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‘아라온호’, 남극의 바닷길을 열다

테마분류 ㅣ 과학/정보통신

등 록 일 ㅣ 2010-07-13

관련자료 ㅣ 4개

7월 1일, 우리의 ‘아라온호’가 첫 번째 북극탐사를 위해 인천내항 1부두를 떠났다는 소식이 전해졌습니다. 지난 3월 남극탐사를 무사히 마치고 돌아온 국내 첫 쇄빙연구선인 아라온호가 이번엔 더 많은 임무를 안고 북극으로 떠난 것입니다. 지난 남극탐험 때는 아라온호의 쇄빙능력 시험에 주력했다면 이번 북극항해는 시험항해+연구항해의 성격을 띱니다.

이번에 맡은 임무는 배에 장착된 연구장비가 극한 환경에서 제기능을 발휘하는지 시험하고, 북극 기후와 생명체에 대한 연구가 이뤄집니다. 북극항로 개척에 도움이 얻기 위해 다양한 두께와 성분의 얼음을 깨 나가는 과정을 수집해 깰 수 있는 얼음의 종류를 알아가는 과정도 거치며 새로운 미생물을 탐색하는 연구도 진행합니다. 이러한 임무를 마치면 8월 31일 인천항으로 되돌아올 예정입니다.

지식자원관리사업으로 구축된 과학기술 및 산업기술 정보 DB(http://www.ndsl.kr)와 함께 아라온호에 대해 좀 더 자세히 알아보고 우리나라의 극지연구의 역사, 남극의 매력 등에 대해 알아보겠습니다.

>> 아라온(Araon)호란?
아라온이란 ‘바다’를 뜻하는 한국 고유어인 ‘아라’와 모두 또는 전부를 뜻하는 ‘온’을 합성한 말로, 전 세계의 모든 해역을 누빈다는 의미를 담고 있습니다. 아라온호는 우리나라 최초의 쇄빙연구선입니다.

쇄빙선(Icebreaker)이란 말 그대로 쇄빙, 얼음을 깨는 능력을 갖고 있어 일반 바다는 물론 남극대륙 주변이나 북극해처럼 얼어있는 바다에서도 독자적으로 항해가 가능한 선박을 말합니다. 다른 선박을 이끌어주고 구조하는 역할도 합니다. 일반선박이 항해할 수 없는 결빙된 해역에서 얼음을 깨 항로를 개척해 주거나, 화물선 선단을 이끌어 화물수송이 가능하도록 돕고, 운항하던 선박이 얼음에 갇힐 경우엔 이를 구조하는 역할 또한 수행합니다.

아라온호는 효율적 극지연구를 위해서는 현지에 연구 근거지를 확보하고 쇄빙능력을 갖춘 쇄빙연구선을 확보할 필요가 있다는 판단 아래 2003년 타당성 조사 등을 거쳐 2009년 국내 최초로 건조된 7,500톤급 쇄빙연구선입니다.
모두 1,080억원이 투입됐으며, 주요 임무는 남극-북극의 결빙해역에서 극지연구를 수행하는 것과 남극-북극 기지보급 및 기타 연구 활동을 수행하는 것입니다.

아라온호의 전체 길이는 111m, 너비는 19m며 무게는 7,487톤에 달합니다. 또 경제항해속력은 12노트, 항속거리는 약 2만 해리(3만7,000㎞)이며, 승선인원은 선원 25명, 연구원 60명 총 85명입니다. 헬기와 바지선 탑재가 가능하며 약 70일간은 운항을 지속할 수 있는 특징이 있습니다. 또한 1m 두께의 평탄빙을 시속 3노트로 쇄빙할 수 있는 능력을 갖고 있습니다.

지난 남극탐험에서 아라온호는 남극 케이프 버크(Cape Burks)에서 3차례 시도 끝에 쇄빙능력시험에 성공했습니다. 쇄빙능력을 인정받는 조건은 흘수(吃水 : 선체가 수중에 잠겨있는 부분)의 깊이 6.8m에서 1m 두께의 다년빙을 시속 3 노트로 연속 쇄빙해야 하는데 당시 아라온호의 연속쇄빙 거리는 500m였습니다. 쇄빙능력시험 성공으로 아라온호는 완전한 쇄빙연구선으로서 임무 수행에 문제가 없음을 인정받게 된 것입니다.

