전리층의 Total Electron Content (TEC)는 지표면에서 전파된 충격파에 의해 교란된다고 알려져 있으며, GNSS로 추정된 TEC를 활용하면 지진 및 쓰나미의 전 지구적인 감시가 가능하다. 1995년 미국 노스리지에서 지진에 의한 전리층 TEC 교란이 처음 발견된 이후, 2004년 수마트라 대지진, 2011년 일본 도호쿠 대지진 등 다양한 지진에 의한 전리층 교란 연구가 이루어지고 있다. 전리층의 TEC는 태양활동, 지구 자기장, 위도, 계절, 시간 등 다양한 요인에 의해 영향을 받으므로, 지진과 같은 이상상황을 구분하기 위해서는 정상상황에 대한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 지진에 의한 전리층 교란 기초연구로, IONEX 및 RINEX 데이터를 활용해 정상상황에서의 전리층 후처리 지연 값을 분석해보았다. RINEX 데이터의 경우, L1, L2 주파수에 대한 carrier phase 측정치를 차분하여 경사 전리층 지연값을 계산하였다. IONEX 데이터로 얻은 전리층 지연 값을 이용하여 태양 극대기 및 극소기, 위도, 계절 등에 의한 전리층의 변화 양상을 비교하였으며, 이를 1차, 2차, 3차 미분하여 비교한 결과 2차 및 3차 미분한 전리층 수직지연에 대해 정상상황 시의 경향성이 사라지는 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 이상상황에 대한 감시값을 제시한다. 또한 앞서 분석한 정상상황 전리층 변화 특성을 활용하여, 이상상황을 검출할 수 있는 기준값(threshold) 설계 방법을 소개하고 제시하였다. 도출된 감시값 및 기준값에 대해 오경보율(false alarm rate)을 분석하였으며, 2011 도호쿠 지진 당시의 일본 및 한국의 기준국 데이터를 이용하여 전리층 이상상황 검출을 확인하였다.

Keywords: earthquake, tsunami, ionospheric disturbances, tec

Speaker Seonho Kang