지진의 진도와 규모

[김동석]

지진의 진도와 규모

지진의 크기를 나타내는 척도로서 진도(intensity)와 규모(magnetude)가 사용된다. 현재 국내 신문에서는 외국에서 발생한 지진을 보도할 때 이 진도와 규모를 명확히 구분하지 않고 강도 등의 용어를 사용, 혼란을 가져오고 있다.

규모는 지진이 발생하였을 때 방출되는 파동에너지와 연관되는 양이다. 즉 지진의 진앙, 진원 깊이, 발생시각 등과 같이 특정지진에 대하여 일정한 값으로 정해지는 양이다. 보통 우리가 지진을 이야기할 때 진앙, 진원 깊이, 발생시각 및 규모를 같이 정해준다. 규모는 1936년 미국 캘리포니아공과대학의 지진학교수였던 리히터(Richter)에 의하여 최초로 제안되었다. 보통 우리가 신문에서 보는 리히터 강도는 바로 리히터 규모를 말한다. 지진의 에너지와 규모와의 사이에는 대략 다음의 관계가 성립된다.

    Log E = 12.24 + 1.44 M

여기서 E는 erg단위의 에너지이고 M은 규모를 표시한다. 따라서 규모의 단위가 1 증가할 때 에너지는 25-30배 증가한다. 전세계적으로 지진의 규모가 증가할수록 그 발생빈도는 감소하며 그 통계는 다음과 같다.

규모        8   7-7.9   6-6.9   5-5.9   4-4.9   3-3.9   2-2.9

연간발생횟수 

            1    18      120     800     6200   49000  300000

 규모가 5를 넘으면 건물이 파괴되며 3이 넘으면 대체로 사람들이 느낄 수 있다. 참고로 1976년 중국의 당신지진의 규모는 7.6이었으며 1906년 샌프란시스코 지진의 규모는 8.25였다.

이에 비해 진도는 지진에 의한 효과 즉 건물이나 지형등에 끼치는 영향을 기준으로 지진의 크기를 구분한 척도이다. 따라서 같은 지진에 대하여도 진앙지 부근에서는 큰 값을 갖고 먼 곳에서는 작은 값을 갖게 된다. 또 규모는 지진계의 기록을 엄밀하게 분석하여 결정함에 비하여 진도는 진도계급을 보고 누구나 정할 수 있다.

진도의 종류에는 미국과 유럽에서 쓰이는 수정머켈리(MM진도)와 일본에서 쓰이는 일본기상청진도(JMA진도) 등이 있다.

수정머캘리 진도는 12계급으로 되어있고 일본기상청 진도는 8계급으로 되어있다. 지진의 규모와 그 최대진도의 관계는 이론적으로 결정할 수 없고 통계적인 방법으로 정한다. 지진이 많이 발생하는 미국 캘리포니아주에서 결정된 관계식은 다음과 같다.

    M = 1 + 2/3 I         (M은 규모, I는 최대진도)

    * 수정머캘리(MM) 진도계급  

( )은 지표면의 가속도. g = 9.8m/s^2. 지진에 의해 지표면이 흔들리는 정도

 Ⅰ  특수한 조건에 있는 극소수의 사람만 느낀다.

Ⅱ  건물 윗 층에 정지해있는 소수의 사람에게만 느껴진다.

    허약한 물건이 흔들린다.

Ⅲ  집안에서 특히 건물  윗 층에서 뚜렷하게 느껴지나 많은 사람들은 지진으로 간주하지 않는다. 정지한 차가 조금 흔들리며 트럭이 지나가는 듯한 진동이 있다. 지속시간을 추정할 수 있다.

Ⅳ  낮에 집안에 있는 많은 사람들에게 느껴지나 집 밖에서는 소수의 사람에게만 느껴진다. 밤에는 잠을 깨는 사람도 있다. 접시나 유리창 문들이 흔들리며 벽이 삐걱거리는 소리를 낸다. 무거운 트럭이 건물과 충돌하는 느낌이 들며 정지한 자동차가 눈에 띄게 흔들린다. (0.015-0.02g)

Ⅴ  거의 모든 사람에게 느껴지며 많은 사람들이 많은 사람들이 잠을 깬다. 접시나 유리창이 깨어지기도 하며 석회에 금이 가고 불안정한 물체가 넘어진다. 나무나 장대 등 긴 물체가 흔들리는 것을 가끔 볼 수 있다. 추시계가 정지하기도 한다. (0.03-0.06g)

Ⅵ  모든 사람들에게 느껴지고 놀라서 집 밖으로 달려나가는 사람들이 많다. 무거운 가구가 움직이고 석회가 떨어지며 굴뚝이 파손되는 경우도 있다. 가벼운 피해가 일어난다. (0.06-0.07g)

Ⅶ  모든 사람들이 집 밖으로 달려나간다. 설계와 공사가 잘 된 건물의 피해는 무시할 수 있으나 보통 건물은 잘 지었더라도 가볍거나 중간정도의 피해가 생긴다. 설계가 잘못 되었거나 부실하게 지은 건물은 상당한 피해를 본다. 굴뚝들이 넘어지는 경우도 있으며 운전 중의 사람에게도 느껴진다. (0.1-0.15g)

Ⅷ  특수하게 설계된 건물에 대한 피해는 가벼우나 보통 건물은 견실하게 지었더라도 부분적으로 무너지는 상당한 피해를 보고 부실하게 지은 건물은 큰 피해를 받는다. 판벽돌이 틀로부터 튀어나오며, 굴뚝, 공장에 쌓아놓은 상품, 기둥, 기념비, 벽 등이 무너진다. 무거운 가구가 넘어진다. 모래와 진흙이 조금 분출되며 샘물이 변한다. 차를 모는 사람이 흔들린다. (0.25-0.3g)

Ⅸ  특수하게 설계된 건물에도 상당한 피해가 생기며 설계가 잘 된 건물도 기운다. 견고한 건물이 부분적으로 무너지며 피해가 커진다. 건물이 기초로부터 벗어난다. 지표면이 눈에 띄게 갈라지며 지하의 파이프가 부러진다 (0.5-0.55g)

Ⅹ  잘 지은 목조건물이 파괴되는 경우가 생긴다. 대부분의 석조 및 구조건물들이 기초부터 파괴된다. 지표면이 심하게 갈라지며 철로가 휜다. 강뚝이나 경사가 급한 비탈에서 적지않은 사태가 발생한다. 모래와 진흙이 이동하며 강물이 뚝을 넘어 쏟아진다. (0.6g 이상)

?  서 있는 건물이 거의 없으며 있다 해도 석조 건물뿐이다. 다리과 파괴되고 지표면에 넓은 금이 가며 지하파이프들의 사용이 전혀 불가능 해진다. 흙이 무너지고 부드러운 땅에서 사태가 난다. 철로가 심하게 휜다.

?  전체적으로 피해가 발생한다. 지표면이 파도처럼 출렁이며 측량선이나 수준면이 변한다. 물건들이 공중으로 튀겨나간다.