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부서소개

지난 50년 동안 평균 기온이 2.5℃(지구 평균의 약 4배)까지 상승하고 있는 남극반도 지역은 지구상에서 환경변화가 가장 빠르게
일어나고 있는 지역 중의 하나이다.
극지방에서 이루어지는 지구기후변화 연구는 장.단기의 기후변화에 따른 대기환경 변화와 자연적. 인위적 요인들의 상호 조절작용을 규명, 미래의 환경변화 예측모델 개발에 필요한 과학적 자료와 정보들을 생산하여 지구 환경변화 예측기술과 대응기술 개발의 기초가 된다.

빙하연구

극지와 중.저위도 고산지대에 분포하는 빙하는 ‘냉동타임캡슐’이라 불릴만큼 과거의 지구환경변화를 유추할 수 있는 다양한 정보를
간직하고 있다. 특히 빙하에 갇혀있는 기포 속의 공기를 분석한다면 수십만 년 전 지구 대기에 있던 온실가스의 농도를 직접 분석할 수
있기 때문에 빙하가 가지고 있는 과학적 가치는 무한하다고 할 수 있다.
한반도의 60여배 크기에 이르고 평균 두께 2,160미터의 빙하로 덮여 있는 광활한 남극대륙은 과거 수십만 년에서 길게는 백만 년 이상의 고기후 변화 기록을 복원할 수 있기 때문에 선진국들의 첨예한 과학기술 경쟁이 벌어지는 곳이기도 하다.

남극대륙의 단면도. 남극대륙의 대부분은 평균 2,160m의 빙하로 덮여있으며,동남극 지역의 빙하 두께가 훨씬 두꺼워대부분의 빙하시추 연구는 이곳에서이루어진다. 남극대륙의 단면도. 남극대륙의
  대부분은 평균 2,160m의 빙하로 덮여   있으며,동남극 지역의 빙하 두께가
  훨씬 두꺼워대부분의 빙하시추
  연구는 이곳에서 이루어진다.

극지 빙하를 이용한 장기 지구환경변화 복원
  • 남.북극 빙하코어에서 수십만 년의 대기환경 기록 복원
  • 기후변화와의 상관관계 연구

빙하코어에서 초극미량 무기원소를 분석할 수 있는 세계적 수준의 청정 분석 기술 보유
빙하코어에서 초극미량 무기원소를
  분석할 수 있는 세계적 수준의
  청정분석 기술 보유

세계 최장의 남극 보스토크 빙하코어에서 복원한 과거 42만년 동안의 기후 변화와 미량금속 플럭스 변화의 기록
세계 최장의 남극 보스토크 빙하코어
  에서 복원한 과거 42만년 동안의
  기후변화와 미량금속 플럭스 변화의 기록


아시아 고산빙하 시추 및 몬순변화 연구
  • 국제공동연구를 통한 아시아 고산빙하코어 시추
  • 빙하코어 시추기술 습득과 개발
  • 아시아 고산빙하는 과거의 몬순변화와 황사 빈도 연구 등에 활용

중국 치렌산에서 시추한 빙하코어에 들어있는 황사 먼지층의 모습
중국 치렌산에서 시추한 빙하코어에
  들어있는 황사 먼지층의 모습

중국 치렌산(해발 5,350미터) 정상에서 한.중 공동으로 우리나라 최초의 빙하코어를 시추하는 장면
중국 치렌산(해발 5,350미터) 정상에서
  한.중 공동으로 우리나라 최초의
  빙하코어를 시추하는 장면


그린란드 NEEM 빙하코어 시추 프로그램
  • 우리나라를 포함 14개국이 참여하는 국제 IPY 빙하시추 프로그램
  • 그린란드에서 2008~2011년에 3천 미터급의?던 것으로 추정되는 12만년 전 Eem간빙기의 기후 변동성 기록 복원 계획
  • 심부빙하코어 시추기술을 습득하여 우리나라의 남극대륙 기지 건설 이후에 독자적인 빙하연구 능력을 확보하기 위한 기회로 활용

