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해진 (지진학)

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목차

1. 개요

해진은 지하에서 발생한 지진동이 해저를 통해 전달되어 발생하는 현상으로, 지진파 중 P파가 액체인 물 속에서도 전파되면서 나타난다. 해진은 육상의 지진과는 달리 상하 진동이 주를 이루며, 진앙 근처 해역에서 주로 감지된다. 해진 발생 시 선박은 좌초나 충돌과 유사한 진동을 느끼며, 정재파, 물보라, 굉음 등의 현상이 나타나고, 해양 생물의 폐사도 관찰될 수 있다. 해진의 강도를 나타내는 해진 계급이 존재하지만, 진도 계급처럼 명확하게 구분하기 어렵다.

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해진 (지진학)

2. 해진의 발생 원리

지진동을 일으키는 여러 지진파 중 S파나 표면파는 고체 매질에서만 전파되므로 수중에서는 관측되지 않는다. 반면, P파는 종파(소밀파)의 특성상 액체 속에서도 전파될 수 있다. 따라서 지하에서 발생한 지진파 중 P파가 해저면을 통과하여 수중으로 전파되면서 선박 등에서 관측되는 현상이 바로 해진이다.

2. 1. P파의 수중 전파

지진동을 일으키는 여러 지진파 중 S파나 표면파는 고체 속에서만 전파되므로 물 속이나 물 위에서는 관측되지 않는다. 반면, P파는 밀하고 소한 부분이 번갈아 나타나는 종파(소밀파)의 성질을 가지기 때문에 액체 속에서도 전파될 수 있다. 이 때문에 땅속에서 발생한 P파는 물속을 통과하여 선박 등에서 관측될 수 있으며, 이것이 해진의 직접적인 원인이 된다.

수중에서 P파의 전파 속도는 물속에서의 음속과 거의 같은 약 1.5km/s이다. 이는 지각이나 맨틀에서의 P파 속도보다 훨씬 느리기 때문에, 지진파가 해저면을 통과하여 물속으로 들어올 때 굴절이 일어나며, 특히 연직 방향(수직 방향)으로 크게 꺾이는 경향이 있다. 또한 지하에서 수중으로 전달될 때 해저면 자체에서의 굴절 효과도 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 굴절 현상 때문에 해진은 육지에서 느껴지는 지진동과는 달리 주로 상하 방향의 진동이 강하게 나타나며, 짧은 주기의 진동이 우세한 특징을 보인다.

2. 2. 해저면에서의 굴절

해진이 주로 상하 진동이 되는 이유는, 수중 P파의 속도가 수중의 음속과 같은 약 1.5 km/s로 느려서, 연직 방향으로 지진파의 굴절이 일어나기 때문으로 생각된다. 또한, 지하에서 수중으로 지진파가 전달될 때 해저면에서 굴절되는 효과도 해진 발생에 영향을 미치는 것으로 여겨진다.

3. 해진의 특징

해진은 지하에서 발생한 지진파 중 P파(종파)가 해저면을 통과하여 수중으로 전달되면서 발생하는 현상이다. 지진파 중 S파는 고체 매질만 통과할 수 있어 액체인 물속을 전파하지 못하지만, 종파인 P파는 액체 속에서도 전파될 수 있다.

육지에서 느껴지는 지진동과는 달리, 해진은 주로 상하 방향의 진동이 강하게 나타나며, 단주기 진동이 우세한 특징을 보인다. 상하 진동이 주가 되는 이유는 수중에서 P파의 전파 속도가 음속과 비슷한 약 1.5km/s로 느려, 지진파가 거의 수직 방향으로 굴절되기 때문으로 여겨진다. 해저면에서의 굴절 효과도 영향을 미치는 것으로 생각된다.

선박에서는 해진의 진동을 마치 배가 좌초하거나 표류물과 충돌한 것처럼 느낄 수 있다.[4] 따라서 해진 기록 시에는 인근 지형이나 해황 등을 확인하여 엔진 고장이나 고래와의 접촉 같은 다른 가능성을 먼저 제외한다.

해진에 대한 보고 사례는 다수 존재하지만, 실제 지진 발생 횟수에 비해서는 적은 편이다. 이는 선원들이 해진을 경험할 기회 자체가 적고, 경험 부족으로 인해 인지하지 못하거나 놓치는 경우, 또는 육지의 피해나 연안 선박의 쓰나미 피해가 우선적으로 보도되기 때문 등으로 추측된다.

해저 화산의 분화와 같은 해저에서의 폭발로 인한 진동도 해진으로 간주되기도 한다.

3. 1. 진동 영역 및 지속 시간

해진이 느껴지는 영역은 진앙과 그 근방의 해역에 한정되지만, 보통 직경 10km에서 100km를 넘는다. 강한 해진의 경우, 흔들림의 지속 시간이 10분에 달하기도 한다.

