과학자들, 천둥으로 지하 위험을 영상화하다

연구진이 천둥에서 발생한 진동을 활용해 지하 구조를 지도화하는 데 성공하며, 지표 가까이의 지질학적 위험을 주변에 미치는 교란이 더 적은 방식으로 조사할 가능성을 보여 줬다.

천둥의 음향 에너지가 지표에 도달하면 일부는 토양과 암석을 통과하는 지진파로 바뀐다. 연구진은 펜실베이니아주에 있는 펜실베이니아주립대학교 유니버시티파크 캠퍼스에서 길이 4km가 넘는 기존 통신용 광섬유 케이블로 이러한 ‘천둥 지진’을 감지했다. 레이저 펄스를 이용해 케이블을 촘촘하게 배치된 2,100개 이상의 진동 센서로 전환했다.

이 시스템은 2년 동안 뚜렷한 천둥 지진 458건을 기록했다. 연구팀은 서로 다른 주파수의 파동이 각기 다른 속도와 깊이로 이동하는 양상을 측정해, 시추 없이 약 100m 깊이까지 지하 상태를 재구성했다. 그 결과 얻은 영상에서는 파동이 이례적으로 느리게 이동하는 구역 네 곳이 드러났으며, 이는 균열이 있거나 풍화된 암석, 물 또는 공기의 존재를 시사했다. 이 가운데 두 곳은 위성 레이더로 확인된, 지반 침하가 진행 중인 구역과 일치했다.

Science Advances에 발표된 이번 연구는 곧바로 가동할 수 있는 감시망이 아니라 개념 실증이다. 그러나 자연적으로 발생하는 폭풍과 지역사회 지하에 이미 매설된 광섬유가, 흔히 전문 장비를 필요로 하는 기존 지진파 탐사를 보완할 수 있음을 보여 준다. 연구진은 이 방식이 향후 지진이 드물거나 접근이 제한된 곳을 포함해 싱크홀, 지하수, 산사태, 건축 부지를 평가하는 데 도움이 될 수 있다고 말한다.