작년 12월 14일 오후 5시 19분 14초쯤 마라도 해상에서 지진이 발생했고, 전날 부근 해역에서 참돔 2만6000마리가 이례접으로 잡혔다. 필자는 이를 두고 참돔이 피눈물을 흘리면서 희생됐다고 말하고 싶다. 참돔은 제주 사람이 죽어서간다는 피안(彼岸)의 섬 이어도(마라도 남방 149km)와 마라도 근해에 서식하는 어류다. 서울 기상청 지진 분석 결과, 해수면 17km 아래에 ‘주향이동단층(走向移動斷層, Strike-slip Fault)’의 응력(應力)에서 돌출된 진도 4.9의 지진(모멘트/규모 0.18E+24dyne*cm / 4.77Mw)이다. 주향이동단층은 단층의 상반과 하반이 단층면의 경사와는 관계없이 단층면을 따라, 수평 남북으로 이동되는 단층의 진동 5Hz로 움직였다. 이어 공진(共振) 진폭이 20배 증대 되면서 100Hz에 천둥소리를 냈다고 공식 발표했다. 추정컨대 물고기는 5-25Hz의 주파수를 갖고 산다. 지진파는 평균 0.5-5Hz이다. 물고기 주파수와 지진파의 주파수가 부정합(不整合, Mismatch)이 되면 물고기는 살수가 없다. 그래서 죽기 아니면 살기로 도망쳤고, 거기서 나오는 참돔 무리 2만6000마리가 그물에 잡혔다. 사람대신 대속(代贖) 했는가? 아니면, 제주사람들에게 자연 재해 경고메시지를 보내려고 희생한 것인가?

그러면 누가 잠자는 주향이동단층의 암반을 깨웠을까? 개인적으로 원인을 암반 주변 환경이 누적된 피로에 발산(發散)으로 추정한다. 여기에는 세 가지 이유로 봐진다. 

첫째, 제주 바다 수온이 상승이 20년 전에 비해 거의 10도 상승, 자리돔과 방어 등이 강원 속초까지 북상했다. 둘째, 한라산의 지하수 과잉 채취로 제주 해안가 샘물인 용천수가 마른지 20년 이상 됨에 따라 지하 깊이 해수와 담수의 경계에 공극(空隙, Air Gap)현상이 생겨 압력 평형이 무너진 것이다. 셋째는 타원체 제주의 서남단이 가장 뾰족이(岬) 나와 있는 고산 수월봉 근해와 마라도 진앙지 사이의 직선거리 약 70Km에 5Hz의 진동을 계속 주지 않았나를 들 수 있다.

이 3요소가 복합돼 참돔 생체 주파수와 지진 주파수와 외부에 가해진 5Hz 진동파 세 고리가 연계됐을 것으로 보여 진다. 예를 들어 아래 사진에서 보듯, 자동차의 전면 유리창에 돌이 날아와 튕겨나가면서 Crack이 생겼고 이어 날아온 돌에 또 Crack이 생기면서 이 두 점 최단 거리를 직선으로 연결된 것이 역학(力學)의 원리.

지진도 마찬가지로 해면상 세 지점인 마라도 근해 지진 강도 4.9 Source와 여진파인 고산근해 3.9 및 고리 서귀포해상 지진 강도 3.1가 같은 평면상에서 삼각형 꼭지점에서 지진파가 울렁거렸다. 일본 쿠로시오(黑潮海流, Kuroshio Current) 해류는 제주 고산 남서쪽을 스쳐 마라도~황해로 흐른다.

제주도내 지진 강도 3.0이상이 8곳(고산5 ,서귀2, 마라도1)인데, 마라도에서 발생한 P.S 지진파는 고산 해수면 평균 깊이 21km의 다섯 곳을 3.0, 3.1, 3.2, 3.4, 3.9 강도로 내리쳐, 수월봉 화산 쇄설층 24톤 암벽을 순간에 갈라놓았다. 이어 제주도 최저 지대인 서귀포 서홍리 근해 해상 57Km와 78Km 해상을 각각 강도 3.1로 때렸다. 이 때문에 고산 한경 지하수 수위는 10cm, 해면이 낮은 서홍리는 90cm 상승, 지진이 위력을 실감케 했다.

이번 지진은 얼굴로 치자면 제주도의 왼쪽 뺨과 오른쪽 뺨을 호되게 맞고서 멈춘 격으로 제주에서 가장 지진이 센 곳으로 마라도 근해 4.9와 고산 근해 다섯 곳이 3.0, 3.1, 3.2, 3.4, 3.9(모멘트/규모 약4.1Mw), 다음이 해수면이 낮은 서귀포 서홍리 근해 3.1(모멘트/규모 약 3.18Mw)로 기록됐다. 하지만, 마라도와 정면 근접 거리에 있는 모슬포나 화순과 사계는 지진 강도가 크지 않았고 지하수 수위도 상승이 없었다. 풀어야 할 숙제는 고산 근해 해안 다섯 곳, 일명 ‘제주판 불의 고리’의 강력한 지진 강도다. 답은 참돔 주파수 5Hz=마라도 지진 주파수 5Hz=풍차 n배의 0.25Hz. 세 개체의 공진(共振, Resonance)현상이다. 눈여겨볼 것은 고산 해안 깊이가 21Km에서 3.9 지진 강도인데, 마라도는 17Km에 4.9다.

