[표지로 읽는 과학] 10km 해저 광섬유 케이블로 파악한 '빙하붕괴' 역학

작성일 08-16

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 네이처 제공
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 이번 주 국제학술지 '네이처' 표지에는 그린란드 빙상의 모습이 실렸다. 그린란드 빙상은 미국 텍사스주의 3배 크기다. 모두 녹을 경우 전 세계 해수면을 약 7.6m 상승시켜 수많은 해안 도시를 침수시킬 수 있다.
 그린란드 빙상이 사라지는 주된 원인은 빙하에서 바다로 흘러간 얼음조각 '빙산'이 떨어져 나오는 '빙하붕괴(glacier calving)'가 일어나고 빙산이 바다에서 녹는 것이다. 하지만 지금까지 이런 과정의 세부적인 역학이 제대로 밝혀지지 않았다.  
 미국 워싱턴대, 스위스 취리히대 등 국제공동연구팀은 해저 광섬유 케이블을 이용해 그린란드 남부의 에칼로루싯 칸길리이트(Eqalorutsit Kangilliit) 빙하 앞바다에서 빙하붕괴 현상을 원격으로 관측한 결과를 14일(현지시간) 네이처에 발표했다. 
 광섬유란 아주 가느다란 유리나 플라스틱 실로 만든 섬유로 빛이 통과할 수 있다. 빛을 한쪽에서 쏘면 빛이 광섬유 내부에서 반사를 반복하며 멀리까지 전달된다. 전기 신호 대신 빛으로 정보를 전달하는 것이다. 광섬유를 케이블로 이용하면 기존 케이블에 비해 더 멀리 정보를 빠르게 전달할 수 있다. 
 빙하붕괴가 일어나면 큰 규모의 파도와 강한 물살이 발생한다. 빙하붕괴는 빙하가 얼마나 빨리 녹고 있는지, 빙상이 얼마나 안정적인지 등을 이해하는 중요한 지표다. 문제는 언제든 빙하가 붕괴될 수 있어 빙하에 근접해 데이터를 수집하기 어렵다는 점이다. 배를 대기도, 장비를 주변에 두기도 어렵다. 
 연구팀은 광섬유 케이블을 이용해 원격으로 빙하붕괴 현상의 역학을 이해하고자 했다. 길이 10km의 해저 광섬유 케이블을 빙하 앞바다 해저에 길게 깔았다. 케이블에 빛을 계속 쏘면서 빛의 위상, 진폭 등이 미세하게 바뀌는 데이터를 기록하고 분석했다. 분석을 통해 케이블의 어느 지점에서 어떤 진동이 발생했는지 파악했다. 
 연구팀은 3주 동안 원격으로 빙하붕괴 현상을 관찰했다. 그 결과 빙하가 붕괴될 때 빙하 표면에 쓰나미와 비슷한 규모의 파도가 발생했다. 파도는 빙하가 만든 깊고 좁은 만인 '피오르드'의 상층부를 강하게 흔들어 물을 섞었다. 빙하붕괴 후 표면의 파도가 잦아든 후에도 해저에서 높이가 높은 빌딩만큼 커다란 내부 중력파(Internal Gravity Waves)가 발생한다. 내부 중력파란 물이나 공기 같은 유체 안에서 생기는 파동이다. 
 연구팀은 "해저에 생기는 파동은 표면에서 발생하는 파도에 비해 느리지만 지속적으로 따뜻한 물을 빙하 쪽으로 끌어올리고 차가운 물을 아래로 보내 빙하가 바닷속에서 녹는 속도를 가속화 할 가능성이 있다"고 말했다.
 연구를 이끈 도미니크 그레프 워싱턴대 박사후연구원은 "얼음을 그냥 두면 주변에 차가운 물층이 생겨 녹는 속도가 늦어지지만 음료를 저으면 그 층이 깨지면서 얼음이 훨씬 빨리 녹는 것과 비슷한 현상이다"고 설명했다. 
 이번 연구는 해저 광섬유 케이블로 빙하붕괴 현상을 장기간 그리고 광범위하게 관측한 첫 사례다. 기존에 해저 센서, 수직 온도계를 기반으로 한 방식은 빙하에 대해 특정 한 지점의 데이터만 얻을 수 있었지만 광섬유 케이블을 통해 긴 거리와 다양한 깊이의 변화를 동시에 파악할 수 있었다. 
 연구결과는 빙하붕괴 예측 모델을 개선하고 빙하붕괴로 인한 쓰나미에 대한 조기 경보 시스템을 조성하는 데 도움을 줄 수 있다. 
 &lt;참고자료&gt; -https://doi.org/10.1038/s41586-025-09347-7
 [이채린 기자 rini113@donga.com]
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