뉴스/속보

2025년 4월 16일부터 5월 5일까지, 해양 연구팀은 Rhode Island 주 Narragansett Bay에서 북동부 어업과학센터의 두 번째 DriX 조사를 실시했다. DriX는 20일 동안 거의 24시간 내내 운영되었다. 이 장비는 New England 남부의 어류와 플랑크톤을 특성화하기 위한 데이터를 수집했으며, 여기에는 개발 단계가 다양한 다섯 곳의 해상 풍력 발전 구역도 포함되었다. 이는 더 큰 조사선이 접근하기 어려운 지역에서 해양 생물과 서식지를 연구하고 샘플링하기 위해 이 혁신적인 기술을 활용하는 것을 위한 단계이다.

“무인 시스템은 특히 전통적으로 혹은 점점 샘플링하기 어려워지고 있는 지역에서 데이터 수집을 통해 다양한 어족 및 생태계 평가를 지원할 수 있는 능력이 있습니다.”라고 과학센터 첨단기술 프로그램(Advanced Technology Program) 책임자인 Conor McManus가 설명했다. “우리는 해양 생태계가 어떻게 변화하고 있는지에 대해 더 많은 것을 배우는 동시에, 앞으로 더 폭넓게 활용할 수 있도록 기술과 운영을 개선하고 있습니다.”

DriX는 잠수함 모양의 길이 25피트에 달하는 무인 수상 운항체이다. 잠수함과 달리 DriX는 전적으로 수면 위에서만 운항한다. 이 장비는 트랜섹트(transect) 라인을 따라 데이터를 수집하도록 프로그래밍 되어 있지만, 물 위의 물체를 피하기 위해 스스로 경로를 수정할 수 있다. 자동차의 크루즈 컨트롤과 유사하게, 훈련된 운영자들이 원격으로 모니터링하며 필요할 경우 수동으로 제어할 수 있다. DriX는 해양학적 데이터를 수집하는 데 필요한 다양한 센서를 탑재할 수 있는 유연한 플랫폼이다. 이번 조사에서 DriX에는 다음 장비들이 장착되었다:

- Seapix multibeam sonar (150 kHz)

- Konsberg EK80 echosounder (38, 70, 120, 200 kHz)

- Nortek Signature 500 kHz echosounder 및 음향 도플러 유속계

이 장비들은 과학자들이 어류와 플랑크톤 분포, 해류 및 기타 환경 정보를 파악하는 데 도움을 주는 데이터를 수집했다. 예를 들어, Seapix가 수집한 데이터는 어군의 부피를 추정하는 데 활용될 수 있다.

DriX와 같은 자율 혹은 반자율 운항체는 선박 기반 조사와 상호 보완적으로 작동하여 음향 및 생물학적 데이터 수집의 효율성을 높일 수 있다. DriX는 저층트롤 조사와 같은 장기 생태계 조사와 병행하여 데이터 공백을 메우는 데 도움을 줄 수 있다. 저층 트롤을 포함하여 과학센터의 조사는 50년 이상 Gulf of Maine에서 North Carolina에 이르는 지역의 어류, 해양 조건, 서식지에 대한 데이터를 꾸준히 수집해왔다.

첫 주 동안 과학자들은 Massachusetts 주 Woods Hole을 모항으로 하는 길이 72피트의 연구선 R/V Gloria Michelle에 탑승해 DriX를 출항시켜 함께 운항했다. 이들은 혁명 풍력 발전 구역(Revolution Wind Energy Area)에서 해양학적 데이터를 수집하는 동시에 음향 장비와 플랑크톤 샘플링 시스템을 보정했다.

< 해양 개발 지역에서 중요한 데이터 수집 >

해상 풍력 발전과 석유 및 가스 플랫폼, 양식장과 같은 다른 형태의 해양 개발은 장기 해양학 데이터세트에 공백을 만들 수 있다. NOAA 선박과 항공기는 이러한 지역에 안전하게 또는 일관되게 접근해 샘플링하지 못할 수 있다. 점점 더 혼잡해지는 바다에서 이러한 공백은 빈번한 과제가 되고 있다. 이에 대응해 NOAA와 해양에너지관리국(BOEM, Bureau of Ocean Energy Management)은 조사 완화 전략(survey mitigation strategy)을 마련했다. DriX의 조사 완화 전략으로서의 가능성을 조사하기 위해, 이 장비는 세계에서 가장 오래 운영된 조사 중 하나인 북동부 봄철 저층트롤 조사와 같은 기간에 데이터를 수집했다.

