새해 첫 날, 동해를 접한 일본 서북부 이시카와현에 강진이 발생함에 따라 강원도 묵호 등에서도 지진해일이 관측됐다. 한국지질자원연구원 연구진이 작년 2월 튀르키예 대지진에 이어 이번 강진의 지진파로 인한 지하수위 변동을 측정한 것은 물론, 지진해일이 지하수 수위 변동에 영향을 준 것을 밝혀냈다.

한국지질자원연구원(원장 이평구, KIGAM) 지하수환경연구센터는 지난 1일 발생한 일본 강진(규모 7.6) 이후 국내 지하수 관측정 세 곳(문경, 강릉, 양구)에서 지하수 수위 변화를 관측했다. 특히 연구진은 동해 묵호 등에 도달한 지진해일이 우리나라 국내 지하수 수위 변동에도 영향을 미치는 것을 처음으로 확인했다. 

먼저 진앙에서 약 800 km 떨어진 문경 지하수 관측정에는 지진파의 영향으로 지하수 수위 변화가 최대 변동 폭 107.1 cm에 이르는 것을 확인했다. 변동시간은 3시간이었으며 1초 간격 모니터링을 통해 상승과 하강의 반복현상(오실레이션)을 탐지했다. 

※ 오실레이션(Oscillation): 지진이 일어나면 지진파에 의해 지하수가 있는 대수층 주변의 암석들에 압력이 가해지고 대수층에 압축과 팽창이 발생해 지하수 수위는 상승과 하강의 반복현상.

양구 지하수 관측정에서는 동일한 지진파의 영향으로 지하수 수위가 순간적으로 하강(drop type)하는 변화를 가져왔다. 급격한 지하수 수위의 하강은 지하수가 유출되었을 가능성을 시사한다.

강릉 지하수 관측정에서는 지진해일로 인한 지하수 수위 변동을 국내 최초로 관측했다. 지진해일은 묵호항에 1일 오후 6시 5분 즈음에 도달했는데, 약 10 cm의 지하수 수위의 변화가 오후 6시 10분부터 다음 날 오전 4시 10분까지 10시간 가량 지속됐다. 관측 결과로 볼 때, 지진해일은 해안대수층에 해수를 유입(해수침투)시킬 수 있을 뿐만 아니라, 해안지반의 안정성 측면에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 유추할 수 있다.

특히 강릉 지하수 관측정은 공동이 많이 분포됐기에 해수의 영향을 쉽게 받을 수 있는 구조로 지하수 변동에 취약하다고 할 수 있다. 또한, 지진해일은 해양의 조석 현상에 따라 그 영향이 다를 수 있기에 해양 조석을 고려한 지진해일의 지하수 수위 변화의 지속적인 관측과 예측 점검(시뮬레이션)이 필요하다.

※ 해양조석: 밀물과 썰물로 해수면은 주기적으로 오르내리게 되는 현상

이번 연구를 주도한 이수형 책임연구원(박사)은 “주변 나라에서 강진이 발생하면 지하수 수량과 수질 변화 등 국내 지하 환경에 영향을 미칠 것으로 보인다”고 말하며, “지진으로 발생한 지진해일은 해안대수층과 해안지반 등의 연안 환경에 영향을 줄 수 있다는 점에서 유의미한 연구결과라고 할 수 있다.”고 밝혔다. 

한국지질자원연구원 이평구 원장은 “일본 지진의 영향 때문이 아니더라도 한반도의 동해안은 지진해일의 위험이 상존하는 지역이다.”고 밝히며, “올 5월에 취항하는 최첨단 물리탐사연구선 탐해3호를 활용해 해저단층조사와 정밀한 해저지형도 작성 등 대한민국의 안전을 위해 앞장서겠다.”고 말했다.