ON -site 지진 조기 경보 시스템 지진 패러미터 결정의 시간 단축을 위해서 단일 관측 혹은 정확성을 개선하기 위해서 인접 관측망을 활용해서 초동의 변위만 가지고 진원 인자를 신속 정확하게 결정해서 지진 피해 손실의 신속한 파악과 긴급 대응책을 마련하여 지진 위험의 속보를 할 수 있습니다. 대부분 위험 지진인 경우에는 최대 지반 변위는 최대 지반 속도와 밀접한 관계가 있습니다. 초동 변위의 평균 주기는 초동 3초 이내의 에너지 강도로서 앞으로 닥쳐올 위험 지진의 규모와 밀접한 관계가 있기 때문에 여러 관측망에서 들어온 여러 P파의 도착시간을 해독 안 하고 즉시 위험 지진을 파악할 수 있게 됩니다. 지진 조기 경보의 기초적인 문제의 하나는 지진원 인자의 신속한 결정과 신뢰도를 예측할 수 있는 실시간 알고리즘을 개발하는 것입니다. 이것은 실시간 이벤트 탐지와 진앙 및 단층 지도를 말하며, 물론 강진 데이터와 현대 지진 관측망 기술 그리고 에너지 규모 등에 기초한 신속한 규모/모멘트 결정의 새로운 접근 방법을 포함합니다. 대 관련 지진 관측소 가속도 지진 기록을 기준선 정정, 측정장비 정정 그리고 잡음 정정 등을 거쳐서 속도와 변위 기록지를 얻을 수 있습니다. 특히 잡은 교정에서 Highpass Filter와 High-cut(Lowpass) Filter를 각 공정에서 사용합니다. 그리고 Tau_C를 산출하는데 가속도 원자료를 적분과 이중 적분을 한 후 적절한 Highpass Filter(0.075Hz)를 이용할 수 있습니다. 세계의 지진 조기 경보 운영 예시한 가지 방법이 인공 신경계 관측망을 구성하는 것인데 , 이것은 근접 접근 방법(on-site approach)만큼 신속히 경보 발령을 할 수 있습니다. 이것은 약 100km의 관측망(aperture)을 갖고 있는 소규모의 지진 관측(subnet)의 지진계로부터 빨리 도착한 P파를 잡아서 소스 진원 인자를 결정합니다. 적절한 실시간 알고리즘의 개발과 더불어 얻어진 지진 정보를 재해 대책본부는 물론 시민보호, 정책, 과학, 매스컴 및 대중에 신속하게 통신할 수 있는 전략을 개발하는 것은 매우 중요합니다. 근접 진앙 지역 (on-site approach)으로는 일본의 UrEDAS와 대만 기상청 방법이 있습니다. 원격 지역 조기경보로는 멕시코에서 운영하는 SAS(seismic alert system)가 있습니다. 이 방법은 Mexixo City에서 약 320km 떨어진 태평양 연안 섭입 지대에 관측망을 설치해서 경고 시간 58~74초에 걸쳐 멕시코 시민은 물론 공공시설을 보호하는 데 있습니다. MEMS(Micro-Electro- Mechanical Systems) 센서 중의 하나인 SF 1500 모델을 사용해서 110dB 이상의 다이내믹 레인지를 가지고 소규모 지진 탐지에 이용했습니다. 속도 센서(S13J)에서 미분해서 얻은 가속도 파형과 스펙트럼이 MEMS 가속도 파형과 스펙트럼과 매우 일치하는 것을 알 수 있습니다. SF 2500A(3축 가속도 센서) 새세대 가속도로 각광받고 있습니다. 지진 조기 경보 3가지 논의 방법 대만의 실제 하부 지망(Virtual Sub-network) 이용과 지진동의 평균 고유 주기(tau_c)와 지진동의 탁월 주기(tau_p_max) 방법이 있습니다. 일본의 UrEDAS(Urgent EarthQuake Detection and Alarm System)에서 사용하는 신기술 2~3초 내에서 가속도 파형의 기울기와 진폭 진폭 보정에서 거리와 규모를 산출합니다. 조밀한 관측망을 갖춘 나라에서는 단일 관측 혹은 최소 관측망 (3개 이상)을 이용해서 S파가 도착하기 전에 조기 경보를 발휘합니다. 전통적인 방법이나 편파 방법을 활용해서 단일 관측 3 성분에서 진앙 방향을 쉽게 산출할 수 있습니다. 실제 하위 관측망 경보는 주로 대지진이 발생하는 지역에서 지진 위험 발생 확률이 높은 활동성 단층에 소규모의 지진 관측망을 설치해서 위험 지진을 탐지하게 되면 빨리 도착한 P파를 분석해서 관계기관에 S파가 도착하기 전에 조기경보를 알려주는 지진 조기 경보 기술입니다. 반면에 좁은 면적에 충분한 지진 관측망을 확보하고 있고, 지진 발생지역이 고정되어 있지 않은 경우에는 모든 목적물에 설치해서 운영할 수 있는 현장 지진 조기 경보 기술이 보다 효과적이라고 말할 수 있습니다. 대만에서 일반적 방법인 실제 하위 지진 관측망 방법을 사용 시 22초의 경보 시간에서 특수 방법인 초동 고유 주기와 변위 방법을 이용한 현장 방법(On-Site Method) 즉 Tau_C & pd 방법을 사용할 때 9초 (P파 도착 6초와 처리시간 3초)로 단축하고 S파의 미도달 범위인 사각지대(Blind Zone)는 25~30km로 아주 가까운 진앙 거리에서도 조기 경보를 발령할 수 있습니다. 대만은 현재 가상청에서 20초 기준으로 지진 조기 경보를 하지만 앞으로 현장 조기 경보 체계를 구축함으로써 이것을 10초로 단축하려고 하고 있습니다. 이것은 현재 우리나라 기상청 속도 60초와 통보 120초와 비교했을 때 매우 단축된 시간을 사용하고 있습니다. 현재 미국 UC Berkeley 대학에서 개발하여 활용하는 ElarmS는 텔리 메트리 (Teleme-try)를 통해서 자료를 완전히 받는데 15초 지연이 걸립니다. 앞으로 패러미터를 결정하는데 5~10초 단축하고 , 데이터 수집에 3초를 더 단축하면 그리고 가능한 단일 관측 그룹을 많이 활용하면 더 효율적으로 시간 단축을 지진 속복에 적용할 수 있습니다.
댓글