선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이곳은 이전에 가스 하이드레이트 조사를 위해 시추된 시추공이 위치한 지역이다. 잠수정 탐사는 해저면 영상관찰을 통해 시추공을 확인하고 시추공 주변 지역의 퇴적물을 채취하고자 하였다. 2015년 6월 18일 오전에 탐사가 시작되었고, 시추공 예상 위치 300m 전방에서 잠수정을 착지시킨 후 시추공 정점으로 잠수정 고도 3m를 유지하여 정밀지형을 확인하며, 잠수정 행동반경 범위(약 20m 내외)에서 영상탐사를 했으나, 시추공 흔적은 발견하지 못했다.
- 다중음향측심기를 이용하여 지형도 및 음향산란도를 획득하고, 기존 퇴적물 시료채취 정점을 활용하여 잠수정 조사 측선을 선정하였다. 조사 측선은 메탄수화물이 확인된 정점을 포함하였고, 해저면 영상관측을 통해 압력주상채니기로 채취하고자 하였다. Dive #02에서는 해저면 도달 후 1시간 10분 이후 잠수정 전원이 차단되어 퇴적물 시료채취 지점에 도달하지 못하고 잠수정을 회수하였다.
제안 방법
- 본 조사 시 획득한 탐사결과를 요약하면, 1) 동해 주요 해역 심해 해저면의 실제 영상을 획득하였고, 2) 수산 자원으로 중요한 홍게류의 서식밀도와 미 기록종의 생물을 포함한 주요 심해생물상 자료를 획득하였고, 3) 해저 협곡의 경사면 등 특이 지형을 확인하였으며, 4) 압력주상채니기를 이용한 현장의 교란되지 않은 퇴적물 주상 시료를 채집하였으며, 5) 외부에서 투기 유입된 폐물질 등의 심해 저서환경을 확인하였다. 이 같은 자료들은 기존 연구의 결과를 해석하거나 심해 서식지 환경을 이해 하는데 활용될 수 있다.
- 다중음향측심기를 이용하여 지형도 및 음향산란도를 획득하고, 기존 퇴적물 시료채취 정점을 활용하여 잠수정 조사 측선을 선정하였다. 조사 측선은 메탄수화물이 확인된 정점을 포함하였고, 해저면 영상관측을 통해 압력주상채니기로 채취하고자 하였다.
- 마지막 조사로 2015년 6월 25일에 실시된 Dive #10 탐사에서는 동일해역에서 5일전 Dive #06에서 설치한 연구용 통발(원형 및 상자형)을 회수하였다. 수거된 연구용 통발에는 홍게류 3개체와 큰 크기의 Buccinum속의 심해 고둥류(물레고둥류)가 50개체 이상 포획되었다.
- 조사내용은 고해상도 비디오카메라를 통한 해저면의 지형 및 퇴적상 특성, 심해생물상 관찰과 압력주상채니기를 사용한 퇴적물 채집, 심해생물 채집을 위한 원통 및 상자형의 두 가지 타입의 연구용 통발 설치 및 수거, 로봇팔을 이용한 심해생물 채집이었다. 모든 잠수 조사시 시간별로 잠수정 운용 및 관찰내용을 기록하였고, 조사 후 녹화된 자료와 대조하여 관찰된 내용과 시료 채집위치 및 환경정보를 참고하여 분석하였다.
- 전체 조사해역의 수심은 194∼2,080m였으며, 각각의 잠수시간은 조사목적과 장비의 상태, 해황에 따라 1∼6시간 정도가 소요되었다. 안전 확보를 위해 어구 설치지역을 피하여 주간에 조사하였다. 조사내용은 고해상도 비디오카메라를 통한 해저면의 지형 및 퇴적상 특성, 심해생물상 관찰과 압력주상채니기를 사용한 퇴적물 채집, 심해생물 채집을 위한 원통 및 상자형의 두 가지 타입의 연구용 통발 설치 및 수거, 로봇팔을 이용한 심해생물 채집이었다.
