2007년 4월 해양환경연구본부의 4개 사업단의 하나로 출범한 해양환경특성연구사업단은 기존의 해저환경연구사업단을 모체로 하여 해양물리, 해양음향, 해양생태의 전문 기능을 일부 흡수 정비하여 조직되었다. 본 연구사업단은 해양지질 지구물리환경 및 지구조, 해양환경보전 및 복원, 해양생태계 구조 및 기능 변화 등의 연구를 주기능으로 하며 기존의 학제적인 연구틀에서 탈피한 목적연구를 중심으로 하며 세계적인 전지구적 기후환경변화에 대응한 아시아 몬순기후변동에 따른 우리나라 주변역의 고해양, 고기후변동 및 예측연구를 위시하여, 우리나라 해양영토내의 해저기인 자연재해 연구, 해양방위특성연구는 물론 항만 및 연안역 개발에 따른 어업피해조사 및 환경영향평가 등 핵심분야의 전문연구원이 참여 공동 대응하는 연구를 수행하고 있다. 이는 해양지환경과 해양특성연구분야의 조화를 통해 기초과학적인 연구역량에 정부, 기업, 국민의 needs에 부합하는 해양의 심층연구를 실시하고 제기된 문제점을 해결한 후 도출된 결과를 국민에게 전파한다. 현재 사업단에서는 산업과 연계한 연구 개발사업을 적극 추진하여 2개의 벤처회사를 설립하였고 그 중 하나로 해양심층수 연구사업의 산업화에 성공 독립회사로 발족하는 결실을 맺었다.

주요 연구 사업으로써는 동아시아 몬순의 진화에 따른 한반도 주변의 고기후 변화와 예측연구를 수행하였고 현재 수행중인 과제로써는 해양영토 내 해저기인 자연재해 및 환경자료구축연구, 황해퇴적물 이동현상 및 퇴적환경 연구, 풍도지구 규사채광에 따른 해양환경변화 모니터링, 부산, 당진, 평택 등지의 어업 손실 및 피해조사, 원전 취？배수 환경 및 주변 해양 생물자원에 미치는 영향 연구, 해양방위특성조사 등으로 기초과학, 응용과학연구는 물론 기업, 어민, 해양방위 등을 대상으로 한 다각적인 목적연구를 수행하고 있다. 연구과제 중 우선적으로 2007년 수행한 동아시아 몬순의 진화에 따른 한반도 주변의 고기후 변화와 예측연구 그리고 현재 수행중인 대표적인 과제인 해양영토내 해저기인 자연재해 및 환경자료 구축연구사업에 대하여  간략히 소개한다. 

 

동아시아 몬순의 진화에 따른 한반도 주변의 고기후 변화와 예측

동아시아 기후변동을 조정하는 아시아 몬순의 진화현상과 동해의 해저주상퇴적물에 기록되어 있는 고기후, 고환경역사를 파악하고, 동아시아 지역의 해양지질 및 대기기원 물질에 관한 지구과학적 연구를 통해 한반도 주변의 고기후변화 환경을 복원하고 미래 기후변화 예측을 위한 기반연구로 해저퇴적물의 특성분석, 방사성 동위원소분석등과 함께 육상퇴적물 분석은 물론 고기후모델에 의한 기후변화연구 등 해양-육지-대기의 시공간적 요소를 망라하는 연구이다. 

그동안의 밝혀진 특징적 연구결과는 동해의 한국대지는 중기 마이오세에는 적어도 폭풍파의 영향이 미치는 천해환경을 이루었으며, 이후 600m 이상 침강하여 현재의 심해저에 이르게 된 것으로 추정된다. 한편, 울릉분지 남사면 지역에서는 플라이스토세에 낮아진 해수면의 영향으로 빈번하게 사면사태가 발생하여 이로부터 전이되는 암설류 및 저탁류퇴적물이 반원양성 퇴적층과 함께 집적되었으며, 이후 해수면이 상승된 홀로세에는 반원양성 퇴적이 우세하게 일어났다. 울릉분지 지역은 수중 낙하를 통해 유입된 화산재 층을 제외하면 대부분 니질 퇴적물이 우세한 곳으로서, 반원양성 퇴적물과 주변 분지 사면으로부터 간헐적으로 유입되는 저밀도 저탁류 퇴적물이 교호하면서 집적되었다. 과거의 수온 복원 결과 최종빙기(MIS 2)와 약 13만 년 전(MIS 6)에 크게 표층수온이 떨어졌음이 밝혀졌다. MIS 6에는 현재보다 약 10 oC 정도 온도가 떨어졌음이 확인되었고 지난 30만년 동안 동해의 표층수온(SST) 변화 범위가 약 3.2~15.5℃(평균 6.8℃)라는 사실을 밝힐 수 있었다. 

