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▲ 무인수상정 기반 해양 굴절법 탄성파 탐사체계 및 자료취득 개념도

한국지질자원연구원(원장 권이균)이 무인수상정 기반 탄성파 탐사기술을 개발해 해저 하부 200m 이상 지질구조를 영상화하고, 저수심 연안까지 해저 탐사 범위 확대 가능성을 입증했다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 포항지질자원실증연구센터 신정균 박사 연구팀이 한국해양과학기술원(KIOST·원장 이희승) 해양로봇실증센터와 공동으로 무인수상정 기반 해양 굴절법 탐사기술의 실해역 실증에 성공했다고 19일 밝혔다.

해양 탄성파 탐사는 해양자원 탐사와 해저 지질조사, 해상 인프라 구축 등에 필요한 핵심 기술이다. 기존에는 탄성파를 발생시키는 음원과 신호를 수신하는 장비를 대형 탐사선 한 척에 함께 탑재하는 방식이 주로 활용됐다. 이로 인해 수심이 얕거나 육상과 바다가 맞닿는 연안에서는 선박 접근과 장비 운용에 제약이 있었다.

연구팀은 이러한 공간적 한계를 보완하기 위해 유인 음원선과 무인수상정 수신부를 분리한 ‘유인 음원부+무인 수신부’ 방식의 탐사체계를 구축했다. 원거리의 무인수상정에서 탄성파 자료를 독립적으로 수신·기록하도록 해 기존 탐사선 중심의 운용 방식에서 벗어나 연안까지 탐사범위를 확대할 수 있는 기반을 마련했다.

이를 위해 무인수상정의 제한된 탑재공간과 전력환경에 적합한 소형·저전력 탄성파 자료취득 시스템을 개발하고, 수신·기록장치와 무선 통신장치를 통합했다. 인근 모니터링 시스템에서 장비를 원격 제어하고 자료취득 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 설계했다.

실해역 검증은 포항 화진해수욕장 동쪽 해역의 약 4km 탐사측선에서 진행됐다. 연구팀은 무인수상정의 위치를 바꿔가며 총 5개 수신지점에서 탄성파 자료를 취득했으며, 약 2km의 송·수신 거리에서도 굴절파 신호를 식별했다.

취득한 자료를 초동주시 토모그래피 기법으로 분석한 결과, 해저 하부 200m 이상 깊이까지 장파장 P파 속도구조를 영상화하는 데 성공했다. 특히 연구해역 서쪽의 수심이 얕은 구간에서 주변보다 상대적으로 빠른 P파 속도구조를 확인해 무인수상정으로 취득한 원거리 탄성파 자료를 활용해 실제 해저 하부 지질구조를 영상화할 수 있음을 입증했다.

이번 실증은 단순히 무인수상정에 탐사장비를 탑재한 것을 넘어, 기존 대형 탐사선 기반 기술로 접근과 운용에 제약이 있던 연안 저수심 해역에서 무인플랫폼 기반 탄성파 탐사체계를 검증했다는 데 의미가 있다.

이번 공동 실증에서 지질연은 자료취득 시스템 개발과 해양 굴절법 탐사 설계·자료취득, 탄성파 자료처리 및 초동주시 토모그래피 분석을 담당했다. 해양과학기술원은 실해역 테스트베드와 무인플랫폼 실증 인프라, 감시선 운용 등을 지원했다.

신정균 지질연 포항지질자원실증연구센터 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 탐사의 가능성을 확인했다는 데 의미가 있다”고 말했다. 이어 “앞으로 다양한 탄성파 탐사기법과 다중 무인수상정 운용기술을 연계해 해양 탄성파 탐사의 무인화·자동화 기술을 단계적으로 확대해 나가겠다”고 밝혔다.

한편, 연구팀은 이번 굴절법 탐사 실증을 바탕으로 무인수상정을 활용한 수직 케이블 탄성파 탐사와 장거리 오프셋 반사법 탐사로 기술 적용 범위를 확대할 계획이다. 장기적으로는 여러 대의 무인수상정을 동시에 운용하는 다중-USV 탄성파 탐사체계를 구축해 연안 탐사 범위를 넓히고 자료취득의 무인화·자동화를 추진할 예정이다.

출처 : 신소재경제(https://www.amenews.kr/)