- 이곳은 홍게류, 복족류와 첨치목(order ophidiiformes)의 어류 등이 주로 관찰되었고, 홍게류가 걸을 때마다 다리들이 퇴적물 속에 깊이 빠지는 양상이 관찰되었다. 연구용 통발(원형)의 먹이를 절반 정도 으깨어 설치한 후 1시간 20분 정도 경과 후 수거하였다. 이 경우에 통발을 설치하자마자 붉은 대게 한 마리가 빠르게 접근하였고, 회수를 위해 재접근 했을 때에는 통발 주변에 6∼7마리의 대게들이 몰려있었다.
- Dive #02에서는 해저면 도달 후 1시간 10분 이후 잠수정 전원이 차단되어 퇴적물 시료채취 지점에 도달하지 못하고 잠수정을 회수하였다. 잠수정 점검 후 다시 수행된 Dive #03에서는 당초 예정된 2곳의 퇴적물 시료채취 지점에서 탐사를 수행하였다. Dive #03에서는 약 5시간 40분간 수행된 해저면 관측을 통해 메탄수화물 노출지역을 확인하고자 했으나, 찾지 못했다.
- 안전 확보를 위해 어구 설치지역을 피하여 주간에 조사하였다. 조사내용은 고해상도 비디오카메라를 통한 해저면의 지형 및 퇴적상 특성, 심해생물상 관찰과 압력주상채니기를 사용한 퇴적물 채집, 심해생물 채집을 위한 원통 및 상자형의 두 가지 타입의 연구용 통발 설치 및 수거, 로봇팔을 이용한 심해생물 채집이었다. 모든 잠수 조사시 시간별로 잠수정 운용 및 관찰내용을 기록하였고, 조사 후 녹화된 자료와 대조하여 관찰된 내용과 시료 채집위치 및 환경정보를 참고하여 분석하였다.
- 해미래와 해누비의 수중 위치추적은 해미래의 모선인 온누리호 우현 중앙에 수중음향위치추적시스템 수신기를 설치하여 운용하였다. 탐사에 사용된 해미래의 모선인 온누리호에 설치된 주요 장비는 1미터 해상도의 위성항법보정시스템(DGPS, differential global positioning system), KonMap 시스템을 적용한 종합항법통제 및 관리시스템(Navigation system), 정밀수심측정기(Precision Echo Sounder, SIMRAD EA-600), 다중빔 음향측심기(EM 120, Kongsberg Simrad Inc.), 그리고 천부지층탐사기(Sub-Bottom Profiler, BATHY-2000P) 이다. 이외에 무인잠수정 해미래로 운용될 것으로, 해저 퇴적물 채집을 위해 제작된 압력주상채니기(push corer)와 채집국자(scoop), 심해생물 채집을 위한 2가지 타입의 연구용 통발(사각형과 원형), 그리고 CO2-CH4 농도 측정센서가 장착 사용되었다.
- 1]. 해미래의 진수와 인양은 갑판 우현에 설치된 전용 크레인(20ton)을 이용하였고[Fig. 1], 해미래 상단 로프에 릴리즈 후크를 이용하여 진수하였고, 해미래 2차 케이블에 고정된 인양로프를 크레인 로프에 연결하여 인양하였다. 수중진수장치인 해누비의 진수와 인양은 온누리호의 A-프레임을 이용하였고, 견인용 윈치(Traction winch)를 이용한 잠항부상 방법을 사용하였다.
대상 데이터
- 설치 후, 주변 20-30m 이내 지형탐색 결과, 대략 면적(1m×1m) 내에 홍게류가 최대 4 개체, 첨치목(order ophidiiformes)에 속하는 어류가 최대 3 개체, Solasteridae과에 속하는 햇님불가사리류 최대 3 개체가 관찰되었다. 그 중 웅크리는 자세로 있는 햇님불가사리류와 퇴적물에 절반쯤 몸을 숨긴 Buccinum 속에 속하는 심해 고둥류(물레고둥류)를 뜰채로 채집하였다[Fig. 6].
