“천안함 지진파 잠수함 충돌 때 고유진동수와 일치”. “천안함, 잠수함과 충돌” 과학적 근거

 

 

 

 

“천안함, 북한 어뢰 아닌 잠수함과 충돌” 주장 나와
耽讀 | 등록:2014-12-01 12:32:35 | 최종:2014-12-01 12:34:57

천안함이 북한 어뢰가 아니라 잠수함과 충돌했다고?   지난 주말 포털 실시간 뉴스에는 이 같은 내용이 상위 순위에 올랐습니다. 갑자기 이 같은 기사가 관심을 가졌던 것은 지난 20일 국제 학술지 ‘음향학과 진동학의 진전’(Advances in Acoustics and Vibration·AAV) 온라인판에, 경성대 김황수 물리학과 명예교수와 영국 케임브리지대학 연구원(기계공학)인 머로 카레스타(Mauro Caresta)가 쓴 공동 연구 논문 때문입니다. 지난 29일 KBS는 <지진파 연구 결과 “천안함, 잠수함과 충돌” 주장> 제목 기사에서 “김 교수와 머로는 ‘정말 무엇이 천안함을 침몰시켰는가?’(What Really Caused the ROKS Cheonan Warship Sinking?)라는 제목의 이 논문에서, 천안함 침몰 당시 백령도에서 관측된 지진파 주파수를 분석한 결과, 천안함이 잠수함과 충돌해 침몰한 것으로 보인다고 밝혔다”고 보도했습니다.   이어 “연구진은 당시 지진파가 저주파인 8.5㎐ 기본 진동수의 주파수에서 강한 피크 진폭을 보이는 데 주목했다”면서, “이 지진파는 8.5㎐의 정수배(2·3·4배) 주파수에서도 차례로 강한 피크 값을 보이는 ‘조화 주파수’ 형태로 분석됐다”고 전했습니다. 특히 “연구진은 수중 폭발에 의한 지진파에서는 이러한 조화 주파수를 가진 지진파가 나타나지 않는다고 설명했다. 정부가 천안함 침몰의 원인으로 지목한 어뢰 폭발을 부정한 것”이라고 이 방송은 보도했습니다.   그럼 어뢰가 아니라면 무엇때문에 천안함은 침몰했을까요? 대신 연구진은 조화 주파수는 일반적으로 악기와 같은 조형물, 즉 기하학적 형태의 금속 물체에서 일반적으로 나타난다고 설명했다. 연구진은 잠수함을 기하학적 형태의 금속 물체(튜브형)라고 가정하고 연구를 진행한 결과, 튜브형 금속 조형물 축 진동의 고유 진동수 스펙트럼과 지진파 관측 결과가 '만족스럽게' 일치하는 것을 발견했다고 설명했다.   이를 토대로 연구진은 백령도에서 관측된 지진파가 잠수함과 천안함이 충돌했을 때 잠수함에서 발생하는 자연 진동수와 일치한다고 결론 내렸다. 잠수함의 크기(10% 오차범위)가 길이 113m, 지름 5.6m일 것이라는 구체적인 추정도 덧붙였다.   ▲김황수 경성대 명예교수(물리학)와 머로 카레스타 영국 캠브리지 대학 연구원의 공동 학술논문 이미지. 천안함과 충돌한 것으로 설정한 튜브형 잠수함 개념도(오른쪽).     잠수함 충돌설은 천안함 침몰 직후부터 나왔습니다. 당시 한미가 그 해역에서 훈련을 했다는 이유를 들어서입니다. 하지만 정부는 이를 부인했고, 북한 어뢰로 인한 침몰이라고 공식 발표했습니다. 이번 논문에 대해 국방부 김민석 대변인은 KBS와의 통화에서 “천안함 침몰 조사에는 (정부만이 아니라) 민간 전문가가 참여했고, 한국, 미국 등 여러 나라가 나섰다”며, “그 결과 어뢰에 의한 수중 폭발이 원인인 것으로 밝혀졌다”며 논문 내용을 반박했습니다.   하지만 서재정 전 존스홉킨스대 교수는 미디어오늘과 이메일 인터뷰에서 “이 논문의 결론은 나로서도 놀랍다”며, “피타고라스가 발견했던 것을 수학적으로 좀 정교하게 다듬은 것인데, 지진파에서 이러한 하모닉스를 찾아낼 수 있다는 것은 미처 생각하지 못했던 부분”이라고 말했습니다. 본글주소: http://www.poweroftruth.net/news/mainView.php?uid=3530&table=byple_news

 

 

 

**************************************************************************************************

 

 

“천안함 지진파 113m 잠수함 충돌 때 고유진동수와 일치”

김황수 카레스타 연구팀 국제학술지에 게재…잠수함충돌론 최초의 과학적 근거 제시

 

 

 

 

천안함의 지진파가 폭발이 아닌 113m의 대형 잠수함과 충돌했을 때 나타나는 고유진동수(주파수)와 일치한다는 연구결과가 나와 주목된다.

