광섬유 케이블이 지진을 경고하는 방법

Aug 30, 2023

매트 사이먼

월요일에 발생한 터키와 시리아의 규모 7.8 지진은 지구 깊은 곳에 여전히 비밀이 숨겨져 있다는 사실을 잔인하게 상기시켜 줍니다. 과학자들은 단층이 지진을 일으키기 쉽다는 사실을 잘 알고 있지만, 셰이커가 언제 부딪힐지, 그 규모가 얼마나 클지는 알 수 없습니다. 가능하다면 사망자 수는 현재까지 20,000명을 넘지 않을 것이며 구조대원들은 여전히 ​​생존자를 찾기 위해 안간힘을 쓰고 있습니다.

하지만 최근 몇 년 동안 과학자들은 지진계가 진동의 시작을 감지하고 사람들의 휴대폰으로 직접 경보를 보내는 조기 지진 경보 시스템 개발에 진전을 이루었습니다. 그 경보는 지진이 일어나기 며칠이나 몇 시간 전에 오는 것이 아니라 몇 초 전에 옵니다. 행성의 지진 파업은 과학자들이 상당한 경고 시간을 제공하기에는 너무 갑작스럽습니다.

하지만 새로운 기술을 사용하면 언젠가 조기 경보 시스템을 강화하여 사람들이 다가오는 지진에 대비할 수 있는 추가 시간을 제공할 수 있습니다. 물론 사람이 진원지에 얼마나 가까이 있는지에 따라 여전히 몇 초 정도 소요될 수 있습니다. . 이를 분산 음향 감지 또는 DAS라고 합니다. 이 분야는 아직 초기 단계이지만 DAS는 지진파를 감지하기 위한 넓고 매우 민감한 네트워크로서 우리 발 밑에 묻혀 있는 광섬유 케이블을 활용할 수 있습니다. 이 케이블은 통신에 사용되지만 지면의 움직임이 케이블을 통해 이동하는 빛을 약간 방해하여 뚜렷한 신호를 생성하므로 지진과 화산 폭발을 감지하는 데 용도를 변경할 수 있습니다.

DAS는 지진을 예측할 수 없습니다. 단지 초기 진동을 감지했을 뿐입니다. 이탈리아 에트나 산에서 화산 활동을 탐지하기 위해 DAS를 사용한 독일 지구과학 연구 센터의 지구과학자인 Philippe Jousset은 "지진계든 광섬유 케이블이든 어떤 시스템도 센서에서 사물이 발생하기 전에는 이를 탐지할 수 없습니다."라고 말합니다. "조기 감지할 수 있도록 센서를 소스에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. 곳곳에 케이블이 많이 있습니다. 따라서 케이블을 한꺼번에 모니터링할 수 있다면 문제가 발생하는 즉시 정보를 얻을 수 있습니다. ."

단층이 파열되면 다양한 종류의 지진파가 발생합니다. 주요파인 P파는 초당 3.7마일의 속도로 이동합니다. 이는 주택과 기타 기반 시설에 큰 피해를 주지 않습니다. 2차 파동 또는 S파는 초당 2.5마일의 속도로 이동하여 훨씬 더 큰 피해를 줍니다. 훨씬 더 파괴적인 것은 표면파인데, 표면파는 S파와 거의 같은 속도로 움직이거나 조금 더 느리게 움직입니다. 이것들은 지구 표면을 따라 찢어져 땅의 극적인 변형을 초래합니다. (P파와 S파는 에너지가 표면을 따라 상대적으로 평평한 평면에 집중되어 있기 때문에 특히 파괴적입니다. 반면 P파와 S파는 지하에서 3차원적으로 퍼져 에너지를 분산시킵니다.)

미국 지질조사국(United States Geological Survey)의 ShakeAlert와 같은 기존 지진 조기 경보 시스템은 지진파의 다양한 속도를 활용하기 위해 지진계를 사용합니다. ShakeAlert는 캘리포니아, 오레곤, 워싱턴 전역에 걸쳐 약 1,400개의 지진 관측소로 구성되어 있으며 앞으로 약 300개를 더 추가할 계획입니다. 이 모니터는 빠르게 움직이는 P파를 모니터링하여 더 큰 피해를 주는 S파와 표면파를 미리 경고합니다. 지진이 발생하고 최소 4개의 별도 관측소에서 해당 사건을 감지하면 해당 신호가 데이터 센터로 전송됩니다. 시스템 알고리즘이 지진 규모가 5를 넘을 것으로 판단하면 긴급 경보가 지역 주민들의 휴대폰으로 전송됩니다. (Google과의 ShakeAlert 파트너십 덕분에 규모가 4.5 이상이면 Android 사용자에게 전달됩니다.)

제레미 화이트

에밀리 멀린

윌 나이트

유선 직원

현대 통신 장비를 통한 이 모든 데이터 전송은 빛의 속도(초당 약 186,000마일)로 발생하며 이는 파괴적인 지진파가 이동하는 것보다 훨씬 빠릅니다. 그러나 주민이 얼마나 많은 경고를 받는지는 진원지에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 따라 달라집니다. 그들이 바로 위에 있다면 흔들림을 느끼기 전에 경고를 받을 시간이 충분하지 않습니다. 뇌우처럼 생각해보세요. 번개에 가까울수록 천둥 소리가 더 빨리 들립니다.