바다는 인류에게 무한한 가능성과 자원을 제공하는 미지의 영역입니다. 지구 표면의 71%를 차지하는 해양은 아직도 많은 부분이 탐험되지 않은 채 남아있습니다. 이러한 광활한 해양을 탐사하고 연구하기 위해서는 특별한 도구가 필요한데, 그 중심에 해양 과학 연구선이 있습니다. 오늘은 다양한 해양 과학 연구선의 종류와 이들이 해양 탐사에서 어떤 역할을 하는지 자세히 알아보겠습니다.
해양 과학 연구선의 종류와 특징
해양 과학 연구선은 크기와 목적에 따라 다양한 종류로 나눌 수 있습니다. 각 연구선은 특정 연구 목적에 맞게 설계되어 다양한 해양 탐사와 연구 활동을 수행하고 있습니다.
1. 대형 종합 해양과학연구선
대형 해양과학연구선은 5,000톤급 이상의 대형 선박으로, 대양에서의 심층 연구와 장기간 탐사를 위해 설계되었습니다. 이러한 연구선은 다양한 종류의 첨단 장비를 갖추고 있어 포괄적인 해양 연구를 수행할 수 있습니다.
대표적인 예로 한국해양과학기술원(KIOST)의 이사부호가 있습니다. 2016년에 취항한 5,894톤급 이사부호는 심해 영상카메라, 생물 시료 채취 장비, 다중음향측심기, 초정밀 자율 위치제어장치 등 40여 종의 최첨단 연구 장비를 갖추고 있습니다. 이사부호는 북서태평양과 인도양에서 기후변화 연구, 해양생물자원 탐사, 심해저 광물자원 및 해양 바이오 자원 확보와 개발 등 다양한 해양과학 연구에 활용되고 있습니다.
주요 수행 기능:
- 지구물리(중·천해 및 심해저 지형도 탐사), 해저지층 및 지질 탐사
- 해양 순환기후 탐사(기상 및 수중 이산화탄소 등), 해류 특성 및 파고조사
- 심해저 광물자원 및 수중자원 탐사, 지자기 조사, 실시간 중력 탐사
- 어군 및 수중 생물자원탐사, 해저화산, 열수구 탐사 등
2. 중형 종합 해양연구선
중형 해양연구선은 약 1,000~3,000톤급으로, 지역해와 연안 해역 연구에 주로 사용됩니다. 이러한 연구선은 대형 연구선에 비해 작지만, 여전히 다양한 연구 장비를 갖추고 있어 다목적 해양 연구를 수행할 수 있습니다.
한국의 온누리호는 1992년에 취항한 1,370톤급 해양조사선으로, 한국 최초의 본격적인 해양조사선입니다. 온누리호에는 정밀 탐사 장비가 탑재되어 있어 태평양 심해저 망간단괴와 석유자원 탐사를 국내 기술로 수행할 수 있게 되었습니다. 온누리호는 비록 현재 선령이 30년을 넘었지만, 해양방위 작전해역 환경조사, 수중 영상 탐사, 탄성파 지질탐사 등 다양한 연구 활동에 여전히 활용되고 있습니다.
3. 소형 연안 연구선
소형 연안 연구선은 주로 500톤 미만의 선박으로, 연안 해역과 특정 지역의 해양 환경 모니터링 및 단기간 연구에 사용됩니다. 이러한 연구선은 이동성이 뛰어나 특정 지역의 집중적인 연구에 적합합니다.
KIOST의 이어도호와 장목호 시리즈가 대표적인 소형 연구선입니다. 이어도호는 357톤급으로 1992년에 취항했으며, 해양기상 및 수중 이산화탄소 등 해양 순환기후 탐사와 해류 특성 조사 등의 활동을 수행합니다. 장목1호와 장목2호는 각각 연안 해저 지질 및 수중자원 탐사, 울릉도·독도 인근 해역의 해양환경 조사 등 특정 지역의 해양 연구에 활용되고 있습니다.
4. 특수 목적 연구선
특수 목적 연구선은 특정 연구 분야에 특화된 선박으로, 예를 들어 쇄빙연구선, 물리탐사연구선, 해양생물 연구선 등이 있습니다. 이러한 연구선은 특수한 목적에 맞게 설계되어 특정 분야의 심층 연구에 활용됩니다.