왜 고산과 서홍리 해안인가? 답은 고산은 제주 서쪽 끝에서 가장 뾰족이(岬) 나와있고 서홍리는 남동쪽 방향에서 가장 낮기 때문이다. 그 이유는 제주의 타원체에 있다. 제주는 바다 속에서 뛰쳐나온 화산 용암 한라산이 주위를 돌고 있는 해류와 바람 유체(流體)의 기압(氣壓), 온도, 습도 등이 만들어낸 유체역학(流體力學)의 전형적인 타원형(楕圓形E, lliptic Type) 모델로 수평축 동서 방향으로 20도가 기울어진 등고선(等高線, Contour Line)의 섬, 제주 주위를 돌고 있는 해류는 두 가지, 하나가 쿠로시오(黑潮海流, Kuroshio Current) 해류의 지류로 일본 규슈 서쪽을 흐르는 쓰시마 해류에서 갈라진 일분파로 제주 남서쪽을 스쳐 황해로 흐른다. 대체로 황해의 중앙을 북상, 가을과 겨울에는 북서 계절풍에 밀려 북상이 힘이 약해진다.

다음이 제주 해류. 제주 해류는 계절풍에 따라 남류(南流)한다. 북쪽대륙에서 주기적으로 내려오는 고기압이 동남쪽으로 팽창, 전형적으로 기압 분포가 서고동저(西高東低), 따라서 실제 지형은 반대로 성산포가 높고 모슬포가 낮은 동고서저(東高西低)다. 서로 꼭 같지 않은 부등력(不等力) 해류의 북상남하(北上南下)와 서고동저의 기압(氣壓) 등이 이유로 제주는 세계에서 유일하게 기울어진 타원형의 등고선 섬.

이 부분이 제주의 외형적 기후영향이고, 제주 내의 지형적 요인을 보면, 한라산 백록담은 둘레 약 3km, 동서 길이 600m, 남북 길이 500m인 화구지형(火口地形)이다. 동쪽은 현무암질 용암류가 화산 쇄설층을 덮고 있고 북·서·남쪽은 조면암 용암돔으로 이뤄진 특이한 구성지질(Lipid Bilayer)을 나타낸다. 한라산을 정점으로 동·서 사면(斜面)은 3~5도의 완만한 경사도(傾斜度), 남·북 사면은 동서보다 급한 경사(傾斜)로 5~10도로 가파르고 험준하다. 탱크의 Torsion Bar(비틂 쇠막대)는 탱크가 요철(凹凸) 지형을 지나가도 탱크의 균형을 잡아주듯, 한라산 타원의 장축(長軸)인 성산포-모슬포 쇄설(碎屑)층과 단축(短軸) 제주시~서귀포 방향의 조면암 용암동의 균형축(均衡軸) 역할을 하고 있다. 즉, 비틀림 탄성(彈性)을 이용 하여 균형의 완충 작용을 하는 스프링 같은 축(軸)이다.

그러면 왜 타원형 제주섬이 수평축에서 20도 기울어져 있을까. 그 원인이 한라산 지질 원형이 동일체의 화산 현무암이지만, 동쪽은 화산쇄설(碎屑)층이고 북·서·남쪽이 점성이 비교적 높은 조면암 용암동에다 경사도가 각각 3~5도와 5~10도인 상이한 지형적 차이가 있다. 필자의 제주의소리 칼럼(2021.3.11.) 참조

유체역학에서 보면 한 몸의 물체 양쪽으로 반대 방향의 힘을 받으면, 이 힘에 대응해 내력(耐力)이 생긴다. 위로 튀어 오르는 전단응력(剪斷應力, Shear Stress)이 생기면서 공간으로 분출된 것이 한라산, 마치 동서남북 가운데 포인트에 시루떡 만드는 동축원통 시루(시루 증, 甑, Earthenware)가 X축과 Y축 중앙에 두 개가 겹치면서 서있는 모습이 한라산, 백록담 정상 머리 250m는 동축원통 두 시루가 오버랩에서 응력이 최대로 모인 중첩(重疊, Convolution)점이다. 따라서 한라산 지하 수평축암반이 서로가 서로를 물어 탄탄하다. 경사도와 전단응력 등이 상관관계로 제주는 수평축에서 서·동 방향으로 약 20도가 기울어졌다. 필자는 한라산과 오름이 높이와 폭파속도를 계산 그 결과를 Springer SCI 저널에 발표한 바 있다.

