초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
[1차년도(2020년) 연구개발 내용 상세기술]
<제1세부> 성과목표: 장보고만 연안 환경요인과 주요 생태특성 조사
○ 캠벨빙하의 면적 및 이동속도 장기 변화 정보를 구축하였다.
- 원격탐사 기반 캠벨빙하 면적과 이동속도 산출 및 변화를 분석하였다.
- 장보고기지 주변 연안 인공위성 영상레이더 시계열 자료(2014년 이후)를 구축하였다.
- 캠벨빙하 면적과 이동속도의 연변화 및 계절변화를 파악하였다.
○ 빙하-해양-해빙 상호 반응연구를 위한 연안 환경조사를 수행하였다.
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Ⅳ. 연구개발결과
[1차년도(2020년) 연구개발 내용 상세기술]
<제1세부> 성과목표: 장보고만 연안 환경요인과 주요 생태특성 조사
○ 캠벨빙하의 면적 및 이동속도 장기 변화 정보를 구축하였다.
- 원격탐사 기반 캠벨빙하 면적과 이동속도 산출 및 변화를 분석하였다.
- 장보고기지 주변 연안 인공위성 영상레이더 시계열 자료(2014년 이후)를 구축하였다.
- 캠벨빙하 면적과 이동속도의 연변화 및 계절변화를 파악하였다.
○ 빙하-해양-해빙 상호 반응연구를 위한 연안 환경조사를 수행하였다.
- 기존 연안생태계모형을 조사하였다.
- 장보고기지 연안환경 모사에 적합한 기존 모형을 검색하였다.
○ 부유빙하 하부의 용융으로 인한 연안 환경 변화 시계열을 관측하였다.
- 해양물리 요인(수온, 염분, 유속)
- 생지화학 요인(용존산소, 영양염, pCO2, pH, 무기탄소)
- 생산성과 탄소순환 조사 위한 장비 set up을 하였다.
○ 주요 종과 군집의 생태특성 및 서식지 환경을 조사하였다.
- 연안 환경변화가 상위포식자에 미치는 영향을 파악하였다.
- 상위포식자의 먹이 이용 패턴변화 연구를 위한 조사기반을 구축하였다.
- tropic level에서 일차 생산자인 해빙 및 해양 미세조류의 생물량 파악 및 중간 핵심 생물종인 남극은어 시료를 확보하였다.
○ 해양 및 해빙 미세조류의 년간 변동성을 파악하였다.
- 해양 미세조류의 생물량 및 군집구조의 계절분포 특성을 파악하였다.
○ 주요종들의 개체군 특성 및 서식지 환경을 조사하였다.
- 해면, 남극가리비, 남극은어, 해조류 등 key species 개체군 분포실태를 조사하였다.
- 해빙 영향권에 속하는 저서생물구조 조사를 위한 대조구와 실험구 설치 및 분석 방법을 결정하였다.
○ 국제협력을 통환 관측 장비를 고도화하였다.
- 뉴질랜드/호주/영국과의 기술협력을 통해 남극 해빙 상황에 맞는 장비의 개조/개발하였다.
- 기존 확보 자료인 관측정점 3곳의 방형구, 수중영상 분석에 집중, 뉴질랜드와 공동으로 해빙환경 특화 3D 영상분석법을 개발하였다.

