심해 열수생태계와 인도양 탐사에 관한 지식 공유와 협력의 장

- 2019 KIOST International Symposium 개최 -

1977년 잠수정 앨빈에 의해 갈라파고스 해역에서 심해 열수분출구가 처음 발견된 지 40년이 넘었다. 이 발견은 지구상의 삶에 대한 기존의 지식을 변화시켰고, 심해 생물의 독특한 생태계에 관한 새로운 연구주제를 제시했다. 올해로 3회째를 맞은 KIS(KIOST International Symposium,이하 KIS)는 ‘심해 열수생태계와 대규모 해저 황화물 광상’ 및 ‘인도양 탐사’를 주제로, 최신 연구 성과를 공유하고 국제협력의 틀을 다지는 자리로 마련됐다.

인도양과 해저 열수분출구 해역의
해양과학 연구 성과 공유의 장

지난 4일과 5일 양일 간, 부산 센텀 호텔에서 「2019 KIOST International Symposium(이하 KIS 2019)」이 개최됐다. KIS는 매년 해양과학 분야의 최신 연구주제를 선정해 그 성과를 공유하고, 국제 공동연구를 위한 연구자 간 교류를 활성화하기 위해 KIOST가 주관해 개최하는 국제 심포지엄이다. 올해 심포지엄은 ‘해저 열수분출구와 인도양(Hydrothermal system and Indian Ocean)’을 주제로 열렸으며, 미국·캐나다·영국·일본의 국내·외 전문가들이 다수 참가한 가운데 열띤 발표와 토론이 진행됐다. KIOST 김웅서 원장은 환영사를 통해 “금번 심포지엄이 심해 열수분출구 생태계와 인도양에 대한 많은 아이디어와 지식, 영감을 공유하고 통찰력을 가져다주는 기회가 되길 바란다.”며, 열수분출구 생태계의 잠재적 가치와 지속적인 연구·보호를 위한 국제적인 협력의 필요성을 촉구했다.

사진1. 행사장 내부 모습

열수분출구 생태계의 중요성과 가치 확인
지속가능한 이용과 보존을 위한 국제적 협력 논의

행사 첫날은 ‘심해 열수생태계(세션 1)’와 ‘대규모 해저 황화물 광상(세션 2)’을 주제로 발표가 진행됐다. 해저 열수분출구는 심해저에서 마그마로 가열된 열수(熱水)가 온천처럼 솟아나 굴뚝모양의 지형을 형성하고 있는 곳으로, 육상 및 일반 해양과는 전혀 다른 특이한 생태계를 형성하고 있어 생물 다양성 연구와 유전자원 확보, 그리고 심해저 광물자원 탐사 등을 위해 많은 과학자들이 관심을 가지고 있는 지역이다. KIOST 대양자원연구센터 주세종 책임연구원의 사회로 진행된 첫 번째 세션에서 참가자들은 열수분출구 생태계의 중요성과 취약성에 대해 인식을 같이 하며, 정부 간 조직 및 과학자 연구 집단이 열수분출구 생태계의 피해를 최소화하고 지속가능한 사용과 보존을 위해 노력해야 한다고 입을 모았다. 또한 심해 열수분출구의 화학 합성 특성 및 공생균과 동물군에 대한 유전학적 진화 연구와 더불어 화학적 불균형에 의해 예측 가능한, 혹은 예측이 불가능한 심해 미생물 생태계에 대한 발표가 이어졌다.

사진4, 5. 열수분출구 생태계의 지속가능한 사용과 보존에 관해 발표하는 Cindy Van Dover(Duke Univ.)(좌), 질의 및 토론하는 참가자들(우)

특히 KIOST 해양생명공학연구센터 권개경 박사는 인도양 열수분출구 지역의 새로운 초고온성 철 환원 Thermococcus(호열성 혐기성 고세균)에 대해 발제하였는데, 인도양의 3개 열수분출구 주변의 퇴적물 샘플을 배양, DNA를 추출하고 16S rRNA 유전자를 증폭하여 총 18개의 박테리아와 고세균을 분리한 과정을 상세히 소개했다. 염기서열 및 계통분류학적 분석 결과, 이들의 대부분은 Thermococcus 속(屬)에 속하며 특히, 균주 IOH1T는 Thermococcus 속(屬)에서 새로운 종으로 동정되어 철을 환원시켜 흑색 침전물을 생산하는 것을 확인하였고, 이는 철 환원이 Thermococcus 속(屬) 구성원에 광범위하게 퍼져 있음을 암시한다고 말했다. 이 밖에도 심해 칼데라의 내·외부 플랑크톤 군집에 관한 연구 및 심해 대량 황화물 서식지의 거대 동물군 다양성을 평가하기 위해 사용되는 첨단 이미지 기술과 이를 통한 다양한 시공간적 접근방법이 소개됐다.