3. 2. 해수면 및 해양 생물에 미치는 영향

해진이 발생하는 동안 수면에는 정재파와 같은 급격한 파도가 생길 수 있다. 이때 수주(물기둥)가 솟아오르거나, 물이 강하게 튀거나, 물보라가 일고, 캐비테이션(공동현상)이 발생하기도 하며, 큰 소리가 울려 퍼진다. 선박은 이러한 현상으로 인해 날카로운 충격과 흔들림을 경험할 수 있다. 쓰나미와는 다르게, 해진은 지진의 흔들림이 멈추면 함께 종료되는 특징이 있다. 또한, 해진 발생 시 해양 생물이 대량으로 죽는 현상이 관찰되기도 한다.

4. 해진의 감지 및 기록

선박에서는 해진의 진동을 마치 좌초나 표류물과의 충돌처럼 느낄 수 있다[4]。 따라서 해진으로 기록하기 전에는 인근 지형, 해황 등을 고려하여 엔진 이상이나 고래와의 접촉 등 다른 가능성을 먼저 배제하는 과정을 거친다。

해진 보고 사례는 다수 존재하며, 그중에는 선박에 피해를 준 경우도 있다. 예를 들어 1988년 알래스카만 지진(M7.7(USGS)) 당시에는 해진으로 인해 유조선이 손상되기도 했다[6]。 또한, 수면 아래에서 활동하는 잠수함에서도 해진을 감지하고 보고한 사례가 있다. 1974년 이즈반도 해역 지진 당시 잠수 중이던 아사시오 잠수함의 보고가 그 예이다[7]。

한편, 해저 화산의 분화와 같이 해저에서의 폭발로 인해 발생하는 진동 역시 해진으로 간주되기도 한다。

4. 1. 해진 기록의 어려움

해진 보고 사례는 다수 존재하지만, 실제 지진 발생 횟수에 비하면 적은 편으로 여겨진다. 이는 선원이 해진을 직접 경험할 기회가 드물고, 경험 부족으로 인해 해진 현상을 놓치는 경우가 있기 때문으로 추정된다. 또한, 지진 발생 시 육지의 피해나 연안 선박의 쓰나미 피해가 더 주목받아 상대적으로 해진에 대한 보고가 적어지는 경향도 있다.

4. 2. 한국 근해의 해진 사례

일본 근해에서는 여러 해진 사례가 보고되었다. 1923년 간토 대지진 당시 요코하마 항에 정박 중이던 대형 선박 코레야마루(총톤수 1만 1천 톤)가 해진으로 인해 선체가 수 미터 솟아올랐다는 기록이 있다[5]。 또한 1933년 쇼와 산리쿠 지진 때는 화객선 헤이안마루가 해진을 겪었으며, 1972년 하치조지마 동방 해역 지진 당시에는 일본 기상청 관측선 료후마루가 해진을 경험한 사례가 있다.

5. 해진 계급

해진의 강도를 나타내는 지표로 해진 계급이 사용된다. 1898년 루돌프(Rudolph, E.)가 10단계의 해진 계급을 처음 고안했고, 이후 1923년 시베르그(Sieberg, A.)가 이를 개량하여 6단계의 해진 계급을 발표했다. 시베르그의 해진 계급은 중형 선박이 항해 중 겪는 진동과 비교적 잘 맞는 것으로 평가받는다.

해진 계급의 각 단계는 실제 사례를 바탕으로 만들어졌다. 강한 해진이 발생하면 선박 위에서 서 있기 어려울 정도의 흔들림이 발생하며, 항해가 곤란해지거나 선박 자체가 손상될 수도 있다.

일본에서는 과거 쇼와 20년대(1945년~1954년) 무렵까지 해양 기상대가 정한 『해양 기상 관측법』에 따라 루돌프의 해진 계급을 지표로 사용했으나, 이후 관련 규정이 폐지되면서 해진 계급이 공식적으로 채택되지는 않았다.

한편, 해진이 발생한 후에는 쓰나미가 뒤따라 올 수 있으므로 주의가 필요하다.

5. 1. 시베르그 해진 계급의 문제점

같은 지진이라도 서로 가까이 있는 선박이라 할지라도, 선박의 크기나 구조, 항해 속도, 그리고 당시의 바다 상황(해황) 등에 따라 진동의 양상이 달라진다. 따라서, 육지에서의 진도 계급처럼 명확하게 구분하기 어렵다는 문제점이 있다.

5. 2. 한국의 해진 관측

주어진 원본 소스에는 '한국의 해진 관측'에 대한 내용이 포함되어 있지 않아 해당 섹션을 작성할 수 없습니다.

6. 해저 폭발과 해진

해저에서의 폭발에 의한 것도 해진으로 보기도 한다. 해저 화산의 분화에 따른 폭발에서도 지진과 유사한 진동이 일어날 수 있다.

7. 해진과 쓰나미

해진 후에는 종종 쓰나미가 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다.

참조

[1] 서적 海洋の事典 1960
[2] 서적 地形学辞典 1981
[3] 서적 地形の辞典 2017
[4] 서적 海上気象学 海文堂 1960
[5] 간행물 日本商船隊の懐古 No.205 (これや丸,だあばん丸) 船舶技術協会 1996-08
[6] 웹사이트 Today in Earthquake History On March 6th https://earthquake.u[...] United States Geological Survey 2024-12-27
[7] 서적 津波 : その発生から対策まで 海洋出版 1977-08


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