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러시아판 GPS 데이터 활용… 지진 규모 1분 내 계산한다
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러시아판 GPS 데이터 활용… 지진 규모 1분 내 계산한다

윤신영 동아사이언스기자 입력 2018-02-09 03:00수정 2018-02-09 03:11
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조기경보 시스템 ‘지패스트’ 개발
지진 규모 오차 범위 0.3 정도… 지진 발생때 지상의 위치정보가 순간적으로 흔들리는 패턴 읽어 진앙-단층 정보를 역으로 계산
러시아가 구축한 위성항법시스템 글로나스.
이달 6일 규모 6.4(미국지질조사국 발표 기준)의 강진이 대만 동부를 강타했다. 예측이 불가능한 자연재해로 꼽히는 지진의 피해를 줄일 방법은 없을까.

규모가 9.0이었던 2011년 동일본 대지진의 경우 발생 8.6초와 117초 뒤에 각각 발령된 조기경보는 지진 규모를 수십∼수백분의 1 수준으로 과소평가해 피해를 키웠다. 미국은 위성을 이용한 조기 탐지에 집중하고 있다. 지진계를 이용한 전통적인 조기경보가 대형 지진의 규모를 제대로 파악하지 못하고 있기 때문이다.

이처럼 조기경보의 정확도가 피해 규모에도 큰 영향을 끼치는 가운데 미국지진학회가 발행하는 국제학술지 지진학연구레터가 최근 환태평양지진대에 위치한 미국과 중남미 국가들의 대형 지진 조기경보 연구 결과를 발표해 관심을 받고 있다.

브렌던 크로웰 미국 워싱턴대 교수팀은 러시아판 위성위치확인시스템(GPS)인 글로나스(GNSS)의 데이터를 이용해 지진의 규모 진앙을 정확하고 빠르게 파악하는 조기경보 시스템 지패스트(G-FAST)를 개발했다. 지진이 발생했을 때 인근 지역 지상의 위치정보가 순간적으로 흔들리는 패턴을 읽어 내 진앙과 단층 정보를 역으로 계산해 내는 기술이다.

크로웰 교수팀은 2010년, 2014년, 2015년 잇달아 칠레를 강타한 규모 8.0 이상 지진의 지상 GNSS 데이터를 수집한 뒤 지패스트에 입력해 규모와 진앙 정보를 계산했다. 그 결과 지진 발생 약 40∼60초 만에 세 지진의 규모를 0.3 정도 오차 범위 안에서 정확히 예측해 낼 수 있음을 확인했다. 또 1분 30초 이내에 정확한 진앙 위치와, 지진을 일으킨 단층의 종류를 판별해 냈다. 크로웰 교수는 “검증된 지패스트를 미국 캘리포니아와 워싱턴 등에서 현재 시험 중인 지진경보 시스템인 셰이크얼러트(ShakeAlert)에 연동시키는 방법을 연구 중”이라고 말했다.

크리스틴 룰 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리) 지진학연구소 박사와 멕시코 광산기술연구소도 지진파 정보와 GNSS를 연동한 위성 탐지 기술 ‘측지경보시스템(G-IarmS)’을 연구 중이다. 지패스트에 비해 속도는 더 빠르고 정확도는 약간 떨어진다. GNSS 정보를 실시간으로 추적하다가 지진계가 지진파를 감지하는 순간 지형의 변화를 분석해 정보를 얻는다. 룰 박사는 지난해 8월 국제학술지 지구물리연구저널에 발표한 논문에서 “북서부 해안 지역에 규모 8.7의 강진을 가상으로 발생시키는 실험을 한 결과 12초 만에 규모를 0.8의 오차 범위 안에서 결정할 수 있었다”고 밝혔다.

지진계를 이용한 전통적인 지진 조기경보에서 두각을 보이는 나라는 멕시코다. 1993년 세계 최초로 수도 멕시코시티에 조기경보 시스템을 설치, 운영해 이 분야의 선구자로 꼽힌다. 97개 지진계와 가속도계를 판의 경계 부위에 집중적으로 설치해 대형 지진을 감시한다. 헤라르도 수아레스 멕시코국립자치대 지구물리연구소 교수는 지난해 9월 멕시코 남부 해안에서 규모 8.2의 강진이 발생했을 때의 실제 경보 발령 사례를 분석했다. 분석 결과 수도 멕시코시티에 지진파가 도착하기 2분 전에 경보가 발령됐음을 확인했다. 수아레스 교수는 “최근 새 알고리즘을 도입해 시험 중”이라며 “120km 정도 떨어진 가까운 곳에서 발생한 지진을 지진파 도착 8초 전에 알릴 예정”이라고 말했다.


한국 역시 지진계를 활용해 조기경보를 발령한다. 전국 156개 지진계로 지진파를 모니터링하다가 규모 5.0 이상의 지진파가 기록되면 지진파형을 바탕으로 대략적인 발생 지역과 규모를 계산해 경보를 발령한다. 지난해에는 이 과정을 15∼25초 내에 끝내는 게 목표였고, 올해는 7∼25초 내에 끝내는 게 목표다. 우남철 기상청 지진화산센터 주무관은 “위성 등을 활용한 조기경보는 아직 고려하고 있지 않다”고 말했다.
 
윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com
#2011년 동일본 대지진#브렌던 크로웰#조기경보 시스템 지패스트(g-fast)#셰이크얼러트#측지경보시스템

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