고해상도 수치모델을 이용하여 마지막 최대빙하기의 아시아 몬순변화를 수치실험결과 홀로세 중기에는 아시아의 몬순은 여름철에 증가하여 이에 따른 강수의 증가가 나타나는데, 이는 호수면 복원을 통한 프록시 관측 기록과도 잘 일치한다. 또한 최대빙기(LGM) 경계조건하에서 한반도를 비롯한 동아시아 부근에서는 약 4～6도 온도가 감소했으며, 이와 같은 온도감소에 기인하여 겨울철 북서풍은 약간 증가하고 여름철 남서풍은 감소한 것으로 나타난다. 표층온도의 감소에 따라 증발량도 감소하지만, 강수량의 감소가 더 커서 대체로 동아시아에서 LGM에 건조한 기후를 보이고 있다. 이시기는 현재보다 기후가 현저히 차가웠던 시기로서 미래 지구온난화와 반대적인 기후패턴을 보이고 있어, LGM의 동아시아 몬순 약화는 미래 지구온난화하에서 동아시아 여름몬순이 강화될 것을 예견해 주고 있다. 이 결과는 또한 홀로세 중기 때 여름철 기온이 현재보다 높았는데, 아시아 여름 몬순도 강화되는 경향을 보여 미래 온난화 하에서 동아시아의 여름몬순이 강화될 것임을 간접적으로 시사한다.

현재까지 몬순진화, 고기후연구는 국내 여건상 잘 짜여진 틀 안에서 진행되지 않았던 것이 사실이다. 그러나 이번에 진행된 몬순진화와 고기후 변화예측 프로그램은 다양한 분야에서 종합적이고 계획적으로 수행되고 있다고 할 수 있다. 또한 새로운 proxies를 개발함으로써 국내 관련 학문연구의 방향과 그 범위를 확대시켜 그 파급효과가 클 것으로 기대한다.

해양영토내 해저기인 자연재해 및 환경자료 구축

연재해는 자연현상에 기인한 것으로 그 원인과 결과의 다양성으로 인하여 여러 가지로 나눌 수 있다. 크게 분류하면 기상요인에 의해 발생하는 기상재해와 지반의 운동으로 발생하는 지진 및 화산 활동으로 인한 지질재해로 나눌 수 있다. 지질재해는 직접적인 피해를 발생시키기도 하면서, 간접적으로 기상이변을 초래하면서 기상재해도 발생시킨다. 자연재해 중에서 인명손실과 재산손실이 가장 큰 재해는 지진·화산폭발·풍수해 등이다. 화산, 지진은 그 규모가 클 때는 도시나 그 인접지역이 순식간에 몇 만, 몇 십만의 인명피해를 내고, 도시와 자연을 돌이킬 수 없이 황폐화 시킨다. 예를 들어 2004년 12월 26일 인도네시아 북수마트라섬 서쪽 해저 40km지점에서 발생한 해저지진은 16만 명에 달하는 사망자와 수백만 명의 이재민이 생기는 등 최근의 해저기인 자연재해 피해의 대표적인 사례이다. 우리나라의 경우 1983년과 1993년에 일본에서 발생한 해저지진으로 기인한 쓰나미가 동해를 강타하여 묵호, 울릉도, 속초, 포항, 인원등지에서 재산과 인명피해를 입은 적이 있다. 1983년에는 사망 1, 실종 2, 부상 2명, 선박 81척, 건물 100여 건 등의 피해를 입었으며, 1993년에는 35척의 어선과 어망 어구 3000여 통의 피해가 있었다. 

자연재해는 인위적으로 완전히 근절시킬 수 없는 불가항력적인 요소를 지니고 있지만 자연재해를 초래하는 어느 정도의 크기의 외력을 고려한 시설물의 설계 및 시공, 방어 시설물의 구축, 재해발생의 사전예측에 따른 예방조치, 재해발생시의 신속한 복구대책 수립 등으로 재해를 막거나 최소화할 수 있다. 

