[스프] '대한민국 140배' 북극해를 관측하려면? 답은 우주에 있다

지구상에서 가장 북쪽과 남쪽 끝 극단적인 곳에서 극한 체험하면서 연구하는 '극적인 사람들'. 보통 사람들은 일생에 한 번 가기도 힘든 남극과 북극을 수시로 오가며 연구 활동을 펼치는 극지연구소 사람들과 스프의 콜라보 프로젝트! 기후 변화의 최전선에 있는 그들의 이야기를 들어보세요! (글 : 김현철 극지연구소 원격탐사빙권정보센터장 )

북극해 관측에는 다양한 방법이 사용되지만 대한민국 면적의 140배 이상인 북극해 전역을 관측하려면? 우주에서 관측이 가능한 인공위성이 유일한 방법이다.

최근 인류는 폭염, 폭우, 폭설 등 이상기후라고 하는 기후변화를 겪고 있다. 북극은 지구의 온도 조절자 역할을 하는 해빙이 덮여 있는 곳이지만, 해빙이 급격히 감소함에 따라 그 역할에 이상이 생겼다. 해빙이 줄어든 북극해에서 수증기 증발이 증가하면서 북극 대기 시스템에 영향을 줘 중위까지 이상 기상현상이 일어나고 있다. 또한, 알프스의 빙하가 사라짐에 따라 만년설로 덮여서 그동안 관심이 없었던 이탈리아와 스위스 간 국경 문제 등 예측하지 못한 여러 갈등도 제기되고 있다.

기후변화 측면에서 북극해의 변화는 중요한 관측 요소이다. 극지의 변화가 인류의 미래에 어떤 영향을 미칠지에 대한 관심과 그 영향에 대한 확신도 과학자들 사이에서 함께 증가하고 있다.

지구의 변화 관찰자 '인공위성'

인공위성의 가장 큰 장점은 광범위한 지역에서 일어나는 지구의 변화를 우주에서 한눈에 관측할 수 있다는 것이다. 이는 인류의 고전적인 현장 조사 방식으로는 결코 알 수 없는 정보 확보 방법에 해당된다. 숲의 변화를 알기 위해서는 숲의 바깥으로 나와야 하는 것처럼 멀리 떨어져야만 제대로 보이는 것이 있다. 인공위성이 우리의 눈을 숲 밖으로 안내하는 것이다.

인공위성은 북극해에서 수백km에 달하는 해빙의 면적이 어떻게 달라지는지, 두께는 어느 정도인지를 추정하는 데 효과적으로 사용되고 있다.
스프 극적인사람들

또한, 인공위성은 북극해의 변화뿐만 아니라 엘니뇨나 라니냐 같은 태평양의 수온 변화도 관측할 수 있다. 우리가 TV를 통해 매일 보고 있는 일기 예보와 최근 태풍의 경로 등에 관한 정보도 인공위성 관측을 통해 제공되는 정보이다.

인공위성은 365일 24시간 북극해의 해빙이 변화하는 모습을 실험실의 컴퓨터를 통해 볼 수 있게 하고 있다. 인간의 접근이 어려운 극한 기후와 일 년 중 절반이 해가 뜨지 않는 극야, 그리고 늘 구름으로 덮여있는 북극해를 관측하기 위해서는 태양빛이 없어도 관측이 가능한 방법이 사용되어야 한다.

일반적으로 위성영상이라는 표현을 사용하듯이 광학카메라를 이용하는 방법이 대표적인 위성 활용 관측 방법이다. 하지만, 태양이 없는 환경과 구름이 많은 환경에서도 우주 관측이 가능하기 위해서 마이크로파의 특성을 북극해 관측에 이용한다.

그렇다고 광학을 극지 관측에 사용하지 않는 것은 아니다. 날씨가 좋은 날도 있기 때문에 인간의 눈처럼 가장 직관적인 정보를 제공하는 것이 광학 위성이다. 북극해 얼음의 자세한 모습이나 남극의 거대한 펭귄 군락 연구 등에 광학이 사용된다.

인공위성은 대부분 미국의 NASA나 유럽의 ESA와 같은 막대한 예산으로 운영되는 선진국 정부 기관 소유이다. 대부분의 극지 연구가 이들 양 기관에 의해 진행되고 있다고 해도 틀린 말은 아니다.

우리나라도 아리랑위성(KOMPSAT, 다목적 실용위성) 시리즈를 통해 극지 관측을 일부 수행하고 있다. 그 중 한국항공우주연구원이 운용하는 다목적실용위성(아리랑) 5호는 마이크로파를 지상에 쏴 지상관측 임무를 수행할 수 있는 전천후 영상레이더(SAR·합성개구레이더)를 탑재하고 있다. 영상레이더는 파장이 1mm에서 1m 사이인 마이크로파를 지표에 보낸 뒤 되돌아오는 정보를 이용한다. 정밀한 해빙의 형태 관측에 유용하게 사용되고 있다. SAR는 정밀한 관측을 수행하기 때문에 북극해 전체를 보기 위해서는 약 30일가량의 시기가 소요되며, 수천 장의 위성영상(정보)이 확보되어야 한다.
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극지연구소 원격탐사빙권정보센터에서는 한국항공우주연구원과 협업을 통해 2014년부터 한국항공우주연구원이 운용하는 아리랑 2호, 3호, 3A호, 5호에서 획득된 인공위성 자료를 받아 우리나라의 순수 기술을 이용한 원격탐사를 통해 극지를 관측하고 있다.

한국의 극지 원격탐사 연구가 극지연구소에 의해 뒤늦게 시작되었지만, 20개국이 참여한 사상 최대 규모의 북극 국제공동연구 프로젝트인 ‘모자이크(MOSAiC, 2019 9~2020.9)’에 인공위성 원격탐사 분야를 통해 참여하는 등 국제적인 수준의 연구를 지속적으로 수행하고 있다.