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남극장보고과학기지

장보고기지.jpg

현황

  • 위 치 : 남위 74° 37′4″ 동경 164° 13′ 7″
  • 시설 면적 : 16개동 4,661 ㎡
  • 수용 인원 : 동계엔 15~16명, 하계엔 연구원, 방문객 포함 최대 62명
  • 기온 : 평균온도:-15.1℃ 최저온도:-36.4℃

지리적 위치

• 위치: 남극 로스해 테라노바만 케이프 뫼비우스 인근

• 장보고과학기지가 위치할 지역은 동남극 로스해의 서쪽편에 해당한다.

• 장보고기지 주변에는 이탈리아가 운영하고 있는 마리오 쥬캘리기지가 남서쪽으로 8 km 정도 떨어진 곳에 위치하고 장보고기지에서 1 km 정도 떨어진 케이프 뫼비우스에는 독일의 곤드와나기지가 운영되고 있다. 마리오쥬캘리기지는 1983년에 건설되어 하계 기지로 운영되고 있으며, 곤드와나기지는 2~3년에 한 번씩 하계 연구 캠프로 운영되고 있다.

 

남극에서의 장보고기지 위치 장보고기지 건설지 지도

 

의의

• 장보고과학기지는 우리나라의 두 번째 남극 기지이자 최초의 대륙기지이다.

• 대한민국 남극연구의 목표는 현재 진행되고 있는 지구 환경변화의 여러 요소들을 지속적으로 관측하고,다학제 연구를 통해 미래의 지구 환경변화 예측을 위한 국제공동 노력에 기여하는 것이다.

• 장보고기지는 월동기지로 운영되는 영구기지로서 기지를 기반으로 한 장기적인 연구와 연중 모니터링이 가능하여 주변지역의 환경과 생태계에 대한 지속적이고 다양한 정보를 획득하는 중요한 관측점이 될 것이다.

• 또한 장보고기지는 동남극과 서남극의 경계에 위치하고 있어 두 지역의 기후변화를 비교 연구할 수 있는 최적의 위치로 세종과학기지와 연계하여 쇄빙연구선 「아라온(ARAON)」을 이용한 서남극 해양 관측망을 구성하게 될 것이다. 장보고기지는 건설과 운영에 있어서 남극환경에 영향을 최소화할 수 있도록 설계되었다.

기지 이름

• 남극 대륙에 세워질 우리나라 두 번째 과학기지의 이름을 전국민을 대상으로 2010년 4월 27일부터 5월 31일까지 인터넷을 통해 공모하여 총 2,410종의 이름이 8,239회에 걸쳐 제안되었다.

장보고(張保韋,?~846년)는 잘 알려진 바와 같이 통일신라 시대의 인물로서 황해를 무대로 해양무역로를 개척하고 우리나라,중국,일본의 삼각무역이 원활하게 이루어질 수 있도록 해적들로부터 무역상들을 보호하였으며 아직까지도 우리나라를 비롯한 중국과 일본에서 존경받고 있는 인물이다.

• 언론인, 작가, 카피라이터, 학계 및 관련 기관 전문가로 구성된 심사위원단의 3회에 걸친 심사를 통해 장보고의 개척정신과 도전정신을 기념하여 남극 제2기지의 이름을 ‘장보고’로 결정하였다. 남극 장보고과학기지는 그의 개척정신을 본받아 남극과학 발전과 새로운 남극 연구 분야에 도전하는 국제적인 장으로 활용될 것이다.

 

기지이름 공모전 포스터 장보고 초상화

 

준공식

장보고기지 준공식 모습 장보고기지 준공식 기념사진

전망

■ 코리안루트 개발을 통한 본격적인 남극 내륙 진출

• 남극 장보고과학기지 건설 완료로 우리나라는 남극 연구의 새로운 시대를 열게 되었다. 21세기 과학연구의 화두는 기후변화와 우주과학이다. 과학선진국들은 기후변화 연구를 위해 극지방을 중심으로 보다 넓은 지역에서 다양한 자료를 얻기 위해 노력하고 있으며, 우주과학 연구를 위한 행성탐사를 수행하는 한편, 태양계 행성탐사와 더불어 운석 연구를 강조하고 있다.

