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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.42 No.1 pp.76-87
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2021.42.1.76

Trend Analysis of Earthquake Researches in the World

Sul-Min Yun1, Se-Yeong Hamm2*, Hang-Tak Jeon2, Jae-Yeol Cheong3
1BK21 School of Earth and Environmental Systems, Department of Geological Sciences, Pusan National University, Busan 46241, Korea
2Department of Geological Sciences, Pusan National University, Busan 46241, Korea
3Korea Radioactive Waste Agency, Gyeongju 38062, Korea
*Corresponding author: hsy@pusan.ac.kr Tel: +82-51-510-2252
February 4, 2021 February 17, 2021 February 19, 2021

Abstract


In this study, temporal trend of researches in earthquake with groundwater level, water quality, radon, remote sensing, electrical resistivity, gravity, and geomagnetism was searched from 2001 to 2020, using the journals indexed in Web of Science, and the number of articles published in international journals was counted in relation to the occurrences of earthquakes (≥Mw 5.0, ≥Mw 6.0, ≥Mw 7.0, ≥Mw 8.0, and ≥Mw 9.0). The number of articles shows an increasing trend over the studied period. This is explained by that studies on earthquake precursor and seismic monitoring becomes active in various fields with integrated data analysis through the development of remote sensing technology, progress of measurement equipment, and big data. According to Mann-Kendall and Sen’s tests, gravity-related articles exhibit an increasing trend of 1.30 articles/yr, radon-related articles (0.60 articles/yr), groundwater-related articles (0.70 articles/yr), electrical resistivity-related articles (0.25 articles/yr), and remote-sensing-related articles (0.67 articles/yr). By crosscorrelation analysis of the number of articles in each field with removing trend effect and the number of earthquakes of ≥Mw 5.0, ≥Mw 6.0, ≥Mw 7.0, ≥Mw 8.0, and ≥Mw 9.0, radon and remote sensing fields exhibit a high cross-correlation with a delay time of one year. In addition, large-scale earthquakes such as the 2004 and 2005 Sumatra earthquake, the 2008 Sichuan earthquake, the 2010 Haiti earthquake, and the 2010 Chile earthquake are estimated to be related with the increase in the number of articles in the corresponding periods.



전세계의 지진 연구의 추세 분석

윤 설민1, 함 세영2*, 전 항탁2, 정 재열3
1부산대학교 BK21지구환경시스템 교육연구단 지질환경과학과, 46241, 부산광역시 금정구 부산대학로 63번길 2
2부산대학교 지질환경과학과, 46241, 부산광역시 금정구 부산대학로 63번길 2
3한국원자력환경공단, 38062, 경북 경주시 충효천길 19

초록


본 연구에서는 2001년부터 2020년까지 지진과 관련된 지하수위, 수질, 라돈, 원격탐사, 전기비저항, 중력, 지자 기 분야의 세계적으로 학술지에 게재된 논문 편수를 Web of Science에서 검색하여 그 경향성을 분석하였다. 그리고 논 문 편수와 Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상 지진 발생 건수를 비교 분석하였다. 지진과 관련한 중력, 라돈, 지하수(지하수위, 수질), 전기비저항, 지자기분야 논문 편수는 장기적으로 증가하는 추세를 보인다. 이는 원격탐사 기술의 발달, 측정 장비의 고도화, 빅데이터 분석 등을 통한 종합적인 자료 해석이 가능해지면 서 여러 분야에서 지진 전조 및 지진 현상 연구가 활발해지고 있기 때문이다. Mann-Kendall과 Sen 추세 검정에 의하 면, 중력 관련 논문의 경우 1.30편/년의 증가추세를 보이고, 라돈 0.60편/년, 지하수 0.70편/년, 전기비저항 0.25편/년, 원 격탐사 0.67편/년의 증가추세를 보인다. Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상의 지진 발생 건수와 경향성을 제거한 분야별 논문 편수 간의 교차상관분석에 의하면, 라돈과 원격탐사 분야의 교차상관성이 높 으며, 지연시간은 1년이다. 또한 2004년과 2005년 수마트라 지진, 2008년 쓰촨성 지진, 2010년 아이티 지진, 2010 칠 레 지진 등의 큰 규모의 지진 발생이 논문 편수 증가와 관련되는 것으로 추정된다.



