[과실연 제93차 오픈포럼 발제자료]한반도는 지진, 화산으로부터 안전한가?_연세대 지구시스템학과 홍태경 교수

1. 과실연 제92차 오픈포럼
발제: 한반도는 지진, 화산으로부터
안전한가?
홍태경
연세대학교 지구시스템과학과

2. 1976년 7월 27일 M7.5
중국 탕산 지진
~255천명 사망
(비공식 기록: 65만명사망)

3. 2004년 12월 26일
M9.1 인도양
수마트라섬
인근 지진
28만명 사망
[figure credit: M. Ishii]

4. 2008년 5월 12일 M7.9 쓰촨성 지진
87,000명 사망

5. 2010년 1월 12일 M7.0 아이티 지진
Before
After
31만명 사망

6. 2011년 3월 11일 M9.0 동일본 대지진
2만명 사망

7. 2015년 4월 25일 M7.8 네팔지진
~7800 명 사망
[연합뉴스]

8. Date UTC Location Deaths Mag
1556 01 23 Shaanxi (Shensi), China 830,000 ~8
1976 07 27 Tangshan, China 255,000 (official)
655,000 (known)
7.5
2010 01 12 Haiti region 316000 7.0
1138 08 09 Syria, Aleppo 230000
2004 12 26 Sumatra 227,898 9.1
856 12 22 Iran, Damghan 200,000
1920 12 16 Haiyuan, Ningxia (Ning-hsia), China 200,000 7.8
893 03 23 Iran, Ardabil 150000
1923 09 01 Kanto (Kwanto), Japan 142,800 7.9
1948 10 05 Ashgabat (Ashkhabad), Turkmenistan
(Turkmeniya, USSR)
110,000 7.3
1290 09 27 China, Chihli 100,000
2008 05 12 Eastern Sichuan, China 87,587 7.9
2005 10 08 Pakistan 86,000 7.6
1667 11 Caucasia, Shemakha 80,000
1727 11 18 Iran, Tabriz 77,000
1908 12 28 Messina, Italy 72,000 7.2
1970 05 31 Chimbote, Peru 70,000 7.9
1755 11 01 Portugal, Lisbon 70,000 8.7
1693 01 11 Italy, Sicily 60,000 7.5
1268 Asia Minor, Silicia 60,000
1990 06 20 Western Iran 40,000 to 50,000 7.4
1783 02 04 Italy, Calabria 50,000
지진에 의한 인명 피해

9. 판내 지진의 위험 가능성
• 도시와의 지리적 근접성
• 얕은 진원 깊이 (5-15 km 깊이)
• 비간헐적, 긴주기의 지진 발생 가능성
• 짧은 지진 관측으로 그 위험성과 잠재성을 판단하기 어려움.
• 얕은 깊이에서 발생한 중규모의 지진으로도 큰 피해를 입힐 수 있음.

10. 긴 재래주기의 지진
[Minoura et al., 2001]
재래주기: 600-1300 년
재래주기: 3000-6000 years (Zhang et al., 2008)
2011년 M9.0 동일본 대지진
2008년 M7.9 쓰촨성 지진

11. 동일본 대지진의 교훈
[USGS]
Seismic intensity expected in 50 years
with a probability of 10 %
[ERI]

12. 지진의 특성: 주기성, 반복성
[Schaff and Richards, 2004]
- Repeating earthquakes in China
- Periodic occurrence mechanism
응력
단층운동

13. 한반도 주변 환경
[Bird, 2003]

14. 한반도는 지진 안전 지대일까?
Red: h≤35 km yellow: 35<h≤200 km
green: 200<h≤400 km purple: 400<h≤700 km

15. 한반도 지진 발생 현황
한반도 지진 분포한반도 지진 발생 추이
[기상청]

16. 한반도 계기 지진 분포 및 지진 밀도
계기지진 (1978-2011) [Houng and Hong, 2013, BSSA]

17. 한반도 역대 주요 지진
[한국과학기술한림원, 2008]

