모태준
오션테크㈜
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동중국해는 한반도 주변 해역과 접해 있는 서태평양의 연해로서 동아시아 지역에서의 자연환경뿐만 아니라 주변국의 경제활동과도 매우 밀접한 관련성을 지니고 있다. 최근에 전 지구적으로 심각하게 대두되고 있는 지구 온난화와 관련된 해양환경의 변화, 특히 양쯔강으로부터 방류되는 방대한 양의 저염수에 의한 동중국해에서의 환경변화 문제는 지극히 심각한 사회적, 환경적 이슈가 아닐 수 없다. 그러나 안타깝게도 양쯔강 하구를 포함하는 동중국해에서의 해양환경 관측은 시·공간적으로 매우 제한적으로 수행되어 왔고, 특성적 변화양상을 지속적으로 관측, 추적할 수 있는 상시 모니터링 기반 또한 미흡한 실정이며, 동중국해에 관한 심층적인 연구활동도 제한적으로 수행되고 있다.
[저염수에 의한 제주 근해 환경변화, Giant Jellyfish 급증(출처 : 국제뉴스/2017.8.10)]
양쯔강은 그 길이가 세계에서 다섯 번째로 긴 강으로서, 방류되는 담수는 동중국해로 유입되는 담수의 주요 근원이며, 여름철에 지배적인 남풍계열의 계절풍 영향을 받아 제주도 근해까지, 나아가서는 동해까지 유입되기도 한다.
[중국 양쯔강 싼샤댐(출처: 한겨레, 동아일보)]
이러한 양쯔강 저염수는 특히 동중국해와 서해에서의 표층 또는 상층의 해양특성을 변화시키는 주요한 요인이 된다. 최근 사례로서, 2016년 여름철에는 동중국해의 표층 수온이 예년보다 2–3℃ 가량 큰 폭으로 상승하는 이변이 발생하였는데, 같은 해 양쯔강의 방류량이 2000년 이후 최고치를 기록하며, 저염수대가 동중국해에 폭넓게 형성된 바 있다. 이러한 환경적 변화를 경험하고 있음에도 불구하고, 양쯔강 저염수에 기인한 동중국해의 환경특성 변화에 관한 대부분의 연구는 재래식 조사선박, 고정형 부이 등 일시적이거나 국지적인 관측으로만 수행되고 있다. 2010년에 발사된 천리안 해양관측위성은 동중국해를 포함하는 광범위한 해역에 대한 표층 영상을 매시간 수집하고 있으나 원격탐사로서 해상에서의 실측자료에 의한 보정이 요구되며, 구름이 끼어 있거나 야간에는 관측이 불가하다.
[천리안 해양관측위성에 의한 엽록소 분포 영상(출처 : KIOST)]
양쯔강 저염수를 지속적으로 관측하기 위한 최근의 도전적인 시도로서, 2016년 8월부터 9월까지 35일간 한국해양과학기술원과 오션테크(주)는 제주도 남부 해상에 파력으로 추진되는 무인해양관측선(Wave Glider)을 투입하였으며, 수온염분관측기(Sea-Bird Scientific社 GPCTD), 수질 측정용 형광 분광계(Turner Design社 C3 Fluorometer), 층별유향유속계(Teledyne RDI社 ADCP), 자동기상관측기(Airmar社 AWS) 등 다양한 기상·해양 관측 센서를 탑재하여 현장 관측을 수행하였다. 본 무인해양관측선은 해상에 자연적으로 존재하는 파랑의 움직임을 이용하여 전방으로의 추력을 발생시키는 장비로서 속력은 느리지만 수 개월 간 사전 설정된 다수의 정점을 따라 이동하거나 한 지역에 체류할 수도 있다.