<제2세부> 극지 해양에 서식하는 물범과(Phocidae) 동물의 행동생태 기초 연구
○ 서식지 환경 및 행동자료 관측을 위한 기초 조사를 수행하였다.
- 물범 서식지 특징 및 먹이 환경 문헌 정리 및 기존 자료를 정리하였다(남극 세종기지, 장보고 기지, 북극 다산 기지 인근 서식 종 분포 및 특징을 ‘극지 물범 연구안내서’ 발간(2020년 10월 30일)).
- 물범을 포함한 해양 동물의 바이오로깅 연구 문헌 자료 정리 및 리뷰 논문을 작성하였다(Chung et al. 2021, Ocean Science Journal).
- 동물 서식지 환경 모니터링 방법 연구 문헌 자료 정리 및 세종기지 인근 물범의 무인기 영상 자료를 활용한 관측 방법을 제시하여 연구 논문을 작성하였다(Hyun et al. 2020, Animals).
- 남극 웨델물범과 남방코끼리물범의 취식행동 및 성별에 따른 차이가 장내 미생물 군집에 미치는 영향을 조사하여 연구 논문 발표하였다(Kim et al. 2020, Journal of Microbiology).
- 국내 아쿠아리움 물범 시료를 활용한 행동자료 관측 방법을 확인하였다.
○ 포획 및 태깅 기술 개발을 수행하였다.
- 물범 포획과 기기 부착을 위한 현장스킬을 습득(국내 아쿠아리움 물범 개체 활용) 하였다.
- 포획 및 태깅 도구 테스트 및 현장 적용을 위한 검증을 테스트하였다.
- 호주 Tasmania 대학, 영국 St. Andrews 대학에서 공유한 자료를 활용, 핸들링 및 마취 기술 매뉴얼을 작성하였다(‘극지 물범 연구 안내서’ 수록).
○ 행동관측을 위한 기기 테스트 및 장비를 구축하였다.
- 미래기술개발부와의 협력 연구를 통하여 신규 기기 개발 및 테스트를 진행하였다.
- 기기 사양 점검 및 성능 결과표를 작성하였다.
- 청주동물원과의 협약을 통하여 참물범 1개체에 장비 부착, 행동관측 가능성 점검 및 연구 논문을 작성하였다(Kim et al. 2021, Micromachines).

<제3세부> 지구온난화에 따른 북극 유해 미생물의 잠재적 위험성 평가
○ 북극권 유해 미생물 분석 방법 확립하고 탐색하였다.
- 유해 미생물 유전정보 탐색 방법을 확립하였다.
- 북극권 환경 시료 대상 유해 미생물의 유전정보를 탐색하였다.
○ 미생물의 병원성 검증 기반을 마련하였다.
- 극지역에서 채취한 다양한 환경 시료로부터 균주 분리를 수행하였다.
- 균주 동정 및 생리 특성을 분석하였다.
○ 환북극권 유해 미생물 평가를 위한 연구 네트워크를 구축하였다.
- (국외) 러시아와 함께 공동 연구기반을 마련하여 북극이사회에 기여하였다.
- (국내) 유해 미생물의 탐색 및 기후변화에 따른 위험성 평가를 위한 다학제 전문가 그룹을 구성하였다.

[2차년도(2021년) 연구개발 내용 상세기술]
<극지역 서식환경 관측기술 고도화>
○ 위성관측 (캠벨빙하, 장보고만 해빙) 정보: 다중위성 원격탐사를 통한 폴리냐와 해빙 탐지 및 변화를 분석하였다.
- 광학 및 마이크로파 원격탐사 자료(2017년 이후) 구축 및 분석을 통해 장보고기지 주변 폴리냐 탐지 및 면적 변화량을 산출하였다.
- 위성 영상레이더 자료(2014년 이후) 분석으로 장보고기지 연안의 정착해빙 및 유빙 면적변화를 정량화하였다.
○ 포획 및 태깅 기술 매뉴얼 작성 및 신규 개발 장비테스트: 물범 행동 관측을 위한 장비를 구축하였다.
- 남극 테라노바 만 현장 조사를 통해 번식중인 어미와 새끼를 대상으로 GPS 기기를 머리 윗부분에 태깅하고 자료 수신이 가능한지 여부를 테스트하였다.
- 장비의 국산화, 향후 기술 개발, 연구자가 원하는 사양의 주문 제작 가능여부 등을 고려하여 극지연구소 미래기술개발부와의 협력을 통하여 개발된 기기의 현장 적용을 하였다.
○ 물범 잠수행동 관측 DB를 구축하였다.
- 물범 CTD 태깅, Argos 위성을 통한 자료를 획득하였다.
- Argos CTD 26개 부착 및 신호 수신 완료(2021년 2월~3월 부착)되었다.
○ 연속관측 (수온, 염분, pH, pCO2, 무기탄소, 영양염, 일차생산)을 수행하였다.
- 시계열 관측: 해양물리 요인(수온, 염분, 해류), 생지화학 요인(용존산소, 영양염, pCO2, pH, 무기탄소, 유기탄소, 미량금속), 생물요인(엽록소), 생산성(GPP, NCP)을 조사하였다.
○ 생태계 모형실험을 수행하였다.
- 기존 연안생태계모형을 상자모형 (0차원) 또는 1차원 모형으로 단순화하여 장보고 기지 연안 관측결과와 비교 분석하였다.
○ DB을 구축하였다.
- KPDC에 관측 데이터를 등록하였다.

