인터넷을 계속 작동시키는 심해 '긴급 서비스'

전 세계 디지털 통신의 99%가 해저 케이블에 의존합니다. 케이블이 끊어지면 온 나라의 인터넷에 재앙이 될 수 있습니다. 바다 밑의 결함을 어떻게 고칠까요?

1929년 11월 18일 오후 5시가 조금 지나서 땅이 흔들리기 시작했습니다. 캐나다 뉴펀들랜드 남쪽의 손가락 모양의 돌출부인 부린 반도 해안 바로 앞에서 규모 7.2의 지진이 저녁의 평화를 깨뜨렸습니다. 주민들은 처음에는 약간의 피해만 보았습니다. 굴뚝 몇 개가 쓰러진 것 뿐이었습니다 .

하지만 바다에서 보이지 않는 힘이 움직이고 있었습니다. 오후 7시 30분경, 13m 높이(43피트)의 쓰나미가 부린 반도에 상륙했습니다. 총 28명이 파도로 인한 익사나 부상으로 목숨을 잃었습니다.

지진은 지역 사회에 파괴적이었지만 바다 깊숙한 곳에도 오래 지속되는 영향을 미쳤습니다. 그것은 잠수함 산사태를 유발했습니다. 역사 기록에 따르면 사람들은 당시 이를 깨닫지 못했습니다. 아무도 그러한 수중 산사태가 존재한다는 것을 몰랐기 때문입니다. 퇴적물이 지진 및 기타 지질 활동으로 인해 교란되면 물이 더 농축되어 산을 따라 눈사태가 쏟아지듯이 아래로 흘러내립니다 . 탁류라고 불리는 잠수함 산사태는 로렌시아 대륙사면의 지진 진원지에서 1,000km(621마일) 이상 떨어진 곳을 시속 50~70노트(57~80mph)의 속도로 흘러갔습니다.

당시 산사태는 발견되지 않았지만, 그것은 단서를 남겼습니다. 그 과정에서 당시 최신 통신 기술이 등장했습니다. 대서양 해저 케이블입니다. 그리고 그 케이블이 끊어졌습니다. 총 28곳에서 12개가 끊어졌습니다 . 28곳 중 일부는 지진과 거의 동시에 끊어졌습니다. 하지만 나머지 16곳은 훨씬 더 긴 기간에 걸쳐 끊어졌는데, 케이블이 지진 59분 후부터 13시간 17분 후까지, 진원지에서 500km(311마일) 떨어진 곳에서 일종의 신비한 물결 무늬로 차례로 끊어졌습니다. ( 세계 인터넷을 위협하는 해저 강 에 대해 자세히 알아보세요 .)

지진 자체에 모두 끊어졌다면 케이블이 모두 동시에 끊어졌을 텐데, 과학자들은 왜 끊어지지 않았을까, 왜 하나씩 끊어졌을까 궁금해하기 시작했습니다. 

1952년이 되어서야 연구자들은 케이블이 왜 그렇게 넓은 지역에 걸쳐 연이어 끊어지고 진원지에서 멀어질수록 느려지는 간격으로 끊어지는지 알아냈습니다. 그들은 산사태가 케이블들을 강타했고 끊어진 케이블이 해저를 가로질러 움직임을 추적했다는 것을 알아냈습니다. 그때까지 아무도 탁류의 존재를 알지 못했습니다. 이 케이블들이 끊어졌고 끊어진 시간에 대한 기록이 있었기 때문에 표면 위와 아래의 해양 운동을 이해하는 데 도움이 되었습니다. 복잡한 수리 작업을 일으켰지만, 인간의 시야에서 멀리 떨어진 매혹적인 자연 현상을 기록하는 우연한 과학 도구가 되었습니다.

