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• 제 1차 하계연구부터 지질학자들이 참여해 세종기지 일대의 지층, 암석, 지표의 지질현상들을 조사했다. 1990년대 들어는 기지 주변 반도와 만들을 조사했고, 관심과 분석수준도 높아져 금속광화작용, 절대연령, 저압-열변성작용도 연구되었다.

• 1995/96년에는 리빙스톤 섬의 바이어스 반도에서 퇴적학연구가 수행되었고, 1996/97년에는 폴스 만에서 지구화학면에서 분석해 절대연대를 측정, 마그마의 관입에 관한 시간, 공간에 따른 변화를 조사했다. 또 깁스 섬 편암의 절대연령을 측정하고, 킹조지 섬의 화강암류와 화산암류에 대한 열수변질현상을 조사하는 등 기타 많은 연구들을 수행했고, 1999년에는 킹조지 섬 바톤반도 토양 속 점토광물의 분포와 기원을 발표했다.

• 남아메리카 대륙은 대륙 가운데 마지막으로 남극반도와 갈라지면서, 파타고니아의 지질이 남극반도의 지질과 깊은 관련이 있으며 비슷한데, 이에 1997년부터 문헌조사를 시작으로 1999년에는 현장조사를 통해 분화구를 발견했고, 2000년, 2001년 파타고니아 남부에서 시료를 채집, 분석했다.

• 그 외 여러 연구를 거쳐 2002년에는 중국, 스페인과 공통으로 바톤반도와 위버반도의 지질도, 지형도를 발간했고 2003년에는 세종기지 부근의 지형, 지면, 지질을 정리해 발표했다.

• 인간이 발을 딛고 서는 곳이라는 점에서 육상지질은 빼놓을 수 없는 연구분야인데, 앞으로 남극대륙으로 진출하면 연구할 재료가 많아질 것이고, 분석기기가 발달할수록 점점 정밀하게 분석을 할 것이다.

 

• 남극세종기지는 설립 초기부터 지진과 지자기를 관측해왔고 최근에는 중력과 GPS관측을 추가해 종합지구물리 관측을 수행하는데, 이런 지구물리 관측은 각국의 상주기지들의 가장 기본활동이다.

① 지진관측

• 남극에서 지진을 관측하는 것은 중요한데, 하나는 지구 전체에 걸친 지진관측망의 구축이다. 사람이 거주하는 대륙에는 지진 관측망이 잘 구축되어 있지만, 지구상의 약 1/5을 차지하는 남빙양과 남극에는 지진관측망이 거의 설치되지 않았기 때문이다. 따라서 큰 지진의 정확한 진원을 결정하거나 지구내부의 구조를 규명하는 것처럼 큰 지진연구에는 반드시 남극에서의 지진관측이 필요하다.

• 세종기지에서는 1989년부터 3성분 단주기 지진계를 설치, 상시 관측해왔는데 1995년부터는 디지털 자료를 많이 기록할 수 있게되어 양질의 자료분석이 가능하게 되었다. 2002년에는 광역주기 지진계로 교체되면서 남극반도는 물론 세계 전역의 지진들을 감지할 수 있는 수준에 이르렀다.

② 지구자기관측

• 세종기지에 설치된 지구자기 관측소(관측소명: KGI)는 미국지질조사소가 주관하는 전 세계 지자기관측 프로그램인 INTERMAGNET의 관측소이다. 미국지질조사소의 도움으로 1990년에 설치된 세종기지의 자동 지자기관측시스템의 측정치들은 인공위성을 통해 실시간으로 미국 지질조사소로 보내진다.

• 또한 한국천문연구원과 함께 세종기지의 지자기 자료를 활용한 지구자기권 연구를 위해 현동연구사업을 추진해, 국내 연구자들에게도 자료를 제공하고 새로운 연구성과를 낼 것이다.

지진 및 절대 지자기 관측 유성 레이더 안테나

③ 측지 : 중력과 GPS 관측

• 최근 GPS 관측의 중요성이 강조되면서 2003년 1월 세종기지에 GPS관측시스템이 설치되어 실시간 관측이 수행되고 있는데 이런 관측자료를 이용하여 킹조지 섬이 있는 지판구조의 운동을 추적하는 연구가 수행될 것이다. 또한 중력계로 중력값을 측정하는데 지체구조와 남극의 측지를 위한 국제연구프로그램인 POLENET와 협력을 타진 중이고, 중국과 연구협력을 통해 세종기지의 절대중력을 계속 측정할 예정이다. 세종기지의 자료가 국제 GPS 네트워크인 IGS기준에 부합하는 정밀도를 가진 것으로 판명되어, 세종기지를 IGS 관측소로 등록을 추진할 예정이다. 이는 세종기지의 관측활동을 국제 학계에서 공인받는 또 하나의 성과이다. 또한 GPS자료를 이용한 고층대기 연구를 위해 한국천문연구원과 협동연구를 진행 중이며, 세계 지자기 관측망인 INTERMAGNET에 가입하기 위해 절대자력을 지속적으로 측정하고 있다.

• 1994년부터 해온 남극해저지질사업의 목적은 남극주변부 퇴적분지를 대상으로 지질과 지체구조를 규명하고 대륙붕의 생성원인과 발달사를 밝히는 것이고, 또한 석유와 천연가스, 가스 하이드레이트 같은 에너지자원 부존 가능성에 대한 기초자료를 축적하는 것이다.