탑재장비로는 유속측정, 어류탐지, 음파 이용한 수심측정, 퇴적물 구조와 두께 측정, 압축공기생성, 염분측정, 대기경계층구조 분석 등이 가능한 약 24개의 장비가 탑재돼 있습니다.

> 아라온호 개요
■ 사업기간 : 2004년~2010년
- 2004년 : 기본설계 (한국해양연구원 + 한국해사기술, 삼성중공업)
- 2005년~2006년 : 실시설계 (한국해양연구원, 극지연구소 + STX조선, 건조사 선정)
- 2007년 1월~2009년 11월 : 건조·인도
- 2009년 11월 : 종합시험 항해(동해)
- 2009년 12월 : 정상운항
■ 총사업비 : 1,080억원
■ 주요임무
- 남-북극 결빙해역에서의 극지연구 수행
- 남-북극 기지보급 및 기타 연구활동 수행
■ 환경조건
- 최고기온 : 50℃, 최저기온 : -30℃
- 최고수온 : 35℃, 최저수온 : -2℃
- 최고상대습도 : 90%
■ 쇄빙능력
- KR PL-10(DAT-30℃) : 1m 두께의 평탄빙을 시속 3노트로 쇄빙

>> 미지의 세계 남극
남극은 만년빙으로 덮여 있는 거대한 남극대륙과 그 주변을 고리처럼 감싸고 흐르는 남빙양(southern Ocean)을 포함합니다. 넓이는 일년내내 얼음으로 덮인 바다, 빙붕(氷棚)을 포함해 1,360만㎢가 넘습니다. 이는 지구 육지 면적의 약 9.2%에 해당하며 유럽이나 호주대륙보다 넓고, 아프리카 대륙의 반이 넘는 면적입니다. 평균 높이는 2,300m에 달하는데 아시아 대륙의 평균 높이가 800m인 것을 감안하면 얼마나 높은지 짐작할 수 있습니다.

최저기온은 1983년 7월 21일 측정된 영하 89.6℃를 기록하고 있습니다. 쉬운 예로 기온이 영하 60℃이하로 내려가면 사람이 만든 섬유 중 자연섬유 즉, 솜이나 양털, 가죽 같은 것만 빼고는 고무나 플라스틱, 유리, 알루미늄까지도 작은 충격에 견디지 못하고 부스러지는 온도라고 합니다. 그러나 전반적인 남극의 연평균기온은 영하 23℃입니다. 바람도 매우 세서 풍속이 가장 강한 곳인 동남극 컴먼웰스만의 연평균 풍속은 22.2m에 달합니다. 또한 남극에서 역시 극지의 특성상 위도에 따라 낮이 몇 달간 계속되기도 하고, 밤이 몇 달간 계속되는 현상을 경험할 수 있습니다.

이런 혹한의 자연환경 속에서도 생명이 살고 지질현상은 일어납니다.
남극에는 펭귄과 물개류가 서식하고, 여름에는 고래가 간혹 해안가까지 찾아옵니다. 남빙양에는 남극새우로 알려진 크릴새우가 삽니다. 식물은 북극과 달리 나무는 서식하지 않지만 남극잔디를 포함한 두 종류의 꽃이 피는 식물이 있을 뿐이고 대부분은 이끼류나 선태식물이 분포돼 있습니다. 또 활화산과 온천이 존재하고 있으며, 지진이 발생하고 공룡화석이 발견됩니다. 석유와 같은 지하자원과 금속자원도 있습니다. 많은 국가에서 극지연구에 힘을 쏟는 이유이기도 합니다.

>> 우리나라 남극탐험의 역사
남극은 이렇듯 멀고 혹독한 자연환경 때문에 문명오염이 지구상에서 가장 적은 곳입니다. 때문에 모든 과학분야에 있어서 천연의 실험장으로 불리기도 합니다. 우리나라가 남극에 관심을 갖기 시작한 것은 언제일까요?

