2009년부터 2022년까지 전라남도 순천시 서북서쪽 10 km 지역에서 규모 0.5에서 1.9의 범위를 갖는 45회의 미소지진이 밀집되어 발생하였다. 또한 2020년 4월 26일부터 2020년 6월 11일까지 규모 0.9에서 3.1의 범위를 갖는 76회의 지진이 전라남도 해남군 서북서쪽 21 km 지역에서 밀집되어 발생하였으며 2022년 6월 11일에 같은 위치에서 지진이 다시 발생하는 등 최근 전라남도 지역에서도 지진 활동이 자주 관측되고 있다. 두 지역에서 발생한 지진들은 대부분 관측이 어려운 규모 2.0 미만의 미소지진으로 실제로는 더 많은 지진이 있었으나 탐지되지 못하였을 가능성이 있다. 미소지진을 탐지하고 이를 분석하는 것은 지진이 발생한 지역에 존재하는 단층의 구조와 응력 분포에 관한 다양한 정보를 제공하기 때문에 중요한 의미를 갖는다.
본 연구에서는 순천 및 해남 지역에서 발생한 다수의 미소지진을 탐지하여, 두 지역의 지진활동도를 비교하고자 하였다. 동일한 진원 요소를 갖는 지진들이 서로 유사한 파형으로 기록되는 특성을 이용하는 템플릿 매칭법으로, 알려진 지진을 이용해 발견되지 않은 새로운 미소지진을 탐지하였다. 템플릿 매칭법은 두 지진의 유사도를 가늠하는 지표로 견본 지진 파형과 연속 파형 사이의 상호상관계수를 사용하며, 일반적으로 여러 관측소로부터의 평균값이 임계값 이상일 때를 새로운 지진을 탐지한 것으로 판단한다. 하지만 견본 지진과 동일한 진원 기작을 가졌으나 약간 떨어진 위치에서 지진이 발생하면, 관측소에 따라 위상의 유사도가 높은 시점이 다르게 되어 지진을 탐지하지 못하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위해 상호상관계수 시계열 자료에 최댓값 필터를 적용하는 방법인 최댓값 필터 템플릿 매칭법을 개발하여 기존 방법보다 더 많은 지진을 탐지할 수 있었다.
여러 관측소를 이용한 템플릿 매칭법의 적용을 고려하여, 효과적인 지진 탐지에 필요한 지진 관측소들이 운영된 시점에서부터 최근까지 관측한 지진 자료를 수집하여 연구를 수행하였다. 순천 지역에서는 2018년 2월부터, 해남 지역에서는 2019년 3월부터 미소지진을 탐지하여 각각 699개, 1,336개의 지진을 탐지하였다. 순천 지역은 2018년 2월부터 꾸준히 반복적이지만, 간헐적으로 지진이 발생하고 있는 것을 확인하였다. 해남 지역은 2020년 4월부터 6월까지 지진이 집중적으로 발생함을 확인하였으며, 2020년 6월 이후 지진이 간헐적으로 발생하고 있음을 알 수 있었다.
탐지된 지진 목록을 활용해 순천과 해남 지역의 b-value를 각각 0.98±0.06, 0.77±0.02로 추정하였으며 순천 지역이 해남 지역에 비해 상대적으로 작은 규모의 지진이 더 많은 비율로 발생하고 있는 것을 확인하였다. 뿐만 아니라 두 지역의 지진활동도를 비교하기 위해 각 지역에서 발생한 전체 지진의 지진 모멘트에 대한 가장 큰 규모 지진의 지진 모멘트의 비율, 시간당 지진 발생 횟수의 최댓값, 상대적으로 큰 규모 지진 발생 후 증가한 시간당 지진 발생률을 계산하였다. 이를 통해 두 지역에서 발생한 지진들이 본진-여진 또는 전진-본진-여진의 관계를 갖는 연속지진의 범주에 포함되는 것으로 판단된다.
향후 본 연구를 통해 증강된 순천 및 해남 연속지진에 대한 정밀한 진원 결정이 이루어진다면 순천, 해남 연속지진과 관련된 단층의 구조에 관한 상세한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 개발된 MFTM을 순천 및 해남 지역과 같이 미소지진이 좁은 지역에서 반복적으로 발생하는 지역에 대해 적용하여 해당 지역의 지진활동도를 지속적으로 모니터링 할 수 있을 것으로 기대된다.

From 2009 to 2022, 45 microearthquakes with magnitudes ranging from 0.5 to 1.9 occurred in the Suncheon region. In the Haenam region, 76 earthquakes with magnitudes ranging from 0.9 to 3.1 occurred from April 26, 2020, to June 11, 2020, and an additional earthquake occurred at the same location on June 11, 2022. This indicates an increase of seismic activity in southwestern Korea in recent years. Most of the earthquakes occurring in the two regions are microearthquakes with magnitudes less than 2.0, which can be difficult to be detected. Therefore, there is a probability of more uncatalogued earthquakes. Analyzing microearthquakes is important because it can provide various information about the structure of faults and the stress distribution of a region.
In this study, we aimed to detect yet unidentified microearthquakes in the Suncheon and the Haenam region, and to compare the seismicity of the two regions. We used a template matching method, which utilizes the similarity of waveforms between earthquakes with the same source parameters to detect unidentified earthquakes. The cross-correlation coefficient between the template waveform and the target waveform was used as an index to measure the similarity between the two events. In general, an earthquake is assumed to be detected when the average cross-correlation coefficient from several stations exceeds a predefined threshold. However, if an earthquake with the same focal mechanism as the template earthquake occurs at a slightly different location, the occurrence time of high similarity varies with respect to the location of a station, and thus the earthquake cannot be detected. In this study, to solve this problem, we developed the maximum filter template matching method (MFTM), which applies a maximum filter to the time series of cross-correlation coefficients. This method allows us to be able to detect more earthquakes than a naive template matching method.
We used continuous seismograms recorded from the time when the stations required for effective earthquake detection were operational until October, 2022. Microearthquakes were detected in the Suncheon region from February, 2018 and in the Haenam region from March, 2019, and total numbers of 699 and 1336 earthquakes were detected for the Suncheon and the Haenam, respectively. In the Suncheon region, it was found that earthquakes have been occurring intermittently and steadily since February 2018, while in the Haenam region, earthquakes occurred intensively from April to June 2020, and occurred intermittently since then.
Using the earthquake catalog obtained from this study, the b-values of the Suncheon and the Haenam earthquakes were estimated to be 0.98±0.06 and 0.77±0.02, respectively, which indicates that relatively small-magnitude earthquakes occurred more in the Suncheon region than in the Haenam. In addition, to compare the seismicity of the two regions, we calculated the percentage of the seismic moment of the mainshock to the seismic moment of all earthquakes in each region, the maximum rate of the number of earthquakes per hour, and the event rate increase after a relatively strong earthquake. This shows that the earthquakes in both regions can be thought to be a mainshock-aftershock or foreshock-mainshock-aftershock sequence.
We believe our enhanced catalog can provide detailed information about the structure of faults related to the Suncheon earthquake sequence and the Haenam, by performing precise hypocenter relocation. Additionally, it is expected that the MFTM can be used for monitoring the seismic activity where microearthquakes repeatedly occur such as in the Suncheon and the Haenam regions.