지진은 예고 없이 찾아옵니다. 평온한 일상이 갑자기 흔들리고, 건물이 무너지며, 수천 명이 목숨을 잃습니다. 인류는 오랫동안 지진을 예측하려 노력했지만, 아직 정확한 예측은 불가능합니다. 언제, 어디서, 얼마나 큰 지진이 올지 며칠 전에 알 수 없습니다. 하지만 포기할 필요는 없습니다. 장기 예측과 조기 경보, 그리고 철저한 대비로 피해를 크게 줄일 수 있습니다. 일본은 지진 대비의 모범 사례입니다. 2011년 동일본 대지진은 규모 9.0으로 역사상 가장 강력한 지진 중 하나였지만, 수십 초 전 조기 경보가 발령되어 기차가 멈추고, 엘리베이터가 가까운 층에 정지하며, 사람들이 대피했습니다. 건물은 엄격한 내진 설계로 지어져 대부분 견뎠고, 사망자 대부분은 지진 자체가 아니라 뒤따른 쓰나미 때문이었습니다. 만약 같은 규모 지진이 대비가 안 된 나라에 왔다면 수십만 명이 죽었을 것입니다. 2010년 아이티 지진은 규모 7.0으로 동일본보다 훨씬 작았지만, 건물이 무너지며 20만 명 이상이 사망했습니다. 내진 설계가 없었고, 정부 대응도 미흡했습니다. 같은 해 칠레 지진은 규모 8.8로 아이티보다 500배 강했지만, 사망자는 500명대였습니다. 칠레는 지진 다발 지역으로 대비가 철저했기 때문입니다. 지진 예측은 두 종류입니다. 장기 예측은 수십 년 시간 척도로 어느 지역이 위험한지 평가하고, 조기 경보는 지진파를 감지하여 수초에서 수십 초 앞서 경고합니다. 정확한 단기 예측은 아직 과학 소설이지만, 장기 예측과 조기 경보는 현실이며 효과적입니다. 이 글에서는 지진 예측의 한계와 가능성, 조기 경보 시스템, 내진 설계, 그리고 개인과 사회의 대비 방법을 상세히 알아보겠습니다.
지진 예측의 한계와 장기 평가
정확한 단기 예측은 왜 어려울까요. 지구 내부는 직접 볼 수 없고, 지진은 복잡한 비선형 과정이기 때문입니다. 단층은 수십 킬로미터 깊이에 있으며, 암석에 응력이 쌓이다가 갑자기 파열되지만, 언제 임계점에 도달할지 알기 어렵습니다. 작은 변화가 큰 차이를 만드는 카오스 시스템이며, 나비효과처럼 예측 불가능합니다. 전조 현상을 찾으려는 시도가 많았습니다. 동물이 이상 행동을 보인다거나, 지하수 수위가 변한다거나, 라돈 가스가 증가한다는 보고가 있지만, 일관성이 없습니다. 어떤 지진 전에는 나타나고 어떤 지진 전에는 없으며, 전조 없이 갑자기 일어나는 지진도 많습니다. 소규모 전진이 대지진 전에 발생하기도 하지만, 대부분 전진은 독립된 작은 지진일 뿐입니다. 구별이 불가능하여 쓸모없습니다. 중국은 1975년 하이청 지진을 예측했다고 주장합니다. 전진이 며칠간 이어지자 당국이 대피를 명령했고, 큰 지진이 와서 많은 생명을 구했습니다. 하지만 이듬해 탕산 지진은 전혀 예측하지 못했고, 24만 명이 사망했습니다. 하이청은 행운이었을 가능성이 큽니다. 2009년 이탈리아 라퀼라 지진은 예측 실패의 비극입니다. 과학자들이 소규모 지진이 계속되는 것을 대지진 전조가 아니라고 판단하여 주민을 안심시켰고, 일주일 후 규모 6.3 지진이 와서 300명이 죽었습니다. 과학자들은 과실치사로 기소되었다가 항소심에서 무죄가 되었지만, 예측의 어려움과 책임 문제를 보여줍니다. 정확한 예측이 불가능하다고 해서 아무것도 할 수 없는 것은 아닙니다. 장기 지진 위험 평가는 가능하고 유용합니다. 판 경계를 따라 지진이 집중되므로, 어느 지역이 위험한지 알 수 있습니다. 환태평양 지진대는 전 세계 지진의 90퍼센트가 발생하며, 일본, 인도네시아, 필리핀, 칠레, 미국 서부가 포함됩니다. 알프스-히말라야 지진대는 지중해에서 중동, 히말라야를 거쳐 인도네시아까지 이어지며, 터키, 이란, 네팔이 위험합니다. 한반도는 판 내부에 있어 상대적으로 안전하지만, 2016년 경주 지진과 2017년 포항 지진처럼 중규모 지진이 발생할 수 있습니다. 재현 주기는 큰 지진이 평균적으로 얼마나 자주 일어나는지 추정합니다. 과거 지진 기록과 단층 활동 속도를 분석하여 계산하며, 샌안드레아스 단층 남부는 약 150년마다 큰 지진이 일어나는데, 마지막이 1857년이므로 임박했다고 봅니다. 빅원이라 불리며, 규모 7.8 이상 예상입니다. 언제 올지 정확히는 모르지만, 수십 년 내 확률이 높습니다. 지진 공백역은 단층 중 오랫동안 지진이 없었던 구간입니다. 주변은 파열되었는데 한 구간만 남았다면, 응력이 축적되어 조만간 파열될 가능성이 큽니다. 일본 난카이 해구는 100~150년 주기로 큰 지진이 일어나는데, 마지막이 1946년이므로 수십 년 내 규모 8~9 예상됩니다. 확률 지도는 특정 기간 내 일정 규모 이상 지진 확률을 보여줍니다. 미국 지질조사소는 30년 내 규모 6.7 이상 지진 확률 지도를 제공하며, 캘리포니아는 99퍼센트 이상입니다. 건축 기준과 보험료 책정에 사용됩니다.
