지진의 활단층은 무엇이며 왜 위험한가?

지진의 활단층

 

지진의 ‘촉매’로 작용하는 지구 내부의 균열

 

지진은 단순히 땅이 흔들리는 현상 이상이다. 우리가 사는 지표면이 사실은 거대한 지각판들로 나뉘어 있으며, 이들이 서로 밀고 당기며 충돌하는 동안 지구 내부에는 서서히 엄청난 에너지가 축적된다. 그리고 이 에너지가 한계를 넘는 순간, 마치 팽팽히 당겨진 고무줄이 끊어지듯 지각이 단층을 따라 움직이며 지진이 발생한다. 이때 중심적인 역할을 하는 것이 바로 ‘활단층’이다.

많은 사람들에게 ‘단층’은 지질 시간대의 오래된 지질 구조로 인식되기 쉽다. 그러나 활단층은 이름 그대로 현재에도 움직이고 있는, 또는 움직일 가능성이 높은 지질 구조다. 지진 발생의 대부분은 이러한 활단층을 따라 일어나며, 도시와 가까이 있는 활단층일수록 인명과 재산에 미치는 피해는 막대하다.

이 글에서는 활단층이 정확히 무엇인지, 어떤 원리로 작동하는지, 그리고 왜 우리가 그 존재에 주목해야 하는지를 하나하나 짚어본다.

 

활단층이란 무엇인가?

 

단층은 지각이 힘을 받아 끊어진 경계를 말한다. 마치 깨진 유리창에 금이 가듯, 지구의 지각도 특정한 방향의 힘을 오래 받아 오면 한계에 도달하고 갈라진다. 이렇게 형성된 균열은 시간이 지나며 암석들이 서로 상대적으로 움직인 흔적을 남긴다. 이때 최근 수천만 년 이내에 활동한 흔적이 있으며, 앞으로도 다시 움직일 가능성이 있는 단층을 ‘활단층(active fault)’이라 부른다.

지질학적으로는 다음과 같은 조건을 충족해야 활단층으로 분류된다.

• 최근 지질 시대(약 1만~250만 년 사이)에 활동한 흔적이 있음
• 향후 수십~수백 년 이내에 재활성화 가능성이 있음
• 주변에 지진 발생 기록이 남아 있음

즉, 활단층은 단순한 과거의 흔적이 아니라, 지금도 지구 내부의 응력이 축적되고 있는 ‘현장’인 셈이다. 특히 도시나 산업시설, 원자력발전소, 고속철도 등이 근처에 있을 경우, 그 위험성은 상상을 초월한다.

 

활단층과 지진은 어떤 관계가 있을까?

 

지진은 대부분 활단층을 따라 발생한다. 지각 내부에 쌓인 응력이 한계에 도달하면, 그 에너지가 약한 부분인 단층선을 따라 분출되며 지각이 파열된다. 이때 단층이 움직이는 속도는 상상을 초월한다. 지진이 발생하는 순간, 활단층을 따라 지각은 초당 수 미터의 속도로 미끄러진다. 이 미끄러짐은 주변 지층과 마찰을 일으키며 엄청난 진동과 파괴를 만들어낸다.

예를 들어, 1995년 일본 고베 대지진은 노지마 단층이라는 활단층에서 발생했다. 당시 규모 6.9의 지진으로 약 6,400명이 사망했고, 일본의 경제 중심 중 하나인 고베 시는 큰 타격을 입었다. 노지마 단층은 원래 과거에도 지진을 일으킨 이력이 있었지만, 도심을 관통한다는 이유로 과소평가되었다는 평가가 지배적이다.

이처럼 단층의 과거 활동 기록은 미래 지진의 예고편이라 할 수 있다. 단층이 한번 움직였다는 것은, 그 구조에 힘이 집중되고 있다는 뜻이며, 다시 움직일 가능성도 매우 높다. 이 때문에 지질학자들은 특정 지역의 단층대를 조사하고, 활성 여부를 판단해 지진 위험도를 평가하는 데 집중한다.

 

활단층의 유형: 어떻게 움직이느냐에 따라 달라진다

 

활단층은 그 움직임에 따라 몇 가지 유형으로 구분된다. 각 유형은 서로 다른 지진 특성과 위험성을 갖고 있으며, 지역에 따라 우세한 형태가 다르다.