 

김황수 경성대 물리학과 명예교수와 영국 캠브리지대 연구원 머로 카레스타 박사는 지난 20일 국제학술지 ‘음향학과 진동학의 진전(Advances in Acoustics and Vibration)’에 게재된 학술논문 ‘천안함 침몰의 진짜 원인은 무엇인가’(What Really Caused the ROKS Cheonan Warship Sinking?)에서 이 같은 연구결과를 발표했다.

 

그동안 지진파가 폭발의 '움직일 수 없는 데이터'로 주장돼 왔으나, 실제 연구결과는 폭발이 아닌 충돌에서 나타나는 주파수였다는 것은 천안함 학계에도 충격적인 분석으로 받아들여지고 있다.

이로써 천안함의 원인이 폭발론 뿐 아니라 충돌론도 과학적인 근거를 토대로 논쟁을 벌일 수 있는 기반이 마련됐다는 평가가 나온다.

 

이들은 지진파에서 나오는 특유의 주파수, 조화주파수에 주목해 이 주파수의 특징과 패턴을 분석한 결과, 버블제트 폭발에서 나타나는 주파수와 무관하며, 오히려 거대한 강철로 이뤄진 잠수함과의 충돌시 나타나는 주파수와 일치한다는 결론을 냈다고 밝혔다.

 

이들은 이 논문에 대해 “천안함의 침몰과 사고순간 기록된 지진파 신호 대역에 대한 것으로, 그 지진파 스펙트럼은 8.5 헤르츠 대역에서 강한 피크의 진폭과 조화주파수를 보여준다”고 설명했다.

특히 이 주파수들은 수중폭발로 나타난 물기둥의 진동들로 설명돼 왔으나, 과학계에서조차 그것의 정당성에 대한 의문이 제기돼왔다고 이들은 지적했다.

 

김황수 경성대 명예교수(물리학)와 머로 카레스타 영국 캠브리지 대학 연구원의 공동 학술논문 이미지.

김황수 경성대 명예교수(물리학)와 머로 카레스타 영국 캠브리지 대학 연구원의 공동 학술논문 이미지. 천안함과 충돌한 것으로 설정한 튜브형 잠수함 개념도(오른쪽).

이들은 “이 연구가 천안함 사고 순간 발생한 지진파가 113m 길이의 잠수함에서 나오는 진동의 고유주파수와 일치한다는 것을 보여준다”며, “이 같은 발견은 천안함이 어뢰나 수중기뢰에 의한 폭발 보다는 오히려 대형 잠수함과 충돌 때문에 침몰했을 가능성을 제기한다”고 밝혔다.

 

이들이 핵심적으로 제시하는 지진파의 특성은 “천안함 사고당시 기록된 지진파의 스펙트럼 대역에서 8.5㎐(헤르츠)와 그 정수배에서 나타나는 최고값(peaks)들이 113m 길이의 잠수함에서 나오는 고유진동수와 상당히 일치한다”는 것이다.

이들은 “이 결과는 천안함이 잠수함과 충돌했을 가능성을 제시한다”며 “대형 잠수함 선체의 두께가 고강철로 만들어진 6cm 이상일 것으로 추정되는 반면, 천안함의 두께는 1.2cm의 철과 알루미늄으로 알려져 있기 때문에 잠수함이 입었을 손상은 거의 무시할 수준”이라고 추정했다.

 

천안함 사고 당시 “이 연구는 천안함 사고당시 기록된 지진파(신호)의 최대 스펙트럼 대역에서 특유의 주파수가 113m 길이의 대형 잠수함의 고유진동수와 일치하며, 진동의 선대칭 모드(n=0)가 천안함을 침몰시킨 원인인 잠수함과 정면으로 충돌했다는 것을 제시한다는 것을 보여준다”며, “이 연구가 46명의 죽음을 낳은 천안함 침몰의 미스터리한 원인을 밝히는 새로운 조사의 출발점이 되기를 바란다”고 전했다.

 

이와 관련해 이 논문 저자인 김황수 경성대 명예교수는 미디어오늘과 이메일 인터뷰에서 “이 논문을 쓰게 된 동기는 순순한 학문적 호기심이 작동한 것이고, 따라서 학문적 가치가 있기에 이 분야 저널에 실린 것으로 생각해달라”고 밝혔다.

