Establishment of swarm operation platform for unmanned marine observation equipment

무인자동화 해양관측장비 군집운용 플랫폼 구축 [해양관측 측면] 1. 코로나 이후로 연구선 운항에 차질 2. 해상 재해재난 대응 미비: 각종 해양 사고 발생 시, 접근 및 탐색이 어려움 3. 데이터 연속성·신뢰성 결여, 상시 관측 불가: 태풍, 쓰나미, 해무 등 악천후 시 4. 국내 연안 해양관측 효율성 저하: 낮은 수심, 복잡한 연안 환경, 양식장/어업 활동/강한 조류/바다 쓰레기 유입 등 5. 데이터 공간 해상도 저하: 위성영상 등 해양 광역관측 데이터 활용 시 6. 실시간 해양감시 및 예측 불가: 해양 수중공간에서의 통신기술 미비 등 [무인자동화 해양관측장비 군집운용 플랫폼] 1. 정의: 현재의 해양관측 시스템으로는 관측이 불가능한 극한의 해양 조건에서 관측 데이터를 실시간으로 획득하기 위하여, 무인자동화 해양관측장비를 군집으로 운용하는 플랫폼을 설계하고 운용기술을 개발 2. 내용 및 활용: - 무인자동화 해양관측 시스템 구축에 필요한 자율운행, 해양통신, 센싱 등의 요소기술 개발을 통한 제4차 산업의 핵심기술 확보 - 무인자동화 해양관측 시스템 구축을 위한 산·학·연·관 연계 사업을 통한 과학화·산업화·실용화를 동시에 구현 - 무인자동화 해양관측 시스템 구축을 위한 무인장비 군집운용 기술을 선점함으로써, 글로벌 해양 네트워크 구축 및 선도(ODA 사업·국제기구 사업 등으로 확장 가능) - 차세대 무인자동화 해양관측 시스템 활용으로 인한 해양관측 비용 절감, 위험성 감소, 효율성 증대 - 해상 재해재난 발생 시, 사고지점 접근성 및 관측 효율성 증대를 통한 신속하고 안전한 대응력 강화 - 태풍, 쓰나미 등의 해상 악천후 시, 실시간 해황관측 자료 획득 및 분석을 통한 정확한 예측 - 주요 항만 및 자원시설이 분포하는 연안 해역에 대한 상시 자율감시 체계 구축을 통한 해역의 안전성 관리 - 현재 관측이 불가능한 저수심 해역의 자료를 보완 가능한 관측 - 해양 광역 관측 자료의 공간적 제약 및 저해상도 문제를 보완 가능한 관측 [결론] 1. 해상 재해재난 대응 실시간 4D 데이터 취득·분석을 통한 차세대 해양관측체계 확립 2. 돌발상황·악천후·극한환경에서 해양관측의 경제성·기동성·정확성 확보 3. 제4차 해양산업인 무인자동화 관측장비 군집운용 기술 확보2

Consideration of environmental changes preparing for developing gas hydrate resources

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Investigation method and distribution of marine minerasl in EEZ