2022년에 첫 운항을 시작한 독도누리호는 독도와 울릉도 주변 바다의 생물과 해양환경 조사에 특화된 연구선입니다. 41톤 규모로 최대속도는 시속 약 50km이며, 알루미늄으로 만든 쌍동선 형태를 갖추고 있습니다. 고성능 산소 충전기, 다이빙 지원 장비, 정밀 수심측정기 등을 갖추고 있어 독도와 울릉도 바닷속 깊은 곳까지 조사할 수 있습니다.
한국지질자원연구원의 탐해3호는 세계 최초의 물리탐사연구선으로, 해저자원 탐사를 위해 특별히 설계되었습니다. 첨단 물리탐사 장비를 탑재하여 해저 에너지 자원과 광물 자원 탐사에 특화되어 있습니다.
해양 연구선의 핵심 장비와 기술
현대 해양 연구선은 첨단 장비와 기술을 갖추고 있어 다양한 해양 연구를 수행할 수 있습니다. 이러한 장비와 기술은 해양 과학의 발전에 크게 기여하고 있습니다.
1. 해저 지형 및 지질 탐사 장비
- 다중 음향측심기(Multibeam Echo Sounder): 해저 지형을 3D로 매핑하는 장비로, 수심과 해저지형을 동시에 관측합니다. 이사부호의 EM122는 최대 11,000m 수심까지 측정 가능합니다.
- 지층탐사기(Sub Bottom Profiling system): 해저면 아래 지층 구조를 파악하는 장비로, 해저 퇴적층과 지질 구조를 연구하는 데 활용됩니다.
- 해상중력계(Marine Gravity Meter): 중력 변화를 측정하여 해저 자원과 지질 구조를 파악하는 장비입니다.
2. 해양환경 관측 장비
- CTD(Conductivity, Temperature, Depth): 수층별 수온, 염분, 수심을 측정하는 기본적인 해양 관측 장비입니다.
- 초음파 유속계(ADCP): 수층별 해류의 속도와 방향을 측정하는 장비로, 이사부호의 ADCP는 최대 1,000m 수심까지 측정 가능합니다.
- 표층 수온·염분·이산화탄소 측정기(Thermosalinograph): 선박 운항 중 표층해수의 물리·화학적 특성을 연속적으로 관측합니다.
3. 해양생물 연구 장비
- 과학어군탐지기(Scientific Echo Sounder): 해양생물의 분포와 이동을 관측하는 장비로, 이사부호의 시스템은 360° 전방위 관측이 가능합니다.
- 다층 플랑크톤 채집기(MOCNESS): 여러 수층의 플랑크톤을 동시에 채집하여 해양 생태계 연구에 활용됩니다.
- 해저영상그랩 관측기(TV grab): 심해 생물과 퇴적물을 실시간 영상으로 관찰하며 채취할 수 있는 장비입니다.
4. 위치 및 항해 시스템
- Dynamic Positioning 장치: 악천후에도 연구선의 위치를 정확히 유지할 수 있게 해주는 첨단 시스템입니다.
- 위성항법장치(DGPS): 센티미터 단위의 정밀한 위치 측정을 가능하게 합니다.
- 수중 위치 측정기(USBL): ROV나 심해 장비의 수중 위치를 정확히 추적하는 시스템입니다.
해양 연구선의 해양 탐사에서의 기여
해양 연구선은 다양한 분야의 해양 탐사와 연구에 기여하며, 이를 통해 해양 과학과 기술의 발전을 이끌고 있습니다.
1. 기후변화 연구 및 대응
해양은 지구 기후 시스템의 핵심 요소로, 해양 연구선은 해양-대기 상호작용, 해양 순환, 해양 산성화 등 기후변화와 관련된 다양한 연구를 수행합니다. 이사부호와 같은 대형 연구선은 북서태평양과 인도양에서 기후변화에 영향을 주는 대양의 순환을 연구하며, 이를 통해 기후변화 예측과 대응 전략 수립에 중요한 데이터를 제공합니다.
온누리호는 수중 이산화탄소 측정, 해양 순환 관측 등을 통해 기후변화에 따른 해양 환경 변화를 모니터링하는 중요한 역할을 수행해 왔습니다. 이러한 연구 결과는 국제 기후변화 협약과 정책 수립에 과학적 근거를 제공합니다.
2. 해양 자원 탐사 및 개발
해양 연구선은 심해저 광물자원, 에너지 자원, 생물자원 등 다양한 해양 자원을 탐사하고 개발하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 이사부호와 같은 대형 연구선은 심해저 광물자원 탐사에 특화된 장비를 갖추고 있어 망간단괴, 망간각, 열수광상 등 다양한 해저 자원을 탐사할 수 있습니다.