• 쇄빙연구선 아라온의 남극 출항이 남극해와 대륙 연안 연구의 출발점이 되었듯, 장보고기지를 갖게 된 우리는 비로소 대륙기반 연구와 남극 내륙으로 진출하는 출발점에 서게 되었다. 극지역에서 기후변화 연구의 꽃으로 인식되고 있는 빙하연구를 본격적으로 수행할 수 있는 기반 준비를 완료한 것이다.

• 선진연구국들은 자국의 대륙기지를 기반으로 단독 또는 공동으로 내륙진출로를 개발하고 있으며, 특히 우리와 비슷한 시기에 남극에 진출한 중국은 1989년 제2기지인 중산기지를 대륙에 짓고 1996년부터 내륙으로 들어가는 루트 개발에 착수하여 10년만에 약 1,200 km에 달하는 내륙진출로를 개발하였다.

• 중국의 종착점은 남극대륙의 가장 높은 고원인 Dome Arrus로 이곳에서 4 km 깊이에 달하는 심부빙하 시추를 위한 쿤룬기지를 2009년 완공하였다. 이제 우리도 장보고기지를 시작으로 내륙 빙원으로 나아갈 안전한 루트를 개척하고 장기간의 지구기후 역사를 보존하고 있는 심부빙하 시추가 가능해졌다.

• 2014년 완공된 장보고기지를 전진기지로 대륙 횡단을 통해 원시의 내륙 깊숙한 곳에 도달할 수 있는 코리안 루트를 개발하고 남극의 고원에 친환경 첨단과학의 결정체인 제3기지를 건설할 수 있도록 차근차근 준비해 나아가야 할것이다.

 

주요 연구

  1. 기상 및 대기화학 / 고층대기 연구
  2. 고기후 및 지질연대학 / 지체구조 및 지구물리 연구
  3. 해양학
  4. 남극운석탐사
  5. 빙하학 연구
  6. 극한 생명과학 연구
  7. 육상 해양생태계 생물 다양성 및 장기모니터링 연구

■ 본관동 단면도와 시설 배치

본관동 단면도

 

저탄소 친환경 기지

■ 에너지 절약 시스템

주간 야간 구역 나눠 통제, 미사용실 난방차단

동절기 하절기 에너지 절약계획 단열 성능 향상된 자재 사용

 

■ 해수 오염을 최소화하는 청정 수순환 계획

청정 수순환 계획 개념도

 

■ 재생에너지 활용

태양광발전시설과 자연채광시스템, 풍력발전시설 등

 

안전하고 효율적인 기지

■ 바람의 저항을 최소화한 디자인 채택으로 남극의 강풍에 대비

바람 저항 테스트 가상실험 이미지

 

■ 딤플을 활용한 외피 표면으로 바람에 의한 눈쌓임의 최소화

눈쌓임 테스트 가상실험 이미지

 

■ 강풍과 블리자드에 대응하는 과학적 조형과 주풍향을 고려한 배치

강풍 등을 고려한 최적의 배치도

 

■ 기능별 명쾌한 조닝

기능별 공간 배치도

 

■ 화재에 대비한 분동 계획과 명확한 피난 동선

화재시 전소를 막는 분동계획과 양방향 피난이 가능한 동선

 

■ 360도 관측 조망으로 외부활동 인원의 안전확보

360도를 관찰할 수 있는 창

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■ 주요시설

본관동

생활시설

침실, 기지 대장실, 총무실, 통신실, 병원, 식당 등

연구시설

기상예보대기과학연구실, 생명해양과학 연구실, 지구물리 연구실, 지질운석연구실 등

관측시설(독립연구동)