처음 우리나라가 남극에 진출한 것은 1978년입니다. 1978년 우리나라는 처음으로 남빙양에서 크릴 511톤을 잡았습니다. 이후 1985년 한국해양소년단연맹의 한국남극관측탐험이 킹조지섬에서 3주간 머물며 외국기지 건설과 운영, 킹조지섬의 자연환경에 관한 자료를 수집, 1988년 세워질 세종기지 건설을 준비합니다.

1986년에는 세계에서 33번째로 남극조약(http://www.ats.aq)에 가입했습니다. 남극조약은 남극개발에 따른 막대한 경제적 가치를 둘러싼 여러 국가들의 이해대립이 첨예하자 남극조약을 통해 어떤 국가의 권리주장이나 광물자원개발을 금하기 위해 ‘남극대륙의 국제법상 지위를 정하고 남극 이용원칙을 확립’한 조약입니다.

1988년 제1 남극기지, 세종기지 건설
1987년에는 드디어 정부가 남극기지 건설을 결정합니다. 그리고 1988년 2월 17일 우리의 세종기지를 서남극 남쉐틀랜드 군도 킹조지 섬 바톤 반도 해안에 완성했습니다.

세종기지는 건설 당시부터 기상관측시스템, 지진과 기록시스템 등 상설관측을 목적으로 설치됐으며, 그후 지자기관측시스템, 오존 관측계 등을 추가 운영해 오면서 남극연구에 있어 비약적인 발전을 거듭합니다. 특히 고층대기연구, 물개의 생리조사 및 빙화학연구 등 다양한 남극연구와 세종기지 건설 운영실적이 국제사회로부터 인정받아 1989년 10월에는 남극조약 가입국 중에서도 남극조약 협의당사국의 지위를 획득하게 됩니다.

1990년에는 세계에서 22번째로 남극과학위원회의 정회원국이 됐으며, 남극연구논문과 남극관계소식을 전하는 남극전문학술지인 ‘한국극지연구’가 창간되는 등 극지연구가 본격화하기 시작했습니다.
세종기지 건설을 기회로 우리나라는 지질과학, 해양생물, 유용광물, 대기과학, 기상, 연안환경 등 다양한 연구를 진행하며 지난 14년간 지속적으로 연구분야와 연구지역을 넓혀 왔습니다.

2002년 북극에 다산기지 건설
특히 1999년부터는 북극으로도 연구영역을 확장하고 2002년에 북극에도 우리의 기지를 개설했습니다. 스발바드군도 니알슨에 위치한 북극다산기지가 그것입니다. 이곳은 필요할 때만 연구진이 머물며 연구 활동을 벌이는 형식으로 운영됩니다.
수많은 지하자원에 대한 연구권을 확보하기 위해 한국해양연구소가 남극의 세종기지와 함께 세운 기지들입니다.

우리나라는 여기에 그치지 않고 앞으로 2014년까지 남극대륙 내 테라노바베이(Terra Nova Bay)에 제2기지를 건설할 계획입니다. 지난 남극탐사에서 아라온호가 남극 대륙기지 제1후보지인 케이프벅스와 남단 로스해에 위치한 제2후보지 테라노바베이를 정밀조사해, 3월 테라노바베이로 정한 것입니다.

2014년, 남극 제2기지 장보고 기지 설립
남극 제2기지를 건설하려는 것은 세종기지는 비교적 저위도인 남위 62도에 위치해 낮과 밤이 늘 존재하고, 다소 온화한 기후로 생물연구 등에 유용한 장점을 가지고는 있지만 극지연구의 첨단 핵심인 대륙 빙하로의 접근이 불가능하다는 한계를 극복하기 위한 것입니다. 제2기지의 이름은 공모를 통해 ‘장보고기지’로 선정했으며, 영문은 영문명은 ‘Jangbogo Antarctic Research Station’입니다.