    National Research Foundation of Korea(NRF)

    서 론

    지진은 지구조적인 활동에 따라 일어나는 자연현상 으로 인류는 옛날부터 지금까지 끊임없이 지진에 의 해서 인명과 재산 피해를 입어왔다. 2016년 9월 12 일에 발생한 경주지진(Mw 5.4)과 2017년 11월 15일 에 발생한 포항지진(Mw 5.4)이 발생하기 이전에는 한국은 지진의 안전지대라는 인식이 국민들 사이에 자리잡고 있었다. 그러나, 실제로는 삼국사기에 의하 면, 서기 2년부터 1904년까지 기록된 2,161회의 역사 지진 중 진도 Ⅴ이상의 지진이 440회(20.4%) 있었으 며, 이 중 인명피해와 건물이 파괴되는 진도 VIII~IX 의 지진은 15회로 기록되었다(2012년 4월 16일 기상 청 보도자료). 한편, 2011년 3월 11일에 발생한 동일 본대지진에 의한 후쿠시마 원전사고는 지진해일로 인 한 방사성 물질(137Cs, 90Sr, 60Co 등)로 인한 해안지역 의 피해의 위험성을 상기시켰다(Ha et al., 2015;Yu et al., 2015). 지금까지 국외에서는 다양한 지진 감시 및 예측 연구가 이루어지고 있으나(Che et al., 1994;Geng et al., 1998;Roeloffs, 2000;Chen et al., 2010;Geller, 1997;Ingebristen and Manga, 2014;Hwang et al., 2020), 국내에서는 지진 감시 및 예측 연구가 상대적으로 적은 편이다(Ok et al., 2010;Lee et al., 2011;Lee and Woo, 2012;Cheong et al., 2013;Lee et al., 2013;Woo et al., 2015;Lee et al., 2017;Lee et al., 2017, 2018;Hwang et al., 2020). 또한, 국토교통부(지각변동 감시체계 구축), 환 경부 기상청(한반도 지각활동 진단정보 생산), 행정안 전부(지진단층조사) 등 부처별로 지진 과제를 수행하 고 있으나, 미국, 대만, 일본 등 지진 분야의 선진국 에 비해서는 아직도 연구가 많이 진행되지 않았다. 이는 국내에서는 지금까지 대규모의 지진이 거의 발 생하지 않은 것도 하나의 원인이 된다.

    판구조론이 정립된 이후 지구조적인 관점에서 지각 의 운동을 이해하고, 판 경계부의 지진발생 메커니즘 이 밝혀짐에 따라 1960년대 중반부터 지진 예측의 가능성이 커지게 되었다. 미국, 중국, 일본 등은 태평 양판의 섭입대에서의 단층운동과 관련되는 지진 전조 감시 시스템을 구축하고 있다. 지진의 과학적인 예측 을 위해서는 과거 지진이 발생했던 단층 근처에서의 응력 변화와 지각 변형에 대한 이해가 필요하다. 지 진이 빈번히 발생하고 있는 미국, 대만, 그리스, 일본 등에서는 지진 전조현상에 대한 연구가 진행되고 있 으나, 실제 지진예보를 실현하지는 못하고 있다 (Korea Meteorological Administration, 2011). 지진 발생 전에 지역적인 응력 증가로 인해 미세균열이 형성되고 암석의 표면적이 증가하면 라돈 농도가 높 아지고, 반대의 경우에는 라돈 농도가 낮아질 수 있 다(Kuo et al., 2006). 프랑스 동부지역의 Mw 5.1의 지진은 저투수성 균열의 수리전도도를 증가시켰다고 보고되었다(Charmoille et al., 2005).

