우리나라는 지진 안전지대인가? Act. 1. Act. 2. Act. 3. Act. 4. Act. 5. 지진의 피해 지진과 친해지기 지진의 발생 지진의 대비 우리나라는 지진 안전지대인가? - 201 -
< 프로젝트 개요> 프로젝트 개요 학습목표 대상학년 및 수준 우리나라는 지진 안전지대인가? 지구상에는 태풍, 토네이도, 한파, 가뭄, 홍수, 화산, 지진 등과 같 이 인간에게 큰 피해를 주는 많은 자연 재해가 있습니다. 특히 현 대에는 인간은 큰 도시를 이루어 모여 살게 되었기 때문에 갑작스 런 자연재해는 과거보다 더 큰 인명과 재산상의 피해를 가져오게 됩니다. 그 중에서도 특히 지진은 발생장소와 발생시각의 예측이 어렵고, 다리, 빌딩, 터널, 지하철 등 건축물이 점점 대형화로 되어 가고 있는 현대에는 한번 발생했다하면 돌이킬 수 없을 정도로 심 각한 피해를 줄 수 있는 재해입니다. 다행히 우리나라는 이웃 일본 과 달리 역사적으로 인명의 사상자를 가져 올만큼 큰 지진이 거의 일어나지 않았지만 그렇다고 안심할 수 없는 입장입니다. 본 활동에서는 최근 들어 뉴스나 신문지상에서 쉽게 접할 수 있 는 지진 피해의 심각성을 학생들에게 인식시키고, 지진의 발생원 인, 지진의 종류, 지진파 등 지진과 관련된 학습내용들을 교과 내 용보다 깊이 있게 탐구해봄으로서 우리나라가 과연 지진에 대해 안전지대인가를 학생들 스스로 판단할 수 있도록 하기 위한 것입 니다. 지진 피해의 심각성을 알고, 지진에 대한 대비가 있어야 한다는 사실을 깨달을 수 있다. 지진파의 특성을 파동과 관련지어 비교 설명할 수 있다. 지진발생의 원인을 알고, 지진 요소들을 이해할 수 있다. 지진파의 종류에 따른 특성을 이해하고, 진도를 결정할 수 있다. 이를 이용하여 규모와 우리나라에서 지진이 주로 일어나는 장소를 분석할 수 있다. 우리 나라와 다른 나라의 지진 사례를 조사하여 지진의 규모와 피해를 비교 설명할 수 있다. 6 학년( 상) 소요예상 차시 10차시 관련개념 진원, 진앙, 지진파, 판구조론, 규모, 진도 관련교육과정 초등 6 학년 흔들리는 땅, 중학 1학년 파동 - 202 -
Act. 1. 지진의 피해 Step 1. Step 2. Step 3. 우리나라는 지진 안전지대일까? 지진에 대해 얼마나 알고 있나? 지진으로 인한 피해 - 203 -
Step 1. 우리나라는 지진 안전지대일까? 지진에 대한 본격적인 탐구에 들어가기에 앞서 다음의 동영상을 잘 살펴봅시다. 이웃나라 일본의 동경은 화산, 지진, 그리고 홍수 등으로 세계 1 위의 재난도시로 선정되 었습니다. 그러나 우리나라의 서울은 상대적으로 지진에 대한 위험이 적어 14위를 기록하였 습니다. 하지만 그렇다고 안심할 일도 아닙니다. 아예 순위에서 빠졌으면 더 좋았을 텐데 말 이죠. Q. 그러면 과연 우리나라는 지진에 대해 안전할까요? 여러분의 의견을 자세히 써 봅시다. Q. 여러분의 주위에 있는 가족, 친구들은 우리나라의 지진 피해 위험에 대해 어떻게 생각 하고 있는지 의견을 조사해봅시다.( 가능한 한 많은 인원을 조사하는 것이 좋습니다.) - 204 -
Step 2. 지진에 대해 얼마나 알고 있나? 다음은 파키스탄 지진상황을 나타내는 신문기사의 일부입니다. ------------------------------------------------------------------------ 파키스탄 지진 100 일 여전히 신음소리가 지진은 지난 10월8일 오전 8시50분께 파키스탄과 인도의 국경지대에서 발생했으며 리히터 규모 7.6의 ` 메이저급' 이었다. 이 강진으로 파키스탄과 인도에서 각각 8만7천여명과 1천400 여명이 사망했고 350만명이 생활터전을 잃었으며 52 억달러의 경제적 손실이 발생했다. 진원 지는 파키스탄 이슬라마바드에서 북동쪽으로 95 km, 쪽으로 125km 떨어진 곳의 지하 10 km 지점이었다. 인도 카슈미르주의 스리나가르에서 북서 지진은 지역에 따라 30초 1분간 계속된 후 수십차례의 여진이 이어졌고 수도인 이슬라마 바드와 인근 라발핀디, 라호르, 페샤와르 등은 물론 남서쪽 700km 지점인 퀘타 등 파키스탄 전역에서 감지됐다. 특히 아프가니스탄의 수도 카불과 배그람의 미군 기지에서도 진동이 느 껴졌고 인도에서는 카슈미르는 물론 훨씬 남쪽인 뉴델리 근교에서도 위력을 발휘하면서 수 백명이 대피할 만큼 충격파의 범위가 넓었다. 