Vol. 32(3):213-228 DOI: 10.4217/OPR.2010.32.3.213 Ocean and Polar Research September 2010 Article KOGA 기획과활용연구 신창웅 1* 박광순 1 노영재 2 장경일 3 방익찬 4 문일주 4 김태림 5 김봉채 1 김동선 1 김광희 1 김기완 6 노태근 7 임관창 8 1 한국해양연구원기후 연안재해연구부 (426-600) 경기도안산시안산우체국사서함 29 2 충남대학교자연과학대학해양환경과학과 (305-764) 대전광역시유성구대학로 79 3 서울대학교자연과학대학지구환경과학부 / 해양연구소 (151-742) 서울특별시관악구관악로 599 4 제주대학교해양과학대학지구해양과학과 (690-756) 제주특별자치도제주시제주대학로 102 5 군산대학교해양과학대학해양건설공학과 (573-701) 전북군산시대학로 1170 6 오트로닉스 (140-848) 서울특별시용산구원효로 3 가 46-1 7 부산대학교자연과학대학해양연구소 / 해양시스템과학과 (609-735) 부산시금정구장전동산 30 8 국립해양조사원해양과 (400-800) 인천광역시중구서해로 195 Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program Chang-Woong Shin 1 *, Kwang-Soon Park 1, Young-Jae Rho 2, Kyung-Il Chang 3, Ig-Chan Pang 4, Il-Ju Moon 4, Tae-Lim Kim 5, Bong-Chae Kim 1, Dong-Sun Kim 1, Kwang-Hee Kim 1, Ki-Wan Kim 6, TaeKeun Rho 7, and Kwan-Chang Lim 8 1 Climate Change & Coastal Disaster Research Department, KORDI Ansan P.O. Box, 29, Seoul 425-600, Korea 2 Department of Oceanography & Ocean Environmental Sciences, College of Natural Sciences Chungnam National University, Daejeon 305-764, Korea 3 School of Earth and Environmental Sciences/Research Institute of Oceanography, College of Natural Sciences Seoul National University, Seoul 151-742, Korea 4 Department of Earth and Marine Sciences College of Ocean Science Cheju National University, Jejudo 690-756, Korea 5 Department of Coastal Construction Engineering, College of Ocean Science and Engineering Kunsan National University, Gunsan 573-701, Korea 6 OTRONIX Co. Ltd., Seoul 140-848, Korea *Corresponding author. E-mail : cwshin@kordi.re.kr
214 Shin, C.-W. et al. 7 Marine Research Institute/Department of Oceanography, College of Natural Sciences Pusan National University, Busan 609-735, Korea 8 Oceanographic Division, Korea Hydrographic and Oceanographic Administration Incheon 400-800, Korea Abstract : In late 2010, the Korea Hydrographic and Oceanographic Administration proposed a national monitoring project involving the deployment of 8 realtime ocean data buoys. The area occupied by the buoy-array, located south of the Ieodo Ocean Research Station, can be regarded as a kind of gateway to Korean waters with respect to warm currents and the shipping industry. The acronym for the project, KOGA (Korea Ocean Gate Array) was derived from this aspect. To ensure the success of the project, international cooperation with the neighboring countries of China and Japan is highly desirable. Once KOGA is successfully launched and the moored buoys start to produce data, the data will be applied to various areas such as data assimilation for operational oceanography, circulation dynamics, biogeochemical studies, satellite observations, and air-sea interactions. The aim of this paper is to provide suggestions for KOGA planning and applications. Key words : Korea Ocean Gate Array (KOGA), data buoy, East China Sea, Monitoring, operational oceanography 1. 서론 Korea Ocean Gate Array(KOGA) 계획은국립해양조사원에서국가관할해역 ( 외해 ) 관측망구성계획에따라우리나라관할해역최남단에설치하는 8 개의해양관측부이배열이다 (Fig. 1). 계획된위치는대략적으로 30 o 30'~ 32 o 00'N, 125 o 00'~127 o 00'E 이다. 이해역은우리나라선박이태평양으로나갈때통과하는문과같은영역이다. 따라서 KOGA 설치해역은우리나라로서는수출입물동량의 99% 이상이이곳을통하여 ( 류 1997) 이루어지는매우중요한해역이다. 그뿐만아니라동중국해에서 KOGA 가설치되는해역은우리나라에피해를주는태풍의길목이다. 태풍이우리나라에접근하기전에그특성을정확히알고예측하는것은아무리강조해도지나치지않다. 따라서이어도과학기지와더불어 KOGA 에서해양및기상자료를생산해낸다면우리나라에영향을주는태풍을사전에예측하는데큰도움을받을수있을것이다 ( 문등 2007, 2010). 전세계는지구온난화에따른기후변화에의해환경이어떻게변할것인가에관심이모아졌다. 우리나라주변해역은전세계평균해양의해표면수온상승률보다더높은수온상승률을기록하고있다 (Jung 2008). 한반도주변의바다는서태평양아열대해역에서발원하는쿠로시오로부터분지된대마난류의영향을받는다. 