1. 정단층(normal fault)
   • 지각이 늘어지면서 위쪽 단층면이 아래로 떨어지는 형태
   • 주로 지각이 ‘벌어지는’ 구조(예: 동아프리카 열곡대)
   • 상대적으로 파괴 범위가 넓지만 깊은 곳에서 발생함
2. 역단층(reverse fault)
   • 한쪽 지각이 다른 쪽 위로 밀려 올라가는 형태
   • 판 충돌 지역에서 흔히 발생(예: 일본 해구)
   • 지진 에너지가 매우 커서 쓰나미 발생 가능성도 높음
3. 주향이동단층(strike-slip fault)
   • 단층 양쪽이 수평 방향으로 엇갈려 움직이는 형태
   • 미국의 샌안드레아스 단층, 한국의 양산단층이 대표적
   • 주로 지표면 가까이에서 발생해 도심에 직접적 피해

이처럼 단층의 종류에 따라 진동의 방향, 영향 범위, 진원의 깊이가 달라지므로, 각 지역의 단층 유형을 아는 것은 매우 중요하다.

 

한국에도 활단층이 있을까?

 

많은 사람들은 ‘한국은 지진 안전지대’라는 오해를 갖고 있다. 그러나 최근 수십 년간 한국에서도 여러 차례 규모 5 이상의 지진이 발생하면서, 이 믿음은 점차 흔들리고 있다. 특히 경주 지진(2016)과 포항 지진(2017)은 활단층의 존재와 위험성을 전국적으로 각인시키는 계기가 되었다.

한국에는 크고 작은 단층이 약 450개 이상 분포해 있으며, 그중 양산단층대, 울산단층대, 왕피천단층, 계룡산단층 등은 활단층으로 분류되어 있다. 양산단층대는 특히 동남권 대도시(부산, 울산, 경주)에 가까워 높은 위험성을 가진다.

문제는 한국의 활단층 조사와 관리 체계가 아직 완전하지 않다는 점이다. 일본, 미국, 유럽 등에 비해 지질조사와 지반 분석 데이터가 부족하고, 건축 및 기반시설 설계 시 단층 고려가 충분치 않다는 지적도 많다.

 

왜 활단층은 도시계획과 재난대응에서 핵심인가?

 

활단층이 위험한 가장 큰 이유는, 그 존재 자체가 지진 발생 가능성을 내포하고 있기 때문이다. 더욱이 단층대는 보통 수십 km 이상 뻗어 있기 때문에, 단일한 지역이 아니라 광범위한 영역에 영향을 줄 수 있다.

도시계획에서 활단층을 무시한 채 고속철도, 지하철, 고층 건물, 대형 공장, 발전소 등이 건설된다면, 지진 발생 시 그 피해는 상상을 초월할 것이다. 예를 들어, 미국 캘리포니아주는 모든 주요 도시 인프라 설계 시 단층지도를 반드시 반영하도록 법제화하고 있으며, 일본은 각종 학교, 병원, 대피소 설계에 있어 활단층 영향을 의무적으로 고려하고 있다.

한국 역시 2016년 이후 활단층 인근에 위치한 학교, 원자력발전소, 교량 등에 대한 지진 안정성 평가를 강화하고 있지만, 여전히 민간 건축물이나 도시 확장 지역에 대한 종합적 단층 정보는 부족한 상황이다.

 

활단층을 이해하는 것이 곧 지진 대비의 시작이다

 

지진은 예측이 어렵지만, 위험 지역을 파악하고 대비할 수는 있다. 활단층에 대한 이해는 바로 그 시작점이다.

• 해당 지역에 어떤 활단층이 존재하는가?
• 과거 활동 기록은 어떤가?
• 근처 주요 시설은 단층대와 얼마나 떨어져 있는가?
• 도시계획과 방재 시스템은 단층 위험을 고려하고 있는가?

이 질문에 대한 답을 갖고 있다면, 우리는 지진이라는 거대한 자연현상 앞에서도 조금은 준비된 자세를 가질 수 있다. 결국 활단층은 단지 지구의 흔적이 아니라, 미래를 예고하는 ‘경고선’이다. 그리고 그 경고에 귀를 기울이는 것이야말로, 안전한 도시와 사회를 만드는 첫걸음일 것이다.

다음 글에서는 “지진은 왜 특정 지역에서 자주 발생할까?”를 주제로, 지진이 특정 지역에 집중되는 이유를 판 구조론의 관점에서 살펴보고, 지진다발지대가 어떻게 형성되며 왜 우리 주변이 예외가 아닌지를 자세히 들여다보겠습니다.