희생자들 중에는 어린이가 가장 많았는데 이는 사고현장의 학생들이 애국가를 마치고 수 업을 막 시작하려던 시점에 땅이 심하게 흔들리면서 시멘트로 엉성하게 만들어진 학교 건물 들이 맥없이 무너져 내렸던 탓이다. 참사 직후 거대한 ` 공동묘지' 로 묘사됐던 무자파라바드와 발라코트 등에서 한 세대가 통 째로 사라지는 비극이 연출된 것은 그 때문이었다. <2006년 1월 13 일 연합뉴스 중에서> ------------------------------------------------------------------ Q. 여러분이 지진과 관련하여 알고 있는 것과 알아보고 싶은 것을 모두 쓰시오. ( 표를 더 블클릭하면 글을 쓸 수 있습니다.) 내가 알고 있는 것 내가 알아보고 싶은 것 - 205 -
Step 3. 지진으로 인한 피해 최근 들어 뉴스나 신문을 통해 전 세계에서 발생되는 지진과 그로 인한 피해 소식을 쉽게 접할 수 있습니다. 2004 년 일본열도를 공포로 몰아넣었던 나가타현 지진, 수많은 인명피해를 낸 파키스탄의 지진, 동남아 일대를 쑥대밭으로 만들었던 인도네시아 지진은 그 피해가 막 대합니다. 그러면 지진의 피해에는 어떤 것이 있을까요? 가장 대표적인 지진의 피해로 구조물의 진동에 의한 파괴가 있습니다. 특히 최근의 도시들 은 고층의 건물이 많이 존재하여 지진의 피해가 크며, 고가도로, 교량, 철도, 저수 댐 등의 파괴도 큰 피해를 줄 수 있습니다. 2005년 10월 8일 파키스탄의 북부지역에서 발생한 규모 7.6 의 지진. 최소 30,000명이상이 사망하고, 43,000 명이상이 부상을 입었다. 1964년 6월 16일 일본의 니가타현에서 발생한 규모 7.4의 지진으로 인해 아파트가 통째로 넘어진 것을 볼 수 있다. - 206 -
1995년 1월 발생한 고베지진으로 인한 고가도로와 목조건물이 완전히 파괴된 모습을 나타 낸다. 5,323 명 사망, 34,568 명 부상, 일본 역사상 최대의 경제손실을 낸 지진이다. 동경지진 그리고 도심지역에서 일어나는 지진피해 중 심각한 피해를 가져오는 것은 화재에 의한 것입니다. 땅이 흔들이고 갈라지 는 현상 때문에 가스관의 파괴와 전기 선의 합선에 의해 도시의 곳곳에서 동 시다발적으로 화재가 발생합니다. 또 한 수도관의 파열로 화재진압에 의한 소방시설이 파괴되어 극심한 피해를 줄 수 있으며 사상자율이 매우 높습니 다. 1906 년 샌프란시스코 지진, 1923년 1995 년 고베지진의 경우에도 화재가 주 피해요인이었습니다. 사진은 1906 년 미국의 샌프란시스코에서 발생한 지진으로 인해 화재가 난 모습입니다. 샌 프란시스코 전체 건물의 90% 이상이 화재에 의해 완전히 파괴되었습니다. - 207 -
1995년 1월 발생한 고베지진으로 인한 고가도로와 목조건물이 완전히 파괴된 모습을 나타 낸다. 5,323 명 사망, 34,568 명 부상, 일본 역사상 최대의 경제손실을 낸 지진이다. 산악지역에서 일어나는 지진은 산 사태, 단층, 지반의 융기, 함몰, 침강 등의 지면변동을 일으킵니다. 지면변 동에 의한 지진피해의 예로써 일본의 Nobi 의 단층( 상하6m, 수평2m), Alaska 지진시의 광범위한 산사태, San Fernando 지진시의 단층지대의 피해 등이 있습니다. 1970년 5월 31일 페루의 산악지대인 융가이(Yungay) 에 서 발생한 지진은 14km에 걸치는 산 사태를 촉발시켜 수천톤의 진흙, 암석, 얼음이 쏟아져 약 40,000명에 달하는 인명손실을 일 으켰습니다. 1981년 발생한 규모 6.9의 보라지진의 경우 단층대를 따라 약 4m의 수직변위가 발생하였습니다.1976년 2월 4일 과테말라에서 발생한 규모 7.5의 지진으로 약 23,000명이 사 망했으며 76,000 명이 부상을 입었습니다. 또한 재산손실만 10 억 달러에 달했습니다. 사진에서 산사태에 의해 밀려 내려온 토사로 인해 도로 가 완전히 막혀버린 것을 볼 수 있습니다. 1995년 1월 발생한 고베지진으로 인한 고가 도로와 목조건물이 완전히 파괴된 모습을 나 타낸다. 5,323 명 사망, 34,568 명 부상, 일본 역 사상 최대의 경제손실을 낸 지진이다. - 208 -