대마난류는 KOGA 설치해역주변을지나황해와동해로유입된다. 따라서기후변화에따른우리나라주변해양의변화원인을파악하기위해서는 KOGA 설치해역에서장기간의해 양, 기상관측을지속적으로수행하여야할필요가있다. 우리나라연안의장기해수면변화를보면서해안이나남해안보다제주도주변에서해수면상승률이 2 배이상크게나타나는데 (Jeon 2008) 아직그원인을밝히지는못하였다. 해수면상승률이유독제주부근에서높게나타나는원인을밝히기위해서는제주주변바다에영향을주는쿠로시오에서분지되는대마난류를지속적으로관찰해야한다. KOGA 를적절히활용하면이러한해수면상승률을밝히는단서를찾아낼수있을것이다. 해양을이해하고후세에물려줄자산으로보전하며, 유용하게활용하기위해서는관측을통하여해양현상을파악하고그현상을모델로재현할수있어야한다. 더나아가기상처럼해양을예보하기위해서는관측을계속적으로수행하여현재상태를분석하고이를기반으로자료동화과정을거쳐야한다. 그런의미에서 KOGA 에서관측되는자료는우리나라주변해역해양예보에꼭필요한요소가될것이다. 따라서 KOGA 는우리나라에영향을주는태풍과동중국해순환연구에필수적이며실시간으로자료가생산되면자료동화와해상수송로정보로중요한역할을하게될것이다. 그러나 KOGA 설치해역은한중일 3 국의해상경계협정이체결되지않은해역이며중국에서주장하는배타적경제수역에포함되어있어독자적으로추진하게되면문제의소지가있을수있다. 또한 KOGA 설치예상해역은중국어선이활발하게조업하는동중국해대륙붕으로써부이유실이우려된다. 본논문에서는앞으로설치될 KOGA 의설치위치, 관
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 215 Table 1. Data buoy observation programs 관측프로그램주관기관관측항목비고 국가해양관측망국립해양조사원, 기상청, (http://marine.mltm.go.kr/usr/ 국립수산과학원, 한국석유공사, WPGE0201/m_19237/DTL.jsp) 한국해양연구원 실시간어장정보시스템 (http:// portal.nfrdi.re.kr/risa/subpage/ index.jsp) TAO/TRITON array (http:// www.pmel.noaa.gov/tao/) OOI (Ocean Observatories Initiative) (http://oceanobservatories.org/) 국립수산과학원 조석, 수온, 파랑, 해류및해상기상 양식장의해양환경정보 ( 수온, 염분, 용존산소 ) 2010 년까지 91 개소예정해양관측기지, 해양관측소 ( 항로표지및돌핀부두 ), 관측부이 ( 해양기상및해일 ), 조위관측소등 2009 년현재 27 개관측소운영중 (Fig. 2, 3) NOAA/JAMSTEC 해양기상, 수온, 염분, 유속 NOAA: 55개 JAMSTEC: 12개 Consortium for Ocean 물리, 화학, 생물, 지질, 공학전지구, 지역, 연안스케일로 Leadership(WHOI, OSU, SIO, 나누어설치예정 UW, UCSD) 측장비및항목등에대한제언과 KOGA 에서안정적으로자료가생산되면그자료를활용한연구가능주제에대한필요성을살펴보고자한다. 2. 국내외관측부이프로그램 부이를이용한관측프로그램의국내외동향은실시간으로자료를전송하여처리후서비스및연구를위하여저장하는개념이다 (Table 1). 국내에는국가해양관측망과실시간어장정보서비스가대표적이다. 국제적으로는부이를이용한관측에서가장성공적인열대태평양의 TAO/ TRITON array 프로그램이있다. 현재미국에서계획및설치중인 OOI 프로그램은부이를비롯하여다양한형태로관측하고자료를종합하는프로그램이다. 그외에도많은국가에서해양관측부이를운용하고있다. 3. KOGA 설계 설치위치 KOGA 부이를설치할위치는매우중요하다. 위치에따라원하는자료가생산될수도있고아닐수도있기때문이다. 또한설치하고자하는해역은한중일 3 국이서로영유권을주장하는곳이기때문에면밀히검토하여설치위치를정하여야한다. 만일중간선을넘어일본이나중국해역에설치될경우는상대국에 6 개월전에해양조사계획을제출하여일본에는동의, 중국에는허가를얻어야한다. 중간선안쪽에설치한다고하여도경계획정이이루어지지않은해역이므로주변국을설득하여한중일 3 국의해양협력을이끌어나갈필요가있다. 특히중국외교부는 2006 년 9 월이어도에대한한국의관할권을인정할수없다는공식성명을내기도하여특별한주의가필요하다. 따라서 KOGA 부이에서획득되는자료는한중일 3 국이공 동으로필요하다는인식을공유할필요가있다. KOGA 를한해역에집중하여설치하는방안은국립해양조사원의초기계획안이다 (Fig. 1). 이것은부이가한곳에집중하여있으므로그해역에대한해양환경을비교적정밀하게관측할수있다. 가까운거리에집중하여있으므로관리하는데시간이더적게소모될수있다. 그러나이어도남쪽에부이를집중배치하면우리나라주변해역에영향을주는대마난류에대한수송량을잘관측할수없는단점이있다. 이것을보완하기위하여부이어레이를두개의해역으로나누는방안이있다 (Fig. 4). 부이의위치는해류자료로부터계산된대마난류의수송량과해수면과의상관관계를도출하고, 장기적으로축적되고연속적으로측정되는해면고도자료로부터대마난류수송량의장기변동과모니터링이가능하도록하기위해서위성트랙에맞춰서설계하였다. 또한각 Cluster 의 4 대의해양부이는해류방향에평행한방향과수직한방향의역학적고찰이가능하도록해양부이를배열한것이다. Cluster I( 해양부이 4 대 ) 은조류가우세하고해류가미약하며, 황해냉수와쿠로시오지류난수역의경계이고, 연간해양 - 대기순열플럭스가음수이며이러한플럭스가주로해양 - 대기상호작용에의해결정되는해역이다. 또한여름철에는양자강희석수영향을받는곳이다. Cluster II( 해양부이 4 대 ) 는제주도와일본구주사이의대마난류통과역으로해류에의한영향이상대적으로크고, 연간해양 - 대기순열플럭스가외해해류에의한열수송영향이있는해역이다. Cluster I 보다는양자강희석수영향이적은해역이다. 관측부이및계류시스템일반적으로해양관측부이시스템은부이, 자료획득, 표출등세부분으로구성되어있다. 해양부이에서측정한원시자료는무선통신으로육상기지에전달된다. 전달된
216 Shin, C.-W. et al. Fig. 1. Map for location of KOGA and observation net of KHOA (Korea Hydrographic and Oceanographic Adminstration). Fig. 2. Location map of TAO/TRITON buoy.
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 217 Fig. 4. A proposed clusters of KOGA buoy array on the JASON track. Fig. 3. Typical type of TAO buoy mooring system. 자료는 자료 질 검정을 거친 후 사용자에게 제공되며 데 이터베이스에 저장한다. 계류시스템은 관측 자료를 실시간으로 전송하고 대기 관측을 위해 표층에 부이를 계류하며 이 부이를 통하여 무선통신이 가능하게 된다. 계류 부이 시스템은 부이본체, 계류 라인, 앵커로 구성되어 있다. 부이 본체는 크기와 형태가 다양하며 설치위치, 측정항 목의 특성, 이용할 선박의 규모에 따라 결정한다. 크기는 Fig. 5. Packing and mooring schematics of data buoy system for shallow water.
