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동해는 자원의 보고


동해는 한국·러시아의 연해주·사할린섬·일본 열도 등으로 둘러싸여 있다. 남북 길이 1,700km, 동서 최대 너비 1,110km, 면적 107만㎢인 길쭉한 타원형을 이루고 있다. 생성 원인은 대륙이었던 곳이 바다로 바뀌었다는 함몰설과 원래 대륙에 접해 있었던 일본 열도가 동쪽으로 이동해서 생겼다는 이동설이 있다. 생성 시기는 약 3000만 년 이전인 신생대 제4기 초 대단층 운동으로 생성된 해분(海盆)으로 태평양과는 쓰가루(津輕)해분, 동중국해와는 대한해협, 오호츠크(Okhotsk)해와는 라페루즈 해협(宗谷海峽)과 타타르 해협(Tatar strait)으로 연결된다.

해저지형은 한반도 쪽에 접한 해저가 복잡하고 급경사를 이루고 있어 대륙붕의 면적은 극히 좁다. 대륙붕은 해안에서 15km 내외의 너비로 발달되어 있을 뿐이고, 이곳을 벗어나면 수심이 깊은 심해(深海)가 된다. 대체로 수심이 깊으나 전체적으로 보면 동부보다 서부가 깊고 남부보다 북부가 깊다. 그리고 독도와 일본의 오키섬(隱岐島)·노토(能登)반도· 사도가섬(佐渡島) 사이의 동해 중앙부 해저에는 해령(海嶺)이 연속되고 그 서쪽에는 대화퇴(大和堆)라는 얕은 지대(淺堆)가 있다.

동해는 평균 수심이 1500m, 최고 수심이 4000여m에 달해 어로기술의 발달이 미약했던 옛날에는 매력적인 어장이 아니었다. ‘세종실록지리지’에 나타난 어량(漁梁:어장)을 보면 서해안에는 그 수를 헤아릴 수 없을 정도로 많은데 비하여 동해안에는 수를 손꼽을 정도였다고 한다. 그러나 어로기술이 발달한 오늘날 북위 40도 부근 한류(寒流)와 난류(暖流)가 만나는 대화퇴어장은 어족 자원이 풍부하여 세계 4대 어장의 하나인 북태평양 서부어장 중에서도 핵심어장으로 꼽힌다.

석유보다 비싼 해양심층수의 보고
그 동안 독도를 둘러싼 동해는 1932년 일본의 우다이(宇田道隆) 교수가 주장한 “한류와 난류가 북위 40°근처 표층에서 단순 교차하고 바닷속은 찬 바닷물로 채워져 있다”라고 하는 이른바 固有海水이론이 정설로 되어있었다. 하지만 1993년 한국.러시아.일본 3국이 공동으로 독도 주변 해역 동해를  연구한 ‘Creams Projet’에 의하면
1. 동해는 해양과 같이 표층수. 중앙수. 심층수. 저층수의 구분이 확연하다.
2. 수심에 따라 생물의 종류가 다양하다
3. 깊이에 따라 산소. 염분. 온도의 변화 속도가 해양과 일치한다.
4. 해수 온도의 변화에 따라 주변국의 기온에 영향을 준다
5. 해수의 움직임이 복잡할 뿐만 아니라 수직 순환한다
는 사실을 밝혀내고, 미니해양으로 손색이 없다는 결론을 내렸다.(일본 큐슈대해양연구소는 수심 3,000미터 지점에서 하루 50킬로미터를 이동하는 강한 해류를 발견함)

더욱 놀라운 사실은 통상 해양의 순환주가 약1,000년이지만 독도 주위의 동해 순환주기는 100년으로 밝혀져 세계 해양연구의 모델로 떠올랐다. 미국은 98년 제2차 Creams연구에 5년 동안 약100억 원의 예산으로 미해군을 포함한 연구인력을 대거 참가시켰다.

