동물들의 이상행위 탐지를 통해 지진 조기 경보

 

우리나라 기사:  동물들의 '식스 센스' 이용해 지진 조기 경보

동물들의 ‘식스 센스’ 이용해 지진 조기 경보 – Sciencetimes

 

관련 유튜브 동영상: youtu.be/zP8 QNAZPRD8

 

Ethology에 실린 연구 논문: Potential short-term earthquake forecasting by farm animal monitoring

Potential short‐term earthquake forecasting by farm animal monitoring

 

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요약

독일에 있는 연구팀이, 지진이 빈번하게 발생하는 이탈리아 농장의 동물들에게 행동 감지센서를 부착하고, 2019.12월부터 3분마다 센서로부터 전송되는 데이터를 분석해서 동물들이 지진 발생 전에 보이는 행동 패턴을 모델링 함.

 

이 모델링에 의해 실제 이상행위 판정이 나서 경보가 울린 적 있는데, 이 경보 이후 3시간 후 지진이 발생함

 

지진 감지하는 동물 관련 예전 기사를 찾아보니,

대부분 아래와 같은 패턴의 기사.

 

1. 지진이 있었는데, 어떤 동물들이 이러이러한 이상한 행동들을 보였다 하더라.

지난 2008년 중국 쓰촨성에서 지진이 일어나기 나흘전 지진의 진앙인 쓰촨성 원촨 부근의 단무 마을에서 두꺼비 10만마리의 대규모 이동이 있었다.

 

2. 동물들이 이러한 행동을 보이는 이유는 동물들의 이러이러한 능력 때문 일 것이라 한다.

동물들은 지진파 중 p파를 감지할 수 있다. 지진이 발생할 때는 p파와 s파가 있는데 지진을 측정하는 관측소에서 지진의 기록을 보면 가장 빠른 속도인 p파가 먼저 감지된다. 동물들은 이런 빠른 속도의 p파의 진동을 느끼고 대피를 한다.

 

3. 결론은, '신기하긴 하지만 과학적이지 않고, 이러한 동물들이 행동을 가지고 지진경보로 쓸 수 없다'

한국교원대 생물교육학과 ... 교수는 “중국과 이탈리아 일부에서 일어난 지진에서 동물들이 세로토닌 증후군의 영향을 받은 것으로 알려졌지만 모든 지진에 이 이론을 적용하기엔 개연성이 다소 부족하다” 라 말했고 덧붙여 “동물들이 예지능력을 보여준 사례는 계속 나오고 있지만 실질적으로 활용하기 까지는 과학적으로 이를 증명해야 한다는 숙제가 놓여있다.” 라고 말했다.

 

이처럼 지금까지의 기사는, 동물들이 지진의 전조를 감지하는 것 같고 신기하긴 한데, 과학적으로 밝혀지진 않았다. 정도였는데, 이러한 동물들의 행동 패턴을 빅데이터 분석을 해서, 드디어 과학적으로 유의미한 결과를 얻어냈다는 것입니다.

 

동물들의 행동 패턴을 통해 지진경보가 가능하다는 최초의 과학적 접근인 듯.

 

지진 전조를 감지하는 것은 과연 동물들의 어떤 능력 때문일까?

각종 기사에서 동물들이 지진을 감지하는 것은 '이러이러한 능력 때문일 거야'라는 것을 모아 보면,

 

지진이 발생할 때는 p파와 s파가 있는데 지진을 측정하는 관측소에서 지진의 기록을 보면 가장 빠른 속도인 p파가 먼저 감지된다. 동물들은 이런 빠른 속도의 p파의 진동을 느끼고 대피를 한다.

지진이 일어나기 6시간 전 지표면에 강한 중력이 작용하면서 암석에 전기가 일어난다. 전기는 갈라진 바위 틈새로 흘러 들어가 지하수를 분해하면서 ‘에어로졸’이라는 수증기를 만들어 낸다. 이 수증기가 지표면 위로 올라와서 민감한 신경을 가진 동물들을 자극하여 세로토닌이라는 호로몬이 분비되도록 한다. 세로토닌이 많이 분비되면 극도로 흥분을 하거나 헛것이 보이는 증상이 나타난다. 즉 지진이 일어나기 전 동물들은 이러한 이유로 인해 이상증세를 드러낸다.

코끼리는 발바닥에 진동을 느끼는 미세한 세포가 있어서, 지진 초기의 미세한 진동을 느낄 수 있다.