18. 역사 지진 기록
조선왕조실록
삼국사기
역사기록물: 삼국사기, 고려사,
고려사절요, 조선왕조실록 등

19. 역사지진기록
[조선왕조실록, 중종 13년, 음력 5월 15일
Seismic intensity: 8-9
○酉時, 地大震凡三度, 其聲殷
殷如怒雷, 人馬辟易, 墻屋壓頹,
城堞墜落, 都中之人皆驚惶失
色, 罔知攸爲, 終夜露宿, 不敢
入處其家。 故老皆以爲古所
無也。 八道皆同。
유시(酉時)에 세 차례 크게 지진(地震)이
있었다. 그 소리가 마치 성난 우레
소리처럼 커서 인마(人馬)가 모두 피하고,
담장과 성첩(城堞)이 무너지고 떨어져서,
도성 안 사람들이 모두 놀라 당황하여
어쩔줄을 모르고, 밤새도록 노숙하며 제
집으로 들어가지 못하니, 고로(故老)들이
모두 옛날에는 없던 일이라 하였다.
팔도(八道)가 다 마찬가지였다.
[KMA]

20. [조선왕조실록, 명종 1년, 음력 5월 23일
Seismic intensity: 8
○京師地震, 自東而西, 良久乃止。 其始也聲如
微雷, 方其震也, 屋宇皆動, 墻壁振落。 申時又
震。 傳于政院曰: “近者雨雹無處不然, 日亦無
日不暈。 災變已極, 每軫憂念, 今又地震如此,
此近古所無之變, 罔知攸措。 明日召政府專數、
領府事、六卿, 議所以應天之道。” 政院回啓曰:
“臣等亦爲未安, 方欲啓之, 而上敎先下矣。 雨
雹地震, 相繼不絶, 伏願恐懼修省, 以答天譴。”
서울에 지진이 일어났는데, 동쪽에서부터 서쪽으로
갔으며 한참 뒤에 그쳤다. 처음에는 소리가 약한 천둥
같았고 지진이 일어났을 때는 집채가 모두 흔들리고
담과 벽이 흔들려 무너졌다. 신시(申時)에 또 지진이
일어났다. 정원에 전교하기를, “요즈음 우박이 내리지
않은 곳이 없고 일기도 햇무리가 지지 않는 날이 없다.
재변이 이미 극도에 달하여 항시 걱정하였는데 지금 또
이처럼 지진이 일어났으니, 이는 근고(近古)에 없던
재변이라 어찌할 바를 모르겠다. 내일 정부의 모든
인원과 영부사(領府事)·육경(六卿)을 불러 하늘에
응답할 방법을 의논하라.”하니, 정원이
회계(回啓)하기를, “신들도 미안하여 지금 아뢰려고
하던 참인데 상께서 먼저 분부를 내리셨습니다. 우박과
지진이 끊이지 않고 잇따라 일어나니, 부디 두려워하고
반성하시어 하늘의 꾸짖음에 응답하소서.”
[KMA]
역사지진기록

21. 역사지진 (1392-1904)계기지진 (1978-2011)
계기지진 vs 역사지진
[Houng and Hong, 2013, BSSA]

22. 역사지진 (1392-1904)
중대형 지진 발생 시기 단축 가능성
[Houng and Hong, 2013, BSSA]

23. 동일본 대지진과 한반도 지진발생 빈도 변화
[Hong et al., 2015, PEPI]
[USGS]

24. Events with M>=4.9 during 1978-2012: 7
Events with M>=4.9 for 1 year since 2013: 3

25. 서해 연쇄 지진 (보령 앞바다)
[Hong et al., 2015, PEPI]