그 후 수십 년 동안 심해 케이블의 글로벌 웹이 확장되면서, 그 수리 및 유지관리는 다른 놀라운 과학적 발견으로 이어졌습니다. 완전히 새로운 세계를 열고, 그 어느 때보다 해저를 감시할 수 있게 되었고, 기록적인 속도로 통신할 수 있게 되었습니다. 동시에, 우리의 일상 생활, 소득, 건강 및 안전도 인터넷에 점점 더 의존하게 되었고, 궁극적으로 이 복잡한 해저 케이블 네트워크에 의존하게 되었습니다. 그렇다면 케이블이 끊어지면 어떻게 될까요?

해저 케이블은 바다 밑에서 글로벌 웹을 형성하여 우리 모두를 연결해줍니다

데이터가 이동하는 방식

해저에는 140만 km(870,000마일)의 통신 케이블이 있으며 , 지구상의 모든 바다를 덮고 있습니다. 끝에서 끝까지 이 케이블을 놓으면 태양 지름만큼 뻗어 있으며, 모든 디지털 데이터의 99%를 전송합니다 . 하지만 이렇게 중요한 것에 비해 놀라울 정도로 가늘어서 지름이 2cm도 안 되거나 호스파이프 너비 정도입니다.

1929년의 대규모 케이블 정전이 반복되면 북미와 유럽 간 통신에 상당한 영향을 미칠 것입니다. 그러나 "대부분의 경우 글로벌 네트워크는 놀라울 정도로 회복력이 뛰어납니다."라고 국제 케이블 보호 위원회의 해양 환경 고문이자 잠수함 시스템에 대한 극한 사건의 영향을 연구하는 마이크 클레어는 말합니다. "매년 글로벌 네트워크에 150~200건의 피해가 발생합니다. 따라서 140만 km에 비하면 그렇게 많은 것은 아니며, 대부분의 경우 이러한 피해가 발생하면 비교적 빨리 복구할 수 있습니다."

그렇게 얇은 케이블로 어떻게 인터넷을 작동시키고, 치명적인 정전을 피할 수 있을까?

19세기에 최초의 케이블이 놓인 이래로, 해저 화산 폭발에서 태풍과 홍수에 이르기까지 극한의 환경적 사건에 노출되었습니다. 그러나 가장 큰 피해 원인은 자연적이지 않습니다.

 

케이블이 끊어지는 이유는 상어가 케이블을 물어뜯기 때문이라는 생각은 이제 일종의 도시전설이 되었습니다.

영어: 대부분의 단층은 전 세계 어디에 있는지에 따라 70-80%의 수치가 달라지는데, 이는 닻을 내리거나 트롤선 그물을 끌어서 케이블에 걸리는 것과 같은 우발적인 인간 활동과 관련이 있다고 해저 케이블 수리를 담당하는 해저 엔지니어링 회사인 Global Marine의 유럽, 중동 및 아프리카 유지 관리 책임자인 Stephen Holden이 말했습니다. 이러한 단층은 일반적으로 200-300m 깊이에서 발생하지만(그러나 상업적 어업은 점점 더 깊은 바닷물로 확대되고 있습니다. 어떤 지역에서는 북동 대서양에서 1,500m까지). 전 세계 단층의 10-20%만이 자연 재해와 관련이 있으며, 더 자주 해류로 인해 바위에 마찰되어 "분로 단층"이라고 하는 현상이 발생하는 곳에서 케이블이 얇아지는 것과 관련이 있다고 Holden은 말합니다.

(케이블이 상어에게 물려서 끊어진다는 생각은 이제 도시 전설이 되었다고 클레어는 덧붙인다. "상어가 케이블을 손상시키는 사례가 있었지만 케이블 산업에서 케블라 층을 사용해 강화했기 때문에 오래 전에 사라졌습니다.")

그러나 케이블은 깊은 바닷물에서는 얇고 가볍게 유지해야 복구와 수리에 도움이 됩니다. 해수면 아래 수천 미터에서 크고 무거운 케이블을 끌어올리면 엄청난 부담이 가해집니다. 해안선에 가까운 케이블은 그물과 닻에 걸릴 가능성이 더 높기 때문에 더 잘 보호되는 경향이 있습니다.

