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문제 정의
- , 2014). 따라서 본 연구는 해양플랜트 중 반잠수식 시추선이 시추작업을 할 경우, 주변 해역에 서식하는 해양생물에 미치는 영향에 대한 기초자료를 수집하기 위하여 시추선에서 수중으로 발생되는 방사 소음과 선체 주변의 방사 조도를 정량적으로 분석하여 시추선 주변에 분포하는 어류에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다.
- 본 연구는 해양플랜트 특히 반잠수식 시추선이 시추작업 중 주변 해역에 서식하는 해양생물에 미치는 영향에 대한 기초자료를 수집하기 위하여 시추선에서 수중으로 발생되는 방사 소음과 선체 주변 방사 조도를 정량적으로 분석하여 시추선 주변에 분포하는 어류에 미치는 영향에 대하여 고찰한 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 3에 나타낸 것과 같이 Moonpool 구역에 설치하여 조사하였다. 2016년 4월 7일, 10일, 15일 총 3회에 걸쳐 실시였는데, 7일과 10일에는 저층 어류의 분포특성을 파악하기 위하여 어구를 수심 20 m 해저까지 내려서 설치하였고,15일에는 표․중층 어류의 분포특성을 파악하기 위하여 심도 5 m에서 시험어구를 24시간 동안 침지 후 양승하여 어획물을 조사하였다.
- 3에 나타낸 것과 같이 Moonpool 구역에 설치하여 조사하였다. 2016년 4월 7일, 10일, 15일 총 3회에 걸쳐 실시였는데, 7일과 10일에는 저층 어류의 분포특성을 파악하기 위하여 어구를 수심 20 m 해저까지 내려서 설치하였고,15일에는 표․중층 어류의 분포특성을 파악하기 위하여 심도 5 m에서 시험어구를 24시간 동안 침지 후 양승하여 어획물을 조사하였다.
- 또한 시추작업 중 시추선 주변의 어류 분포를 확인하기 위해 Fig. 5와 같이 시추선에 탑재된 무인잠수정(Remotely Operated Vehicle : ROV, Subsea7 UK)을 이용하여 울산에서 남동쪽으로 58 km 떨어진 시추작업 해상 (35°22.4′N, 130°00.8′E)에서 관측하였다.
- 수중소음 측정은 Fig. 2와 같이 남중국해 말레이시아해역 (1°29.8′N, 104°21.9′E)에서 총 2회에 걸쳐, 대기기간 (stack and maintenance) 동안 시추작업 시 가동되는 조건과 동일하게 Table 2와 같이 주발전기 3대, 시추설비인 Top drive, 주갑판 통풍 팬 6대를 구동한 상태와 시추선 주변의 환경소음을 측정하기 위하여 주발전기 및 비상발전기를 모두 정지한 상태를 인위적으로 구성하여 측정하였으며, 시추선에 설치된 크레인에 측정용 바스켓을 설치하여 좌현 수면에서 시추선과의 거리 약 10 m, 심도 5 m에서 수중음압계 (icListen HF SB2-ETH,Ocean sonics, Canada) 및 데이터 레코더를 이용하여 수중음압을 측정하였다.
- 일반적으로 시추선은 야간작업의 편의성 및 시계가 좋지 않은 날의 시인성 확보를 위해 등화 (400 W, 고압나트륨등, Osram)를 24시간 점등하고 있고 등화의 일부가 해면 쪽으로 향하고 있다. 시추선 주변 조도는 Pendant light data logger (UA-002-64, Onset) 수중조도계를 사용하여 선수, 선미, 좌현 그리고 우현 4곳에서 측정하였다. 수면 위 1 m, 그리고 각 수심 1 m마다 5분간 측정을 하였으며 수면으로 향하는 등화의 위치는 Fig.
- 시추선 주변의 어류 분포 확인을 위해 Fig. 4와 같이 1.5 m×1.5 m×1.5 m, 20 cm (출입구)의 정육면체 시험 통발 어구를 제작하여 시추선이 정박중인 말레이시아해역에서 Fig. 3에 나타낸 것과 같이 Moonpool 구역에 설치하여 조사하였다.
