지진(Earthquake)은 지구 내부의 지각이나 상부 맨틀에서 축적된 에너지가 급격히 방출되면서 발생한 파동이 지표면까지 전달되어 지면이 흔들리는 현상이다. 이러한 파동을 지진파(Seismic wave)라고 하며, 지진파가 시작된 지하의 구체적인 지점을 진원(Focus 또는 Hypocenter), 진원으로부터 수직으로 연결된 지표면상의 지점을 진앙(Epicenter)이라 정의한다. 지진은 단순한 지면의 흔들림을 넘어, 지구 내부의 동역학적 과정을 시사하는 중요한 지질학적 사건이다.

지진이 발생하는 근본적인 물리적 메커니즘은 해리 필딩 리드(Harry Fielding Reid)가 1906년 샌프란시스코 지진을 조사하며 제안한 탄성 반발 이론(Elastic Rebound Theory)으로 설명된다¹⁾. 이 이론에 따르면, 지각을 구성하는 암석은 조구조력(Tectonic force)에 의해 가해지는 응력(Stress)을 받으면 서서히 탄성 변형(Elastic strain)을 일으키며 에너지를 축적한다. 그러나 축적된 응력이 암석의 전단 강도(Shear strength)나 단층면의 마찰력보다 커지게 되면, 암석은 급격히 파쇄되거나 기존의 단층을 따라 미끄러지며 원래의 평형 상태로 되돌아가려 한다. 이 과정에서 축적되었던 탄성 에너지가 순식간에 해소되며 지진파의 형태로 사방으로 전파되는 것이다.

지진의 발생은 암석의 파쇄면인 단층의 운동과 직접적으로 결합되어 있다. 단층은 응력의 종류에 따라 크게 세 가지 형태로 구분된다. 지각이 양옆으로 당겨지는 인장력을 받을 때는 상반이 하반에 대해 아래로 이동하는 정단층(Normal fault)이 형성된다. 반대로 양쪽에서 밀어내는 압축력이 작용하면 상반이 위로 올라가는 역단층(Reverse fault)이 발생하며, 이는 주로 수렴형 판 경계에서 관찰된다. 두 지괴가 수직적인 이동 없이 수평적으로 엇갈리는 경우에는 주향이동단층(Strike-slip fault)이 나타난다. 실제 지진 발생 시 단층면에서 일어나는 미끄러짐의 크기와 방향은 지진의 규모와 성격에 결정적인 영향을 미친다.

지진의 물리적 크기를 정량화하기 위해 현대 지진학에서는 지진 모멘트(Seismic moment, $ M_0 $) 개념을 사용한다²⁾. 지진 모멘트는 단층 운동 시 방출되는 총 에너지량을 나타내는 척도로서 다음과 같은 수식으로 정의된다.

$$ M_0 = \mu A D $$

여기서 $ $는 매질의 강성률(Rigidity)을 나타내는 상수로 암석의 단단한 정도를 의미하며, $ A $는 지진 발생 시 파쇄된 단층면의 면적, $ D $는 단층면 사이에서 발생한 평균 변위량(Displacement)이다. 이 식은 지진이 단순히 점(Point)에서 발생하는 사건이 아니라, 특정 면적을 가진 단층면의 물리적 변동에 의한 결과임을 수학적으로 보여준다. 지진 발생 직후 암석이 다시 안정된 상태에 도달하더라도, 방출된 에너지는 매질을 통해 파동으로 전달되며 지표의 구조물과 지형에 물리적 변화를 일으킨다.

