[지진학자 이기화 편] ④ 지진 예보, 과연 가능한가?

과학+책+수다 네 번째 이야기

『모든 사람을 위한 지진 이야기』 이기화 편

[과학+책+수다 지진학자 이기화 편]도 이것으로 마지막 회 입니다. 사실 지진은 대중 문화에서도 좋은 소재이기도 합니다. 대중 상업 영화가 본격화된 뒤부터 최근까지 지진은 스크린에서 다뤄져 왔고, 많은 SF 작가들과 만화가들이 지진이 일어난 뒤의 대참사 이후의 상황을 무대로 수많은 드라마들을 만들어 왔죠. 양산 단층이 활성 단층이라는 이기화 서울대 명예 교수의 발견은 이러한 상상력을 한반도라는 무대로 소환합니다. 

만약, 양산 단층에 축적된 에너지가 일시에 방출되며 규모 7 이상의 지진을 일으키고, 이 충격으로 고리 원전 또는 월성 원전이 파괴되어 동남부 해안 지역이 방사선으로 오염되면 우리 사회는 어떤 상황에 빠질까요? 그리고 그 상황에서 시민들은, 개인들은 어떻게 해야 살아남을 수 있을까요? 그만큼 지진 재해는 파괴적인 동시에 매혹적인 것입니다.

지진 재해를 막을 수 없다면 예보라도 할 수 없을까요? 그렇다면 지진 재해의 피해를 최소화할 수 있을텐데요. 이기화 교수님은 『모든 사람을 위한 지진 이야기』에서 지진 예지, 지진 예보의 기본 원리들, 그리고 그 역사를 꼼꼼하게 짚어 갑니다. 그러나 아직 지진 예지의 역사에서 인류는 실패의 기록들만을 남겨 왔습니다. 과연 지진학의 미래는 어떻게 될까요? 한반도에 지진 재해가 닥치지 않으리라 누구도 장담하지 못하는 현실에서, 마지막 연재로 우리나라 지진학에 대한 고찰의 시간을 자기시기 바랍니다.

이기화 서울대 명예 교수.

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지구 규모로 발생하는 지진에는 어떤 경향성이 있는 걸까?

SB 편집부: 선생님, 그리고 독자들이 정말 궁금해 할 건 아마 지진 예지가 가능할까 하는 문제일 겁니다. 그것과 관련해 질문을 하나 드리겠습니다. 본문에서 터키에서 일어난 지진들을 언급을 하시면서 북아나톨리아 지진대를 따라서 서쪽에서 동쪽으로 진앙이 이동을 하고 있지 않습니까? 최근 한 100년 동안. 

이기화: 그렇지요.

SB 편집부: 그리고 일반인의 관점에서 볼 때에는 일본처럼 지구 한쪽에서 지진이 나면 그 반대편인 칠레에서 지진이 나는 식으로 뭔가 번갈아 가면서 지진이 일어나는 것 같은 어떤 규칙성이 있는 것은 아닌가 하는 생각이 듭니다. 앞의 터키 지진에서 볼 수 있는 경향이 환태평양 지진대 같은 다른 지진대에서도 관찰이 되는 건지, 대규모 지진 발생에 어떤 경향성이 있는 건지, 그리고 또 이런 것을 가지고 지진 발생을 예측할 수 없는 건지 궁금합니다. 

이기화: 중국의 경우 탕산 지진 이전에 1975년 잉코우에서 일어난 지진은 예지하는 데 성공하지 않았습니까.

SB 편집부: 예. 탕산 지진은 실패했고요. 

이기화: 그때 사용된 지진 예지의 근거 중 하나가, 잉코우 지역에 단층이 지나가는데 그 단층을 따라서 이렇게 아래에서부터 지진이 올라오는 걸 발견한 것이었어요. 이것을 마이그레이션(migration)이라고 해요. 우리말로는 ‘지진 천이’라고 할 수 있는데 대규모 주향 이동 단층에서 종종 관측이 되죠. 그런데 북아나톨리아 지진대에서는 지진원이 서쪽으로 움직이지 않습니까? 큰 단층들에서는 그런 현상이 관측될 수 있어요. 항상 그런 거는 아니지만 관측이 되면 그것은 이제 지진 예지의 근거로 활용할 수 있죠.