해저에서 지진이 발생하면 해면파가 발생하여 동심원을 그리며 인근 육지로 전파해 가는 데 이를 지진해일 또는 쓰나미(Tsunami) 라고 합니다. 일반적으로 큰 바다에서는 파고가 1-3m 정도여서 느끼기가 어렵지만 평균 시속 750km 의 속도로 전파하여 파도가 해안에 도 착하면 지면과의 마찰에 의해 파고가 급격히 증가하면서 해안에 큰 피해를 일으킵니다. 지 진해일에 의한 피해의 예로써 칠레 서해안에 발생한 지진에 의한 지진해일이 하와이와 일본 동해안에까지 피해를 주었으며, 1896년 일본 북동 해안의 Sanriku 근처에서 발생한 지진에 의한 지진해일의 파고는 65m 에 달했다고 합니다. 한국에서도 최근 1983년과 1993년에 지진 해일에 의한 피해가 있었습니다. 1964년 3월 27일 알래스카만에서 발생한 지진으로 쓰나미가 발생했다. 위 사진은 쓰 나미에 의해 해안가에 정박해둔 어선이 해 안위로 옮겨진 모습을 나타낸다. 2004년 12월 24 일 고요한 크리스마스 이브에 동남아를 휩쓴 쓰나미( 지진해일) 로 인도네시 아, 태국, 스리랑카 등 11 개국에서 사상 최악의 인명피해와 재산피해가 발생했습니다. 쓰나 미 사망자는 17만7천422명-17만9천262 명, 실종자는 3만4천749명-5만156명 사이로 파악되고 있습니다. 사진은 쓰나미 발생 전과 후의 해안가의 모습을 나타내고 있습니다. 인공위성에서 본 인도네시아의 반다 아체(Banda Aceh) 의 이전과 쓰나미가 지나간 이후(6 월 24일과 12월 28 일 사진) - 209 -
쓰나미가 지나간 후 반다아체에 남은 잔재 쓰나미로 인하여 범람이후 반다아체의 4일째 모습 Q. 여러분이 살고 있는 곳에서 반경 50km 클까요? 그렇게 생각한 이유는 무엇입니까? 이내에서 지진이 발생한다면 어떤 피해가 가장 Q. 우리나라에 지진이 발생하다면 가장 피해를 크게 입을 것이라고 생각되는 곳은 어디일 까요? 그렇게 생각한 이유는 무엇입니까? - 210 -
Act. 2. 지진과 친해지기 Step 1. Step 2. Step 3. Step 4. Step 5. Step 6. Step 7. Step 8. Step 9. 도입 지진이란? 지진파의 종류 지진의 기록 진앙과 진원 진앙과 진원 결정하기 지진의 크기( 규모) 지진의 크기( 진도) 진도 결정하기 - 211 -
Step 1. 도입 지금까지 지진으로 인한 막대한 피해에 대해 살펴보았습니다. 이번에는 지진이 어떻게 큰 피해를 일으킬 수 있는지 알아보기 위해 지진에 대해 자세히 알아보도록 합시다. - 212 -
Step 2. 지진이란? 지진이란? 지구내부, 특히 지각에서 암석이 힘을 받아 암석 내에 장시간 축적된 에너지가 암석의 탄 성한계를 넘게 되면 암석이 급격하게 변형되어 순간적으로 축적된 에너지가 방출되면서 그 에너지의 일부가 지진파의 형태로 사방으로 전파되는 자연현상입니다. 이것은 마치 종을 쳤 을 때 사방으로 울려 퍼지는 것과 같습니다. 이 때 각 지역의 흔들림의 정도를 조사해 보면 에너지가 방출된 좁은 범위 내에서 가장 세고 그곳으로부터 멀어지면서 흔들림이 약하게 되 어 먼 곳에서는 흔들림을 느끼지 못하게 됩니다. - 213 -
Step 3. 지진파의 종류 지진이 발생했을 때 방출된 에너지는 지진파(Seismic wave) 의 형태로 매질을 통해 전파 되는데, 지진파는 크게 지구내부를 관통하여 전파하는 실체파(Body wave) 와 지구의 표면을 따라 에너지가 집중되어 전파하는 표면파(Surface wave) 의 두 가지로 나눌 수 있습니다. 또 한 실체파는 매질에 나타나는 변형의 형태에 따라 P파와 S 파의 두 종류가 있으며, 표면파는 입자의 운동 형태에 따라 레일레이파(Rayleigh wave) 와 러브파(Love wave) 로 나눌 수 있 습니다. - 214 -
Step 4. 지진의 기록 다음은 지진계에 기록계에 기록된 일반적인 지진파의 모습입니다. 가장 먼저 P파가 나타나며 그 다음 S 파, 표면파의 순서로 나타납니다. 일반적으로 P파의 진폭이 가장 작으며 다음 S 파, 그리고 표면파의 순서로 진폭이 커집니다. Q. 지진이 발생했을 때 가장 큰 피해를 일으키는 지진파는 무엇일까요? 습니까? 왜 그렇게 생각했 - 215 -