지진(earthquake)은 지구 내부의 급격한 지각 변동으로 인해 축적된 에너지가 일시에 방출되면서 그 진동이 파동의 형태로 사방에 전달되는 현상이다. 이는 단순히 지면이 흔들리는 결과만을 의미하는 것이 아니라, 지구물리학적 관점에서 암석 내부에 쌓인 변형 에너지(strain energy)가 운동 에너지로 전환되며 평형 상태를 회복하는 일련의 역학적 과정을 포괄한다. 지구는 고체 상태의 암석권(lithosphere)으로 이루어져 있으나, 거시적인 시간 척도에서는 유동성을 지닌 맨틀의 대류와 판 구조론에 의해 지속적인 힘을 받는다. 이 과정에서 지각 구성 물질에 가해지는 단위 면적당 힘을 응력(stress)이라 하며, 이에 대응하여 나타나는 암석의 기하학적 변화를 변형(strain)이라 정의한다.

암석의 변형은 초기에는 가해진 힘에 비례하여 형태가 변하다가 힘이 제거되면 원래 상태로 돌아가는 탄성 변형(elastic deformation)의 특성을 보인다. 그러나 응력이 암석의 고유한 저항 한계인 강도(strength)를 초과하게 되면, 암석은 더 이상 탄성적으로 버티지 못하고 파괴되거나 급격한 미끄러짐을 일으킨다. 이때 지각 내부에서 최초로 파괴가 시작된 지점을 진원(hypocenter)이라 하고, 진원에서 수직으로 위쪽 지표면과 만나는 지점을 진앙(epicenter)이라 한다. 진원에서의 파괴는 순식간에 주변으로 확장되며, 이 과정에서 방출된 에너지는 지진파(seismic wave)가 되어 매질을 진동시키며 전파된다.

지진의 발생 원리를 설명하는 핵심 모형은 해리 필딩 리드(Harry Fielding Reid)가 제시한 탄성 반발 이론(Elastic Rebound Theory)이다. 이 이론에 따르면, 단층을 경계로 양측의 지괴가 서로 반대 방향으로 응력을 받을 때 암석은 서서히 휘어지며 탄성 에너지를 저장한다. 이러한 상태가 지속되다가 암석 사이의 마찰 저항력을 넘어서는 순간, 축적되었던 에너지가 일시에 방출되면서 지괴는 원래의 평형 상태로 튕겨 나간다. 이때 발생하는 변위의 크기와 단층면의 면적은 지진의 물리적 규모를 결정하는 주요 요인이 된다. 수학적으로 응력 $ $와 변형 $ $ 사이의 관계는 선형 탄성 영역에서 다음과 같은 후크의 법칙(Hooke’s law)으로 근사할 수 있다.

$$ \sigma = E \epsilon $$

여기서 $ E $는 매질의 탄성 계수인 영률(Young’s modulus)을 의미한다. 실제 지각 내에서는 단순한 선형 관계를 넘어 복잡한 비탄성 거동이 나타나지만, 지진 발생 직전의 에너지 축적 과정은 기본적으로 이 탄성 원리에 기반한다. 단층면을 따라 발생하는 급격한 미끄러짐은 열에너지와 파동 에너지를 생성하며, 이 중 파동 에너지가 지표에 도달하여 우리가 인지하는 진동을 일으킨다. 결국 지진은 지구 내부의 응력 불균형을 해소하고 지각의 구조적 안정을 찾아가는 거대한 열역학적 순환의 일환이라 할 수 있다. 이러한 메커니즘을 이해하는 것은 지진의 발생 위치와 크기를 예측하고, 지진파가 지구 내부를 통과하며 제공하는 정보를 분석하여 지구의 층상 구조를 파악하는 데 필수적인 기초가 된다.

지각에 가해지는 힘에 의해 변형이 축적되다가 한계점을 넘어서며 에너지가 방출되는 원리를 기술한다.

암석의 파쇄면인 단층에서 발생하는 상대적 변위가 지진으로 이어지는 과정을 분석한다.

지진은 발생 원인에 따라 크게 자연적 요인에 의한 지진과 인간의 활동에 의해 유발되는 인위적 지진으로 구분된다. 지각 내부의 물리적 변화는 대부분 지구 내부 에너지의 방출 과정에서 기인하지만, 국지적으로는 지표면의 하중 변화나 유체의 주입 등 외부 압력의 변화가 지각의 평형 상태를 깨뜨리며 지진을 일으키기도 한다. 이러한 발생 원인의 차이는 지진파의 형태, 발생 깊이, 그리고 재해의 규모를 결정짓는 핵심적인 요소가 된다.