218 Shin, C.-W. et al. Table 2. Next generation ATLAS buoy mooring sensors (Atmosphere) Measurement Manufacturer: Model # Resolution Range Accuracy Wind speed R. M. Young: 05103 0.2 m s 1 1-20 m s 1 (0.4-36 m s 1 ) 0.3 m s 1 or 3% Wind direction Air temperature Relative humidity R. M. Young: 05103 1.4 o 0-355 o 5 o - 7.8 o E.G. and G. 63764 or KVH LP101-5 1.4 o 0-359 o Rotronic Instrument Corp.: MP-100 0.01 o C 14-32 o C (0-40 o C) 0.2 o C 0.4%RH realtime 0.02%RH delay mode 55-95%RH (0-100%RH) Rainfall R. M. Young: 50203-34 0.2 mm hr 1 0-50 mm Downwelling shortwave radiation Downwelling longwave radiation Eppley Laboratory: PSP-TAO, Delrin case Eppley Laboratory: PIR-TAO, Delrin case, 3-output (1) 0.4 W m 2 200-1000 W m 2 (0-1600 W m 2 ) 0.1 W m 2 0.03 o C 200 W m 2 @ 20 o C (thermopile only) 2.7%RH 0.4 mm hr 1 on 10 min filtered Data Barometric pressure Paroscientific: MET1-2 0.1 hpa 800-1100 hpa 0.01% of reading 2% 1% Table 3. Next generation ATLAS buoy mooring sensors (Ocean) Measurement Manufacturer: Model # Resolution Range Accuracy Sea surface and subsurface temperature Sea surface and subsurface temperature Salinity PMEL electronics using YSI (Yellow Springs Instruments) thermistor 46006 Sea Bird Electronics: SBE16, SBE37 0.001 o C 0.001 o C 6-32 o C (0-40 o C) 1-31 o C (-5-35 o C) Sea Bird Electronics: SBE16 (Seacat) 0.0001 S m -1 3-6 S m SBE37 (Microcat) 0.0001 S m -1-1 (0-6 S m -1 ) Sea Bird cell with PMEL electronics 0.002 S m -1 0.02 o C 0.003 o C 0.02 psu Water pressure Paine: 211-30-660-01 0.03 psi 400-800 psi (0-1000 psi) 1.4 psi Ocean current (profile) RD Instruments: Narrow band, 150 khz 0.1 cm s -1 0.006 (0-256 cm s -1 ) 5 cm s -1, 2.5 o Ocean current (single point) SonTek: Argonaut 0.1 cm s -1 0.1 o (0-600 cm s -1 ) 5 cm s -1, 5 o 1.5 m 에서부터 12 m 에이르기까지다양하다. 부이는계류라인및부착장비등을달고표층에떠있을수있는부력이있어야한다. 계류라인은수중에서측정하는자료전송을위하여 wire rope 로하며부이크기와부착되는장비에따라직경을달리한다. 바닥에고정하기위한추또는닻은체인에연결한다. 부이와관측장비회수의편리를위해계류라인과체인사이에음파분리기 (Acoustic Release) 를해저부근에장착한다. 연구목적으로여러가지센서를장착하고분리하며실험하기에편리한것은대형부이이다. 그러나정형화된대기 해양의자료를얻기위해서는천해용소형관측부이를사용하면간편하게계류시스템을갖출수있다. 천해용소형관측부이는미국 Scripps 해양연구소에서개발한것으로다루기에편리하게설계되어있다 (Fig. 5). 이부이의특징은해상에떠있는부이의훼손을막기위 해보호막이있으며, 전원은배터리로 1 년간유지되도록설계되었다. 설치는원하는위치의수심에맞게일체형으로조립되어있는것을투하하면자동으로계류되게되어있다. 부이에부착할장비는대기및표층해양관측센서, 위치센서, 전원공급장치, 통신및제어장치등이다. 위치센서는부이의위치를감시하기위한 GPS 와관측장비의방위보정을위한 Compass 로구성한다. 통신및제어기는관측자료를저장하고무선통신으로자료를내보내는데이터로거, 위성통신기기등이다. 전원공급장치는태양전지판과배터리및충전기로이루어져있으며기타장비로야간에부이를표시하기위한 signal lantern 과선박충돌방지를위한 radar 반사기등이있다. 대기측정장비는기온, 기압, 습도, 풍향 풍속, 일사량, 강수량등이다. 해양센서는층별로수온과염분을측정할수있는 CTD, 유속과유향을측정하는 ADCP 로구
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 219 성한다. CTD 는계류라인에설치하고 ADCP 는부이하부에수심에맞는주파수를선택하여설치한다. 대기 해양관측센서는이미국제적으로검증된 TAO ATLAS 부이의센서사양을따르는것이좋다 (Table 2, 3). 보호덮개가있는소형부이에서는풍속측정을위해초음파센서를사용한다. 그러나기존의정형화된장비만을가지고는다양한연구자료를지원할수없다. 예를들어제주도주변해역의해수면상승이다른해역보다큰이유를밝히기위해해저에압력계를설치하는것과동중국해의이산화탄소수지를연구하기위해 CO 2 연속측정장치의설치가필요하다. 주변해역을항해하는선박에해상상태를제공하기위해서는파고계가필요하며, 생태계의변화를예측하기위한질산염연속측정장치를설치하는것역시고려해볼만하다. 그외에도수중잡음, 용존산소, 엽록소등을측정하는장비들을연구목적으로설치할수있다. KOGA 부이를두개의 Cluster 로나누고, 각 Cluster 에대형부이 1 대소형부이 3 대를설치한다. 