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KERC 지진연구센터 Korea Earthquake Research Center

한국지질자원연구원 지진연구센터
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지진파

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지진파의 종류와 전파 특성

  단층의 갑작스런 움직임은 두 가지 서로 다른 형태의 실체파(Body wave)인 P파(Primary waves)와 S파(Secondary waves)를 발생시킨다.       지진파 중 표면파(Surface wave)는 지구의 표면과 내부의 층에서 P파와 S파의 상호작용에 의해 발생한다. 지진파의 속도는 암석의 성질과 파의 형태에 따라 달라지며, 암석의 밀도가 높을수록 지진파의 속도는 빨라진다.

실체파 : 지구 내부 깊숙이 전파되어 지표에 도달하며, P파와 S파가 있다. / 표면파 : 지구의 표면을 따라 전파되며, 레일리파와 러브파가 있다.

실체파

  • P파
      P파는 가장 빠르게 전파한다. 공기 중에서 소리가 전파하듯이 P파는 수축과 확장의 연속으로 전달된다. P파의 속도는 초당 약 6-7 km이고, 전달될 때 암석 내 입자들의 움직임은 파의 진행방향과 평행하다.
  • S파
      S파는 횡파로서, 초당 약 3.5-4 km 의 속도로 P파보다 느리게 전파한다. S파가 전달될 때 암석내의 입자들은 파의 진행방향에 대해 수직으로 움직인다. 횡파에서는 진동면이 수직방향인 수직횡파(SV)와 수평방향인 수평횡파(SH) 두 종류가 있으며, 공기나 액체에서는 전파하지 못한다.

출처 : British Geological Survey

표면파

  • 레일리파
      레일리파는 수직횡파(SV파)가 임계각 이상으로 자유면에 입사되었을 때 반사되는 P파와 SV파가 자유면에 갇혀서 지표면을 따라 진행하는 현상이 벌어지고 이는 경계면으로부터 떨어지면서 지수적으로 감쇠하는 파가 발생하게 된다. 특성을 살펴보면 매질이 타원운동을 하면서 지표면에서는 파의 진행방향과 반대방향으로 움직이는 retrograde 운동을 보여준다. 또한 지표면에서 멀어지면서 지수함수적으로 진폭이 감쇠하는 양상을 보여준다. 속도는 여러 가지 조건에 따라서 S파 속도의 대략 0.9에서 0.95배 정도의 속도를 가진다.
  • 러브파
      러브파는 수평횡파(SH파)가 지층의 상부에 자유면이 존재하고 하부에 높은 S파 속도가 존재하는 경우, 하부층에서 반사되거나 turning point가 존재하게 되고 이러한 층에 파가 갇히는 경우 발생된다. 하부층으로 전파하는 경우 진폭은 수함수적으로 감쇠하고, 임계각 가까이 전파되는 파는 하부층의 선두파의 속도로 전파되고 더 수평적으로 전파되는 파는 원래 S파의 속도로 전파하게 된다. 이 파는 기본적으로 횡적으로 운동을 하게되며 분산의 특성을 가진다.

그림출처 : 네이버 Basic 고교생을 위한 지구과학용어사전

지진파의 에너지 감쇠

  지진파의 에너지는 멀리 주행함에 따라 그 에너지가 감쇠하는 특성을 보이며 다음의 3가지 원인으로 나타난다.
1. 지진파는 진원으로부터 공간으로 퍼져나감에 따라 에너지가 확산되어 에너지 밀도가 감소하게 되는데 이를 기하학적 에너지 감쇠현상이라고 한다.
2. 탄성매질의 불균질로 인하여 발행하는 산란현상 때문이다. 지하의 매질이 불균질한 경우 지진파는 Coda 파를 발생시키며 이는 지진파의 진폭을 감쇠하는 효과를 가져온다.
3. 지진파를 전달하는 탄성매질의 비탄성 정도에 의한 것으로 본질적인 에너지 감쇠를 나타낸다. 이것은 매질 내의 열 에너지 변화 등 여러 복합적인 물리적 현상 때문에 나타난다.
  이러한 총체적인 나타내는 에너지 전달 능력을 quality factor라고 하며 Q값이라고 한다. Q값의 정의는 지진파가 1회 진동하는 동안의 에너지 감소비율을 나타낸다. 에너지 감쇠는 시간에 의하여 지수 함수적으로 일어나며, 파장이 클수록 에너지의 감쇠가 작고 Q 값이 클수록 에너지 감쇠가 적다.