자연 지진 중 가장 보편적이고 파괴적인 형태는 구조 지진(Tectonic Earthquake)이다. 이는 판 구조론(Plate Tectonics)에 따라 판의 경계나 내부에서 축적된 변형 에너지가 암석의 강도를 초과할 때, 단층(Fault)을 경계로 급격한 미끄러짐이 발생하며 에너지를 방출하는 현상이다. 대부분의 거대 지진은 이 범주에 속하며, 탄성 반발 이론(Elastic Rebound Theory)에 의해 그 발생 메커니즘이 설명된다. 구조 지진은 발생 깊이에 따라 천발 지진, 중발 지진, 심발 지진으로 세분되며, 이는 지구 내부의 맨틀 대류 및 판의 섭입 구조를 파악하는 중요한 지표가 된다.

화산 지진(Volcanic Earthquake)은 마그마의 이동이나 화산 가스의 팽창과 관련하여 발생한다. 마그마가 지각의 틈을 타고 상승할 때 주변 암석에 가하는 압력 변화나, 마그마 방 내부의 급격한 상변화가 진동의 원인이 된다. 화산 지진은 구조 지진에 비해 규모는 상대적으로 작으나, 화산 분화의 전조 현상으로서 매우 중요한 의미를 갖는다. 또한, 지하의 공동이 무너지며 발생하는 함몰 지진(Collapse Earthquake)은 주로 석회암 지대의 카르스트 지형이나 대규모 산사태 지역에서 관찰된다. 이는 지표면 인근에서 발생하는 국지적인 진동으로, 감지 범위는 좁으나 상부 지반의 침하를 동반하여 직접적인 지표 파손을 야기한다.

현대 지질학에서 중요하게 다뤄지는 또 다른 분류는 인간 활동에 의한 유발 지진(Induced Seismicity)이다. 이는 대규모 댐 건설로 인한 저수지의 하중 증가나, 지하 자원 채굴을 위한 유체 주입 및 추출 과정에서 발생한다. 특히 셰일 가스 채굴을 위한 수압 파쇄법(Hydraulic Fracturing)이나 지열 발전을 위한 고압 용수 주입은 지하의 공극 수압(Pore Water Pressure)을 상승시킨다. 이러한 공극 수압의 변화는 다음과 같은 쿨롱 파괴 기준(Coulomb Failure Criterion)에 의해 단층의 전단 강도를 약화시킨다.

$$ \tau_f = C + \mu (\sigma_n - P) $$

식에서 $ _f $는 암석의 전단 강도, $ C $는 점착력, $ $는 내부 마찰 계수, $ _n $은 수직 응력을 의미하며, $ P $는 공극 수압이다. 유체 주입으로 인해 공극 수압 $ P $가 증가하면 유효 수직 응력인 $ (_n - P) $가 감소하게 되고, 결과적으로 전단 강도가 낮아져 기존에 안정적이었던 단층이 쉽게 미끄러지며 지진이 발생하게 된다.³⁾

마지막으로 핵실험이나 대규모 화약 폭발에 의한 인공 지진(Artificial Earthquake)이 존재한다. 인공 지진은 자연 지진과 달리 파원의 특성이 등방성(Isotropic) 팽창의 형태를 띠기 때문에, 초기 파동인 종파(P-wave)의 에너지가 매우 강하고 횡파(S-wave)의 발생이 억제되는 특징을 보인다. 이러한 파형의 물리적 차이는 포괄적 핵실험 금지 조약 기구(CTBTO) 등 국제 사회가 지하 핵실험 여부를 감시하고 자연 지진과 식별하는 결정적인 근거가 된다.⁴⁾

지구 표면을 구성하는 판의 경계에서 발생하는 상호작용과 그에 따른 지진 활동을 설명한다.

