음향 후방산란 신호와 해저면 영상자료를 이용한 태평양 해저면 특성과 후방산란의 변동 양상

Abstract

이 연구의 목적은 태평양 심해저의 광상 분포특징을 규명하는 것으로 음향 조사 장비와 해저면 육안 관찰 장비를 이용하여 해저면의 지형 특성 변화에 따른 후방산란 변동 특성을 도출하는 것이다. 특히, 첫 번째 연구에서는 북동태평양의 심해저 평원지역에서 획득한 심해예인 측면주사소나 자료와 해저면 영상관측 자료를 비교하여 해저구릉 및 해저곡에 분포하는 망간단괴의 수평공간 분포 변화를 규명하였다. 또한, 두 번째 연구에서는 다중빔 음향측심 자료와 해저면 영상관측 자료를 비교하여 서태평양의 해저산 정상부 및 경사면에 피복된 망간각의 분포 변화 양상을 밝히는데 초점을 두었다. 북동태평양 심해저 분지의 측면주사소나 자료와 해저면 영상관측 자료를 활용하여 해저구릉과 해저곡에 분포된 망간단괴의 공간 분포 변화 양상을 파악하였다. 측면주사소나 자료를 이용하여 파악한 심해저 평원지대의 지형특성은 4,800~5,200m의 수심 분포를 보이며, 남남동-북북서 방향의 해저구릉(abyssal hill)과 해저곡(abyssal trough) 구조가 연속해서 발달되어 있다. 경사 5° 미만의 일부 평평한 지역에서 주파수 120 kHz의 후방산란강도는 수평공간 변화에 따라 10 dB 이상의 차이가 나타났다. 망간단괴의 피복률(coverage ratio)로 산출한 해저 표면의 영상자료와 후방산란 자료의 연관성을 분석한 결과, 후방산란이 높은 구간은 다양한 크기의 망간단괴가 고밀도 또는 혼재되어 분포하는 양상이 나타났다. 또한, 거리변화에 따라 후방산란 값의 증감 현상이 반복될 때, 단괴 피복율도 유사하게 반복되었다. 따라서, 120 kHz의 후방산란 자료와 해저면의 퇴적물 및 망간단괴 분포 사이의 상관관계가 높다는 것을 알 수 있다. 서태평양 공해 해저산의 다중빔 음향측심자료와 해저면 영상관측 자료를 활용하여 해저산 정상부와 경사면에 피복된 망간각의 공간 분포 변화 양상을 파악하였다. 다중빔 음향측심기를 이용하여 구분된 해저산의 지형 특성은 정상부 면적의 약 70% 이상이 경사가 5° 미만으로 비교적 평평한 지대로 이루어져 있으나 후방산란강도는 해저면의 매질변화를 지시하는 이봉분포를 보였다. 이 이봉분포에서 -30 dB이상의 높은 최빈값은 경사면과 정사부 가장자리 지역에서 우세하였으며 -30 dB이하의 낮은 최빈값은 정상부 중앙지역에서 우세하였다. 해저면 표층의 영상자료와 후방산란 자료의 연관성을 분석한 결과, 정상부 중앙지역은 경사면에 비해 상대적으로 완만한 기울기와 미교결 퇴적물만 존재하여 후방산란이 낮게 나타난다. 반면, 정상부 가장자리 및 경사면은 퇴적물이 없어 기반암이 노출되거나 망간각이 피복되어 후방산란이 높게 나타남을 보여준다. 따라서 다중빔 음향측심조사를 통해 획득된 후방산란 자료와 해저면의 퇴적물 및 망간각 분포 사이의 상관관계가 높다는 것을 알 수 있다. 이 연구결과는 다중빔 음향측심조사를 통해 획득된 후방산란 자료를 활용하면 기요형태의 해저산에 피복된 망간각의 전체적인 분포 규모를 확인할 수 있음을 의미한다. 따라서 심해저 분지의 망간단괴와 해저산 지역의 망간각의 개발 유망구역을 선별하는데 후방산란 자료가 유용하게 활용될 수 있을 것이다.