대기 수리선 군대 

오류가 발견되면 수리선이 파견됩니다. Alcatel Submarine Networks의 해양 운영 담당 부사장인 Mick McGovern은 "이 모든 선박은 기지에서 항구까지 10~12일이 걸리도록 전 세계에 전략적으로 배치되어 있습니다."라고 말합니다. "오류가 있는 곳을 파악하고 케이블[과] 중계기 본체에 로드할 시간이 있습니다." 이는 케이블을 따라 이동하는 신호의 강도를 높여줍니다. 그는 "본질적으로 시스템이 얼마나 큰지 생각하면 기다릴 시간이 오래 걸리지 않습니다."라고 말합니다.

1929년 뉴펀들랜드 지진으로 인한 마지막 해저 케이블 손상을 수리하는 데 9개월이 걸렸지만, McGovern은 현대식 심해 수리는 위치와 날씨에 따라 1~2주가 걸릴 것이라고 말합니다. "물 깊이와 위치를 생각하면 나쁘지 않은 해결책입니다."

그렇다고 해서 한 나라의 인터넷이 일주일 동안 다운된다는 것은 아닙니다. 많은 나라는 최소한 필요한 양보다 더 많은 케이블과 그 케이블 내의 더 많은 대역폭을 가지고 있어서, 일부가 손상되더라도 다른 케이블이 그 빈틈을 메울 수 있습니다. 이것을 시스템의 중복성이라고 합니다. 이러한 중복성 때문에 우리 대부분은 해저 케이블 하나가 손상되어도 알아차리지 못할 것입니다. 아마도 이 기사가 로드되는 데 평소보다 1~2초 더 걸릴 것입니다. 극단적인 상황에서는 이것이 한 나라를 온라인 상태로 유지하는 유일한 방법이 될 수 있습니다. 2006년 대만 해안에서 발생한 규모 7의 지진으로 남중국해에서 수십 개의 케이블이 끊어졌지만 , 소수는 온라인 상태를 유지했습니다.

 

깊은 바닷물에서는 거대한 수중 쟁기가 케이블을 위한 참호를 파고 있습니다.

손상을 수리하기 위해 선박은 그래플링 후크 또는 그래플링 후크를 사용하여 케이블을 들어올리고 잘라내어 느슨한 끝을 수면으로 끌어올린 다음 큰 모터 구동 드럼으로 선수를 가로질러 감습니다. 그런 다음 손상된 부분을 윈치하여 내부 공간으로 옮겨 결함을 분석하고 수리한 다음 보트에서 육지로 신호를 보내 테스트하고 밀봉한 다음 부표에 부착한 다음 케이블의 다른 쪽 끝에서 프로세스를 반복합니다.

양쪽 끝이 고정되면 각 광섬유를 현미경으로 이어 붙여 연결 상태가 양호한지 확인한 다음 모든 제조업체의 케이블과 호환되는 범용 조인트로 밀봉하여 국제 수리 팀의 작업을 더욱 편리하게 만든다고 맥거번은 말합니다.

심해 케이블은 과학 장비로도 활용될 수 있어 바다 속 생명에 대한 통찰력을 제공합니다

수리된 케이블은 다시 물속으로 내리고, 보트 교통량이 더 많을 수 있는 얕은 물에서는 참호에 묻습니다. 고출력 제트기가 장착된 원격 조종 수중 차량(ROV)은 케이블을 놓을 수 있도록 해저로 트랙을 폭파할 수 있습니다. 더 깊은 물에서는 제트기가 장착된 쟁기가 작업을 수행하고 위의 대형 수리 선박이 해저를 따라 끌고 갑니다. 일부 쟁기는 무게가 50톤이 넘고, 극한 환경에서는 더 큰 장비가 필요합니다. 예를 들어 McGovern이 회상한 북극해의 한 작업에서는 케이블을 4m 묻고 영구 동토층을 관통할 수 있는 110톤 쟁기를 끌고 가는 선박이 필요했습니다. 