Step 5. 진앙과 진원 지진과 관련된 글을 읽다보면 진앙과 진원이라는 말이 자주 나옵니다. 진앙과 진원에 대해 살펴봅시다. 진원(Focus)이란 암석의 파괴가 일어 나서 최초로 지진파가 발생된 지점으로 깊이의 개념이 포함되어 있습니다. 보통 지하 수 km 이상에서 일어납니다. 진앙(Epicenter)은 진원에서 수직으로 연결한 지표면의 지점을 말합니다. 진원지 라고 하는 것은 진앙의 지명입니다. 일반적으로 진원은 진앙의 위도, 경도와 진원깊이로 나타냅니다. 진앙과 진원을 어떻게 알 수 있을까요? 지진이 발생한 지점을 나타내는 진앙과 진 원은 지진기록계에 기록된 지진파의 관측을 통해 이루어집니다. 일반적으로 지진계에 기록된 P파와 S파의 기록시간의 차이인 P-S시를 알면 관측지점으로부터 진원까지 의 거리를 구할 수 있습니다. 즉 P파의 속 도를 Vp, S파의 속도를 Vs, 진원까지의 거 리를 d, P-S시를 t 라 하면, d/vs - d/vp = t, 그러므로 지표 부근에서 Vp=8km/s, Vs=4km/s 정도이므로, 이것을 위의 식에 대입하여 구한 식 d = 8t 를 보통 사용합니다. 또한 그림처럼 지진파의 주시 곡선으로 P-S시만 알면 그래프에 적용하여 곧바로 진원까지의 거리를 구할 수 있습니다. 만약 세 곳의 관측소에서 어느 한 지진의 P-S시를 관측하면 위에서처럼 각각의 관측소에서 진원까지의 거리를 구할 수 있으며 이것을 반지름으로 하여 지도 상에 원을 그립니다. 그러면 이 세원의 공통현의 교 점이 진앙이 되며 이 진앙을 지나는 최단 현의 1/2 이 진원의 깊이가 됩니다. - 216 -
Step 6. 진앙과 진원 결정하기 - 217 -
Step 7. 지진의 크기( 규모) 지진의 크기는 어떻게 나타낼까요? 지진의 크기를 나타내는 수치로는 절대적 개념의 ' 규모(Magnitude)' 와 상대적 개념의 ' 진 도(Seismic intensity)' 라는 용어가 사용되고 있습니다. 규모(Magnitude) : 지진규모의 개념을 처음으로 도입한 사람은 미국의 지진학자 C. F. Richter인데 그는 미국 남부 캘리포니아지역에서 발생한 지진의 크기를 정량화하면서 규모 (Magnitude) 의 개념을 도입하였습니다. 그 후로 그의 이름을 따라 지진의 크기를 나타낼 때 리히터 규모라고도 합니다. 지진규모란 지진발생시 방출되는 에너지의 크기를 정량적으로 나타내는 양입니다. 지진계 관측에 의하여 계산되며 지진계에 기록된 지진파의 진폭과 발생지점까지의 진앙거리 를 이용하여 계산합니다. 보통 M5.0 와 같이 소수 1 자리까지 나타내며, 이때 M은 규모 (Magnitude) 를 의미하고 수치는 크기를 나타냅니다. 아래 표에 나타낸 것처럼 규모가 1만큼 증가하면 에너지는 30 배로 커지게 됩니다. 즉 수치 값이 커짐에 따라 방출되는 지진의 에너 지는 기하급수적으로 증가하게 됩니다. 이는 - 218 -
Step 8. 지진의 크기( 진도) 진도(Seismic Intensity)는 어떤 장소에 나타난 지진동의 세기를 사람의 느낌이나 주변 의 물체 또는 구조물의 흔들림 정도를 수치로 표현한 것으로 정해진 설문을 기준으로 계급 화한 척도입니다. 그렇지만 지금은 계측기에 의해서 직접 관측한 값을 진도 값으로 채용하 는 경우도 많습니다. 진도는 지진의 규모와 진앙거리, 진원깊이에 따라 크게 좌우될 뿐만 아니라 그 지역의 지 질구조와 구조물의 형태 및 인구밀도 현황에 따라 달리 평가될 수 있습니다. 따라서 규모와 진도는 1대1 대응이 성립하지 않으며 하나의 지진에 대하여 여러 지역에서의 진도 계급은 달라질 수 있습니다. 우리나라 기상청은 과거 일본 기상청계급(JMA Scale : 1949) 을 사용하 여 왔으나 2001년 1월 1일부터는 미국에서 시작되어 여러 나라가 사용하는 MM scale ( 수 정된 머칼리 계급, Modified Mercalli scale) 을 사용하고 있습니다. 진도값과 설명 1. 특별히 좋은 상태에서 극소수의 사람을 제외하고는 전혀 느낄 수 없다. 2. 소수의 사람들, 특히 건물의 위층에 있는 소수의 사람들에 의해서만 느낀다. 섬세하게 매달린 물체가 흔들 린다. 3. 실내에서 현저하게 느끼게 되는데 특히 건물의 위층에 있는 사람에게 더욱 그렇다. 그러나 많은 사람들은 그것이 지진이라고 인식하지 못한다. 정지하고 있는 차는 약간 흔들린다. 트럭이 지 나가는 것과 같은 진동, 지속시간이 산출된다. 4. 지진동안 실내에 서있는 많은 사람들이 느낄 수 있으나 옥외에서는 거의 느낄 수 없다. 밤에는 잠을 깨운 다. 그릇, 창문, 문등이 소란하며 벽이 갈라지는 소리를 낸다. 대형트럭이 벽을 받는 느낌을 준다. 정지하고 있는 자동차가 뚜렷하게 움직인다. 5. 거의 모든 사람들에 의해 느낀다. 많은 사람들이 잠을 깬다. 약간의 그릇과 창문 등이 깨지고 어떤 곳에서 는 플라스터에 금이 간다. 불안정한 물체는 뒤집어 진다. 나무, 전선주, 다른 높은 물체의 교란이 심하다. 추시계가 멈춘다. 6. 모든 사람들에 의해서 느낀다. 많은 사람들이 놀라서 밖으로 뛰어 나간다. 어떤 무거운 가구가 움직인다. 떨어진 플라스터와 피해를 입은 굴뚝이 약간 있다 7. 