독립 행정법인 해양연구 개발 기구(이하, JASMEC)는 도쿄(Tokyo) 대학 지진 연구소와 공동으로 2010년 2월 칠레(the Republic of Chile) 지진에 수반되어 발생한 해일을 심해저에 설치된 해저 전위차 자력계(OBEM, Ocean Bottom Electromagnetometer)(지식리포터 주)로 구성된 전자장 관측망으로 파악하는 것에 성공하여 세계에서 처음으로 해일에 관한 유도 전자장 이론을 입증하였다.

본 관측 연구에 의해서 확립된 이론에 근거하여 2011년 일본 도호쿠(Tohoku, 東北) 지방 태평양 연안 지진에 있어서 OBEM이 파악한 자장 변동의 데이터를 해석한 결과 해일이 강화되는 원인으로 여겨지는 단주기 해일의 발생 장소를 특정하는 등 실적을 올림과 동시에 해일 도래 예측 향상을 목표로 했던 것보다 고정밀 해저 해일 관측 장치의 개발 연구에 임하고 있다.


전기를 통과하는 물체(도체)를 자장 안에서 움직이면 전자 유도에 의해서 도체 안에 전류가 흐른 후 그 전류에 의해서 도체의 주위에 이차적인 자장이 발생한다.

해수도 전기를 통하는 성질이 있기 때문에 지구의 자장 안으로 해수가 움직이면 전자 유도 현상이 일어나기 이차적인 자장이 발생한다(해양 다이나모 효과). 해일과 같이 해수의 움직임이 있으면 동일한 현상이 일어나며 이러한 이차적인 자장을 파악하는 것으로 해일 정보를 검출하는 것이 가능하게 된다.

이 이론을 이용하면 해일의 크기뿐만 아니라 해일의 속도나 도래(到來) 방향도 아는 것이 가능하게 되는 등 많은 이점이 있어 1950년대 이후 많은 연구자가 관심을 가지고 이론적 연구가 진행되어 왔다.

그러나 태양 활동에 수반하는 자장 변동과 비교하여 해일에 의한 변동은 작고 검출은 기술적으로 곤란하기 때문에 해역에서의 관측 예는 없었다.

본 연구 그룹에서는 2000년부터 고정밀도 고분해능인 OBEM을 태평양 상의 여러 해역에 전개하여 관측을 실시하고 있다.

본래는 지구 내부의 구조를 조사하기 위해서 해저에서의 전류나 자장을 관측하는 목적으로 설치한 것이지만 고정밀도 데이터를 활용하여 2006년 치시마(Chishima, 千島) 지진에서 해일에 의한 전자장 변동의 검출에 세계에서 처음으로 성공해 그 후 2009년 사모아(Samoa) 지진, 2010년 칠레 지진 시에도 해일에 의한 전자장 변동의 검출에 성공하고 있다.

2010년 칠레 지진에 의한 해일 발생 시에는 진원으로부터 7,000 km 정도 떨어진 타히티(Tahiti) 섬 주변의 해저 전자장 어레이 관측(특정역에 있어서의)망으로 파악하여 해일 전파 과정을 밝혔다.

또한 동일한 지점에 있어서의 미(微) 차압계(고정밀의 수압계)로 동시에 관측된 수압 기록과 비교하는 것으로 관측 데이터가 정확하게 해일의 정보를 파악하고 있는 것을 확인하여 해일에 의한 유도 전자장 이론을 세계에서 처음으로 입증하였다.

본 연구에서 이용한 OBEM의 데이터 고밀도 관측에서는 다양한 해일의 정보를 검출할 수 있다. 구체적으로는 자장의 크기에서는 해일의 크기를, 자장이 발생한 시각에서는 해일이 관측점에 도달한 시각을 검출할 수 있다.

또한 자장 데이터로부터 해일의 도래 방향을 알 수도 있어 이러한 데이터들은 1점의 관측으로부터 추측하는 것이 가능하다.

이상으로부터 전 세계 해역의 대부분에서 OBEM을 이용하면 센티미터 자릿수의 해일 크기와 도래 방위를 검출하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

이번에 입증된 해저 전자장 관측 장치를 이용한 해일 관측 이론은 일본 연안에 도달하는 해일의 크기와 도달시각을 신속하면서 정밀도 높게 예측할 수 있는 향후 해일 재해의 경감을 위한 매우 중요한 과제에 공헌할 수 있다.

JASMEC에서는 이번 성과를 기본으로 새로운 해저 해일 관측 장치(「벡터 해일계」라고 명명)의 개발 연구에 임하고 있다. 이것은 해저 미차압계와 OBEM을 조합함으로써 시코쿠(Shikoku, 四) 해분(海盆)에서 2012년 11월부터 약 3개월 간 시험 관측을 실시하고 있고 2013년 2월 6일 솔로몬(Solomon) 연안 지진에 의한 해일을 파악하는 것에 성공하고 있어 그 실효성을 확인하였다.

향후 온라인화를 도모하여 해저지형 등에 의해서 시시각각 변화하는 해일의 도래 방위나 속도를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 연구를 진행할 예정이라고 한다.

(지식리포터 주) 해저 전위차 자력계(OBEM)

시간과 함께 변화하는 전기나 자기(전자장)를 바다에서 측정할 때 일반적으로, 해저 설치형의 측정 장치를 이용한다. 동요하는 배 위에서도 전기나 자기의 측정은 가능하지만 전자장의 공간 변화가 크기 때문에 측정 데이터로부터 전자장의 시간 변화를 추출하는 것은 어렵다.

해저에서 전자장을 측정하는 장치는 「해저 전위차 자력계」로 부르며 Ocean Bottom Electromagnetometer로 OBEM으로 생략되는 경우가 많다. 최근에는 보다 짧게 해저 전위 자력계, 해저 전자기계라고 부르는 경우도 있다.