마그마의 이동이나 지하 동굴의 붕괴 등 국지적인 지각 변동으로 발생하는 지진을 다룬다.

댐 건설, 자원 채굴, 핵실험 등 인간의 활동이 지각의 응력 상태를 변화시켜 발생하는 지진을 기술한다.

지진이 발생할 때 방출되는 탄성파인 지진파(Seismic wave)는 지구 내부의 물리적 상태를 파악할 수 있는 가장 핵심적인 도구이다. 지진파는 매질의 탄성 계수와 밀도에 따라 전파 속도가 달라지며, 서로 다른 성질을 가진 매질의 경계면에서는 반사와 굴절 현상을 일으킨다. 이러한 특성 덕분에 인류는 직접 시추하여 도달할 수 없는 지구 심부의 층상 구조와 물질적 조성에 관한 정밀한 정보를 획득할 수 있다.

지진파는 전파되는 공간의 범위에 따라 크게 실체파(Body wave)와 표면파(Surface wave)로 구분된다. 실체파는 지구 내부를 관통하여 전달되는 파동으로, P파(Primary wave)와 S파(Secondary wave)가 대표적이다. P파는 파의 진행 방향과 매질의 진동 방향이 일치하는 종파이며, 고체, 액체, 기체 상태의 매질을 모두 통과할 수 있다. P파의 속도 $ v_P $는 다음과 같은 관계식을 따른다.

$$ v_P = \sqrt{\frac{K + \frac{4}{3}G}{\rho}} $$

여기서 $ K $는 부피 탄성 계수, $ G $는 강성률, $ $는 매질의 밀도이다. 반면 S파는 파의 진행 방향에 수직으로 매질이 진동하는 횡파로, 전단 응력에 저항할 수 없는 액체나 기체 매질에서는 전파되지 못하고 오직 고체 매질만을 통과한다. S파의 속도 $ v_S $는 다음과 같이 정의된다.

$$ v_S = \sqrt{\frac{G}{\rho}} $$

강성률이 0인 액체 상태에서는 $ v_S $가 0이 되므로, S파의 통과 여부는 지구 내부 특정 층의 상태가 고체인지 액체인지를 판별하는 결정적인 기준이 된다. 일반적으로 동일한 매질 내에서 P파는 S파보다 속도가 빠르며, 이로 인해 지진 관측소에는 P파가 항상 먼저 도달하게 된다.

표면파는 실체파보다 속도는 느리지만 진폭이 크고 에너지가 지표 부근에 집중되어 구조물에 막대한 피해를 입힌다. 매질이 수평으로 진동하는 러브파(Love wave)와 타원 궤도를 그리며 진동하는 레일리파(Rayleigh wave)가 이에 해당한다. 표면파의 전파 특성을 분석하면 지각의 두께나 상부 맨틀의 구조를 파악하는 데 유용한 정보를 얻을 수 있다.

지구 내부 구조의 규명은 지진파의 속도가 급격히 변하는 불연속면의 발견을 통해 이루어졌다. 안드리야 모호로비치치는 지각과 맨틀의 경계부에서 지진파 속도가 불연속적으로 증가하는 현상을 발견하였으며, 이를 모호로비치치 불연속면(Mohorovičić discontinuity)이라 명명하였다. 이후 베노 구텐베르크는 진앙으로부터 일정 각도 범위에서 지진파가 감지되지 않는 암영대(Shadow zone)를 분석하여, 맨틀 아래에 액체 상태의 외핵이 존재함을 입증하였다. S파가 외핵을 통과하지 못해 진앙 거리가 103도 이상인 지역에서 나타나지 않는 현상은 외핵의 액체성을 뒷받침하는 강력한 증거가 된다. 1936년 잉게 레만은 외핵 내부에서 P파의 속도가 다시 증가하는 지점을 발견함으로써 고체 상태의 내핵 존재를 세상에 알렸다.