 

김 교수는 이 논문의 연구범위에 대해 “113 미터 잠수함에 고유진동수중 가장 낮은 주파수 대역인 0.1~40Hz에 국한된 것으로, 이 주파수 대역에서는 잠수함을 단순히 튜브(보온병 같은)로 보고 (이 진동수가) 그 축 진동의 기본 진동수에 해당된다”며 “이것이 지진파 주파수 스펙트럼과 잘 맞다”고 밝혔다. 오차범위에 대해 김 교수는 10% 정도라고 제시했다.

 

김황수 경성대 명예교수(물리학)와 머로 카레스타 영국 캠브리지 대학 연구원의 공동 학술논문 이미지. 천안함 지진파가 전달되는 경로도.

특히 천안함 사고 당시 나타난 지진파의 파형이 수중폭발의 파형이 아니라는 근거에 대해, 김 교수는 “이 파형의 특징은 8.5Hz와 이 주파수의 약 2배(17.7㎐), 2배(17.7㎐), 4배(34㎐)가 (잇달아) 관측되는데, 만약 버블제트 (폭발시의) 파형이려면, ‘2배’와 ‘4배’의 주파수는 없어야 한다”며 “그렇다면 이 파형이 나온 것은 당연히 튜브형 잠수함”이라고 주장했다.

이와 관련해 김 교수는 “이 연구는 군사적 측면에서 새롭고 이용가치가 충분하다고 본다”고 연구의 효용성 측면도 언급했다.

 

서재정 전 존스홉킨스대 교수는 미디어오늘과 이메일 인터뷰에서 “이 논문의 결론은 나로서도 놀랍다”며, “피타고라스가 발견했던 것을 수학적으로 좀 정교하게 다듬은 것인데, 지진파에서 이러한 하모닉스를 찾아낼 수 있다는 것은 미처 생각하지 못했던 부분”이라고 평가했다.

 

서 전 교수는 “김황수 교수가 오랫동안 추적을 해서 알아낸 것으로, 공저자인 카레스타 영국박사는 이전에도 러시아 잠수함인가의 충돌을 유사한 방식으로 입증했던 것으로 안다”며, “이번 논문에서 사용된 분석방법도 그 때 사용됐으며, 이 분야에서는 전문가로 안다”고 설명했다.

 

천안함 함미

 

[ 조현호 기자 ]

 

******************************************************************************************************

 

 

김황수 “천안함 지진파 조화주파수 튜브형 잠수함뿐”

[인터뷰] 경성대 명예교수, ‘113m 잠수함 충돌’ 국제학술논문 “수중폭발로 이 주파수 안나와”

 

 

 

천안함 사고당시 발생한 지진파의 특유한 주파수 형태와, 113m 길이 잠수함이 충돌했을 때 나타나는 주파수(고유진동수)가 일치한다는 연구결과를 국제학술지에 게재한 김황수 경성대 명예교수(물리학)가, 폭발로는 이러한 주파수가 나타나지 않는다고 밝혔다.

 

김 교수와 머로 카레스타 캠브리지대 연구원이 최근 국제학술지 ‘음향학과 진동학의 진전(Advances in Acoustics and Vibration)’에 제출해 게재된 ‘천안함 침몰의 진짜 원인은 무엇인가’(What Really Caused the ROK’s Cheonan Warship Sinking?)는, 천안함의 잠수함 충돌설이 단순한 ‘괴담’이나 ‘유언비어’가 아니라 과학적으로도 가능성이 있다는 것을 논증했다는 평가를 받는다.

 

김황수 교수는 지난 1일 미디어오늘과 이메일 인터뷰에서, 지진파에 기록된 특유의 8.5㎐가 약 2배(17.7㎐), 3배(26㎐), 4배 등으로 나타난 ‘조화주파수’(harmonics)가 폭발시엔 나타나기 어려운 이유로 ‘주파수’를 일으키는 경계조건을 강조했다.

 

김 교수는 “과학교과서 음향분야에 나오는 것처럼, ‘유리관의 공명주파수’ 설명 부분과 원리적으로 동일하다”며, “유리관 윗부분(즉 수면)과 아랫부분의 경계조건이 같지 않으면 2배, 3배, 4배가 나타나지 않는다”고 설명했다.

김 교수는 천안함의 경우 “위쪽은 대기와 물로, 아래쪽은 물과 땅인 상태이므로 위와 아래의 경계조건이 다르다”고 설명했다. 실제로 지진파에서 나타난 조화주파수와 달리, 천안함 선체에서 나온 고유진동수는 전혀 다른 것으로 합조단 보고서에 나와 있다.

 

▲ 김황수 경성대 명예교수와 머로 카레스타 캠브리지대 연구원이 최근 국제 학술지에 발표한 천안함 지진파 분석논문 캡쳐.