- 8′E)에서 관측하였다. 이때 수심은 140 m 내외, 시추 심도는 2,496 m, 시추작업 기간은 2015년 12월 7일부터 2016년 2월 1일까지였으며, 관측된 113회의 영상을 이용하여 시추작업 공정별로 나누어 어류의 출현 정도를 분석하였다.
대상 데이터
- 반잠수식 시추선은 자체 추진력이 있는 이동식 선박으로 시추 작업을 위해 선체를 일정수심 만큼 가라앉힌 후 앵커를 이용하여 선체를 고정해 어떠한 해상 조건에도 위치의 변동 없이 작업을 할 수 있는 특징이 있다. 본 연구에 이용된 시추선의 경우 선체 노후화 및 효율성 문제로 인해 2011년에 추진기를 철거하여 사용하고 있다.
- 본 연구에 이용된 해양플랜트는 Fig. 1에 나타낸 것과 같이 1984년 대우중공업에서 건조한 반잠수식 시추선(Semi-submersible drilling rig)을 이용하였으며, 주요 제원은 Table 1과 같다. 반잠수식 시추선은 자체 추진력이 있는 이동식 선박으로 시추 작업을 위해 선체를 일정수심 만큼 가라앉힌 후 앵커를 이용하여 선체를 고정해 어떠한 해상 조건에도 위치의 변동 없이 작업을 할 수 있는 특징이 있다.
데이터처리
- 9′E)에서 총 2회에 걸쳐, 대기기간 (stack and maintenance) 동안 시추작업 시 가동되는 조건과 동일하게 Table 2와 같이 주발전기 3대, 시추설비인 Top drive, 주갑판 통풍 팬 6대를 구동한 상태와 시추선 주변의 환경소음을 측정하기 위하여 주발전기 및 비상발전기를 모두 정지한 상태를 인위적으로 구성하여 측정하였으며, 시추선에 설치된 크레인에 측정용 바스켓을 설치하여 좌현 수면에서 시추선과의 거리 약 10 m, 심도 5 m에서 수중음압계 (icListen HF SB2-ETH,Ocean sonics, Canada) 및 데이터 레코더를 이용하여 수중음압을 측정하였다. 저장된 데이터는 실험실에서 후처리 분석 소프트웨어 (Lucy 4.3 ver, Ocean sonics,Canada)를 이용하여 주파수 분석을 하였다. 측정 시 천후는 구름 조금이었고, 해상파고는 1.
성능/효과
- 결과적으로 본 연구의 반잠수식 시추선은 156.25~187.50 Hz에서 130 dB/µPa의 수중방사 소음을 나타내었고, 주변 배경소음과 비교하여 31.25~187.50 Hz까지 20 dB/µPa 이상을 나타내어 시추작업을 하는 초기에는 순간적으로 어류에게 구집이 일어날 것으로 판단되나, 시추작업 시 발생되는 수중음압이 그렇게 위협적이지 않으므로 구집의 영향은 미미할 것으로 판단된다.
- 3단계에서는 다수의 어류 출현을 다시 관측할 수 있었다. 관측된 어종은 살오징어 Todarodes pacificus, 쥐치 Stephanolepis cirrhifer, 갈치 Trichiurus lepturus, 기름가자미 Glyptocephalusstelleri, 아귀 Lophiomus setigerus, 보리멸 Sillago sihama, 대구 Gadus macrocephalus, 문어 Paroctopus dofleini 등의 다양한 어종이 관측이 되었으며, 무리를 이루어 관측이 된 어종은 살오징어 Todarodes pacificus, 보리멸 Sillagosihama, 기름가자미 Glyptocephalus stelleri 등이었다. 특히 기름가자미는 저층에서 1∼3단계에 걸쳐 꾸준히 관측되었다.
- 시추선 주변 방사 조도를 어선의 집어등 조도와 비교하면 약 1.7∼56% 정도로 시추선의 등화가 집어등으로서의 역할을 하기에는 매우 낮은 광량이지만 시추환경의 특성상 시추선의 등화주변으로 어류가 유집되는 것을 관측할 수 있었다.
