심해 지진해일 평가 및 보고 체계

3. 작동 원리 및 구성

DART 시스템은 크게 세 부분으로 구성된다.

'''해저 압력 기록계(BPR)'''

각 DART 관측소는 부이와 '''해저 저압 기록(BPR)''' 패키지로 구성되어 있으며, 이는 지진해일로 인한 수압 변화를 감지한다.^[1] 해상 부이는 음향 링크를 통해 BPR로부터 전송된 정보를 수신한다.^[1] BPR은 주변 해수의 온도와 압력 데이터를 15초마다 검색하여 평균값을 계산한다.^[10] 매우 안정적이고 수명이 길며, 매우 높은 해상도의 압력 센서가 DART의 해저 압력 기록계에 필수적인데,^[11] 이는 부르동관 힘 수집기를 갖춘 공진 석영 결정 변형률 게이지이다. 온도 보상 시 이 센서는 수 킬로미터 깊이에서 압력을 측정할 때 약 1mm의 수압 해상도를 갖는다.^[12]

'''해상 부이'''

해저 BPR 패키지에서 '''해상 부이'''로 음향 전송 링크를 통해 데이터가 전송된다.^[8] 표면 부이는 직경 2.5미터의 유리 섬유 디스크로, 폼으로 덮여 있으며 총 변위량은 4000 kg이다.^[9] 표면 부이와 압력 기록계를 연결하는 계류선은 19mm 나일론 선으로, 인장 강도는 7100 kg이다.^[9]

'''위성 통신 시스템'''

해상 부이는 BPR에서 받은 데이터를 위성으로 전송하고, 위성은 다시 데이터를 지상 관측소로 전송하여 NOAA의 지진해일 경보 센터, NOAA의 국립 데이터 부이 센터 및 NOAA의 태평양 해양 환경 연구소(PMEL)에 즉시 배포한다.^[1] 이리듐 상업용 위성 전화 네트워크가 31개의 부이와 통신하는 데 사용된다.^[1]

'''데이터 보고 모드'''

DART 시스템은 평상시 표준 모드와 지진 해일 발생 시 이벤트 모드로 작동한다. 표준 모드에서는 15분마다 추정된 해수면 높이와 측정 시간을 전송한다.^[8] 데이터가 표면 부이에 도달하면 압력 데이터는 부이 주변 파도의 평균 높이로 변환된다. 주변 해수의 온도는 온도에 따라 물의 밀도가 변하고, 압력이 변하며, 따라서 해수 온도가 해양 파도의 높이를 정확하게 측정하는 데 필요하기 때문에 계산에 중요하다.^[13] 내장 소프트웨어가 최근 데이터 평균 범위를 벗어나는 데이터를 수신하면 시스템은 자동으로 이벤트 모드로 전환된다. 이벤트 모드는 15초마다 데이터를 전송하고 매분 기록되는 데이터의 평균 해수면 높이와 시간을 계산한다. 해당 시간에 계산된 평균 범위를 벗어나는 데이터가 더 이상 수신되지 않으면 4시간 후에 표준 모드로 다시 전환된다.^[13]

1세대 DART I 관측소는 단방향 통신 기능만 있었고, 이벤트 모드를 트리거하고 신속한 데이터 전송을 위해 소프트웨어의 지진해일 감지 능력에만 의존했다. 오탐을 방지하기 위해 감지 임계값이 비교적 높게 설정되어 진폭이 낮은 지진해일이 관측소를 트리거하지 못할 가능성이 있었다. 2세대 DART II는 양방향 통신이 가능하여 지진해일 예측자들이 지진해일 도착을 예상하여 관측소를 이벤트 모드로 전환할 수 있다. 미국해양대기청(NOAA)에서 처음 6개의 DART 부이를 출시했을 때, 해당 시스템은 일방향 통신 시스템만 가지고 있었다. DART 부이의 첫 번째 세대가 DART 부이의 두 번째 세대로 업그레이드된 것은 2005년이었다. 2005년 이후 DART 부이는 정보를 검색할 뿐만 아니라 DART로 정보를 보낼 수도 있는 이리듐 통신 위성을 사용하기 시작했다.^[14] 쓰나미 경보 센터와 압력 기록계 간의 양방향 통신을 통해 잠재적인 쓰나미가 예상될 경우 DART 부이를 수동으로 이벤트 모드로 설정할 수 있게 되었다. 통신이 항상 연결되고 안전하게 유지되도록 DART 부이는 두 개의 통신 시스템, 즉 두 개의 독립적이고 중복된 통신 시스템을 갖추고 있다.^[14]

3. 1. 해저 압력 기록계 (BPR)

3. 2. 해상 부이

3. 3. 위성 통신 시스템

3. 4. 데이터 보고 모드

4. 국제 협력 및 대한민국의 활용

5. 비판 및 한계

참조

_[1] 웹사이트 Iridium tracks tsunami buoys for NOAA https://www.developi[...]
_[2] 웹사이트 NDBC – Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis (DART®) Description https://web.archive.[...] 2010-03-01
_[3] 웹사이트 DART website with Patent Licensing Application form http://nctr.pmel.noa[...]
_[4] 뉴스 Tsunami Detection To Expand; More Protection for U.S. Coastal Areas www.lexisnexis.com/h[...] The Washington Post 2005-01-15
_[5] 웹사이트 DART development Publications & References http://nctr.pmel.noa[...] 2011-11-15
_[6] 문서 Note: The Gold Medal is granted for distinguished contributions and is the highest honorary recognition bestowed by the Department of Commerce. Because so many people contributed to this success, the Gold Medal was presented as an organizational award.
_[7] 웹사이트 NOAA News Online (Story 2369) https://web.archive.[...] 2005-01-15
_[8] 간행물 Deep Ocean Tsunami Detection Buoys http://www.bom.gov.a[...] Australian Government; Bureau of Meteorology 2015
_[9] 논문 Real-Time Deep-Ocean Tsunami Measuring, Monitoring, and Reporting System: The NOAA DART II Description and Disclosure 2005
_[10] 웹사이트 Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis (DART®) Description http://www.ndbc.noaa[...] 2011-07-27
_[11] 웹사이트 The NOAA DART II Description and Disclosure https://www.ndbc.noa[...] NOAA, U.S. Government 2020-04-04
_[12] 웹사이트 Deep-Ocean Bottom Pressure Measurements in the Northeast Pacific https://nctr.pmel.no[...] NOAA, U.S. Government 2020-04-04
_[13] 웹사이트 Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis (DART®) Description http://www.ndbc.noaa[...] 2011-07-27
_[14] 논문 DART Tsunameter Retrospective and Real-Time Data: A Reflection on 10 Years of Processing in Support of Tsunami Research and Operations 2013