지진 규모와 진도 차이: 규모 1 차이는 에너지 약 32배

규모는 지진이 진원에서 얼마나 컸는지를 나타내는 값이어서, 지진 하나에 ‘규모 6.5’처럼 숫자 하나만 붙습니다. 진도는 특정 장소의 땅이 얼마나 흔들렸는지를 나타내는 값이어서, 같은 지진에서도 장소마다 여러 값이 나오고 보통은 거리가 멀수록 낮아집니다. 규모는 로그 척도라서 1이 커질 때마다 지진계에 기록되는 파동의 진폭은 10배, 방출 에너지는 약 32배가 되며, 2가 커지면 에너지는 약 1,000배입니다.

규모와 진도, 한눈에 구분하기

‘규모 5.8, 최대 진도 V’ 같은 보도에서 앞의 숫자는 지진 자체의 크기이고 뒤의 숫자는 어느 지점에서 관측된 흔들림입니다. 신장 지진국 해설에 나오는 전구 비유가 이해하기 쉽습니다. 규모는 전구의 와트 수, 진도는 방 안 특정 지점이 받는 밝기입니다.

규모: 지진 하나에 숫자 하나

규모는 사람이 느낀 정도가 아니라 지진 자체를 설명하는 값입니다. 1935년 캘리포니아 공과대학(Caltech)의 지진학자 찰스 리히터가 처음으로 규모 척도를 만들었고, 이것이 오늘날 국지 규모(M_L)라고 부르는 척도입니다. 특정 종류의 지진계에 기록된 가장 큰 파동의 진폭을 거리에 맞춰 보정해 계산하며, 처음에는 그 지진계에서 600km 이내에서 일어난 캘리포니아 지진에만 쓰도록 정의되었습니다. 흔히 말하는 ‘리히터 규모’가 바로 이 척도입니다.

진폭만 보는 척도는 아주 큰 지진에서 실제보다 크게 또는 작게 나오는 문제가 있습니다. 그래서 USGS 같은 기관은 작은 국지 지진이 아니면 모멘트 규모(M_w)를 발표합니다. 모멘트 규모는 물리량인 지진 모멘트에서 출발합니다. 지진 모멘트는 암석의 강성률 × 미끄러진 단층면의 넓이 × 미끄러진 거리로 정해집니다. USGS는 M_w = 2/3 × (log₁₀ M₀ − 9.1) 식으로 규모를 계산하며(M₀의 단위는 N·m), 리히터 규모와 겹치는 구간에서는 값이 대체로 비슷해지도록 설계되었습니다. 그래서 큰 지진 뉴스에 나오는 ‘리히터 규모 몇’은 모멘트 규모일 가능성이 높습니다.

규모가 1 커지면 에너지는 몇 배일까?

규모는 로그 척도라서 숫자에 1을 더하면 값이 더해지는 것이 아니라 곱해집니다. USGS에 따르면 규모가 정수 하나 커질 때마다 지진계에 기록되는 진폭은 10배, 방출 에너지는 약 32배가 됩니다. 기상청 도움말도 규모 1당 지진 에너지가 약 32배 늘어난다고 안내합니다. 이 배수는 규모 공식에 들어 있는 1.5에서 나옵니다. 모멘트 규모 식을 정리하면 log₁₀ M₀ = 1.5 M_w + 9.1이므로 지진 모멘트는 규모 1당 10^1.5 ≈ 31.6배가 되고, 에너지와 규모를 잇는 표준 관계식도 같은 기울기 1.5를 씁니다. 두 단계면 31.6 × 31.6 = 10³ = 1,000배입니다.

계산 예시: 규모 8.7 지진은 규모 5.8 지진보다 얼마나 클까요? 차이는 2.9입니다. 진폭은 10^2.9 ≈ 794배, 에너지는 10^{1.5 × 2.9} = 10^4.35 ≈ 22,400배입니다. 소수점 아래도 무시할 수 없습니다. 0.1 차이는 10^0.15 ≈ 1.41, 즉 에너지가 약 41% 더 많다는 뜻이고, 0.5 차이는 10^0.75 ≈ 5.6배입니다. 중간 규모의 지진이 여러 번 일어나도 큰 지진 한 번보다 방출하는 에너지가 훨씬 적은 것도 같은 이유입니다.

다만 32배는 ‘에너지’의 배수입니다. 어느 장소의 흔들림이 32배 세진다는 뜻이 아닙니다. 진폭 10배도 지진계에 기록된 파동의 크기일 뿐 진도가 10단계 오른다는 뜻이 아닙니다.

진도: 내가 있던 곳이 얼마나 흔들렸나

진도는 장소별 측정값입니다. 그곳의 흔들림을 누가 느꼈는지, 선반에서 무엇이 떨어졌는지, 어떤 벽에 금이 갔는지 같은 영향으로 등급을 매기거나, 최근에는 지반의 움직임을 기록하는 계측기로 산정합니다. 진도는 로마 숫자로 적는 척도가 많아 규모와 구분하기 쉽지만, 일본은 일반 숫자를 씁니다.

