지진파 P파와 S파의 차이점과 특징 (지진 경보의 원리)

평화로운 일상생활 중에 갑자기 스마트폰에서 알려주는 긴급 재난 문자를 받아본 적이 있나요? 사이렌이 울리고 땅이 흔들리는 지진이 발생하려고 할때 알림을 줄 수 있는 것인데요. 지진파 P파와 S파의 차이점을 알아보려고 합니다.

지진은 발생하였을 때 사방으로 퍼져나가는 지진파의 속도차이가 있는 특징을 가지고 있습니다. 지진파는 크게 속도가 빠른 P파와 속도가 느리지만 큰 파괴력을 가지고 있는 S파로 나뉩니다. 학교에서 간단히 배울 수 있는 P파와 S파의 특징과 차이점 그리고 이 두 파동이 어떻게  우리 생활과 밀접한 관련이 있는지 설명해드릴게요.



지진파란 무엇일까?

지구 내부의 거대한 암석층이 갑자기 끊어지거나 어긋날 때 엄청난 양의 에너지가 방출하게 됩니다. 이 에너지가 물결처럼 사방으로 퍼져나가며 땅을 흔드는 현상을 우리가 지진이라고 부릅니다. 이때의 파동을 지진파라고 합니다.
지구 내부를 통과하여 전달되는 지진파는 파동이 흔들리는 방식과 속도에 따라서 P파와 S파의 두가지로 구분하고 있습니다.

가장 먼저 도착하는 P파

P파는 영어 단러 Primary의 첫번째 글자를 따서 만든 지진파의 이름입니다. 이름에서 알 수 있듯이 지진이 발생하여 가장 먼저 관측되는 파동입니다.

P파의 속도와 진동 방향

P파의 이동 속도는 초속 6 ~ 8km로 총알의 속도보다 빠릅니다. P파의 가장 큰 특징은 파동이 나아가면서 진행하는 방향과 땅이 흔들리는 방향이 나란한 종파라는 점 입니다. 
간단히 이야기하면 기다란 용수철의 한 쪽 끝을 잡고 앞뒤로 밀었다 당겼다 할 때처럼 빽빽한 부분과 듬성듬성한 부분이 생겨 앞으로 에너지가 전달되는 과정과 같은 것입니다.

P파의 파괴력과 통과 물질

땅이 앞뒤로 미세하게 떨리기 때문에 우리가 지진이 와도 진동이나 건축물이 받는 피해가 비교적 적은 편입니다. 우르르 하는 소리와 함께 지진이 땅위를 가볍게 지나가는 것이라면 P파가 지나가고 있다고 생각하시면 됩니다.
또한 P파는 매우 유연한 성질을 가지고 있어서 고체, 액체, 기체 모든 물질을 자유자재로 통과할 수 있습니다.




강력한 파괴를 부르는 S파

S파는 Secondary 라는 단어의 첫글자로 두번째라는 의미를 담고 있습니다. P파가 지나간 후 두번째 도착하는 파동인데요. 속도는 느리지만 우리가 겪게 되는 지진의 피해는 모두 이 S파가 가지고 있습니다.

S파의 속도와 진동 방향

S파의 이동 속도는 초속 3km로 P파의 절반 정도 수준입니다. 하지만 S파의 파동 진행방향을 땅이 흔들리는 방향과 수직으로 90도를 이루는데요. 횡파를 가지고 있는 특징으로 부담을 크게 줄 수 있습니다. 일상생활에서 줄을 잡고 위아래로 당길때 출렁거리는 파도 모양처럼 앞으로 나아가는 모습과 같습니다.

S파의 파괴력과 통과 물질

파동이 수직으로 크게 출렁이기 때문에 S파가 도달하면 땅이 좌우로 심하게 요동칩니다. 지반 위에 세워진 건물들은 좌우 흔들림에 매우 취약하여 벽에 금이 가거나 무너지는 등의 피해를 입게 됩니다.
그리고 지구과학에서 아주 중요한 S파의 특징을 알려드릴게요. 바로 S파는 딱딱한 고체 상태의 물질만 통과할 수 있는데요. 기체와 액체를 통과하지 못하여 여러가지를 알 수 있습니다. 바로 지구 내부의 깊숙한 곳에 위치한 핵이 내핵과 외핵으로 구분되고 외핵이 액체상태라는 것을 말이지요.

P파와 S파의 차이로 생명을 살리는 경보알림

P파와 S파의 이러한 속도 차이는 현대 지진 방재 시스템의 원리로 사용되고 있습니다. 관측소에서 빠르게 도착하는 P파와 뒤이어 도착하는 S파의 시간 차이를 과학용어로 PS시라고 부릅니다. 진원지에서 멀어질수록 PS시는 더 길어집니다.

[지진 조기 경보]
지진이 발생하면 기상청의 지진계는 피해가 적고 빠른 P파를 즉각 감지합니다. 그리고 치명적인 피해를 주는 S파가 우리 지역에 도달하기 전을 파악하여 통신을 이용하여 지진 발생 대피 문자를 보낼 수 있게 됩니다.

즉 지반을 타고 오는 파괴적인 S파보다 통신서비스 속도가 빠르기 때문에 우리는 땅이 흔들리기 전 대피할 수 있는 시간을 조금이라도 벌 수 있는 것입니다. 이러한 골드타임도 알고보면 과학의 힘인 것입니다.

지구의 역동적인 움직임이 만들어내느 지진파 PC와 S파의 차이점으 3가지로 요약해드릴게요.
  1. 도달 속도와 파괴력: P파가 초속 6~8km로 먼저 도착하며 피해가 적고, 뒤이어 도착하는 S파는 초속 3~4km로 느리지만 건물을 무너뜨리는 큰 피해를 줄 수 있습니다.
  2. 진동의 형태: P파는 진행 방향과 진동방향이 같은 종파이고. S파는 서로 수직을 이루는 횡파입니다.
  3. 통과할 수 있는 물질: P파는 고체, 액체, 기체를 모두 통과하고, S파는 오직 고체만 통과하여 지구 내부 구조를 확인할 수 있습니다.

우리가 잠시나마 배운 과학적 사실들이 재난상황속에서 많은 사람들의 목숨을 구할 수 있는 훌륭한 방패가 되고 있습니다. 다음에 지진 재난 문자를 받게 되면 P파와 S파를 생각하시면서 빠르게 대피하시기 바랍니다.


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