지난 10월 29일 오전 충북 괴산군 북동쪽 11㎞ 지역에서 연이은 규모 3.5~4.1 지진은 약 12~14㎞ 깊이에서 서북서-동남동 방향의 좌수향 주향이동 단층운동으로 발생했다는 조사 결과가 나왔다.
이곳은 지난 20년간 진앙 10㎞ 이내에서 규모 2.0 이상의 지진이 한 번도 일어나지 않은 지역이지만, 약 30㎞ 지점에서 지난 1978년 규모 5.2의 속리산 지진이 일어났던 사례가 있어 안정성을 장담하기 어려운 상황이다.
20일 한국지질자원연구원(KIGAM)에 따르면 괴산 지진 보고서를 통해 서북서-동남동 방향의 좌수향 주향이동 단층운동을 원인으로 지목했다. 지진은 수직운동뿐 아니라 수평운동도 하는데 이를 주향이동이라고 하며 앞에 우수향 또는 좌수향이라고 단서를 붙여 설명하기도 한다. 단층 위에 두 발을 디뎠을 때 왼발 쪽 단층이 앞으로 움직이는 모양을 좌수향이라고 한다.
연구팀은 괴산 지진의 본진(규모 4.1)과 최대규모 전진(규모 3.5)의 단층면해와 144개의 탐지 지진 및 36개의 위치결정 지진의 파형 유사도를 분석해 이런 결과를 얻어냈다.
특히 진앙에서 약 500m 떨어진 서북서-동남동 방향의 조곡단층에 대한 지형분석과 지표 지질조사 결과 단층핵과 손상대로 구성된 단층대 노두 확인 및 과거 지진에 수반된 지표파열을 확인했다. 단층핵은 단층대의 높은 변형대로 높은 변형 때문에 복잡한 구조와 강하게 변형된 단층암이 형성되고 손상대는 단층액 주변에서 단층 작용의 영향으로 변형이 수반되는 단층 주변부를 뜻한다.
연구팀은 지진을 일으킨 단층운동이 조곡단층대의 일부 지하 면적 또는 소규모 지하 단층에서 좌수향 미끌림에 의해 발생한 것으로 판단했다. 특히 이번 지진의 단층운동 유형을 경주지진 등과 같이 한반도에 작용하는 지체응력장 환경에 부합하는 것을 확인했다.
이번 지표 지질조사를 통해 확인된 조곡단층의 고지진 지표파열 기록은 현재 지진지구조환경이 지속돼 온 동안 중규모 지진이 발생했을 가능성을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 고지진 지표파열 기록은 최근 지질자원연구원 연구를 통해 괴산 인근의 청주 외북과 음성 백마령에서도 보고된 바 있다.
연구팀은 정밀한 고지진 기록 탐지를 위해 고해상도 지형조사(드론라이다)와 천부지구물리탐사(전기비저항탐사·지표투과레이더탐사), 시추 및 굴착 조사 등 추가 조사 계획을 수립했다.
괴산 및 속리산 지역의 지진을 지속해서 감시할 계획으로 2023년 고밀도관측소 10개소를 구축해 미소지진의 감시와 정밀 위치 재결정, 단층면 구성, 최대 규모 추정 연구를 계속할 계획이다.