SB 편집부: 얼마 전에 발생한 네팔 지진도 어떤 프랑스 지질학자의 인터뷰를 잠깐 봤었을 때 그가 네팔 지진을 6개월 전부터 예측을 하고 있었다고 주장하더군요. 네팔에서 최근에 중규모 이상의 좀 큰 지진들이 발생하고 있었는데 그 위치가 조금씩, 조금씩 이동을 하고 있었다, 그렇게 이야기했죠. 아마 말씀 주신 이야기와 같은 맥락의 이야기인 것 같습니다.

인터뷰 중인 이기화 교수.

이기화: 그게 어떤 원리냐면 말이죠. 큰 단층대가 있지 않습니까? 여기서 지진이 나면 그 응력이 이렇게 전파가 돼요. 그런데 응력이 전파되고 있는 바로 옆에 지진이 일어날락 말락 하는 지점이 있으면 응력이 전파되면서 그걸 깹니다. 지진이 나는 거죠. 거기서 발생한 지진 응력이 또 전파되면서 다른 지진 임박 지점을 깨고 그러면서 마이그레이션이 일어나는 거지요. 이 메커니즘이 그렇게 명확한 것은 아니죠. 그래도 그런 것이 발견이 되면 그걸 이용해 가지고 지진 예지에 활용할 수도 있죠. 

북아나톨리아 단층대의 지진 마이그레이션. 20세기 중후반 내내, 지진의 진앙이 서쪽으로 이동했음을 확인할 수 있다.

SB 편집부: 이론적으로 명확하게 정리된 것은 아니지만 관측되는 현상들이 있고, 그것을 가능한 범위 안에서 활용한다는 말씀이군요. 자연이라는 것, 정말, 알면 알수록 모르는 게 계속 생기는 것이군요.

이기화: 그렇지요. 

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백두산의 이상 징후, 어떻게 볼 것인가?

SB 편집부: 그리고 최근 사람들의 관심이 또 백두산에 몰리고 있지 않습니까? 분화를 예감케 하는 이상 징후가 감지되고 있다는 중국 쪽 보고도 있고 그렇죠. 

이기화: 예. 

SB 편집부: 저희 출판사에서도 관련 책을 내기는 했습니다만, (자세한 것은 소원주, 『백두산 대폭발의 비밀』 참조. 클릭.) 10세기에 일어난 백두산 대폭발과 분화가 발해를 멸망시켰을지도 모른다는 이야기가 나오지 않습니까. 만약 현시점에 백두산이 다시 폭발한다면 북한 붕괴를 가속화한다든지, 화산재를 일본 동북부 지역에 뿌려 커다란 피해를 입힌다든지 하는 역사적 변화를 가져올 수 있지 않을까요? 선생님 그런 것에 대해서는 어떻게 보시는지요? 

이기화: 백두산의 지진 활동이나 화산 활동은 솔직히 저도 잘 몰랐습니다. 최근, 사실 얼마 전이지요. 일본의 화산학자가 일본 동북부 지역에 쌓인 두께 5센티미터의 화산재가 어디에서 왔느냐를 조사해 보다가 백두산에서 왔다는 걸 알게 되었고, 10세기에 백두산이 폭발했음을 알게 되었죠. 그때부터 백두산 화산 활동에 대한 연구가 시작됐는데 우리나라 역사 지진 기록을 보면 10세기 백두산 폭발과 연관된 게 별로 없었어요. 또 바람 방향 때문에 한반도 남쪽에는 화산재가 거의 내려오지 않아 잘 몰랐던 거지요. 

또 판구조론에 따르면 백두산의 화산 활동은 판 경계 지진이나 화산 활동과 좀 거리가 있어요. 말 그대로. 태평양판이 일본 해구에서 유라시아판 아래로 내려가지 않습니까. 그 경계에서 지진도 나고 화산도 나고 그러죠. 그게 일본이기도 하고. 그런데 그게 백두산쯤 오면 섭입한 태평양판의 깊이가 수백 킬로미터 정도 되어 버려요. 거기에서 마그마가 어떻게 올라오겠어요? 그럴 가능성은 아주 낮죠. 그렇다면 백두산의 마그마는 어디서 나오는 걸까? 조사해 보니까 불과 10킬로미터 아니면 수십 킬로미터 지하인 것으로 밝혀졌어요. 이상 징후 조사도 많이들 하고는 있지만 아직은 불분명한 게 많죠. 확실하게 백두산 분화가 임박했다 아니다 할 수는 없는 상황인 거죠. 

