1. 검조기
해저지진이 모두 지진해일을 일으키는 것은 아니기 때문에 지진관측만으로 지진해일을 정확히 예측하기에 충분하지 않다. 국제 지진해일 정보센터의 로라 콩 박사에 따르면, 지진해일경보시스템의 초기 단계에 발표된 경보 중 최소 75%가 오보였다. 오보는 그 대가가 크며 사람들로 하여금 경보에 대해 무관심하게 만들 수도 있다. 지진 감시는 지진의 위치와 크기에 따라 잠재적인 지진해일을 예측하는 데 유용하지만, 지진해일 자체에 대한 직접적인 정보를 제공하지는 않는다.
보다 정확한 경보 시스템을 만들기 위하여 조위 관측소가 경보시스템에 추가되었다. 조위 관측소는 해수면 변화를 측정하는 검조기와 관측자료를 위성으로 전송하고 경보센터로 그 정보를 중계하는 장비로 구성되어 있다. 지진해일 경보센터는 해수면 정보를 사용하여 지진해일이 발생했음을 확인하거나 다수의 해수면 기록에 파괴적인 파도가 관측되지 않을 경우 지진해일 경보를 해제하기도 한다. 해수면 정보가 많을수록 경보센터는 더 빨리 지진해일의 영향을 정확히 예측할 수 있다.
2017년 기준 태평양의 해수면 관측망은 700개 이상의 해안관측소와 DART 심해 지진해일 측정기로 구성되어 있다. 해안 관측소의 경우가 10배 이상 저렴하며 유지 관리가 용이하기 때문에 가능한 한 해안관측소를 설치하고 있다. “그러나 조위 관측소 또한 한계가 있다. 검조기가 모두 해안에 위치해 있기 때문에 국지 지진해일의 접근에 대해 경고할 수는 있지만, 원거리 지진해일의 성장과 영향을 예측할 수는 없다.”(2004 Science Year)
미국해양대기청(NOAA)에 따르면, “검조기가 지진해일에 대한 직접적인 관측값을 제공하지만, 지진해일은 국지적인 해저지형과 항만의 형태에 따라 변형되기 때문에 다른 지역에 대한 지진해일의 영향을 예측하는 데 한계를 가지고 있다”라고 말한다.

<그림> 태평양지진해일경보센터(PTWC)의 조위관측망 (출처: 국제지진해일정보센터(ITIC))
2. DART 시스템
미국은 1997년에 NOAA의 “국가지진해일재해경감프로그램”이라 불리는 프로젝트를 통해 이와 같은 문제점 해결에 나섰다. DART(지진해일 심해 감지 및 통보)라 불리는 시스템의 일환으로 태평양에 심해 장비를 설치하였다.
각각의 DART 장비는 해저수압센서와 자동차 크기만한 해수면 부이로 이루어지는데, 수압센서는 닻에 연결되어 대양저에 정박된다. 센서는 지진해일파가 통과할 때 해수 부피가 증가하는 것에 따른 압력을 감지한다. 이 센서는 6,000m 이상의 깊이에서 파고를 단 1cm 증가시키는 지진해일도 감지할 수 있다.
해저수압센서는 수중 음파를 통해 가까운 해수면 부이로 관측자료를 전송하며, 이것은 다시 미국 기상 위성으로 전달된다. 위성은 이 정보를 버지니아, 월로프스 아일랜드의 지상수신관측소로 전달하며, 정보는 다시 여러 지진해일 경보센터로 보내진다.
리히터 규모로 최소 6.5의 지진이 발생하면 태평양 지진해일 경보센터의 직원들에게 이 사실이 알려진다. 과학자들은 자료를 분석하여 지진의 규모를 추정하고, 진앙 부근의 조위 및 DART 관측소에서 보내오는 지진해일이 해안의 수위를 상승시켰는지 다른 지역에 지진해일 위험을 일으킬 수 있는지에 대한 보고를 주시한다.

<그림> DART센서와 부이 시스템 (출처: 국제지진해일정보센터(ITIC))
지진해일이 태평양을 지나간다면, 1개 이상의 DART 관측소가 지진해일이 다가오고 있다는 것을 의미하는 수압의 증가를 보고할 것이다. 그러면 과학자들은 지진해일 수치모의 데이터베이스와 같은 다른 방법들을 사용하여 지진해일이 어디를 지나가고 있으며 언제쯤 해안을 강타할지 예측한다.
3. 지진해일파고계
현재 우리나라에 지진해일파고계는 울릉도(2006년 설치), 임원(2019년 설치) 지역 총 2곳에 설치되어 있다. 이 장비는 공중 발사형 초음파(Ultra Sonic Wave)방식을 사용하여 파고를 직접 측정하는 방식이며, 해안의 열악한 환경에 설치·운영되므로 바람과 염분으로부터 내구성이 강하게 제작되었다.
3.1 구성
3.1.1 수감부
⇒수감부는 비접촉식 공중포음파 센서와 온도보정용 온도센서로 구성되며, 측기탑의 가로대에 검출기와 측기탑 상단의 간이 백엽상에 보정용 온도계가 설치된다.
3.1.2 보정용 온도계
⇒초음파 방식을 이용하여 해일파고를 측정하는 검출기의 온도보정을 위한 기온계로 현재의 온도상태를 파악하는 기능을 한다.
3.1.3 자료수집처리장치
⇒초음파 방식을 이용하여 해일파고를 측정하는 검출기와 온도보정을 위한 기온계의 센서값을 받아 온도보정을 하는 기능과 입력된 신호를 RS-232 출력으로 변환하는
기능을 한다.