26. [figure credit: 기상청]
지진해일 피해

27. 한반도 지진 해일
[Satake, 2007]
[figure credit: 김성균]
(조용식, 2011)
발 생 일 자 피 해 비 고
1940년 8월 2일
삼척에서
어선 10척 유실
가옥 전파 10동
규모 7.5의 일본지진
삼척, 울진: 파고 2m
1964년 6월 16일 피해 경미
규모 7.5의 일본지진
부산, 울산: 파고 0.3~0.4m
1983년 5월 26일
사망, 실종 3인, 부상 2인
선박 80여척
가옥 44동
재산피해 약 4억원
규모 7.7의 일본지진
평균파고 3~4m
1993년 7월 12일
선박 35척
재산피해 약 4억여원
규모 7.8의 일본지진
동해안: 파고 0.8~2.5m
[figure credit: 김성균]
1983년 M7.7 일본서해안 지진에
의한 지진해일 높이

28. 1983년 M7.7 지진에 의한 지진해일 피해 (강원도 삼척시 임원항)
폭음과 함께 깊이 5미터의 항구 바닥이 드러날 정도로 한꺼번에 물이 빠져
나갔다가 10분쯤 뒤 큰 소리와 함께 파도가 밀려왔다. 파고는 3.6~4미터 규모였다
[figure credit: 김성균]

29. 왕대(시대)
발생연월일
(양력)
기 사 지진관련 여부
태종15년(1415년) 4
월 5일 (임신)
1415.05.13
동해(東海)의 물이 넘쳤다. 영일(迎日)로부터 길주(吉州)에 이르기까지 바
닷물의 높이가 5척, 또는 13척이나 되어, 육지로서 어떤 곳은 5,6척, 어
떤 곳은 백여 척이나 덮었는데, 진퇴(進退)가 조수(潮水)와 같았다. 또 삼
척(三陟)과 연곡(連谷) 등지에서는 바닷물이 줄고 넘치기를 5,6차례나 하
였는데, 넘칠 때에는 5,60척이나 되고, 줄 때에는 40여척이나 되었다.
해안근처나 인접나라의 지진기록은
없으나, 반복성으로 보아 지진해일
가능성이 큼.
인조21년(1643년) 6
월 9일 (신미)
1643.07.24
서울에 지진이 있었다. 경상도의 대구(大丘)·안동(安東)·김해(金海)·
영덕(盈德) 등 고을에도 지진이 있어 연대(烟臺)와 성첩(城堞)이 많이 무
너졌다. 울산부(蔚山府)에서는 땅이 갈라지고 물이 솟구쳐 나왔다. 전라
도에도 지진이 있었다. 안동에서 동해 영덕이하를 경유해 김천 각 읍에
이르기까지 이번 달 초 9일 신시, 초 10일 진시에 두 번 지진이 있었다.
성벽이 무너짐이 많았다. 울산부의 동쪽 13리 조석의 물이 출입하는 곳
에서, 물이 끓어올랐는데, 마치 바다 가운데 큰 파도가 육지로 1,2보 나
왔다가 되돌아 들어가는 것 같았다. 건답 6곳이 무너졌고, 물이 샘처럼
솟았으며, 물이 솟아난 곳에 각각 흰모래 1,2두가 나와 쌓였다.
경상남북도의 해안을 따라 지진에
의한 피해가 크게 발생했고,특히 울
산에서 액상화현상이 보고된 점으
로 보아 비교적 해안에 가까운 곳에
서 발생한 지진에 의한 지진해일로
볼 수 있음.
현종9년(1668년) 6
월 23일 (경인)
1668.07.31
평안도 철산에 바닷물이 크게 넘치고 지진이 일어나 지붕의 기와가 모
두 기울어 졌으며, 사람이 더러 놀라서 엎어지기도 하였다. 평양부(平壤
府), 황해도 해주(海州)·안악(安岳)·연악(延安)·재령(載寧)·장연(長
連)·배천(白川)·봉산(鳳山), 경상도 창원(昌原)·웅천(熊川), 충청도 홍
산(鴻山), 전라도 김제(金堤)·강진(康津) 등에 같은 날 지진이 있었다. 예
조가 중앙에 단(壇)을 설치하고 향과 폐백을 내려 보내어 해괴제(解怪祭)
를 지내기를 청하니, 상이 따랐다.
서해안과 남해안을 따라 감진된 기
록이 있으므로 황해에서 발생한 지
진에 의한 쓰나미로 보이나, 같은
날 중국의 지진기록은 없음.
조선시대 지진해일 기록
[김성균, 2011]