국내에서 천연가스의 개발 지역으로 선포된 동해 대륙붕 해역을 중심으로 향후 탄화수소 자원의 효율적인 개발을 위하여 울릉분지와 주변 해저분지의 진화 및 퇴적환경에 대한 종합적인 연구를 수행했다. 본 연구에서는 SeaBeam 2000 다중빔 측심기, 고해상 Chirp 천부 탄성파 탐사기, 중․자력이상 분포, 96 채널 다중 탄성파 탐사, 해저면 지진계 자료 및 12 m 피스톤 코아러를 사용하여 울릉분지와 주변부의 심부 지질구조, 해저 기반암의 암상, 탄성파 층서, 지각구조, 해저자원 부존가능성 등을 연구하였다. 그 결과로써 울릉분지 중심부의 지각은 해저면 확장에 의해 형성된 해양지각이며, 그 형성 당시 내륙쪽에 위치했을 것으로 추정되는 맨틀플룸의 영향을 받아서 정상적인 해양지각 보다 더 두꺼워졌음을 밝혔다. 탄성파 자료 해석으로부터 한국 남동 대륙붕과 대륙사면은 비활성 대륙주변부의 형태를 보여주나, 하부 기반암의 구조가 복잡하고 단층, 화산체, 퇴적물 이동 등에 의해 복잡한 지질구조를 보이고 있음을 밝혔다. 또한 현재까지 조사한 바에 의하면 천연가스 및 제3기 해저 석탄층은 주로 6-1광구 주변 해역에 부존되어 있으며, 대규모 천부 가스층은 울릉분지 남동 대륙사면에 부존되어 있다. 국내 최장인 12 m 시추코아 시료를 분석하여 퇴적환경과 기작, 지질공학적 특성을 밝히고, 미고생물 및 화산 테프라층을 이용하여 퇴적시기와 고해양환경 변화를 해석하였다. 그 결과로써 울릉분지 북쪽의 한국대지에 존재하는 새로운 해저 화산체, 울릉분지의 현생 해저수로 및 해저계곡의 분포를 확인했다.2

AI Big-data DB System Establishment and National Atlas Production

한반도 주변 해역 내에서 3D 해저공간 가상현실 정보의 실시간 제공을 위한 빅데이터 체계 구축 및 국가 아틀라스 제작이 진행되고 있다. 전 세계적으로도 전례가 없는, 한반도 주변 해역 내에서 1 cm의 빈틈도 없는 촘촘한 탄성파자료·지구물리·지질 데이터베이스를 Halliburton사의 Landmark 시스템에 구축하였다. 1989년부터 사용하기 시작한 Landmark는 기존의 툴이 가지고 있는 다양한 기능이 통합되어 있어서, 지질 및 지구물리학적 DB 구축 및 해석에 있어서 높은 신뢰성과 편리성을 가진 소프트웨어이다. 인공지능형 빅데이터 체계 구축을 통해 한반도 주변 해역에서 가용할 수 있는 기존의 지구물리·지질자료(3D/2D 고해상 탄성파탐사, 천부지층탐사기(SBP), 스파커, 지진, 정밀 수심, 중·자력, 지하 내부 S파 속도 분포, 시추공 자료 등)를 활용하여 종합 해양정보시스템 구축으로 국가 아틀라스를 제작하는데 그 목표가 있다. 지구 내부의 물리적 성질을 실시간으로 특성화함으로써 석유 부존 잠재력과 불확실성을 정확하게 이해하고, 향후 개발 전략을 구축하여 탐사 및 해석에 있어서 연구자 중심의 최우선 과제를 발굴할 수 있다. 이러한 시스템 구축으로 정책입안자에게는 해양영토 관련 정책수립 및 협상대응에 필요한 신속·정확·편리·경제적인 User-friendly 실시간 3D·2D 해저공간 가상현실 정보를 제공하고, 관련 전문가에게는 쉽게 접근할 수 없는 한반도 주변 해역 내 모든 3D·2D 탄성파·지구물리·지질 자료 등의 구축된 데이터베이스 및 해석 자료 공유에 있다. 이 시스템으로 전체 한반도 주변 해역의 1:25만 축척 지질도에 필요한 각 지질 시대별 지층구조도(Time structure map) 및 등층후도(Isochron map)를 제작하였다. 동해에서는 해저면, 플라이스토세, 플라이오세, 후기 마이오세, 중기 마이오세, 음향기반암 등에 대하여, 동중국해에서는 해저면, 플라이스토세, 플라이오세, 후기 마이오세, 중기 마이오세, 전기 마이오세, 올리고세, 에오세, 음향기반암 등에 대하여, 그리고 황해에서는 해저면, 플라이스토세, 플라이오세, 후기 마이오세, 중기 마이오세, 전기 마이오세, 올리고세, 에오세, 팔레오세, 음향기반암 등에 대한 시대별 지층구조도 및 등층후도를 Mapping 하였다. 또한 한반도 주변 해역에서 각 지질 시대별 고해저수로 분포도, 단층 분포도, 화산체 분포도, 천부가스 분포도 등의 주제도를 제작하였다. 해양경계획정 대비 측면에서는 2028년 JDZ 협정 만료, 독도 문제 가속화, 황해에서 중국 도발, 남북한 관계개선 등 현안을 고려하여, 특정해역(한일공동개발구역(JDZ), 오키나와 트러프 , 황해 잠정조치수역, 동해 독도, 한국대지, 대화퇴, 남북접경수역 등) 내에서 지질·지구조 규명, 석유·가스 매장 분포도 제작 및 해저자원 부존 형태를 파악하였다. 이를 활용한 분야별 현안대응을 위한 적정기술(데이터 포함)로서 지진재해 예측, 지구 기후변화 예측, 해양광물자원 개발, 해군·해경 작전, 연안탐사 및 해양환경 관리 등을 들 수 있다.2