    지구물리학적 지진 전조 현상((중력 및 자력), 전 기비저항, 전자기장 등의 변화)은 대부분 지진 발생 전의 응력(변형력)의 변화와 관련된다. 지진 발생 전 후 지각 변형은 밀도 변화를 수반하며 포텐셜이 변 화된다. 중력장과 자기장 변화를 감시하면 지진전조 에 대한 정보를 얻을 수 있으며(Panet, et al., 2018), 지속적인 지자기장 및 전기비저항 관측에 의한 지진 전조 현상이 보고되었다(Fraser-Smith et al., 1990). 암석 내 응력과 변형력의 변화는 공극 내 유체의 이 동이나 탈수에 의한 매질의 특성 변화를 일으킨다. 즉, 10~100bar 정도의 응력감소가 일어나면 전기비저 항값이 0.1~9% 정도 변화된다(Sadovsky et al., 1972). Yoshino et al.(1993)은 지진 발생 전에 저주 파 전자기파가 나타나는 것을 보고하였다. Dea et al. (1993)은 남부 캘리포니아에서 Mw 3.5 이상의 지진 에 의한 초저주파(ULF)와 극저주파(ELF, 1-10 Hz) 이상 현상을 확인하였다. Ohta et al. (2013)은 나고 야 지역의 3개 관측소에서 동일본 대지진 이전인 2011년 3월 6일에 ELF 이상값을 보고하였다. Walker et al. (2013)은 2008년 5월의 쓰촨성 지진 발생시에 DEMETER 인공위성으로부터 ULF를 관측하였다. GRACE, SWARM, CHAMP, GPS 등의 인공위성 자 료(Watanabe et al., 2016;De Santis et al., 2019; Akhoondzadeh et al., 2018)와 지표면 온도, 전기장, 자기장 인공위성 자료를 종합 분석하여 지진 전조를 파악할 수 있다(Wongpornchai and Suwanprasit, 2019;Mao et al., 2020;Qi et al., 2020;Zhang et al., 2017). Zhang et al. (2017)은 인공위성의 적외선 대역의 지표면 온도를 측정하여 지진 이상을 파악하 였다. 한편, 인공위성의 영상레이더 위상간섭기법 (synthetic aperture radar interferometry: InSAR)은 지 진에 의한 광역적인 지표 변위를 매우 효과적으로 관측할 수 있다. 또한, Lee et al. (2013), Hong et al. (2018)은 원격탐사에 의해서 지진 발생 후의 지표 변위, 지표 파열, 화산활동 등에 대해 연구하였다.

    국내에서는 양산단층 지역과 제주도에서 경주지진 과 포항지진에 의해 지하수위 변화를 연구하였으며 (Yun et al., 2019), Hwang et al. (2020)은 제주도 지 하수위의 시간 및 주파수 영역 분석을 통하여 경주 지진의 전조 현상을 연구하였고, Jeong et al. (2018) 는 지진과 지하수내 라돈 및 화학성분의 상관성을 밝힌 바 있다. 또한 Oh and Kim (2015)은 2011년 동일본 대지진(Mw 9.0) 발생 전에 경상북도 성류굴 내 공기 중의 라돈과 토론 가스 증가를 바탕으로 220Rn- 222Rn 동위원소쌍을 이용한 지진예측을 제안한 바 있다. Oh (2009)은 청양 지자기 관측소 자료를 이용하여 2009년 5월 2일 안동 지진(Mw 4.0) 발생 전후의 실제 관측과 예측 지자기장의 수직 성분에서 차이가 있음을 발견하였다.

    본 연구에서는 2001년부터 2020년까지 지하수(수위, 수질), 라돈, 원격탐사, 전기비저항, 중력, 지자기 연구 를 Web of Science (https://apps.webofknowledge.com/) 의 논문의 키워드로 검색하였다. 그리고 검색 결과를 지진(Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상) 발생 빈도, 지진규모, 사회적 인 요인(코로나 19, 경제 위기 등)과 연관하여 분석 하였다.

    연구방법

    1. 검색방법

    본 연구에서는 2001년부터 2020년까지 총 20년간 연도별로 지진관련 논문 편수를 Web of Science (https://apps.webofknowledge.com/)에서 검색하였으며, 필드 검색 키워드 중 저자 키워드 검색 방식인 AK 필드 태그를 활용하였다. 그리고 earthquake와 각 분 야의 핵심 키워드를 반드시 포함하는 논문을 검색하 였으며, 검색방법은 아래와 같다.

    • 세트 #1: AK=(earthquake* AND (radon OR RN-222))

    • 세트 #2: AK=(earthquake* AND groundwater)

    • 세트 #3: AK=(earthquake* AND resistivity)

    • 세트 #4: AK=(earthquake* AND gravity)

    • 세트 #5: AK=(earthquake* AND magnetism)

    • 세트 #6: AK=(earthquake* AND (remote-sensing))

    • 세트 #7: #1 OR #2 OR #3 OR #4 OR #5 OR #6

    그리고, 총 논문의 수는 각 세트에서 검색된 논문 간의 중복을 막기 위해 세트 조합 검색 방식 중 OR 을 활용하여 세트 #7과 같이 검색하였다. 세트 #7의 검색 결과 859개의 논문이 검색되었으며 세트 #1~세 트 #6 총합이 877개 이므로 중복되는 18개의 논문을 제외하였다. 그렇지만 현실적으로 모든 관련 단어를 검색에 추가할 수 없으며, 대표성을 가진 단어들을 위주로 검색하였다. 예를 들면 지하수 수질 검색의 경우 많은 분석 항목을 하나의 단어로 규정하기 힘 든 어려움이 있다.