<서식 환경 변화에 대한 생물 적응기작 규명>
○ 주요생물 적응기작을 조사하였다(해빙조류, skua, 은어, 남극가리비).
- 연안 환경변화가 상위포식자에 미치는 영향을 파악하였다.
- 남극도둑갈매기의 취식영역 및 이용 먹이원을 분석하였다.
- tropic level에서 일차 생산자인 해빙 및 해양 미세조류을 활용한 핵심생물인 남극 은어의 먹이원 변동을 분석하였다.
○ 해양 및 해빙 미세조류의 연간 변동성을 파악하였다.
- 해양 미세조류의 생물량 및 군집구조의 계절분포 특성을 파악하였다.
- 해빙 미세조류의 군집 특성을 비교 분석하였다.
○ Key species 개체군 변동 및 군집생태 지수를 파악하였다.
- 남극가리비의 개체 연령별 외부형태적 특징과 성장률 측정 자료를 축적하였다.
- 해면 등 연안생태계 내 저서생물구조 군집생태지수를 파악하였다.
○ 물범의 행동 및 생활사에 따른 생리 변화를 조사하였다.
- 테라노바 만 현장 조사를 통해 번식중인 어미, 새끼를 대상으로 혈액, 털, 번식 관련 태반시료를 획득하였다.
- 개체별 조직 샘플을 채취하여 물범의 번식 기간 장기간 단식, 추위 적응 등 극한지적응 행동의 유전적 특성을 분석하였다.
○ 유해 미생물 탐색 및 미생물의 병원성을 검증하였다.
- 북극권 환경 시료 (러시아 시료 및 환경모사실험 시료 포함) 대상 유해 미생물의 유전정보를 탐색하였다.
- 메타지놈 분석을 통해 유해 미생물 분포 자료 및 유해 유전자 정보를 확보하였다.
- 환북극권 시료로부터 균주를 분리한 균주의 동정 및 생리 특성을 분석하였다.
- 북극권 조류[대상종: 쇠기러기 등]의 이주 경로 파악 및 국내 월동 기간 환경 시료를 분석하였다.
- 16S rRNA 유전자 유사도 및 생리 특성 결과 기반 잠정적 병원성 미생물을 선별하였다.
- 병원성 미생물 추정 균주의 유전체를 확보하였다.

<공동연구 네트워크 및 기술협력>
○ 남극해빙환경 관측을 위한 장비를 개조/개발하였다.
- 3D 수중영상 분석법 개발 및 해양환경관측 계류장비를 제작하였다.
○ 해양포유류 관측 데이터 기여를 통한 네트워크 국제그룹에 공식 참여하였다.
- 해양포유류 관측 데이터 활용 공동분석 연구를 진행하였다(영국 St. Andrews 대학).
- 연구협약(LoU) 체결을 통하여 현장 일정 조율, 계획, 자료 분석에 대한 협력연구를 추진하였다.
- 국제 네트워크 가입을 위한 데이터 공유 및 등록을 진행하였다.
○ 워크샵 개최 및 공동현장을 탐사하였다.
- 뉴질랜드 캔터베리대학, 와아키토 대학 연구자들 3명과 본 연구진이 10월 22일부터 11월 9일까지 장보고만의 특이 해빙구조인 iceplatelet layer 관측을 위해 Electromagnetic induction survey를 실시하였고, 해빙 밑 ice platelet layer map 작성을 하였다(NZ-KOPRI 공동 현장탐사).
- (국외) 연구활동 및 성과에 기반하여 북극이사회 NGO 옵서버 회원기관인 ‘IUCH 활동 참여 및 ‘One Arctic - One Health 프로젝트’참여 및 연구성과 공유 기반을 마련하였다.
- (국내) 체계적이고 종합적인 유해 미생물 탐색 및 위험성 평가를 위한 국내 전문가 워크샵 개최 및 평가 기준을 확립하였다.