대형부이에는기본적인대기및해양관측장비외에연구용장비를장착할수있도록충분한전원과공간을확보한다. 여기에는해양 - 대기플럭스정량화를위한센서를장착하며, 해저면응력을직접관측하는 tripod 를설치한다. 또한엽록소, 용존산소, 영양염, 탁도및광량측정이가능한센서들을장착한다. 위성트랙 Cross-over 위치와플럭스측정을위한대형부이의경우수층밀도구조의시계열을파악하기위하여수온과염분센서를수직적으로조밀하게배열한다. 모든해양부이인근에는해저면압력을측정할수있는별도의 bottom-mounted frame 을계류한다. 유지및관리부이에장착되어있는장비에대한장비교환주기는장비에따라다르다. 각장비는시간에따라관측치가상대적으로이동하게된다. 풍향, 풍속, 기온, 기압등의센서들은비교적안정성이높다. 따라서비교적안정성이높은기상장비는정기 (1 년 ) 적으로보수를해주면된다. CTD 는장비특성상안정도가있는데시간에따라센서가측정하는값이이동하게된다. 일예로부이에장착되는 SBE37- IM 의경우전기전도는 1 개월에 0.0003 S/m, 수온 0.002 o C 가이동하며압력은연간전체측정스케일의 0.05% 이동하게된다. 또한 ADCP 는표층에장착된부착생물에의하여트랜스듀서를주기적으로청소해줄필요가있다. 따라서 CTD 는계류된센서를회수후검교정된센서로교체하고, 다음교체를위하여검교정해야하며 ADCP 는주기적으로청소해야한다. CTD 검교정을위해각부이에부착되어있는개수만큼추가로필요하다. 이미널리사용되는장비의경우검교정에무리가없으 나생물화학적인장비는충격이나생물부착에민감하기때문에유지관리주기가 1 년은너무길수있다. 생물화학센서는심한경우여름에는 1 주일단위로보수를해야할필요가발생한다. 장비에대한유지관리이외에도계류부이시스템전체에대한훼손이발생할수도있다. 이러한경우장비가분리, 파손되어자료가전송되지않을수도있고, 계류라인이절단되어다른위치로표류할수도있다. 따라서여분의부이와장비를충분히확보하고있어야사고에대비할수있으며결측을최소화할수있다. 연구를위한관측장비는전력소모가많거나예민한부분이있으므로실시간으로관측되는자료를보고수시로유지관리할수있어야한다. 자료관리 KOGA 에서실시간으로관측되는자료는위성을통하여국립해양조사원에서관리하는 data server 에저장한다. 실시간으로관측하기어려운분야는유지보수를위해현장에갔을때자료를받아온다. 수집된자료는관련기관과인터넷에공개할자료는 1 차처리를거쳐빠른시간안에공개한다. 그러나관측자료에는오차가발생하고측정치자체로는물리적인단위를갖지않는것들이많이있으므로이러한것을필터링하고의미를갖는단위로환원하여 2 차로자료를공개한다. 비공개자료는원시자료를연구자나관련기관에바로넘겨서처리할수있도록한다. 비공개자료는연구자에게일정기간사용우선권을주긴하지만그기간이지나면공개하는것을원칙으로한다. 4. KOGA 활용연구 KOGA 가설치되어안정적으로자료를생산한다면이자료를활용한연구를다음과같이크게 4 가지로분류할수있다. 1) 동중국해해수및물질순환연구 - 대만난류, 대마난류, 양자강희석수거동, 황해저층냉수거동, 전선연구 - 기후변화에따른아열대해양변화가동해순환에주는영향 - 동중국해의영양염, 일차생산, 해양 - 대기이산화탄소교환시계열분석연구 2) 동중국해해양 - 대기상호작용연구 - 동중국해해양 - 대기간플럭스정량화및상호작용연구 - 해양이산화탄소연속관측시스템구축 - KOGA 자료를이용한동중국해태풍 - 해양상호작용연구
220 Shin, C.-W. et al. 3) 파랑및해수면변동연구 - 동중국해내부파에대한시공간특성연구 - KOGA array 를이용한동중국해해수면변화연구 4) 기타연구 - 동중국해해양잡음변동성연구 - 해저지진 / 지진해일관측 동중국해해수및물질순환연구동중국해는우리나라주변해역으로유입되는해수들이지나오는상류에해당하는해역으로서, 쿠로시오로부터분리되어북상하는대마난류수, 대만해협을통과해북동향하는대만해류수, 여름철남풍에의해표층을따라동진하는양자강저염수, 여름철에저층을따라남하하는황해저층냉수들이어떻게변화하며흐르느냐에따라우리나라주변해역의해황이결정된다고볼수있다. 그러므로동중국해의해수순환을파악하는것은매우중요하다. 그러나지금까지동중국해의해수순환을파악하는것은쉽지않은과제였다. 가장큰이유는동중국해의해수순환이복잡하기때문이다. 쿠로시오의해수가동중국해로유입되는것은확실하지만오랫동안의관측과연구에도불구하고어느해역에서어떻게유입되는지는아직까지정확하게모르고있다. 또한대마난류가대만해협을통해동중국해로유입되는대만해류와어느해역에서어떻게합류하는지아니면서로평행하게흐르는지에대해서도모른다. 이러한문제들은동중국해의해수순환을파악하고나아가우리나라주변해역을보다세밀하게이해하기위하여필요하다. 더구나기후변화가점점더중요해지고있는상황에서우리나라주변해역에가장영향을많이주고있는동중국해를연구하는것은바람직한상황이다. KOGA 해역은동중국해의해수나해류들이모두지나가는해역으로동중국해의해수순환을파악하기위해필요한해역이지만주변국들과떨어져있기때문에관측이비교적소홀했던해역이다. KOGA 자료를활용하여동중국해순환을이해하기위한연구주제를다음과같이정리할수있다. (1) 대만난류의이해 : 대만난류는동중국해와더나아가대마해협의흐름에영향을주는해류이다. 대만난류의세기에따라쿠로시오에서유입되는대마난류의유량과경로가변하고양자강저염수의이동과대마해협을통과하는해수들의특성들이달라지는것으로보인다. KOGA 자료로부터대만난류의세기와특성을이해하는것이목적이다. (2) 대마난류의이해 : 동중국해의해수순환에서가장중요한문제는쿠로시오의일부해수들이어떻게동중국해로유입되는가의문제이다. KOGA 자료는이에대한정보를제공할수있을것으로기대하며이연구의목적은 쿠로시오와대마난류의관계를이해하려는것이다. (3) 양자강저염수이동의이해 : 강수량이많아지는여름철양자강유출수로인해동중국해의수괴가영향을받는다. 양자강저염수는매년그분포가바뀌는데이것은바람이주된원인이라는것이기존의연구에서밝혀졌다. KOGA 에서관측되는자료를이용하여양자강저염수를모니터링하고이자료를바탕으로동중국해및황해에서양자강저염수순환모델을검증하는것이목적이다. (4) 황해저층냉수의거동이해 : 성층이강해지는여름철동중국해및황해에는저층에냉수대가형성이된다. 관측되는냉수대는해마다그분포양상이조금씩바뀌고있기때문에이러한냉수대의거동을모니터링하고그원인을밝혀내는것이목적이다. 그러나 KOGA 해역에까지황해저층냉수가남하하는지는확실하지않으며이것을밝히는것도좋은과제가될수있다. (5) 전선변화이해 : KOGA 해역에는여러해수들이지나가며그해수들간에전선이형성된다. 대양성난류수와연안수간의전선은난류수의유입과연안수확장의결과이며동중국해와황해의해황을알려주는지표가될수있다. 또한양자강저염수의분포변화는해저를따라동중국해로유입되는쿠로시오해수량과관계가있는것으로보이며이들의관계를이해하는것이연구목적이다. 