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- [해저탐사] 타이타닉 침몰 후 본격화…빙산·유전 구석구석 살펴봅시다!
1912년 4월 10일 영국 사우샘프턴을 떠나 미국 뉴욕으로 향하는 여객선 타이타닉호가 빙산과 충돌해 가라앉고 말았습니다. 북대서양을 횡단하는 최대 여객선이었던 타이타닉호에는 2223명이 타고 있었는데 이 사고로 많은 사람이 숨지고 706명만 구조됐습니다.
이 사고로 미국에서는 선박에 무선통신설비와 보조전력을 의무적으로 설치하도록 하고 북대서양에 있는 빙하를 추적하기로 했습니다. 무엇보다 흥미로운 사실은 이 사고 때문에 ‘해양탐사 기법’이 발전했다는 점입니다.
잠수함을 탐지해 어업에 사용되는 것도 당시 캐나다의 발명가 레지널드 페센던(1866~1932)은 소리가 반사돼 돌아오는 메아리를 이용해 빙산의 위치를 알아보는 방법을 연구하고 있었습니다. 그는 1900년 라디오로 음성을 전송한 데 이어 1906년에는 대서양을 사이에 두고 미국과 유럽 사이의 양방향 무선전신에 성공했습니다. 그 후 타이타닉호의 침몰 소식을 들은 것입니다. 그는 1914년 수중음파탐지기인 ‘소나(SONAR·Sound Navigation And Ranging)’라는 장치를 발명하게 됩니다. 소나 작동 원리는 간단합니다. 종을 바닷속에 넣고 소리를 내면 음파가 사방으로 퍼집니다. 만약 빙하가 있다면 퍼진 종소리는 빙하에 부딪혀 돌아옵니다. 그러면 수중 마이크가 소리를 감지해 빙하의 위치를 알려주는 것입니다. 소나기 덕분에 북대서양을 지나는 배는 어두운 밤이나 안개 낀 날씨에도 빙하를 피할 확률이 높아졌습니다.
그런데 쏘나타의 성능에 관심을 가진 사람은 또 있었습니다. 군대였어요. 소나기를 사용하면 적군 잠수함을 찾을 수 있었던 거죠. 음파가 장애물에 부딪혀 돌아오는 원리를 이용해 해저 지형을 알게 된 뒤 아군 잠수함을 바다 아래 산 뒤에 숨길 수도 있었습니다. 소나기는 물고기를 잡는 데도 이용할 수 있어요. 50ᄋ の의 음파를 사용하면 물고기 무리가 어디에 있고 큰 물고기가 몇 마리 있는지도 알 수 있습니다. 그보다 높은 주파수를 사용하면 물고기떼 전체를 파악하기 어렵고 낮은 주파수를 사용하면 산맥과 같은 큰 규모만 파악할 수 있다고 합니다. 이렇게 어업에 사용되는 것을 ‘어군탐지기’라고 합니다. 또한 소나 탐지기는 해저 석유가 매장된 지역인 해저 유전을 찾는 데도 사용됩니다. 「석유」나 「천연가스」가 매장되어 있는 지역은, 특유의 「배사(산봉우리처럼 부풀어 있는 부분)」구조를 하고 있습니다. 이 모양을 음파로 찾는 겁니다.
소나 탐지기 발달과정’ 소나 탐지기 발달단계를 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.”
1920년에는 본격적으로 바다의 깊이를 측정하기 위해 음향측심기가 개발되었습니다. 배생동이 처음 만든 장치는 소리가 사방으로 퍼져 나갔는데 음향 측심기는 정지된 배에서 바다 아래로 소리를 보내 돌아오는 시간을 재어 그 지점의 깊이를 알아봤습니다. 속도는 거리를 시간으로 나눈 값이기 때문에 소리가 돌아오는 시간만 정확히 측정할 수 있다면 바다의 깊이를 알 수 있는 것입니다.