장보고 기지가 건설되면 우리나라는 극지에 3곳의 기지를 갖게 되는 것입니다. 여기에 이들 기지까지 얼음을 깨며 항해할 수 있는 아라온호가 기지 보급 활동과 연구 활동을 담당하게 되면 우리의 극지연구는 보다 급물살을 타게 될 것입니다. 또 천연의 자연보고, 극지에 대한 우리나라의 국제법상 지위 또한 공고히 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

※ 참고사이트
     한국해양연구원 부설 극지연구소(http://www.kopri.re.kr)
     국토해양부(http://www.mltm.go.kr)
     국토해양부 블로그 행복누리(http://blog.daum.net/mltm2008/8557773)

- 국가지식포털 객원기자 이동렬 -

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관련자료

번호 제 목 발행처 작성일 스크랩 요약 원문

1
쇄빙연구선 아라온을 이용한 극지 해양지구물리 탐사
한국지구물리물리탐사학회 2009

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2
쇄빙 유조선과 일반 유조선의 저항특성 비교연구
The Society of Naval Architects of Korea 2006

The hull form of icebreaking tanker depends on the trade route and ice characteristic. The hull form has to be designed for icebreaking concept if the vessel is operating in heavy ice and also the hull from has to be optimized for general tanker when the ship is operating in ice-free ocean. This paper presents comparison of ship resistance in pack ice, level ice and open water. Four ships are used to compare the resistance characteristic. One is conventional tanker and three ships are icebreaking tankers. The ice model test was carried out at the IOT (Institute for Ocean Technology, Newfoundland, Canada) and open water test was performed at 55MB (Samsung Ship Model Basin). The ice resistance of conventional tanker was predicted by Colbourne's method. The resistance of open water, pack ice and level ice are compared and discussed. The best hull form of icebreaker is not good in open water performance compare to conventional tanker. This result explains that the hull form of icebreaker and normal tanker have to compromise when the ship is operated in ice and ice-free condition. The result of this paper gives a guide for icebreaking tanker design.

3
남극반도의 최근 온난화와 관련된 지역적 대기순환의 변화
Korea Ocean Research and Development Institute 2003

This study examines the relationship among temperature, wind, and sea level pressure to understand recent warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula. To do this, the surface air temperature, NCEP/NCAR reanalysis wind data and sea level pressure data for the period of 40 years are analyzed. The 40-year surface air temperature data in the Antarctic Peninsula reveals relatively the larger warming trends for autumn and winter than other seasons. The variability of the surface air temperature in this region is compared with that of the regional atmospheric circulation. The surface air temperature is positively correlated with frequency of northwesterlies and negatively correlated with frequency of southeasterlies. This relation is more evident in the northern tip of the Antarctic Peninsula for autumn and winter. The trend analysis of wind frequency in the study area shows increasing and decreasing trends in the frequency of northwesterlies and southeasterlies, respectively, in the northwestern part of the Weddell Sea for autumn and winter. And also it is found that these winds are closely related with decreasing of sea level pressure in the southeastern region of the Antarctic Peninsula. Furthermore from the seasonal variation of sea level pressure in this area, it may be presumed that decreasing of sea level pressure in the southeastern region of the Antarctic Peninsula is related with warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula for autumn and winter. Therefore it can be explained that recent warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula is caused by positive feedback mechanism, that is, the process that warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula can lead to the decrease of sea level pressure in the southeastern region of the Antarctic Peninsula and these pressure decrease in turn lead to the variation of wind direction in northwestern part of Weddell Sea, again the variation of wind direction enhances the warming in the Antarctic Peninsula.

4
북극해 항로의 전망과 쇄빙상선의 활용도에 관한 조사연구
한국해양공학회 2002

For moving cargo between the North Pacific region and Northern European ports, the Northern Sea Route, along Russia's coastline, is 35-60% shorter than the traditionally used routes through the Suez and Panama Canals. In addition to its shorter distance, there exists and extensive ports and shipping infrastructure, and the potential for developing new markets in Russia and other northern countries including Korea and Japan. These incentives attracted considerable attention from the international shipping and shipbuilding industries and have formed a cooperative international research program, called as the International Northern Sea Route Programme (INSROP). This paper is a general compilation of the historical usage, recent trade developments, the physical environment, and the practical considerations that may shape future operational mode of shipping in the NSR based on results from INSROP reports. This study focuses mainly on an operation of commercial icebreaking vessels that may be utilized along the NSR.