기후변화에따른아열대해양변동이동해순환에미치는영향동해는북위 34 도에서 46 도동경 128 도에서 140 도에위치하고, 서쪽으로한반도와동쪽으로일본열도에의해거의폐쇄된대륙주변의연해로서그폭은북태평양의 1/ 10 에불과하지만, 깊이는평균 1,500 m 로서, 양상비율이대양의그것에비해대단히큰편으로, 독특한해수순환양상과수직운동을보이며, 지구기후변화의산실험장 (Miniature Ocean) 으로국제사회에잘알려져있는사실이다 (Kim and Kim 1996). 동해는중위도에위치하고있어서남쪽의열대해역의영향과북쪽의시베리아대륙의영향을받는전형적인아시아몬순대에속하고있다. 전지구적기후변화가역시극동아시아지역에서도일어나고있는데, 아시아몬순이기후온난화과정속에서변화하고있다고생각된다. 여기서한반도주변의가장큰수괴인동해또한기후변화에노출되어있어해황변동과아울러순환시스템의변화가있을것으로예견이되나, 현재까지자세한연구성과는불비하다. 그런데, 동해는남쪽의쿠로시오로부터분지되는대마난류에의한열수송과아울러, 북쪽의동계몬순에따른열손실에의해열균형이이루어지고있었으나, 열수송량의증가와아울러약화되는시베리아고기압세력 (Gong and Ho 2002) 에의한열손실의감소는동해의열수지에있어서잉여열의
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 221 Fig. 6. Flow pattern of Kuroshio and Tsushima Current. 축적이우려되고있는현실이다. 그러나현재까지구체적연구성과는미미한실정이다. 그이유는여러측면에서찾아야하나, 동해전역에대한열적균형에대한모니터링능력의한계와대마난류의유입의초기조건에대한정보의부족에서찾을수있다. 우리나라주변의해류시스템은필연적으로적도해역의해류시스템 ( 북적도해류, 민다나오해류, 쿠로시오 ) 과연계되어있다 (Fig. 6). 지구온난화에따른영향은지역별로큰차이를보이지만, 적도해역의해양 - 대기상호작용에중대한영향을미쳐서, 동태평양에서발생하는엘니뇨 - 남방진동 (ENSO) 의강도와발생패턴에변화를일으킨다고이해되고있다 (Cai and Power 2009). 우리나라주변의해류는서태평양경계류의하나인쿠로시오로부터분지되어큐슈남서해역에서북상하는대마난류가대한해협을통과하게되고, 다시동한난류로분지하여북상하게되는데, 분지하는위치에따라동한난류의세기및열수송량은달라질수있다. 이후동해내에서의순환시스템은대한해협을통과하게되는대마난류의초기조건 ( 해수수송량, 열수송량, 분지방식 ) 에따라대단히복잡하게북쪽의리만 / 프리모리에해류및북한한류와상호작용을하면서동해전체의순환양상을결정하게되는데, 이는초기조건에따라달리발전하는비선형역학시스템의특징을따르는것으로이해된다. 대한해협을통과하는대마난류에의한열수송량의크기는동해내에서의여러현상 ( 울릉분지내의난수성소용 돌이, 블라디보스토크주변에서의중규모난수성소용돌이 ) 에중요한영향을미치게되며, 월동과정 (wintering process) 을통하여중 저층수가표층과의혼합을통하여깊은수심의각종영양염류가표층으로유입하게된다. 이러한과정을통하여봄철에대단히높은 1 차생산해역을발생시키고 (Liu and Chai 2009) 동해내의생태계시스템에큰영향을주게되어, 궁극적으로는수산에이르기까지연쇄적인결과를초래하게된다 (Lee et al. 2009). 이러한일련의복잡한과정을이해하는것은동해의해양상태를이해하고, 나아가예측하고, 예보하는데필수적과정임은누구도부인할수없을것이다. 그런데, 이러한이해의첫단추는앞에서지적한쿠로시오로부터대마난류의분지과정에달려있다고해도과언이아니다. 동해의순환및기후적변동의이해를위하여결국, 아열대해역의쿠로시오의거동과변동양태를적도및아열대해역의변동특성과관련하여이해하는일이이제국내물리해양학계의가장큰과제가되고있다. KOGA 를통한동중국해의해황을아는것은동해에영향을줄해류를사전에파악할수있는의미를가진다. 영양염, 일차생산, 해양 - 대기이산화탄소교환시계열분석연구동중국해는대륙붕이잘발달되어있어해양생물자원과해저자원의보고이다. 적도지역에서기원한고염고온의난류인쿠로시오가통과할뿐만아니라중국대륙으로부터유입되는막대한양의담수가계절적으로영향을주는해역이다. 특히동중국해대륙사면해역은쿠로시오와대륙붕수의혼합이일어나물질교환이활발하며외양에서분기되는대마난류가한반도주변해역으로고온고염의물을수송하며연안에서는중국대륙으로부터하천을통해유입되는담수가한반도주변해역에영향을끼친다. 현재기후변화에따른전지구적인규모의온난화현상은동중국해지역에서의쿠로시오해류의상대적인중요성에영향을미칠수있다. 또한장강상류지역에댐건설로인한장강유출수영향이변하고이에따른질산염의유입이감소될것으로예상된다. 따라서한반도주변해역의물리화학적인환경의변화와이에따르는해양생태계의변화가수반될것으로추측된다. 이미한반도주변해역에서는수산자원의변화, 적조현상의증가, 백화현상발생, 및열대해양생물의출현등과같은해양생태계의변화가일어나고있다. 따라서한반도주변해역의생태계변화의이해를위해서쿠로시오해류의변동과해양생태계의기저에위치한식물플랑크톤의생체량과크기별분포특성의변동, 그리고식물플랑크톤의성장에가장중요한요소중의하나인영양염의변동특히해양에서제한요소로작용하는질산염의변동특성파악이중요한요소이다.
222 Shin, C.-W. et al. 대륙붕지역은지구온난화의주된원인인이산화탄소를일시적으로흡수하는것으로알려져있다. 대륙붕의이산화탄소흡수능력은해수의냉각에의한용해도증가에의한대륙붕펌프작용이일어나는곳이다. 따라서지구온난화로인해쿠로시오해류세기변동에따른열염수지의변화는대륙붕지역에서의이산화탄소흡수능력에도영향을끼칠것으로사료된다. 그러므로해양표층과대기에서이산화탄소분압의장기적인관측도요구될뿐만아니라수층에서도이산화탄소기체관련인자인 alkalinity 와 ph 의장기적인관측이필수적이다. 동중국해해양 - 대기간플럭스정량화및상호작용연구동중국해는계절별로몬순의영향을받으며, 남쪽으로는열대해역에서기원한쿠로시오해류의영향을받는다. 특히동중국해는겨울철건조한기단의영향과강한북풍계열의바람, 그리고해양 - 대기간온도차로인해대기로의열손실이매우크다. 동중국해에서의최초로열교환을산정한것은 AMTEX 결과를이용한 Kondo (1976) 의연구이다. 31 년간의자료를 ( 주로 COADS 자료 ) 이용하여 bulk method 로계산한기후적해양 - 대기열교환의계절변화는 4 월부터 8 월말까지는대기로부터열을받는 Fig. 7. Distributions of long term mean latent heat based on climatology data of RA15, NCEP, SOC.