[3차년도(2022년) 연구개발 내용 상세기술]
<극지역 서식환경 관측기술 고도화>
○ 위성관측 (캠벨빙하, 장보고만 해빙) 정보를 확보하였다.
- 해빙과 캠벨빙하 지역의 환경변화와 해양 수층 변화를 관측하였다.
- 장보고기지 주변 해빙/폴리냐의 분포와 캠벨빙하 유동에 대한 원격탐사 기반 장기변동정보(2010년 이후)를 산출하였다.
- 다중위성 기반 장보고기지 주변 연안 해양 일차생산량을 추정하였다(하절기).
- 해양 일차생산량과 빙하, 해빙, 폴리냐 변동성의 상관관계를 분석하였다.
○ 포획, 태깅 기술 매뉴얼 작성 및 신규 개발하였고 장비를 테스트하였다.
- 물범 이동 경로를 따라 획득된 수중 온도, 잠수 깊이, 염분 등을 정리하여 분포 지도를 작성하였다.
- 2020년 11월~, 2021년 2월~ 획득한 자료 KPDC 등록하였고, 2022년 2월 남극 현장조사에서 부착한 데이터 값을 합쳐서 연도별 비교 분석하였다.
- 각 잠수별 행동을 3차원 지도로 표시, 계절별 행동반경과 수직적 이동 패턴을 조사하였다.
- 심해 잠수 과정에서 벌어지는 먹이행동을 분석하여 주요 행동권 규명, 타 연구 지역 웨델물범 행동자료와 비교하여 각 지역별 행동권 차이를 비교하였다.
- 웨델물범에서 얻어진 행동자료를 아라온호에서 측정한 정밀한 CTD 자료와 비교하여 데이터 신뢰성을 검증하였다.
- 쇄빙선으로 측정이 어려운 남극 동계 기간(4월~9월) 자료를 위성으로 수신하여 해빙에서 일어나는 해양 환경의 변화를 측정하여 해양 포유류를 활용한 해양 환경관측하고 시스템 구축하였다.
○ 연속관측 (수온, 염분, pH, pCO2, 무기탄소, 영양염, 일차생산)을 수행하였다.
- 시계열 관측: 해양물리 요인(수온, 염분, 해류), 생지화학 요인(용존산소, 영양염, pCO2, pH, 무기탄소, 유기탄소, 미량금속), 생물요인(엽록소), 생산성(GPP, NCP) 조사를 수행하였다.
○ 생태계 모형실험을 수행하였다.
- 생태모형을 이용한 상호반응의 정량적 평가, 연속관측 자료를 이용한 단순생태모형을 검증하였다.
○ DB을 구축하였다.
- KPDC에 14건 이상 등록하였다.

<서식 환경 변화에 대한 생물 적응기작 규명>
○ 주요생물 적응기작을 분석하였다(해빙조류, skua, 은어, 남극가리비).
- 환경 변화에 따른 상위포식자 남둑갈매기의 먹이이용 패턴 변화를 추적하였다.
- 장보고기지 주변 빙하와 해빙변화가 연안 해양 일차 생산량에 미치는 영향을 파악하였다.
- 해빙환경 변동(저염화)에 따른 해양 미세조류의 연간 변동 상관관계를 분석하였다.
- tropic level에서 일차 생산자인 해빙 및 해양 미세조류을 활용한 남극은어의 먹이원 변동을 비교 분석하였다(화학적 추적자 활용).
- 남극가리비의 개체 연령별 성장식 개발 및 기존 연구와의 비교를 통한 현재 상태를 분석하였다.
- 해빙 영향권과 대조구 간 저서생물군집 구조 비교를 위한 집괴분석과 다차열배열 분석을 실시하였다.
○ 물범의 행동 및 생활사에 따른 생리 변화를 분석을 위한 시료를 수집하였다.
- 물범 생활사에 걸쳐 일어나는 장기간 단식, 추위 적응, 심해 잠수 등의 행동에 관련된 생태적 기작에 필요한 조직 샘플을 확보하였다.
- 장기간 단식, 추위 적응, 심해 잠수 등의 행동에 의한 생리 변화를 분석할 수 있는 시료를 채취하였다.
- 물범 심해잠수 행동 관련 서식지 특성 지도를 작성하였다.
○ 유해 미생물 탐색 및 미생물의 병원성을 검증하였다.
- 북극권 환경 시료 대상 유해 미생물 분포 자료 및 유해 유전자 정보를 확보하였다.
- 러시아 토양에서 분리한 병원성 후보 균주의 유전체를 확보하였다.
- 극지식물 병증 샘플에서 분리한 병원균이 식물에 일으키는 병증을 확인하였다.

