동해 쪽 日연안서 발생 땐 직접 피해
예측 불가능해 철저한 대비 필요

오는 11일로 동일본 대지진이 발생한 지 3년이 된다. 2011년 3월 11일 오후 2시46분 일본 미야기현 동쪽 해역에서 발생한 규모 9.0의 동일본 대지진은 초대형 지진해일(쓰나미)을 유발함으로써 2만명 가까운 사망·실종자와 수십만명의 이재민을 발생시켰다. 특히 후쿠시마 제1원전에서는 원자로의 냉각 기능이 장시간 상실되면서 대량의 방사능 물질이 유출됐다. 사상 초유의 엄청난 재앙에 ‘3·11 사건’이라고도 회자되고 있다.

미국 해양기상청(NOAA) 데이터베이스에 의하면 태평양 지역에서 일어난 지진 중 규모 6 이상은 약 1000개이며, 이 중 약 300개의 지진이 1m 이상의 해일을 일으켰다. 지진해일 높이로만 본다면 2011년 동일본 대지진이 9번째이며, 최대 높이를 기록한 10개의 지진해일 중 6개가 일본 근해에서 발생했다.

해양판이 대륙판 밑으로 해마다 8∼9㎝ 정도의 속도로 밀려들어가는 환태평양지진대에서는 두 판의 충돌로 축적되는 탄성에너지가 어느 시점에서 급격한 단층 변위를 일으키게 되면서 빈번하게 지진이 발생한다. 

정경태 한국해양과학기술원 책임연구원·해양학

두 가지 지구물리학적 과정이 지진해일 발생의 원인으로 알려져 있다. 하나는 해저 단층의 급격한 변위로 국지적으로 변화된 상부의 해수면이 중력파 형태로 퍼져 나가게 되는 경우다. 또 다른 하나는 대륙사면에 축적돼 있는 다량의 해저퇴적물이 산사태처럼 이동하게 되면서 해수면이 영향을 받아 지진해일이 발생하는 경우이다. 물론, 이 두 가지 메커니즘이 동시에 원인이 되기도 한다. 일단 발생된 지진해일은 모든 방향으로 퍼져 나가는데 전파 속도는 수심에 좌우된다. 참고로 수심 1000m 해역에서는 초속 약 100m에 달한다.

연안으로 접근하면서 전파속도는 느려지나 여전히 상당한 크기(10m 수심에서 약 초속 9.9m)이고 해일 높이가 증폭돼 육지로 범람하는 경우 치명적인 피해를 주게 된다. 약 60㎞ 외 해역에서 약 6∼8m의 해저단층 상승으로 야기된 동일본 지진해일의 경우 빠르게는 약 10∼30분 만에 연안에 도달했으며 약 561㎢ 에 이르는 연안지역을 범람시켰다.

일본 학자들은 일본 남해, 즉 난카이 해구에서 과거기록에 근거해 약 30년 이내에 초대형 지진이 다시 발생할 수 있으며, 이때 일본중앙전력의 하마오카 원전의 경우 최대 18m의 지진해일이 내습할 수 있다고 예측했다. 이에 따라 일본정부에서는 원전 전면에 장벽을 건설했다.

우리나라도 지진해일의 안전지대가 아니다. 태평양에서 발생하는 지진해일은 일본열도의 방파제 역할로 우리나라에 피해를 주지 않는 데 반해 동해의 일본 쪽 연안에서 발생하는 지진해일은 우리나라 동해안에 직접적인 피해를 줄 수 있다.

과거 기록에 의하면 동해에서는 최근 100년 이내에 9회의 지진해일이 발생한 것으로 파악되고 있다. 대표적으로 1983년 일본 아키타현에서 발생한 규모 7.7 지진으로 인해 울릉도, 묵호, 포항 등지에 2m 이상의 해일이 발생했다. 1993년 홋카이도에서 발생한 지진해일은 동해항 부근에서 최대 2.8m에 달했다.

‘3·11 사건’ 이후 시뮬레이션에 따르면 일본 난카이 해구에서 동일본 지진과 유사한 규모로 지진이 발생하는 경우, 지진해일이 규슈 남단을 돌아 약 3∼4시간 만에 제주도 및 우리나라 남해안에 영향을 주게 되고, 그 크기는 최대 1m 내외의 제한적인 영향을 미칠 것으로 나타났다. 오히려 중국 항저우만 입구 연안에 최대 2m의 해일이 집중되고 있어 경우에 따라서는 인근 원전에 상당한 피해를 주게 돼 우리에게도 잠재적인 위협이 될 수 있음을 보여 주고 있다.

바다의 신 포세이돈이 극도로 분노한 탓인지 3·11 재앙은 결코 발생하리라 생각지 못했던, 결코 발생해서는 안 되는 사건이 일어난 것이다. 현재의 과학기술로 어느 시기에 특정 지점에서 얼마만한 규모로 지진 및 지진해일이 발생할 것이라고 예측하는 것은 사실상 불가능하다.

초대형 지진해일의 발생 확률은 낮으나 일단 발생하면 그 피해는 상상하기 어렵다. 확률론적이나 경제론적 접근을 초월해서 철저한 사전 대비가 필요한 문제이다.

정경태 한국해양과학기술원 책임연구원·해양학