    검색된 논문 편수와 각 연도별 지진 발생건수, 지 진 규모, 큰 피해를 일으킨 특이 지진 등과의 상관성 을 분석하기 위해서 선형회귀 분석을 이용하여 논문 편수의 시간적인 경향성은 제거하였다. 그리고 지진 발생건수, 지진 규모, 큰 피해를 일으킨 특이 지진 등의 요인이 논문 발표 편수에 미치는 영향을 분석 하였다. 선형회귀는 주어진 데이터 집합에 대해 변수 들 사이의 선형관계를 알기 위한 것이며, 종속변수와 한 개 이상의 독립변수간의 선형 상관관계를 분석하 는 기법이다.

    지진 발생 건수와 지진규모(Mw)는 IRIS (Incorporated Research Institutions for Seismology, https://www. iris.edu/hq/)에서 검색하였으며, Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상으로 나누어 연도별 지진 발생 건수를 확인하였다.

    2. 교차상관분석

    교차상관분석은 두 개의 시계열 자료 사이의 상관 성을 나타내는 분석법으로 최대 분석값에 도달한 시 간을 지연시간이라 한다(Mok et al., 2011).

    Y x y ( k ) = C x y ( k ) σ x σ y
    (1)

    C x y ( k ) = 1 n n = 1 n k [ ( x t x ¯ ) ( y t + k x ¯ ) ]
    (2)

    여기서, Cxy(k) 는 xtyt의 공분산, σxσyxtyt의 표준편차, Yxy(k)k>0에서의 교차상관함 수, n은 자료의 개수이다. 본 연구에서 교차상관분석 은 연도별 지진 발생건수와 연도별 논문 편수간의 교차 상관성을 확인하기 위한 것이다.

    3. Mann-Kendall과 Sen 검정

    Mann-Kendall 검정 방법은 지진발생 빈도, 지하수 위, 강수량 등의 시계열 자료의 경향성을 효율적으로 파악하는 비모수 분석 방법이다. Mann-Kendall 검정 에서 시계열상의 자료값은 각각 그 이전 자료값과 상대적으로 비교된다. 직접 측정하지 않은 추정자료 는 최소 측정값보다는 큰 값이어야 한다(Mann, 1945;Kendall, 1975; Gilbert, 1987). 단일 기간에 대해서는 하나의 자료만을 취하며, 단일 기간에 여러 개의 자 료가 있을 때는 그 값들의 중간값을 이용한다. Mann-Kendall 통계값 S는 (3) 식과 같이 표현된다:

    S = k = 1 n 1 k + 1 n sign ( x j x k )
    (3)

    여기서, n은 자료의 총 개수, xj, xk 는 각각 j 시간 (현재 시간), k 시간(이전 시간)의 자료값이다. 이 때, S의 초기값은 0 (또는 경향성 없음)이고, 그 다음부터 는 각 기간의 자료값과 이전 기간의 자료값을 비교 하여 그 기간의 자료값이 크면 S는 1 씩 증가하고, 작으면 S는 1 씩 감소하여, S의 최종값이 결정된다. 이 최종값이 높은 양의 값이면 증가 추세를 나타내 고, 반대로 낮은 음의 값이면 감소 추세를 지시한다.

    Sen (1968)의 방법은 선형 추세를 보이는 시계열의 시간적인 추세 기울기를 구하는 비모수 방법이다. 추 세 기울기를 추정하기 위해서는 선형모델을 사용하며, 구간 i의 기울기 추정값 Qi

    Q i = x j x k σ x σ y
    (4)

    여기서, xj, xk는 각각 j 시간(현재 시간), k 시간(이 전 시간)의 자료값이다(j > k). Qi의 중앙값(Qm)은 아 래와 같다.

    JKESS-42-1-76_EQ5.gif
    (5)

    JKESS-42-1-76_EQ6.gif
    (6)

    여기서, n은 자료의 총 개수, N = n(n−1)/2이다.

