Source Mechanism of the Mw 6.4 Nicobar earthquake of July 28, 2025: constraints from GNSS and strong motion accelerograph observations

지표면 깊은 곳에서 거대한 지구 판들이 서로 맞물려 돌아가며 에너지를 저장하고 있다가, 때때로 지진이라고 불리는 갑작스럽고 격렬한 변화를 통해 그 에너지를 방출한다. 인도양에서는 인도 판이 순다 판 아래로 파고드는 경계부가 강렬한 지질학적 활동 지대를 형성하고 있다. 이 판들이 미끄러질 때, 지면을 흔드는 강력한 진동을 발생시킬 수 있으며, 어떤 경우에는 막대한 양의 물을 이동시켜 쓰나미를 일으키기도 한다. 과학자들에게 있어 지진이 발생할 때 단층이 어떻게 움직이는지—즉, 한 블록이 다른 블록 위로 밀고 올라가는 역단층(thrust)인지, 아니면 블록들이 서로 스치듯 지나가는 주향이동 단층(strike-slip)인지—를 정확히 이해하는 것은 매우 중요하다. 이러한 지식은 쓰나미의 잠재력을 가늠하고 인근 해안 공동체의 위험을 평가하는 데 도움이 된다. 지면의 흔들림을 기록하는 지진계가 오랫동안 이러한 사건을 연구하는 주요 도구였으나, 한계점이 존재한다. 강력한 지진 근처에서는 흔들림이 너무 강렬하여 계측기가 과부하되어 유용한 데이터를 기록하지 못하고 멈춰버릴 수 있기 때문이다. 최근 몇 년 사이, 지진계의 강력한 파트너로서 새로운 기술이 등장했다. 우리가 내비게이션에 사용하는 GPS를 포함한 글로벌 위성 항법 시스템(GNSS)은 이제 실시간으로 지면의 움직임을 매우 정밀하게 측정할 수 있다. 지진계와 달리, 이 위성 수신기들은 격렬한 흔들림에도 포화 상태가 되거나 고장 나지 않으며, 대신 지면이 움직임에 따라 그 정확한 위치를 추적함으로써 전통적인 센서들이 작동을 멈춘 순간에도 변형에 대한 명확한 그림을 제공한다.

2025년 7월 28일, 안다만 니코바르 제도 내 그레이트 니코바르 섬 서쪽 해역에서 규모 6.4의 상당한 지진이 발생했다. 2004년의 파괴적인 쓰나미로 이미 상흔이 남은 이 지역은 여전히 높은 지진 활동성을 보인다. 2025년의 이번 사건은 섭입대의 전면부에서 발생했으며, 가장 가까운 마을인 캠벨 베이로부터 약 100km 떨어진 곳에서 일어났다. 다행히 이번 지진은 쓰나미를 발생시키거나 인근 정착지에 피해를 주지는 않았다. 그러나 과학자들에게 이 사건은 독특한 도전이자 기회였다. 이 지역에는 현지 지진계가 매우 적다. 가장 신뢰할 만한 관측소는 500km 이상 떨어져 있었고, 1,000km 이내에는 단 몇 개뿐이었다. 이러한 희소성 때문에 지진의 원천 메커니즘(단층 미끄러짐의 구체적인 기하학적 구조와 방향)을 결정하는 표준적인 방법들을 현지 데이터만으로는 적용하기 어려웠다. 이 수수께끼를 풀기 위해 연구진은 섬 전역에 흩어져 있는 고속 GNSS 스테이션과 강진계(strong-motion accelerometer) 네트워크를 활용했다. 인도 측량국(Survey of India)과 인도 국립 해양 정보 서비스 센터(Indian National Centre for Ocean Information Services)가 운영하는 이 장비들은 초당 1회의 측정 속도로 데이터를 기록하며, 지진파가 통과할 때 발생하는 지면의 역동적인 움직임을 포착했다.

