[북한 3차 핵실험 ②] ‘인공지진’ 무엇이 다를까?

 

12일 오전 북한의 핵실험으로 인공지진이 발생했다. 지진현상을 감지한 기상청과 지질자원연구원 등은 이것을 인공지진이라 판단하고 북한의 핵실험 가능성을 확신했는데…  인공지진과 자연지진은 어떤 차이가 있을까?

보통 자연적으로 발생하는 지진은 사람의 행위가 원인이 되지 않고, 지구내부의 급격한 지각변동에 의한 충격으로 지반을 진동시키는 현상을 말한다.

자연지진의 진원(최초로 지진파가 발생한 지역)깊이는 통상 수십킬로미터 이하로 매우 다양한데 반해 땅속에서 화약을 폭발시키거나 지하핵실험 등으로 지진과 유사한 현상이 일어나는 인공지진은 진원의 깊이가 수백미터 이하로 매우 얕은 것이 특징이다.

지진이 일어날 때 발생하는 지진파는 크게 P파와 S파 두 가지 파동으로 구분한다. 이중 P파는 파동의 진행방향과 매질의 진동 방향이 수평을 이뤄 이동하고 파동의 전달속도는 초당 7~8km로 빠른편이다.  

P파와 S파의 파동진행 방향 비교 ⓒ 한국지질자원연구원

반면 S파는 파동의 진행방향과 매질의 진동 방향이 수직이기 때문에 건물들이 더욱 세게 흔들려 지진의 피해가 더 크다. 파동의 전달속도도 초당 4~5km로 P파에 비해 느린편이다.

이런 파형의 특징으로 본 인공지진은 P파가 큰 진폭을 그리고 뒤늦게 도착하는 S파의 진폭은 약하다. 반면 자연지진은 S파의 진폭이 P파의 진폭보다 더 크거나 같게 관측된다.

자연지진과 인공지진의 파형 비교 ⓒ 사이언스올

또한 인공지진은 일시적인 폭발로 진동이 발생하기 때문에 에너지 방출시간이 매우 짧고 폭발의 압력이 사방으로 퍼져 방향성도 뚜렷하지 않다. 자연지진은 단층이 뒤틀리면서 생기기 때문에 진원의 방향성이 뚜렷하고 에너지 방출시간이 인공지진보다 길어 상대적으로 인공지진 보다 복잡한 파형을 나타낸다.

이 날 감지된 진동의 파형은  큰 진폭의 P파가 도달한 후 작은 진폭의 S파가 도달한 전형적인 인공지진의 형태였다. 더불어 자연지진에서는 감지되지 않는 음파도 발생했다. 핵실험 같은 대규모 폭발의 경우 폭발에 의한 압력변화로 공중음파가 발생한다. 

지질자원연구원은 이 같은 인공지진의 특징으로 북한의 핵실험 가능성을 추측했다.

 

노한나 사이언스올 편집위원