번호	제 목	발행처	작성일
1	쇄빙연구선 아라온을 이용한 극지 해양지구물리 탐사	한국지구물리물리탐사학회	2009
요약 및 원문을 클릭하시면 해당 콘텐츠를 보실 수 있습니다.
2	쇄빙 유조선과 일반 유조선의 저항특성 비교연구	The Society of Naval Architects of Korea	2006
The hull form of icebreaking tanker depends on the trade route and ice characteristic. The hull form has to be designed for icebreaking concept if the vessel is operating in heavy ice and also the hull from has to be optimized for general tanker when the ship is operating in ice-free ocean. This paper presents comparison of ship resistance in pack ice, level ice and open water. Four ships are used to compare the resistance characteristic. One is conventional tanker and three ships are icebreaking tankers. The ice model test was carried out at the IOT (Institute for Ocean Technology, Newfoundland, Canada) and open water test was performed at 55MB (Samsung Ship Model Basin). The ice resistance of conventional tanker was predicted by Colbourne's method. The resistance of open water, pack ice and level ice are compared and discussed. The best hull form of icebreaker is not good in open water performance compare to conventional tanker. This result explains that the hull form of icebreaker and normal tanker have to compromise when the ship is operated in ice and ice-free condition. The result of this paper gives a guide for icebreaking tanker design.
3	남극반도의 최근 온난화와 관련된 지역적 대기순환의 변화	Korea Ocean Research and Development Institute	2003
This study examines the relationship among temperature, wind, and sea level pressure to understand recent warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula. To do this, the surface air temperature, NCEP/NCAR reanalysis wind data and sea level pressure data for the period of 40 years are analyzed. The 40-year surface air temperature data in the Antarctic Peninsula reveals relatively the larger warming trends for autumn and winter than other seasons. The variability of the surface air temperature in this region is compared with that of the regional atmospheric circulation. The surface air temperature is positively correlated with frequency of northwesterlies and negatively correlated with frequency of southeasterlies. This relation is more evident in the northern tip of the Antarctic Peninsula for autumn and winter. The trend analysis of wind frequency in the study area shows increasing and decreasing trends in the frequency of northwesterlies and southeasterlies, respectively, in the northwestern part of the Weddell Sea for autumn and winter. And also it is found that these winds are closely related with decreasing of sea level pressure in the southeastern region of the Antarctic Peninsula. Furthermore from the seasonal variation of sea level pressure in this area, it may be presumed that decreasing of sea level pressure in the southeastern region of the Antarctic Peninsula is related with warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula for autumn and winter. Therefore it can be explained that recent warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula is caused by positive feedback mechanism, that is, the process that warming in the vicinity of the Antarctic Peninsula can lead to the decrease of sea level pressure in the southeastern region of the Antarctic Peninsula and these pressure decrease in turn lead to the variation of wind direction in northwestern part of Weddell Sea, again the variation of wind direction enhances the warming in the Antarctic Peninsula.
4	북극해 항로의 전망과 쇄빙상선의 활용도에 관한 조사연구	한국해양공학회	2002
For moving cargo between the North Pacific region and Northern European ports, the Northern Sea Route, along Russia's coastline, is 35-60% shorter than the traditionally used routes through the Suez and Panama Canals. In addition to its shorter distance, there exists and extensive ports and shipping infrastructure, and the potential for developing new markets in Russia and other northern countries including Korea and Japan. These incentives attracted considerable attention from the international shipping and shipbuilding industries and have formed a cooperative international research program, called as the International Northern Sea Route Programme (INSROP). This paper is a general compilation of the historical usage, recent trade developments, the physical environment, and the practical considerations that may shape future operational mode of shipping in the NSR based on results from INSROP reports. This study focuses mainly on an operation of commercial icebreaking vessels that may be utilized along the NSR.