해양 수심측량 방법은 무엇이 있을까?

해양 수심측량 방법은 무엇이 있을까?

 

안녕하세요 오늘은 해양 수심측량 방법에 대해서 알아보겠습니다~

 

수심측량이란?

수심측량은 해양의 깊이를 측정하고 해저의 모양, 혹은 지형의 지도를 만드는 것이다. 수심측량은 해양의 표면에서 해저의 산, 계곡, 평원 등까지의 수직거리를 재는 것이 포함되어 있다. 

 

기록에 남아 있는 해저의 깊이를 재기 위한 첫 번째 시도는 그리스 사람 포시도니우스에 의해서 기원전 85년경에 지중해에서 이루어졌다.

 

그의 임무는 바다는얼마나 깊은가 하는 오랜 의문에 답하는 것이었다.

 

포시도니우스의 선원들은 끝에 매단 무거운 추가 바닥에 닿을 때까지 거의 약 2km에 달하는 줄을 풀어 내려 측심(sounding)"을 하였다. 측심 줄은 그 후 거의 2,000년 동안 항해자들이 해양의 깊이를 재는 데 사용되었다.

 

수심의 표준 단위는 fathom(fathme=D outstretehed arms)"으로약 1,8m와 같다.

 

최초의 체계적인 해양측심은 1872년 챌린저호의 역사적인 3년 반 동안의 항해 중에 이루어졌다.

챌린저호의 선원들은 자주 멈출 때마다 많은 해양 특성과 함께 깊이를 재었다.

 

이 측정 결과들은 심해저가 평탄하지 않고 육지와 마찬가지로 뚜렷한 굴곡(고도의 변화)이 있다는 것을 나타내었다.

그러나 군데군데 수심을 재어서 측량을 하는 것으로는 해저의 완전한 그림을 만들기는 대단히 어렵다. 

 

예를 들어 안개 낀 밤에 소형 비행선을 타고 수 킬로미터 상공을 날면서 추를 매단 긴 줄을 사용해 고도를 재서 육상의 지표면의 모양이 어떤지를 결정한다고 상상해 보아라. 이것이 배에서 수심측정 줄을 사용해서 측량 자료를 모으는 것과 같은 것이다.

 

 

음향측심

 

대양의 해저 가운데 산맥이 있다는 것은 오래전부터 알려져 있었지만, 그것이 전세계적으로 연결되어 있는 시스템이라는 것은 1900년대 초기에 음향즉심기(echo sounder)혹은 측심기(fathometer)가 발명된 후였다. 

음향측심기에서 나간 음향은 밀도차이가 있는 곳에서 튕겨 나오기 때문에 음향측심기는 잠수함을 탐지하고 추적하는 데에도 사용될 수 있다. 

 

제2차 세계대전 중에는 대 잠수함 무기들이 음향을 이용해서 바닷속을 들여다보는 기술을 많이 발전시켰다.

제2차 세계대전 후에 음향 기술에 큰 발전이 있었다. 예를 들어 1950년대에 개발된 정밀 음향측심기 (PrecisionDepth Recorder; PDR)

i 주파 음파를 사용해서 수심을 1m 정도의 정밀도로 측정하였다.

 

1960년대에는 PDR이 집중적으로 사용되어 해저의 모양도 상당히 잘 알 수 있게 되었고, 수천 척의 조사선들의 항해로 처음으로 믿을 만한 전 세계 해저지형도가 만들어졌다.

 

이런 지도들이 해저확장과 판구조론의 아이디어를 확인하는 데 도움을 주었다.

현대의 음향을 이용해서 해저지도를 작성하는 데 사용되는 음향 장비들로는 다중음향측심기 여러 개의 음파 주파수를 동시에 사용)와 사이드스캔 소나 등이 있다. 최초의 다중음향측심기 Seabeam으로는 조사선이 해저를 폭이 약60km 정도 되는 띠의 형태로 해저지형도를 작성할 수 있었다.

 

다중음향 시스템은 수신기는 배의 선체에 고정해 놓고 음향을 배의 양 옆으로 나가게 하는 발신기를 사용한다.

다중음향기기들은 여러 개의 음파를 발신하고, 해저에서 반사되어 되돌아오면 그음파들은 각기 강도와 시간이 다르기 때문에 컴퓨터를 이용해서 수심과 해저의 모양,바닥이 암반인지 모래인지 혹은 뻘인지 등을 분석한다.

 

이런 방법으로 다중음향 측심을 사용해서 믿기 어려울 정도로 자세한 해저의 모양을 알 수 있다.

그러나 이 다중음향 시스템은 음파가 수중에서 깊어질수록 넓게 분산이 되기 때문에 심해에서는 정밀도에 한계가 있다.

 

심해나 혹은 자세한 조사가 필요한 곳에서는 사이드스캔 소나로 좀 더 나은 해저의 모양을 알 수 있다.

 

그러나 이 다중음향 시스템은 음파가 수중에서 깊어질수록 넓게 분산이 되기 때문에 심해에서는 정밀도에 한계가 있다.

 

심해나 혹은 자세한 조사가 필요한 곳에서는 사이드스캔 소나로 좀 더 나은 해저의 모양을 알 수 있다. Sea MARC(Sea
Mapping and Remote Characteriza-tion) GLORIA(Geological LongRange Inclined Acoustical instru-ment) 등과 같은 사이드스캔 소나 시스템들은 조사선의 뒤쪽에 끌고 가면서 자세한 띠 형태의 해저지형도를 작성할 수 있다.

 

분해능을 최대한으로 하기 위해서 사이드스캔 기기는 배의 뒤쪽에 연결선으로 해저의 바로 위에서 떠갈 수 있도록 끌고 간다.

 

비록 다중음향측심기나 사이드스캔 소나 등으로 자세한 수심도를 작성할 수 있지만 배로 해저지도를 작성하는 것은 비용과 시간이 많이 소요되는 작업이다.

정확한 지형도를 작성하기 위해서는 조사선은 특정지역을 지루하게 왕복해야 한다.

불행하게도 해저의 극히 일부만 이런 방법으로 지도가 작성되었다.

반면에 지구를 선회하는 인공위성은 한 번에 해양의 넓은 지역을 관찰할 수 있고, 결과적으로 위성으로 해양의 특성을 조사하는 것이 늘고 있다. 

위성을 사용해서 해저의 지도를 작성하는 기술도 있다.