해저 케이블이 쓰나미로부터 당신을 구할 수 있을까요?

해저 케이블은 자연 재해를 감지하는 데 도움이 될 수 있습니다(제공: Vismar UK/Shutterstock.com)

섬유 센서는 온도, 변형 및 기계적 섭동에 민감하므로 위상 간섭계, 편광 간섭계, Rayleigh, Brillouin 및 Raman 산란과 같은 기술을 사용할 수 있습니다. 사람을 연결하는 것 외에도 하늘, 지하, 해저에 광학 네트워크 형태로 존재하는 광섬유는 기존 감지가 어렵거나 불가능한 광대한 지역을 측정할 수 있는 독특한 기회를 제공할 수 있습니다.

주로 통신 산업 덕분에 광섬유 배치가 널리 보급되었지만 최근 몇 년 동안 환경 요인을 감지하는 광섬유 케이블의 능력이 더욱 분명해졌습니다. 현재 이러한 네트워크 간에는 겹치는 부분이 거의 없습니다. 최근에는 두 부문 모두에 비용 및 보장 혜택을 제공하기 위해 인프라를 통합하려는 노력이 이루어졌습니다.

“광통신과 병행하여 광섬유 감지의 전체 분야가 있습니다. 그 이유는 매우 간단합니다. 우리가 통신에 사용하는 동일한 광섬유는 실제로 훌륭한 센서입니다.”라고 지난 3월 샌디에이고에서 열린 OFC에서 Nokia Bell Labs의 Mikael Mazur가 프레젠테이션에서 말했습니다.

통신 네트워크와 감지 네트워크를 병합하려고 하면 두 가지 모두에 이점이 있습니다. 통신 산업은 네트워크의 안정성을 높이고 향후 중단을 방지할 수 있습니다. 그리고 업계에서는 비용이나 케이블 배치가 엄청나게 큰 곳과 같이 아직 가능하지 않은 영역에서 감지 범위를 확장하거나 감지를 활성화할 수 있습니다.

“저는 이것이 데이터를 전달할 뿐만 아니라 전세계에 실시간으로 정보를 제공함으로써 광섬유 통신 시스템이 오늘날보다 우리 사회에서 훨씬 더 큰 역할을 할 수 있는 좋은 기회가 될 수 있다고 생각하고 싶습니다. 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 로드맵입니다.”라고 Mazur는 말했습니다.

해저 영역에서는 환경 감지 목적으로 통신 네트워크를 사용하는 방법에 대한 많은 연구가 있었습니다. 2022년 NPL(국립물리연구소)의 과학자 팀은 해저 전력 및 통신 케이블을 환경 센서 어레이로 변환하는 새로운 기술을 시연했습니다.

2018년 NPL의 이전 연구에서는 매우 안정적인 간섭계 기술을 사용하여 해저 케이블을 수중 지진 감지용 센서로 재사용할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 하나의 케이블은 단일 센서로만 작동할 수 있으며 측정은 케이블 전체 길이에 대한 통합 변경으로만 제한됩니다. 새로운 연구는 일부 케이블을 단일 센서가 아닌 센서 배열로 변환하는 방법을 보여줍니다.

에든버러 대학교, 영국 지질조사국, INRiM(Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica) 및 Google의 연구원을 포함하여 NPL이 이끄는 팀은 영국과 캐나다 사이의 5,860km 대륙간 해저 광섬유 링크에서 이 기술을 테스트했습니다. 그들은 전체 대서양 연결에 걸쳐 퍼져 있는 중계기 사이의 개별 구간에서 지진과 파도 및 해류와 같은 해양 신호를 감지하는 것을 시연했습니다. 각 범위의 광섬유는 센서 역할을 하며 케이블을 따라 최대 12개의 센서가 구현되었습니다. 향후 업그레이드에서는 이 숫자가 129개로 늘어날 것입니다. 결정적으로 이러한 센서의 데이터는 지속적으로 실시간으로 기록될 수 있습니다. 케이블 기반 센서 배열은 지상 지진계와 동일한 방식으로 지진의 진원지를 식별할 수 있습니다.

이 새로운 방법을 기존의 해저 케이블 네트워크에 적용함으로써 현재 감시되지 않는 거대한 해양 지역에 수천 개의 영구적인 실시간 환경 센서를 잠재적으로 계측할 수 있을 것으로 생각됩니다. 수중 통신 인프라를 거대한 지구물리학 센서 배열로 효과적으로 변환할 수 있습니다. 이 접근 방식을 현재의 지진계 기반 네트워크와 통합하면 현재 소수의 영구 지진계만 설치된 육지에서 해저까지 글로벌 지진 모니터링 인프라를 실질적으로 확장할 수 있는 잠재력을 제공할 수 있습니다.