바다 바닥의 귀

케이블을 깔고 수리하는 과정에서 놀라운 과학적 통찰력이 생겨났습니다. 처음에는 끊어진 케이블이나 산사태처럼 우연히 일어났지만 나중에는 과학자들이 의도적으로 케이블을 연구 도구로 사용하기 시작하면서 의도적으로 일어났습니다.

심해에서 얻은 이러한 교훈은 19세기에 최초의 대서양 횡단 케이블이 놓이면서 시작되었습니다. 케이블 제작자들은 대서양이 가운데에서 얕아지는 것을 알아차리고, 우연히 대서양 중부 해령을 발견했습니다.

오늘날 통신 케이블은 고래, 선박, 폭풍, 공해의 지진을 감지하는 "음향 센서"로 사용될 수 있습니다 .

케이블에 발생한 손상은 업계에 "심해에 존재하는 위험에 대한 근본적인 새로운 이해"를 제공한다고 클레어는 말한다. "화산 폭발 후 바다 아래에 산사태가 있다는 것을 알 수 없었을 겁니다. 피해가 없었다면요."

어떤 지역에서는 기후 변화로 인해 문제가 더 어려워지고 있습니다 . 서아프리카의 홍수로 인해 콩고 강에서 캐년 플러싱이 증가 하고 있는데 , 이는 홍수 후 대량의 퇴적물이 강으로 흘러드는 현상입니다. 이 퇴적물은 강어귀에서 대서양으로 버려지고 케이블을 손상시킬 수 있습니다. "우리는 이제 케이블을 하구에서 더 멀리 놓는 것을 알고 있습니다."라고 맥거번은 말합니다.

전문가들은 일부 피해는 불가피할 것이라고 예측합니다. 2021-2022년 헝가 통가-헝가 하파이 화산 폭발로 태평양 섬나라 통가와 전 세계를 연결하는 해저 인터넷 케이블이 파괴되었습니다. 인터넷 연결이 완전히 다시 작동하기까지 5주가 걸렸지 만, 일부 임시 서비스는 일주일 후에 복구되었습니다. 이 거대한 폭발(36마일( 58km) 높이로 화산재 를 뿜음 )은 비정상적으로 큰 사건이었지만 화산 활동 지역에 있는 섬나라를 연결하는 것은 항상 어느 정도 위험이 따른다고 홀든은 말합니다.

그러나 많은 국가에는 여러 개의 해저 케이블이 연결되어 있어, 네트워크가 위기 상황에 다른 케이블을 통해 복구될 수 있으므로 하나의 결함 또는 여러 개의 결함이 발생하더라도 인터넷 사용자는 이를 알아차리지 못할 수도 있습니다.

"이것은 케이블 경로의 지리적 다양성이 필요한 이유를 잘 보여줍니다." 클레어가 덧붙여 말했습니다. "특히 열대성 폭풍과 지진, 화산이 있는 남태평양과 같은 지역의 작은 섬은 특히 취약하며 기후 변화로 인해 다른 지역이 다른 방식으로 영향을 받고 있습니다." 

어업과 운송이 더욱 정교해짐에 따라 케이블을 피하는 것이 더 쉬워질 수 있습니다. Holden은 운송에 자동 식별 시스템(AIS)이 도입되면서 닻을 내리는 손상이 줄어들었다고 말합니다. 일부 회사에서는 속도를 줄이고 닻을 내리는 데 설정된 패턴을 따를 수 있는 서비스를 제공하기 때문입니다. 하지만 어선이 덜 정교하고 소규모 승무원이 운영하는 지역에서는 여전히 닻 손상이 발생합니다.

클레어는 그런 장소에서 사람들에게 케이블이 있는 위치를 알려주고 인지도를 높이는 것이 한 가지 방법이라고 덧붙였습니다. "모든 사람에게 인터넷이 계속 운영되는 것이 이익이 됩니다."