조기 경보 시스템
조기 경보는 지진이 시작된 후 피해가 오기 전에 경고하는 것입니다. 지진파는 두 종류이며, P파는 빠르지만 약하고, S파는 느리지만 강합니다. P파를 감지하여 S파가 도착하기 전에 경보를 보내는 원리입니다. 시간은 수 초에서 수십 초이며, 진원이 멀수록 여유가 많습니다. 수십 초면 짧지만 생사를 가릅니다. 기차와 지하철을 멈추고, 엘리베이터를 가까운 층에 정지시키며, 가스와 전기를 차단하고, 수술을 중단하며, 학생들이 책상 아래 숨을 수 있습니다. 공장은 민감한 공정을 멈추고, 댐과 원자력 발전소는 안전 절차를 시작합니다. 일본은 세계 최고 수준입니다. 전국에 1000개 이상 지진계를 촘촘히 설치하여, P파를 감지하면 즉시 분석하여 규모와 위치를 추정하고, 예상 진도를 계산하여 경보를 보냅니다. 텔레비전, 라디오, 휴대폰이 일제히 울리고, 기차는 자동으로 제동이 걸립니다. 동일본 대지진 때 도쿄는 80초 전에 경보를 받았고, 신칸센은 무사히 정지했습니다. 멕시코도 효과적인 시스템이 있습니다. 멕시코시티는 해안 섭입대에서 약 300킬로미터 떨어져 있어 큰 지진 시 1분 이상 여유가 있습니다. 해안에 지진계를 설치하여 도시로 경보를 보내며, 1995년 이후 여러 번 성공적으로 경고했습니다. 미국 서부는 ShakeAlert 시스템을 구축 중입니다. 캘리포니아, 오레곤, 워싱턴에 지진계 네트워크를 확장하고 있으며, 2019년 캘리포니아에서 공식 가동되었습니다. 2019년 리지크레스트 지진 때 로스앤젤레스 주민들이 수십 초 전에 경보를 받았습니다. 한국도 시스템을 갖췄습니다. 2015년부터 구축을 시작하여 2020년 전국 확대했으며, 규모 5.0 이상 지진 발생 시 자동 발령됩니다. 경주 지진 이후 필요성이 부각되었고, 휴대폰 긴급재난문자로 전달됩니다. 경보 시간은 평균 10~20초이며, 계속 개선 중입니다. 한계도 있습니다. 진원 바로 위는 경보가 늦고, P파와 S파가 거의 동시에 도착하여 블라인드 존이 됩니다. 진원 깊이와 단층 특성에 따라 오차가 있으며, 규모를 과소 또는 과대 평가할 수 있습니다. 오경보는 신뢰를 떨어뜨려 늑대 소년 효과를 만들지만, 놓치는 것보다는 낫습니다. 기술 발전으로 정확도가 높아지고 있으며, 인공지능과 머신러닝으로 분석 속도를 높이고 오차를 줄입니다. 해저 지진계를 설치하여 섭입대 지진을 더 빨리 감지하려는 노력도 있습니다. 일본은 해저에 수백 개를 설치하여 난카이 해구 지진에 대비합니다.
