지진 규모와 강도에 대한 심층 보고서: 개념, 측정, 그리고 한국에서의 적용
1. 지진과 그 측정에 대한 서론
**지진**은 지구의 암석권에서 갑작스러운 에너지 방출로 인해 발생하는 땅의 흔들림 현상으로, **지진파**를 생성합니다. 이러한 자연 현상을 정량적으로 평가하고 그 잠재적 영향을 이해하는 것은 매우 중요합니다 [1, 2]. **지진의 크기**를 정량적으로 고려할 때 흔히 사용되는 용어는 **규모(magnitude)**이며, 이는 특정 거리에서 표준 **지진계**에 기록된 **지진동**의 최대 진폭에 비례하는 값으로 정의됩니다 [1]. **지진의 강도**는 일반적으로 **리히터 규모**와 **모멘트 규모**라는 두 가지 주요 단위를 사용하여 측정됩니다 [3]. **지진**을 정확하게 측정하는 것은 언제 어디서 지진이 발생할지 더 잘 예측하는 데 도움이 되기 때문에 매우 중요합니다 [2].
**지진**을 측정함으로써 과학자들은 **지진의 크기**, **위치** 및 **원인**에 대한 귀중한 정보를 얻을 수 있으며, 이 정보는 지구의 역학을 더 잘 이해하고 **지진**이 지역 사회에 미치는 영향을 줄이기 위한 전략을 개발하는 데 활용될 수 있습니다 [2]. **자연재해**는 항상 인간에게 큰 위협을 가하며 수많은 인명 피해와 심각한 재산 피해를 초래하는데, 특히 **지진**은 예측이 어렵기 때문에 더욱 그러합니다 [4]. 더욱이, 중요한 국가 기념물, 랜드마크, 문화유산의 상징, 중요한 유물을 보관하고 있는 예술 기관이 **지진**으로 인해 피해를 입는다면, 이러한 상징물의 손상은 국가 전체는 물론 국제적으로도 큰 심리적, 문화적 영향을 미칠 수 있습니다 [5]. 따라서 **지진**을 정확히 측정하고 그 영향을 평가하는 것은 안전과 문화 보존을 위해 필수적입니다. **지진**을 정량화하는 주요 방법은 **규모**와 **강도**라는 두 가지 개념을 통해 이루어집니다 [6, 7, 8].
2. 지진 규모의 이해
**지진 규모**는 **지진** 발생 시 **진원(hypocenter)**에서 방출되는 총 에너지의 양을 나타내는 정량적인 척도입니다 [9, 10, 11, 12]. **규모**는 **지진**의 절대적인 크기를 나타내며, 이는 **지진**이 발생한 위치와 관계없이 동일한 값으로 표현됩니다 [10, 11].
2.1 리히터 규모 (국지 규모, ML)
**리히터 규모**는 1935년 미국의 지질학자 찰스 리히터(Charles F. Richter)에 의해 개발된 **지진 규모** 측정 척도로, 특히 남부 캘리포니아에서 발생하는 **지진**의 크기를 측정하기 위해 고안되었습니다 [13, 14, 15, 16, 17]. **리히터 규모**는 특정 거리(원래 100km)에 놓인 특정한 종류의 **지진계**(우드-앤더슨 비틀림 **지진계**)에 기록된 가장 큰 **지진파**의 진폭의 상용로그를 사용하여 계산됩니다 [1, 9, 12, 15, 18, 19]. 이 척도는 로그 스케일로, 규모가 1씩 증가할 때마다 측정된 진폭은 10배 증가하며, 방출되는 에너지의 양은 약 31~32배 증가합니다 [5, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23]. 예를 들어, 규모 1 차이는 에너지 양에서 약 32배 차이가 나며, 규모 2 차이는 약 1,024배의 에너지 차이를 의미합니다 [24].
**리히터 규모**에 따른 일반적인 **지진** 영향은 다음과 같이 분류할 수 있습니다. 규모 1.0~2.9는 매우 약한 **지진**으로 일반적으로 사람들이 느끼지 못하지만 **지진계**에는 기록됩니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27]. 규모 3.0~3.9는 약한 **지진**으로 일반적으로 사람들이 느낄 수 있지만 큰 피해를 주지는 않습니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27]. 규모 4.0~4.9는 가벼운 **지진**으로 건물이나 다른 구조물에 약간의 손상을 줄 수 있으며, 대부분의 사람들이 느낍니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27]. 규모 5.0~5.9는 중간 정도의 **지진**으로 부실하게 시공된 건물에 손상을 줄 수 있으며, 모든 사람이 느낍니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27]. 규모 6.0~6.9는 강한 **지진**으로 인구 밀집 지역에서 잘 설계된 구조물에도 어느 정도의 손상을 줄 수 있으며, 부실한 건물에는 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27]. 규모 7.0~7.9는 매우 강한 **지진**으로 대규모 건물 붕괴와 지형 변화를 일으킬 수 있으며, 넓은 지역에 심각한 피해를 초래하고 인명 손실을 발생시킬 수 있습니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27]. 규모 8.0 이상은 극도로 강한 **지진**으로 광범위한 지역에 걸쳐 심각한 파괴와 인명 손실을 일으키며, 지형에도 큰 변화를 가져올 수 있습니다 [3, 15, 18, 21, 25, 26, 27].
2.2 기타 규모 척도
**리히터 규모**는 역사적으로 중요한 척도이지만, 특히 매우 큰 **지진**의 에너지를 정확하게 측정하는 데 한계가 있습니다 [3, 15, 17, 21, 28, 29]. 이러한 한계를 극복하기 위해 **모멘트 규모(Moment Magnitude, Mw)**가 개발되었으며, 현재 대규모 **지진**의 크기를 평가하는 데 가장 널리 사용되는 척도입니다 [3, 9, 15, 16, 17, 18, 23, 28, 30]. **모멘트 규모**는 **지진** 발생 시 **단층 파열 면적**, **평균 이동량**, **암석의 강성** 등 **지진원**의 물리적 속성을 기반으로 **지진**의 크기를 측정하며, 특히 규모 7 이상의 큰 **지진**에 대해 **리히터 규모**보다 더 정확한 에너지 방출량을 나타냅니다 [9, 15, 17, 23, 28]. **모멘트 규모**가 1 증가하면 진폭은 약 10배, 에너지는 약 30배 증가합니다 [9].
이 외에도 **표면파 규모(Surface Wave Magnitude, Ms)**와 **실체파 규모(Body Wave Magnitude, mb)**가 있습니다 [9, 19, 23]. **표면파 규모**는 지표면을 따라 전파되는 **표면파**의 진폭을 측정하여 결정되며, 주로 얕은 진원에서 발생하는 **지진**에 유용합니다 [9, 23]. **실체파 규모**는 지구 내부를 통과하는 **실체파(P파와 S파)**의 진폭을 이용하여 계산되며, 깊은 진원에서 발생하는 **지진**에 더 적합합니다 [9, 23]. 그러나 이러한 **규모** 척도들도 매우 큰 **지진**에서는 포화되는 등의 한계를 가지고 있습니다 [19].
3. 지진 강도의 이해
**지진 강도**는 특정 위치에서 **지진**의 영향, 즉 느껴지는 흔들림, 물체의 움직임, 구조물의 피해 정도 등을 나타내는 정성적인 척도입니다 [4, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 31, 32, 33, 34, 35, 36]. **강도**는 **지진**의 **진앙**으로부터의 거리, **지진**의 깊이, 지역의 **지질 조건**(토양의 종류 등), 건물의 종류와 건축 품질 등 다양한 요인에 의해 영향을 받기 때문에, 동일한 **지진**이라도 지역에 따라 다른 값을 가질 수 있습니다 [8, 16, 19, 34, 35, 37, 38].
3.1 수정 메르칼리 진도 (MMI) 계급
**수정 메르칼리 진도(Modified Mercalli Intensity, MMI) 계급**은 1902년 이탈리아의 화산학자 주세페 메르칼리(Giuseppe Mercalli)가 개발한 **메르칼리 진도 계급**을 1931년 미국의 지진학자 해리 우드(Harry Wood)와 프랭크 노이만(Frank Neumann)이 수정하여 만든 척도로, **지진**으로 인해 발생한 흔들림의 세기를 12단계로 나누어 로마 숫자로 표시합니다 [39, 40, 41, 42, 43]. **수정 메르칼리 진도 계급**은 낮은 단계에서는 주로 사람이 느끼는 진동의 정도에 따라, 높은 단계에서는 건물의 손상 정도에 따라 결정됩니다 [43].
