<사진. 예측할 수 없는 해양에서의 거대 파도를 연구할 수 있게 해주는 레이저
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

레이저를 이용한 거대 파도 연구

뉴질랜드 옥크랜드(Auckland) 대학 물리학자인 Miro Erkintalo가 이끄는 국제 공동 연구진은 레이저와 광섬유를 이용하여 대양에서 거대 파도(Rogue wave)를 이해할 수 있는 방법을 개발하였다. 뉴질랜드 옥크랜드(Auckland) 대학 물리학자인 Miro Erkintalo가 이끄는 국제 공동 연구진은 레이저와 광섬유를 이용하여 대양에서 거대 파도를 이해할 수 있는 방법을 개발하였다.

거대파도는 보통 바다에서 사전 경고 없이 형성되는 매우 큰 파도이며 매우 파괴적인 파워를 가질 수 있다. 그것들은 예전에는 이야기로 전해내려 왔지만 이제 과학 기술의 발달로 그것의 존재를 직접적으로 관측함으로써 증명할 수 있게 되었다. 이런 겁나는 파도는 바다를 항해하는 배에게 위협이 된다고 간주되고 있으며 수많은 해양 사고의 원인이라고 생각되고 있다.

거대한 파도는 특히 광학을 연구하는 물리학자들에게 흥미를 주고 있다. 그 이유는 레이저 빛이 바다에서의 파도와 매우 비슷하게 거동하기 때문이다. 특정한 조건 하에서 빛과 바다의 파도를 기술하는 수학적 모델은 동일하다. 이런 조건 하에서 광학적 불안정성은 바다에서 보이는 거대 파도와 상응하는 광학적 거대 파도로 볼 수 있다. 두 파도의 불안정성 형태 사이의 차이는 하나는 실험실에서 쉽게 연구될 수 있는 것이고 다른 하나는 아니라는 것이다.

거대 파도는 매우 희귀하게 발생하여 그것을 바다에서 조사하는 것은 거의 불가능한 일이라고 옥크랜드 대학 물리학과의 Miro Erkintalo는 말하였다. 이들 연구진은 다행히도 유사한 광학적 실험을 통하여 해양에서 일어나는 거대 파도의 거동을 디자인하여 연구할 수 있게 되었다고 말하였다. 광섬유 시스템은 특히 이런 목적으로 안성맞춤이다.

이 연구는 이제 해양 선박의 스케일 모델을 합성된 거대 파도와 어떻게 필적할 수 있는지를 알아보는 데 사용될 수 있을 것이다. 이들의 연구 결과는 "Instabilities, breathers and rogue waves in optics"라는 제목으로 네이처 포토닉스 저널에 발표되었다. 광학 시스템은 조절된 조건 하에서 초고속 측정을 가능하게 해주는 편리한 테스트-베드를 제공하여 준다.

광학 실험 물리학자들은 궁극적으로 거대 파도의 메커니즘에 대한 충분한 직관을 제공하여 해양에서 그것들의 발생을 예측할 수 있기를 희망하고 있다. 이렇게 되기까지는 오랜 연구가 필요할 것이지만, 광학 실험은 해양에서 거대 파도를 발생시키는 메커니즘에 대한 새로운 직관을 제공하고 있기 때문에 언젠가는 가능할 것으로 예상된다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr