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'제4땅굴' 찾아낸 기특한 'KAIST 과학유물'

▲발견 당시 각종 데이타. 맨아래가 토모그램

탐지장치 장착 군용차량으로 땅굴 발견…과학관 기증 예정

북핵실험으로 인해 떠들썩한 요즘. 북한의 핵실험 포착은 한국지질자원연구원 지진연구센터의 지진파감지기술 덕분이었다. 이와 비슷하게 1989년 발견돼 세상을 놀라게 했던 제4땅굴도 기존 방식을 뛰어넘어 과학적 탐색기술로 찾아낸 최초의 땅굴이다.

제4땅굴의 발견에는 전자파를 발산하는 두개의 동축선의 송수신을 통해 파장의 변화가 일어나는 지점을 탐색하는 기술이 쓰였다. 제2땅굴이 발견됐을 당시부터 시작해 약 15년간의 시행착오를 겪으면서 발전해왔다.

제4땅굴 발견의 주역은 전자파 탐지 장치다. 이 장치는 현재 KASIT(한국과학기술원) 나노종합팹센터 부근 주차장에 있는 두 대의 군용차량 화물칸에 실려있다.

탐지 장치는 두 대의 동축선 장치와 송·수신 안테나 등으로 구성돼 있고 전방을 누비며 탐색활동을 펼쳐왔다.

땅굴을 찾기 위해서는 지하 100~500m에 이르는 두개의 시추공을 20m 간격으로 뚫는다. 약 10~12cm의 지름을 갖는 구멍 안에 송신·수신 동축선을 각각 삽입하고 전자파를 발산, 파장의 변화 추이를 관찰한다.

이때 중요한 것이 물과의 싸움. 땅굴은 대부분이 물을 머금은 화강암 지대에 뚫어 놨기 때문에 시추공 안에 지하수가 가득차게 된다.

물은 전자파를 감쇄시키고 지하로 내려갈수록 기압이 높아져 동축선으로 물이 새어 들어가기 때문에 500m 이상의 길이를 갖는 동축선의 방수막을 꼼꼼이 점검해야 한다.

송·수신이 반복되면서 파장의 그래프가 그려지고 터널이 있는 곳에서는 그 직경과 비슷한 파장 그늘이 생긴다.

최초 두개의 시추공에서 그늘이 생긴 것이 확인되면 그 장소를 중심으로 여러 구멍을 뚫어 같은 위치에서 비슷한 현상이 생기는 지를 실험한다.

터널이 확실하다면 이것이 인공인지 자연물인지를 카메라를 삽입해 살펴봐야한다. 이때 시추공의 지름이 얇기 때문에 일직선으로 뚫지를 못하고 비스듬해져 터널을 비켜나갈 수도 있다.

실제 제4땅굴을 발견 당시 세 번의 시행착오를 거쳐 카메라를 투입, 인공땅굴임을 확인했다.

이 기술의 고안자는 나정웅 KAIST 명예교수. 연구팀은 굴의 크기, 굴밖의 유전율과 도전도, 굴안의 유전·도전도를 파악해 11개의 파라미터를 계산해내는 이론과 알고리즘을 개발했다.

최종적으로 지하 단면 토모그램(단층사진)까지 그려낼 수 있는 기술을 완성했다. 이것은 유전탐사나 작은 물체를 정밀하게 측정하는 곳에 응용될 수 있다.

나정웅교수는 ‘과학을 이용한 발견이었다는데 의미가 크다. 15년 이상 시행착오를 거쳐 기술을 개발하고 실전에 사용했다’고 말했다.

현재 나정웅교수는 이 차량들을 국립중앙과학관에 기증 의뢰했고 곧 과학관으로 옮겨질 계획이다.

[관련자료]http://www.hellodd.com/Kr/DD_News/Article_View.asp?Mark=17363