[홍태경의 지구 이야기] 과학의 크로스오버

입력 : 2017-01-16 22:28 ㅣ 수정 : 2017-01-17 00:07

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크로스오버(crossover)는 본래 장르가 다른 음악의 섞임을 가리키는 말이다. 흔히 연주자나 가수가 자신의 음악 장르와 다른 연주나 노래를 부르는 경우를 일컫는다. 조수미, 플라시도 도밍고 같은 세계적 성악가들이 팝이나 대중가요를 불러 신선한 반향을 일으켰던 일이나 국악과 클래식의 접목이 크로스오버의 좋은 예다. 최근 들어서는 다양한 분야로 그 의미가 확대되고 있다. 자연의 이해를 위해 다양한 방법이 모색되는 과학분야도 예외는 아니다.

홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수
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▲ 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수

학제 간 융합 연구는 학문 분야를 뛰어넘는 다양한 시도의 산물이다. 지진과 관련한 다양한 현상을 연구주제로 삼는 지진학에서도 다양한 크로스오버 시도가 나타나고 있다. 유체역학에서 활용되던 수치모사 방법이 지진학과 결합되면서 정확한 전(全) 지구 지진파 전파 수치 모델링이 가능해지고 있다.

지진학적 연구기법은 다양한 분야에 활용되고 있다. 지진파(탄성파)는 성질이 다른 층을 만날 때마다 굴절과 반사를 거듭하는데 이 사실을 활용해 땅속 구조를 알아낼 수 있다. 탄성파를 활용한 석유 자원이나 광물 자원 탐사, 지하 공동 탐지 등이 이런 원리를 이용한 것이다.

이뿐 아니다. 핵실험같이 강력한 지진파를 만들어내는 인공 폭발의 시간과 폭발량, 위치를 파악하는 데도 지진학적 기법이 쓰인다. 특히 핵실험 여부를 신속하게 판별하는 데 있어서 지진학적 기법 활용은 무엇보다 중요하다. 북한 핵실험의 경우 폭발과 함께 발생한 지진파가 수천㎞ 떨어진 거리까지도 전파된다. 폭발 순간 다량의 에너지가 순식간에 방출되는 특성에 따라 인공 폭발에서는 특정 고주파수 대역에서의 증폭 현상과 강한 P파가 관측된다. 이러한 특성에 착안하여 은밀한 곳에서 행해지기 마련인 핵실험을 정확하고 신속하게 탐지할 수 있는 방법으로 지진학적 관측 기법이 각광을 받고 있다.

지진학적 기법은 사고 원인 조사에도 활용된다. 2001년 9·11 테러는 공중 납치된 두 대의 민간 항공기가 뉴욕 세계무역센터 빌딩에 충돌한 사건이다. 항공기 충돌 후 두 빌딩은 차례로 무너져 내렸다. 당시 비행기 충돌과 붕괴로 만들어진 지진파는 10여㎞ 떨어진 컬럼비아대학 부설 연구소의 지진계에 고스란히 기록되기도 하였다. 이후 미국 표준기술연구소는 항공기 충돌에 의한 빌딩 붕괴 원인 조사를 할 때 항공기의 충돌시각, 충돌력, 건물 붕괴 과정을 분석하는 데 지진파형 자료가 중요한 자료로 활용되고 있다. 또 9·11 테러 전까지 미국에서 가장 참혹한 테러사건인 1995년 미국 오클라호마 시청사 차량 폭탄 테러 사건 때도 인근에서 기록된 지진파형 분석을 통해 범인이 자백한 폭발물 양의 사실 여부를 확인할 수 있었다. 우리나라에서도 2010년 천안함 폭침 사건 분석에서 함정 침몰 원인과 침몰 위치 및 시간 확인에 백령도에서 기록된 지진파형 자료가 활용된 바 있다.

기후 변화 추이와 기상 모니터링에도 지진학적 연구 기법이 동원되고 있다. 온난화와 더불어 극지역 빙하의 용융과 붕괴가 가속화되면서 빙하지진의 발생 횟수가 증가함에 따라 극지 온난화에 대한 효율적인 모니터링 방법으로 응용되고 있다. 태풍과 같은 급격한 기상상태 변화에 따라 지진계 배경 잡음의 증가에 착안해 태풍의 궤적과 태풍 강도를 추정하는 수준에 이르고 있다.

인간의 접근이 용이하지 않은 극한 지역과 외계 행성의 연구에 지진학적 기법을 통한 다목적 연구도 가능할 것으로 기대된다. 아폴로 달 탐사 당시 인류는 이미 4대의 지진계를 운용한 경험이 있다. 지금까지 약 1만 2000회가량의 월진이 기록되었으며 이 자료는 달 연구에 있어 소중한 자료로 활용되고 있다. 이처럼 과학 분야에서 크로스오버는 자연과 세상에 대한 인간의 끊임없는 호기심과 다양한 시도의 산물이다. 과학기술들 간 융합과 응용을 통해 자연과 세상을 바라보는 더 큰 창을 만들어 가고 그동안 확인할 수 없었던 다양한 사실들을 밝혀내고 있다.
2017-01-17 29면
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