<그림> 지진해일파고계 구성
3.1.4 자료수집 프로그램
현장에 설치된 센서로부터 수집된 데이터를 수집?표출하는 프로그램으로 RS-232 통신 프로그램, TCP 소켓 송수신 프로그램, FTP 송수신 프로그램 및 표출 프로그램과 매니저 프로그램으로 구성된다. 자료수집 프로그램은 다음과 같은 기능을 하여야 한다.
① 해일 파고계와 RS-232방식으로 통신 하며 조위 값을 DB에 저장하여야 한다.
② 센서는 1초에 4번 초음파를 발사하여 수신 받은 데이터를 240개 단위로 이동 평균 연산하여 1초 데이터와 1분 데이터를 생성하여야 한다.
③ 수신 받은 데이터는 기상청 본청에 데이터를 전송하며 전송 방식은 TCP Socket과 FTP이다.
④ 센서에서 전송되는 데이터는 울릉도 기상대와 본청 양쪽에 모두 저장되어야 한다.
⑤ 실시간 자료 표출은 그래픽으로 처리되어야 하며, 표출 시간과 간격 등의 조정이 가능하여야 한다.
⑥ 해수면의 급격한 변화 또는 현재의 해수면과 예상 조위면과의 차이가 지정한 값 이상일 때 경보음을 발생시켜야 한다.
⑦ 실시간 그리고 후처리 과정으로 Filtering 기능, 평균파고 계산, 유의파고 계산, 최대파고 계산, Wave Spectrum 계산 기능을 포함하여야 한다.
⑧ 자료저장 방식은 ASCII 또는 Binary이어야 한다.
⑨ 조위변동을 Graphic 및 Digital 수치를 Real Time으로 화면에 표시하여야 하며 화면 변경으로 파형 감시도 가능하여야 한다.
3.1.5 설치지지대
해일파고계 및 지지대 자체의 중량을 지탱할 수 있도록 견고하고 부식되지 않는 재질로 구성되어야 되며, 지지대를 고정시킬 와이어줄과 설치 지지대 기초판은 외부 충격이나 악천후에 지탱할 수 있도록 튼튼하게 설치한다. 또한, 향후 유지보수 및 검출기 교체의 편리성을 도모할 수 있도록 제작?설치되어야 한다. 설치지지대의 규격은 다음과 같다.
① 기초판 설치를 위하여 기존 콘크리트 기초 800mm×800mm×800mm 절개 후 바닥면, 측면에 30개 이상 앙카볼트(20cm 이상)를 고정하여 콘크리트를 타설 하여야 한다.
② 파이프의 재질은 스테인리스 제작
③ 파이프의 두께는 5.0mm 이상
④ 파이프의 세로대의 지름(외경)은 250mm 이상
⑤ 파이프의 가로대의 지름(외경)은 120mm 이상
⑥ 파이프의 가로대의 길이는 5m, 높이는 7.5m±20cm
⑦ 기초판 강철의 두께는 15mm 이상
⑧ 기초판 규격은 600mm × 600mm 이상

<그림> 설치 지지대 규격 및 운영 시 구성도(좌), 유지보수 시 구성도(우) (출처: 기상청)
3.1.6 보호 울타리와 안내 표지판
지진해일파고계는 해상의 열악한 환경에 설치?운영되므로 보호울타리와 안내표지판은 바람과 염분으로부터 파손되지 않도록 충분히 견고하고 부식되지 않는 재질로 구성되어야 한다.
4. 우리나라의 지진해일 관측장비
기상청의 울릉도 및 임원지역 초음파식 해일파고계(15m 이상의 파고 관측 가능)와 국립해양조사원의 조위자료(50개소)를 공유하여 지진해일 감시에 활용하고 있다. 동해 지진해일 취약지역의 감시 강화를 위해 강원도 삼척 임원지역 해일파고계 1기를 2019년에 신설하였다.

<그림> 우리나라의 지진해일 관측장비