[논문]지하수위 이상 변동에 나타난 2016 ML5.8 경주 지진의 전조 가능성

이현아; 함세영; 우남칠

doi:10.9719/eeg.2018.51.4.393

지하수위 이상 변동에 나타난 2016 ML5.8 경주 지진의 전조 가능성
The Abnormal Groundwater Changes as Potential Precursors of 2016 ML5.8 Gyeongju Earthquake in Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.51 no.4, 2018년, pp.393 - 400

이현아 (연세대학교 지구시스템과학연구소) , 함세영 (부산대학교 지질환경과학과) , 우남칠 (연세대학교 지구시스템과학연구소, 연세대학교 지구시스템과학과)

초록
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2016년 9월 12일 발생한 $M_L5.8$ 경주 지진과 2017년 11월 15일 $M_L5.4$ 포항 지진은 국내에 지진 예측가능성에 대한 관심을 불러일으켰다. 지진 예측의 가능성에 대한 회의적인 의견이 있음에도 불구하고 세계적으로는 지진 발생 전 이상 변동을 보이는 인자들의 관측과 평가가 지속되고 있다. 본 연구에서는 양산단층대의 지하수위 정밀 관측을 위해 시범 운용 중인 양산 지하수 정밀관측공에서 2015년부터 관측된 지하수의 비정상적인 상승 사례를 보고하였다. 이 이상 변동은 다양한 수리지질학적 인자들을 고려하였을 때 지진 전조일 가능성이 높다고 판단된다. 그럼에도 불구하고 단일 관정의 단일 요소에서 나타난 자료만으로 지진 전조를 섣불리 판단할 수 없다. 장기적으로는 전조 현상 연구와 평가를 위한 전문기구의 설립이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

Despite some skeptical views on the possibility of earthquake prediction, observation and evaluation of precursory changes have been continued throughout the world. In Korea, the public concern on the earthquake prediction has been increased after 2016 $M_L5.8$ and 2017 $M_L5.4$ earthquakes occurred in Gyeongju and Pohang, the southeastern part in Korea, respectively. In this study, the abnormal increase of groundwater level was observed before the 2016 $M_L5.8$ Gyeongju earthquake in a borehole located in 52 km away from the epicenter. The well was installed in the Yangsan fault zone, and equipped for the earthquake surveillance. The abnormal change in the well would seem to be a precursor, considering the hydrogeological condition and the observations from previous studies. It is necessary to set up a specialized council to support and evaluate the earthquake prediction and related researches for the preparation of future earthquake hazards.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 배경에서 우리나라에서도 최근 지하수 관측을 활용한 지진 예측 및 감시 연구가 본격적으로 시작되어 시범적인 정밀관측시스템이 양산단층대에 인접한 부산대 양산캠퍼스에 설치되어 운용 중에 있다. 본 논문은 경주 지진 전 해당 관측공에서 보인 장기적인 이상을 보고하고, 지진 전조 가능성에 대해 논하고자 한다.

가설 설정

Fig. 1의 위성 사진과 같이 관측정 주변은 도로와 주택지 외에는 대부분 나지로 피복되어 있으나 YS-MW가 관측하는 대수층은 43.8 ~ 300 m 구간의 암반 대수층으로 지하수의 함양 과정을 고려할 때 함양의 효과는 미미할 것이다. 다만, 관측정이 소재한 물금읍의 연간 지하수사용량은 2011년 이후로는 해가 지날수록 감소하여 지하수 상승이 시작된 2015년과 2016년에는 각각 전년도 대비 0.

제안 방법

관측정의 구조 및 물리 검층 결과의 자세한 결과는 Chang and Jo (2015)에 기술되어 있다. 지하수위 관측 자료는 관정 설치 초기 다이버형 센서(CTD-diver; Eijkelkamp, Netherlands) 를 이용해 3분 간격으로 기록하다가 2012년부터 1분 간격으로 관측하였다가 2017년 3월 말 30초 간격으로 관측 주기를 수정하였다. 이후 2017년 10월 실시간 관측을 위해 OTT PCL-S 센서(Hydromet, U.