각 진도 단계별 일반적인 영향은 다음과 같습니다. I (미약): 특정한 상황에서 극히 소수의 사람만 느낄 수 있습니다. II (약함): 조용한 상태나 건물 위층에 있는 소수의 사람만 느낄 수 있습니다. III (약간 강함): 실내에서 뚜렷하게 느껴지며, 정지한 차가 약간 흔들릴 수 있습니다. IV (보통): 실내에서 많은 사람들이 느끼고, 밤에는 잠에서 깨기도 하며, 그릇과 창문 등이 흔들립니다. V (다소 강함): 거의 모든 사람들이 진동을 느끼고, 일부 그릇이나 창문이 깨지기도 하며, 불안정한 물체가 넘어집니다. VI (강함): 모든 사람이 느끼고, 일부 무거운 가구가 움직이며, 벽의 석회가 떨어지기도 합니다. VII (매우 강함): 잘 설계된 건물에는 피해가 미미하지만, 일반적인 건물에는 약간의 피해가 발생하며, 부실한 건물에는 상당한 피해가 발생합니다. VIII (심각): 특수하게 설계된 구조물에는 경미한 피해가 발생하며, 일반적인 건물에는 부분적인 붕괴를 동반한 상당한 피해가 발생합니다. 부실하게 지어진 건물은 심각한 피해를 입습니다. IX (격렬): 특수하게 설계된 구조물에서도 상당한 피해가 발생하며, 잘 설계된 골조 구조물도 기울어집니다. 일반 건축구조물은 부분적인 붕괴를 동반한 심각한 피해를 입습니다. X (맹렬): 일부 잘 지어진 목조 구조물이 붕괴됩니다. 대부분의 석조와 골조 구조물이 기초와 함께 파괴됩니다. XI (극심): 남아있는 석조 구조물이 거의 없고, 지표면에 심한 균열이 발생하며 지하 파이프가 완전히 파괴됩니다. XII (파괴적): 모든 것이 피해를 입고, 땅에 물결치는 것이 보이며, 지표면이 심하게 뒤틀립니다 [3, 5, 12, 37, 39, 40, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50].
3.2 기타 강도 척도
**수정 메르칼리 진도 계급** 외에도 세계 여러 나라에서 다른 **강도** 척도를 사용하고 있습니다. 예를 들어, 일본에서는 자체적인 기준인 **일본 기상청(JMA) 진도 계급**을 사용하며, 유럽에서는 **유럽 거시지진도(European Macroseismic Scale, EMS)**가 사용됩니다 [20, 24, 31, 42, 51]. 이러한 다양한 **강도** 척도는 각 지역의 특성과 역사적 경험을 반영하여 개발되었습니다.
4. 규모와 강도의 차이점
**지진 규모**와 **강도**는 **지진**을 설명하는 데 사용되는 두 가지 주요 개념이지만, 그 의미와 측정 방식에는 뚜렷한 차이가 있습니다 [10, 11, 13, 14, 16, 32, 33, 37, 48]. **규모**는 **지진**이 발생한 근원지(**진원**)에서 방출된 에너지의 총량을 나타내는 절대적인 척도이며, 하나의 **지진**에 대해 단일한 값을 갖습니다 [10, 11, 13, 14, 16, 32, 33, 37, 48]. 반면에 **강도**는 특정 위치에서 느껴지는 흔들림이나 피해의 정도를 나타내는 상대적인 척도이며, 동일한 **지진**이라도 관측 위치에 따라 여러 개의 다른 값을 가질 수 있습니다 [10, 11, 13, 14, 16, 32, 33, 37, 48].
자동차에 비유하자면, **규모**는 자동차 엔진의 힘과 같고, **강도**는 자동차 내부에서 사람이 느끼는 엔진의 힘과 같다고 할 수 있습니다 [24]. 즉, **지진**이 발생하면 그 에너지의 크기를 나타내는 **규모**는 일정하지만, **진앙**으로부터의 거리, **지질 조건** 등에 따라 각 지역에서 느껴지는 **강도**는 다르게 나타납니다 [10, 11, 16, 32, 36]. 일반적으로 **지진**의 **규모**가 클수록 최대 **강도**도 커지는 경향이 있지만, 이는 대략적인 상관관계이며 여러 요인에 의해 달라질 수 있습니다 [15, 18, 19, 25, 43].