모든 사람들이 밖으로 뛰어 나온다. 아주 잘 설계되었거나 건축된 건물에서는 피해가 무시될 수 있고, 보통 건축물에서는 약간의 피해가 있으며, 열등한 건축물에서는 아주 크게 피해를 입는다. 굴뚝이 무너지고 운 전하고 있는 사람들이 느낄 수 있다. 8. 특별히 설계된 구조물에서는 약간 피해가 있고, 보통 건축물에서는 부분적인 붕괴( 崩 壞 ) 와 더불어 상당한 피해를 일으키며, 열등한 건축물에서는 아주 심하게 피해를 준다. 창틀로부터 무너진 창 벽, 굴뚝, 공장 재 고품, 기둥, 기념비, 벽들이 무너진다. 무거운 가구가 뒤집어 진다. 모래와 진흙이 나온다. 우물수면의 변화 가 있고 운전자가 방해를 받는다. 9. 특별히 설계된 구조물에 상당한 피해를 준다. 잘 설계된 구조물은 기울어짐. 실제구조물에는 큰 피해를 주 며, 부분적으로 붕괴한다. 건물은 기초에서 벗어난다. 땅에는 금이 명백하게 간다. 지하파이프도 부러진다. 10. 잘 지어진 목조구조물이 파괴된다. 대개의 석조건물과 그 구조물이 기초와 함께 무너진다. 땅에 심한 금이 간다. 철도가 휘어진다. 산사태가 강둑이나 경사면에서 생기며 모래와 진흙이 이동된다. 물이 튀어 나오며, 둑을 넘어 쏟아진다. 11. 남아있는 석조구조물은 거의 없다. 다리가 부서지고 땅이 넓은 균열이 간다. 지하 파이프가 완전히 파괴된 다. 연약한 땅이 푹 꺼지고 지층이 어긋난다. 기차선로가 심하게 휘어진다. 12. 전면적인 피해. 지표면에 파동이 보인다. 시야와 수평면이 뒤틀린다. 물체가 하늘로 던져진다. - 219 -
Step 9. 진도 결정하기 다음은 2004년 5월 19일 발생한 울진해역지진에 관한 내용으로 국가지진정보시스템 (NEIS) 에서 발표한 내용입니다. 지진에 대한 반응이 지역마다 다르게 나타나는 것을 알 수 있습니다. 울진 해역 지진 1. 진원시 : 2004년 5월 29일 19시 14분 24.0초 2. 진앙 : 북위 36.8 도, 동경 130.2 도, 경북 울진 동쪽 약 80km 해역 3. 피해 - 울진 : 건물이 심하게 흔들림, 거의 모든 사람이 진동을 느끼고 대피한 곳이 있음. - 삼척, 태백, 포항 : 건물이 흔들림(5 층 아파트, 낮은 주택), 사람이 진동을 느껴 울 렁거림. - 강릉 : 건물이 흔들림( 아파트, 낮은 주택), 침대 등 가구 흔들림, 그릇 속의 물이 흔 들림, 많은 사람이 진동을 느끼고 고층건물에서는 어지러움을 느낌. - 충남, 충북 일대( 대전, 청주, 충주, 서산) : 창문 및 모니터가 약하게 흔들리는 정도 감지, 고층아파트의 장롱이 흔들릴 정도, 건물이 흔들리고 아파트 주민이 어지러움 느낌 Q. 울진 해역 지진 때 각 지역에서 느끼는 지진의 강도를 MM scale를 이용해 구분해 보 고 왜 지역마다 다르게 나타나는지 그 이유를 쓰시오. 울진 : 삼척, 태백, 포항 : 강릉 : 충남, 충북 일대( 대전, 청주, 충주, 서산) : - 220 -
Act. 3. 지진의 발생 Step 1. Step 2. Step 3. Step 4. Step 5. 지진 발생현황 지진 발생 장소와 진원의 깊이 지진 발생의 수평적 수직적 분포 지진의 발생 빈도 지진의 발생 원인 - 221 -
Step 1. 지진 발생 현황 지진은 어디에서 일어날까요? 사실 지진은 지금 이 시각에도 끊임없이 발생하고 있습니다. 아래의 그림은 과거의 지진 발생현황과 현재 지진발생 현황을 실시간으로 알려주는 것입니다. 그림을 눌러서 지진의 발 생현황을 살펴봅시다. Q. 위 사이트를 둘러보고 오늘 발생한 지진의 진앙과 규모를 기록해 봅시다. - 222 -
Step 2. 지진 발생 장소와 진원의 깊이 다음은 1991년부터 1996년까지 전 세계에서 발생한 규모 4.5 이상의 지진의 분포를 나타 내고 있습니다. 점의 크기는 지진의 규모를 나타내며 색깔은 진원의 깊이를 나타냅니다. 파 란색 부분을 클릭하면 해당 부분을 확대한 그림을 볼 수 있습니다. Q. 지진의 발생장소( 진앙의 분포), 진원의 깊이, 지진의 발생빈도 그리고 지진의 규모와 어떤 관련이 있는지 여러분이 관찰한 결과를 중심으로 기술해 봅시다. - 223 -