물속에서 소리의 속도는 얼마나 될까요? 과학자들은 이미 1827년 물속에서 소리가 전달되는 속도를 알아냈습니다. 물속에서 소리의 속도는 초당 1480~1590m로 염분·수온·수압에 따라 조금씩 다릅니다. 이는 공기 중에서 퍼지는 소리의 속도(약 340)보다 5배 정도 빠른 것입니다.
1970년대 과학자들은 더욱 발전된 정밀 음향 측심기를 만들었습니다. 그 전에는 배를 한 곳에 세운 후 깊이를 재고 조금 더 가서 멈추고 깊이를 재는 일을 반복해야 했습니다. 하지만 정밀한 측정을 위해 측정 간격을 좁히면 시간이 너무 오래 걸리고, 그렇다고 간격을 넓혀 측정하면 정밀한 해저 지도를 그릴 수 없다는 단점이 있었죠. 과학자들은 이런 점을 보완해 배가 움직이면서 바다의 깊이를 연속으로 측정할 수 있는 기계를 만들었습니다.
1980년대에는 음향측심기 120개를 빗자루처럼 펼쳐 바닥을 뚫고 바다 깊이를 측정하는 사운드 빔을 개발했습니다. 이 장치는 컴퓨터와 연결되어 보다 정확한 해저 지도를 만들 수 있게 되었습니다.
해수면의 높낮이와 해저지형의 해변에서 수평선을 보면 평평해 보입니다. 그러나 바다의 표면은 겉모습과 달리 평평하지 않습니다. 바람, 조석, 해류, 지역마다 다른 중력값 때문에 해수면에도 굴곡이 있습니다. 더욱 놀라운 것은 해수면의 굴곡과 해저 지형 사이에 깊은 관계가 있다는 점입니다. 즉, 해수면이 위로 솟은 곳은 해저에도 솟은 산이 있고, 해수면이 낮은 곳은 해저에 계곡이 있다는 것입니다.
그래서 과학자들은 해저가 아닌 해면을 정밀하게 측정해 해저 지형을 파악하는 방법을 고안했습니다. 인공위성을 이용하는 것입니다. 1980년 미국에서 발사된 인공위성 ‘시샛(Seasat)’이 세계 최초로 해수면 높이를 측정했습니다. 이후에도 몇몇 인공위성이 해수면의 높이를 측정하고 이를 바탕으로 해저 지형을 알게 되었습니다. 연구에 따르면 수심이 1000m 깊어지면 해수면이 평균 4m 정도 낮아진다고 합니다.
이런 방법으로 과학자들은 해저에도 육지처럼 산·화산·계곡·평야가 있고 대서양을 남북으로 가로지르는 해저 산맥이 있다.는 사실을 알게 되었습니다. 대서양과 대륙이 만나는 부분에는 큰 지진이나 화산 활동은 없지만 얕은 바다에 퇴적물이 쌓여 두꺼운 퇴적층이 발달해 있었습니다. 그렇게 우리는 바닷속으로 들어가지 않아도 소리와 인공위성을 이용해 해저 지형을 알아내게 된 것이다! 그쵸?
해수면 높이를 측정하는 위성, 1992년 발사된 ‘토펙스포세이돈’ 위성, 2016년 발사된 3개의 ‘제이슨’ 위성, 2020년 발사된 ‘센티넬 6호’는 해수면을 감시하는 5대 위성입니다. 해양 위성은 해수면의 높이를 측정하는 대신 기후변화를 감시하는 임무를 맡고 있습니다. 해수면이 상승하는 이유는 극지방 빙하가 녹거나 바닷물의 온도가 높아지면서 부피가 팽창하기 때문입니다. 모두 기후변화 때문에 생기는 일입니다. 위성이 해수면을 감시한 1993년 이후 ‘해수면은 매년 평균 3.2㎜씩 상승하고 있다.’라고 합니다.
[CH News Teacher]ReleaseDate & Time : 2022.04.26 / 03:30 ★ 신문 IN 스크랩 이미지 & 문장 자료 ★
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