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일반적으로 해수는 빙하를 만나는 순간 급격히 차가워진다고 한다. 거기에 염분이 빠져 나오면서 차갑고 무거워진 해수는 더 깊은 심해로 가라앉게 된다고 한다. 무거운 물줄기는 수심 200m에서 최고 4,000m 까지 깊은 바다 속으로 내려가 두꺼운 띠를 형성하는데 이것이 바로 해양심층수이다. 해양심층수는 최근 시중에서 ℓ당 8천원 이상의 고가에 팔리고 있다. 자동차 연료인 휘발유의 가격이 ℓ당 약 1500원(2005년 7월 기준)을 감안하면 비교가 되지 않을 정도로 고가인 것이다. 심해를 흐르는 해양심층수는 표층수와 20도 이상의 온도차 때문에 물과 기름처럼 서로 섞이지 않고 연평균 5℃ 이하 저온이 그대로 유지되며, 빛이 없어 광합성 대신 분해만 이루어져 각종 미네랄과 함께 유기질 영양분이 풍부해진다. 또한 심층수는 순환 주기가 약 1천 년으로 아주 오랫동안 숙성된 물로써 질산염, 인산염 등의 함유량이 표층수 보다 수 배에서 수백 배나 높다. 세균 수는 표층수의 1/10∼1/100 로 매우 적고, 환경오염물질의 피해, 다이옥신, 환경호르몬 등에는 전혀 관계가 없는 깨끗한 물이다. 심층수는 향후 세계적인 물 부족 현상을 해결하는데 중요한 역할을 할 것으로 전문가들은 예측하고 있다.

최근 세계 선진국들은 앞 다퉈 심층수를 개발하고 있다. 현재 미국의 하와이 자연에너지연구소(NELHA)는 심층수에서 배양한 미세조류로부터 영양물질을 추출해 의약용 물질을 생산하고 있다. 또 하와이 사막지대에서는 바다에서 끌어 올린 심층수로 지온을 18도까지 식혀 사막지대에서 자랄 수 없는 작물들을 재배하는 실험이 진행 중이다. 일본은 생수는 물론 맥주.두부.김치 등 식품에까지 폭 넓게 사용하고 있다. 또한 해양심층수는 최근 웰빙산업의 발달과 함께 아토피성 피부염 치료 및 피부 관리에 이용하거나 화장품으로 활용하여 ‘해양요법(tarasotheraphy)’이라는 말까지 등장할 정도로 활발한 연구 성과를 얻고 있다.


  ▲국립수산과학원은 2004년 3월 31일 동해남부 경북 구룡포 앞 10마일 해상에서 촬영한 
     어미와 새끼 8마리로 구성된 허먼 멜빌의 '백경'의 소재가 된 향고래 가족. 향고래는 이빨
     고래류 중에서 유일하게 대형 고래로 몸 길이는 13~19m, 무게는 최대 57t에 달하며 창자 
     속에서 생기는 방향성 물질이 고급 향수의 재료로 쓰인다.

한국해양연구원 해양심층수연구센터장 김현주 박사는 “우리나라 동해 전체 해수의 90% 정도가 심층수”라고 말했다. 정부에서는 2004년 경제관련 입법계획안의 주요 내용에 ‘해양심층수 이용법’ 을 예고하고 2005년까지 500억 원을 들여 동해 고성 앞바다에 심층수 취수시설 설치 계획을 수립했다. 또 중장기적으로 우리의 물 부족을 해소할 하나의 대안으로 떠 오르는 등 향후 개발 여하에 따라 무한의 가치를 창출할 수 있는 곳이 독도 주변 동해 해역이다.


고체 상태의 대규모 천연가스층이 있다

고체 메탄이 해저 퇴적물 속에 묻혀있는 상태  ▶  고체 메탄     ▶  불을 붇이면 타오르는 고체 메탄(중앙일보 2004.12.16)

1997년 12월 러시아 노보시비르스크주 아카뎀 고로독(Akadem Gorodok; 과학단지) 내 러시아과학원 소속 무기화학연구소(Institute of Inorganic Chemistry) 소장실. 이 연구소에서 연구중인 경상대 화학과 백우현교수는 연구소장 블라디미르 쿠즈네초프 (Vladimir Kuznetsov)소장으로부터 한 권의 서류 뭉치를 건너 받았다. 그것은 러시아측이 파악한 전 세계 「가스 하이드레이트(Gas Hydrates;이하 하이드레이트로 통칭)」에 대한 기초 자료였고, 놀랍게도 한국의 동해바다 한 지점에 붉은 색으로 하이드레이트 분포 추정지역임을 분명히 표기하고 있는 지도도 들어 있었다고 한다.

