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Jul 07, 2023

지진 모니터링 레이저는 글로벌 통신 케이블 보호를 위한 미래가 될 수 있습니다.

2023년 6월 13일 특집 이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 특성을 확인하면서 다음 속성을 강조했습니다.

2023년 6월 13일 특집

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

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작성자: Hannah Bird, Phys.org

바다 깊은 곳은 해양 생물의 복잡한 생태계의 본거지일 뿐만 아니라 통신을 지원하는 전 세계에 걸쳐 있는 광대한 케이블 네트워크의 본거지이기도 합니다. 지진과 쓰나미로 인해 이러한 중요한 케이블이 손상될 가능성이 있습니다. 지구 표면은 70% 이상이 물로 구성되어 있어 지진 활동을 모니터링하는 과학자들에게 큰 어려움을 안겨줍니다.

그러나 케이블 자체는 레이저 광을 사용하여 지진 활동을 모니터링할 수 있는 잠재적인 새로운 기술을 제공합니다. Earth and Planetary Science Letters에 보고된 Geo-Ocean 연구원과 협력자들의 최근 연구에서는 BOTDR(Brillouin 광학 시간 영역 반사 측정법)이라는 레이저 기술을 사용하여 이러한 케이블의 구조적 상태를 거의 실시간으로 모니터링했습니다. 일반적으로 이 기술은 댐이나 교량과 같은 대규모 엔지니어링 프로젝트를 모니터링하는 데 사용되었습니다. 이 기술을 잠수함 환경에 적용하면 손상되기 쉬운 케이블을 즉시 식별하여 수리할 수 있습니다.

과학자들은 해수면 아래 2,100m의 변형을 측정하기 위해 원격으로 작동되는 차량을 사용하여 6km 길이의 케이블을 배치했습니다. 이 장치는 시칠리아 카타니아 앞바다의 지진 활동을 측정하기 위해 29km 길이의 거대한 광섬유 케이블에 부착되었습니다. 여기에는 광섬유 케이블의 한쪽 끝을 통해 레이저(2시간에 걸쳐 수십만 개의 펄스로 구성)를 발사하고 빛이 결함으로 산란되는 지점을 감지하여 케이블이 어떤 방식으로 변형된 영역을 강조 표시하는 작업이 포함되었습니다.

그들은 2020년 10월부터 21개월에 걸쳐 케이블 길이가 평균 2.5cm 증가한 것을 발견했는데, 이는 케이블이 해저의 North Alfeo 단층을 가로지르는 장력으로 인한 변형에 기인합니다. 이 지역은 충돌 미끄러짐 단층(두 개의 지각판이 서로 미끄러지는 곳)이 발생하기 쉽습니다. 그러나 연구 섹션에서는 시칠리아 북동쪽 아래 이오니아 해 아래의 좁은 판이 섭입되어 양쪽 방향으로 500m에 달하는 변형이 발생했습니다. 결점을 건너는 지점.

추가 테스트에서는 케이블을 따라 120m 간격으로 각각 무게가 25kg인 79개의 모래주머니를 배치했으며, 그 결과 케이블이 아래의 부드러운 퇴적물 속으로 가라앉아 최대 4cm까지 늘어나는 결과를 얻었습니다. 중요한 것은 이 스트레칭이 모래주머니가 떨어진 영역에만 국한되지 않고 실제로 간격 길이의 두 배에 영향을 미쳤다는 것입니다. 이것은 이동하는 블록이나 단층 이동 중 퇴적물이 떨어지는 것과 같은 무거운 하중 아래에 통신 케이블이 매설되거나 강한 바닥 흐름 또는 탁도 흐름(최대 속도로 경사면을 빠르게 흐르는 물-퇴적물 혼합물)으로 인해 중요한 발견입니다. 초당 20미터) 이러한 장력을 견디고 무결성을 유지하는 통신 케이블의 능력에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 긍정적인 소식이 있습니다. 케이블의 탄성 특성으로 인해 시간이 지남에 따라 일부 변형이 소멸된다는 의미입니다. 따라서 케이블은 손상을 "수정"할 수 있는 가능성이 있으므로 완전히 파손될 가능성이 적습니다.

연구에 포함된 이탈리아 지역은 과거 카타니아에서만 12,000명의 사망자를 낸 1693년 사건이나 최대 82,000명의 사람들이 비극적으로 목숨을 잃은 가장 최근의 1908년 지진과 같이 파괴적인 지진을 경험한 적이 있습니다. 칼라브리아 호(Calabrian Arc)는 카타니아(Catania)의 일부입니다. 레이저 기술의 새로운 사용은 지진 활동을 지진이 발생하기 전에 식별할 수 있고 생명, 인프라 및 통신에 대한 피해를 완화할 수 있는 전략을 계획할 수 있는 시간을 허용할 수 있음을 의미할 수 있습니다.