온누리호는 1994년 우리나라가 태평양 클라리온-클리퍼톤 해역에서 15만㎢ 크기의 광구를 UN에 등록하는 데 결정적인 역할을 했으며, 이후 태평양 심해저 자원 탐사를 주도해 왔습니다. 탐해3호와 같은 물리탐사연구선은 해저 지질 구조와 에너지 자원 탐사에 특화되어 있어 국가 자원 안보에 중요한 기여를 하고 있습니다.
3. 해양 생태계 연구 및 보전
해양 연구선은 해양 생태계의 다양성, 구조, 기능을 연구하고 보전하는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 해양 생물 채집 장비와 관측 시스템을 통해 해양 생물의 분포, 다양성, 생태적 특성을 연구하고, 이를 통해 해양 생태계 보전 전략을 수립합니다.
온누리호는 2010년에 태평양 심해열수구의 고온에서 서식하는 초고온성 고세균 ‘써모코커스 온누리누스 NA1’을 발견하는 등 심해 생태계 연구에서 중요한 성과를 거두었습니다. 이러한 발견은 새로운 생물자원 발굴과 함께 생명의 기원과 진화에 대한 이해를 넓히는 데 기여했습니다.
4. 해양 환경 모니터링 및 보전
해양 연구선은 해양 오염, 해양 쓰레기, 적조 등 다양한 해양 환경 문제를 모니터링하고 해결하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 연안 해역의 환경 변화를 지속적으로 관측하여 해양 환경 보전 정책 수립에 과학적 근거를 제공합니다.
이어도호와 장목호, 독도누리호와 같은 소형 연구선은 한반도 주변 해역의 해양 환경을 지속적으로 모니터링하며, 이를 통해 해양 환경 변화와, 연안 오염 관리, 생태계 보전에 중요한 데이터를 제공합니다.
5. 국제 해양 공동연구 및 협력
대형 해양 연구선은 국제 해양 공동연구와 협력을 주도하는 중요한 도구입니다. 특히 전지구적 해양 환경 변화를 종합적으로 파악하기 위해서는 국제공동연구가 필수적이며, 이때 첨단 연구선을 활용하면 국제 공동 연구와 탐사를 주도할 수 있습니다.
이희승 한국해양과학기술원장은 “지능형 연구선을 활용하면 국제공동 연구와 탐사를 주도할 수 있다. 새로운 글로벌 협력 과제 발굴이나 기후변화 대응과 탄소중립 등 국제적 협력과 해법을 선도하는 국가로 자리매김할 수 있는 것”이라고 강조했습니다.
미래 해양 연구선의 발전 방향
세계적으로 해양 연구선은 계속 발전하고 있으며, 더 첨단화된 기술과 장비를 갖추고 있습니다. 미래 해양 연구선의 발전 방향은 다음과 같습니다.
1. 지능형 연구선 개발
미래 해양 연구선은 AI와 자동화 기술을 적용한 지능형 연구선으로 발전하고 있습니다. 정밀 위치유지시스템, 예인체 수중위치추적시스템, 정밀 위성 네트워크 및 육상기지 원격제어시스템 등 첨단 기술을 탑재한 지능형 연구선은 더 효율적이고 정확한 해양 탐사를 가능하게 할 것입니다.
이희승 한국해양과학기술원장은 “인프라 측면에서는 온누리호를 대체할 수 있는, 시간·공간적으로 정밀하고 입체·안정적으로 해양 정보를 확보할 첨단 연구선이 필요하다”고 강조했습니다.
2. 친환경 연구선 기술
친환경 에너지와 추진 시스템을 갖춘 해양 연구선이 개발되고 있습니다. 신재생 에너지, 하이브리드 추진 시스템, 친환경 선체 설계 등을 통해 환경 영향을 최소화하는 연구선 기술이 발전하고 있습니다.
3. 개방형 해양 데이터 시스템
연구선에서 수집한 데이터를 공유하고 활용하는 개방형 해양 데이터 시스템이 중요해지고 있습니다. 국제 해양디지털화 추세에 발맞춰 국가적 공동자산인 연구선을 공공과 민간이 공동 활용하고, 수집 데이터를 ‘해양과학 데이터 오픈 플랫폼’으로 개방해 공유하면 국민과 기업이 체감할 수 있는 고품질 해양데이터 서비스 제공이 가능해집니다.
