“버블주기로 보니 TNT 136㎏ 수중폭발 추정…아군 기뢰와 일치”

2012. 08. 27
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[천안함 ‘끝나지 않는 진실’]  김소구 한국지진연구소장 일문일답

러 핵잠수함 폭발 규명때처럼 
버블주기 0.99초 찾아 폭발량 산정 
합조단이 밝힌 250㎏으로는 
버블주기 너무 커져 말안돼 

물속선 폭발 에너지 덜 흩어지는데 
합조단 수중폭발 특징 조사 소홀 
70년대 136㎏ 기뢰 설치기록 보고 
시뮬레이션 확인해 보니 딱 맞아


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▲평택 2함대에 전시중인 파괴된 천안함 앞에서 지난 16일 오전 해군 공보장교가 피격 경위 등에 대해 <한겨레> 취재진에게 설명하고 있다. 평택/이정아 기자 leej@hani.co.kr



천안함이 아군 기뢰의 수중폭발로 침몰했을 가능성이 크다는 과학논문을 국제 학술지에 발표한 김소구 박사(한국지진연구소장)는 22일 “우리 논문의 결론이 합조단의 것과 다른 이유는 합조단이 수중폭발의 특징과 동역학을 세심하게 다루지 않았기 때문이라고 생각한다”며 사고 원인의 재조사가 필요하다고 밝혔다. 수중폭발의 폭약량이 티엔티 136㎏으로 작게 산출된 이유에 대해서는 “육상폭발 때와 달리 수중에서는 폭발 에너지가 쉽게 흩어지지 않아 작은 폭발량으로도 큰 효과가 나타난다”고 설명했다.

-천안함 사고 민군 합동조사단의 결론을 반박하는 연구논문을 낸다는 게 쉽지 않았을 텐데.

“이건 중대 사안이다. 나는 이 분야에서 많은 경험을 했다. 지구물리학(지진학)을 전공했고 박사학위 논문도 폭발과 자연지진을 구별하는 방법에 관한 것이었다. 미국 학자들과 남태평양에서 여섯달 동안 해양탐사를 한 적도 있고 서해 연안의 해저 지층을 조사한 적도 있다. 1970년대 말 ‘유치 과학자’로 국내에 들어와 한양대에 지진연구소를 만들기도 했다. 그런데 천안함 사고와 관련해 나오는 얘기를 들어보니 너무 문제가 많았다. 지진학과 바다를 연구하는 학자로서 올바로 해야겠다는 책임감도 생겼다. 그래서 이 문제를 계속 연구해왔다.”


-논문의 결론을 다시 정리해달라.

“천안함 사고의 원인은 수중폭발이라는 게 첫번째 결론이다. 세 가지 근거가 있다. 첫째, 폭발 때엔 지진파형이 크게 다른데 이번에 그런 특징으로 초동이 압축파인 파형이 나타났다. 둘째, 수중폭발 때엔 두 가지가 생긴다. 하나는 버블(폭발 가스로 급속히 생기는 거품)이고 다른 하나는 반향파(수중음파의 일종으로 바닥과 수면을 오가는 파)이다. 이번에 버블과 반향파가 다 나타났다. 셋째, 자연지진 때엔 없는 공중음파와 초저주파가 관측됐다.”

-더 중요한 결론으로, 이번 논문은 폭발의 지진 규모는 2.04, 폭발 수심은 8m, 폭약량은 티엔티 136㎏이라고 제시했다. 합조단 보고서 내용과 크게 다르다.

“2000년 러시아 핵잠수함 쿠르스크호가 심해에서 폭발했을 때 폭발 규모와 수심을 규명할 수 있었던 것은 수중음파에서 버블 주기(버블이 한 번 팽창·수축할 때 걸리는 시간)를 찾아냈기 때문이다. 버블 주기를 알면 폭발량과 수심을 알 수 있다. 우리는 관측 데이터에서 0.990초의 버블 주기를 추출했다. 수중폭발의 방정식과 분석모형(BEM), 시뮬레이션의 여러 방법을 써서 교차확인을 해보니 티엔티 136㎏이 수심 8m에서 폭발할 때 관측 데이터에서 얻은 버블 주기가 나왔다. 합조단이 밝힌 250㎏으로는 버블 주기가 너무 커져서 현실적 가능성이 없다고 판단했다.”


-이번 논문에서 폭발의 지진 규모는 2.04로 더 커졌는데 폭약량은 136㎏으로 더 줄었다.

“우리 논문은 합조단의 결론이 틀렸다는 걸 말해준다. 해저지진도 땅속에서 일어나는 것이다. 땅을 통해 지진파로 관측된다. 그런데 이번 폭발은 땅속이 아니라 물속에서 일어난 것이다. 해저지진 때에 쓰는 일반 공식으로 계산해 폭발의 지진 규모를 산출하면 안 된다. 그리고 수중에서는 물의 물질 특성 때문에 폭발 에너지가 잘 흩어지지 않는다. 반면에 육상폭발에선 에너지가 많이 흩어진다. 그래서 같은 양의 폭약이 폭발했을 때 수중에서 규모가 더 크게 나타난다.”


 천안함 침몰 원인에 대한 민군 합조단과 김소구 박사의 주장 비교
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-폭약량을 산출하는 데 사용되는 버블 주기는 매우 중요한 값인 것 같다. 그런데 합조단의 결론에선 버블 주기가 1.1초로 제시됐다.

“우리는 관측 데이터를 사용해 고해상 주파수 분석으로 버블 주기를 산출했다. 정해진 공식이 있기 때문에 수치는 달라질 수 있는 게 아니다.”


-이번 논문의 검증 과정은?

“학술지에 실리는 논문이니 당연히 전문가 평가위원들의 심사를 거쳤다. 또 지난해부터 워싱턴대학, 오리건주립대학, 세인트루이스대학, 싱가포르대학에서 논문의 주요 내용을 발표했고 전문가들의 의견을 들으며 보완했다. 공저자인 기터만 박사는 2000년 러시아 쿠르스크호 핵잠수함의 수중폭발을 비슷한 방식으로 연구해 논문을 냈던 분이고, 분석 과정에 도움을 준 트레후 오리건주립대 교수, 쿠부청 싱가포르대 교수, 장아만 하얼빈공대 교수는 파형 분석과 버블 동역학, 시뮬레이션 분야의 전문가들이다.”

-합조단과 이번 논문의 분석 과정에서 크게 다른 점은 무엇인가?

“우리는 지진파, 공중음파, 수중음파의 여러 데이터를 종합했으며 수중폭발의 특징에 맞게 유체역학, 특히 버블 동역학을 이용해 다뤘다. 콜 방정식, 경계요소분석법(BEM), 3차원 시뮬레이션 등 세 가지 다른 방법으로 결론을 확인하는 과정을 거쳤다.”

-티엔티 136㎏이라는 특정한 폭약량을 지목한 까닭은?

“계산해보면 폭약량이 136㎏ 언저리의 값으로 나온다. 그런데 티엔티 136㎏급 기뢰를 해저에 설치했다는 역사기록이 있고 그 기뢰가 현존하기 때문에 특정한 폭약량을 모형(BEM)과 시뮬레이션으로 다시 확인해본 것이다. 그랬더니 맞아떨어졌다.”

-준비하고 있는 다음 논문은?

“마무리 단계에 있다. 다음 논문에선 선체와 버블의 상호작용을 다루는 시뮬레이션 결과를 본격적으로 다루려고 한다. 프로펠러가 휜 방향도 중요한 단서로 다루고 있다.”


오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr






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