    지진발생 추이 분석

    2001년부터 2020년까지 20년간 Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상 발생 건수를 살펴보았다(Table 1). Mw 5.0 이상의 지 진은 2011년에 발생건수 2,849건으로서 최대를 보이 고, Mw 7.0 이상의 지진은 2010년에 발생건수 23건 으로서 최대를 보이고 있으며, 전체적으로는 2010년 과 2011년에 지진발생건수가 높은 것으로 나타났다 (Fig. 1). 2001년부터 2020년까지 큰 규모의 지진은 2004년 12월 26일 수마트라 지진(Mw 9.0), 2010년 2 월 27일 칠레지진(Mw 8.8), 2011년 3월 11일 발생한 동일본 대지진(Mw 9.1) 등이 있다(Table 2). 또한 2010년 1월 12일 아이티지진(Mw 7.0)은 사회적인 환 경과 건물의 취약성 등의 요인으로 엄청난 피해를 일으켰다.

    주제별 논문 추세

    세계적으로 지진 발생 전과 후의 이상 현상을 주제 로 한 많은 연구 논문들이 발표되고 있다(Tsunogai and Wakita, 1995; Yin et al., 1989; Chen et al., 2010; Walker et al., 2013; Marchetti et al., 2020). 중 력, 라돈, 지하수(지하수위, 수질), 전기비저항, 자기장 등의 지진관련 연구주제의 논문 편수는 해를 거듭할 수록 증가하는 추세를 보인다(Fig. 2). 특히, 2019년의 66편에 비해서, 2020년에는 113편으로 급격하게 증가 하였다. 이는 인공위성과 원격탐사 기술의 발달, 측정 장비의 고도화, 빅데이터 분석 등을 통하여 종합적인 자료 해석이 가능하게 되면서 여러 분야에서 지진 전 조 및 지진 현상 연구가 활발해지고 있기 때문이다 (Wongpornchai and Suwanprasit, 2019;Mao et al., 2020;Qi et al., 2020;Zhang et al., 2017).

    본 연구에서는 Web of Science 에서 지진과 관련 하여 라돈, 지하수(지하수위, 수질), 중력, 전기비저항, 자기장, 원격탐사의 주제어 검색 기능을 이용하여 검 색하였다. 2001년부터 2020년까지 전세계 논문 편수 의 Mann-Kendall과 Sen 추세 검정을 한 결과, 중력 관련 논문의 경우 1.30편/년의 증가추세를 보이고, 라 돈 0.60편/년, 지하수 0.70편/년, 전기비저항 0.25편/ 년, 원격탐사 0.67편/년의 증가추세를 보인다(Fig. 3). 그러나, 지자기의 경우 경향성이 없는 것으로 나타 났다.

    시간적인 경향성을 제거하고, 각 분야 들간의 논문 편수의 상관계수를 보면, 지하수와 원격탐사가 0.59 로 가장 높게 나타난다(Table 3). 또한, 지자기와 중 력 분야를 제외하고, 지하수, 원격탐사, 전기비저항 분야 논문 편수는 2019년 말부터 전세계적으로 유행 하기 시작한 코로나 19에도 불구하고 2020년에 오히 려 증가하였다(Fig. 3). 이는 코로나 19로 인해서 학 자들이 연구에 더 집중할 수 있는 기회가 만들어졌 다는 것을 추측할 수 있다. 또한 2007년에 발생한 미 국의 서브프라임 모기지 사태가 2008년 연구 논문 편수에 영향을 미쳤을 수 있다고 추측된다(Fig. 2).

    선형회귀분석을 이용하여 연도별 논문 편수의 경향 성을 제거하고, 연도별 논문 편수의 변동성을 분석하 였다. 이 때, 연도별 증가 추세는 실제 논문과 추세 선의 차이를 이용하여 제거하였다(Fig. 4). 경향성을 제거한 총 논문 편수는 2004년, 2010년, 2020년에 양(positive)의 변동을 보이며 2020년에 최대치를 나 타낸다. Mw 5.0 이상의 지진이 가장 많이 발생한 연 도는 2011년이고, 논문 최대 편수는 2010년(2020년 제외)이므로 서로 최대 시기가 다르다. 일반적으로 지진과 관련된 이상현상 연구는 지진 발생 후 과거 자료를 이용하여 지진 현상을 식별하는 방식으로 진 행된다. 양(positive)의 변동을 보이는 2009년과 2010 년의 논문(Shen et al., 2009;Qu et al., 2010;Yao et al., 2010)은 2008년에 발생한 쓰촨성 지진(Mw 7.9)과 관련됨을 알 수 있다. 가장 많은 논문 편수를 보이는 2020년에는 2010년 이전의 자료를 이용하여 연구가 활발하게 진행되었다(Qu et al., 2020;Zhang et al., 2020;Zhima et al., 2020).