“국제 해양디지털화 추세에 발맞춰 국가적 공동자산인 연구선을 공공과 민간이 공동 활용한다면 다양한 시너지 창출도 기대할 수 있다”라고 이희승 원장은 말했습니다.
자주 묻는 질문
Q: 대한민국의 주요 해양 연구선은 무엇이 있나요?
A: 대한민국의 주요 해양 연구선으로는 한국해양과학기술원(KIOST)의 이사부호(5,894톤), 온누리호(1,370톤), 이어도호(357톤), 장목1호, 장목2호, 독도누리호(41톤) 등이 있으며, 한국지질자원연구원의 탐해3호와 같은 특수 목적 연구선도 있습니다.
Q: 해양 연구선에서 수행하는 주요 연구 분야는 무엇인가요?
A: 해양 연구선에서는 기후변화 연구, 심해저 광물자원 탐사, 해양생물자원 연구, 해양 환경 모니터링, 해저 지질 및 지형 연구, 해양 물리·화학·생물학적 특성 연구 등 다양한 해양 과학 분야의 연구를 수행합니다.
Q: 이사부호와 온누리호의 주요 차이점은 무엇인가요?
A: 이사부호는 5,894톤급 대형 연구선으로 2016년에 취항했으며, 대양에서의 장기간 탐사와 심해 연구에 특화되어 있습니다. 반면 온누리호는 1,370톤급 중형 연구선으로 1992년에 취항했으며, 한반도 주변 해역과 지역해 연구에 주로 활용됩니다. 이사부호는 더 다양하고 최신의 연구 장비를 갖추고 있으며, 운항 범위와 연구 능력이 더 뛰어납니다.
Q: 해양 연구선이 기후변화 연구에 어떻게 기여하나요?
A: 해양 연구선은 해양-대기 상호작용, 해양 순환, 해양 산성화, 해양 생태계 변화 등 기후변화와 관련된 다양한 연구를 수행합니다. 연구선에 탑재된 CTD, ADCP, 이산화탄소 측정기 등의 장비를 통해 해양의 물리·화학적 특성을 관측하고, 이를 통해 기후변화의 원인과 영향을 이해하고 미래 기후 변화를 예측하는 데 중요한 데이터를 제공합니다.
Q: 미래 해양 연구선은 어떤 모습으로 발전할까요?
A: 미래 해양 연구선은 AI와 자동화 기술을 적용한 지능형 연구선, 친환경 에너지와 추진 시스템을 갖춘 친환경 연구선, 실시간 데이터 공유와 활용이 가능한 개방형 해양 데이터 시스템을 갖춘 연구선으로 발전할 것으로 예상됩니다. 또한, 무인 자율 탐사선과의 연계 운용, 원격 제어 시스템 등 첨단 기술이 적용될 것으로 보입니다.
결론: 해양 과학 연구선, 미지의 바다를 여는 열쇠
해양 과학 연구선은 미지의 바다를 탐험하고 연구하는 데 필수적인 도구로, 다양한 해양 탐사와 연구를 통해 해양 과학과 기술의 발전을 이끌고 있습니다. 대형 종합 해양과학연구선부터 소형 특수 목적 연구선까지 다양한 종류의 연구선이 각자의 역할을 수행하며 해양의 비밀을 밝혀내고 있습니다.
특히 기후변화 연구, 해양 자원 탐사, 해양 생태계 연구, 해양 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 해양 연구선의 기여는 매우 중요합니다. 미래에는 더 첨단화된 지능형 연구선, 친환경 연구선, 개방형 데이터 시스템을 갖춘 연구선으로 발전하여 더 효율적이고 정확한 해양 탐사와 연구를 가능하게 할 것입니다.
해양과학기술 경쟁력은 해양연구 인프라 확보에 달렸고, 인프라의 핵심은 바로 ‘연구선’입니다. 세계 각국이 해양 주도권을 잡기 위해 경쟁하는 이 시대에, 첨단 해양 연구선의 개발과 운용은 국가의 해양 과학기술 경쟁력 강화와 글로벌 해양 문제 해결에 중요한 역할을 할 것입니다.
이희승 한국해양과학기술원장의 말처럼, “우리나라 해양과학 연구자들이 탐사 성능과 영역이 대폭 향상된 지능형 연구선을 활용해 세계 최고 수