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 223 반면에 9월부터 3월까지는열손실이일어나며, 겨울철열손실은약 320 W/m 2 에달하고증발잠열이열손실의주요요인이다 (Hirose et al. 1999). 순열교환은음의값을가지며, 이러한열의손실은쿠로시오가수송하는열량과균형을이룰것으로사료된다. 동중국해는기존의연구결과에서와같이해양-대기간열교환이계절적으로큰변동을보이며, 이러한열교환의연변동도클것으로사료되는반면에열교환의연변동이나기후변화에따른열교환의경향을파악한연구는미흡하다. 기후적인열교환의정량적인계산결과도연구자마다다른자료를사용한관계로차이를보인다 (Hirose et al. 1999). 최근수치모델을이용한동중국해순환연구가활발하며, 이러한모델의입력자료로 NCEP이나 ECMWF와같은재분석자료가사용되고있으며, 이러한재분석자료는열교환의장기평균된경향뿐아니라열교환의시간변동을함께제공하므로모델의입력자료로많이쓰인다. Fig. 7은모델의입력자료로많이사용되는세종류의플럭스 climatology 중평균증발잠열의분포를나타낸다. 세가지의 climatology가모두유사한분포를보이는반면에절대값에있어서는큰차이를보이고있다. 해양의상층과정을이해하고보다정확한해양순환모델링을위해서는표층경계조건으로부과되는표면열및담수플럭스값이정확도를가져야한다. 해양부이에서실측한열플럭스와이러한 climatology에서제시하는플럭스는해역에따라큰차이를보이며, 대기로방출되는플럭스성분중주된차이를보이는성분은해역에따라다르다. Kuroshio 속류해역의경우순열교환의차이는연중 40 W/m 2 에달하며, 동해역에서는주로증발잠열이큰오차를보인다. 천해인동중국해의수층은계절에따라성층의변화가큰해역이다. 강한계절풍과해표면냉각에의해겨울철에는수층이수직적으로균질한반면, 약한바람과해표면가열및담수유입등으로인하여여름철에는강한계절적수온약층이형성된다. 동중국해에서이러한성층의변화는생태계와해수순환및양자강희석수의거동에큰영향을미칠것으로사료되는반면에, 성층의계절변화및여름철성층강도의변화가해양-대기간플럭스교환과어떠한연관이있는지는잘파악되지않은상태이다. 동중국해는쿠로시오와황해냉수혹은연안수간에전선역이형성되어있으며 (Hickox et al. 2000), 최근의연구결과에서바람이세지않은봄철에동중국해전선역을따라강한바람이부는것으로밝혀졌다 (Chen et al. 2003). 이는해저지형과해양-대기상호작용에의한것으로제안되어졌다. 전선역에서의순환과혼합은동중국해유광대로의영양염을공급하는주요기작이되므로이에대한 보다체계적인관측과연구가필요하다. 해양이산화탄소연속관측시스템구축산업혁명이후화석연료의사용으로대기중으로대량으로방출된이산화탄소를포함한대기중온실기체의농도가급격히증가하고있으며, 이로인한지구의평균기온이증가하고있음이지난수십년간과학계에서지속적으로보고되었다. 현재지구온난화는과학계를넘어인류사회전반에걸쳐지구환경이당면한문제로받아들이며, 전지구적차원에서해결해야할과제로인식하고있다. 수많은과학자들의공동작업을통해기후변화로인한지구온난화정도와전지구규모의탄소수지가새롭게갱신되고있으며, 그결과를 5 년마다 IPCC 보고서를발간하여보고하고있다. IPCC 2007 년보고서에의하면, 서기 2100 년에는이산화탄소와같은온실기체의온실효과에의해서만지구평균기온이약 0.3~6.4 o C 가량상승될것으로추정되며 2000~2005 년사이에인위적으로방출된이산화탄소는약 7.2±0.3 PgC/yr 이었으며, 이중약 30% 가량인 2.2±0.5 PgC/yr 이해양으로유입되어대기로부터제거되는것으로보고하였다. 1990 년대를기준으로총방출량이 6.3±0.4 PgC/yr 이었으며, 해양의흡수량이 1.7±0.5 PgC/yr 이었던것을감안하면십여년간총탄소방출량은약 14% 가량증가했으며, 해양의이산화탄소흡수량은약 29% 가량증가했다. 인간활동으로추가방출된이산화탄소의양과이의변화는상대적으로정확히알려져있으나, 해양이나육상에의한이산화탄소의자연제거과정에대해서는아직까지완전히파악되고있지않다. 해양은전지구탄소순환에서꾸준히소모원으로작용하고있음에는변함이없지만해양내탄소순환과정의불확실성으로인해이산화탄소흡수량추정치는연구자들에따라차이가많다. 해양에존재하는이산화탄소는다양한물리, 화학, 생물학적과정을통해해양내에서순환한다. 대기이산화탄소가해양으로유입되는해양 - 대기이산화탄소교환은해양표면에서의기체교환속도와대기 - 해양간이산화탄소농도차이에의해결정된다. 해양이산화탄소농도는해수의물리적특성인수온과염분, 화학특성인총이산화탄소와알칼리도, 생물특성인광합성과호흡량등과같은복합적인요인들에의해결정된다. 따라서해양이산화탄소연구는해양이산화탄소농도만관측하는것이아니라이산화탄소농도에영향을미치는다양한물리, 화학, 생물학적요인들에대해서관측이이루어져야한다. 현재까지해양에서이산화탄소관측은주로연구선을이용하여수행하였으며, 이런관측은이산화탄소의수평분포를파악하는데는수월하지만, 시간에따른이산화탄소변화를파악하는데는한계가있다. 시간에따른이산
224 Shin, C.-W. et al. Fig. 8. Tracks of Typhoon affected to the Korean Peninsula from 1950 to 2007. Red lines are tracks of passing KOGA area. Green dot means Ieodo Ocean Research Station. 화탄소 변화는 대기-해양 이산화탄소 플럭스를 보다 정밀 하게 측정하게 할 뿐만 아니라 이산화탄소 농도 변화에 미치는 물리, 화학, 생물학적 요인들을 정확히 파악할 수 있게 한다. 따라서 최근에 미국에서는 관측부이에 이산화 탄소 관측장비나 센서를 탑재하여 시간에 따른 이산화탄 소 변화를 관측하고 있다. 하지만 우리나라에서는 시간에 따른 이산화탄소 변화에 대한 연구가 거의 수행되지 않아 이에 대한 연구가 시급하다. 동중국해 태풍-해양 상호작용 연구 KOGA는 한반도 상륙 태풍의 길목에 위치한다. 한반도 로 향하는 태풍의 대부분은 동중국해를 통과하며, 특히 동 중국해의 중심에 위치한 예상 KOGA 지역을 통과한 태풍 은 한반도 상륙 태풍의 52%를 차지한다(Fig. 8). 따라서 KOGA에서 관측된 자료는 한반도에 상륙하는 태풍의 특 성을 파악하고 예측하는 데 활용될 수 있다. 태풍예측 기술을 향상시키기 위해서는 무엇보다 태풍 역내에서 관측된 자료가 필요하다. 특히, 태풍 북상 시에 방재 계획을 세우고 실행하기 위해서는 한반도에 태풍이 상륙하기 최소 하루 전에 태풍예측을 위한 관측자료가 필 요하다. 