Step 3. 지진 발생의 수평적 수직적 분포 < 수평적 분포> 세계적으로 지진은 띠 모양으로 좁고 긴 지대에 집중적으로 발생하므로 이 지대를 지진대 라고 합니다. 세계지진의 분포는 태평양 주변을 따라 나타나는 환대평양 지진대, 인도네시아 에서 히말라야를 거쳐 지중해에 이르는 알프스-히말라야 지진대와 대양의 가운데 있는 해 저 산맥을 따라 나타나는 중앙해령지진대로 크게 구분합니다. 그리고 지진대는 화산대와 거 의 일치하며 전체 지진의 환태평양 지진대 90% 이상이 이와 같은 지진대에서 발생하고 있습니다. 태평양 주변을 따라 나타나는 지진대로 해양 지각이 대륙 지각 밑으로 침강하는 주변 에서 지진이 발생하며, 전 세계에서 발생하는 대부분의 지진이 이곳에서 발생합니다. 천 발 지진과 심발 지진이 발생하며 대륙 쪽으로 갈수록 진원의 깊이가 깊어집니다. 알프스-히말라야 지진대 인도네시아에서 히말라야를 거쳐 지중해에 이르는 지역에 나타나는 지진대로 대륙끼 리 충돌이 일어나면서 지진이 발생하는 지역입니다. 중앙 해령 지진대 해저에 분포하는 해령을 따라 나타나는 지진대로 주로 천발 지진이 일어나고, 지하 깊 은 곳의 맨틀 물질이 상승하여 지각이 확장하고 있는 곳입니다. < 수직적 분포> 지진은 진원의 깊이에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 천발지진 진원의 깊이가 중발지진 진원의 깊이가 심발지진 진원의 깊이가 70 km이하에서 발생하며, 대부분의 지진이 이에 속합니다. 70 300 km에서 발생되는 지진입니다. 300km 700km 에서 발생되는 지진으로, 지진대 중에서도 주로 내륙지 방에서 잘 나타납니다. 지진이 일어날 수 있는 깊이의 한계는 지표로부터 약 700km의 깊이입니다. - 224 -
Step 4. 지진의 발생 빈도 다음은 지진의 규모에 따른 발생빈도를 나타냅니다. 규모 1년 평균 8 이상 1 * 7-7.9 17 * 6-6.9 134 * 5-5.9 1319 *( 추정값) 4-4.9 13,000 ( 추정값) 3-3.9 130,000 ( 추정값) 2-2.9 1,300,000 ( 추정값) * 1990년까지 관측을 근거로 계산된 값 Q. 위의 표를 보면 규모가 작은 지진이 규모가 큰 지진보다 훨씬 많이 발생하는 것을 알 수가 있습니다. 왜 그럴까요? 그 이유를 써 보세요. Q. 다음은 2000년에서 2006년까지 6년간 전 세계에서 지진기록계에 기록된 규모에 따른 지진의 빈도를 나타낸다. 2000년부터 2005년까지 각 규모별 지진 발생의 빈도를 그래프로 그리고 지진발생 빈도에 어떤 변화가 있는 지 설명해 보시오. - 225 -
Step 5. 지진의 발생 원인 지진은 어떻게 발생할까요? 오랫동안 과학자들에게 지진의 발생 원인은 궁금한 사항으로 남아 있었습니다. 앞에서 살 펴본 것처럼 지진의 발생 장소와 지진의 발생 깊이는 아무 곳에서나 발생하는 것이 아니라 일정한 경향성을 나타내고 있습니다. 그러면 지진이 왜 지진대라고 불리는 특정한 곳에서만 많이 발생하며, 어떤 지역( 해저산 맥) 에서는 천발지진이 주로 발생하고, 심발지진은 특정한 곳에서만 발생하는가 하는 문제들 은 지진학의 미해결 문제로 남아 있었습니다. 이와 같은 문제들은 1960년 이후 판구조론 (Plate Tectonics) 이라는 학설이 등장하면서 모든 것이 간명하게 설명되었습니다. 판구조론에 따르면 지구의 표층이라고도 하는 수십km 혹은 그 이상의 두께를 가진 암석 권은 유라시아판, 태평양판, 북미판 등 10 여개의 판으로 나뉘어져 있다. 이들은 각각 서로 부딪치거나 밀고 때로는 서로 포개지면서 각각 매년 수cm 정도의 속도로 점성이 있는 맨틀 위를 제각기 이동하고 있습니다. 이러한 지각 판들의 운동은 그들의 가장자리 사이의 마찰에 의하여 경계부위에서 저항을 받는데 이는 두 개의 벽돌을 맞대고 문지를 때 미끄러지지 않으려는 것과 같습니다. 그러나 지구적인 힘이 판의 마찰저항을 초과할 수 있는 단계에 도달하면 갑작스런 미끄러짐이 일어 나며 이때 그동안 쌓여 있던 에너지가 한꺼번에 방출되는데 이것이 바로 지진입니다. 따라서 지진이 발생하기 쉬운 지역은 보통 판경계(interplate) 부근이지만 판내부 (intraplate) 에서도 종종 지진이 발생하고 있습니다. 판과 판의 경계에서는 마그마가 분출하 기도 쉽기 때문에 지진발생 빈번지역과 화산이 주로 발생하는 지역은 서로 유사합니다. 따 라서 이 이론은 대규모 수평면운동이 지진, 화산 및 조산현상의 원인임을 설명하였습니다. 일본의 지진은 대부분 태평양쪽에서 발생하고 있는데, 이것은 판경계지진으로 태평양판과 필리핀판이 유라시아판 밑으로 충돌 침강하고 있기 때문입니다. - 226 -