- 본 정점은 지난 2013년 망간단괴 집광기인 미내로의 주행성능시험을 수행한 곳(수심 1,300m)이다. 이곳에서 첫 번째 측선을 통해 주행트랙을 확인하고, 두 번째 측선 운영을 통해 압력주상채니기로 퇴적물 시료를 채취하였다.
- 생물상이 상대적으로 풍부한 곳(수심 1,454m, 북위 36°05.9120', 동경 130°04.6872')에 연구용 통발(원형 및 상자형)을 설치하였다[Fig. 5-6].
- 마지막 조사로 2015년 6월 25일에 실시된 Dive #10 탐사에서는 동일해역에서 5일전 Dive #06에서 설치한 연구용 통발(원형 및 상자형)을 회수하였다. 수거된 연구용 통발에는 홍게류 3개체와 큰 크기의 Buccinum속의 심해 고둥류(물레고둥류)가 50개체 이상 포획되었다. 포획효율은 원형통발보다 사각통발이 높았고, 특히 고둥류 개체수가 높았고, 홍게류의 크기도 다른 정점에 비해 비교적 컸다.
- 이 지역(수심 200m 내외)에서는 생성원인 등의 정보가 거의 없는 함몰대(직경 30-40m, 깊이 5-6m 규모)의 영상 자료를 취득하였다. 탐사일자와 소요시간은 2015 년 6월 13일과 3시간 4분이었다.
- 본 정점은 지난 2013년 망간단괴 집광기인 미내로의 주행성능시험을 수행한 곳(수심 1,300m)이다. 이곳에서 첫 번째 측선을 통해 주행트랙을 확인하고, 두 번째 측선 운영을 통해 압력주상채니기로 퇴적물 시료를 채취하였다. 집광기 주행트랙은 평행한 골과 마루가 교호하는 형태로 관찰되었으며, 주행자국이 남지 않아 주행시험 이후 퇴적물이 덮였음을 시사하였다.
- 조사에 사용된 무인잠수정 “해미래” 의 주요제원은 잠수한계수심 6,000m, 크기 3.3⨯1.8⨯2.2m, 중량 3,700 ㎏, 적재량 200 ㎏, 최고 속도 1.5 노트, 중성 부력 케이블로 연결된 수중진수장치인 해누비, 선상 원격제어 중앙 시스템이다.
- 해미래를 이용한 동해 울릉분지 및 후포퇴 주변 해역의 심해 해저면 탐사는 2015년 6월 12일부터 26일 동안 2 항차로 구분하여 실시되었다. 조사정점은 후포퇴의 왕돌초 주변 정점 1, 동측 심해 사면에 위치한 정점 6, 7, 울릉분지 중앙에 위치한 정점 2, 울릉분지 서남쪽 사면에 위치한 정점 3, 4, 5, 8의 총 8정점으로 총 10번의 잠수조사를 실시하였다[Fig. 2, Table 1].
- 5 노트, 중성 부력 케이블로 연결된 수중진수장치인 해누비, 선상 원격제어 중앙 시스템이다. 주요 탑재장비는 6개의 추진기, 수중음향위치추적시스템(USBL), 전방 음향탐지기(Sonar), 다중빔 탐지기, 3대의 CCD와 1대의 HD 카메라, 고휘도 멀티 LED 조명 세트, CTD, 수심계, 2기의 로봇팔(Manipulator), 슬라이딩 식 작업대이다[Fig. 1]. 해미래의 진수와 인양은 갑판 우현에 설치된 전용 크레인(20ton)을 이용하였고[Fig.
