지진 규모 및 진도

왜 배우는가: 지진 규모와 진도는 구조물의 내진 설계 입력과 지진 후 점검 판단의 출발점이다. 두 개념을 혼동하면 설계 지진력이나 피해 판정이 흔들리므로 시험에서 1교시 용어 문제로 반복 출제된다.

출제 이력: 제136회 1교시 9번, 제132회 1교시 6번, 제121회 1교시 7번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

지진 규모는 震源에서 방출된 지진 에너지의 크기를, 진도는 특정 장소에서 체감되거나 피해로 나타난 흔들림의 세기를 나타내는 척도다.

• 핵심 키워드: 규모(Magnitude), 진도(Intensity), 모멘트 규모(Moment Magnitude, MW), 지진모멘트(Seismic Moment), 수정 메르칼리 진도(Modified Mercalli Intensity, MMI), 최대 지반 속도(Peak Ground Velocity, PGV), 표면파(Surface Wave), 실体파(Body Wave)
• 한 가지 기억 방법: 규모는 '지진 하나에 하나', 진도는 '장소마다 다르다'.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 규모는 지진 자체의 크기이고, 진도는 그 지진이 내가 서 있는 곳을 얼마나 흔들었는가이다. 같은 지진이라도 가까운 곳과 먼 곳의 진도는 다르다.

정식 정의로는 지각에 쌓인 응력이 마찰력을 넘어 파괴가 일어나면 지반에 저장된 변형 에너지가 방출되고, 이 에너지 일부가 지진파로 전달된다. 규모는 방출된 에너지와 대략 상관관계를 갖는 값이다. 진도는 주어진 위치에서 지반이 흔들리는 세기를 나타내며 최대 지반 속도와 연관된다.

핵심 용어를 정리하면 다음과 같다.

• 규모(Magnitude): 지진원의 크기를 나타내는 하나의 값으로, 관측 지점과 무관하다.
• 진도(Intensity): 장소별 흔들림의 정도로, 같은 지진에서도 지점마다 값이 다르다.
• 지진모멘트(Seismic Moment): 단층 평균 변위에 단층 파괴 면적과 강성률을 곱한 값으로, 규모 산정의 물리적 기초다.

지진파는 실체파와 표면파로 나뉜다. 실체파는 지구 내부를 통과하는 P파(종파)와 S파(횡파)이며, 표면파는 지표를 따라 전파하는 Love파(횡방향 운동)와 Rayleigh파(종방향과 횡방향 운동이 함께 있음)다. 표면파는 주기가 길고 진폭이 커서 구조물에 큰 피해를 주는 경우가 많다. 가장 피해가 큰 표면파의 주기는 보통 10초 이상이라고 알려져 있다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 지진 기록은 사람이 느낀 정도와 피해 상황을 적은 기록이었다. 그래서 기록의 기준이 관찰자마다 달랐고, 계기로 흔들림을 재기 시작하면서 객관적인 척도가 필요해졌다. 이에 따라 1935년 Richter와 Gutenberg가 지진계 기록의 최대 진폭으로 국지 규모(ML)를 제안했다.

규모 척도는 지진 간 크기 비교와 지진 목록 통합에 필요하다. 한편 지역 피해 평가와 설계 입력에는 장소별 흔들림이 필요하므로 진도 척도가 따로 쓰인다. 두 척도가 병행되는 이유가 여기에 있다.

지반 조건도 진도를 바꾸는 요인이다. 간척지처럼 무른 흙이 두껍게 쌓인 곳은 지진파를 증폭하고, 퇴적분지에서는 지반 공명으로 흔들림이 길게 이어진다. 1989년 로마프리타 지진에서 진원에서 100여 km 떨어진 샌프란시스코 마리나구의 피해가 가장 컸던 사례가 이를 보여준다. 따라서 규모와 거리만으로 진도를 완벽하게 예측할 수 없다.