제1장 지진

지구는 반경 약 6,370km에 달하는 거대한 생명체와 같다. 지구 중심에는 약 5,400℃의 핵이 존재하며, 그 주위를 액체 상태의 맨틀이 대류하며 흐르고 있다. 우주의 극저온에 노출된 맨틀의 겉표면은 식어서 평균 30km 두께의 얇은 지각이 되었으며, 이는 지구 전체 반경에 비하면 매우 얇은 껍질에 불과하다.

지진의 원인을 설명하는 주요 이론 중 하나인 탄성반발설(elastic rebound theory)은 단층면 내에 축적되어 있던 에너지가 갑자기 방출되면서 지진이 발생한다고 본다.

• 단층(Fault): 지각 변동으로 인해 지층이 끊어지고 양쪽이 서로 엇갈린 면을 의미한다.
• 적용 범위: 주로 진원이 지하 70km 이내인 천발지진(shallow earthquake)의 원인을 설명하는 데 적합하다.

지구의 지각은 여러 개의 거대한 판으로 구성되어 있으며, 맨틀의 대류에 의해 이 판들이 이동하면서 상호작용을 일으킨다. 판의 경계에서 발생하는 충돌, 섭입, 분리 과정에서 막대한 에너지가 발생하며 이것이 지진의 주요 원인이 된다.

고대 인류는 지진을 거대한 동물의 움직임이나 신의 분노로 해석하였다. 일본의 '나마즈(메기)', 인도의 '코끼리' 등 다양한 문화권의 신화에서 지진의 기원을 찾아볼 수 있다.

지진 발생 시 지반에서는 다음과 같은 다양한 현상이 나타난다.

• 지반운동: 지진파의 전달로 인한 지표면의 진동이다.
• 지반 액상화: 느슨한 사질 지반이 진동에 의해 일시적으로 액체처럼 거동하는 현상이다.
• 쓰나미: 해저 지진에 의해 발생하는 거대한 해일이다.
• 기타 산사태, 지반 부등침하, 단층운동 등이 동반된다.

지반의 진동은 구조물에 관성력을 유발하며, 이는 구조물의 변형과 손상을 초래한다. 구조물의 고유 주기와 지반 진동의 주기가 일치할 경우 공진 현상으로 인해 피해가 극대화된다.

규모(Magnitude)는 지진 자체의 절대적인 에너지 크기를 나타내는 척도이다.

• 리히터 규모(Local Magnitude, M_L): 가장 일반적으로 사용되는 규모 지표이다.
• 규모가 1 증가할 때마다 에너지는 약 32배, 진폭은 10배 증가한다.

진도(Intensity)는 특정 지점에서 사람이 느끼는 정도나 구조물의 피해 상황에 근거한 상대적인 척도이다.

• MMI 진도: 수정 메르칼리 진도 계급을 의미하며, I단계부터 XII단계까지 구분된다.
• 지반 가속도(%g) 및 속도(V)와의 상관관계를 통해 공학적으로 활용된다.