북극해 '지구온난화 시한폭탄' 탐사
북극해 '지구온난화 시한폭탄' 탐사
  • 함예솔
  • 승인 2019.10.22 19:05
  • 조회수 1163
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얼음 부수며 항해하는 '아라온호'

얼음 뿌시고 나가자~ 아라온호. 출처: KOPRI
아라온호. 출처: KOPRI

국내에는 북극을 항해할 수 있는 쇄빙선, 아라온호가 있는데요. 아라온호는 남극해와 북극해처럼 얼어있는 바다에서도 얼음을 깨면서 항해가 가능한 선박입니다. 그래서 일반 선박이 항해할 수 없는 결빙 지역에서 항로를 개척할 수 있는데요. 덕분에 운항 중에 얼음에 갇힌 선박을 구조하는 역할을 수행하기도 화물 수송이 가능하도록 돕기도 합니다. 

 

극지연구소에 따르면 아라온호에는 85명이 승선할 수 있다고 하는데요. 최대 항속 거리가 17,000해리나 되기 때문에 물자보급 없이 지구를 한 바퀴 돌 수 있다고 합니다. 아라온호는 1미터 평평한 얼음 덩어리(평탄빙)을 3노트로 항해가 가능하다고 하는데요. 얼음을 깨고 앞으로 나아가야 하기 때문에 일반 선박에 비해 구조적으로 더 튼튼하고 엔진 출력도 굉장히 크다고 합니다. 또, 얼음에 부딪쳐도 안전하도록 선체의 외벽이 매우 두꺼운 저온용 특수 철판으로 만들어졌다고 해요. 

 

아라온호, 메탄가스 방출현상 포착

 

아라온호의 주요 업무는 남극과 북극의 결빙해역에서 극지연구를 수행하는 건데요. 남극과 북극 기지에 물자를 보급하거나 인원을 수송해주는 역할을 합니다. 얼마 전 아라온호는 10번째 북극항해를 마치고 국내로 귀환했는데요. 북극항해 3항차 연구팀(수석연구원 진영근 박사)은 한국 면적의 3분의 1 크기의 바다에서 메탄가스가 방출되는 현상을 관측하는데 성공했습니다.

  • 메탄가스?

메탄 가스는 이산화탄소 보다 온난화 효과가 25배나 강력한 온실기체인데요. 지난 2006년 유엔식량 농업기구 보고서에 따르면 온실 가스 배출  의 큰 요인 중 하나가 축산업이라고 밝혔는데요. 메탄은 소나 돼지 등 가축의 방귀나 트림, 분뇨에서 발생하기도 하기 때문입니다. 

지난 2010년 북극 동시베리아해 연안에서 확인된 메탄의 농도는 세계 평균보다 8배 이상 높다고 보고됐는데요. 전문가들은 북극의 대륙붕의 영구 동토층이 녹으면서 다량의 메탄가스를 방출한 것으로 추정합니다.  

  • 대륙붕?

 

대륙붕. 출처: Wikimedia Commons
대륙붕. 출처: Wikimedia Commons

 

대륙붕은 해안으로부터 깊이 약 200m까지의 완만한 경사의 해저지형을 말합니다. 대륙붕은 과거의 지형과 퇴적물이 현재의 침식·퇴적 작용이 겹쳐진 지역입니다. 따라서 석탄이나 석유는 물론 각종 지하자원이 부존된 높은 경제적 가치를 지닙니다. 

아라온호는 이전 탐사에서 고농도 메탄의 존재를 확인했습니다. 연구팀은 2년 전, 아라온호의 첫 번째 동시베리아해 연구항해에서 전 세계 바다 평균값보다 약 40배 이상 높은 해수층의 메탄 농도를 관측했는데요. '불타는 얼음' 가스하이드레이트와 '검은 황금' 망간단괴가 이 지역에 분포하고 있는 것을 최초로 발견했습니다. 

