ELF는 Extremely Low Frequency의 약자입니다. ITU 통신 명명법에서는 3～30 Hz에 해당하지만 다른 연구 분야에서는 더 넓게 쓰기도 합니다. 관측을 해석할 때는 정확한 주파수, 측정한 장 성분과 조건을 명시합니다.
ELF·SLF·ULF 구분
| ITU 명칭 | 주파수 | 진공 파장 근사 |
|---|---|---|
| ELF | 3～30 Hz. | 100,000～10,000 km. |
| SLF | 30～300 Hz. | 10,000～1,000 km. |
| ULF | 300～3,000 Hz. | 1,000～100 km. |
전력계통의 50/60 Hz 연구에서는 넓은 의미의 ELF라는 표현을 쓰기도 합니다. 이 관례와 표의 구분을 설명하지 않은 채 3～30과 3～300 Hz를 교대로 정의하지 않습니다.
파장과 안테나 크기
진공에서 λ = c/f입니다. 10 Hz에서는 약 30,000 km, 100 Hz에서는 약 3,000 km입니다. 200 km라는 파장이 70～150 Hz 전체를 나타내지는 않습니다.
수 미터의 안테나는 이런 주파수에서 전기적으로 매우 작아 정합과 방사 효율이 어려울 수 있습니다. 가까운 곳에서 측정 가능한 자기장을 만드는 코일이 곧 효율적인 원거리 송신기는 아닙니다.
번개와 슈만 공진
번개는 전자기장을 여기합니다. 지표와 전리층 사이의 공동에는 전 지구적 공진이 있으며 첫 모드는 약 8 Hz 부근에 있습니다.
공진 피크에는 폭이 있고 전리층 상태와 뇌우 분포에 따라 달라집니다. 지구의 단일하고 고정된 기계 진동이나 일정한 진폭을 뜻하지 않습니다.
방전 가까이의 장과 멀리 떨어진 센서의 신호는 다른 조건입니다. 모든 번개 유래 ELF 측정에 100 kV/m를 부여할 수 없습니다.
전도성 매질의 침투
주파수를 낮추면 단위 경로의 감쇠가 줄어들 수 있지만 장은 계속 감소합니다. 균일한 좋은 도체 모델에서는 δ = √[2/(ωμσ)]를 진폭의 특성 깊이로 씁니다.
σ = 4 S/m, μ ≈ μ0라는 가정에서 10 Hz는 약 80 m, 100 Hz는 약 25 m입니다. 깊이 δ에서 진폭이 1/e로 줄어드는 의미이지 통신 가능 깊이를 보증하는 값이 아닙니다.
경계면, 발생원과 잡음도 중요합니다. 암석, 토양과 바닷물은 같은 전도도나 깊이를 갖지 않습니다. 모든 30 Hz 해수 경로에 0.03 dB/m를 적용하지 않습니다.
특수 통신과 지구물리 관측
이 영역은 일부 저속 통신, 지구물리 탐사와 전자기 관측에서 사용됩니다. 정보 용량은 유효 대역, 안테나, 전력, 잡음과 채널에 따라 달라집니다.
상대적으로 침투가 좋다는 사실이 고속 인터넷을 뜻하지 않습니다. 모든 장치가 1 bit/s 또는 특정 크기의 메시지를 15분에 보낸다는 공통 사양도 아닙니다.
장을 검출하는 일과 디지털 메시지를 복원하거나 정합 부하의 수신 전력을 측정하는 일은 구분합니다.
측정에서 확인할 항목
적합한 코일과 자력계는 자기장 성분을, 전계 센서는 다른 양을 측정합니다. 방향, 교정, 주파수 응답, 자체 잡음과 관측 시간을 기록합니다.
50/60 Hz와 고조파, 센서 움직임, 드리프트와 주변 장비를 구분합니다. V/m, T와 Hz는 교환 가능한 단위가 아닙니다. 피크 하나만으로 원인을 확정하지 않습니다.
관측을 과도하게 해석하지 않기
뇌우 등과의 상관을 주장하려면 대조 자료와 물리적 설명이 필요합니다. 작은 발생기로 구름이나 기후를 제어할 수 있다는 증거가 되지는 않습니다.
하나의 전자기 이상으로 지진의 날짜·위치·규모를 신뢰성 있게 예측할 수도 없습니다. 사후에 선택한 일치뿐 아니라 오탐과 독립 검증을 봅니다.
참고 자료는 ITU-R V.431 명칭, NASA 슈만 공진, USGS 지진 예측의 한계입니다.
