LA 일대의 지하 암반 구조를 3차원으로 보여주는 정밀 지도가 공개돼 대형 지진 발생 시 지역별 피해를 예측하는 데 새로운 자료로 활용될 전망이다. 특히 LA 한인타운과 인접한 다운타운 지하에는 최대 10㎞(6.2마일)에 달하는 두꺼운 퇴적층이 자리 잡고 있어 지진 발생 때 지반 흔들림을 증폭시킬 가능성이 있는 것으로 분석됐다.

이번 연구는 연방 지질조사국(USGS) 연구진 등이 참여해 LA 분지의 지하 구조를 기존보다 훨씬 세밀하게 분석한 것으로, 연구 결과는 국제 학술지 ‘JGR 솔리드 어스’에 게재됐다.

연구진은 LA 지역에 임시로 설치한 273개 지진관측소에서 수집한 자료를 활용했다. 관측소들은 사람이 느끼지 못할 정도로 약한 원거리 지진파까지 기록했으며, 지진파가 지하를 통과하는 경로와 속도를 분석해 지표 아래 암석과 퇴적층의 구조를 3차원으로 재구성했다.

이 지도의 가장 큰 특징은 LA 분지 전체를 하나의 입체적인 구조로 보여준다는 점이다. 연구진에 따르면 기존 조사에서는 LA 분지를 가로지르는 일부 단면만 파악할 수 있었지만, 이번에는 분지의 깊이와 가장자리 형태까지 보다 구체적으로 확인할 수 있게 됐다.

LA는 약 1,500만년 동안 퇴적물이 쌓여 형성된 거대한 분지 위에 자리 잡고 있다. 과거 이 지역은 바다였기 때문에 지하 깊은 곳에는 해양성 퇴적층이 존재한다. 이후 지각 변동으로 육지가 올라오면서 주변 산에서 흘러내린 퇴적물 등이 추가로 쌓였다.

특히 다운타운 아래쪽이 가장 깊은 것으로 나타났다. 이곳에는 최대 10㎞ 두께의 퇴적층이 존재하는 것으로 분석됐다. 반면 분지 가장자리에서는 퇴적층 두께가 약 1~4㎞ 정도로 얕아지고 그 아래에는 단단한 결정질 암석이 자리 잡고 있다.

문제는 이처럼 두꺼운 퇴적층이 지진파의 움직임에 영향을 줄 수 있다는 것이다. 일반적으로 단단한 암반보다 부드러운 퇴적층에서는 지진파가 증폭될 수 있어 지표에서 느끼는 흔들림이 커질 가능성이 있다.

더욱 주목되는 부분은 분지의 가장자리다. USGS 지진학자 엘리자베스 코크란은 “분지 가장자리의 불규칙한 지형이 지진파를 특정 지역으로 집중시키거나 방향을 바꿀 수 있다”고 설명했다.

실제로 1994년 규모 6.7의 노스리지 지진 당시 샌타모니카에서는 예상보다 큰 흔들림과 피해가 나타났는데, 분지 가장자리를 따라 지진파가 이동한 것이 한 요인으로 지목됐다.

3D 지도가 곧바로 “어느 지역이 가장 위험하다”는 결론을 제시하는 것은 아니다. 실제 지진 피해는 지진을 일으키는 단층의 위치와 규모, 지진파의 방향, 지반 특성, 건물의 구조 등 여러 요인에 따라 달라진다.

연구진은 이 지도를 활용해 앞으로 다양한 대형 지진 시나리오를 컴퓨터로 시뮬레이션할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 건축물 피해를 키울 수 있는 ‘공진’ 현상을 분석하는 데 중요한 자료가 될 전망이다.

공진은 건물의 고유 진동 주기와 지반이 흔들리는 주기가 맞아떨어지면서 진동이 더욱 커지는 현상이다. 퇴적층과 건물이 같은 주기로 흔들릴 경우 건물에 전달되는 힘이 커져 피해가 확대될 수 있다. 연구진은 지하 지질 구조를 정확히 파악하면 건물의 강성 등을 조절해 공진 위험을 줄이는 설계도 가능하다고 설명했다.

<노세희 기자>