현대 지진학에서는 지진파의 도달 시간 편차를 정밀하게 분석하여 지구 내부의 3차원적 구조를 영상화하는 지진파 토모그래피(Seismic tomography) 기술이 널리 활용된다⁵⁾. 이 기법은 지진파의 전파 속도가 주변보다 빠른 지역은 온도가 낮고 밀도가 높은 물질이 분포하고, 속도가 느린 지역은 온도가 높고 유동성이 큰 물질이 존재한다는 원리에 기초한다. 이를 통해 상부 맨틀의 대류 양상이나 판 구조론의 동력원인 섭입되는 판의 거동 등을 입체적으로 시각화할 수 있다. 이러한 고도의 분석 기술은 한반도 주변의 지각 속도 구조를 규명하고 지진 발생 가능성이 높은 단층대를 파악하는 연구에도 핵심적으로 사용되고 있다⁶⁾.

매질을 통과하는 방식과 속도에 따라 구분되는 지진파의 과학적 특징을 비교한다.

지구 내부를 관통하는 종파와 횡파의 속도 차이 및 매질 통과 가능 여부를 상세히 다룬다.

지표면을 따라 이동하며 지상 구조물에 큰 타격을 주는 파동의 역학적 특성을 설명한다.

인류가 시추를 통해 직접 도달할 수 있는 지구 내부의 깊이는 지각의 극히 일부분인 약 12km 내외에 불과하다. 따라서 지구 내부의 전체적인 구조와 물질적 상태를 파악하기 위해서는 간접적인 탐사 방법이 필수적이며, 그중 가장 효과적이고 정밀한 수단이 지진파(seismic wave)를 이용한 분석이다. 지진파는 매질의 탄성적 성질과 밀도에 따라 전파 속도와 경로가 변하므로, 지표에서 관측된 지진 기록을 역추적하면 직접 가볼 수 없는 지구 심부의 물리적 상태를 이론적으로 재구성할 수 있다.

지진파의 전파 속도는 매질의 밀도(density)와 탄성률(elastic modulus)에 의해 결정된다. 지각과 맨틀을 구성하는 고체 매질 내에서 실체파(body wave)인 P파(primary wave)와 S파(secondary wave)의 속도는 다음과 같은 물리량들의 관계식으로 정의된다.

$$v_P = \sqrt{\frac{K + \frac{4}{3}G}{\rho}}$$ $$v_S = \sqrt{\frac{G}{\rho}}$$

위 식에서 $K$는 부피 탄성률(bulk modulus), $G$는 강성률(rigidity), $\rho$는 밀도를 의미한다. 주목할 점은 S파의 속도 결정 요인인 강성률 $G$이다. 액체나 기체와 같은 유체 상태의 매질은 전단 응력에 저항하는 힘인 강성이 없으므로 $G = 0$이 되며, 결과적으로 S파는 유체를 통과할 수 없다. 이러한 지진파의 선택적 투과성은 지구 내부 특정 구간이 액체 상태임을 증명하는 결정적인 근거가 된다.

지구 내부는 깊이에 따라 압력과 온도가 변화하며, 이에 따라 물질의 상(phase)이나 화학적 조성이 달라진다. 지진파가 성질이 다른 두 매질의 경계면에 도달하면 광학에서의 빛과 마찬가지로 반사(reflection)와 굴절(refraction) 현상이 일어난다. 이때 굴절되는 방향은 스넬의 법칙(Snell’s law)을 따르며, 이는 다음과 같이 표현된다.

$$\frac{\sin \theta_1}{v_1} = \frac{\sin \theta_2}{v_2} = p$$

여기서 $p$는 파선 매개변수(ray parameter)라 불리는 상수로, 층상 구조 내에서 일정하게 유지된다. 일반적으로 지구 내부로 갈수록 높은 압력으로 인해 매질의 밀도와 탄성률이 증가하여 지진파의 속도가 빨라지므로, 파선은 점진적으로 굴절되어 지표면을 향해 오목하게 굽어지는 곡선 형태를 띠게 된다. 만약 특정 깊이에서 속도가 불연속적으로 급변한다면, 이는 해당 지점에 물리적 혹은 화학적 성질이 판이한 경계면이 존재함을 시사한다.