그러나 이 시기에 대부분의 태풍은 먼 해상에 위 Fig 9. A proposed KOGA location on the simulated temperature with data assimilation at 30 m depth in July. There were Kuroshio in the east side of Jeju and Yellow Sea Bottom Cold Water in the other side. Typhoon marks of red and blue represent tracks passing Kuroshio and Yellow Sea Bottom Cold Water, respectively. Yellow X mark and black dots mean Ieodo Ocean Research Station and proposed KOGA locations, respectively. Black dots with yellow mean stations for observing vertical temperature profiles. 치하고 있어 관측 자료를 확보하는 데에 어려움이 많다. KOGA는 태풍이 제주도 서귀포에 도달되기 약 5-7시간, 그리고 한반도 내륙지방에 상륙하기 9-13시간 전에 동중 국해에서 태풍정보를 관측하여 예측에 활용할 수 있다. KOGA는 태풍강도를 결정하는 수온변동을 모니터링 할 수 있다. 태풍의 주요 에너지원은 고온의 해수에서 증 발에 의해 발생하는 잠열이다. 따라서 태풍의 강도는 이동 경로상의 수온분포에 크게 좌우된다(Moon 2005; Moon and Kwon 2010). 우리나라에 영향을 미치는 태풍은 이동 경로 상에 있는 남해, 황해, 그리고 동중국해를 통과한다. 이 해역에서 수온분포에 가장 크게 영향을 미치는 요소는 쿠로시오와 황해저층냉수이다. 쿠로시오는 27oC 이상의 고온의 난류로 우리나라로 향하는 태풍이 반드시 통과해 야 하는 길목에 위치한다(Fig. 9). 특히, 제주도 동쪽을 통 과하여 동해로 진입하는 쿠로시오 지류(대마난류)는 한반 도 상륙 시기까지 태풍 강도에 영향을 미칠 수 있다. 황해 저층냉수는 황해 중심부에서 제주도 서쪽해역까지 저층에 존재하는 냉수괴이다. 이 수괴는 태풍 통과 시기에 강한 바람에 의한 혼합과 용승작용으로 해수면온도를 쉽게 하
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 강시키는 원인이 된다(Moon and Kwon 2010). 실제로 제 주도 서측해역을 통과해 우리나라에 상륙한 태풍들(Fig. 9 빨간색 표시 태풍)은 대부분 황해저층냉수의 영향을 받아 그 강도가 급격히 떨어졌었다. 따라서 한반도로 향하는 태 풍은 제주도를 경계로 어느 쪽으로 북상하느냐에 따라 그 강도는 크게 달라질 수 있다. KOGA 지역은 쿠로시오 난 류와 황해저층냉수가 만나는 경계에 위치하고 있어 해양 의 수온변동을 모니터링하기에 가장 좋은 장소이다. 특히, 이곳은 계절별로 쿠로시오 난류와 황해저층냉수의 확장 및 축소 등 시공간적인 변동이 심하여 KOGA에서 관측된 수온변동의 시계열 자료는 한반도로 북상하는 태풍의 강 도를 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다. KOGA는 태풍과 양자강 저염수의 상호작용 연구에 최 적지에 위치해 있다. 최근 상층해양의 수온구조뿐만 아니 라 염분구조도 태풍의 강도에 큰 영향을 미칠 수 있음이 알려졌다(Moon and Kim 2010). 한반도에 상륙하는 태풍 의 길목에 위치한 양자강 저염수 지역은 수직적으로 염분 의 변화가 매우 커 여름철에 강한 성층이 이루어진다. 이 위를 지나는 태풍은 강한 성층으로 인해 수직혼합에 방해 를 받으며 그 결과 해수면온도 변화에 영향을 준다. 이렇 게 태풍 영역 내에서 변화된 해수면온도는 태풍의 강도에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다. KOGA의 염분 관측자 225 료는 양자강 저염수가 한반도에 상륙하는 태풍의 강도에 얼마나 큰 영향을 미치는 지를 조사하는데 매우 유용하게 사용될 것이다. 동중국해 내부파에 대한 시공간 특성 연구 우리나라 여름철 서해는 다수의 내부파가 SAR 영상을 통하여 관측되고 있다(Fig. 10). 서해의 내부파는 10 m 이 상의 진폭을 가지고 있으며 이로 인한 수온 약층의 주기 적인 수직 이동은 여름철 서해 물성 관측 시 반드시 고려 되어야 한다. 여름철에는 강한 성층으로 상층에 염양염이 고갈되어 있다. 내부파는 영양염이 고갈된 상층에 영양염 을 공급하는 중요한 역할을 한다. 또한 내부파는 성층 해 양에서 혼합에 중요한 역할을 담당하여 수온염분의 미세 구조를 밝히는데 반드시 고려해야 할 사항이다. 위성 단독으로 내부파를 관측하는 것은 공간적인 특성 정보만을 제공하고 현장에서 계류를 통한 관측은 시간적 인 정보만을 제공하는 제약이 있다. 따라서 동일한 내부파 에 대하여 위성과 현장 관측을 동시에 수행하면 시공간적 인 특성을 모두 관측할 수 있다. 내부파의 특성을 이해하 면 해양환경을 해석하는데 큰 도움을 받을 수 있다. 우리나라 서해에서 관측한 SAR 영상에서 다수의 내부 파가 관측되고 있지만 현장 관측의 부재로 연구에 어려움 Fig. 10. (a) Location of Internal wave packets observed off the southwest coast of Korea (Hsu et al. 2000), (b) ERS-2 SAR image of the Yellow Sea off the west coast of Korea acquired on 23 July 1997 (GOA. 2004).
226 Shin, C.-W. et al. 이있다. Luzon strait 와타이완인근해역에서는이미 1990 년대부터현장관측과 SAR 영상관측을동시에활용한연구를수행하여오고있다. 선진국에서이루어진내부파연구에비하여상대적으로우리나라인근해역에서의내부파연구는매우부진한상태이다. 내부파는성층해양에서외해의에너지가연안으로전파되는과정에서대륙붕이나해저장애물을만나면발생할수있다. 따라서동중국해대륙붕은내부파발생해역으로생각되며이해역에서우리나라연안으로전파된다고사료된다. 그러므로 KOGA 해역에서생산되는자료는내부파연구에좋은결과를줄수있다. KOGA array 를이용한동중국해해수면변화연구제주부근의장기조위관측자료분석결과는서해안, 동해안연안역과비교할때해수면상승률이 2 배이상크게나타났다 (Fig. 11). 해수면상승은수온상승으로인한해수부피의팽창, 해빙, postglacial-rebound 에의한지각운동및해류의변화등에기인한다. 그러나아직제주에서의해수면상승이우리나라동해안과서해안에비해높은원인을규명하지못하고있다. 인공위성고도자료는위성이최초발사된이래지난 15 년동안해양연구, 운용해양학분야에서큰진전을이루게하는데기여하였으며, 특히광역에걸친표층해류의시 공간적분포를파악하는데유용하게활용이되었고최근 에는심층대류 (deep convection) 연구에도활용되는등 (Herrmann et al. 2009) 자료의활용성이점차증대하고있다. 