미국 국립과학재단(NSFNational Science Foundation)이 지원한 연구팀은 남극 해빙의 고분해능 3D 지도(three-dimensional map)를 생성할 수 있는 무인 수중 잠수정(AUV; autonomous underwater vehicle)의 테스트를 성공적으로 수행했다. SeaBED라고 알려진 이 잠수정은 과거에는 접근할 수 없었던 남극 반도의 세 곳의 지역에서 해빙의 부빙(floes, 바다에 떠다니는 해빙)의 밑면을 측정하여 지도를 제작할 수 있었다.

이 연구의 결과는 Nature Geoscience 저널에 발표됐다. 호주 남극 및 해양 과학 연구소(Institute of Antarctic and Marine Science), 남극 기후 및 생태계 협력 연구소(Antarctic Climate and Ecosystem Cooperative Research Centre), 미국 우즈홀 해양 연구소(Woods Hole Oceanographic Institution) 및 영국 남극 조사단(British Antarctic Survey) 등이 공동으로 이 프로젝트를 수행했다.

이 논문의 공동 저자이며 우즈홀 해양 연구소 소속의 연구원인 Ted Maksym은 성공적인 SeaBED 배치가 해빙에서 대규모 변화를 모니터링하고 이해하는 데 도움을 주기 위하여 요구되는 일상적인 종류의 수중 측정기(underwater measurements)를 만드는데 중요한 첫 단계라고 밝혔다.

이러한 노력으로부터 얻은 성과는 빙하 아래 AUVs로부터의 관측이 가능하고, 관측을 통하여 매우 풍부한 자료를 얻을 수 있다는 점이라고 그는 밝혔다. 이 연구는 대규모로 일어날 변화와 빙하에서 어떤 일이 일어나는지를 모니터링 및 이해하기 위하여 우리가 필요로 하는 일상적인 측정을 생성하는 중요한 단계라고 Maksym은 밝혔다.

대부분의 해양 측량 도구가 해저에서 조사를 진행하는 한편, SeaBED의 위쪽을 주시하는 수중 음파 탐지기(upward-looking sonar)는 빙하 아래에 대한 지도의 제작을 가능하게 해준다고 우즈홀 해양 연구소 소속의 공학자이며 AUV를 구축하고 운영했던 Hanumant Singh는 밝혔다.

AUV는 20~30 미터 깊이에서 운영됐으며, 잔디 깎는 기계 모형으로 추진됐다. 이러한 자료는 해빙의 밑면의 고분해능 3-D 수심 측량(bathymetric survey)을 형성하기 위하여 합병됐다. 길이 약 2미터(meter), 무게와 약 200킬로그램(kilogram)인 노란색의 SeaBED 로봇은 저속 사진 측량에 대한 강화된 안정성을 로봇에 제공하는 쌍동선(twin-hull) 디자인을 가진다.

해빙의 밑면에 대한 지도의 제작과 함께 AUV의 배치는 소프트웨어, 운항 및 음향 통신 등의 관점에서 도전과제가 될 수 있다고 Singh는 밝혔다.

SeaBED의 기동성과 안정성은 밀집된 얼음 조건에서 재생뿐 아니라, 세부적인 유빙 규모의 지도 제작과 배치가 이루어지는 이러한 응용에 대한 배치를 이상적으로 만드는 요인이라고 그는 덧붙였다. 연구진이 보다 더 큰 무인 수중 차량을 이용하여 연구진이 직면했던 조건 하에서 많은 임무를 수행하는 데는 어려움이 따랐다.

NSF는 극한 환경에서 원격 센서를 적용하여 남극과 같은 해양을 이동하는 최신 도구를 개선하기 위하여 SeaBED의 개발 및 배치를 지원했다.

과학자들은 해빙의 두께를 측정하기 위하여 다양한 기술과 기법을 사용한다. 인공위성 관측은 우주에서 큰 규모의 두께를 측정할 수 있지만, 자료를 정확하게 해석하는 것은 얼음 위를 덮고 있는 눈 때문에, 어려울 수 있다. 선박으로부터 이루어진 가시적인 관측과 함께 시추공(drilling holes)에 의해 해빙에 대하여 이루어진 측정은 보다 더 완벽한 그림을 구축하는데 중요하다. 그러나 해빙이 보다 더 두껍게 분포되어 있는 지역에 대하여는 접근이 어렵기 때문에, 분석된 자료의 격차가 발생할 수 있다. 현재 과학자들은 SeaBED를 이용하여 이러한 격차를 메울 수 있는 귀중한 새로운 도구를 확보하고 있다.

그림1> 영국 연구 선박인 James Clark Ross호로부터 배치됐던 SeaBED 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 11월 28일]