사진6, 7. 인도양 열수분출구 지역의 새로운 초고온성 철 환원 Thermococcus에 대해 발제하는 KIOST 해양생명공학연구센터 권개경 박사(좌), 인도양의 3개 열수분출구 주변의 퇴적물을 채집하는 과정 소개 자료(우)

보이지 않는 이면에 더 큰 가능성이 잠재된
열수분출구의 황화물 광상

두 번째 세션은 열수분출구의 황화물 광상에 관한 내용이 주를 이뤘다. 먼저 해저면의 대규모 황화 침전물 자원의 잠재력 평가에 관한 발표에서는 새로운 해양 측량 기술의 발전에 따른 활발한 탐사 및 연구 시도와 더불어, 해저 열수분출구의 보이지 않는 이면에 더 큰 가능성이 있음을 시사했다. KIOST 심해저광물자원연구센터 박상준 박사는 통가(Tongan Water) 심해 화산의 방사상 구조물의 끝부분에 위치한 열수분출구가 서쪽(WVF)과 동쪽(EVF)으로 나뉘어 있으며, 두 곳의 광화작용과 동물군을 비교·분석한 연구 성과를 소개했다. 박상준 박사는 칼데라에서 재 분출된 마그마와 그에 따른 열수분출구 대류의 변화는 열수분출구 유체의 이동(변형)을 유발하며, 두 곳의 광화작용과 동물의 대조군은 동일한 열 원천으로부터 생성된 열수분출구 생태계의 다양성을 반영한다고 설명했다. 그 외 열수분출구 생태계의 황 동위원소에 관한 연구, 일본의 해안가에서 실시한 전기저항성 단층촬영을 통해 본 심해 대형 황화침전물의 내부구조, 수중음파탐지를 이용해 구성한 해저 지도, 호주-남극 중앙해령에서 발견된 광범위한 열수분출구 지역(무진, Mujin) 및 이곳에서 발견된 생물(7개의 팔을 가진 불가사리와 게, Kiwa crab and seven-armed starfish) 등이 소개됐다.

사진8, 9. 통가(Tongan Water) 심해 화산의 열수분출구 구조에 관해 발표하는 KIOST 심해저광물자원연구센터 박상준 박사(좌), TA25 주변해역 칼데라의 유전학적 모델 개념도(우)

사진10, 11. 자유롭게 토론 및 논의를 펼치는 참가자들

인도양의 물리적, 생물 지구화학,
생태학적 역학에 대한 논의와 토론 진행

이튿날의 주제는 ‘인도양 탐사’에 관한 것이다. 그간 지구상의 많은 해역에서 많은 발견과 연구결과가 축적되어 왔으나, 새로운 생물군집의 발견을 기대할 수 있는 해역은 아직도 많이 남아 있다. 인도양은 상대적으로 접근성이 낮기 때문에 가장 연구되지 않은 해역으로, 우리나라의 경우 2016년 이사부호 취항을 계기로 인도양 열수해역 탐사에 본격적으로 뛰어든 결과, 2018년 세계 4번째로 인도양에서 새로운 열수분출구를 발견(Onnuri Vent Field로 명명)한 바 있다. 이날 행사에서는 인도양 한미공동연구프로그램(Korea-US inDian Ocean Scientific Research Program)의 블루오션 프로젝트 및 국제인도양탐사(IIOE-2)의 활동계획 등이 소개되었으며, KIOST 해양환경연구센터 강동진 박사는 이사부호의 시설 및 관측 장비, 탐사 경로에 대해 소개하며 현재 추진 중인 KIOST의 인도양 연구 프로젝트(KIOST Indian Ocean Study, 이하 KIOS)를 통한 탐사 계획에 대해 전했다. 이 밖에도 SCTR(Seychelles-Chagos Thermocline Ridge) 해역 및 Atlantic Meridional Transect 연구탐사 성과 등이 발표됐다. 참석자들은 인도양의 물리, 생지화학, 생태학적 역학에 대해 다양한 논의와 토론을 펼쳤고, 금번 행사를 위해 한국을 방문한 것을 기념하여 KIOST 본원 및 국립해양박물관을 견학하는 시간을 가지기도 했다.

사진12, 13. KIOS에 대해 소개하는 KIOST 해양환경연구센터 강동진 박사(좌), KIOS(KIOST Indian Ocean Study) 소개 화면(우)

KIS, 국제학술행사이자
부산의 브랜드로 발전 기대

심해 열수분출구에 관한 주제는 과학계에서 가장 흥미로운 연구 분야 중 하나이다. 해당 연구 분야에서 세계적 수준의 연구 역량을 갖춘 KIOST는 2023년까지 인도양 탐사를 수행, 열수분출구 주변 미생물 유전자원 확보, 시료의 대량 배양 및 상용화 기술 개발 등 극한생물을 이용한 해양 바이오 원천기술 개발 및 해양 신생물자원 선점을 위한 연구를 지속할 예정이며, 이에 따라 우리나라의 국제적 위상도 새롭게 정립될 것으로 기대된다.

한국은 물론 세계적으로 해양과학 연구를 주도하는 저명한 연구자들이 한 자리에 모여 열수분출구 시스템과 인도양에 관한 최신의 연구 성과를 공유한 ‘KIS 2019’는 해당 분야의 연구를 한 단계 발전시키는 통찰력을 제공하고, 소중한 열수분출구 생태계에 대한 지속가능한 보존과 이용, 국제적 협력을 약속한 의미 있는 자리였다. 앞으로도 KIOST는 동 행사를 세계적인 국제학술행사이자 부산의 브랜드가 될 수 있도록 적극 지원해 나갈 계획이다.