우주기상관측동, 지진센서관측동, 지자기관측동, 대기구성물질관측동, 경계층관측동, 라디오존데 비양동 등

발전동

기전실, 전기설비창고 오수처리시설. 식품저장실, 빙하연구실, 냉동시료보관실 등

정비동

중장비보관실. 정비실, 설비작업실, 목공실. 창고 등

보트창고

고무보트 보관 및 정비실, 과학잠수 지원실 등

 

■ 기타시설

비상대피동

침실, 사무실. 화장실. 주방. 물탱크 등

비상발전동

275kW 급 디젤발전기 설치

집수실 및 해수탱크

해수담수화시설을 위한 집수

유류탱크

스테인레스 스틸 이중벽구조 100톤 9기 설치 (부두. 발전동 인근)

각종 안테나 및 타워

위성안테나, 통신안테나, 무인 기상관측시스템, GPS 타워, 풍력발전기타워

헬리포트

정비동 앞 1개소, 본관동 앞 2개소

 

기지 시설

식당 체력단련실

식당

체력단련실

관측실 겸 통신실 발전동

관측실 겸 통신실

태양전지판이 설치된 발전동

풍력발전기 정비동

풍력발전기

정비동

장보고기지 연구활동 개념도

 

빙하연구

• 장보고기지를 거점으로 동남극 북빅토리아랜드의 빙하와 주상 눈시료를 이용한 다양한 프록시 분석을 통해 수십만 년의 기후변화 복원과 최근 수십 년 동안의 기록을 복원하여 이 지역의 기후변화를 더 충실하게 이해할 수 있다.

• 또한 장보고기지와 쇄빙연구선 아라온을 활용하여 상대적으로 기후변화 연구가 활발히 이루어지지 못한 서남극 해안지대의 눈층과 빙하를 대상으로 남극 태평양 주변 고기후 및 환경변화 복원연구도 수행할 계획이다. 장보고기지가 위치한 테라노바만의 해안가에 분포하고 있는 주변의 빙설은 강설량이 높아 고해상도의 기후 변화 연구에 적합하다.

• 특히 고해상도의 해빙변화 프록시를 통해 기후변화에 민감하게 영향을 주고 받는 해빙변화 연구에 좋은 입지 조건을 갖추고 있다. 또한 장보고 과학기지를 기반으로 남극 내륙으로 진출하면, 10만년 이상의 오래된 빙하코어도 시추할 수 있는 빙원에 이를 수 있어 10만년 이상의 장주기 기후변화 연구를 수행할 수 있다.

• 향후 장보고기지는 북빅토리아랜드에서 이루어질 새로운 국제 시추 프로그램을 지원하여 남극 고기후변화 복원에 크게 기여할 것으로 기대된다.

 

빙하시추 모습 빙하를 시추 중인 연구원들

 

기상 대기과학

• 지구 기후변화 과정의 이해와 예측을 위해서는 대기복사 강제력(radiative forcing)에 중요한 역할을 하는 대기구성물질(atmospheric components)에 대한 다양한 지역에서의 지속적인 감시가 중요하다. 이를 위해서는 연중 연속관측이 필요하나 장보고기지 반경 300 km 이내에는 연중관측소가 없는 실정이다.

• 따라서 장보고기지는 WMO/GAW 지구급 관측소를 운영함으로써 다양한 온실기체의 육상 관측을 통해 온실기체를 포함한 대기구성물질의 조성을 모니터링 할 계획이다.

• 장보고기지를 통해 남극대륙에 남극점(미국의 아문센- 스콧기지)을 중심으로 남극의 대서양권(독일의 노이마이에기지)과 태평양권(장보고기지) 양쪽에서 대기구성물질에 대한 종합적인 감시망이 구축됨으로써 남극대륙 규모의 대기구성물질 감시와 그에 따른 남반구 중위도 지역 간의 교환 작용에 대한 해석을 위해 포괄적인 정보를 제공할 수 있다.