<공동연구 네트워크 및 기술협력>
○ 남극해빙환경 관측 장비를 개조/개발하였다.
- 2020~2022년 3년간 뉴질랜드와 공동개발한 수중 바이오로거 운용 및 데이터를 확보하였다.
- 저서생태계에 미치는 직접적인 영향을 미치는 캠벨빙하 유래 담수(supercooling water)와 퇴적물을 직접 관측하기 위해 수심 450m에 해양물리계류기를 (2년차 신규 제시 목표) 설치했으며 2021/22년 데이터를 수거하고 SEB(수온계)를 추가하였다.
○ 해양포유류 관측 데이터 기여를 통해서 네트워크 국제그룹에 공식 참여하였다.
- 해양포유류 활용 관측 네트워크(Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to Pole; www.meop.net) 데이터 확보에 기여하였다.
- 남극 테라노바 만에서 획득한 행동 데이터 등록을 바탕으로 한국의 국제 연구 프로그램 참여를 공식화하였고, 향후 국제 공동연구에 주도적으로 기여할 것이다.
○ 워크샵 개최 및 공동현장을 탐사하였다.
- 국외) 한-러 워크샵 개최 및 공동 현장을 탐사하였다.
- 연구활동 및 성과에 기반하여 One Arctic - One Health 프로젝트에 참여하였다.

(출처 : 요약문 7p)

Abstract ▼

IV. R&D Results
[1st year (2020) R&D details]
Investigation of environmental factors and major ecological characteristics of Jang Bogo coast
○ Long-term changes in the area and movement speed of Campbell Glacier were documented.
- Remote sensing techniques were used to ana

IV. R&D Results
[1st year (2020) R&D details]
Investigation of environmental factors and major ecological characteristics of Jang Bogo coast
○ Long-term changes in the area and movement speed of Campbell Glacier were documented.
- Remote sensing techniques were used to analyze the changes in the area and movement speed of Campbell Glacier,
- Time-series data of artificial satellite image radar near Jang Bogo Station since 2014 were compiled.
- The annual and seasonal changes in the area and movement speed of Campbell Glacier were identified.
○ Coastal environmental surveys were conducted to investigate the interactions between icebergs, ocean, and sea ice.
- Existing models of coastal ecosystems were examined.
- Suitable existing models for simulating coastal environments around Jang Bogo Station were identified.
○ Time-series data of environmental changes caused by melting of the floating glacier were collected.
- Physical factors of the ocean (temperature, salinity, velocity)
- Biogeochemical factors (dissolved oxygen, nutrients, pCO2, pH, inorganic carbon)
- Equipment setup for productivity and carbon cycling investigation has been completed.
○ The ecological characteristics and habitat environments of key species and populations were investigated.
- Key species populations and their habitat environments were investigated, including Antarctic sponge, Antarctic scallops, and seaweed.
- Installation of control and experimental groups for investigating benthic organisms within the ice-affected zone was carried out, along with determination of analysis methods.
○ Through international collaboration, the observation equipment has been improved.
- Through technical cooperation with New Zealand, Australia, and the UK, we modified/developed equipment suitable for Antarctic sea-ice conditions.
- 3D image analysis method specialized for sea ice environments was developed jointly with New Zealand, focusing on underwater camera analysis of observation points at three locations.

