심해탐사를 위한 과학

기술의 발달로 사람들은 원격조종 로봇을 이용하거나 사람이 직접 해저를 탐험할 수 있게 되었다.

잠수 장치들은 수심이 깊어 질수록 복잡하고 비용도 많이 들게 된다.
스쿠버 다이빙 장비들은 불과 1~2백만원 정도이지만,
심해저 평원까지 사람을 운반할 수 있는 장비는 수십억원이 소요된다.

기체를 적절히 혼합하고 적절한 훈련을 받으면 스쿠버 다이버는 약 60미터까지 내려갈 수 있다.
특수 혼합 호흡기체를 사용하고 열 손실을 막기 위해서 알곤을 채운 드라이슈트를 착용한 다이버들은 약 300미터 까지도 내려간 적도 있다.
그 이상의 수심에서는 추위와 압력을 견디기 위해서 적절한 장비를 갖춘 조그만 연구용 잠수정이 좋다.
가장 좋은 것으로는 Francis Shepard등이 주로 사용했던 조종이 가능한 작은 2인승 잠수정 같은 것이다.

1994년에는 캘리포니아의 한회사가 조종성이 더 좋고 수심 1200미터까지 들어갈 수 있는 Deep Flight를 진수시켰다.
투명한 둥근 덮게를 사용하였고 조종사들은 대륙붕과 대륙사면의 지형을 탐사할 수 있었다.

중부 대륙사면보다 더 깊이 내려가기 위해서는 Alvin처럼 좀 더 튼튼하고 비용이 많이 드는 잠수저을 사용해야 한다.
Alvin은 1964년에 취항해서 미국의 Woods Hole 해양연구소, 국립과학재단(미), 해군연구소(미), 국립해양대기국(NOAA) 등에 의해 공동으로 운영되었다.
가장 유명한 연구용 잠수정인 Alvin은 Azores 부근의 수심 약 2700m에서 중앙 대서양산맥을 탐사하면서 암석의 온도측정, 화학분석용 해수 표본채취, 베개 용암등으로 알려진 둥근 화산 현무암의 사진을 촬영하였다.
Alvin으로도 지구상의 모든 심해저평원을 도달할 수는 없으며, 진짜 심해 여행을 위해서는 심해 잠수정을 사용해야 한다.
불행히도 실제 제작된 심해잠수정으로는 Trieste밖에 없으며, 지금은 퇴역해서 Washington D.C.에 보관되어 있다.

사람이 승선할 수 있는 가장 최신형 잠수정은 일본의 JAMSTEC에서 운영하고 있는 신카이 6500 이다.
현재 활동중인 잠수정 중 가장 심해용인 신카이6500은 1989년 8월 11일 수심 6527미터 까지 안전하게 내려 갔고 따라서, 깊은 해구의 바닥을 제외한 전세계 해저의 약 98%를 갈 수 있다.

현대적인 미 해군의 핵잠수함도 아주 우수한 유인 잠수정이 될 수 있다.
USS Pargo는 최근 해양학자들이 사용할 수 있게 되었고,

1993년 여름 동안에 북극의 얼음 밑에서 작업을 하면서 그 전에는 전혀 할 수 없었던 일련의 측정들을 하였다.
자매선인 USS Pogy도 1996년에 비슷한 작업을 수행했다.

과학자들에게는 원격조종로봇이 점점 인기를 얻고 있다.
ROV로 알려진 이런 종류들은 운영비용이 싸고 유인 잠수정보다 안전하다.
이런 것들중에서 가장 깊이 들어갈 수 있는 것으로 JAMSTEC의 카이코가 있으며,

1995년 3월 24일 챌린져 해연의 바닥 근처 측정수심 10914m까지 내려갔다.
가이코는 사진 촬영과 퇴적물 샘플을 채취하고 그 일을 기념하기 위해서 조그만 명판을 심어 놓았다.

심해 탐사에서 가장 첨단의 방법은 진짜 로봇을 이용하는 것이다.
이전 것들과는 달리 ABE(Autonomous Benthic Explorer)는 모선과 케이블로 연결되지 않는다.
Woods Hole 해양연구소의 과학자들이 1995년 여름 처음으로 ABE를 진수하였고,

시험기간을 거쳐 실제로 수중에서 수 개월간 머물도록 할 것이다.
탑재된 컴퓨터로 기기를 작동시켜 사진을 찍고, 수온을 측정하고, 그외 환경요인들을 측정하게 된다.

소형 승용차 만한 크기의 ABE는 모든 방향으로 움직일 수가 있어서,
좁은 틈새를 들여다 보기도 하고, 초고온 열수가 뿜어져 나오는 열수공을 피하기도 하고, 좁은 협곡을 운항할 수도 있다.
최장 1년까지의 프로그램된 작동 기간이 지나면 ABE는 표면으로 솟아올라서 자신의 위치를 알리고 조사선이 와서 가져가기를 기다린다.
실험실로 돌아오면 그 속의 컴퓨터가 연구원의 컴퓨터와 연결되어서 모험을 재연하고 자료가 분석된다.
또다른 종류의 자동 잠수정으로는 Slocums라는 것도 있다.

과학자들과 ABE 같은 장치들은 Woods Hole 해양연구소의 R/V Atlantis 같은 대형 현대식 조사선에 실려서 연구 지역으로 이동된다.
이 배는 길이가 84m로 과학자 37명과 승무원 22명을 태울 수 있고 하루 운행비가 약 1600달러 정도 소요된다.
비슷한 배들이 Scripps 해양연구소와 워싱턴대학에서도 운영되고 있다.

 

가장 신기술로 상상해 볼수 있는 것으로는 사람의 감각을 원격조종기를 통해 연장시킬 수 있는 원격재현 (telepresence)기술이 있다.
지상에서는 소형 입체 텔레비젼 화면과 이폰이 장착된 헬멧을 쓰고, 촉각을 전달하는 특수 장갑이 있는 장치에 손을 넣는다.
머리와 손의 움직임은 그대로 해저의 로봇에 전달되고, 로봇이 느끼는 감각은 TV와 이어폰, 장갑 등을 통해서 과학자에게 전달된다.
과학자는 해저에 있는 것 같은 감각을 느끼면서 샘플을 채취하고 장비를 작동시키고 주위를 둘러본다.
다른 과학자들은 함께 관찰하거나 다른 지역에서 초고속 통신망으로 함께 참여할 수 있다.

해양 개척자들은 이제 흥미로운 시대로 들어가고 있다.

(참고문헌. Oceanography, an invitation to marine science. Tom Garrison)