- 한편, 표층 초대형저서생물의 분포는 주행트랙과 미 주행지역 사이에 뚜렷한 차이가 없었다. 주행시험에 따른 퇴적물 교란을 평가하기 위해 주행 직접영향지역(A), 간접영향지역(B), 미 영향지역(C)으로 구분하여 퇴적물 시료를 채취하였다. 이곳에서는 홍게류가 다수 출현하였고, 일반명 다알리아(Dahlia) 말미잘이라고 불리우는 Liponematidae과에 속하는 대형 심해 말미잘류(Liponema sp.
- 탐사일자와 소요시간은 2015 년 6월 13일과 3시간 4분이었다. 탐사 중 4개의 압력주상채니기를 획득하였고, 심해 말미잘을 채집하였다. 후포퇴 남부 함몰대는 수심이 얕고 부유물 농도가 높아 잠수정의 시야확보가 매우 불량하였다.
- 해미래를 이용한 동해 울릉분지 및 후포퇴 주변 해역의 심해 해저면 탐사는 2015년 6월 12일부터 26일 동안 2 항차로 구분하여 실시되었다. 조사정점은 후포퇴의 왕돌초 주변 정점 1, 동측 심해 사면에 위치한 정점 6, 7, 울릉분지 중앙에 위치한 정점 2, 울릉분지 서남쪽 사면에 위치한 정점 3, 4, 5, 8의 총 8정점으로 총 10번의 잠수조사를 실시하였다[Fig.
- 수중진수장치인 해누비의 진수와 인양은 온누리호의 A-프레임을 이용하였고, 견인용 윈치(Traction winch)를 이용한 잠항부상 방법을 사용하였다. 해미래와 해누비의 수중 위치추적은 해미래의 모선인 온누리호 우현 중앙에 수중음향위치추적시스템 수신기를 설치하여 운용하였다. 탐사에 사용된 해미래의 모선인 온누리호에 설치된 주요 장비는 1미터 해상도의 위성항법보정시스템(DGPS, differential global positioning system), KonMap 시스템을 적용한 종합항법통제 및 관리시스템(Navigation system), 정밀수심측정기(Precision Echo Sounder, SIMRAD EA-600), 다중빔 음향측심기(EM 120, Kongsberg Simrad Inc.
이론/모형
- 1], 해미래 상단 로프에 릴리즈 후크를 이용하여 진수하였고, 해미래 2차 케이블에 고정된 인양로프를 크레인 로프에 연결하여 인양하였다. 수중진수장치인 해누비의 진수와 인양은 온누리호의 A-프레임을 이용하였고, 견인용 윈치(Traction winch)를 이용한 잠항부상 방법을 사용하였다. 해미래와 해누비의 수중 위치추적은 해미래의 모선인 온누리호 우현 중앙에 수중음향위치추적시스템 수신기를 설치하여 운용하였다.
성능/효과
- 또한, 이번 조사로 얻어진 해미래 운용의 기술적 성과는 다음의 4가지로 요약될 수 있다. 1) 관성센서 및 초음파속도센서를 융합한 항법 제어 시스템의 성공적 활용으로 안정적이며 정밀한 항법이 가능하여, 정점 5의 수심 1,440m 에서 연구용 통발을 설치한 뒤 5일 후에 다시 잠항하여 회수에 성공하였다. 이는 향후 심해 현장 실험을 위한 장비 설치 및 수거가 가능함을 의미한다.
- 이는 향후 심해 현장 실험을 위한 장비 설치 및 수거가 가능함을 의미한다. 2) Hypack과 연동한 해미래, 해누비, 모선 위치 통합 모니터링 기법을 적용하여 위치추적 화면과 탐사장면 HD 영상을 선박의 브릿지와 Dry Lab에 전송하여 현재 위치에 대한 정확한 정보를 선박 운용팀과 연구팀이 동시에 활용할 수 있게 되었다. 3) 모선인 온누리호의 추진기를 이용한 무인잠수정 위치 제어를 성공적으로 수행하여, DP(Dynamic Positioning)기능에 대한 제한성이 상당부분 개선되었다.
