“지난 수십년간 단층 연구를 해 왔는데, 아직도 활성 단층을 다 못 찾았어요?”정부 관계 부처 공무원들로부터 종종 듣는 질문이다. 몇 마디 말로는 충분히 답변하기 어려워 멋쩍게 웃어넘겼던 기억들이 많다. 실제 한국에서 발생하는 수많은 지진들은 단층과 연결해 설명하기 어려운 상황이다. 달리 이야기하자면 현재 지진을 발생시키는 단층들 대부분을 아직 찾지 못했다는 이야기이기도 하다.

지진이 단층 운동의 결과임을 감안해 보면 많은 한반도 지진 유발 단층이 확인되지 않았다는 게 아쉬운 상황이다. 이런 가운데 2016년 규모 5.8의 경주지진, 지난해 규모 5.4의 포항지진이 그간 알려지지 않은 단층에서 발생하며 이러한 질문은 더욱 많아졌다. 두 지진은 한반도 지진 관측이 시작된 1978년 이후 발생한 지진 가운데 가장 큰 규모의 지진들이다.

한반도 지진은 대체로 지하 4~20㎞ 깊이에서 발생한다. 이 정도 깊이는 지진이 발생하기 위해 필요한 응력 누적이 가능한 견고한 암반이 존재하는 곳이다. 이보다 얕은 깊이에서는 매질이 약해 오랜 기간 응력이 누적되기 어렵고, 이보다 깊은 곳에서는 매질 내 압력이 높아 지진 발생이 쉽지 않다. 이렇듯 지진이 발생한 단층면을 지표에서 확인하기는 근본적으로 어렵다.

하지만 미국 서부의 샌 앤드리어스 단층과 일본 내륙의 단층과 같이 해외의 지진 빈발 지역에서는 수많은 지진 유발 단층이 지표에서 쉽게 확인되고 있다. 활성단층의 지표 관측은 단층의 활동 빈도와 발생하는 지진의 규모에 달려 있다. 지진 규모가 커질수록 단층 파쇄면의 크기도 증가한다. 따라서 지진 발생과 함께 단층면이 지표까지 발달할 가능성이 높다.

또 단층의 활동 빈도가 커질수록 단층면이 점차 지표까지 확장되어 성장한다. 이 때문에 미국 서부와 일본처럼 지진 발생이 잦은 지역에서는 지표 조사와 지형 특성을 통한 지진 유발 단층을 확인하기가 쉽다. 이들 지역에서 인공위성과 항공기를 활용한 지형 조사 방법이 널리 활용되는 이유이기도 하다.

하지만 한국처럼 지진 발생 빈도가 높지 않은 지역의 경우 보다 적극적이고 정밀한 조사 방법이 필요하다. 탄성파 탐사와 지구물리 탐사와 같이 지하 구조를 직접적으로 영상화할 수 있는 방법이 주로 활용된다. 이 방법은 지표가 이미 개발돼 지형 특성이 드러나지 않는 도시화 지역의 단층 연구에 매우 효과적이다. 유럽, 중동, 일본 등에서 도시 하부 단층 연구를 할 때 이 같은 방법을 적용한 사례들이 있다.

도시 지역 탐사를 위해서는 소음이 적고 시민들 불편을 최소화하는 방식이 필요하다. 최근 미세 지표진동기를 활용하여 탄성파를 만들어 내고, 이를 통해 수㎞ 깊이까지도 영상화가 가능해졌다. 하지만 넓은 지역을 조사하기 위해서는 좁은 지역으로 분할해 조사해야 하는 단점이 있다. 짧은 기간에 결과를 보여야 하는 우리나라 연구 환경의 특성상 이러한 조사 방법이 제한적으로 활용돼 왔던 이유다.

첫술에 배부를 리 없다. 천리길도 한 걸음부터다. 인구 밀도가 높거나, 지진 발생 빈도가 높은 지역부터 차근차근 조사하면, 지진으로부터 안전한 나라가 그리 먼 미래의 이야기는 아닐 듯싶다.