살아 숨 쉬는 지구의 올바른 이해를 위한 연구
살아 숨 쉬는 지구의 올바른 이해를 위한 연구
  • 김남근 기자
  • 승인 2015.10.07 19:38
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[이슈메이커=김남근 기자]

살아 숨 쉬는 지구의 올바른 이해를 위한 연구

 


국내 지진 연구의 도약 실현

 


지난 4월 25일. 네팔에서 규모 7.8, 아이티 대지진의 16배의 강진이 발생해 네팔인들의 희망을 삼켜버렸다. 아름다운 히말라야 또한 지진과 함께 사나운 모습을 드러냈고, 네팔 주민만이 아닌 관광객, 등반객의 생명까지 앗아가 안타까움을 더했다. 지구촌은 이미 여러 차례 불행을 겪어왔다. 때문에 세계의 많은 지질학자들은 이러한 대재앙의 피해를 최소화시키고자 다양한 연구를 진행하고 있지만, 아직 이에 대한 연구는 미진한 실정이다. 이에 지진의 ‘내막’을 밝혀 피해를 최소화시키고자 연구에 매진하고 있는 연구자가 있어 주목받고 있다. 서울대학교 지구환경과학부의 정해명 교수가 바로 그 주인공이다. 


 

 

 

지각 내부구조 이해에 중요한 역할을 할 것

지구 내부의 암석변형 분야 연구의 세계적인 권위자인 서울대학교 지구환경과학부의 정해명 교수. 정 교수는 최근 지진이 발생했을 때 지하 30㎞ 이내 지각(crust)층에서 지진파의 전파속도와 지진파의 이방성(anisotropy에 크게 영향을 줄 수 있는 중요한 요인을 고압 고온 각섬암 변형실험을 통해 세계 최초로 밝혀냈다. 
 

  지구 내부는 높은 압력과 온도로 인해 쉽게 접근하기 어렵다. 때문에 지구 내부 구조를 밝혀내기 위해 주로 사용하는 방법은 지진 발생 시 나오는 지진파의 전파속도 변화와 지진파의 이방성으로 연구되어 왔으며, 지각의 중·하부에 각섬암이 상당한 양으로 존재 가능하고, 이 암석 내부의 각섬석이 탄성적으로 매우 비균질하다는 연구가 보고된 바 있다. 하지만 지금까지 미국, 호주, 독일, 중국, 티베트 등 세계 여러 나라의 지각 중·하부에서 발견되는 지진파의 이방성은 원인이 어디에 있는지 명확하지 않았다. 이에 정 교수와 연구진(지체구조물리학 연구실)은 1GPa(1만 기압), 480∼700℃에서 각섬암의 전단변형 실험을 통해 각섬암 내부의 주요광물인 각섬석이 온도와 응력에 따라 3개의 선호방향을 가짐을 세계 최초로 발견해냈다. 이를 통해 생성된 3개 타입의 각섬석 선호방향은 지진파의 전파속도와 지진파의 이방성에 크게 영향을 줄 수 있음을 실험을 통해 처음으로 입증해낸 것이다. 또한, 섭입대의 맨틀웨지에서 나타나는 이례적인 지진파의 이방성 또한 각섬석의 선호방향으로 인해 발생될 수 있음이 이번 연구를 통해 밝혀냈다. 실험에서 사용된 고압 고온 실험기기는 정 교수가 지난 2006년 서울대학교에 부임하여 새롭게 만든 세계적인 수준의 암석변형기기를 사용했다. 
 

  정해명 교수는 “이번 연구는 지각의 내부구조를 이해하는데 있어 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다”라며 “앞으로 지진학·구조지질학·지구내부 동역학(動力學) 연구 분야에서 지체구조 연구 및 해석에 커다란 반향을 불러일으킬 것으로 기대되며, 아직은 미흡한 한반도 지각의 이방성에 대한 연구의 활성화는 물론 한반도의 지체구조를 이해하는데 크게 이바지할 것으로 전망합니다”라고 힘주어 말했다.
 

  한편 이번 연구는 국제적 저명학술지 Nature Communications에 2015년 4월 10일(금) 발표되었고, 연구의 중요성을 인정받아 Article로 출판되었다. 


 

 

 

지진 발생 메커니즘 규명 위한 연구 펼치다

국내 대학 물리학부를 졸업한 후 미국 오리건 주립대로 유학을 떠나 물리학과 지질학으로 두 차례 석사 학위를 받은 뒤 미국 미네소타대학교에서 지구물리학 박사학위를 받은 정해명 교수. 그는 지질학과 물리학에 대한 깊은 이해를 바탕으로 취성변형, 연성변형, 이방성연구 등 다양한 분야의 연구를 수행해오며 국내 지진연구의 수준을 한 단계 끌어올리고 있다.
 

  실제 정 교수는 지난 2001년 사이언스誌에 상부맨틀의 주요 광물인 감람석에 고압 고온(2만 기압, 1200°C)의 변형실험을 시행하여 감람석 내부에 물이 들어가면 변형메커니즘이 바뀌어 감람석의 배열이 90도 바뀐다는 사실을 세계 최초로 발견해내 세계적인 주목을 받기 시작했다. 현재에도 전 세계적으로 나타나는 상부맨틀의 지진파 이방성을 이해하는데 크게 이바지하고 있다. 이 연구에 이어 2004년 네이처誌에 중발지진(50~300km 깊이에서 발생)의 원인이 사문암의 탈수현상으로 유체압력이 증가하여 암석을 약화시켜 중발지진의 발생이 가능하다는 사실을 세계 최초로 밝혀내 다시 한 번 세계를 놀라게 했다. 이후 지하 90㎞ 아래의 상부 맨틀에서 주요 구성암석인 감람석이 고온고압의 건조한 환경에서 변형이 되면 높은 압력의 영향으로 지진파의 속도와 방향에 영향을 주는 감람석의 격자선호방향성이 크게 변한다는 사실을 처음으로 밝혀내 ‘네이처 지구과학(Nature Geoscience)’ 인터넷판에 게재되었다. 
 

  이렇듯 선이 굵은 연구를 통해 지진연구의 발전을 이끌고 있는 정 교수는 ‘실험결과는 있는 그대로의 사실을 보여준다’라는 신념을 바탕으로 연구에 매진한다고 밝혔다. 그는 “자연과 일상에서 발견되는 특이한 사항은 반드시 그 이유가 있다는 믿음과 이를 밝혀내기 위해 끈기를 갖고 열정적으로 연구에 몰입하면 남들이 발견하지 못한 새로운 사실의 발견에 가까워질 것입니다”라며 “연구실의 학생들은 물론 많은 연구자들이 성실·겸손·섬김의 자세로 평생의 꿈을 향해 전진해나가기를 희망합니다”라고 조언했다.
 

  앞으로 지진 발생 메커니즘을 밝혀내어 장래의 지진 발생으로 인한 수많은 인명과 재산의 피해를 줄이는데 도움을 주는 연구를 펼치고자 하는 정해명 교수. 그는 지각과 맨틀의 지진파 이방성의 원인을 규명하여 세계적으로 지체구조를 바르게 이해할 수 있도록 자신의 역할에 최선을 다하고자 한다. 살아 숨 쉬는 지구를 올바르게 이해하기 위한 연구를 펼쳐나갈 정해명 교수와 그의 연구진들의 앞으로의 행보가 기대된다.

 


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