내진 설계와 개인 대비
건물의 내진 설계
지진으로 사람이 죽는 것이 아니라 건물이 무너져 죽습니다. 내진 설계는 생명을 구하는 가장 확실한 방법입니다. 목표는 건물이 지진 에너지를 흡수하고 분산시켜 무너지지 않게 하는 것입니다. 완벽히 손상 없게는 불가능하고 비용도 너무 크므로, 작은 지진은 손상 없이, 중간 지진은 수리 가능하게, 큰 지진은 무너지지 않아 사람이 빠져나올 수 있게 설계합니다. 기초를 튼튼히 하는 것이 첫 단계입니다. 기반암까지 깊은 말뚝을 박아 건물을 고정하고, 연약 지반은 피하거나 보강합니다. 액상화가 우려되는 모래 지반은 다짐이나 배수로 강화합니다. 유연한 구조가 중요합니다. 강철과 철근 콘크리트는 휘어지며 에너지를 흡수하지만, 벽돌과 돌은 부서집니다. 초고층 빌딩은 바람에 흔들리듯 지진에도 흔들리며 에너지를 방출합니다. 대만 타이베이 101은 상층부에 660톤 추를 매달아 진동을 상쇄합니다. 제진 장치는 지진 에너지를 흡수합니다. 댐퍼는 자동차 충격 흡수 장치처럼 작동하며, 유압이나 점성 물질로 진동을 줄입니다. 일본 건물 많은 수가 장착했습니다. 면진 구조는 건물과 기초 사이에 고무와 강철 층을 넣어 지면 흔들림을 건물에 전달하지 않습니다. 건물이 기초 위에서 천천히 움직이며, 내부는 거의 흔들리지 않습니다. 병원과 박물관 같은 중요 시설에 사용되며, 비용이 많이 듭니다. 비정형 건물은 위험합니다. L자나 T자 형태는 모서리에 응력이 집중되어 취약하고, 저층부가 넓고 상층부가 좁은 건물도 위험합니다. 1985년 멕시코시티 지진 때 이런 건물들이 많이 무너졌습니다. 필로티 구조도 조심해야 합니다. 1층을 주차장으로 비우면 기둥만 남아 약하며, 포항 지진 때 여러 필로티 건물이 기울었습니다. 보강이 필수입니다. 오래된 건물 보강도 중요합니다. 내진 기준이 없던 시절 지어진 건물은 취약하며, 학교, 병원, 관공서부터 보강해야 합니다. 벽을 보강하고, 기둥을 감싸며, 연결 부위를 강화합니다. 비용이 많이 들지만 생명을 구합니다.
개인과 가정의 대비
지진 시 행동 요령은 간단하지만 효과적입니다. Drop, Cover, Hold on이 국제 표준입니다. 흔들림이 느껴지면 즉시 엎드려 무릎을 꿇고, 튼튼한 책상이나 탁자 아래로 들어가 머리를 보호하며, 책상 다리를 잡고 함께 움직입니다. 밖으로 뛰어나가지 마세요. 떨어지는 물체에 맞거나 넘어질 위험이 크고, 대부분 건물은 버팁니다. 문 밖이 안전하다는 속설은 틀렸습니다. 오래된 벽돌집 문틀이 튼튼했던 시절 이야기이며, 현대 건물은 문틀보다 책상 아래가 안전합니다. 엘리베이터는 절대 타지 마세요. 멈춰서 갇힐 수 있고, 계단도 조심해야 합니다. 흔들림이 멈춘 후 밖으로 나가되, 계단 난간을 잡고 천천히 이동합니다. 해안에 있다면 즉시 고지대로 대피합니다. 지진 후 쓰나미가 올 수 있으며, 몇 분밖에 여유가 없습니다. 경보를 기다리지 말고 스스로 판단하여 대피합니다. 차를 타고 있다면 안전하게 정차하고, 다리나 고가도로는 피합니다. 차 안에 머물러 흔들림이 멈추길 기다리고, 라디오로 정보를 듣습니다. 사전 준비가 중요합니다. 비상용품을 준비하여 물, 음식, 손전등, 라디오, 구급약, 배터리, 호루라기, 현금을 배낭에 넣어 접근하기 쉬운 곳에 둡니다. 최소 3일치를 준비하며, 정전과 단수에 대비합니다. 가구를 고정하여 책장과 냉장고를 벽에 고정하고, 무거운 물건은 낮은 곳에 놓으며, 침대 위에 액자나 거울을 걸지 않습니다. 가족 비상 계획을 세워 만날 장소를 정하고, 비상 연락처를 공유하며, 훈련합니다. 일본 가정은 매년 9월 1일 방재의 날에 훈련하고, 학교도 정기적으로 대피 훈련을 합니다. 지역사회 대비도 필수입니다. 대피소를 미리 지정하고 비축하며, 구조 장비를 갖추고, 자원봉사 구조대를 훈련시킵니다. 큰 지진 후 구조 인력은 부족하고, 이웃이 서로 돕는 것이 중요합니다. 고베 지진 때 생존자 80퍼센트는 이웃이 구했습니다. 지진은 막을 수 없지만 대비할 수 있습니다. 예측이 불가능하다고 포기하지 말고, 조기 경보, 내진 설계, 개인 준비로 생명을 구할 수 있습니다. 준비된 사회는 살아남습니다.