연구진은 4개의 GNSS 지점과 5개의 강진계 스테이션에서 얻은 데이터를 결합하여 지진의 원천을 재구성했다. 그들은 큰 난관에 봉착했는데, 스테이션들이 진앙 주변에 고르게 분포되어 있지 않았기 때문이다. 대신 스테이션들이 주로 북쪽과 북동쪽에 밀집되어 있어, 다른 방향에서의 관측에는 거대한 공백이 생겼다. 일반적인 상황이라면 이러한 큰 관측 공백은 단층의 방향을 확신 있게 결정하는 것을 거의 불가능하게 만든다. 연구팀은 가공되지 않은 데이터를 처리하여 노이즈를 걸러내고 지진에 의한 지면 변위만을 분리해냈다. 그 후, 컴퓨터 모델링 기법을 사용하여 다양한 유형의 단층 미끄러짐에 대해 지면이 어떻게 움직일지를 시뮬레이션하고, 이 시뮬레이션 결과들을 실제 기록과 비교했다. 목표는 실제 데이터와 가장 잘 일치하는 모델을 찾는 것이었다. 센서의 불균형한 분포에도 불구하고, 분석 결과는 명확한 그림을 보여주었다. 이번 지진은 섬 호(island arc)와 평행하게 달리는 완만한 경사면을 따라 한 블록이 다른 블록 위로 밀고 올라가는 역단층 운동에 의해 발생했다. 이 결과는 해당 지역의 일반적인 지질학적 이해와 일치하며, 훨씬 멀리 떨어진 곳의 데이터를 기반으로 한 전 세계 지진 목록의 추정치와도 부합했다.

이번 연구에서 가장 놀라운 점 중 하나는 GNSS 데이터가 독자적으로 기능할 수 있는 능력이었다. 연구진이 지면 흔들림 센서와 별개로 위성 데이터를 분석했을 때도 단층의 움직임에 대해 동일한 결론에 도로 도달했다. 가속도가 아닌 위치를 측정하는 GNSS 스테이션은 미끄러짐의 방향과 성격을 성공적으로 포착해 냈다. 이는 특히 전통적인 지진계를 조밀하게 설치하기 어렵거나 불가능한 원격지 또는 해양 지역에서 위성 기술을 사용하는 것에 대한 중요한 검증이다. 연구는 또한 지진의 깊이에 대해서도 탐구했다. 글로벌 기관들은 지진의 깊이를 2229km로 추정하며 이를 두 판이 만나는 주요 경계면에 위치한 것으로 보았으나, 현지 데이터는 610km의 더 얕은 깊이를 시사했다. 이 얕은 깊이는 이번 지진이 주 경계면 자체가 아니라, 주 경계에서 갈라져 나온 부차적인 단층에서 발생했을 가능성을 의미한다. 이러한 차이는 현지 데이터가 어떻게 다른 관점을 제공할 수 있는지를 보여주지만, 모든 방향에 센서가 부족하기 때문에 정확한 깊이는 여전히 불확실하다.

지진의 규모 또한 논의의 대상이었다. 현지 분석에서는 규모를 6.8에서 6.9 사이로 제시했는데, 이는 글로벌 기관들이 보고한 6.4보다 약간 높았다. 연구진은 이러한 차이가 제한된 수의 센서와 사건을 바라보는 불균형한 각도 때문일 가능성이 크며, 현지 데이터만을 사용할 경우 방출된 에너지가 과대평가될 수 있다고 언급했다. 그럼에도 불구하고, 지진의 메커니즘에 관한 핵심적인 발견은 견고했다. 이 연구는 불충분한 장비 네트워크와 큰 관측 공백에도 불구하고, 고속 GNSS 데이터가 이 정도 규모의 지진이 어떻게 발생하는지를 신뢰성 있게 결정할 수 있음을 입증했다. 이는 미래의 쓰나미 위협이 상존하는 안다만 니코바르 지역에 있어 매우 중요한 능력이다. 위성 데이터가 누락된 지진계를 보완할 수 있음을 증명함으로써, 이 연구는 향후 지진의 특성을 신속하게 평가할 수 있는 새로운 신뢰할 수 있는 도구를 제공한다. 만약 대규모 사건이 다시 발생한다면, 이러한 위성 네트워크는 단층의 움직임에 대한 즉각적인 통찰력을 제공하여 당국이 쓰나미 위험을 이전보다 더 빠르고 정확하게 판단하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다.