Basic study on the behavior and ecology of Phocidae and other animals in polar oceans
○ Basic research was conducted for habitat and behavioral observation. - Literature on the characteristics of leopard seal habitats and prey
environments was compiled and existing data was organized. A guidebook on Antarctic leopard seal research, including distribution and characteristics of species in the vicinity of the Sejong Station, Jang Bogo Station, and Dasan Station in the Arctic, was published (October 30, 2020).
- Literature on bio-logging research for marine animals, including leopard seals, was reviewed and a review paper was written (Chung et al. 2021, Ocean Science Journal).
- Literature on monitoring methods for animal habitats and the use of unmanned aerial vehicle imagery to observe leopard seals in the vicinity of the Sejong Station were compiled, and a research paper was written presenting observation methods (Hyun et al. 2020, Animals).
- A research paper was published on the effects of feeding behavior and gender of Antarctic Weddell seals and Southern elephant seals on microbial communities in their digestive tracts (Kim et al. 2020, Journal of Microbiology).
- Behavioral observation methods were confirmed using domestic aquarium leopard seal specimens.
○ Developed trapping and tagging techniques:
- Acquired field skills for capturing and attaching devices to seals using individuals from domestic aquariums.
- Tested and verified trapping and tagging tools for field application.
- Developed handling and anesthesia manuals using shared data from Tasmania University in Australia and St. Andrews University in the UK (included in the "Polar Seal Research Guide" publication).
○ Tested equipment and constructed devices for behavioral observations:
- Conducted collaborative research with the Ministry of Science and ICT to develop and test new devices.
- Checked equipment specifications and created performance reports.
- Checked the feasibility of attaching devices and observing behavior on a single leopard seal through a collaboration with Cheongju Zoo and wrote a research paper (Kim et al. 2021, Micromachines).
Assessing the Potential Risks of Harmful Microorganisms in the Arctic due to Global Warming
○ Established and explored methods for analyzing harmful microorganisms in the Arctic region.
- Established methods for searching genetic information of harmful microorganisms.
- Explored genetic information of harmful microorganisms in environmental samples from the Arctic region.
○ Established the foundation for verifying the pathogenicity of microorganisms.
- Selected samples based on the distribution of harmful microorganisms and performed strain isolation.
- Analyzed the identification and physiological characteristics of the strains.
○ Established a research network for evaluating harmful microorganisms in the Arctic region.
- (International) Collaborated with Russia to establish a joint research base and contributed to the Arctic Council.
- (Domestic) Formed a multidisciplinary group of experts to search for harmful microorganisms and assess their risks according to climate change.

[2nd (2021) Research and Development Details]

○ Analysis of satellite observation data (polygon and sea ice) using multiple remote sensing techniques:
- Optical and microwave remote sensing data (since 2017) was analyzed to detect polynya and calculate the changes in polygon area around the Jang Bogo Station.
- Satellite image radar data (since 2014) was used to quantify settlement sea ice and pack ice area changes around the Jang Bogo Station.
○ Development of trapping and tagging techniques and manual, and testing of new equipment: Equipment was developed to observe the behavior of seals.
- GPS devices were attached to the heads of breeding mother and pup seals in the Terra Nova Bay during field surveys to test if data reception was possible.
- The development of domestic equipment, future technology development, and customized manufacturing according to the researcher's desired specifications were considered, and equipment was developed through collaboration with the Future Technology Development Department of the Polar Research Institute for field applications.
○ The seal diving behavior observation database was constructed.
- Data was obtained through CTD tagging of seals and Argos satellite reception.
- 26 Argos CTDs were attached and signals were received (from February to March 2021).
○ Continuous observations were carried out (temperature, salinity, pH, pCO2, inorganic carbon, nutrients, primary production).
- Time-series observations were conducted to investigate oceanic physical factors (temperature, salinity, currents), biochemical factors (dissolved oxygen, nutrients, pCO2, pH, inorganic carbon, organic carbon, trace metals), biological factors (chlorophyll a), and productivity (GPP, NCP).
○ Ecosystem model experiments were conducted.
- The existing coastal ecosystem model was simplified into a box model (0D) or a 1D model and compared and analyzed with the observations around the Jang Bogo Station.
○ Databases were constructed.
- Observational data was registered with the Korean Polar Data Center (KPDC).