Possibility of potential deposits of marine resources around the Korea Seas

최근 한국해양연구원에서 수행중인 배타적 경제수역(EEZ)내의 해저자원 탐사에서 새롭게 주목받는 자원이 인산염이다. 인산염(Phosphorite)은 오래전부터 농작물의 생육을 돕는데 필수적인 인산비료, 화학약품에 필요한 인산염의 주원료로 이용되어 왔으며 해저에서는 1961년부터 채광되어 왔다. 우리나라에서는 연간 170만톤 가량을 톤당 59～60달러에 수입하고 있는 실정이다. 동해에 위치한 한국대지에서 수심 600～1,500 m의 신생대 제3기 기반암중에서 암석준설기를 이용해 해성층 규조석이 채취되었는데, 이 규조석은 대부분이 속성기원의 인회석화 되어 있다. 총 P2O5 함량은 최대 40～60%에 달하는 고품질로 경제적인 가치가 충분하다. 동해에서의 인산염은 경사가 있는 해저화산 등의 고지대에 존재한다. 이 인산염은 강력한 용승(upwelling)이 일어난 대륙붕과 대륙사면 환경에서 형성되었으리라 추정된다. 이 인산염 광물은 북한과의 접경해역인 한국대지에 집중되어 있으므로 추후 남북한 협력사업의 일환으로 공동연구를 추진하는 것이 바람직하다. 또한 동해의 오키 뱅크 및 키타-야마토 뱅크 사면의 해저화산에도 인산염 광상이 대량으로 부존되어 있을 가망성이 높다. 석탄은 원래 비해성(non-marine) 퇴적분지에서 생성된 것이나, 연안을 포함해서 전세계의 대륙붕 지역에 널리 분포한다. 현재 해저에서 산출되는 대부분의 석탄은 육지의 석탄맥이 연장된 곳에서 채굴되고 있다. 해저 석탄의 생산은 16세기에 영국에서 처음 시작되어 현재는 일본, 캐나다, 터어키, 대만, 칠레 등에서 채광이 이루어지고 있으며, 생산량은 연간 3,000만톤 이상에 달한다. 한국 주변해역에도 해저 석탄층이 상당량 부존되어 있으며, 특히 동해 6-1광구 주변 해역에 부존되어 있는 대규모 제3기 석탄층은 탄성파 단면도 상에서 강한 진폭으로 나타나며, 연속성이 매우 좋다. 이 석탄층은 해저면하 약 1,350 m 깊이에서 50 m의 두께를 보여 석탄층은 울릉분지 남서쪽 대륙붕 하부 약 1 km 깊이에 대규모로 부존되어 있음을 알 수 있다. 이러한 석탄층은 삼각주 환경하에서 이암과 탄층이 교호하거나 삼각주 평원 환경하에서 국부적인 박층의 탄층이 협재하며, 플라이오세 및 플라이스토세에 형성된 갈탄은 점토암에서 식물체 파편과 섞여서 산출되기도 한다. 한국해양연구원에서는 1990년 이래 지속적으로 해양광물자원에 대한 국내외 연구동향과 탐사방2

Depositional environment and possible deposit of marine resources around Dok Island, East Sea

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Blue Ocean Project(The establishment of International Cooperation Project)