표 1: 리히터 규모와 수정 메르칼리 진도의 일반적인 상관관계
|
리히터 규모 |
일반적인 최대 수정 메르칼리 진도 |
일반적인 지진 영향 |
|---|---|---|
| 1.0–3.0 | I | 거의 느껴지지 않음 |
| 3.0–3.9 | II–III | 대부분의 사람이 느끼지만 피해는 거의 없음 |
| 4.0–4.9 | IV–V | 실내 물체가 눈에 띄게 흔들리고 덜컹거리는 소음 발생 |
| 5.0–5.9 | VI–VII | 부실한 건물에 다양한 정도의 손상 발생, 모든 사람이 느낌 |
| 6.0–6.9 | VII–IX | 인구 밀집 지역의 잘 설계된 구조물에 어느 정도 손상 발생, 내진 설계된 건물은 경미한 손상 |
| 7.0–7.9 | VIII 이상 | 대부분의 건물에 손상 발생, 일부는 부분적 또는 완전히 붕괴, 잘 설계된 건물도 손상 가능성 있음 |
| 8.0 이상 | VIII 이상 | 건물에 심각한 손상 및 파괴, 튼튼하거나 내진 설계된 건물도 큰 손상 가능성 있음 |
5. 한국에서의 지진 규모와 강도
한국에서는 **지진**으로 인한 흔들림과 피해를 설명하기 위해 주로 **수정 메르칼리 진도(MMI) 계급**을 사용하고 있습니다 [20, 24, 42, 43, 48, 51]. 과거에는 **일본 기상청(JMA)의 진도 계급**을 사용했으나, 2001년부터 국제 표준인 **수정 메르칼리 진도 계급**을 채택하여 사용하고 있습니다 [20, 24, 31, 42, 51]. 특히, 대한민국 내 **지진** 발생 상황을 고려하여 2018년 11월부터 한반도 지진학적 특성이 반영된 고유의 진도 기준인 "**한국형 수정 메르칼리 진도 계급**"을 마련하여 사용하고 있습니다 [43].
기상청은 **수정 메르칼리 진도 계급**의 각 단계를 **최대 지반 가속도(Peak Ground Acceleration, PGA, 단위: %g)**와 **최대 지반 속도(Peak Ground Velocity, PGV, 단위: cm/sec)**를 기준으로 정의하고 있습니다 [43, 48, 50, 52]. 이는 관측된 **지진파** 데이터를 기반으로 **강도**를 보다 객관적으로 평가할 수 있도록 합니다 [43, 50].
한국에서 발생했던 주요 **지진** 사례를 통해 **규모**와 **강도**의 관계 및 실제 영향을 살펴볼 수 있습니다. 역사적으로 삼국시대부터 규모 6.0 이상의 **지진**이 여러 차례 발생했던 기록이 있으며 [53, 54, 55, 56, 57, 58], 현대에 들어서는 2016년 **경주 지진**(규모 5.8)과 2017년 **포항 지진**(규모 5.4)이 대표적인 사례입니다 [20, 55, 57, 58, 59]. **경주 지진** 당시 경상북도 지역에서는 **수정 메르칼리 진도** IV 정도의 흔들림이 느껴졌고, 강원도에서는 진도 II가 감지되었습니다 [20]. **포항 지진**은 이재민과 막대한 재산 피해를 발생시키며, 당시 경상북도 지역에서 더 강한 흔들림이 있었을 것으로 추정됩니다 [57, 59]. 최근에는 2025년 2월 7일 충청북도 충주시에서 규모 3.1의 **지진**이 발생하기도 했습니다 [60].
표 2: 한국의 주요 지진 (역사적 및 최근)
| 발생일시 | 위치 | 규모 |
수정 메르칼리 진도 (추정 또는 보고) |
주요 영향 |
|---|---|---|---|---|
| 779년 3월 | 경주 | 6.7–7.0 (Mw 추정) | IX (추정) | 100명 이상 사망, 가옥 다수 붕괴 [53, 55] |
| 1518년 | 서울 | 6.7 (Mw 추정) | IX (추정) | [55] |
| 1643년 | 울산 | 6.7–7.4 (Mw 추정) | IX–X (추정) | 성벽 붕괴, 쓰나미 발생 [55, 56] |
| 1681년 | 양양 | 7.5 (Mw 추정) | IX (추정) | 쓰나미 발생, 한국 역사상 가장 강력한 지진 [55] |
| 1978년 9월 16일 | 상주 | 5.2 (ML) | [55] | |
| 1978년 10월 7일 | 홍성 | 5.0 (ML) | [55, 56, 58] | |
| 2003년 3월 30일 | 옹진 | 5.0 (ML) | [55] | |
| 2004년 5월 29일 | 울진 | 5.2 (ML) | V (추정) | [48, 52, 55, 56, 58] |
| 2016년 7월 5일 | 울산 동구 동쪽 해역 |
5.0 (ML) | [55, 61] | |
| 2016년 9월 12일 | 경주 | 5.8 (ML) / 5.4 (Mw) | VII (추정) | 이재민 발생, 재산 피해 발생 [20, 55, 56, 59, 61] |
| 2017년 11월 15일 | 포항 | 5.4 (ML) / 5.4 (Mw) | VI-VII (추정) | 이재민 다수 발생, 막대한 재산 피해 발생 [20, 55, 57, 58, 59] |
| 2025년 2월 7일 | 충주 | 3.1 (ML) | 경미한 진동 보고 [60] |
6. 지진 피해와 인지에 영향을 미치는 요인
**지진의 규모** 외에도 **지진 피해**와 사람이 느끼는 정도(**강도**)에 영향을 미치는 여러 요인이 있습니다. **지진 발생 깊이(진원 깊이)**가 얕을수록 지표면에 전달되는 흔들림이 강해져 피해가 커질 수 있습니다 [16, 19, 37]. 또한, **단층의 종류**(주향이동 단층, 역단층 등)에 따라 발생하는 **지진파**의 특성이 달라질 수 있으며, 이는 특정 지역에서의 흔들림 **강도**에 영향을 미칩니다. 지역의 **지질 조건**(예: 연약한 토양 또는 단단한 암반)도 **지진파**의 증폭 또는 감쇠를 유발하여 **강도**에 큰 영향을 미칠 수 있습니다 [16, 19, 37].