인터뷰 중인 이기화 교수.

SB 편집부: 남북한의 지질학자, 지구 물리학자 들이 함께 연구하면 좀 더 나은 결론을 얻을 텐데 아쉽군요. 어떻게 보면 일제 시대 이후 한반도 전체에 대한 지질 구조, 지각 구조 분석은 이루어지지 않은 거군요. 백두산 문제도 포함해서 말이죠. 

이기화: 그렇지요. 북한 사람들이 어떤 연구를 하고 있는지 알 수가 없습니다. 자료를 교환하지 못해요. 그러나 제가 밝힌 한반도의 지각 구조는 남북한 통틀어서 적용되리라고 봅니다. 제 한반도 지각 구조 연구의 핵심은 한반도 지각 아래 모호면이 있음을 처음으로 확인한 것이었어요. (이기화 교수의 논문 Kiehwa Lee, "On crustal structure of the Korean Peninsula", The Journal of the Geological Society of Korea, Vol. 15. No. 4. p. 253-258, Dec. 1979과 『모든 사람을 위한 지진 이야기』 9장에 자세히 설명되어 있다.) 

그전까지 지질학자들은 지표 근처에 어떤 암석들이 분포되어 있는진 알아냈어요. 그러나 한반도에 과연 모호면이 있느냐 하는 건 전혀 몰랐죠. 그런데 저는 서울대에 부임한 다음 해에 지각과 맨틀을 구분하는 모호면이 한반도 밑에, 한 35킬로미터 지하에 있다는 것을 밝혀냈죠. 그리고 그 모호면에서 P파 속도는 이거다. 그다음에 이제 지각에서 P파, S파의 속도는 이거다 하고 밝혀냈죠. 이걸 제가 처음으로 한 겁니다. 

다만 지역마다 지각 구조가 조금씩 다르지 않습니까. 그 상세한 지각 구조를 은퇴하기 전까지 다 밝히지는 못 했는데 은퇴한 후에 펴낸 논문에서 전국 각지에 흩어져 있는 기상청의 지진 관측소를 이용해서 하부 맨틀까지 상세한 지각 구조를 다 분석하는 데 성공했죠. S파 속도 분포를 상세히 분석하는 데 성공했기 때문에 아마 한반도 지각 구조를 맨틀부터 지표까지 가장 완전하게 분석하고 규명한 셈이죠. S파 속도 구조가 밝혀지면 P파와 S파의 속도비가 지각에서 거의 일정함으로 P파의 속도 구조도 알 수 있습니다. 그다음에 뭐 여러 가지 연구들이 있었지만 제가 밝혀낸 것에서 크게 벗어나지 않았죠. 물론 북한 지역의 지각 구조에 대한 상세한 분석을 꼭 수행한 것은 아니지만 그쪽도 다 포괄하는 분석이라고 생각합니다. 지각 구조나 지진파에 휴전선이 있는 건 아니잖아요.

SB 편집부: 그렇죠. 휴전선이 단층도 아니지 않습니까.  

이기화: 은퇴를 전후해서 한 상세 분석 연구는 지진파의 표면파와 실체파를 결합해서 연구한 것이기 때문에 더 포괄적이라고 할 수 있습니다. 책에서도 설명했듯이 표면파는 지진원에서 지구 표면을 따라 달려오는 것이고 실체파는 지하에 있는 지진원에서 솟아오르는 것 아닙니까. 이 표면파하고 실체파를 결합해서 하면 한반도의 지각 구조를 입체적으로 알 수 있겠다 하는 아이디어가 떠올랐죠. 