○ Investigated adaptive mechanisms of key species (ice algae, skuas, Antarctic silverfish, and Antarctic krill).
- Examined the impact of coastal environmental changes on top predators.
- Analyzed the foraging areas and feeding habits of Antarctic skuas.
- Analyzed changes in the food sources of key species, such as Antarctic silverfish, which rely on ice algae and marine microalgae as primary producers, based on trophic level analysis.
○ Examined annual variations in marine and ice microalgae.
- Investigated seasonal distribution of biomass and community structure of marine microalgae.
- Compared the community characteristics of ice microalgae.
○ Examined changes in key species populations and ecological indices.
- Accumulated data on the external morphology and growth rates of Antarctic scallops of different ages.
- Investigated benthic community structure and ecological indices in coastal ecosystems.
○ Collected sample for physiological changes in Weddell seals based on their behavior and life history.
- Obtained blood, fur, and placental samples from breeding Weddell seal mothers and pups in the Terra Nova Bay region.
- Analyzed habitat maps of deep diving-related behavior of Weddell seals. ○ Explored harmful microorganisms and verified their pathogenicity.
- Explored genetic information of harmful microorganisms in environmental samples from the Arctic region, including samples from Russia and environmental simulation experiments. [In cases where on-site investigation was not possible due to COVID-19 situation, research was conducted on samples obtained by partner countries.]
- Established methods for isolating, concentrating, and extracting virus particles in environmental samples.
- Acquired data on the distribution and genetic information of harmful microorganisms through metagenome analysis.
- Selected samples based on the distribution of harmful microorganisms and cultured them.
- Analyzed strain identification and physiological characteristics.
- Investigated the migration routes of Arctic birds [target species: Brent goose, etc.] and analyzed environmental samples during the wintering period in Korea.
- Selected potentially pathogenic microorganisms based on 16S rRNA gene similarity and physiological characteristics.
- Obtained genomes of strains suspected of being pathogenic microorganisms.


○ Developed and modified equipment for observing the Antarctic sea ice environment.
- Developed a 3D underwater video analysis method and produced an ocean environmental observation mooring device.
○ Participated in an international network group through contribution of marine mammal observation data.
- Conducted joint analysis research using marine mammal observation data with St. Andrews University in the United Kingdom.
- Pursued collaborative research on field schedules, planning, and data analysis through a letter of understanding (LoU) agreement.
- Conducted data sharing and registration for joining the international network.
○ Organized workshops and conducted joint field surveys.
- Along with three researchers from the University of Canterbury and Waikato University in New Zealand, the research team conducted an Electromagnetic Induction Survey from October 22 to November 9 to observe the ice platelet layer, a unique sea ice structure in the Jang Bogo area, and created an ice platelet layer map (NZ-KOPRI joint field survey).
- (Overseas) Established a research sharing platform through participation in the 'IUCH activity' and 'One Arctic - One Health project' as a member of the NGO observer of the Arctic Council.
- (Domestic) Organized a workshop with domestic experts for systematic and comprehensive exploration and risk assessment of harmful microorganisms, and established evaluation criteria.

[3rd Year (2022) Research and Development Details]

