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[파퓰러사이언스 과학&실험] 지진, 1900년 전 중국에는 지진계가 있었다
[파퓰러사이언스 과학&실험] 지진, 1900년 전 중국에는 지진계가 있었다
  • 오종준 기자
  • 승인 2018.06.19 09:57
  • 댓글 0
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[다한다 사이언스몰] 

18일 오전, 일본 오사카에 6.1 지진이 발생해 세계를 놀라게 하고 있다. 지난 2011311일에도 일본 동부 도호쿠 지방의 해안에서 일어난 지진으로 쓰나미가 덮치면서 2만여 명의 주민이 희생된 불행한 일이 있었다. 당시 지진의 여파로 후쿠시마 원자력발전소가 폭발하면서 많은 방사성 물질이 유출돼 주변 땅과 바다를 심각하게 오염시켰다.

지진은 인류에게 공포의 대상이 된 지 오래다. 작동 원리를 몰랐던 옛날에는 인간에 대한 신의 노여움이라고 생각해 매년 제물을 바치는 행사를 열기도 했다. 그러나 과학이 발전하면서 지진이 신의 노여움이 아니라 지구 내부의 힘에 의한 물리적 현상임을 알게 됐다. 그런데 지진은 왜 일어나는 걸까?

■■ 세계 최초의 지진계

중국 황제들은 지진이 언제, 어디서 발생할지 미리 알고 싶어 했다. 자주 일어나는 일인 아니지만, 지진이 발생하면 피해가 엄청나고 민심의 동요도 컸기 때문이다.

중국 후한(後漢) 시대의 한 과학자는 천재지변인 지진을 충분히 예측할 수 있다고 생각했다. 당시 천문책임자로 있던 장형(張衡·78~139)은 지진이 바람과 공기에 의해 일어난다고 판단했다. 짓눌린 공기가 좁은 곳으로 밀려들어 가면 산이 떨리고, 땅이 갈라지면서 지진이 일어난다고 것이다. 그는 지진 현상들을 꼼꼼히 관찰하고 상세히 기록하며 자료를 모았다.

132, 장형은 황제의 명을 받아 지진을 예측할 수 있는 기구 개발에 나섰다. 얼마 후 장형은 거대한 청동 항아리로 만든 지진 예측 장치를 황제 앞에 내놓았다. 항아리를 중심으로 여덟 마리의 두꺼비가 입을 벌리고 있는 모습으로 땅의 울림이 항아리에 전달되면 청동 구슬이 8마리의 두꺼비 중 한 마리의 주둥이로 떨어지게 고안된 장치였다. 여덟 마리의 두꺼비는 8방위를 나타냈다.

이것이 바로 세계 최초 지진계인 지동의(地動儀)였다. 장형의 지진계는 138년 발생한 중국 진청-룽시 지진을 정확히 예측해 황제와 신하들을 놀라게 했다고 한다.

■■ 지진의 원인

지진은 화산 활동과 마찬가지로 지각의 움직임 때문에 생기는 물리현상이다. 지구는 지각, 맨틀, 외핵, 내핵 등 네 개 층으로 이루어져 있는데 우리가 사는 육지와 바다 해저는 암석권이라고 하는 얇은 지각으로 이뤄져 있다.

지각은 깊이가 1020km로 매우 얇다. 지각을 이루는 조각을 판이라고 부르고, 판과 판 사이의 경계를 단층이라고 한다. 이 단층이 서로 밀리면서 일어난 충격으로 지각판이 흔들리면 지진이 일어난다.

■■ 젤라틴을 이용한 지진 실험

유동성이 있는 젤리를 이용해 판구조 모형을 만들면 지각이 어떻게 흔들리면서 지진을 일으키는지 관찰할 수 있다. 젤리는 지구 내부의 맨틀과 농도가 비슷해 진동이 증폭되는 과정을 잘 재현할 수 있다. 진동이 계속되면서 단층이 생성되고 결국 젤라틴판 2개가 단층을 따라 서로 어긋나는 과정도 볼 수 있다.

<간단한 실험 준비물>

길이 20cm 정사각형 팬 유산지 젤리가루 170g, 22L 크기의 큰 그릇 계량컵 버터나이프

사각형 팬 안쪽에 유산지를 깐다. 팬 모서리보다 23cm 남도록 한다.

끓는 물 4컵을 대접에 붓고 젤리가루와 섞는다.

젤리 반죽을 유산지를 깐 팬에 붓고 냉장고 안에서 24시간 굳힌다.

유산지를 들어 올려 굳은 젤리를 팬과 유산지에서 분리해 탁자 위에 놓는다.

버터나이프를 물에 적셔서 젤리를 반으로 가른다.

한 조각을 천천히 밀어 반대편 조각과 살짝 엇갈리게 한다. 두 조각 사이 경계가 지구 표면의 단층을 나타낸다.

서서히 압력을 늘리면 물리적인 힘이 고조되면서 점차 진동이 생성되고 마침내 젤리 지진으로 연결되는 과정을 관찰한다.

■■ 지진 실험 키트는?

 

 

 

[오종준 기자 - JOON@POPSCI.CO.KR]


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