) 5) 암석의 파쇄대에서 두 면이 파쇄대에 평행하게 상대적인 이동을 일으키는 것을 말한다. 총 오프셋은 수 cm부터 수 km까지 다양하다. 이러한 단층은 단순히 몇 개가 존재하는 것이 아 니라 오랜 기간에 걸쳐 형성되게 되는데, 상반이 미끄러져 내려간 단층을 정단층, 상반이 상 승한 단층을 역단층이라 하며 단층면이 상하운동을 일으키지 않고 주향이동으로만 엇갈려있 는 단층을 주향이동단층이라고 한다. 6) 활성단층이란 현재 계속적으로 변위가 일어나고 있거나 근래에 변위가 일어난 단층을 말함,

47 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 이 존재한다는 것을 의미한다. 연구보고에 의하면 한반도 내에서 대표적인 지진의 활성 단층으로 경남 진해시에서 경북 영덕군으로 이어지는 양산단층을 들 수 있는데, 삼국시 대 경주에서 진도 8 이상의 강진이 10여 차례나 기록된 것도 이러한 영향으로 판 단된다. 또한 한반도에서 발생한 지진 중에서 최대 규모로 추측되는 1643년 지진은 울 산에서 경주로 이어지는 울산단층에서 일어난 것으로 추정한다 한반도의 지진발생 가능성 추이 전망 그렇다면 한반도를 포함한 우리나라는 지진에 대하여 안전한 지대일까? 그 답은 지 진의 안전지대라고 단정하기는 어렵다는 것이다. 앞서 살펴본바와 같이 한반도 주변의 지각운동이 균형을 이루고 있다 하더라도, 한반도 내에 다수 분포하는 활성단층대에 의 한 지진의 가능성은 항상 상존한다고 할 수 있다. 1978년부터 현재까지의 최대지진은 규모로 볼 때 1980년에 의주에서 발생한 규모 5.3의 지진이며, 진도를 기준으로 할 때 는 1978년 충청남도 홍성에서 발생한 진도 5.0의 지진이다. 특히 홍성 지진은 건물파 손 등 많은 피해를 발생시킨 지진으로 이 지진으로 우리나라에서는 지진에 관한 관심 이 높아져 체계적인 지진관측업무가 정착되는 계기가 되기도 하였다. 지역별 지진발생 분포를 보면 전체 512회 중 해역과 북한지역을 뺀 남한지역에서는 대구를 포함한 경북 지역이 65회로 가장 많았고, 다음으로 대전을 포함한 충남지역이 37회이며, 강원도가 28회로 그 다음을 나타내었다. 지진발생을 시간대별로 보면 15~16시가 가장 높은 분포 를 나타내었으며, 다음이 0~1시고, 8~9시, 12~13시, 13~14시, 21~22시는 같은 빈도 를 보였다. 반면에 가장 낮은 빈도를 나타낸 것은 9~10시 사이이고, 다음이 5~6시 사 이와 22~23시 사이였다. 월별 지진 발생횟수는 12월에 가장 높은 발생빈도를 보이고 다음으로 5월과 6월의 순이다. 가장적은 달은 7월이며 다음이 11월과 9월의 순이다. 한 편 계절별로는 봄철에 가장 많이 발생함을 볼 수 있었으며, 다음이 겨울이고, 가을에는 가장 낮은 발생 분포를 보였다. 지진관측기간이 짧은 관계로 이러한 통계적 분석이 특 별한 의미를 갖지 못한다고 할 수도 있으나, 이 기간 동안의 자료를 볼 때, 1978년 홍 성에서 발생한 피해지진과 같이 규모 5.0 정도의 지진은 항상 발생할 가능성이 있다고 말할 수 있다. 또한 월 평균 약2회 정도의 지진이 발생하고, 그 중 약 1/3은 유감지진 현재 우리나라에서는 단층이 35,000년 이래 한 번 움직였던, 혹은 500,000년 이래 두 번 이 상 움직였던 단층을 활성단층이라고 규정(미국 원자력규제위원회 기준)