    중력, 지자기 분야를 제외한 3개 분야(라돈, 지하수, 원격탐사)는 2010년~2012년까지는 논문 편수가 증가 하였으며, 회귀직선에 의한 추정치보다 라돈은 6편, 지하수는 2편, 원격탐사는 5편이 더 발표되었다.

    지진과 연구 분야별 논문 편수의 교차상관분석

    Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상의 지진 발생 건수와 경향성을 제 거한 분야별 논문 편수간의 교차상관분석을 실시하였 다. 그러나, 전기비저항과 지자기 분야의 논문 편수 도 작아서 교차상관분석에서 제외하였다. 논문 편수 와 Mw 5.0 이상의 지진 발생 건수의 교차상관분석에 의하면, 원격탐사 분야는 지연시간 1년에 최대 교차 상관계수 0.526로서 각 분야 중 가장 높은 값을 보였 다(Fig. 5b). 한편, 라돈 분야는 지연시간 1년에 최대 교차상관계수 0.458을 보였다(Fig. 5a). 그러나, 지하 수 분야는 유의미한 교차상관성을 보이지 않았다. Mw 6.0 이상의 지진 발생 건수와 논문 편수 간의 교 차상관분석에서는 라돈은 지연시간 1년에 교차상관계 수 0.454 (Fig. 5c), 원격탐사는 지연시간 1년에 교차 상관계수 0.471 (Fig. 5d)을 보였다. 그러나, 중력과 지하수 분야는 유의미한 교차상관성을 보이지 않았다. Mw 7.0 이상의 지진 발생 건수와 논문 편수 간의 교 차상관분석 결과, 라돈은 지연시간 1년에 교차상관계 수 0.658의 높은 값을 보였으나(Fig. 5e), 그 외 분야 에서는 매우 낮은 교차상관성을 보였다. 한편, Mw 8.0 이상과 Mw 9.0의 지진 발생 건수와 모든 분야의 논문 편수간에는 교차상관성이 낮게 나타났다. 이는 대규모 지진의 발생 건수가 낮아서 교차상관분석에 필요한 자료의 수가 부족하기 때문이다.

    따라서, Mw 5.0, Mw 6.0, Mw 7.0과 논문 편수의 교차상관성 중에서는 라돈과 원격탐사 분야의 상관성 이 높으며, 지진 건수 증가 1년 후에 논문 편수가 증 가한 것으로 분석되었다. 이는 라돈과 원격탐사 자료 획득의 용이성이 높기 때문으로 추정된다. 또한 세계 적으로 높은 관심을 받았던 2004년과 2005년 수마트 라 지진, 2008년 쓰촨성 지진, 2010년 아이티 지진, 2010 칠레 지진이 논문 편수 증가와 연관이 있는 것 으로 추정된다(Fig. 6). 예외적으로 2011년 동일본 지 진 발생 이후에는 논문 편수가 오히려 감소하였다.

    결 론

    본 연구에서는 2001년부터 2020년까지 지진과 관 련된 지하수위, 수질, 라돈, 원격탐사, 전기비저항, 중 력, 지자기 분야의 전세계 학술지에 게재된 논문 편 수를 Web of Science 에서 검색하여 그 경향성을 분 석하였다. 한편, IRIS에서 제공하는 지진자료를 이용 하여 지진(Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상) 발생 건수를 분석하였다. 지진과 관련된 중력, 라돈, 지하수(지하수위, 수질), 전기비저항, 지자기 분야 논문 편수는 장기적으로는 증가하는 추세를 보인다. 이는 원격탐사 기술의 발달, 측정 장비의 고도화, 빅데이터 분석 등을 통한 종합 적인 지진자료 해석이 가능해지면서 지진 전조 및 지진 감시 연구가 활발해지고 있기 때문으로 보인다.