이번 마라도 지진으로 인한 진동은 제주에서 최대진도Ⅴ(5)가 기록되었고 체감신고는 12.14. 21:00 기준 총 164건(제주 108, 전남 34, 기타지역 22)이 있었다. 이 지진은 1978년 계기관측 이후 한반도에서 발생한 지진의 규모 기준으로 11위에 해당한다고 기상청발표다.

안전하다는 제주가 불안하다. 1948년대 4.3사건이 한라산 오름과 마을이 불이 타면서 사람들이 죽어간 인재(人災)라면, 앞으로 닥쳐 올 재해는 바다에서 올라오는 지진과 해일(海溢)로 추측이 되는 자연재해(自然災害)가 된다. 지구 기후변화 현상은 주기가 빨라져 사계리 용머리해안 수위가 우리나라에서 가장 높게(2007년 조사 당시 1970년에 비해 해수면이 22.7㎝) 올라 차고 있다. 따라서 삼다수의 10% 지하수 감량 채취와 제주 해안마을 용천수(湧泉水) 복원운동, 한라산 오름 천만그루 나무심기(필자의 제주의 소리 2021.10.21.일자)를 벌려 제주의 자연은 제주사람이 지켜야한다. 과거 4.3사건이 인재(人災)였다면, 제2의 4.3사건은 자연재(自然災)다. 지진과 스나미 등이 자연 피해를 미연에 막아야한다. 관광객 1200만명이 문제가 아니고 제주의 안전이 국민의 안전, 최우선이다. 그런데, 제주도가 지역안전지수 전국 꼴찌의 불명예를 또 안았다. 한마디로 전국에서 제주도가 가장 불안하다는 얘기다. 자연재해에서 안전이 최우선이란 것을 명심해야한다. 새해 들어 상괭이(우리나라 토종 돌고래)와 바다거북이 사체가 제주해안에 잇따라 떠오르고 있다. 좋지 않은 징조다. 

글을 마치는데, 긴급뉴스가 들어와 첨언한다. 고산과 근거리 한경 앞바다에 232m 국내 최대 해상풍력 건설한다고 한다. 기존 신창에 30MW급 풍차 발전 규모를 3배 이상인 102MW로 늘리는 것이 핵심, 탐라해상풍력발전은 총사업비 4000억원을 추가로 투입해 2023년 7월 착공을 목표로 하고 있다. 제주에서 남아도는 전기를 육지로 송출하는 마당에, ‘불의 고리 고산’에 ‘불(火)의 칼’을 또 꼽아 전기를 생산하겠다니 기(氣)가 차다(冷).

제주에서 바다는 제주 사람을 덮고 있는 ‘이불 같은 것’, 그 ‘이불’을 풍차 칼로 신창-한경-평대 등을 갈기갈기 찢어놓겠다는 것이다. ‘바다 곶자왈’  보존이 먼저다. 제주는 지하 암반위에 한라산이 서 있는데, 대형 풍 차1기의 하중이 약 500톤 무게(탱크 한 대가 50톤이고, 신창 풍차는 150톤)로 암반을 곳곳에 뚫어 흔들어대면 제주를 받치는 지하 암반은 공진체(共振体)가 되어 무서운 속도의 공진 파장을 가져와 주향이동단층을 흔들 수 있다. 서해안 새만금 등은 갯벌에 풍차를 세워도 땅이 충격을 흡수해서 문제가 안된다. 제주에 화가 난 바다는 제주사람이 ‘목을 슬슬’ 조여 오고 있다. 자연 환경을 파괴하면서 탄소 중립이 먼저라는 시책을 펴나가고 있다. 제주의 지리적(地理的)인 특이성(特異性)이 고려됐는가? 이 문제에 대해서 심도 있게 논의가 돼야한다. 더이상 참돔의 피 눈물이 없어야한다. 자문을 해주신 기상청 연구관계자님께 감사드린다.

# 이문호 이문호 교수는 제주도 서귀포시 안덕면 서광리 출신 전기통신 기술사(1980)로 일본 동경대 전자과(1990), 전남대 전기과(1984)에서 공학박사를 각각 받고 미국 미네소타 주립대서 포스트닥(1985) 과정을 밟았다. 이후 캐나다 Concordia대학, 호주 울릉공- RMIT대학, 독일 뮌헨,하노버-아흔대학 등에서 연구교수를 지냈다. 1970년대는 제주 남양 MBC 송신소장을 역임했고 1980년부터 전북대 전자공학부 교수, 초빙교수로 재직 중이며 세계최초 Jacket 행렬을 발견했다. 2007년 이달의 과학자상, 과학기술훈장 도약장, 해동 정보통신 학술대상, 한국통신학회, 대한전자공학회 논문상, 2013년 제주-전북도 문화상(학술)을 수상했고 2015년 국가연구개발 100선선정, 2018년 한국공학교육학회 논문상을 수상했다. 현재는 제주문화의 원형(原型)과 정낭(錠木) 관련 이동통신 DNA코드를 연구하고 있다.