과학뉴스 - 길 알려주는 GPS, 자연재해도 안내 (feat.중딩생각)

지진 및 화산 관측하고 돌발 홍수 예측

GPS는 위성에서 보내는 신호를 받아 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성항법시스템이다. 때문에 GPS라고 하면 자동차나 항공기, 선박 등의 내비게이션 장치만 생각하기 십상이다. 그런데 최근 들어 GPS로 할 수 있는 과학적 연구가 점차 다양해지고 있어 주목을 끌고 있다.
GPS 위성이 전송하는 신호는 코드라고 알려진 1과 0의 독특한 신호와 그보다 더 짧은 파장을 지닌 캐리어 신호의 두 가지가 있다. 캐리어 신호는 파장이 약 20㎝에 불과하므로 고해상도로 지구 표면의 한 지점을 정확히 찾아낼 수 있다.
이 같은 신호를 이용할 경우 지구의 거대한 지각판이 이동하는 것과 같이 매우 느린 속도로 일어나는 지질학적 과정을 추적할 수 있다. 예를 들면 샌안드레아스단층의 반대쪽이 서로 조금씩 이동하는 속도를 알게 되면, 지진이 발생했을 때 보다 더 정확하게 그 규모를 파악할 수 있다.
위치를 업데이트하는 GPS 수신기의 속도가 날로 향상되고 있다는 점도 지진 연구에 매우 유용하다. 최근 들어 1초당 20회 이상 업데이트가 가능한데, 미국 볼더-콜로라도대학 연구진은 이를 이용해 2011년 일본을 초토화시킨 진도 9.1의 지진이 일어나는 동안 해저가 60m나 움직였다는 사실을 알아냈다.

화산 폭발 전에 주민 대피 경로 알 수 있어

지난해 하와이의 킬라우에아 화산이 폭발하기 전에 과학자들은 GPS를 이용해 화산의 어느 부분이 가장 빠르게 움직이고 있는지를 파악했다. 그 결과 당국은 어느 지역의 주민들을 대피시킬지를 결정할 수 있었다.
GPS 신호는 인공위성에서 지상으로 이동하므로 화산 폭발 시 공중으로 분출되는 모든 물질들을 통과해야 한다. 이때 신호의 왜곡을 분석하면 얼마나 많은 화산재가 분출되어 어디로 이동하는지 추정할 수 있다
반사되는 신호를 잘 이용하면 GPS 수신기 아래의 토양이 얼마나 많은 수분을 함유하고 있으며, 얼마나 많은 눈이 쌓였는지를 알 수 있다. 미국 콜로라도 광업대학의 연구진이 2007년부터 2017년까지 남극의 23개 GPS 수신기를 이용한 결과, 변화하는 강설량을 직접 측정할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
방글라데시 맹그로브 숲 가장자리에 있는 소나탈라라고 불리는 농업 지역에서 반사되는 GPS 신호를 측정해 장마철에 논의 수위가 어떻게 변화하는지를 정확히 측정하는 데 성공했다.

GPS로 쓰나미 발생 시의 전리층 변화 추적

GPS는 과학자들이 불과 몇 년 전까지만 해도 불가능하다고 생각했던 방법으로 상공에 대한 정보도 알아낼 수 있다. 대기 중의 수증기, 대전입자, 기타 요소들은 GPS 신호를 지연시키는데, 바로 이것을 이용하면 되기 때문이다.
2013년 7월에 기상학자들은 GPS 데이터를 이용해 해안에서 이동 중인 몬순 습기를 추적했는데, 덕분에 돌발 홍수가 발생하기 17분 전에 경보를 발령할 수 있었다.
GPS 신호는 전리층으로 알려진 대기 상층부의 자유전자가 밀집된 곳을 통과할 때 영향을 받는다. 
과학자들은 GPS 데이터를 이용해 쓰나미가 바다를 이동할 때의 전리층 변화를 추적하고 있다.
쓰나미의 위력은 전리층까지 파급되는 대기의 변화를 만들어내기 때문이다. 관련 과학자들은 이 기술이 바다 위에 점점이 떠있는 부표를 이용해 이동 파도의 높이를 측정하는 기존의 쓰나미 경보 기술을 언젠가는 보완할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

-중딩생각-
자연재해로 인해 제일 먼저 피해를 받거나 제일 많은 피해를 받게 될 지역에 사는 사람을 대피할 수 있게끔 한다니 정말 놀라웠다.
It was amazing to be able to evacuate people living in areas 
that would be the first or most affected by natural disasters.
하지만 더 놀라웠던건 일어날 미래를 예측할 수 있다는 것이다.
But what's more surprising is that we can predict the future that will happen.
그래서 문뜩 언젠가는 인간의 미래를 예측할 수 있는 날이 올 수도 있겠다라는 생각이 들었다.
So I thought, "Someday, we may be able to predict the future of human beings."

 

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