국제협력에 의한 전지구적 규모의 해양탐사 활동과 신개념/태동기 핵심기술 개발의 필요성에 부응이사부호와 아라온호와 같은 최첨단 기반시설을 활용함으로써 전지구 해양탐사/기후변화/환경변화/자원개발의 문제 해결 프로젝트 개발국내외 해양 관련 연구기관/교육기관/국제기구 등과 공동연구사업 발굴 및 인력교류한중간 지질지구물리 공동연구 발굴 및 사업 추진구기관/교육기관/국제기구 등과 공동연구사업 발굴 및 인력교류한중간 지질지구물리 공동연구 발굴 및 사업 추진1

The Present Status and Future Prospect for Marine Sciences and Technology of South Korea

정부 및 민간차원에서의 남․북 교류가 점차 확대되고 있는 추세에서 남․북한 공동 해양자원 및 해양환경에 대한 연구는 해양과학기술교류 및 협력을 통한 상호 신뢰회복의 기반이 될 것이다. 기술적인 측면으로는 북한 해역의 해양지질환경, 해양 생태계, 해양자원 매장량 등을 밝힐 수 있고 북한 해양자원(골재자원, 석유, 메탄수화물, 인산염 광물 등)의 공동개발 방안을 모색할 수 있다. 민간 기업의 대북 해양자원개발 투자를 위한 사전 평가 자료를 제공하는 효과도 가져올 수 있다. 경제․산업적 측면으로는 남․북한 공동학술 연구를 통한 교류확대 및 신뢰회복을 가져와 자원 탐사시 필요한 지질, 지구물리 기초 자료를 공동으로 확보할 수 있다. 특히 장기적인 측면으로는 남․북한 공동연구를 통한 과학자 교류를 통해 북한 해양환경의 종합적 파악으로 북한의 자원 개발시 환경 친화적인 개발을 수행할 수 있을 것이다.1

Exploration and development of Marine petroleum and natural gas

1968년 유엔극동경제위원회 산하에 발족된 '아시아 원해지역공동광물탐사위원회(Committee for the Cooperation of Joint Prospecting for Mineral Resources in Asian Offshore Areas; CCOP)'는 한국 주변해역에서 해양조사선에 의한 본격적인 해양지질조사를 본격적으로 후원하였다. 이 계획은 황해와 동지나해에 대한 지구물리학적 조사를 실시하는 것으로서 미해군수로국 소속 해양조사선 헌트(Hunt)호에 탑승한 에머리(Emery) 박사 등은 6주간 동안 총 12,000 km 이상의 해양탐사를 실시하였다. 이들의 조사결과는 ‘에머리 보고서(1969)’로 출간되어 황해와 동지나해의 지질학적 자료 및 석유 부존 가망성에 대해 자세히 수록하고 있다. 이후 본격적인 석유탐사 활동은 1983년부터 시작되었다. 1972년부터 1982년까지는 걸프, 쉘, 텍사코 등 외국 기업이 주도하여 51,437 km의 물리탐사와 12개 시추공의 탐사시추를 실시함으로써 대규모 퇴적분지와 석유자원의 부존 가능성을 확인하였다. 1983년 이후에는 한국석유공사가 주도적으로 석유탐사 활동을 전개하여 63,375 km의 물리탐사와 19개 공의 시추를 실시하였으며, 이 기간 중 울산 남동쪽 58 ㎞ 지점(수심 152 m, 면적 약 157 km2)의 대륙붕 6-1광구 고래Ⅴ 구조에서 양질의 천연가스 발견에 성공하여 한국 최초의 천연가스 생산에 착수하였다. 비록 소규모이지만 울산 앞 바다에서 천연가스를 생산하게 됨으로써 한국은 산유국이 될 전망이다. 특히 한국은 지난 70년대 석유파동 이후 국내 뿐만 아니라 해외자원개발을 통한 자원확보에 주력해 왔다. 따라서 국내 천연가스 개발의 기술력을 바탕으로 해외 석유, 천연가스, 석탄 등 에너지원의 개발사업에 적극 나설 수 있을 것이다.2