- 2) Hypack과 연동한 해미래, 해누비, 모선 위치 통합 모니터링 기법을 적용하여 위치추적 화면과 탐사장면 HD 영상을 선박의 브릿지와 Dry Lab에 전송하여 현재 위치에 대한 정확한 정보를 선박 운용팀과 연구팀이 동시에 활용할 수 있게 되었다. 3) 모선인 온누리호의 추진기를 이용한 무인잠수정 위치 제어를 성공적으로 수행하여, DP(Dynamic Positioning)기능에 대한 제한성이 상당부분 개선되었다. 4) 개선된 HD 카메라, LED 램프 그리고 HMI 램프를 이용하여 이전 조사에 비해 고화질의 영상 취득이 가능하였다.
- 3) 모선인 온누리호의 추진기를 이용한 무인잠수정 위치 제어를 성공적으로 수행하여, DP(Dynamic Positioning)기능에 대한 제한성이 상당부분 개선되었다. 4) 개선된 HD 카메라, LED 램프 그리고 HMI 램프를 이용하여 이전 조사에 비해 고화질의 영상 취득이 가능하였다.
- 8]. Point 1에서 Point 3으로 진행하는 과정에서, 수심이 깊어지는 경사면 쪽에 생물상이 특히 높았으며, 홍게류와 새우류의 밀도가 높았다. 해저면 탐색 중, 폐기된 중형 통발이 발견되어 회수한 결과 다수의 심해 말미잘류, 환형동물류 그리고 홍게 암컷 2마리가 확인되었다[Fig.
- 그러던 중 2013년에 새롭게 착수된 연구개발사업인 ‘심해 유무인 잠수정 기술개발 및 운용 인프라구축 사업’을 통해 유무인 잠수정 개발에 필요한 제반기술과 잠수정 운영기술의 확보가 요구되어, 본격적인 해양학적 종합탐사를 동해에서 수행할 수 있게 되었다[5]. 본 탐사에서는 동해에서 지형 및 생태학적 특성이 이슈가 되었던 지역을 중심으로 잠수정 카메라를 통한 영상조사와 다양한 채집도구를 응용하여 심해 퇴적물과 생물을 직접 채집하는 성과를 거두었다. 본 탐사성과는 동해 주요 해저지역의 특성을 이해하는 기초 자료로 활용될 수 있고, 무인잠수정 시스템 보완 및 시료채취장비 제작을 통해 본격적 심해 탐사 시스템 구축에 활용될 수 있을 것이다.
- 설치 후, 주변 20-30m 이내 지형탐색 결과, 대략 면적(1m×1m) 내에 홍게류가 최대 4 개체, 첨치목(order ophidiiformes)에 속하는 어류가 최대 3 개체, Solasteridae과에 속하는 햇님불가사리류 최대 3 개체가 관찰되었다.
- 전체 조사해역의 수심은 194∼2,080m였으며, 각각의 잠수시간은 조사목적과 장비의 상태, 해황에 따라 1∼6시간 정도가 소요되었다.
- 정점 7은 정점 6에 비해 후포퇴 및 왕돌초에서 외해로 더 멀리 떨어진 협곡부근으로, 천해에서 심해로 전이되는 곳이다. 정점 6에서 해미래를 이용한 수평 이동 조사 시 관찰된 생물들은, 많은 개체수의 등가시치과(family Zoarcidae)에 속하는 심해성 저서어류, 소형의 게류, 소형 오징어, 그리고 상대적으로 적은 개체수의 바다나리류, 채찍산호류, 불가사리류, 성게류였다. 이는 해미래 동산의 바닥표면에서 관찰된 생물상에 비해 높아, 생산력이 높은 것으로 나타났다.
- Dive #03에서는 약 5시간 40분간 수행된 해저면 관측을 통해 메탄수화물 노출지역을 확인하고자 했으나, 찾지 못했다. 첫 번째 퇴적물 시료채취 지점에서 2개 코어 채집에 성공하였으며[Fig. 3], 두 번째 시료채취 지점에서는 코어뚜껑 이탈로 시료획득에 실패했다. 정점 2에서는 해저에 있는 물체에 부착되어 있는 심해말미잘과 해저면에 서식하는 홍게류, 연골어류인 첨치목(order ophidiiformes)에 속하는 심해어류가 다수 관찰되었다 [12, Fig.
