쓰나미는 '수직'보다는 '수평' 운동 영향 커
쓰나미는 '수직'보다는 '수평' 운동 영향 커
  • 박연수
  • 승인 2017.05.05 09:16
  • 조회수 11388
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2011년 3월 후쿠시마 인근에 들이닥친 쓰나미의 모습 출처 : Sadatsugu Tomizawa
2011년 3월 후쿠시마 인근에 들이닥친 쓰나미의 모습 출처 : Sadatsugu Tomizawa

쓰나미에 대한 기존의 이론

 

2004년 인도네시아 수마트라, 2011년에 일본 도호쿠는 모두 지진으로 발생한 쓰나미로 큰 피해를 입었습니다.

 

공포의 대상인 쓰나미는 지진이나 화산 폭발 등 해저의 거대한 '수직 운동'으로 인해 발생한다고 여겨져 왔습니다. 1970년경, 쓰나미를 설명하기 위해 실험용 수조에서 실험을 했는데요. 수조 탱크 바닥 부분을 수직 상승시키면 쓰나미와 유사한 파동을 만들어낼 수 있었다고 합니다.

 

1980년대에는 한 과학자가 수조의 평평한 바닥을 '수평'으로 움직이게 한 후 파장을 관측했습니다. 이 실험 보고에 따르면 실험에서 발생한 에너지는 지진이나 이로 인한 쓰나미를 생성하기에는 '무시할 만한' 수준에 그쳤습니다.

 

이러한 과거의 실험 결과들을 통해 쓰나미의 발생 원인으로 해저의 '수평적' 움직임 보다는 해저의 '수직 상승'이 중요 요소로 떠오르게 됐습니다.

 

새로운 주장

 

2007년 NASA 제트추진연구소(Jet Propulsion Laboratory, JPL)의 해양학자 토니 송(Tony Song) 박사는 2004년 수마트라에서 발생한 지진을 분석한 이후 기존 이론에 의문을 제기했습니다. 수마트라 지진이 아주 강력했지만 쓰나미를 만들 만큼 강력한 수직운동은 아니었다고 주장했습니다.

 

송 박사와 동료들은 해저의 '수평적' 이동이 고려된다면 쓰나미의 에너지가 설명된다고 말했습니다.  이 결과는 NASA/중앙 국립 해양박물관Centre National d’Etudes Spatiales(CNES)과 유럽우주국(ESA)의 환경위성 등 3가지의 위성에서 수집한 자료와 일치했습니다.

 

그 이후로도 수마트라 지진에 대한 연구는 계속해서 진행됐습니다. 그는 인공위성 자료를 이용해 “해저의 수직 상승으로 만들어진 에너지의 양은 강력한 쓰나미를 만들 수 없다”는 자신의 주장을 뒷받침했습니다.

 

1970년대 연구, 잘못된 연구였다?!

 

송 박사는 남은 증거는 물리학에 달려있다고 말했습니다. 해양의 깊이와 해저 이동 속도에 비례하는 운동 에너지가 만들어진다는 건데요. 송 박사는 앞선 1980년대 수조 실험을 검토한 결과 당시 실험이 ‘깊이’와 ‘속도’라는 두 변수를 정확하게 반영하지 못했다는 점을 알아냈습니다. 

 

실제 바닷속의 깊이와 해저의 이동 속도를 구현하기엔 해당 수조는 너무 얉았습니다. 지진이 발생할 때 지각이 움직이는 속도와 비교하면 수조 속 해저의 이동 속도는 너무 느렸습니다. 송 박사는 “과거 실험에서 잘못 설계된 부분이 ‘수평적 움직임은 운동 에너지를 적은 양밖에 만들어내지 못한다’는 잘못된 이해로 이끌었다”고 설명했습니다.

동일본 대지진 쓰나미가 휩쓸고간 후... 출처: 포토리아
동일본 대지진 쓰나미가 휩쓸고간 후... 출처: 포토리아

수평 이동이 쓰나미 에너지 절반

 

송 박사는 오리건 주립대학 파장연구소에서 2004년 수마트라 지진과 2011년 동일본 대지진을 재현했습니다. 1980년대 실험과 유사하게 두 개의 모의 해저 바닥을 수평으로 움직였습니다. 실제 상황에 맞게 피스톤을 이용해 바닥이 빠르게 움직이게 했습니다. 실제 쓰나미 관측 자료를 참조해 이동 속도와 깊이의 비율도 현실과 가깝게 맞췄습니다. 실험 결과 해저 바닥의 '수평 이동'이 쓰나미 에너지의 절반 이상을 만들어냈습니다.

 

오리건 주립대학 토목건축공학자이자 이번 연구의 공동 권위자인 솔로몬 임(Solomon Yim) 교수는 “이 연구를 통해 해저 바닥의 수직적 움직임뿐만 아니라 수평적 움직임도 에너지를 만들어낸다는 것을 알아냈다”며 “바다 속 에너지의 이동을 통해 쓰나미를 예측할 수 있을 것”이라고 밝혔습니다.

 

송 박사는 더 나아가 자신들이 개발한 GPS 기술을 이용한다면 미래의 쓰나미 규모와 강도를 알아낼 수 있을 것이라고 합니다. 여기서 송 박사가 말한 GPS 기술은 JPL팀이 운영하는 고정밀위성항법장치(Global Differential GPS)를 말하는데요. 지진이 일어나는 동안 해저의 움직임을 정확하게 실시간으로 측정이 가능한 장비입니다.

 

송 박사는 마지막으로 “우리의 목표는 쓰나미가 발생하기 전에 쓰나미의 규모를 파악하고 사전 경고를 제공해주는 것”이라는 말을 남겼습니다.

 

원제 : NASA Study Challenges Long-held Tsunami Formation Theory (https://www.nasa.gov)

 

박연수 수습 에디터(flowers1774@scientist.town)


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