미국의 표준은 1931년 해리 우드(Harry Wood)와 프랭크 뉴먼(Frank Neumann)이 만든 수정 메르칼리 진도 계급(MMI)입니다. I(극소수만 느낌)부터 XII(거의 전면적인 피해)까지 12단계이고, 낮은 단계는 사람이 흔들림을 어떻게 느꼈는지, 높은 단계는 건물 피해를 보고 판정합니다. USGS는 이 계급에 수학적 근거가 없다고 강조합니다. 관측된 영향을 순서대로 늘어놓은 서열일 뿐입니다.

나라마다 다른 진도 계급

세계 공통의 진도 계급(진도 등급)은 없습니다. 한국·일본·미국·중국 뉴스에서 자주 만나는 계급은 다음과 같고, 중국에서는 진도에 해당하는 값을 ‘열도(烈度)’라고 부릅니다.

함정은 숫자가 일대일로 대응하지 않는다는 점입니다. 일본 기상청 진도 7은 일본 계급의 맨 위 단계이지만, MMI VII은 12단계 가운데 중간쯤입니다. 그래서 일본 뉴스의 ‘진도 6약’을 한국 기상청 진도 VI과 같은 값으로 단정해서는 안 됩니다. 나라가 다른 보도를 견줄 때는 숫자보다 ‘서 있기 힘들다’, ‘가구가 넘어진다’처럼 적힌 현상을 비교하는 편이 안전합니다.

같은 지진인데 진도가 장소마다 다른 이유

가장 큰 요인은 단층이 끊어진 곳과의 거리지만 전부는 아닙니다. USGS와 기상청은 지반 구조 같은 현지 조건 때문에 먼 곳이 가까운 곳보다 더 세게 흔들리기도 한다고 설명합니다.

• 거리: 파동이 퍼지면서 흔들림은 약해집니다. 1976년 탕산(唐山) 지진(규모 7.8)에서는 중국 계급으로 진앙 일대가 XI, 톈진 시가지가 VIII, 베이징 대부분이 VI 수준이었습니다.
• 깊이: 1994년 미국 캘리포니아의 규모 6.7 노스리지(Northridge) 지진은 진원이 약 5~18km(3~11마일) 깊이였습니다. 규모가 6.8로 조금 더 컸지만 진원이 약 48~58km(30~36마일) 깊이였던 워싱턴주 니스퀄리(Nisqually) 지진보다 지표를 더 세게, 더 넓게 흔들었습니다.
• 지반: 1989년 규모 6.9 로마 프리에타(Loma Prieta) 지진 때 거리가 거의 같은 관측소 세 곳의 기록이 크게 달랐습니다. 암반에서는 가장 약하게, 무른 진흙에서는 가장 강하게 흔들렸습니다.
• 파열 방향과 건물: 단층 파열이 진행하는 방향으로 흔들림이 더 강할 수 있습니다. 일본 기상청은 진도가 진도계 설치 지점의 관측값이라 같은 도시 안에서도 다를 수 있고, 건물 위층은 지면보다 상당히 크게 흔들릴 수 있다고 설명합니다.

지진 속보를 읽는 순서

1. 규모와 규모의 종류부터 확인합니다. ‘M6.5’나 ‘Mw 6.5’는 진원에서의 크기이며 누구에게나 같은 값입니다. 기상청은 규모를 소수점 첫째 자리까지 표기합니다(예: 5.1).
2. 진원 깊이를 봅니다. 규모가 비슷하면 보통 얕은 지진이 깊은 지진보다 지표를 더 세게 흔듭니다.
3. 최대 진도만이 아니라 내가 있는 지역의 진도를 찾습니다. 기사 제목에는 관측된 가장 큰 진도가 실리는 경우가 많습니다.
4. 어느 나라 진도 계급인지 확인합니다. 다른 나라 보도와 견주기 전에 필요합니다.
5. 초기 수치는 바뀔 수 있다고 생각합니다. 첫 추정값은 몇 분 안에 나오며(일본 기상청은 약 3분 안에 진원과 규모를 결정합니다), 자료가 더 들어오면 수정될 수 있습니다.

자주 묻는 질문

리히터 규모는 지금도 쓰이나요?

거의 쓰이지 않습니다. USGS는 가까이에서 기록된 작은 지진에는 국지 규모(리히터 규모)를, 나머지 지진에는 모멘트 규모를 씁니다. 특히 큰 지진은 모멘트 규모가 크기를 더 정확하게 나타내기 때문입니다.

규모 7은 규모 3.5보다 두 배 센 지진인가요?

아닙니다. 차이가 3.5이므로 에너지 비는 10^{1.5 × 3.5} = 10^5.25, 즉 약 178,000배입니다. 진폭으로 따지면 10^3.5 ≈ 3,162배입니다.

진앙에서 먼 곳의 진도가 더 높을 수도 있나요?

그렇습니다. 기상청은 진도가 보통 진앙에서 멀어질수록 약해지지만 지반 구조와 중간 매질의 차이로 먼 곳에서 더 높게 측정되기도 한다고 설명합니다. 무른 퇴적층이 대표적입니다.

참고 자료: USGS: 지진 규모, 에너지 방출, 흔들림 진도(영문); 일본 기상청: 진도 계급 해설표(영문); 기상청: 지진정보서비스 도움말; 기상청 날씨누리: 진도 등급별 현상; 신장 지진국: 진도와 규모(탕산 지진 사례, 중국어).

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