[파력 추진 Wave Glider(출처 : Liquid Robotics)]
이러한 에너지 수확형(Energy-harvesting) 추진방식을 활용하여 35일간 동중국해와 접해 있는 제주도 남부 해상에서 985 km를 항해하며 1분 간격으로 총 34,000여 개의 수층을 관측하는 데 성공하였다. 또한, 2017년에도 계절적으로 유사한 시기에 무인해상관측선을 투입하여 동일한 해역에 대한 비교관측을 실시하였으며, 기간 중 관측해역을 통과하는 태풍의 영향에도 불구하고 수집된 다양한 관측자료가 위성통신망을 이용하여 육상의 관제소로 성공적으로 전송되었다. 특히, 2016년 늦은 여름철에는 수질 측정용 형광분광계(Fluorometer)와 층별유향유속계(ADCP)를 이용하여 제주도를 기준으로 남서쪽 해상에서 높은 탁도의 표층해류가 광범위하게 관측되었다. 즉, 형광분광계에 의한 표층 탁도와 수층별 유향유속계에 의한 후방산란 신호를 공간적으로 비교함으로써, 표층의 탁한 해류가 제주도를 기준으로 남서쪽 해역에서 동쪽 또는 북동쪽 방향으로 유입되는 현상이 확인되었으며, 본 양쯔강 저염수가 쿠로시오 해류의 지류와 희석되면서, 점차 침강하며 제주도 남쪽 해상으로 유입되는 것으로 분석되었다.
[2016년 표층탁도(좌)와 후방산란 강도(우) / Moh et al., 2018]
이와 병행해서 탑재된 수온염분관측기를 이용하여 표층의 수온과 염도를 관측하였는데, 관측해역에서 폭넓은 범위의 관측 값이 수집되었으며 최고 32℃의 수온과 최저 26PSU의 염분이 관측되었다. 또한 고온, 저염의 해수를 보다 효과적으로 추적하기 위해 무인해상관측선의 자료와 위성관측자료를 복합적으로 분석하였다. 특히, 위성원격탐사에 의한 표층수온자료와 양쯔강의 방류량 자료, 무인해상관측선에 의한 직접관측 자료를 분석함으로써 표층 해수의 고온화와 양쯔강 저염수의 시·공간적 상관성이 확인되었다. 동중국해의 표층 수온은 상하층 간의 대류현상에 의해 28–29℃ 이상을 초과하지 않는다고 알려져 있었지만, 2016년에는 양쯔강 상류지역의 잦은 강수 현상에 따른 증가된 저염수 방류에 의해 상하층 간의 장벽층(Barrier layer)가 강하게 형성되고 성층화가 견고히 진행됨에 따라 표층수온이 30℃ 이상으로 상승하는 것을 확인하였다. 이러한 관측 결과는 저염수가 대량으로 방류되면 염도 차이에 의한 밀도층이 형성되고 수직적인 열 교환이 차단되어 표층의 수온이 상승한다는 이론을 뒷받침한다. 결과적으로, 저염, 고탁도의 특성을 갖는 비정상적으로 고온의 표층해수가 제주도 부근해상까지 형성되었고 이는 해양환경과 수산생태계가 지대한 영향을 미친다는 것이다.
[2016년 표층염도(좌)와 표층수온(우) / Moh et al., 2018]
결론적으로, 2016년, 제주도 남부 해상에서의 파력 추진 무인해상관측선 운용을 통하여, 동중국해의 해양특성 변화에 영향을 미치는 양쯔강 저염수를 직접적으로 장기간 관측할 수 있는 수단으로서 무인해상관측선의 유용성이 입증되었다. 특히 GOCI-II 위성 자료와 함께 활용된다면, 동중국해 전체에 대한 해양특성 모니터링 네트워크가 구축될 수 있을 것으로 예상된다. 더불어 이러한 동중국해에서의 무인해양체계를 이용한 지속가능 한 모니터링 시스템 구축과 관련된 한·중 양국의 해양분야 협력방안이 구체적으로 수립되어야 할 것이다.