역사적으로 이러한 지진파의 굴절과 반사 특성은 주요 불연속면의 발견으로 이어졌다. 1909년 안드리야 모호로비치치(Andrija Mohorovičić)는 진앙 근처에서 관측되는 지진파 중 특정 거리 이상에서 직접파보다 먼저 도착하는 굴절파를 분석하여, 지각 아래에 속도가 급증하는 층이 존재함을 밝혔다. 이를 모호로비치치 불연속면이라 하며, 지각과 맨틀의 경계로 정의한다. 이후 1914년 베노 구텐베르크(Beno Gutenberg)는 진앙 거리가 약 103°에서 143° 사이인 구간에서 P파가 관측되지 않는 암영대(shadow zone)를 발견하였다. 이는 지하 약 2,900km 지점에서 지진파의 속도가 급감하며 크게 굴절되기 때문인데, 이 경계면을 코어-맨틀 경계(Core-Mantle Boundary, CMB) 혹은 구텐베르크 불연속면이라 부른다. 특히 이 경계면을 기점으로 S파가 완전히 소멸한다는 사실은 그 하부의 외핵이 액체 상태임을 지시한다.

더 나아가 1936년 잉게 레만(Inge Lehmann)은 암영대 내부에서 미세하게 관측되는 P파의 반사파를 정밀 분석하여, 액체 상태인 외핵 내부에 다시 속도가 증가하는 고체 상태의 내핵이 존재함을 입증하였다. 현대 지구물리학에서는 전 세계 관측망에서 수집된 방대한 지진 데이터를 바탕으로 지진파 토모그래피(seismic tomography) 기술을 활용한다. 이는 지진파의 도달 시간 편차를 계산하여 지구 내부의 3차원적인 온도 분포와 물질의 흐름을 시각화하는 기법으로, 지구 내부의 대류 현상과 판 구조론의 동역학적 원리를 이해하는 데 핵심적인 역할을 수행하고 있다.

지각, 맨틀, 외핵, 내핵의 경계면에서 나타나는 지진파의 급격한 속도 변화를 기술한다.

지진파의 속도 편차를 이용하여 지구 내부의 온도 분포와 물질의 흐름을 입체적으로 시각화하는 기법을 설명한다.

지진의 크기를 정량적으로 파악하는 것은 지각 내부에서 방출된 에너지의 총량을 산출하고, 특정 지역에 미치는 물리적 영향을 예측하기 위한 필수적인 과정이다. 지진의 관측은 지표면의 진동을 감지하여 기록하는 지진계(Seismograph)를 통해 이루어진다. 현대의 지진계는 관성(Inertia)의 원리를 이용하는데, 지면이 흔들릴 때 무거운 추는 정지 상태를 유지하려 하고 지면과 연결된 기록 장치가 움직임으로써 상대적인 변위를 측정한다. 이렇게 기록된 지진파의 진폭과 주기 등은 지진의 물리적 특성을 분석하는 기초 자료가 된다.

지진의 크기를 나타내는 척도는 크게 규모(Magnitude)와 진도(Intensity)로 구분된다. 규모는 진원(Hypocenter)에서 방출된 탄성 에너지의 절대량을 의미하는 고유한 수치이며, 진도는 특정 관측 지점에서 사람이 느끼는 흔들림의 정도나 구조물의 피해 상황을 등급화한 상대적 개념이다. 따라서 하나의 지진에 대해 규모는 단일한 값을 갖지만, 진도는 진앙(Epicenter)으로부터의 거리나 지반 조건에 따라 지점마다 다르게 나타난다.