DriX는 총 1,678해리를 이동하며, 개발 단계가 서로 다른 다섯 곳의 해상 풍력 발전 구역 안팎에서 데이터를 수집했다. 이 데이터는 풍력 발전 구역 내부와 외부의 해양학적, 생물학적 차이를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것이다. DriX가 데이터를 수집한 임대지 또는 발전소는 다음과 같다:

- Block Island Wind Farm (Rhode Island)

- Revolution Wind (Massachusetts)

- Vineyard Wind (Massachusetts)

- South Fork Wind (New York)

- Sunrise Wind (New York)

이들 지역의 개발 수준은 이미 가동 중인Block Island 풍력 발전소에서, 아직 건설되지 않아 기준선 역할을 한 Sunrise Wind까지 다양했다. DriX는 음향 송수신기를 사용해 해양 개발 수준이 다른 곳에서의 어류와 플랑크톤 집적을 비교하는 데 도움이 되는 데이터를 수집했다. 또한 풍력 발전 구역 안팎에서 어류와 플랑크톤의 분포를 지도화할 수 있도록 했다. 과학자들은 이 데이터를 활용해 터빈 뒤쪽에서 발생할 수 있는 풍차 후류(wind wakes), 즉 줄어든 풍속이 해양 혼합과 생산성에 미칠 잠재적 영향을 조사할 예정이다.

조종이 자유로운 DriX는 풍력 터빈으로부터 약 65피트까지 접근해 샘플링할 수 있는데, 이는 많은 연구선보다 훨씬 가까운 거리다. 과학자들은 나선형, 격자, 별 모양 등 여러 패턴을 시험하며 터빈 주변을 샘플링했다. 각각의 패턴은 서로 다른 가정에 기반하며 장단점이 있다. 예를 들어 별 모양 패턴은 구조물 위쪽을 더 많이 샘플링하기 때문에 가장 빠르지만, 나선형이나 트랜섹트 패턴만큼 많은 데이터를 수집하지는 못할 수 있다.

DriX는 최대 10노트의 속도로 이동하며 데이터를 수집했고, 비슷한 크기의 선박이라면 감당하기 어려운 파고 6피트의 해상 조건에서도 안전하게 작업할 수 있었다. 이 장비는 3~4일마다 유지보수와 연료 보급을 위해 잠시 멈췄다. 기술 개발사인 민간 기업 Exail의 기술자들은 University of Rhode Island의 Inner Space Center에서 원격으로 DriX를 모니터링했다. 안전을 위해, 기술자들이 DriX가 풍력 터빈이나 다른 장애물을 피해 기동할 때 직접 조종했다.

이 지역에서의 첫 번째 DriX 조사는 2023년 가을에 이루어졌고, 이번 조사는 봄에 진행되었다. 과학자들은 계절과 해마다, 낮과 밤 주기에 따른 어류 및 플랑크톤 풍부도의 패턴을 연구할 계획이다. 또한 DriX는 조석 주기 전반에 걸쳐 샘플링을 수행하는데, 이는 Massachusetts주 Nantucket 주변과 같이 조차 변화가 큰 지역을 연구하는 데 특히 중요하다.

< 참고래(Right Whales)의 먹이터 포착 >

과학자들은 고래와 바다거북 같은 보호종이 어떻게 해양 서식지를 이용하는지 더 잘 예측하기 위해 플랑크톤과 작은 먹이 어류의 분포를 이해할 필요가 있다. 특히 멸종위기종인 북대서양 참고래(North Atlantic right whale)가 주요 관심 대상이다.

서식지 이용을 연구하기 위해, DriX는 참고래가 과거에 먹이활동을 했던 것으로 기록된 먹이터 지역에서 샘플링을 수행했다. 이번 조사에서 DriX는 참고래가 가장 좋아하는 먹이인 코페포드(copepods)를 “탐지할 수 있는(see)” 고주파 에코사운더를 탑재했다.

“무인 시스템은 기존 선박으로 접근하기 어려운 시기에 중요한 참고래 먹이터를 조사할 수 있는 능력이 있습니다.”라고 과학센터 해양 개발 보호종 담당자인 Chris Orphanides는 설명했다. “이러한 기술은 서식지 이용과 먹이 분포에 대한 통찰을 제공해 관리에 도움이 될 수 있으며, 기존 방법으로는 달성하기 어려운 연구 성과를 가능하게 합니다.”

< 신기술의 발전 >

과학자들은 현재 DriX가 2025년 봄 조사에서 수집한 방대한 해양학적 데이터를 분석하고 있다. DriX는 어업 연구에서 전통적으로 사용하는 생물학적 샘플을 채집하지는 않지만, 음향 데이터는 과학자들이 플랑크톤과 어류의 생체량을 식별하고 추정할 수 있도록 하며, 일부 경우에는 종 수준까지 가능하다.

또한 이러한 무인 운항체는 환경 DNA 분석을 위한 수질 샘플을 채취하고 처리하는 데도 활용될 수 있어, 더 많은 데이터 공백을 메우는 데 기여할 수 있다. 과학자들은 다음 DriX 조사를 2025년 가을이나 2026년 여름에 진행하는 것을 계획 중이다. 그들은 무인 시스템이 수집한 데이터를 어업, 보호종, 그리고 생태계 연구 및 관리 임무를 지원하는 데 어떻게 활용할 수 있을지 지속적으로 평가하고 있다.

[출처] NOAA Fisheries 2025/08/18

[원문]

https://www.fisheries.noaa.gov/feature-story/uncrewed-vehicle-helps-fill-data-gaps-northeasts-difficult-reach-areas