한국지질자연연구원 지진연구센터(센터장 지헌철)는 이번 북한 4차 핵실험 분석 결과 자연지진 형태는 아니라고 판단했다.
자연지진과 인공지진은 지진 파동 형태와 진폭 등으로 구분한다. 지진 파형은 크게 P파와 S파로 구분된다. 어떤 파형이 더 우세한가에 따라 자연지진인지 인공지진인지 파악할 수 있다.
자연지진은 대부분 S파 진폭이 P파 진폭보다 더 크거나 같다. 지진으로 인한 음파는 발생하지 않는다. 축적된 에너지가 단층운동으로 방출되기 때문에 큰 진폭의 S파가 관측된다.
반면 인공지진은 P파의 진폭이 S파에 비해 매우 크게 나타난다. 또 폭발로 인한 음파가 발생한다. 지진파의 초동을 보면 대부분 압축으로 나타나고 에너지 방출시간이 짧다.
진원 깊이를 보면, 자연지진은 진원 깊이가 10∼15㎞로 깊은 편이다. 인공지진은 진원의 깊이가 수십~수백ｍ로 깊이가 얕다.
소리를 통해서도 인공지진인지 여부를 확인할 수 있다.
실제 북한 2, 3차 핵실험 후, 강원도 간성 등에 위치한 국내 공중음파 관측소에서 핵실험에 의한 공중음파 신호가 탐지됐다. 지하 수백 미터 깊이의 핵폭발로 발생한 강력한 충격파가 지표에 도달해 대기압을 변동시키고, 이 압력변화가 대기를 따라 전파해 국내 관측소에 기록된다.
지하 수 ㎞이상 깊이에서 발생하는 중소규모 자연지진은 지구내부로 지진파만을 발생시킬 뿐 대기 중으로 음파 에너지를 방출하기는 어려운 반면, 지표근처의 대규모 광산발파나 핵실험의 경우 대기 중으로 음파 에너지를 방출해 먼 거리에서도 공중음파를 관측할 수 있다.
핵폭발로 발생한 에너지는 극히 일부가(약 1% 이하) 탄성에너지로 변해 지진파 형태로 빠르게 퍼져 나간다. 지진파는 지구내부 물성에 좌우되지만 보통 3~7㎞/s의 속도를 나타낸다.
지난 2013년 3차 북한 핵실험을 보면 발생한 지진파 초동은 핵실험 발생순간으로부터 약 44초 후에 전방지역 지진관측소에 도달했다. 순차적으로 한반도 남부지역에서도 관측됐다.
한편 한국원자력안전기술원(KINS)은 6일 북한의 수소탄 실험 주장에 따라 전국 134개 국가환경방사선자동감시망을 이용해 핵실험 중 발생할 수 있는 방사성 물질에 대한 분석에 착수했다.
KINS 환경방사선 자동감시망은 공기 중 방사성 물질을 감지하는 시설로 이를 통해 핵실험 여부를 확인하려면 핵실험에서 발생한 제논 등 방사성 물질이 바람을 타고 확산해야 하기 때문에 통상 3∼4일 소요되는 것으로 알려졌다.
다만 원자력안전기술원 측은 환경방사선 분석방법으로는 북한에서 한 실험이 원자폭탄 실험인지 수소폭탄 실험인지 확인하는 것은 불가능하다고 덧붙였다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com