    Mann-Kendall과 Sen 추세 검정 결과, 중력 관련 논문의 경우 1.30편/년의 증가추세를 보이고, 지하수 0.70편/년, 원격탐사 0.67편/년, 라돈 0.60편/년, 전기 비저항 0.25편/년의 증가추세를 보이며, 특히 최근에 는 원격탐사 분야의 증가세가 가장 크다. 선형회귀분 석을 이용하여 연도별 논문 편수의 경향성을 제거하 고, 연도별 논문 편수의 변동성을 분석하였다. 이 때, 연도별 증가 추세는 실제 논문과 추세선의 차이를 이용하여 제거하였다. 경향성을 제거한 총 논문 편수 를 보면, 2004년, 2010년, 2020년에 양(positive)의 변 동을 보인다. Mw 5.0 이상의 지진이 가장 많이 발생 한 연도는 2011년이고, 2020년을 제외한 논문 최대 편수는 2010년이다. 2009년과 2010년에 양(positive) 의 변동을 보이는 논문 편수는 2008년에 발생한 쓰 촨성 지진(Mw 7.9)과 관련됨을 알 수 있다. 또한, 최 대 논문 편수를 보이는 2020년에는 2010년 이전의 자료를 이용하여 연구가 활발하게 진행되었음을 확인 하였다. 따라서, 지진 연구의 경향성을 정확하게 판 단하게 위해서는 각각의 논문과 대상 지진의 연관성 을 연도별로 상세하게 비교할 필요가 있다.

    시간적인 경향성을 제거하고 난 후, 각 분야들간의 논문 편수의 상관계수를 보면, 지하수와 원격탐사가 0.59로 가장 높다. 또한, 지자기와 중력 분야를 제외 하고는, 지하수, 원격탐사, 전기비저항 분야는 2019년 말부터 전세계적으로 유행하기 시작한 코로나 19에 도 불구하고 2020년에 논문 편수가 오히려 증가하였 다. 이는 코로나 19로 인해서 학자들이 연구에 더 집 중할 수 있는 기회가 만들어졌다는 것을 추측할 수 있다. 또한 2007년에 발생한 미국의 서브프라임 모기 지 사태가 2008년 연구 논문 편수에 영향을 미쳤을 수 있다고 추측된다.

    Mw 5.0 이상, Mw 6.0 이상, Mw 7.0 이상, Mw 8.0 이상, Mw 9.0 이상의 지진 발생 건수와 경향성을 제 거한 분야별 논문 편수 간의 교차상관분석에 의하면, 라돈 분야와 원격탐사 분야의 지진과의 교차상관성이 높으며, 지연시간은 1년이다. 또한 2004년과 2005년 수마트라 지진, 2008년 쓰촨성 지진, 2010년 아이티 지진, 2010 칠레 지진 등의 큰 규모의 지진 발생이 논문 편수 증가와 관련되는 것으로 추정된다. 따라서 논문 편수와 지진간의 관련성에는 다양한 변수가 내 재되어 있어서, 관련된 모든 변수를 포함하는 정량적 평가는 앞으로의 해결해야 될 과제이다.

    사 사

    이 연구는 과학기술정보통신부의 한국연구재단 중 견연구사업(No. NRF-2020R1A2B5B02002198)과 행 정안전부의 지진방재분야 전문인력 양성사업의 지원 으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

    Figure

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    Occurrences of earthquakes ≥Mw 5.0 and ≥Mw 7.0 in the world.

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    Number of published annual articles worldwide from 2001 to 2020.

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    Number and trend of the published articles in the world from 2001 to 2020.

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    An exemple of raw data (left graph) and tarnsformed data (right graph) by trend elimination.

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    Cross-correlation of the published articles and earthquake occurrences.

    JKESS-42-1-76_F6.gif

    Annual earthquake occurrences in the world with (1) Sumatra earthquakes in 2004 and (2) 2005, (3) Sichuan earthquake in 2008, (4) Haiti earthquake in 2010, and (5) Chile earthquake in 2010, and (6) Tohoku earthquake in 2011.

    Table

    World occurrence of the earthquakes higher than Mw 5.0, Mw 6.0, Mw 7.0, Mw 8.0, and Mw 9.0

    World’s prominent earthquakes generated large numbers of deaths from 2004 to 2011

    Correlation among the published article numbers in the sectors of gravity, radon, groundwater, resistivity, remote sensing, and magnetism

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