Act. 4. 지진의 대비 Step 1. Step 2. Step 3. Step 4. Step 5. 도입 지진의 피해에 영향을 미치는 요소 전조현상 지진의 예보 어떤 구조물이 지진에 안정할까? - 227 -
Step 1. 도입 대규모 지진은 매우 드물게 일어나지만 한번 지진이 발생하면 그 피해가 엄청납니다. 따 라서 지진의 피해를 줄이기 위해 미리미리 대비하는 것은 매우 중요합니다. 이번에는 지진 에 대비하기 위한 노력에는 어떤 것이 있나 알아봅시다. 다음은 지난 니다. 100년 동안 전 세계에서 발생한 대규모 지진현황과 사망자 수를 나타낸 것입 [ 대규모 지진피해 발생 현황] 미국지질조사소(USGR) 발생일시 지역 사망자수 ( 명) 규모 2004.12.26 인도네시아 수마트라 283,106명 9.0 2003.12.26 이란 남부 지역 31,000명 6.6 2001.01.26 인도 구자라트 20,085명 7.7 1999.08.17 터키 이즈밋 15,657명 7.4 1990.06.20 이란 Rasht 45,000명 7.7 1988.12.07 아르메니아 ( 구소련) 25,000명 6.8 1978.09.16 이 란, Tabas 15,000명 7.7 1976.07.27 중 국, Tangshan 242,000명 7.6 1976.02.04 과테말라 22,000명 7.9 1970.05.31 페 루 66,000명 7.8 1968.08.31 이 란 11,600명 7.4 1962.09.01 이 란, Qazvin 14,000명 7.3 1960.02.29 모로코, Agadir 14,000명 5.9 1939.12.27 터 키, Erzincan 23,000명 8.0 1939.01.24 칠 레, Chillan 30,000명 7.8 1935.05.31 파키스탄, Quetta 60,000명 7.5 1932.12.26 중 국, Kansu 70,000명 7.6 1923.09.01 일 본, Kanto 143,000명 8.2 1920.12.16 중 국, Kansu 180,000명 8.5 1915.01.13 이탈리아, Avezzano 30,000명 7.0 1908.12.28 이탈리아, Messina 120,000명 7.5 Q. 표에 나타낸 지진의 규모와 인명피해의 관계를 그래프로 나타내 봅시다. 지진의 규모 가 커지면 항상 인명피해가 크다고 할 수 있을까요? 여러분의 생각을 써 봅시다. - 228 -
Step 2. 지진의 피해에 영향을 미치는 요소 앞에서 살펴본 것처럼 지진이 발생했을 때 인명피해와 재산피해는 규모와 밀접히 관련되 지만 같은 규모의 지진이라도 피해정도에서 많은 차이를 나타나는 것을 알 수 있습니다. 지 진에 의한 인명피해와 재산피해에 영향을 미치는 요소로는 다음과 같은 것이 있습니다. 지진 발생시각 : 지진의 지속시간 : 진원으로부터의 거리 : 지반의 구성암석 및 토양 : 건물의 구조 : 인구밀도 : 그 밖에 어떤 요소가 더 있을까요? Q. 각 요소가 어떻게 영향을 미치는 지 그 이유를 써 봅시다. - 229 -
Step 3. 전조현상 지진의 발생을 미리 알 수 있다면 지진을 피할 수는 없어도 지진의 피해를 줄일 수 있는 예방의 효과는 매우 큽니다. 많은 사람들이 오랜 시간동안 막대한 예산을 투자하여 연구를 수행하고 있지만 지진예보는 아직까지 초보단계에 머물러 있습니다. 지금까지 밝혀진 바로는 큰 지진이 일어나기 전에는 몇 가지 공통적인 현상이 보이는데 이를 전조현상이라고 합니다. 전조현상은 크게 물리량의 변화와 이상 자연현상이 있습니다. 물리량의 변화 : 계속해서 암석에 가해지는 힘에 의해 암석 성분이 변화하거나, 부분적 인 파쇄 또는 균열로 인해 물리적 측정값에 변화가 생기는 것입니다. 그림에서 보듯이 지진현상은 다섯 단계로 나뉜다. 첫번째 단계는 구조적 힘 아래에서 탄성 변형이 점차 축적되는 기간이다. 두번째는 암석에서 쪼개짐이 일어나기 시작하면서 전체 부피가 늘어나는 단계이다. 세번째는 주위의 암석들로부터 미세균열과 공극을 통하여 지하수가 침투하여 불안전한 상황이 되는 단 계이다. 지하수가 균열사이를 메우면 이 지역을 지나 는 P파 속도가 다시 빨라지고 지표면이 융기하며 라 돈 가스가 균열 틈을 따라 방출되고 전기 저항값이 낮아진다. 네번째 단계는 지진이 일어나는 단계이다. 다섯번째는 이 지역에서 많은 후속지진들이 일어 나는 단계이다. 그러나 모든 지진들이 이 단계를 전부 거치는 것은 물론 아니다. < 자료출처: 기상청 홈페이지> 이상 자연 현상 우물 수위의 급작스런 변화 - 암석의 파쇄 또는 압축력에 의해 우물의 수위가 변화하게 된다. 실제로 1950 년 아삼(Assam) 지진으로 주위 우물이 4m정도의 수위변화가 있었으며 1964 년 알라스카 지진의 영향으로 플로리다의 우물이 가파르게 수위 변화를 일으켰다. 지명 - 지진이 발생하기 전과 발생하는 동안 이상한 소리가 들린다는 보고도 있다. 이 소리는 낮게 웅 하는 소리, 천둥소리, 멀리서 들리는 총소리, 천이 찢어지는 소리와 비슷하 다고 경험자들은 말한다. 이런 소리는 지진이 발생하기 수 일전, 수시간전, 몇 분전 또는 지 진이 발생하는 동안 들리며, 이런 소리가 녹음된 경우도 있다. - 230 -