규모 체계 중 가장 널리 알려진 것은 1935년 찰스 리히터(Charles Richter)가 제안한 리히터 규모(Richter magnitude scale, $ M_L $)이다. 이는 지진계에 기록된 최대 진폭을 이용하여 지진의 크기를 로그 함수 형태로 산출하는 방식이다. 리히터 규모는 특정 지진계와 거리 기준을 전제로 설계되었기 때문에, 규모가 매우 큰 지진의 경우에는 지진파의 진폭이 일정 수준 이상 커지지 않는 포화 현상(Saturation)이 발생하여 에너지의 총량을 정확히 반영하지 못한다는 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해 현대 지진학에서는 모멘트 규모(Moment magnitude scale, $ M_w $)를 표준으로 사용한다. 모멘트 규모는 단층의 파쇄 면적, 평균 미끄러짐 양, 암석의 강성률을 곱하여 산출되는 지진 모멘트(Seismic moment, $ M_0 $)를 기초로 한다. 지진 모멘트는 지진 발생 시 방출되는 물리적인 에너지와 직접적인 상관관계를 가지며, 포화 현상 없이 거대 지진의 크기를 정확하게 측정할 수 있다. 모멘트 규모 $ M_w $와 지진 모멘트 $ M_0 $ 사이의 관계식은 다음과 같이 정의된다.

$$ M_w = \frac{2}{3} (\log_{10} M_0 - 16.1) $$

여기서 $ M_0 $의 단위는 다인-센티미터($ $)이며, 규모가 1 증가할 때마다 방출되는 에너지는 약 32배, 지진파의 진폭은 약 10배 증가하는 특성을 보인다.⁷⁾

반면 진도는 지진의 영향을 체감적·현상적 관점에서 기술한다. 현재 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 체계는 수정 메르칼리 진도 계급(Modified Mercalli Intensity scale, MMI)이다. 이 계급은 로마자 I부터 XII까지 12단계로 구성되며, 무감각 상태인 I부터 완전한 파괴를 의미하는 XII까지 지진의 파괴력을 세분화한다. 진도는 공학적 설계와 재난 대응 측면에서 중요한 지표로 활용되며, 관측 기술의 발달에 따라 최근에는 지표면의 최대 가속도(Peak Ground Acceleration, PGA)나 최대 속도(Peak Ground Velocity, PGV)와 같은 물리량을 진도 등급과 결합하여 객관성을 높이고 있다.⁸⁾

지면의 미세한 흔들림을 감지하고 기록하는 기술적 원리와 관측망 운영에 대해 설명한다.

관성을 이용한 초기 지진계부터 현대의 전자기식 지진계까지의 발전 과정을 다룬다.

전 지구적 관측망을 통해 수집된 데이터를 바탕으로 진앙과 진원을 결정하는 과정을 기술한다.

지진이 방출한 에너지의 양과 특정 지점에서 느껴지는 흔들림의 정도를 구분하여 정의한다.

리히터 규모와 모멘트 규모 등 지진 자체의 물리적 크기를 측정하는 단위를 비교한다.

관측 지점의 지형과 거리에 따라 달라지는 피해 정도와 체감 진동을 등급화한 체계를 설명한다.

지진으로 인해 발생하는 직접적, 간접적 피해 양상을 분석하고 이를 예방하기 위한 공학적, 제도적 대책을 다룬다.

진동으로 인한 물리적 파괴 외에 연쇄적으로 발생하는 자연 재난 현상을 고찰한다.

강한 진동으로 인해 지반이 지지력을 잃고 액체처럼 거동하거나 붕괴하는 현상을 설명한다.

해저 지진에 의한 해수면의 급격한 변동이 거대한 파도가 되어 연안에 도달하는 과정을 다룬다.

지진 피해를 최소화하기 위한 건축 기술과 사회적 조기 경보 시스템을 기술한다.

구조물의 강성을 높이거나 진동을 흡수 및 차단하여 건물을 보호하는 공학적 기법을 비교한다.

지진파의 속도 차이를 이용하여 피해가 발생하기 전 신속하게 정보를 전달하는 시스템과 대응 매뉴얼을 설명한다.