“북 6차 핵실험 후 주변 지진활동과 기존 단층 재활성화”

부산대-중국 쪽 공동연구 결과 ‘사이언스’ 게재
“2017년 핵실험 후 기존 단층대 따라 지진 집중”
“핵실험이 지각에 균열과 손상 누적시킨 결과”

김광희 부산대학교 교수(지질환경과학과). 부산대학교 제공

북한 함경북도 길주군 풍계리 만탑산 일대에서 2017년 6차 핵실험 이후 기존 단층대가 수년에 걸쳐 재활성화된 것이 한국과 중국 연구진의 공동 연구로 규명됐다. 핵실험이 일으킨 인공 지진이 단층대를 건드려 재난으로 이어질 수 있다는 우려를 뒷받침하는 연구 결과다.

김광희 부산대 교수(지질환경과학과) 연구팀은 중국 청두이공대, 중국과학원, 중국지진국, 산둥대 연구진과 공동으로 “한국과 중국 동북부에서 관측한 연속 지진파 자료를 분석해 북한 만탑산 주변 장기 지진 활동과 기존 단층의 점진적 재활성화 양상을 규명했다”고 밝혔다. 연구 결과는 17일(미국 동부시각) 국제 학술지 ‘사이언스’에 ‘북한 풍계리 핵실험이 만탑산의 잠자던 단층을 다시 움직였다’는 제목의 논문으로 실렸다.

북한은 2006년부터 풍계리 일대에서 6차례 지하 핵실험을 했고, 6차가 가장 강력했다. 연구팀은 “특히 규모가 가장 컸던 2017년 6차 핵실험 이후 지진 활동은 단기간에 그치지 않고 수년간 지속적으로 증가”했다며 “한국과 중국 동북부에서 관측한 17년간의 연속 지진파 자료를 분석해, 2017년 핵실험 이후 잠잠했던 두 개의 북북서 방향 기존 단층대를 따라 지진 활동이 집중적으로 발생하고 시간이 지날수록 더욱 뚜렷한 분포를 보였다”고 했다.

연구팀은 반복적 핵실험이 만탑산 지각의 얕은 부분에 균열과 손상을 누적시키면서 “이미 임계응력(파괴되지 않고 버틸 수 있는 최대치)에 가까운 상태였던 기존 단층의 미끄러짐을 촉진”하면서 “잠자고 있던 기존 단층이 다시 움직이고 이에 따른 지진 활동이 수년 동안 이어질 수 있다”고 설명했다. 또 미국과 옛 소련의 지하 핵실험에서는 작은 지진이나 붕괴가 핵실험 후 수일에서 수주 사이에 감소했지만 이번 풍계리 핵실험장 관련 연구는 “지질 조건과 기존 단층의 응력 상태에 따라 수년에 걸쳐 (지진 활동이) 진화할 수 있음을 보여준다”고 했다.

연구팀은 이번 연구 결과가 핵실험 감시뿐 아니라 인간 활동으로 촉발되는 지진 전반에 대한 이해에도 기여할 것이라고 밝혔다. 지하 공간 개발, 에너지 개발, 대규모 지하 구조물 조성 등 지각의 응력 상태를 변화시킬 수 있는 활동은 기존 단층에 영향을 줄 가능성이 있어 장기적이고 체계적인 안전성 평가가 필요하다는 것이다.

공동 교신저자(논문 총괄 책임자)로 연구를 이끈 김 교수는 “핵폭발이 끝난 뒤에도 장기간 지진 관측을 이어가고 관측 자료를 축적·보존하며 개별 지진을 장기적으로 해석할 필요가 있다”며 “인간 활동으로 촉발된 지진이 세계 곳곳에서 보고되는데, 우리나라도 2017년 포항 지진으로 그 위험을 경험했다”고 했다.

풍계리 핵실험장을 놓고는 그동안 백두산의 화산 활동을 자극할 수 있고, 이 일대 단층을 움직일 수 있다는 우려가 이미 제기돼왔다.

김영동 기자 ydkim@hani.co.kr