[신기술] 극지연, 새로운 북극 해빙 두께 추정 방법 개발

방출되는 마이크로파로 산란 정도 측정…20년 전 변화도 추정 가능

수면 아래 해빙 부피까지 추정해…기후변화로 인한 예측 가능

 

해양수산부(장관 조승환)와 극지연구소(소장 강성호)는 북극 해빙(海氷)의 기존 방법의 한계를 크게 개선한 두께를 추정하는 새로운 기술에 대한 연구를 지난 10월 국제 학술지인 『대기와 해양기술(Journal of Atomospheric and Oceanic Technology)』에 게재했다.

해빙(海氷)은 해수가 냉각되어 빙결된 형태의 바닷물에 떠 있는 얼음덩이로, 태양 빛을 반사하는 ‘거울판’ 역할을 담당해 지구의 온도를 낮추는 기능을 수행한다. 최근 지구온난화의 영향은 이 해빙에도 영향을 미쳐, 해빙이 더 녹게 되면서 북극해는 더 많은 태양빛을 흡수하게 됐다. 이로 인해 따뜻해진 북극의 바다와 대기가 한반도를 포함한 중위도에 영향을 미쳐 한파 등 이상기후를 초래하기도 했다.

해빙의 면적은 지구의 온도에 직접적인 영향을 미치는데 이는 해빙의 면적이 태양 빛을 반사하는 거울판의 크기를 결정하기 때문이다. 이에 1970년대 후반부터 인공위성을 활용하여 해빙의 면적을 관측하는 활동이 활발히 이루어져 왔으며, 특히 2019년 관측 결과에 따르면 지난 40년 간 북극 해빙 면적의 약 40%가 줄어들었다는 사실이 밝혀지기도 했다.

이러한 해빙의 변화를 보다 정확하게 분석·예측하기 위해서는 면적과 함께 두께의 정보도 필수적으로 확보해야 하는데, 그 이유는 해빙의 두께에 따라 녹는 속도가 달라지기 때문이다. 그러나, 인공위성을 통한 해빙의 관측은 위 표면인 면적만 직접적으로 볼 수 있도록 설계되어 있어 보다 정확한 해빙의 두께를 확인하는데 어려움이 있다.

기존 연구방법의 문제점을 해결하기 위해 극지연구소 김현철 박사 연구팀은 새로운 두께 추정 방법을 개발했다. 해빙이 두꺼울수록, 해빙에서 방출되는 마이크로파는 더 긴 구간을 통과해야 하므로 더 많이 퍼지게 된다(산란정도가 강해진다). 따라서 마이크로파 신호를 수신하는 위성으로 해빙의 산란정도를 알게 되면, 역으로 해빙의 두께를 추정할 수 있다. 북극 바다를 덮고 있는 해빙의 광범위한 두께 정보를 확보할 수 있는 것이다. 

 

또한, 이번에 개발한 해빙 두께 추정 방법은 과거 다른 위성에서 확보한 자료에도 적용할 수 있어 주목된다. 본 연구에서 사용된 자료는 20여 년 전부터 관측한 위성자료로, 새로운 해빙 두께 추정 방법을 사용하면 지난 약 20년 간의 겨울철 북극해빙 두께도 추정할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이번 연구를 통해 그동안 면적 위주로 이루어졌던 북극 해빙의 관측 범위를 두께로 확장시켜 해빙의 부피 변화를 알아낼 수 있게 됐다. 새로운 추정 방법으로 수면 아래에 있는 해빙의 부피까지 알아낼 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 기후변화에 따라 북극 해빙의 부피가 얼마나 사라졌고, 앞으로 어떻게 변화할 것인지 더 정확히 예측할 수 있게 된 것이다. 

연구팀은 앞으로 특히 여름철 북극 해빙의 두께를 산출하는 데 관련 기술을 집중 활용할 계획이다. 여름철은 북극 해빙이 더위로 가장 많이 녹기 때문에 두께 변화가 가장 심하다. 따라서 기후를 연구하는 전문가들의 주요한 연구대상이 되고 있는데, 국내외 기후변화 전문가들은 늦어도 2050년에는 여름철 북극해빙이 사라질 것으로 전망하고 있다. 새로운 두께 추정방법을 활용하면, 여름철 북극해빙의 변화를 보다 정확히 알아낼 수 있을 것이다.

해양수산부 조승환 장관은 “극지연구소는 인공위성을 이용한 원격탐사 등 북극 연구에 꾸준히 매진해 왔으며, 이를 기반으로 북극 해빙 두께를 계산하는 혁신적인 방법을 개발할 수 있었다”라며, “앞으로도 관련 연구를 지원하여 기후변화가 북극에 미치는 영향을 보다 정밀하게 진단하고 대응할 수 있도록 하겠다"고 말했다.

[『워터저널』 2022년 12월호에 게재]