성능/효과

이러한 변동의 특성은 기기 오류로 나타나는 계단형 또는 피크형 변동과 달라 기기 이상으로 볼 수 없다. 경주외동 지하수 관측소와 가장 가까운 울산 기상관측소의2015년 강수량은 1044.6 mm로 2014년의 1398.7 mm에 비해 적었으나 외동읍의 지하수 이용량은 큰 차이를 보이지 않았다(Table 2). 이는 2013년과 2014년의 자료를 비교했을 때에도 유사한데 2014년 2월과 2015년 봄철 지하수 변동에 비해 2016년의 이상변동은 그 규모가 달라 지하수 이용량 만으로는 설명할 수 없다.
또한, 여러가지 지진 전조 인자들이 나타났던 시기와 비교하여 e값이 10^-8이하일 때는 전조 현상이 나타나지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 e = 10^-8을 기준으로 지진 전조의 가능성을 판단할 수 있을 것으로 판단하여 양산관측공에 적용한 결과 1.57 × 10^-6의 비교적 높은 값을 보여 경주 지진 발달 과정의 영향권에 있는 것으로 나타났다.
양산 지하수 정밀관측정(YS-MW) 지하수위 변동을 보면, 2015년 말부터 수위가 지속적으로 상승하는 이상 변동은 연간 변동 범위나 계절적 변동 양상과는 달리 지진 전조 현상일 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. 또한 2016년 초반 경주시 외동읍에 설치된 국가지 하수관측망의 경주외동 암반대수층 관측정에서도 전조 현상으로 의심되는 이상 변동이 관측되었다.
이러한 선행 연구의 결과들로 판단할 때, 2015년 말부터 수위가 지속적으로 상승하여 연간 변동 범위나 계절적 변동 양상이 보이지 않는 YS-MW의 이상 변동은 지진 전조 현상일 가능성이 매우 높다고 할 수 있다.

후속연구

특히, 경주외동 관측소는 그 설치 목적이 지진 감시가 아니라 유역의 전반적인 지하수 상황을 파악하고자 설치되었다. YS-MW와 같이 지진의 감시 및 예측 목적의 지하수 관측정이 추가적으로 건설되어 운용되고, 지진파 외의 관측 요소가 추가되어 비교한다면 다양한 사례가 축적되어 지진의 감시와 예측에 도움이 될 것으로 보인다.
중국도 지진예측평가를 위한 국가위원회 National Committee for the Evaluation of Earthquake Prediction를 1999년 설립하였으며, 일본과 대만 등 지진 발생국가에서 유사한 기구를 설치하여 운영 중이다. 국내에서도 이와 유사한 전문기구가 설립되어 다양한 분야의 개별 연구자들에 의해 보고된 관측결과를 통합적으로 관리, 평가할 수 있다면 지진 감시 및 예측 연구에 획기적인 진전을 이룰 수 있을 것이며, 이를 통해 지진 재난에 대한 방비와 대응에 실질적인 도움이될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	1978년 계기 관측 이후 한반도에서 발생한 자연 지진 중 가장 큰 규모의 지진은 무엇인가?	지난 2016년 9월 12일 20시 32분 54초 경주에서 발생한 ML5.8 지진은 1978년 계기 관측이 시작된 이래 한반도에서 발생한 자연 지진 중 가장 큰 규모로 160개 지진관측소에서 감지되었다(Hong et al., 2017).
	지진 예측 연구는 어떤 분야인가?	지진 예측 연구는 지진이 발생할 시기 및 위치와 그 규모를 예측하고 평가하는 분야로(Che, 2007; Lee et al., 2017), 주로 지진 발생 전 변화가 나타난다고 알려진 인자들의 계속적인 관측을 통해 지진 전조 (precursor)를 찾아 판단한다.
	지진 전조의 종류는 무엇이 있는가?	, 2017), 주로 지진 발생 전 변화가 나타난다고 알려진 인자들의 계속적인 관측을 통해 지진 전조 (precursor)를 찾아 판단한다. 지진 예측에 사용되는 관측 인자는 미소 지진 외에도 토양 가스(주로 라돈), 응력 변화, 지표 변이, 전자기장의 변화, 중력, 지하수위, 지하수 온도, 화학적 조성(라돈 등 가스, 용존 물질의 농도)의 변화 등이 있다(Rikitake, 1979; Cicerone et al., 2009).

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