Step 4. 지진의 예보 최근의 지진 예보 지진학자들은 보다 정확하게 지진을 예보하여 지진의 피해를 줄이기 위해 전 세계적으로 약 120 여 곳에 지진관측소를 설치하여 계속해서 지진의 발생을 관측하고 있습니다. 또한 최 근에는 인공위성을 이용한 지진이 일어날 곳을 미리 예측하기도 합니다. GPS 기술로 지면의 변화( 수직 또는 수평적인 움직임) 를 관측하여 - 231 -
Step 5. 어떤 구조물이 지진에 안정할까? 현대의 대도시는 인구가 밀집되어 있고 고층 구조물이 많이 세워지면서 지진에 의한 피해 를 줄이기 위해 필수적으로 내진설계를 하고 있습니다. 내진설계란 지진에 안전할 수 있도 록 구조물을 설계하는 것을 말합니다. 일반적으로 내진설계는 매우 어렵고 복잡합니다. 여러 분은 간단한 실험을 통해 어떤 구조물이 지진에 잘 견딜 수 있는 지 살펴보도록 합시다. 무게의 분포에 따른 안정화 정도 구조물의 형태에 따른 안정화 정도 구조물의 높이에 따른 안정화 정도 구조물의 받침대의 물질에 따른 안정화 정도 Q. 여러분이 어릴 때 가지고 놀던 레고 불럭 또는 조그만 나무도막들을 이용하여 위에 제 시된 변인들에 대한 실험을 직접 한 후 그 결과를 분석하여 제시하시오. - 232 -
Act. 4. 우리나라는 지진 안전지대인가? Step 1. Step 2. Step 3. Step 4. 우리나라의 지진 발생 현황 우리나라 지진발생 장소 보고서 작성하기 관련 사이트 소개 - 233 -
Step 1. 우리나라의 지진 발생 현황 지금까지 우리는 지진이란 무엇이며, 지진파, 지진이 발생하는 장소, 지진발생의 원인 그 리고 지진 예보 등에 대해 많은 것을 학습하였습니다. 그러면 이와 같이 심화된 지식을 바 탕으로 과연 우리나라는 지진 안전지대인가 살펴보도록 합시다. 다음 도표는 우리나라에 지진 관측망이 설치된 이후인 1978년부터 현재까지 지진의 발생 현황을 나타낸 것입니다. 지금까지 약 470 여회의 크고 작은 지진이 기록되었으며, 그중 규모 5.0 이상의 지진은 4 회인 것으로 나타났습니다. Q. 이 그래프를 보면 최근 들어 우리나라에서 지진이 더 자주 발생하는 것처럼 보입니다. 과연 최근에 지진이 더 많아진 것일까요? 아니면 왜 이런 결과가 나타날까요? - 234 -
Step 2. 우리나라 지진발생 장소 아래 그림은 우리나라에서 지진관측망에 의한 계기관측이 실시된 1978년부터 2000년까지 의 진앙의 분포와 지진의 규모를 나타내고 있습니다. 주요 지진의 진앙의 위치를 살펴보면, 평안남도와 황해도, 경기만, 태안반도-대전-대구-울 산을 연결하는 선상의 지역, 지진활동이 심한 것을 알 수 있습니다. 울산 앞바다에서 동해시 앞바다까지의 남북 선상의 지역에서 - 235 -
Step 3. 보고서 작성하기 지금까지 여러분은 지진에 대해 공부하였습니다. 동영상을 자세히 살펴봅시다. 지금까지 배운 내용들을 바탕으로 다음 Q. 우리나라는 과연 지진 안전지대일까요? 여러분이 지금까지 공부한 내용을 토대로 보고 서를 작성해 봅시다. 다음 스텝의 `관련 사이트`를 방문하여 자세한 자료를 더 살펴보고 가 능하다면 지역의 소방서, 시청 등을 방문하여 실제적인 자료를 모을 수 있으면 더 좋습니다. Step 4. 관련 사이트 소개 [ 지진 관련 참고 사이트] 국내 사이트 서울대학교 지진공학센터 http://keercis.snu.ac.kr/unisql/keerc/korean/front/keerc-k.html 기상청 지진연구센터 http://www.kmaneis.go.kr/ 지진연구센터 http://quake.kigam.re.kr/ 외국 사이트 미국 지질조사소 지진관련 학습사이트 http://earthquake.usgs.gov/learning/ 지진파에 대한 이해를 돕는 online 학습 사이트 http://www.data.scec.org/module/module.html - 236 -