지구에 영향을 미쳤던 자연재앙의 규모는 너무 커서 측정하기가 어렵지만 이러한 경우도 지질기록상에 잘 나타나 있으며 그러한 사건이 미래에 닥칠 수 있다는 점을 잘 알아야한다. 대부분의 사람들은 잘 일어나지 않는 이례적인 사건이 가지고 있는 잠재적인 위험을 인식하지 못한다. 또 그것은 간혹 일어나기 때문에 자기가 살고 있는 동안은 결코 발생하지 않을 것으로 단정해 버린다. 이것이 위험한 발상이다. 벤자민 플랭크린은 1776년에 “1온스의 예방은 1파운드의 치료와 같은 가치가 있다”는 말을 했다. 이 말은 자연재해에도 똑같이 적용될 수 있다. 불행하게도 실천은 어렵고 말하기는 쉽다. 사람들에게 긴급하지도 않고 그들 생각에도 일어날 가능성이 희박한 재해를 방지하는데 시간과 돈을 투자하라고 설득시키는 것은 사실상 어려운 일이다. 그러나 재해가 발생했을 때의 재해비용에는 물리적인 피해 뿐 만 아니라 기업활동의 중단, 판매시장의 손실, 인간생존권의 위기 등 많은 피해를 계상해야 만 한다. 이와같은 관점에서 과거에 일어났던, 그리고 미래에 발생가능한 해저기인 자연재해 현상을 사전에 주목하고 연구하여 대비하기 위한 노력이 필요하다.

우리나라는 해저기인 자연재해에 크게 노출되어 있으며 주목할 만한 자연재해로써 1)해저지진과 이에 수반한 쓰나미, 2) 해저퇴적물내에 배퇴된 천부가스의 배출, 3)심부지구조활동에 따른 단층활동과 지구조변형 및 4) 동해 대륙사면 붕괴에 따른 해저사태로 발생하는 자연재해 등을 들 수 있다. 

우리나라는 환태평양조사대의 지진, 화산벨트와는 배호상 분지인 동해와 일본열도로 인하여 직접적인 영향권에서는 비켜나 있지만, 동해 자체가 과거 마아오세 때 지구조운동에 의해 열개된 구조분지로 현재 구조적으로 안정하다고는 단정하기 어려우며 향후 구조선을 따라  대규모 단층의 발생도 배제 할 수 없다. 또한 동해의 북동부 일본측은 해양성지각의 분포지로 연변역을 따라 현재에도 많은 해저 지진이 발생하고 있는 지역으로 우리나라 동해안을 급습한 쓰나미도 이곳에서 발생한 지진의 영향이었다.

고리부근 해저에서 분출하는 천부가스의 빈도 및 크기 (해저로부터 5m이상의 분출하는 가스) 

우리나라 해양영토 내 동남연근해 및 남서대륙붕에는 천부가스가 충진된 퇴적층이 발달하여 있고, 동해사면역은 해저환경의 변화에 따른 가스분출 또는 지진으로 발생된 사면사태가 활발했던 곳으로서 근래 빈발하는 육상 또는 해저기인 자연재해의 증가가 우려되고 있다. 해저기인 자연재해는 해양시설물의 파괴를 비롯한 막대한 사회？경제적 피해, 그리고 인명피해를 유발하기도 한다. 최근 증가추세인 이러한 재난을 사전에 예측하여 사회？경제적 손실을 효과적으로 저감하기 위하여 △해저 영토관리 정밀영상화 기술확보와 천부가스에 의한 해난위험성을 평가하고 △해저기인 자연재해 환경자료를 구축함과 동시에 △지속적인 모니터링 및 예측을 위한 연구가 수행중이다 

이 연구사업은 향후 기후협약 이행에 대비한 우리나라 연근해의 온실가스 배출량 산정에 활용이 가능하며, 지구물리-인공위성 원격탐사와 결합한 저비용 해저에너지자원 탐사기법개발에 활용 될 것이다. 해저지질의 영상화 기술개발은 항만과 교량 등의 건설 그리고 해저시설물의 안정적 설치를 위한 퇴적기반구조 파악에 기여하며, 효과적인 지진감시를 통하여 지진에 의해 발생할 수 있는 재해예보의 기본자료도 축적될 것이다.

2008-02-28