○ Secured satellite observations (of the Campbell icefield and Jang Bogo bay Sea ice) data.
- Observed environmental changes and ocean stratification changes in the sea ice and Campbell icefield regions.
- Produced long-term variation information (since 2010) based on remote sensing of the distribution of sea ice and polynyas around the Jang Bogo station and the flow of the Campbell icefield.
- Estimated the primary productivity of the coastal ocean around the Jang Bogo station in the summer using multi-satellite based data.
- Analyzed the correlation between ocean primary productivity and the variability of icebergs, sea ice, and polynyas.
○ Developed and tested manuals for trapping and tagging techniques, and developed new equipment.
- Created distribution maps of underwater temperature, diving depth, salinity, etc. obtained by following the movement routes of marine mammals.
- Registered data obtained from November 2020 and February 2021 in the Korean Polar Data Center (KPDC), and compared and analyzed annual data values by combining the data attached during the Antarctic field survey in February 2022.
- Investigated the three-dimensional behavior of each dive, seasonal movement range, and vertical movement pattern.
- Analyzed feeding behaviors during deep-sea dives to identify key foraging areas and compared behavioral differences between Weddell seal populations in different research areas.
- Verified data reliability by comparing Weddell seal behavior data obtained with precise CTD data measured on the Araon vessel.
- Established a system for observing ocean environments using marine mammals by receiving satellite data during the difficult Antarctic winter season (April-September) when measurements from icebreakers are difficult to obtain.
○ Conducted continuous observations of oceanic parameters (temperature, salinity, pH, pCO2, inorganic carbon, nutrients, primary production).
- Conducted time-series observations of oceanic physical factors (temperature, salinity, currents), biogeochemical factors (dissolved oxygen, nutrients, pCO2, pH, inorganic carbon, organic carbon, trace metals), biological factors (chlorophyll-a), and productivity (GPP, NCP).
○ Conducted ecosystem modeling experiments.
- Quantitatively evaluated interactions using an ecosystem model and verified a simple ecological model using continuous observation data.
○ Established a database.
- Registered 14 or more records in the Korean Polar Data Center (KPDC).


○ Analyzed the adaptation mechanisms of key organisms (sea ice algae, skuas, Antarctic scallops, Antarctic silverfish).
- Tracked changes in the feeding patterns of top predators, such as south polar skuas, in response to environmental changes.
- Investigated the impact of changes in nearby glaciers and sea ice on primary productivity in coastal waters near Jang Bogo Station.
- Analyzed the correlation between annual fluctuations in sea ice and marine microalgae in response to changes in sea ice environment (e.g., salinity).
- Compared and analyzed variations in food sources of Antarctic silverfish at the trophic level using ice algae and marine microalgae as primary producers (e.g., using stable isotopes as a chemical tracer).
- Analyzed the growth patterns of Antarctic scallops by age and compared the results with previous studies to assess their current status.
- Conducted multivariate analysis and cluster analysis to compare benthic communities in the vicinity of ice edge and reference areas.
○ Analyzed physiological changes in Weddell seals based on their behavior and lifestyle.
- Investigated the ecological mechanisms related to long-term fasting, cold adaptation, and deep-sea diving behaviors of Weddell seals throughout their life history.
- Analyzed physiological changes related to long-term fasting, cold adaptation, and deep-sea diving behaviors of Weddell seals.
- Analyzed genetic changes, hormonal metabolite changes, and changes in blood and fat tissues before and after behavior.
○ Explored harmful microorganisms and verified their pathogenicity.
- Analyzed harmful microorganisms and virulence factors in Arctic environmental samples s
- Analyzed virulence factors from the genomes of bacterial isolates from Russian soils
- Performed pathogenicity tests of fungi isolated from infected plants on plants


○ Modified/developed observation equipment for Antarctic sea-ice environment.
- Operated and obtained data from a jointly developed submersible bio-logger with New Zealand for three years from 2020 to 2022.
- Installed an oceanographic profiler (targeted for the second year) at a depth of 450m to directly observe supercooling water and sediment that directly affect benthic ecosystems, and collected data for 2021/22 and added SEBs (temperature sensors).
○ Participated in an international network group through contribution of marine mammal observation data.
- Contributed to obtaining data from the Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to Pole (www.meop.net) observation network.
- Officially established Korea's participation in an international research program based on the registered behavioral data obtained in Terra Nova Bay in Antarctica, and plans to play a leading role in future international collaborative research.
○ Organized a workshop and explored joint fieldwork.
- Organized a Korea-Russia workshop and explored joint fieldwork overseas.
- Participated in the One Arctic - One Health project based on research activities and achievements.

(source : SUMMARY 17p)