 

기상관측기구들

 

우주과학

• 근 지구 우주환경(Near-Earth’s Space 또는 Geospace)은 태양으로부터 지구고층대기(~60 km 이상)에 이르는 영역이며, 지자기폭풍이 발생하면 자극 주위의 극지 고층대기에서는 지구 밖 우주공간으로부터 지자기장을 따라 천자기 에너지와 고에너지 입자가 직접 유입된다.

• 태양활동 변화에 따른 근 지구 우주환경 변화의 이해를 위해 극지 고층대기에서 발생하는 오로라를 관측하고 이에 동반되는 고에너지 입자 유입, 지구 자기장과 극지 이온권/열권 변화 등을 관측할 계획이다. 나아가 전 지구적 고층대기 변화와 극지 저층대기 변화에서 극지 고층대기의 역할을 규명하고자 한다.

• 이러한 현상들은 근 지구 우주환경인 태양으로부터 지구 고층대기(대략 고도 60 km 이상)에 이르는 광범위한 영역에서 종합적으로 발생하는 것으로, 최근 우리의 일상생활에서 인공위성으로 대표되는 최첨단 기기에 대한 의존도가 높아감에 따라 이 우주환경은 더 이상 우리 생활에 무의미한 공간이 아닌 밀접하게 관련이 있는 영역이 되었다.

• 태양활동의 급격한 변화로 인한 자기폭풍이 발생하면 근 지구 우주 공간에 상주하는 우주정거장이나 인공위성뿐만 아나라 이를 이용하는 모든 것에 영향을 미치고 또한 지상의 송전시스템이나 송유관 등에까지 영향을 미치게 된다.

• 특히 장보고기지에 설치할 예정인 VIPIR(Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar)는 극지 이온권의 고도별 전자밀도 분포와 이온 바람 등을 관측할 수 있는 레이더로서 이온권과 열권에 대한 우주기상 상시 모니터링에 활용될 예정이다.

• 또한 약 90 km 고도의 정확한 전자밀도 관측을 통해 태양으로부터 극지 고층대기로 유입되는 고에너지 입자에 의해 중간권과 열권 하부에서 생성되는 전자밀도의 관측이 가능하여 극지 이온권 연구에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

 

우주기상 개념도

 

운석연구

• 운석은 인류가 확보하여 연구할 수 있는 가장 중요한 태양계 구성물질이며, 그 80% 이상이 남극 대륙에서 발견되고 있다.

• 남극에 진출한 국가 중에서 국가주도형으로 운석 탐사를 지속적으로 수행하고 있는 나라는 미국, 일본, 이태리, 중국 등 4개국이며, 우리나라도 2007년 1월부터 세계에서 다섯 번째로 탐사를 시작하여 현재까지 다섯 차례의 운석탐사를 성공적으로 완수하였다.

• 21세기 들어 한층 가열되고 있는 행성물질탐사와 우주개발 시대에 대처하기 위한 운석연구를 지원하는 운석의 수집이 우선되어야 하는데 장보고기지는 운석 확보를 위한 남극 대륙 탐사를 위하여 전진기지의 임무를 수행할 것이다.

• 장보고기지 건설과 더불어 기지를 기점으로 대륙 내부로 진출, 운석을 회수하기 위한 가장 안전한 루트(일명 ‘코리안 루트’) 개발의 길이 열린 것이다.

 

운석 탐사대 모습 운석을 분석중인 연구원

 

지체구조

• 남극에서의 측지학은 암권, 빙권 및 수권을 이해하는데 중요한 연구 주제의 하나이다.

• 장보고기지 인근에는 에비에이터 빙하, 캠벨 빙하, 프리스틀리 빙하, 난센 빙하, 데이비드 빙하 등과 같은 다양한 종류의 빙권 요소들이 잘 발달하고 있어 빙상(ice sheet)의 안정도와 남극대륙의 진화 예측을 위한 지체구조 및 지구물리 모니터링 연구에 적합하다.

