새로운 해저 케이블 기술은 '지진에 대한 강력한 망원경'과 같습니다.

Aug 02, 2023

이매지니마/iStock

구독함으로써 귀하는 언제든지 구독을 취소할 수 있는 이용 약관 및 정책에 동의하게 됩니다.

Caltech의 새로운 연구에서 캘리포니아의 풍경을 가로지르는 소박한 지하 광섬유 케이블은 지진을 감지하고 측정하는 특별한 보너스를 보여주었습니다.

이러한 케이블은 인터넷 연결을 제공하지만 광섬유 케이블의 한 부분은 진도 6 지진의 복잡한 역학을 조사하여 파열 과정의 세부 사항을 밝히기 위해 용도가 변경되었습니다.

8월 2일 Nature 저널에 발표된 연구 결과는 더 넓은 케이블 적용 범위가 달성될 경우 지진 이해 및 조기 경보 시스템을 향상시키는 광섬유 케이블의 잠재력을 조명합니다.

명확히 하자면, 수중 케이블을 이용한 지진 감지는 새로운 개념이 아닙니다. 실제로, Interesting Engineering(IE)은 전문가와의 Q&A 세션에서 공개된 바와 같이 이전에 최소 400가지가 전 세계적으로 활용될 수 있는 방법을 보고했습니다.

이제 최근 보도 자료에서 지구물리학 교수 Zhongwen Zhan이 이끄는 팀은 분산 음향 감지라는 혁신적인 방법을 도입했습니다.

광섬유 케이블을 임시 지진계로 재구성함으로써 그들은 100km에 불과한 케이블 섹션을 활용하여 특정 2021년 지진의 복잡한 역학에 대한 통찰력을 얻었습니다.

Zhan은 보도 자료에서 "지진 활동을 측정하기 위해 더 넓은 범위를 확보할 수 있다면 지진 연구 방법에 혁명을 일으키고 더 많은 사전 경고를 제공할 수 있습니다"라고 설명했습니다.

"우리는 지진을 예측할 수 없지만 분산형 음향 감지를 통해 지구가 어떻게 파열되는지에 대한 세부 사항을 더 잘 이해할 수 있게 될 것입니다."

남부 캘리포니아에는 약 500개의 지진계가 약 56,500평방마일에 달하는 광활한 공간에 설치되어 있으며 각 지진계의 가격은 최대 50,000달러에 이릅니다. 대조적으로, 광섬유 케이블을 활용하면 수백만 개의 비용 효율적인 지진계로 해당 지역을 사실상 덮을 수 있습니다.

독창적인 기술에는 케이블의 한쪽 끝에 레이저 이미터를 배치하고 케이블 코어를 구성하는 유리 가닥을 통해 광선을 보내는 것이 포함됩니다.

유리의 결함은 기록을 위해 빛의 일부를 광원으로 다시 반사합니다. 이는 케이블을 추적 가능한 웨이포인트 네트워크로 변환하여 이 지점 사이의 빛 이동 시간을 변경하여 지상 움직임에 반응합니다.

Z. Zhan 제공

기본적으로 케이블의 결함은 수천 개의 개별 지진계 역할을 하여 지진학자가 지진파의 움직임을 포착할 수 있게 해줍니다.

이 연구에서 팀은 2021년 Antelope Valley 진도 6 지진 동안 Eastern Sierra Nevada에 위치한 광섬유 케이블 세그먼트 내의 빛 신호에 중점을 두었습니다.

이 10,000개의 지진계에 해당하는 단면은 지진의 복잡성을 밝혀내며 일련의 4개의 작은 파열 또는 "하위 사건"을 드러냈습니다. 미니 지진과 유사한 이러한 파악하기 어려운 하위 이벤트는 기존 지진 네트워크를 피했습니다.

연구팀은 Nadia Lapusta 연구소와 협력하여 측정된 지진 데이터를 사용하여 M6 지진의 정확한 모델을 구축했습니다. 이 모델은 4가지 하위 이벤트의 타이밍과 결함 영역 위치를 정확하게 묘사했습니다.

"비유적으로 일상적인 뒷마당 망원경을 상상해보십시오. 목성은 볼 수 있지만 달이나 세부 사항은 볼 수 없을 것입니다. "라고 Zhan은 말했습니다.

"정말 강력한 망원경을 사용하면 행성과 달 표면의 세밀한 부분까지 볼 수 있습니다. 우리의 기술은 지진을 관측하는 강력한 망원경과 같습니다."

광섬유 케이블을 지진 장비로 용도 변경하는 잠재력은 지진에 대한 이해를 넓히고 지진의 영향을 이상적으로 완화할 수 있는 비용 효율적인 수단을 제공함으로써 엄청난 가능성을 가지고 있습니다.

과학이 계속해서 기술 혁신과 지구의 자연 과정을 연결함에 따라 지진 연구의 미래는 매설된 케이블을 통해 전달되는 모든 빛의 펄스로 인해 더욱 밝아지고 있습니다.

전체 연구는 8월 2일 Nature에 게재되었습니다.