그런데 표면파는 데이터의 양이 굉장히 많고 그것을 분석하기 위한 프로그램이 굉장히 복잡하고 개발하기도 어려워요. 그런데 마침 BK21 사업의 지원을 받아서 세인트루이스 대학교에 있는 허만 교수라는 표면파 연구의 세계적인 권위자의 도움을 받을 수 있게 되었죠. 그분을 초청을 했어요. 그리고 같이 연구를 해 보자 했죠. 그는 표면파를 분석할 수 있는 프로그램들을 아주 많이 가지고 있고, 우리는 자료를 제공하고. 이런 방식으로 연구를 진행해 보자고 했죠. 그도 동의를 해 가지고 한반도 지각의 상세 구조를 분석해 낼 수 있었죠. 국제 공동 연구의 성과였죠.

우리의 국제 공동 연구 수준은 이런 수준까지 와 있어요. 그런데 북한과는 좀 힘들죠. 제가 북한을 한 십몇 년 전에 가 봤습니다. 북한에 원전을 지어 주기 위한 KEDO 사업 진행되고 있을 때 지질 조사팀에 끼어 가지고 북한에 갔죠. 거기서 그쪽 지질학자들을 만나 봤거든요, 그런데 수준이 높지 않았죠. 아마 전쟁 직후 초창기에는 수준이 상당히 높았어요. 소련 사람들이 도와줬을 테니까요. 1960년대 말이죠. 그런데 그 후로는 낙후되고 말았죠. 아마 체제 탓이겠죠. 예를 들어 자료를 좀 보자고 그러니까 안 줘요. 안 줘. 

SB 편집부: 땅속에 뭔가 많이 숨겨 둔 모양이군요.

이기화: 재미있는 게 우리하고 이북 학자들이 같이 이렇게 테이블에 앉아서 토론을 하지 않습니까? 토론하면 말이지요. 아, 참, 우리 쪽은 대표가 반드시 미국 사람이어야 했어요. 우리가 직접 이북 사람들에게 말해서는 안 돼요. 그래서 미국 사람들이 우리가 하는 말을 영어로 통역했죠. 그러면 그 영어를 저쪽에서 다시 통역을 해요,

SB 편집부: 어이쿠. 말 그대로 분단의 현장이군요.

이기화: 그 이야기를 들은 늙은 학자들이 이번에는 그들 뒤에 않은 어떤 젊은 친구한테 물어봐요, 되냐고. 일일이. 아마 국가 보위부 같은 정보 기관이나 당에서 나온 친구겠죠. 모든 결정은 그 친구가 해요. 정말 웃긴 상황이었죠. 동포끼리 직접 말하지도 못하고, 우리는 영어로 해야 하고, 저쪽 학자들은 기관원에게 자문을 구하고. (웃음) 

SB 편집부: 그래도 언젠가 남북이 한반도의 지질 구조에 대해서 함께 연구하는 날이 오겠죠. 

이기화: 그렇게 되길 바라야지요. 

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지진파에 국경은 없다. 열려 있는 자세가 과학자의 자세

인터뷰 중인 이기화 교수.

SB 편집부: 그러면 선생님 이제 인터뷰를 마무리할 때가 된 것 같습니다. 만약에 선생님께서 정년을 맞이하지 않으셨다면 어떤 연구를 더 혹시 하시고 싶으셨습니까? 

이기화: 우리나라에서 일어나는 지진은 판 내부 지진이기 때문에 많이 일어나지도 않고, 지진의 발생 메커니즘도 애매해요. 그래서 아마 제가 연구를 더 할 수 있었다면  판 내부 지진 활동의 메커니즘을 좀 더 깊이 팠을 것 같아요. 판 내부에서 왜 지진이 발생할까, 한국의 경우는 어떤 것일까 하는 연구를 좀 더 해서 한국 지진을 구체적으로, 좀 더 작은 스케일로 분석했을 것 같아요. 큰 생물을 조사하던 생물학자들이 현미경 배율을 올려 좀 더 작은 생물을 조사한 것처럼 한반도의 지진 활동을 좀 더 정밀하게 조사하고 싶었죠. 현재 후배 학자들이 여러 대학에서 관련 연구들을 하고 있어요. 아마 좋은 결과들이 나오겠죠.

