Rogue Wave

오늘 영화 ‘포세이돈’을 봤다. 엄청나게 큰 초호화 유람선이 한방에 전복되어 버리는 그 의문의 파도… 영화 예고편에서도 봤지만 실제 영화를 보니 그 파도가 정말 가능한 것인지 궁금해졌다.

나름대로 열심히 구글을 뒤져본 결과 포세이돈에 나오는 커다란 파도는 로그 웨이브 (Rogue Wave)라고 하는 파도이고 이 파도의 발생 원인은 너무 다양해서 일반적인(common) 원인을 규명할 수 없다. 단지 대양에서의 다양한 불확실한 원인에 의해 발생하는 엄청나게 크고 예측 불가능한 파도라고 한다. (An unpredictable, abnormally large wave that occurs on a seemingly random basis in the oceans.)

Rogue wave는 Freak wave 또는 Monster wave라고도 알려져 있으며 대형 선박이나 oceanliners(초대형 선박들)까지 침몰시킬 수 있다고 한다.

GKSS 연구센터 MaxWave 프로젝트의 연구원들이 freak wave에 대한 연구를 진행중이며 인공위성을 동원해서 해수면 높이를 측정하는 것으로 다양한 연구를 진행중이다.

일반적으로 발생하는 대양에서의 폭풍우는 약 7미터(23 feet) 높이의 파도를 동반하지만(최악의 경우 15미터 높이), rogue wave의 경우 파도가 칠 것이라고는 전혀 예측할 수 없는 완벽히 맑은 날씨에 조류의 흐름과 일반 파도의 반대 방향으로 최대 30미터 (100feet – 12층 건물 높이)의 거대한 파도로 나타난다.

이러한 rogue wave는 거의 수직에 가까운 물벽(vertical wall of water)을 이루고 빠르게 진행하며, ‘바다의 구멍’이라고 불리우는 낮은 해수면이 뒤따르게 된다.

이런 파도를 만나는 선박은 부서지는 파도에 의해 최대 100 tonnes/m² (980 kPa)의 압력을 받게 되어 대부분의 경우 수초내에 침몰한다.

일반적으로 선박은 최대 15미터 높이의 파도와 15 tonnes/m² (147 kPa)의 압력에서 선박 손상을 입지 않을 수 있도록 디자인된다. 최대 20미터 높이의 파도의 경우 연속 3번 이상 강타당할 경우 손상이나 침몰을 피할 수 없다.

전통적인 연구에서 과학자들은 대양에서 15미터 이상의 파도가 발생하는 것은 ‘1만년에 한번’ 정도 일어나는 매우 드문 일이라고 착각하였지만 인공위성을 사용해 전세계 대양을 모니터링한 결과 30미터 이상의 파도가 이런 수학적인 예측 결과 보다 훨씬 빈번하게 발생하고 있다는 사실이 밝혀졌다.


1980년 아프리카 남부에서 ESSO社
소속 유조선을 뒤쪽에서 강타한 rogue wave.
사이드에서 파도를 받지 않았기 때문에
손상은 적었다. 사진은 사고 당시
선박 데크의 모습이다.


Rogue wave or Tsunami?

Rogue wave를 쓰나미로 잘못 아는 경우도 있지만 Rogue wave와 쓰나미는 전혀 다른 것이다. 쓰나미는 Rogue wave보다 전파 속도가 훨씬 빠르고 (거의 비행기 속도)영향력이 전지구적(global)이다. 하지만 rogue wave는 local의 성격이 강하고 전파 속도도 일반 파도와 크게 다르지 않다. 또한 쓰나미는 해안에 접근해서야 그 위력이 나타나고 대양에서는 아무런 위험성이 없다.


Rogue Wave 발생 빈도

MaxWave 프로젝트에서는 2001년에 대양의 해수면 높이를 3주(3 weeks) 주기로 관찰했으며 10 x 5km 넓이를 단위로 3만장의 사진을 촬영했다. (총 면적 150만km²) Rogue wave는 이들 사진중 총 10장의 사진에서 관찰되었다. 매우 드문 경우의 수임을 알 수 있다.


Rogue wave의 발생 원인을 규명하는 것인 현재 연구가 활발히 진행중인 분야이다. 따라서 Rogue wave가 왜 발생하는지 명확하게 정의할 수 없다. 지구상에서 rogue wave 발생 위험이 가장 높은 곳은 아프리카 대륙 남쪽 부분의 Cape Agulhas 근방이다.
Rogue wave의 발생 메커니즘에 영향을 미치는 것은 해저지형, 해안선 모양, 조류의 흐름 등으로 정리할 수 있다.

‘어떤 연구’에 의하면 이러한 rogue wave는 random하게 발생하는 작은 파도들이 연쇄 효과를 일으켜 파도 에너지를 하나로 흡수하는 거대한 파도를 생성해 낸다고 한다. 한번 생성된 rogue wave는 다른 파도들로 부터 에너지를 점점 흡수(soak, suck)하면서 점점 사이즈를 키워나가는데 파도의 지속시간은 몇분(some minutes)이 채 되지 않으며 이론적으로 10km이상 진행할 수 없다.




















영화 포세이돈을 보며 저런 높이의 파도는 절대 불가능할 것이라고 생각했는데 저런 파도가 바다의 불확실성에 의해 얼마든지 일어날 수 있는 파도이며 간혹 이런 rogue wave에 걸려 침몰하는 선박은 엄청 낮은 경우의 수에 걸려버린… 무지 운이 없는 경우라고 할 수 있다.




- 관련 링크

1) ESA – Ship-sinking monster waves revealed by ESA satellites
http://www.esa.int/esaCP/SEMOKQL26WD_index_0.html


2) Freak waves spotted from space
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/3917539.stm


3) The MaxWave Project
http://w3g.gkss.de/projects/maxwave/


4) “Monster” Waves Suprisingly Common, Satellites Show (네셔널 지오그래픽 기사)
http://www.shawnalladio.com/forum/topic.asp?TOPIC_ID=50