다중채널탄성파탐사측선 (오렌지색 선) 바닷물과 퇴적시료 채취 지점 (빨간․파란색 점, STxx), 척치해저고원 지역 (Box1), 동시베리아해 지역 (Box2). 출처: KOPRI
다중채널탄성파탐사측선 (오렌지색 선) 바닷물과 퇴적시료 채취 지점 (빨간․파란색 점, STxx), 척치해저고원 지역 (Box1), 동시베리아해 지역 (Box2). 출처: KOPRI

이번에는 32,000㎢ 크기의 지역에서 메탄농도를 입체적으로 관측하고 광역 자료를 확보했는데요. 연구팀은 동시베리아해의 대륙붕에서 4일간 메탄가스 방출 현상을 1초 단위로 측정했습니다. 그리고 격자 형태로 설계한 29개의 지점에서 바닷물과 해저 퇴적물의 시료를 채취했습니다. 분석 결과 바닷물에 녹아 있는 메탄가스의 최고 농도는 전 세계 평균의 약 5배 수준이었는데요. 연구팀은 채취한 시료를 활용해 동시베리아해 대륙붕의 고농도 메탄가스 방출현상과 지구온난화의 연관성에 대한 연구를 이어나갈 계획입니다. 

 

북극에 숨겨진 '검은 황금'과 '불타는 얼음'

 

이번 북극 항해에서는 지난번 항해 때 발견한 망간단괴와 가스하이드레이트의 광역적 분포를 확인하기 위한 탐사도 진행했는데요. 망간단괴와 가스하이드레이트는 모두 미래 자원으로 불립니다.

  • 망간단괴?

 

망간단괴와 망간단괴 나이테. 출처: KIOST 공식블로그
망간단괴와 망간단괴 나이테. 출처: KIOST 공식블로그

 

'검은 황금'으로 불리는 망간단괴는 해저에서 주로 발견되는데요. 망간(Mn)을 주 성분으로 하는 금속덩어리입니다. 망간단괴에서는 망간 외에도 철, 구리, 니켈, 코발트 등의 금속 원소의 함량이 높아 자원 유망성이 높습니다.

 

  • 가스하이드레이트?

 

2016년 9월 동시베리아해 척치해저고원에서 채취한 가스하이드레이트. 출처: KOPRI
2016년 9월 동시베리아해 척치해저고원에서 채취한 가스하이드레이트. 출처: KOPRI

 

가스하이드레이트는 일명 '불타는 얼음'으로 불리는데요. 녹으면서 160배의 메탄과 0.8배의 물을 배출합니다. 메탄은 강력한 온실가스이지만 천연가스의 주성분이기도 합니다. 이에 가스하이드레이트는 미래의 에너지원으로 꼽힙니다. 가스하이드레이트는 북극에 전 세계 매장량의 약 20%가 분포할 것으로 추정됩니다. 

연구팀은 가스하이드레이트를 채취할 수 있는 해저 언덕구조가 발달한 지역에서 1,500km 길이의 다중채널 탄성파탐사를 실시했습니다. 연구팀은 조사결과 첫 발견지로부터 270km 떨어진 지역에서 망간단괴를 찾아내 자원 부존의 가능성을 높였습니다.

  • 다중채널 탄성파탐사?

다중채널 탄성파탐사는 인위적으로 충격파를 발생시킨 후 지하 지층 경계면에서 반사되거나 굴절돼 돌아오는 파동을 다수의 센서가 설치된 수신장치로 기록하는 방법입니다. 주로 지하의 지질구조, 지층의물리적 특성을 분석하고 석유나 가스, 광물 등 지하자원을 찾는데 활용됩니다. 

북극 해빙.. 자꾸 자꾸 녹으면?

해빙 면적이 자꾸 줄어요..출처: AdobeStock
해빙 면적이 자꾸 줄어요..출처: AdobeStock

북극 해빙의 면적이 2012년에 이어 관측 사상 두 번째 최저값을 기록했습니다. 북극 해빙은 지구로 들어오는 햇빛을 반사해 열 흡수를 줄이는 '기온 조절자' 역할을 합니다. 따라서 해빙의 면적과 두께의 감소는 전 지구의 이상 기온과 밀접한 관계가 있습니다. 

 

해빙의 면적은 줄었지만 해빙이 녹으면서 떨어져 나온 거대한 얼음판들 때문에 탐사 지역으로 접근할 때 어려움이 따랐다고 하는데요. 이밖에도 연구팀은 지구 온난화로 서식지를 잃은 것으로 추정되는 북극곰이 해빙 캠프에 출몰하는 소동을 겪어야 했습니다. 극지연구소 윤호일 소장은 "이전 탐사 결과와 비교했을 때 북극이 매년 눈에 띄게 변하고 있다는 걸 볼 수 있다"며 "관측한 북극해의 정보를 과학자들과 공유하고 북극 보존을 위한 노력에 앞장서겠다"고 밝혔습니다. 


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