그러나수심이얕은대륙붕과연안역에서는조석및기상현상의고도자료획득주기보다짧은주기 signal에의한오류, 연안역에인접한해역에서 radiometer 자료의질저하등의이유로인하여천해역이나연안역에서는인공위성고도자료의활용이제한적이었다. 이러한문제를해결하기위해향후보다고정밀도의 sampling이가능한인공위성의사용이기대되는반면에기존에축적된자료와현재 routine하게획득되는자료를적절히활용하는방안이강구되어야한다. 동중국해대륙붕해역은조류가강한반면에비조석성분의해류가미약하고 (<10 cm/s), 활발한어로활동등으로장기적인광역에걸친해류관측이나모니터링이쉽지않으므로, 위성고도자료로부터해류성분을파악하는기술개발이필요하다. 또한이러한정보를활용하면수치모델에자료동화기법을사용하여동중국해순환재현과예측에있어서도큰진전을볼수있을것이다. 수심이깊은동해의경우해면고도자료의모델로의동화 (assimilation) 가모델결과의정확도를높이는데기여한다 (Kim et al. 2009). 동중국해비조석성분해류는 tidal rectification, 대만난류와대마난류에의한강제력및희석수유출과바람에의해영향을받는것으로알려져있으나해류의수직적인구조, 경압류와정압류의기여정도, 해저면마찰의기여등에관한역학적이해가미흡하다. 특히수심이얕은동중국해대륙붕의해류에는지형류와비지형류가함께포함되어나타날것으로예상된다. 해류의역학을정량적으로파악하고변동성을규명하기위해서는해류및해저면응력관측과함께공간적인해저면압력분포를파악할필요가있다. Fig. 11. Long term trends of sea level rise around the Korean Peninsula (after Jeon 2008). 동중국해해양잡음변동성연구해양잡음은해양음향환경특성을나타내는주요현상의하나이다. 주로해표면상의바람과강우, 해변에서부서지는파도, 고래류와어류, 해저지진활동및항행선박등다양한원인에의해해양잡음은발생되고있다. 해양잡음은발생원인에따라스펙트럼특성이상이하다. 따라서해양잡음의특성을파악하여특정주파수대역의해양잡음을활용하면역으로해표면상의풍속및강우량등해양환경을원격으로측정할수있다. 또한고래류와어류등의자원분포및이동경로를추정하기위한기초자료로해양잡음은활용된다. 따라서우리나라가동중국해해양환경을보호하고활용하기위해서는해양잡음변동성을연구할필요가있다. 또한해양잡음은수중음파를신호로다룰때신호대
Planning and Application of the Korea Ocean Gate Array (KOGA) Program 227 잡음비를산출하는데필요하다. 따라서해양잡음자료는수중음향장비의사용범위를예측할때와새로운수중음향장비를개발할때기초자료로사용되고있다. 그러므로우리나라가해양강국으로발전하는데필요한해양음향장비를개발하기위해서는반드시각해역별해양잡음특성을알아야한다. KOGA 해역의해양잡음은점차빈번해지는동중국해에서의해저지진활동을모니터링하여지진의진원지, 크기및발생빈도등해저지진특성을밝히는데활용될수있다. 그리고해수중에는대기중에서와마찬가지로다양한잡음이존재하는데정교한수중음향측정기에의하여녹음된바람소리, 빗소리, 파도소리, 고래류와어류의다양한소리및선박의소리등은대국민홍보용및교육용으로사용되어친해양의식을고취할수있다. 따라서동중국해 KOGA 해역에서해양잡음에관한연구는상기의여러가지의미에서반드시이루어져야한다. 기타연구한반도는비교적지진발생이적은유라시아판 (Eurasian plate) 주변부에위치하고있으나, 한반도동쪽의유라시아판과태평양판경계, 그리고남쪽의유라시아판과필리핀판의경계에서는많은지진이발생하고있다. 류큐트렌치 (Ryukyu Trench) 를따라발생하는지진의경우, 필리핀판이유라시아대륙판의하부로섭입하면서발생하며규모 6.5 이상의대규모지진이발생할수있다. 이지역에서발생하는대규모지진의경우지진해일을일으킬가능성도크다. 지진 / 지진해일발생후빠른시간내에그발생을탐지하여파괴력있는지진파혹은해일파의도착이전에그발생사실을전파하고이에대비할수있도록 지진및지진해일조기경보시스템 (Earthquake and Tsunami Early Warning System) 을구축할필요가있다. 우리나라지진관측및통보업무를담당하고있는기상청에서는지진조기경보시스템의필요성을인식하고관련기획과제를수행하고있으나국내육상에서발생하는지진의효과적인감시및통보 / 경보에그초점이맞춰져있어해양에서발생하는지진, 특히류큐트렌치부근에서발생하는지진의효과적인감시에는한계가있다. KOGA 에지진및지진해일관측기능을갖춤으로서해양에서발생하는지진및지진해일을효과적으로감시하고이로인한피해를감소시킬수있을것이다. 과거해양관측은주로선박을이용하여바다에서직접장비를투입하여해양특성을측정하거나생물이나지질을채집하는것이었다. 그러나근래에는첨단장비가발달하여바다에서선박을운용하지않고인공위성으로해표면수온 염분뿐만아니라해색등을측정하여연구에 응용하고있다. 그러나위성에서관측하는항목들은직접측정하는것이아니고전파를이용하는것이므로그특성에맞게물리적인단위로바꿔주는알고리즘이필요하다. 이알고리즘은전세계모든해양에서적용되기에는오차가크므로측정하고자하는해양에서기준점을정하여보정하는것이필요하다. 동중국해 KOGA 는이역할을충분히담당할수있는자료를생산할것으로생각된다. 부이를해상에서장기간운용하기위해서는가혹한환경에서견딜수있으며장비를부착하는방법에따라서설계가달라져야한다. 또한부이를이용하여파고를관측하는경우실제파고와부이에서측정하는파고에차이가발생할수있다. 이러한부이의안정성과파고관측을정밀하게하는등의부이설계를연구하는분야도 KOGA 사업으로발달할수있다. 5. 결어 본기획연구를통하여국립해양조사원의제안에따른해양관측부이어레이 (Korea Ocean Gate Array, KOGA) 의위치선정검토, 생산될자료를활용하여추가적으로이어질해양학적연구성과제고를위한안을고찰한결과는다음과같이요약된다. KOGA 설치위치는한곳에집중하는것보다는해양학적인연구와활용에더많은도움이되도록부이어레이를 2 개의 Cluster 로분리한다. 인공위성트랙을고려하여 4 개의부이는이어도과학기지남쪽에설치하고나머지 4 개는제주도와규슈사이에설치하여대마난류를모니터링하기에좋은위치에설치한다. 부이는각 Cluster 에대형부이 1 개와소형부이 3 개로구성한다. 소형부이에는정형화된대기해양관측을위한센서를장착하여설치와유지보수를편리하게한다. 대형부이에는연구실험용장비를장착할수있도록공간과전력을확보한다. 초기에는운용해양학에필수적인대기및해양에대한기본적인항목관측을위한장비를설치하고, 추후에안정적으로부이가운영되면대형부이에실험적으로연구장비를추가장착하여운영한다. KOGA 가안정적으로운영되면한반도주변해역자료동화에필수적인요소가될것이다. 또한 KOGA 에서생산되는자료를활용하여동중국해해수및물질순환, 대기 - 해양상호작용, 풍파및해수면변동연구, 생지화학연구등많은분야에활용가능할것으로예상된다. 사사 본연구는국토해양부연구개발사업 운용해양 ( 해양예보 ) 시스템연구 사업의지원에의해수행되었다.
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