 

내 생각:

• 한두 가지가 아니라 여러 가지 센싱 능력이 다 동원되는 것이 아닐까? 지진이라는 것이 땅 밑에서 이루어지는 아주 거대한 물리적 충돌이기에, 거기서 발생하는 전파, 충격에 의한 진동, 발생하는 열, 그리고 그 열과 충격에 의한 암석과 주변 화학물들의 변화 등등을, 전파를 잘 느끼는 동물은 전파를, 냄새를 잘 맡는 것들은 냄새를 등등
• 이렇게 어떤 능력으로 지진을 캐치할까 가 중요한 것이 아니고, 위의 독일 연구팀처럼 "ok, 동물들의 어떤 능력으로 지진을 미리 감지하는지는 모르겠으나, 동물들의 능력을 믿고 이들의 이상행동을 분석해서 지진 경보를 할 수 있게 해 보자"라는 접근 방법이 더 인류에 도움이 되는 생각인 듯.

 

어떤 동물들이 지진 감지 능력이 있을까?

관련하여 우리나라에 이 같은 연구를 한 논문 있네요.

 

1) 지진재난 발생 전 동물 이상행동 목격 사례 조사 분석. 2016. 이소희 http://j-kosham.or.kr/journal/view.php?viewtype=pubreader&number=325#!po=75.0000

 

 

2) 동물 이상행동과 지진 전조 가설 검증 연구동향 및 한계점. 한국재난정보학회 논문집 제13권 제1호. 2017. 이소희. https://www.dbpia.co.kr/Journal/articleDetail?nodeId=NODE08976874

 

1번 논문에 따르면,

• 이소희 국립재난안전연구원 박사팀이 국내·외 동물의 이상행동 목격 사례 739건을 분석한 결과 포유류(51%), 어류(20%), 조류(19%)가 전체의 90%를 차지
• 포유류 가운데 가장 큰 비중을 차지한 것은 고양이와 개

 

1번 논문에서, 이번 독일팀 연구결과와 연관돼서 특이한 사항은,

포유류(Mammals)의 경우, 지진발생 직 전에 불안행동(Nervous)과 울음소리(Crying)에 대한 이상행동이 두드러지게 나타남을 알 수 있다. 또한 1일부터 6일전에 흥분행동(Excited), 행동둔화(Slow to react), 섭식장애(Eating&)와 같은 이상행동이 다수 목격됨을 알 수 있다. 어류(Fishes)에서는 지진 발생 6시간 전에 집단행동(Group behavior)이 다수, 조류(Bird)에서는 직전 및 수일 전에 울음소리(Crying), 1일 전 집단행동(Group behavior) 관련 이상행동이 두드러지게 목격됨을 알 수 있다.

이런 점으로 보면, 집단적인 이상행동의 감지는 포유류보다 오히려 어류나 조류를 통해 하는 게 낫지 않겠나 하는 생각도 해보게 됩니다. (독일 연구팀은 포유류에 대해서 함)

 

 

독일 연구팀이 사용한 센서

3차원 가속 센서(3D acceleration sensor)를 동물들 몸에 부착함

 

 

이 센서는 자이로스코프를 이용해서 3차원 방향의 움직임을 센싱 할 수 있습니다.

 

센서 살 수 있는 곳: https://m.eleparts.co.kr/goods/view?no=4071866

 

아두이노로 3D 센서 회로 만들기: https://blog.naver.com/eduino/220887867791

 

 

독일 연구팀이 사용한 데이터 모델링 방법

 

지진에 대해서는, 가축이 있는 축사를 기준으로 해서 얼마나 떨어졌는지와 PGA(Peak Ground Acceleration) 값 데이터 화

 

가축들의 이상행동 데이터를 뽑아내기 위해서,

• 일상적인 행동은 제외.
  : 일상적인 행동을 뽑아내기 위해서 푸리에 시리즈로 주파수 변환을 해서, 일상적으로 일어나는 패턴 뽑아냄 
• 나머지 데이터에 대해서 abnormal detection 함

 

여기에 사용된 프로그램 소스 코드: https://doi.org/10.5061/dryad.q2bvq83gq

--> 들어가 봤더니, 링크가 깨져있는지 접근할 수 없었음

 

 

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우리나라에서도 충분히 연구할 수 있는 항목이라는 생각이 듭니다. 

 

우리나라 데이터 분석의 대가님들... 주식시장의 패턴만 연구하지 말고 이러한 쪽에도 관심을 가지면 좋겠습니다. 

 

예를 들어, 

• 벌들의 이상행동 분석을 통한 xxx 연구 
• 메기를 이용한 포항지역 지진 경보 시스템 구축 
• 대규모 젖소 집단에 대한 이상행동 탐지를 통한 지진 탐지 등등

 

-끝-