SB 편집부: 그렇군요. 혹시 따로 더 말씀하실 게 있으면 해 주십시오. 

이기화: 대학 교수 은퇴해 가지고 가장 좋은 일이 책을 쓰는 것 같아요. 대학 가면 학과 건물에 명예 교수실 같은 게 있거든요. 집에 있으면 심심하니까 거기를 나가시는 분들이 많은데 가면 잡담들 하고 말지요, 하루가 금방 가 버려요. 만나서 옛날처럼 잡담하고 그러죠. 그러나 그런 게 저는 좀 낭비 같아요. 그래서 저는 명예 교수실 같은 데 한번도 가지 않았죠. 이 책 집필하는 데 3년 정도 걸렸어요. 이젠 우리 역사 지진을 외국 사람들에게 알리는 영어 책을 써 볼까 해요. 우리 역사 지진을 외국 사람들이 잘 모르지 않습니까?  

SB 편집부: 불교 관련 번역서들도 몇 권 내시지 않았습니까? 

이기화: 그렇죠. 인연인 것 같아요. 근 10년 불교 관련 매체인 법보신문에 칼럼을 연재하게 되었는데, 그 인연으로 불교 책을 몇 권 번역하게 되었죠. (『운명을 바꾸는 법』(불광출판사, 2006년), 『왜 나무아미타불인가: 우익 대사의 아미타경요해』(불광출판사, 2007년) 등) 불교의 가르침하고 과학하고 연결되는 부분이 있는 것 같아요. 불교에서는 부처님의 가르침을 이해하는 것을 장님이 코끼리 만지는 것에 비유하곤 해요. 어떤 친구는 다리를 만지고 어떤 친구는 코를 만지고 그러죠. 하지만 부처님이 보리수 아래에서 무엇을 깨달았는지는 부처님만이 알아요. 결코 알 수 없죠. 그렇기 때문에 깨달음에 다가가기 위해서는 마음을 열고 있어야 하지요. 도그마도, 편견도 버리고 마음을 열어야 하지요. 마음이 열린 사람일수록 깨달음에 가깝지요. 과학도 그런 측면이 있어요. 인생 도처에 스승이 있듯, 자연 곳곳에 발견이 있죠. 그래서 과학자는 항상 열려 있어야 하죠. 

SB 편집부: 알겠습니다. 항상 열려 있으라. 긴 시간 인터뷰에 응해 주셔서 감사합니다. 이렇게 마무리하겠습니다. 

이기화: 감사합니다.

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이기화

1963년에 서울 대학교 문리과 대학 물리학과를 졸업하고 미국 피츠버그 대학교 대학원에서 박사 학위를 받았다. 1975년부터 1977년까지 캐나다 빅토리아 지구 물리학 연구소(Canada Victoria Geophysical Observatory) 연구원으로 재직했고, 1978 년부터 2006년까지 서울 대학교 교수로 재직했다. 현재 서울 대학교 명예 교수이다.

1978년에 일어난 홍성 지진 이후 관심이 커진 첨단 지진학 연구 성과를 활용해 한반도의 지각 구조를 규명하고, 원자력 발전소 등 한국의 기반 산업 시설이 몰려 있는 양산 단층이 활 성 단층임을 발견하는 등 한국 지진학과 지구 물리학의 역사를 이끌어 온 선구자이자 산증인이다. 대한지구물리학회 1, 2 대 회장, 명예 회장 등을 역임했고, 현재 한국지구물리・물리탐사학회 명예 회장이다. 과학기술부 장관상, 3・1 문화상 학술상 등을 수상했다. 저서로는 『한국의 지질학(Geology of Korea)』(공저), 『한국의 제4기 환경』(공저) 등이 있다.

『모든 사람을 위한 지진 이야기』 [바로가기]

‘[과학+책+수다 지진학자 이기화 편]  다음과 같은 목차로 진행될 예정입니다.

1. 과연, 한반도는 지진 안전 지대인가? [바로가기]

2. 지구 과학 혁명의 현장에서 보낸 유학 시절 [바로가기]

3. 대한민국의 1호 지진학 박사, 이기화 [바로가기]

4. 지진 예보, 과연 가능한가?