1. 배경

전기를 통하는 물체 (도체)를 자기장으로 이동시키면 전자 유도에 의해 도체에 전류가 흐른다. 그런 다음 전류는 도체의 주위에 이차적인 자기장이 발생한다.

바닷물도 전기를 통하는 성질이 있기 때문에 지구의 자기장 바닷물이 움직이는 전자 유도 현상이 일어나 이차적인 자기장이 발생한다 (해양 발전기 효과라고 한다).

해일처럼 해수의 움직임이 있으면 비슷한 현상이 일어날 것이며, 이러한 이차 자기장을 파악하여 해일 정보를 검색할 수 있게 된다.

이 이론을 이용하면 쓰나미의 크기뿐만 아니라 해일의 속도와 도래 방향도 알 수 있게 되는 등 많은 장점이 있어 1950년대 이후 많은 연구자의 관심을 모으고 이론적 연구가 진행되어 왔다.

그러나 태양 활동에 따른 자기장 변화에 비해 해일에 의한 변화는 작고, 검색은 기술적으로 어렵기 때문에 해역에서 관측한 예는 없었다.

2. 성과

본 연구 그룹은 2000년부터 고정밀도  고분해능의 OBEM을 태평양 상의 여러 해역으로 확장하고 관측을 실시하고 있다.

본래는 지구 내부의 구조를 조사하기 위해 해저에서의 전류와 자기장을 관측하기 위해 설치한 것이지만, 그 고정밀 데이터를 활용하여 2006년 쿠릴 지진에서 해일에 의한 자기장 변화의 검출에 세계에서 처음으로 성공한 후 2009년 사모아 지진, 2010년 칠레 지진 시에도 쓰나미 전자기장 변화를 검색해 성공하였다.

2010년 칠레 지진 해일 발생 시에는 진원에서 7000 km 떨어져 타히티 섬 근처 해저 전자장 배열 관측 (특정 영역에서) 망으로 파악하여 해일 전파 과정을 제시했다.

또한 이 지점에서, 미 차압계 (정확한 수압 계)에서 동시에 관측된 수압 기록과 비교하여 관측 데이터가 정확하게 지진 해일 정보를 파악하고 있는지 확인하는 해일에 의한 유도 전자장 이론을 세계 최초로 입증했다.

본 연구에서 이용한 OBEM의 데이터 고밀도 관측에서 다양한 해일 정보를 검색할 수 있다. 구체적으로는 자기장의 크기에서 해일의 크기를 자기장이 발생한 시간에서 쓰나미가 관측 지점에 도착한 시간으로 검색할 수 있다.

또한 자기장 데이터에서 해일의 도래 방향을 알 수 있으며, 이들은 1 점의 관측에서 추정할 수 있다. 이상에서 전 해역의 대부분에 대해서 OBEM을 이용하면 센티미터 주문 해일의 크기와 도래 방향을 감지할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

3. 향후 전망

이번에 입증된 해저 전자장 관측 장비를 이용한 지진 해일 관측 이론은 일본 해안에 도달할 쓰나미의 크기와 도달 시간을 조기에 높은 정밀도로 예측하는 미래의 쓰나미 재해 경감을 위한 매우 중요한 과제에 공헌할 수 있다.

이번 성과를 바탕으로 새로운 해저 지진 해일 관측의 개발 연구에 임하고 있다. 이것은 해저 미 차압계 및 OBEM을 조합한 것으로, 시코쿠 분지에서 2012 년 11월부터 약3개월간의 시험 관측을 실시하고 있고 2013년 2월 6일 솔로몬 지진 해일을 파악하고 그 실효성을 확인했다.

향후 온라인화를 추진하여 해저 지형 등에 따라 시시각각 변화하는 해일의 도래 방향과 속도를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 연구를 진행하고 있다.