AI 지각변동 예측기술 갖춰야[기고/김두환]

김두환 아주대 우주전자정보공학과 산학협력교수

인류는 지구상에 태어난 이래 수백만 년 동안 우주의 천체를 맨눈으로 또는 광학망원경으로 관측해왔고, 광학천문학이 발전했다. 1930년대 우주에서 오는 전파신호를 우연히 발견함으로써 전파천문학의 싹이 트기 시작했다. 이는 천문학계에 일대 변혁을 일으켰고 동시에 인류의 우주관을 송두리째 바꿨다. 그 계기를 만든 사람은 벨 전화연구소의 무선통신 공학자 카를 잰스키이다. 그는 무선통신 품질을 개선하기 위해 잡음신호를 측정하다가 우연히 우주에서 오는 전파신호를 발견했다.

더 나아가 우리 은하계의 구조도 처음으로 상세히 알게 되었다, 1970년대 이후 전파천문학이 비약적으로 발전했고 전파천문학이 다루는 천체는 초신성, 성간가스, 펄사, 우주배경복사(빅뱅의 흔적) 등 매우 다양해졌다. 미국은 1960년대에 전파천문기술을 더욱 향상시켜 초장기선간섭계(VLBI)라는 우주측지 기술로 발전시켰다. VLBI 관측은 전 세계 전파망원경(전파수신 안테나)들이 먼 천체에서 오는 미약한 전파신호를 같은 파장대의 수신기로 같은 시간에 수신하고, 이때 다른 곳에 위치한 안테나 도달 시간 차이를 원자시계로 아주 정밀하게 측정하는 방식이다. 그러면 지구상 1만 km 거리를 몇 mm의 정밀도로 측정할 수 있다.

VLBI 관측성과 중 하나는 1960년 미국 캐나다 연구자들이 세계 최초로 판게아(Pangaea) 이론을 밝혀낸 일이다. 지구의 최초 대륙은 하나로 연결되어 있었으나 시간에 따라 서서히 다른 방향으로 움직여 현재의 여러 지각판을 이룬다는 과학 가설을 세계 최초로 입증한 것이다. 일본 후쿠시마 동해의 대규모 지진과 지진해일(쓰나미)은 여러 지각판이 이동하다 충돌해 발생한 것이다. 지각판은 끊임없이 이동하므로 지속적인 VLBI 관측으로 사전에 지각 변동을 예측해 피해를 최소화할 필요가 있다. 또 다른 VLBI 관측 성과는 미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)이 우주탐사선의 위치를 측정해 궤도를 정확하게 결정하는 위치추적 분야에 활용하고 있다. 이러한 VLBI 관련 우주기술은 국제협력이 필요한 필수 기술이라 할 수 있다.

우리나라는 국토지리정보원 우주측지관측센터에서 2012년부터 VLBI를 운영하고 있다. VLBI 관측 성과로 한반도가 연간 3cm씩 이동(지각변동)하고 한반도와 하와이가 연간 6cm 가까워지고 있음을 입증하는 등 지구과학 분야에서도 많은 성과를 나타내고 있다.

지각변동은 극지역 빙하 유실, 지구 중심부의 내·외핵 운동 변화, 바람 및 해수의 변화로 인한 지구 무게의 재배치 등 다양한 지구물리 변화에 따른 것이다. 이런 변화를 감지할 수 도록 위성위치확인시스템(GPS), 중력계, 지자기 계측기 등 관측 인프라를 구축하고 데이터 수집 인프라도 마련해야 한다. 인공지능(AI) 기술이 적용된 데이터를 기반으로 한 지각변동의 원인 규명, 지구환경 변화가 한반도에 미치는 영향력과 지진 예보 등을 위한 예지력 기술개발을 주도적으로 추진할 수 있도록 적극적인 예산 투입과 전문가 양성이 필요하다.

김두환 아주대 우주전자정보공학과 산학협력교수