※ NEEM : North Greenland Eemian Ice Drilling

그린란드 NEEM 빙하 시추기지와 빙하 코어 시추 장면
그린란드 NEEM 빙하 시추기지와
  빙하코어 시추 장면

그린란드 NEEM 빙하 시추기지와 빙하코어 시추 장면
그린란드 NEEM 빙하 시추기지와
  빙하코어 시추 장면


극지 육상과 대기 간의 에너지 교환 연구

1950년 이후 남극 반도의 온도 증가는 전지구의 평균온도 상승보다 3배 이상 컸다.
이에 많은 과학자들이 이 지역의 온난화를 이해하기 위해 노력 중이다.
하지만 온난화는 지역 및 시간에 따라 큰 변동을 보이며, 남극 반도 주변의 많은 지역에서 기본적인 기상 관측뿐만 아니라 이 지역의
기후계를 구성하는 육상, 바다, 대기, 빙하 등의 상호 작용에 대한 연구가 요구된다. 이런 측면에서 세종기지에서 운영되고 있는
에디공분산시스템의 장기적 운영 및 대기-바다 간의 에너지 교환 관측의 확대는 남극 반도의 온난화를 이해하는데 중요한 일부분을
담당할 수 있을 것으로 예상된다.
이 시스템은 풍향 및 풍속, 기온을 고속(1초에 10번 이상)으로 측정할 수 있는 삼차원 초음파 풍속계와 이산화탄소와 수증기를 측정할 수 있는 기체분석기로 이루어져 있다. 에디공분산시스템을 이용하면 대기 중의 난류에 따라 이동되는 에너지와 수증기가 직접
관측되어 지면과 대기간에 교환되는 에너지의 형태를 평가할 수 있다.

남극세종기지 육상에서 운영중인 에디공 분산시스템
남극 세종기지(왼쪽)와 북극 다산기지
  (오른쪽) 주변 육상에서 운영 중인
  에디공분산시스템.

북극 다산기지 육상에서 운영중인 에디공 분산시스템
남극 세종기지(왼쪽)와 북극 다산기지
  (오른쪽) 주변 육상에서 운영 중인
  에디공분산시스템.


고층대기 및 우주환경 연구

고층대기는 우주환경에서 지구와 가장 근접한 영역이며 지구표면에서 약 60km부터 수백 km에 이르는 지구대기의 영역으로 중간권,
열권, 그리고 이온층(또는 전리층)으로 구성되어 있다. 이온층은 태양에서 지구로 유입되는 X-ray나 EUV(Extreme Ultra Violet) 등과
같은 파장대의 빛을 흡수함으로써, 지구상의 생명체를 보호하기 위한 완충제 역할을 하는 중요한 지구대기 영역이다.
또한 우리에게 점점 많은 영향을 미치는 인공위성의 주요한 활동영역이며, 위성통신과 같은 위성을 이용한 지상의 모든 기술활동을
위해 사용되는 전파가 반드시 통과하는 영역이다.
최근 군사목적뿐만 아니라, 산업 및 일상생활에서도 인공위성을 이용한 기술 의존도가 높아감에 따라 고충대기를 포함한 우주환경연구에 대한 필요성이 커지고 있다.
최근 고층대기 연구에서 주목하기 시작한 주제는 지구환경변화가 고층대기에 미치는 영향에 대한 연구이다.
고층대기, 특히 중간권과 열권 하부지역은 지표와 상당히 떨어져 있는데, 일반예상과는 달리, 인류활동에 상당히 민감하게 반응하는 것으로 알려지고 있다.
1980년부터 약 10년간 인공위성으로 관측, 분석한 고층대기의 온도변화 경향을 보면 매년 나타나는 주기적인 계절변화 외에
장기적으로 평균온도가 감소하는 것을 할 수 있다.
이러한 고층대기의 온도변화는 지구온난화와 반대로, 그리고 진행되어 이에 대한 연구는 전 지구의 환경변화가 어떻게 진행되며 또한 미래의 기후가 어떻게 바뀔지 예측케 하는 중요한 단서가 될 것으로 예상된다.

남극세종기지에서 고층대기 원격탐사에 사용중인 패브리-페로 간섭계 남극세종기지에서 고층대기 원격
  탐사에 사용중인 패브리-페로 간섭계

극지육상 및 호소/해양 퇴적물의 환경연구

극지는 다른 지역과 달리 빙권이 존재하며 기후변화에 매우 민감하다.
과거 기후에 따른 변화는 극지 육상 및 해양/호소 환경에 그대로 반영되어 남아있으며, 각각 시공간적인 변화가 존재해 더 많은
과거 환경 정보를 확보하는 것은 현재의 지구현상을 이해할 수 있는 열쇠를 제공한다.
이에 대한 연구의 시작은 극지 육상에 노출 되어있는 암석이나 토양 및 극지 해양/호소 밑바닥에 쌓여있는 퇴적물 시료이다.
이를 채취하여 다양한 분석 즉, 퇴적학, 지화학, 고생물학, 동위원소학 및 고해양학 분석을 하면 과거의 기후변화를 감지할 수 있으며, 과거 해양의 수온 변화도 추정할 수 있다.
우리는 이러한 과정을 과거의 복원이라 하며, 복원 과정에서 얻어지는 정보는 과거 극지 대기-해양-빙권의 역학적인 상호 작용을 제시한다. 고기후 역학(paleoclimatic dynamics) 연구를 통해 현재 지구환경변화와 상호 대비되어 미래 지구환경변화 예측과 대책 마련에 매우 중요한 정보를 얻을 수 있다.

남극 드레이크 해협에서 박스코어로 해저 표층 퇴적물을 채취하고 있는 모습 남극 드레이크 해협에서 박스코어로
  해저 표층 퇴적물을 채취하고 있는
  모습

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