해상 선박을 위협하는 위험한 파도 해독

미국의 과학자들은 선박과 해상 구조물을 위험에 빠뜨릴 수 있는 격렬하고 갑작스러운 파도인 불량 파도의 미스터리를 풀었습니다.

미국 조지아 공과대학교(Georgia Institute of Technology)의 과학자 팀은 로그파(rogue wave)를 연구하여 파도가 서로 연쇄적으로 움직이며 증폭될 때 로그파가 자연적으로 형성된다는 사실을 발견했습니다. 연구팀은 북해의 데이터를 활용하여 로그파가 이상한 힘에 의해 발생하는 것이 아니라는 결론을 내렸으며, 앞으로 이 위험한 파도를 예측할 수 있는 모델을 개발하고 있습니다. 사진: Shutterstock.

1995년 새해 첫날, 24.4m 높이의 거대한 파도가 북해의 드라우프너 석유 플랫폼에 덮쳤습니다. 거대한 물의 벽은 강철 난간을 무너뜨리고 중장비들을 갑판 위로 날려 보냈습니다. 연구자들이 해상에서 파도의 높이를 측정한 것은 이번이 처음이었습니다. 사진: SciTechDaily.com.

"이것은 선원들이 수 세기 동안 묘사해 온 것을 확증해 줍니다. 그들은 항상 갑자기 나타나고 매우 큰 파도에 대해 이야기했습니다. 하지만 오랫동안 우리는 그것이 단지 신화일 뿐이라고 생각했습니다."라고 조지아 공과대학교 토목환경공학과 부교수인 프란체스코 페델레는 말했습니다. 사진: 알레산드로 토폴리 교수

페델레 부교수는 국제 팀을 이끌고 로그 웨이브의 기원을 조사했습니다. 그들은 북해에서 18년간 수집된 27,500건의 로그 웨이브 기록을 분석했는데, 이는 동종 데이터셋 중 가장 포괄적인 데이터셋입니다. 사진: REB Images/Tetra Images/Getty Images.

각 기록은 높이, 주파수, 방향을 포함하여 30분 동안의 로그파 활동을 자세히 기록했습니다. 연구팀의 결론은 로그파 생성 메커니즘이 "변조 불안정성"이라는 현상이라는 오랜 가정에 도전합니다. 사진: NOAA 선박 '델라웨어 2호' 승무원, Flickr // CC BY 2.0.

"모듈러 불안정성"은 파동의 타이밍과 간격의 작은 변화로 인해 에너지가 단일 파동에 집중되는 현상입니다. 파동이 고르게 분포되는 대신, 파동의 패턴이 변하여 한 파동이 다른 파동보다 갑자기 훨씬 커지게 됩니다. 사진: Guy Edwardes/naturepl.com.

페델 부교수는 변조 불안정성은 "파동이 에너지가 한 방향으로만 흐르는 수로에 갇혀 있을 때 주로 발생합니다. 그러나 넓은 바다에서는 에너지가 여러 방향으로 확산될 수 있습니다."라고 지적합니다. 사진: Alexander Izmaylov/iStock/Getty Images Plus.

페델 부교수와 동료들이 북해 자료를 분석했을 때, 로그 웨이브에서 변조된 불안정성의 증거는 발견되지 않았습니다. 대신, 가장 큰 파도는 두 가지 더 단순한 효과의 산물인 것으로 나타났습니다. 사진: Ryan Janssens/Shutterstock | The Daily Galaxy --Great Discoveries Channel

첫 번째 효과는 병진 수렴(translational convergence)으로, 서로 다른 속도와 방향으로 이동하는 파동이 동시에 같은 시간과 장소에 정렬될 때 발생합니다. 파동들이 겹쳐지면서 정상보다 훨씬 높은 파고를 형성합니다. 두 번째 효과는 이차 제약 비병진(quadratic constraint non-translation)으로, 파동의 모양을 자연스럽게 늘려 파고를 15~20% 더 높게 만듭니다. 사진: passporthealthusa.

페델 부교수는 두 효과가 동시에 발생할 때 파도의 크기가 훨씬 커진다고 설명했습니다. 이 발견은 선박과 해상 구조물에 대한 악파의 위협을 예측하는 모델 개발에 많은 시사점을 제공합니다. 미래에는 과학자들이 악파가 언제, 어디에 상륙할 가능성이 높은지 예측하고 이에 대처할 수 있는 해결책을 찾을 수 있을 것입니다. 사진: SciTechDaily.com

독자 여러분, 과학자들의 성공 비하인드 영상을 시청해 보세요. 출처: VTV24.

출처: https://khoahocdoisong.vn/giai-ma-song-doc-nguy-hiem-de-doa-tau-thuyen-ngoai-khoi-post2149053777.html