• 따라서 장보고기지에 영구 측지관측소를 설치함으로써 빙하의 움직임과 물질균형을 장기간 측정하고 육상 기원 빙하의 이동 메커니즘을 규명하여 지체구조 특성과 빙하 변화의 상관관계 연구를 수행할 계획이다. 이를 위해 육상, 해상 그리고 인공위성 등을 이용하여 3차원으로 빙하의 움직임과 물질균형 등을 관측할 계획이다.

• 장보고기지에 설치될 중력계, 조위계 및 GPS를 포함하여 포괄적인 영구 측지관측소에서 얻어질 연중관측 자료는 남극에서의 지구물리 연구에 크게 기여할 것으로 기대된다. 장보고기지를 중심으로 구성될 지진, 지자기, GPS 관측망은 남극대륙에서 운용되고 있는 국제 지구물리관측망(The Polar Earth Observing Network, POLENET)과 연계하여 운영될 예정이다.

 

지체구조 연구 개념도 관측중인 연구원 모습

 

로스해 장기 해양 생태계 모니터링

• 로스해 대륙붕의 먹이망은 계절적으로 형성되는 수많은 개수역(polynya)과 광범위한 빙붕으로 인해 남빙양의 타 지역과는 상당히 다른 양상을 띤다.

• 생태계는 이와 같이 지역에 발생하는 모든 물리화학적 변화에 따른 지배를 받는다. 따라서 이러한 개수역 형성의 물리적 과정과 개수역 및 빙붕에 따른 생태계 영향에 대한 장기적인 연구를 수행할 계획이다.

• 또한 로스해는 빠르게 염분 농도가 낮아지고 있는 지역으로 염분농도와 관련된 해양 및 대기의 주요 매개변수의 구분과 심층수 형성 속도 변화의 모니터링이 매우 중요하다. 해빙 변동과 물리적 과정의 관측 역시 적시에, 총체적으로 수행되어야 할 중요한 주제이다.

• 이러한 해양의 물리화학적 환경변화는 해양 생태계 다양성, 구조와 먹이망, 생태계 기능의 변화를 가져올 수 있으므로 이에 대한 장기 모니터링 연구도 함께 진행할 계획이다.

 

바닷속 생물들 모습 불가사리 등 건져올린 해양생물들

 

육상 생태계 변화연구

• 남극대륙은 지리적으로 고립되어 독특한 진화과정을 거쳐 고유한 종 다양성과 생태계를 유지하고 있다.

• 남극의 극한 환경은 지속적인 저온, 낮은 광조사량, 빈영양상태, 고염 등의 다양한 환경학적 특성을 갖고 있다. 이러한 초극한 환경에서 남극 생물의 생존을 가능하게 하는 특이한 생명현상을 규명하여 이들 생물의 진화과정을 이해하고자 한다.

• 또한 기지 인근의 연안 생태계의 변화에 대한 지속적인 관측을 수행함은 물론 빙하, 노출지, 남극 호수 생태계 연구를 통해 고대 빙하기 동안 생명현상이 지속가능했던 진화 메카니즘을 알아내고, 지구 온난화로 인한 빙붕의 붕괴가 생물 진화에 끼치는 영향을 밝히고자 한다.

 

지의류 등을 관찰중인 연구원

 

곤드와나 초대륙 경계부의 지질 현상 연구

• 장보고기지가 위치한 북빅토리아랜드는 남극종단산맥의 태평양쪽 말단부로서 남극에서 가장 넓은 암반 노출지역을 가지고 있다. 과거 초대륙들이 형성되고 분리되는 과정에 수반된 많은 지질학적 기록들이 남극 종단산맥과 그 연장선상에 기록되어있지만 지역에 따라 그 양상이 매우 다르다.

• 이에 장보고기지를 기반으로 한 현지조사와 연구소 보유 첨단 지화학분석 장비들을 이용해 북빅토리아랜드 지질역사의 문제점들을 밝히는 연구를 수행할 수 있게 되었다.

 

지질 연구중인 연구원