‘雪龙’号가 북극의 얼음 위에 12개 관측 거점을 만든 이유

관측 범위는 북극 환경의 여러 층을 아우른다.

• 대기 경계층
• 해빙의 물리적 특성과 물질수지
• 해빙 아래 해양 환경
• 얼음 아래 생태계

이 자료들은 북극 해빙이 빠르게 변하는 상황에서 대기-해빙-해양 시스템이 함께 변화하는 과정을 현장에서 장기간 관측하고, 연구 모델을 검증하는 데 활용될 예정이다. 일반적인 단일 선박 탐사에서는 보통 약 6개의 작업 빙상 관측소를 설치하지만, 이번에는 12개 지점을 연결한 다지점 관측망을 만들었다.

다지점 관측의 실질적인 장점은 비교에 있다. 대기의 변화가 특정 지점의 해빙 두께, 해양 상태, 생물 활동 변화와 함께 나타나는지, 또는 서로 다른 위치에서 다른 양상으로 나타나는지를 살펴볼 수 있다. 이런 자료는 북극의 급격한 변화가 어떤 메커니즘으로 일어나는지 파악하고, 기후 예측에 쓰이는 데이터와 모델을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

‘雪龙 2’号가 관측망을 넓힌다

두 번째 연구 쇄빙선 雪龙 2号는 북위 84도 부근에서 단기 빙상 관측소 6곳과 장기 관측소 1곳을 추가할 예정이었다. 계획된 작업은 20개 이상으로, 빙상 기반 부이 설치, 적설·빙심·얼음 아래 물 시료 채취, 해빙 원격탐사, 대기 프로파일 측정, 얼음 아래 해양 수문 관측 등이 포함됐다.

두 선박의 관측 지점은 서로 연계되도록 계획됐다. 雪龙号와 雪龙 2号의 위치를 하나의 관측 배열로 묶으면 북극 중앙해역의 공간적 범위를 넓히고, 대기·해빙·해양·생태계 사이의 상호작용을 더 촘촘하게 분석할 수 있다.

6시간 만에 잘라낸 1.3m 두께 해빙 블록

이번 탐사에서는 해빙의 역학적 특성을 시험하기 위한 대형 시료도 확보했다. 연구진은 약 6시간 동안 빙심 드릴과 전기톱을 사용해 두께 1.3m, 가로·세로 각각 1.2m인 해빙 블록을 잘라냈다.

이 시료는 북극 환경에서 해빙이 어떤 기계적 특성을 보이는지 측정하는 데 사용된다. 연구진은 분석 결과를 기존 해빙 시료 자료와 함께 축적하고, 차세대 극지 선박의 구조 설계에 참고할 수 있는 실험 데이터를 확보할 계획이다.

국산 장비가 가능하게 한 무인 자동 관측

빙상 관측 작업은 사람이 현장에 머무는 동안만 데이터를 얻는 방식에서 벗어나, 선박이 떠난 뒤에도 장비가 스스로 측정을 이어가는 무인 관측망 구축으로 확장됐다. 동시에 중국에서 개발된 해양 관측 장비의 시험과 실제 적용도 진행됐다.

이번 항차에서 가장 많이 설치된 빙상 기반 천해·심해 프로파일링 부이와 해빙 표류 부이의 평균 국산화율은 90%를 넘었다. 국산 장비와 관련 기술을 기반으로 연구진은 부이를 대규모 배열로 설치하고, 서로 연결된 자동 관측망으로 운영할 수 있었다.

이렇게 여러 장비를 네트워크로 묶으면 특정 시점의 단발성 측정이 아니라, 위치와 시간에 따른 변화를 반복적으로 기록할 수 있다. 특히 해빙이 이동하고 녹는 동안에도 부이와 관측 시스템이 환경 변화를 계속 추적한다는 점이 중요하다.

얼음 아래 생물의 극야를 관측하는 무인 빙상 관측소

이번 탐사에서 눈에 띄는 장비 중 하나는 생태 무인 빙상 관측소다. 이 시스템이 북극에서 적용 시연된 것은 이번이 처음으로 소개됐다.

관측소는 음향·광학·전기 센서를 결합해 대기, 해빙, 해양, 생태계의 변화를 장기간 관측하도록 설계됐다. 특히 계절에 따라 빛의 양이 크게 달라지는 북극에서 얼음 아래 생물 활동을 추적하는 것이 핵심이다. 연속 관측이 이뤄지면 생물들이 빛이 거의 없는 극야를 어떻게 견디는지, 극주기가 돌아와 첫 햇빛이 비칠 때 어떻게 반응하는지를 살펴볼 수 있다.

짧은 여름 탐사만으로는 나머지 계절에 일어나는 과정을 놓치기 쉽다. 사람이 현장을 떠난 뒤에도 작동하는 무인 관측소는 빛과 얼음, 해양 조건이 바뀌는 과정을 이어서 기록해 얼음 아래 생태계가 환경 변화에 대응하는 방식을 더 입체적으로 보여줄 수 있다.

숫자 이상의 의미

雪龙号의 12개 빙상 관측소는 관측소 수에서 세운 기록인 동시에, 북극을 관측하는 방식의 변화이기도 하다. 여기에 雪龙 2号가 계획한 7개 관측소가 더해지면 북극 중앙해역의 여러 지점을 연결해 비교하는 플랫폼이 한층 넓어진다.

물론 이 관측만으로 북극의 모든 변화 원인을 설명할 수 있는 것은 아니다. 가치는 서로 다른 종류의 증거를 한데 모으는 데 있다. 해빙 시료, 표류 부이, 대기 프로파일, 해양 측정, 생태 센서가 서로 다른 위치와 시간대에서 수집되면 연구진은 실제 환경을 모델과 대조하고, 대기·해빙·해양·생물 사이의 연결고리를 확인할 수 있다.

빠르게 변하는 북극을 이해하려면 한 번의 관측보다 긴 시간에 걸친 여러 지점의 기록이 필요하다. 이번 12개 관측망은 바로 그 장기적이고 입체적인 기록을 확보하기 위한 기반으로 볼 수 있다.