지자연, 포항연안서 해저 200m 탄성파 탐사 기술 실증

해상풍력 지반 조사 등에 활용 가능…"내년까지 2년간 42억원 들여"

한국지질자원연구원(KIGAM) 포항지질자원실증연구센터 신정균 책임연구원 연구팀이 무인수상정(USV)을 활용한 연안 탄성파 탐사기술을 개발, 포항 연안에서 실증했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 과학기술정보통신부 '탐해3 운항관리 인프라 구축 및 육해역 무경계 탄성파 탐사기술 개발' 사업의 일환으로 포항 화진해수욕장 동쪽 해역에서 무연안 굴절법 탐사 실해역 실증을 실시했다.

실증은 한국해양과학기술원(KIOST) 해양로봇실증센터와 공동으로 수행했다.

무인수상정 기반 해양 굴절법 탄성파 탐사체계 및 자료취득 개념도.(그림=한국지질자원연구원)

이 사업은 올해부터 내년까지 2년간 1단계 사업으로 42억원이 투입된다.

하지호 지질자원융합실증연구실 책임연구원은 "해저 200m까지 땅속의 물리적 특성 등을 2D로 이미징하는 기술"이라며 "탄성파를 발생시키는 유인 음원선과 신호를 수신하는 무인수상정을 분리한 ‘유인 음원부+무인 수신부’ 방식의 해양 굴절법 탐사체계를 구축, 실증했다"고 말했다.

하 책임연구원은 "석유나 가스 탐사를 위한 굴절법 탐사 스케일은 탐해 3호에서 가져가는 것이고, 우리는 연안관리나 연안 땅속이 어떻게 생겼는지를 정밀하게 보는데 초점이 맞춰진 연구"라고 설명했다.

예를 들어 해상풍력을 위한 지반조사나 연안 이슈가 발생했을 때 이 기술이 주로 적용될 것이라는 것이 하 연구원의 부연 설명이다.

연구팀은 무인수상정의 제한된 탑재공간과 전력환경에 적합한 소형·저전력 탄성파 자료취득 시스템을 개발하고, 탄성파 수신·기록장치와 무선 통신장치를 통합했다. 인근에 위치한 모니터링 시스템에서는 장비를 원격 제어하고 자료취득 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 했다.

실해역 성능 검증에서 KIGAM은 자료취득 시스템 개발과 해양 굴절법 탐사 설계·자료취득, 탄성파 자료처리 및 초동주시 토모그래피 분석을 담당했다. KIOST는 실해역 테스트베드와 무인플랫폼 실증 인프라, 감시선 운용 등을 지원했다.

초동주시 토모그래피는 탄성파가 가장 먼저 도달한 시간을 분석해 지하의 속도구조를 영상화하는 기법이다.

연구팀은 화진해수욕장 동쪽 해역 약 4 km 탐사측선에서 무인수상정의 위치를 옮겨가며 총 5개 수신지점에서 탄성파 자료를 취득했다. 그 결과 약 2 km의 송·수신 거리까지 굴절파 신호를 식별했다. 초동주시 토모그래피 분석을 통해 해저 하부 200 m 이상 깊이까지 장파장 P파 속도구조를 영상화했다.

무인수상정 기반 탄성파 자료취득 시스템 구성도.(그림=한국지질자원연구원)

특히 연구해역 서쪽의 수심이 얕은 구간에서 주변보다 상대적으로 빠른 P파 속도구조를 확인해, 원거리 무인수상정에서 취득한 탄성파 자료로 실제 해저 하부의 지질구조를 영상화할 수 있음을 확인했다.

연구 책임자인 신정균 책임연구원은 "기존 대형 탐사선 기반 탐사기술로는 접근이 어려웠던 연안 저수심 해역에서 무인플랫폼 기반의 새로운 해양 탄성파 탐사체계를 검증했다는 데 의미가 있다"고 말했다.

포항지질자원실증연구센터는 향후 다양한 탄성파 탐사기법과 다중 무인수상정 운용기술을 연계, 해양 탄성파 탐사의 무인화·자동화 기술을 단계적으로 확대해 나갈 계획이다.