• 에어건 탄성파와 3.5 kHz를 이용한 고해상도 해저지층탐사, 해양지자기탐사를 위주로 한 지구물리방법과 해저퇴적물 시추를 병행해 브랜스필드 해협, 남극반도 대륙주변부, 파월 분지와 주변지역, 남쉐틀랜드 대륙주변부 등에서 조사를 수행하였다.

• 지질학 관점에서 의미가 있는 해저지질구조를 찾아내고 해석하여 퇴적현상과 해저지질의 역사를 이해하는 것은 남극을 이해하는데 꼭 필요하기 때문에 연구를 계속해 나갈 것이다. 먼저 남쉐틀랜드 군도 주변해저와 브랜스필드 해협일 주요한 연구지역이 될 것인데 쇄빙선 “아라온”호를 투입하여 남극해역 전체로 연구지역을 넓혀나갈 것이다. 이를 통해 향후 예상되는 남극 해저자원 개발에 대비하여 기본자료를 확보해야 할 것이다.

해저 모습

• 과거의 지구환경을 알 수 있는 두 가지 방법이 있는데, 하나는 극지역이나 고산지대의 빙하나 얼음 속에 있는 고기후 변화 기록을 복원하는 것이고, 다른 하나는 극지역의 바다 깊은 곳의 해저퇴적물을 연구하는 것이다. 거기엔 기후에 따라 과거 해양에서 일어났던 해류의 순환이나 대기-해양간의 물질교환에 관한 정보와 해수의 수온이나 해빙의 분포와 서식했던 플랑크톤 조성을 알려주는 정보가 잘 간직되어 있기 때문이다. 그래서 우리나라도 남극연구를 시작한 이래, 매년 고기후 환경을 연구하기 위해 남극 바다 속에서 해저퇴적물을 시추해 분석해왔다.

• 1990년부터 그 연구결과들을 해외학술지에 계속 게재해오고 있고, 기후변화에 따른 빙하해양 퇴적과정을 복원하는 등 여러 연구가 진행되고 있다.

• 빙하-해양퇴적연구에서 지금까지는 주로 해저퇴적물에서 고기후와 빙하해양퇴적현상을 설명하는데 주안점이 주어졌지만, 더 넓은 지역의 재료들을 대상으로 하여 지구화학과 절대연대측정을 강조하여 더 자세한 결과를 얻도록 할 것이다.

해양퇴적물 채취 모습 위성을 이용해 관측한 남극의 연간 빙하 변화량

• 2000년부터 드레이크 해협에 남아있는 남극-피닉스 확장해령을 대상으로 종합 지구물리탐사와 해저암석지구화학연구를 시작하였다. 이 연구에서는 지각의 활동을 포함하여 남극-피닉스 확장시스템의 지체구조 환경 변화를 규명하고, 여러 지구 환경 변화의 시간축을 설정하여 지체구조 변화모델을 제시하고자 해저지형과 중력, 자력을 탐사했으며 해저암석시료를 채취하였다.

• 서남극 서스코시아 해 지역에 수중음향관측망을 설치하여 이 지역 해저지각활동자료를 얻을 경우, 지각활동과 열수활동 연구에 중요한 자료를 확보할 수 있다. 이에 극지연구소와 미국해양대기청은 수중음향관측망장비를 이용하여 전 지구환경변화에 중요한 구실을 하는 남극의 해양환경변화, 해양물질순환변화와 해저지각활동에 대한 연구와 상호영향에 대한 국제공동연구를 2005년부터 수행 중이다.

• 가스 하이드레이트(gas hydrate)는 “불타는 얼음”이라 불리는 새로운 미래의 에너지로 최근 많은 관심을 받고 있는데, 전 세계 많은 지역에서 발견되고 있으며 전 세계 매장량은 화석연료(석유, 석탄 등) 총량의 2배에 이를 것으로 추정된다. 가스 하이드레이트는 천연가스가 물분자 내에 포획되어 얼음형태를 이루는 고체물질로, 자원과 환경보호를 모두 만족시키는 매력있는 물질이다. 육상에서는 주로 북극의 영구동토지역에서, 해양에서는 수심 300m이상 깊은 해역에서 발견되는데 극지에는 풍부하게 매장되어 있고 개발가능성이 매우 높아 가스 하이드레이트를 연구하기에 가장 좋은 지역이다.

• 극지연구소 남극지구물리연구팀은 남극반도 해역에서 1993년부터 탄성파탐사를 포함한, 종합 해저지질탐사를 해왔는데 남쉐틀랜드 군도 북동해역에 약 4.8×10(10승)㎥에 달하는 가스 하이드레이트가 매장되어 있음을 확인했다. 이는 국내 소비량의 300년 치에 해당하는 양이다.

• 매장이 확인된 북동해역에서는 더 정밀한 탐사를 통해 산출상과 물성을 연구할 계획이고, 군도의 북부해역 전역에 걸쳐 가스 하이드레이트의 분포를 파악할 예정인데 이를 위해 국제공동연구를 추진 중이다.

불타는 가스하이드레이트 덩어리