**본진** 이후에 발생하는 **여진**은 비록 규모가 작더라도 이미 약해진 구조물에 추가적인 손상을 입히고 복구 작업을 방해할 수 있습니다 [5]. **수정 메르칼리 진도 계급**에서 낮은 **강도** 단계는 주로 사람이 느끼는 흔들림에 기반하는 반면, 높은 **강도** 단계는 관찰된 구조적 피해를 기준으로 결정됩니다 [12, 39, 43]. 이는 약한 **지진**의 경우 인지된 흔들림이 주요 정보원이 되지만, 강한 **지진**의 경우에는 실제 피해 정도가 **강도**를 평가하는 데 더 중요한 역할을 한다는 것을 의미합니다.
7. 결론 및 추가 질문
**지진 규모**는 **지진**의 근원에서 방출되는 에너지의 절대적인 크기를 나타내는 반면, **지진 강도**는 특정 위치에서 느껴지는 흔들림과 피해의 정도를 나타내는 상대적인 척도입니다. **지진 규모**는 **리히터 규모**와 **모멘트 규모** 등을 사용하여 측정하며, **지진 강도**는 **수정 메르칼리 진도 계급**을 통해 평가됩니다. 이 두 가지 측정 방법은 **지진** 위험을 평가하고 그 영향을 이해하는 데 각각 중요한 역할을 합니다.
본 보고서의 조사 결과를 바탕으로 다음과 같은 추가적인 질문을 던져 더 깊이 있는 탐구를 진행할 수 있습니다.
- 활성 단층과 지질학적 취약성을 고려할 때, 한국의 특정 지역에서 **지진 위험 요인**은 무엇이며, **지진 발생 가능성**이 높은 지역은 어디인가[53, 62]?
- 한국의 건축 법규 및 인프라 설계는 **지진 위험**을 어떻게 고려하고 있으며, **내진 기술** 분야에서는 어떤 발전이 이루어지고 있는가[5]?
- 한국의 **지진**에 대한 대중의 인식 및 대비 수준은 어느 정도이며, 비상 대응 및 복구를 위한 어떤 조치가 마련되어 있는가[3]?
- 한국의 **지진 발생 빈도** 및 **규모**는 세계의 다른 **지진 활발 지역**과 비교하여 어떠한 특징을 보이는가[4]?
이러한 질문에 대한 추가적인 연구는 한국의 **지진 위험**을 더 잘 이해하고, 미래의 **지진**에 대한 대비 및 대응 능력을 향상시키는 데 기여할 수 있을 것입니다.
Q: 지진 발생 시 가장 먼저 해야 할 일은 무엇인가요?
A: 지진 발생 시에는 튼튼한 탁자 아래로 몸을 숨기거나, 벽에 붙어 몸을 보호하는 것이 중요합니다. 또한, 머리를 보호하고, 흔들림이 멈출 때까지 안전한 자세를 유지해야 합니다.
Q: 지진 대비를 위해 가정에서 준비해야 할 물품은 무엇인가요?
A: 비상식량, 물, 라디오, 손전등, 구급약품, 담요 등 생존에 필요한 물품을 담은 비상 가방을 준비해 두는 것이 좋습니다. 또한, 가족 구성원과 비상 연락망 및 대피 장소를 미리 정해두는 것이 중요합니다.
Q: 한국에서 지진 발생 시 정보를 얻을 수 있는 곳은 어디인가요?
A: 기상청 웹사이트(https://www.kma.go.kr)나 한국지진정보센터(https://www.earthquake.kr)에서 지진 관련 정보를 실시간으로 확인할 수 있습니다. 또한, 재난방송을 통해 정부의 안내를 따르는 것이 중요합니다.