30. 이유있는 지진 발생
[Choi, Hong, He and Baag, 2012, Tectonophysics]

31. [Choi, Hong, He and Baag, 2012, Tectonophysics]
[Oh, 2006]
동해 지진

32. 서해 지진
Geodetic measurement
[Liu et al., 2007]
[Hong and Choi, 2012,
Tectonophysics]

33. 天池カルデラ
カルデラ直径は約6-7km
• 위치: 중국/북한 접경지
• 고도: 2744 m
• 분화구 지름: 5 km
• 천지: 장축 4.4 km, 단축 3.3 km
수심: 370 m,
담수량: 20억톤
[figure credit: W. Kim]
백두산 화산/천지

34. 백두산 폭발 기록
[figure credit: W. Kim]
VEI 7
* VEI: Volcanic Explosivity Index

35. 10세기경 백두산 화산 분출물 분포
[Horn and Schmincke, 2000]
- Distribution of tephra
[Zou, 2010]
- 북일본지역에 관측되는
백두산화산 퇴적층

37. No more our own concern!
[Science, 2010]

38. 백두산 화산 발달
[Zhao et al., 2009]

39. 탄성파 탐사
[Song et al., 2007][Hill et al., 2002]

40. 백두산 하부 탄성파 탐사 결과
[figure credit: YS Lee]

41. 백두산 지진 관측
• 1985년: 최초 관측, 1대의 이동식
지진관측기 (천지 북쪽 3 km 지역,
여름마다 한시적 운용)
• 1999년: 365일 상시 지진관측,
1대의 지진계 (정확한 지진
발생시각, 위치 추정 불가능)
• 2002년 여름: 15대의 이동식
지진계 운용 (지진 위치 추정 가능)
중국의 백두산 지진관측

42. 백두산 천지 지진파형 특성
[Wu et al.,
2005]

43. 백두산 주위 하부 지각
지진파 속도 구조
[Hetland et al.,
2004]

44. 북한 핵실험 영향?
●
[Zhang et al., 2002]

45. 정밀 지질조사 및 장기 관측의 필요성
[USGS]San Andreas Fault Zone Observatory at Depth (SAFOD)

46. 정부와 연구자의 의무
2009년 4월 6일 M6.3
이탈리아 라퀼라 지진:
308명 사망, 11000 건물 손상
4만여명의 이재민

47. 요약
• 한반도의 긴 재래주기를 가지는 강진 발생의 가능성
• 동일본 대지진후 한반도 지진 발생 빈도 증가 및 지진재해 위험성 증가
• 해역 지진의 위험성 증대와 지진해일 동반 가능성 대비의 필요성
• 고체 지구에 대한 폭넓은 이해 요구 (지구조 운동 역사 이해와 지질조사의 필요성)
• 고체 지구 위험 요소에 대한 장기적인 모니터링의 필요성
• 국민 안전을 위한 정부와 연구자들의 무한 책임 의식의 필요성
• 고체 지구에 대한 기초 연구 지원 확충과 고체 지구 연구의 중요성 인지의 필요성
• 백두산은 활화산의 특징을 보임 (미소지진 발생, 저속도층, 높은 온도 등).
• 하지만, 백두산에 상태를 추정할 만한 여러 상충되는 관측 결과가 보고됨.
• 미래 분화 가능성이 있음 (현재까지의 관측결과로는 분출 시기를 특정하기 어려움).
• 분화 시기와 그 규모를 특정하기 위해서는 마그마방의 위치와 크기 추정등이 요구됨.
• 지진학적 관측 및 다양한 지질학적 관측 자료 결합이 필요함.