- 시추선에서 수중으로 방사되는 소음은 시추선의 종류 및 발전기의 용량에 따라 상당한 차이가 있는데, 본 연구에서는 시추작업 시 156.25~187.50 Hz에서 130 dB/µPa을 나타내었고, 주변 배경소음과 비교하여 31.25~187.50Hz까지 20 dB/µPa 이상을 나타내어 반잠수식 시추작업 초기에 순간적으로 어류들에게 구집이 일어날 것으로 판단되나, 시추작업 시 발생되는 수중음압이 그렇게 위협적이지 않으므로 구집의 영향은 미미할 것으로 판단된다.
- 따라서 시추선 주변의 조도는 대량의 어군을 집어하기는 어렵지만, 어느 정도의 어류 유집은 있을 것으로 판단된다. 실제 시추선이 정박된 말레이시아 해역에서 수면으로 방사된 불빛 주변에 어류가 군집해 있는 것을 확인할 수 있었다.
- 3 ver, Ocean sonics,Canada)를 이용하여 주파수 분석을 하였다. 측정 시 천후는 구름 조금이었고, 해상파고는 1.0~1.5 m, 풍향․풍속은 북동에서 8~12 kt (knot) 정도의 산들바람이 불고 있었고, 2.0 kt 정도의 빠른 유속으로 인해 수중음압계가 날리는 것을 확인할 수 있었다.
- 7∼56% 정도로 시추선의 등화가 집어등으로서의 역할을 하기에는 매우 낮은 광량이지만 시추환경의 특성상 시추선의 등화주변으로 어류가 유집되는 것을 관측할 수 있었다. 통발 시험어구를 이용하여 시추선주변의 어획특성은 말레이시아 해역에서는 녹줄메가리Trachurus declivis, 수조기 Nibea albifora 등이 많이 어획되었으며, 동해 시추작업 중에는 살오징어 Todarodespacificus, 기름가자미 Glyptocephalus stelleri, 보리멸Sillago sihama 등이 무인잠수정에 다수 관측되었다. 즉본 연구는 반잠수식 시추선의 수중소음과 여러 가지 작업 환경에서 오는 요인에도 불구하고 시추선 주변에 다양한 어류가 서식하는 것으로 조사되어 향후 시추작업으로 인한 어업피해 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
- 한편, 본 연구에 이용된 시추선과 동일 년대에 건조된 시추선을 이용하여 연구된 Turl (1982)의 수중소음 측정 결과는 130∼180 dB/µPa@1m로 본 연구 Fig.6의 156.25~187.50 Hz에서 측정된 수치 (130 dB/µPa)에 확산감쇄를 감안하여 보정하면 수중소음은 150dB/µPa@1m로 Turl (1982)의 연구결과 범위 내에 포함됨을 알 수 있다.
후속연구
- 그러나 본 연구의 측정 시에는 대기기간 동안 시추 시와 동일한 환경을 만들기 위하여 발전기 등을 가동하여 측정하였으나, Table 3에서 나타낸 것과 같이 분석에 이용된 시추선과 동일 년대 시추선의 시추 시 측정한 수중 음압과 비교하여 약 30 dB/µPa@1m의 차가 발생하여 보다 정확한 분석을 위해서는 해양 라이저 (marine riser) 설치 등 수중소음이 많이 발생할 수 있는 시추작업별 수중소음을 측정, 분석할 필요가 있을 것으로 판단된다.
- 통발 시험어구를 이용하여 시추선주변의 어획특성은 말레이시아 해역에서는 녹줄메가리Trachurus declivis, 수조기 Nibea albifora 등이 많이 어획되었으며, 동해 시추작업 중에는 살오징어 Todarodespacificus, 기름가자미 Glyptocephalus stelleri, 보리멸Sillago sihama 등이 무인잠수정에 다수 관측되었다. 즉본 연구는 반잠수식 시추선의 수중소음과 여러 가지 작업 환경에서 오는 요인에도 불구하고 시추선 주변에 다양한 어류가 서식하는 것으로 조사되어 향후 시추작업으로 인한 어업피해 등의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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