김 교수는 “폭발시엔 2배, 3배, 4배 등의 ‘조화주파수’는 나타나지 않는다”며, “이런 파형은 일반적으로 폭발로 일어나는 파형이 아니다”라고 밝혔다. 그는 앞서 인터뷰에서 “이 파형이 나온 것은 당연히 튜브형(원통형) 잠수함”이라고 말했다.

 

김 교수와 카레스타 연구원은 논문에서 “천안함 침몰과 사고순간에 기록된 지진파 스펙트럼에서 8.5㎐에서 최대진폭과 조화주파수(정수 배의 주파수)가 나타나 연구의 동기를 얻었다”고 설명했다.

 

이들은 과거 국방부와 일부 과학자들이 지진파 주파수를 수중폭발에 의한 물기둥에서 나타난 음파로 설명해왔다는 점을 들어 “수중폭발이 주파수 ‘ƒ₁=c/4H’(c는 수중음파의 속도 ~1.5km/s, H는 생긴 물기둥의 깊이 H=44m)에 따라, 기본 주파수에서 특유의 홀수배 조화주파수가 물기둥에 의해 나타난다는 이론에 기초하고 있다”며, “그러나 지진파는 ‘2ƒ₀는 약 17.7㎐’, ‘4ƒ₀은 약 34.4㎐ 등 정수배로 기록된 것처럼 홀수배가 아니다”라고 지적했다. 이런 분석 결과의 타당성에 의문을 가질 수밖에 없다고 김 교수팀은 전했다.

 

‘나중에 도달한 T파를 중복 판독함에 따른 것’이라는 주장에 대해서도, 김 교수 연구팀은 “하나의 추측에 불과하며, (그런 주장을) 뒷받침하는 어떠한 증거나 시뮬레이션(모의실험) 결과도 없다”고 지적했다.

이들의 논증방식은 원통형(cylindrical)이면서 끝부분도 원통형 잠수함 선체 모형을 설정한 뒤, 잠수함의 고유진동수 ‘ƒ’에 관한 식을 도출해 원통의 반지름, 밀도, 두께 등의 해를 얻는 것이다. 축방향, 즉 길이축방향(n=0인 모드)일 경우 나타나는 진동수는 8.5㎐, 17.1㎐, 25.5㎐, 34.0㎐ 등으로 8.5㎐의 연속된 값이 나온다(논문의 표1).

 

‘프뤼게’의 운동미분방정식에 의해 얻은 ƒ에 관한 식 ‘fm⁰ ≈ m/2L × CL/√r’과 행렬식을 통해 각각 밀도(약 7800㎏/㎥), 탄성계수(2.1 × 10¹¹N/㎡), 푸아송비(수직변형비 0.3), 강체표면에서의 종파 속도(CL=5.450㎞/s)의 물리적 성질을 가진 강철로 만들어졌을 것으로 추정된다고 김 교수와 카레스타 연구원은 제시했다.

또한 이들은 이 값들을 통해 잠수함의 길이 ‘L=113m’와 반지름 5.65m, 선체 두께 0.0565m(5.65㎝)를 얻었다고 설명했다.

 

▲ 김황수 경성대 명예교수와 머로 카레스타 캠브리지대 연구원의 천안함지진파 분석 논문. 저자들은 미분방정식에서 도출한 주파수 관련식을 통해 잠수함 규격을 추정했다.

특히 이들은 논문에서 합조단이 보고서에 기록한 천안함의 고유진동수가 지진파의 주파수와 안맞다는 점을 지적하기도 했다.

천안함 주선체의 ‘상하방향 고유진동 해석결과’에 대해, 합조단은 고유진동수가 2.3㎐, 4.74㎐, 7.71㎐, 10.41㎐, 13.40㎐로 계산된 것을 두고, 김 교수와 카레스타 연구원은 “분명히 이 고유진동수들은 기록된 지진파에서 나오는 특유의 조화 주파수와 일치하지 않는다”고 지적했다.

 

김 교수와 카레스타 연구원은 논문에서 약 ‘10% 오차율’이 발생한다고 밝혔다.

이를 두고 김 교수는 이메일 인터뷰에서 “오차범위는 잠수함의 사이즈에 대한 것”이라며, “이 범위 사이즈 내에 조정해도 8.5㎐를 얻을 수 있다”고 밝혔다.

 

▲ 김황수 교수 등의 논문에 있는 '단순화한 잠수함 모델'과 '실제 잠수함 모델'에서 나타나는 주파수 내역(왼쪽·표1)과 해당 주파수에서 나타는 피크값 그래프.

 

[ 조현호 ]