- 후포퇴 남부 함몰대는 수심이 얕고 부유물 농도가 높아 잠수정의 시야확보가 매우 불량하였다. 특히 함몰대 내부의 경우, 고도 1m 이내에서만 해저면 영상 확보가 가능하였고, 그 결과 당초 계획한 함몰대 지형특성 확인은 취소되었다. 해저면에는 대게류가 간혹 출현하였고, 투기 쓰레기인 비닐로 보이는 물체에 부착된 심해 말미잘이 관찰되었다.
- 수거된 연구용 통발에는 홍게류 3개체와 큰 크기의 Buccinum속의 심해 고둥류(물레고둥류)가 50개체 이상 포획되었다. 포획효율은 원형통발보다 사각통발이 높았고, 특히 고둥류 개체수가 높았고, 홍게류의 크기도 다른 정점에 비해 비교적 컸다. 정점 5에서 수행한 연구용 통발 설치 및 회수 작업은 동해에서 최초로 1,400m가 넘는 수심에서 연구자가 원하는 위치에 설치하고, 일정기간 경과 뒤 재 방문하여 100% 회수할 수 있음을 입증한 것이다.
- Point 1에서 Point 3으로 진행하는 과정에서, 수심이 깊어지는 경사면 쪽에 생물상이 특히 높았으며, 홍게류와 새우류의 밀도가 높았다. 해저면 탐색 중, 폐기된 중형 통발이 발견되어 회수한 결과 다수의 심해 말미잘류, 환형동물류 그리고 홍게 암컷 2마리가 확인되었다[Fig. 8]. 생물들은 목적에 따라 급속냉동, 알콜 또는 5%의 포르말린 고정액에 보관하였다.
후속연구
- 특히 우리바다 동해는 90% 이상이 심해로 구성되어 있으며, 가스 하이드레이트가 부존하고, 해산 생태계 및 환원환경의 특수 생태계의 존재 가능성이 높게 평가되면서 관련 심해 연구의 시급성이 부각되고 있다[1]. 따라서 이번 해미래를 활용한 심해 탐사는 동해 심해연구에 새로운 국면을 제공할 수 있을 것이다.
- 정점 5에서 수행한 연구용 통발 설치 및 회수 작업은 동해에서 최초로 1,400m가 넘는 수심에서 연구자가 원하는 위치에 설치하고, 일정기간 경과 뒤 재 방문하여 100% 회수할 수 있음을 입증한 것이다. 또한 주요 서식생물인 홍게류를 채집할 수 있음도 증명되어, 향후 현장 설치형 심해연구의 가능성을 입증하였다.
- 본 탐사에서는 동해에서 지형 및 생태학적 특성이 이슈가 되었던 지역을 중심으로 잠수정 카메라를 통한 영상조사와 다양한 채집도구를 응용하여 심해 퇴적물과 생물을 직접 채집하는 성과를 거두었다. 본 탐사성과는 동해 주요 해저지역의 특성을 이해하는 기초 자료로 활용될 수 있고, 무인잠수정 시스템 보완 및 시료채취장비 제작을 통해 본격적 심해 탐사 시스템 구축에 활용될 수 있을 것이다.
- 이번 동해 심해탐사 수행을 통해 향후 보완되어야 할점은, 무인잠수정 지원 선박의 DP system과 시료를 채집할 수 있는 다기능의 로봇팔의 안정성 및 고장 대비 방안, 효과적인 생물 채집을 가능케 하는 흡입식 채집기의 개발이다. 또한 국내 실정상 무인잠수정 탐사에 위험한 장애물이 될 수 있는 어구들이 해저면에 많이 존재하므로, 이를 극복할 수 있는 대안이 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.