지질자원연, 무인수상정 활용 탄성파 수신 기술 검증
무인수상정에 소형·저전력 탄성파 자료취득 시스템 탑재
원거리서 탄성파 신호 독립 수신·기록하는 무인 탐사기술 개발
포항 연안 약 4km 탐사측선서 해양 굴절법 탐사 실해역 실증

‘무인수상정 기반 해양 굴절법 탄성파 탐사체계 및 자료취득’ 개념도. 지질자원연구원 제공

한국지질자원연구원(KIGAM)은 포항지질자원실증연구센터 신정균 박사 연구팀이 기존 탐사선 중심의 공간적 한계를 극복하기 위해 ‘무인수상정(USV)을 활용한 연안 탄성파 탐사 기술’을 개발하고 포항 연안에서 실해역 실증에 성공했다고 19일 밝혔다. 이번 실증은 한국해양과학기술원(KIOST) 해양로봇실증센터와 공동으로 수행됐다.

해저 지질구조를 확인하는 탄성파 탐사는 해양자원 탐사와 해저 지질조사, 해상 인프라 구축 등을 위한 핵심 기술이다. 그러나 기존 해양 탄성파 탐사는 음원과 수신장비를 대형 탐사선 한 척에 함께 탑재하는 방식이 주로 활용돼 수심이 얕거나 육상과 바다가 맞닿는 연안에서는 선박 접근과 탐사장비 운용에 제약이 있었다.

포항 화진해수욕장 동쪽 해역에서의 ‘무인수상정 기반 연안 굴절법 탐사 실해역 실증’ 현장(왼쪽) 및 ‘무인수상정 기반 탄성파 자료취득 시스템’ 구성도(오른쪽). 지질자원연구원 제공

연구팀은 탄성파를 발생시키는 유인 음원선과 신호를 수신하는 무인수상정을 분리한 '유인 음원부+무인 수신부' 방식의 해양 굴절법 탐사체계를 구축했다. 기존처럼 한 척의 탐사선에 음원과 수신시스템을 모두 탑재하지 않고, 원거리에 배치된 무인수상정에서 탄성파 자료를 독립적으로 취득해 연안 지역까지 탐사 범위를 확대할 수 있는 기반을 마련한 것이 특징이다.

연구팀은 무인수상정의 제한된 탑재 공간과 전력 환경에 적합한 소형·저전력 탄성파 자료취득 시스템을 개발하고, 탄성파 수신·기록장치와 무선 통신장치를 통합했다. 인근에 있는 모니터링 시스템에서는 장비를 원격 제어하고 자료취득 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 했다. 연구팀은 포항 화진해수욕장 동쪽 해역의 약 4km 탐사측선에서 무인수상정 위치를 옮겨가며 총 5개 수신지점에서 탄성파 자료를 취득했다. 그 결과 약 2km의 송·수신 거리까지 굴절파 신호를 식별했고, 해저 하부 200ｍ 이상 깊이까지 장파장 P파 속도구조를 영상화했다.

단순히 무인수상정에 탐사 장비를 탑재한 것을 넘어 기존 대형 탐사선 기반 탐사 기술로는 접근이 어려웠던 연안 저수심 해역에서 무인 플랫폼 기반의 새로운 해양 탄성파 탐사체계를 검증한 것이 성과라고 연구팀은 설명했다.

신정균 박사는 "해양 탄성파 탐사는 다른 해양 조사 분야에 비해 무인화 전환이 상대적으로 더딘 분야"라며 "이번 연구는 수신부부터 단계적으로 무인화를 적용해 기존 탐사체계의 공간적 한계를 보완하고 무인 탐사 가능성을 확인했다는 데 의미가 있다"고 말했다.