 

일반인들에게는 낯설기만 한 하이드레이트. 그러나 에너지 자원을 연구하는 과학자들에게는 이름만 들어도 자다가 벌떡 일어날 만한 21세기의 신에너지자원으로 주목 받고 있는 물질이다. 이를 일명 '불붙는 얼음'이라고도 한다. 하지만 백 교수는 이것만으로는 부족하여 98년 5월 재차 러시아를 방문하여 '동해에 관련된 하이드레이트의 자세한 정보'를 부탁하자, 쿠즈네초프소장은 다음과 같은 의미 있는 답변을 했다고 한다. “우리 연구소 규칙상 공개할 수 없는 자료입니다. 그런데 일본이 동해의 독도영유권을 끈질기게 주장하고 있다지요?”(신동아 98년 9월호)

천연가스 하이드레이트(Natural gas hydrate)는 천연가스의 주 구성성분이 메탄인 관계로 메탄 하이드레이트로 불리기도 한다. 좀 더 쉽게 말하자면 메탄이 주성분인 천연가스가 얼음처럼 고체화된 고체메탄을 가리킨다. 이는 저온.고압 조건 하에서 고체상 격자(Hydrogen-bonded solid lattice) 내에 객체분자(Guest molecule)인 가스분자가 포획되어 형성된 것으로 영구 동토지역과 심해저의 퇴적층에 존재하고 있다. 현재 막대한 매장량의 하이드레이트 광맥이 전세계 50여 곳에 퍼져있는 것으로 파악되고 있다.

이것이 세상에 알려진 것은1810년 영국의 화학자 Humphrey Davy가 클로린 하이드레이트 (Chlorine hydrate)를 발견하고, 1934년 Hammerschmidt가 가스 파이프라인이 막히는 사고가 하이드레이트 형성에 의한 것이라는 연구결과 발표 이후이다. 그러나 당시 하이드레이트는 원유나 천연가스가 충분했고, 개발할 기술이 부족했기 때문에 사람들의 관심권 밖에 있었다. 또 온도나 주변 압력에 폭발할 수 있는 등 아주 민감하여 다루기가 까다로운 것도 있으며, 석유처럼 한 곳에 집중적으로 매장되어 있는 것이 아니기 때문이다. 하지만 최근 석유를 비롯한 에너지자원이 고갈되고 있고, 세계각국의 환경보호 정책에 따라 연소 때 환경을 오염시키는 이산화탄소 발생량이 적은 청정에너지에 대한 요구가 늘어나면서 하이드레이트에 대한 관심은 엄청나게 높아졌다.

 하이드레이트는 연소될 때 이산화탄소와 물만 생성시키는 깨끗한 미래의 비재래형 에너지원(Nonconventional energy resource)이다. 하이드레이트는 깊은 바다에 있을 때에는 얼음 형태의 고체지만 공기 중에 나오면 즉시 메탄 가스로 변한다. 1㎥의 하이드레이트는 약164㎥ 메탄 가스로 변한다고 한다. 천연가스처럼 95% 이상이 메탄으로 이루어진 하이드레이트는 기존 천연가스의 매장량보다 수십배 많은 데다가, 연소 때 발생하는 이산화탄소가 적다고 한다. 같은 양의 에너지를 만들기 위해 하이드레이트에 비해 석유는 1.5배, 석탄은 2배의 이산화탄소를 발생시킨다고 한다. 게다가 하이드레이트는 그 자체가 훌륭한 에너지자원이면서 석유자원이 묻혀 있는지를 알려주는 ‘지시자원’ 이기도 한 특성이 있다.

▲전세계에 퍼져있는 하이드레이트 현황(www.kadom.or.kr)

과기처 산하 한국자원연구소 석유·해저 자원연구부 류병재박사는 “바다 밑 석유자원이 묻혀 있는 곳의 지질을 보면 맨 위쪽에 셔벗(sherbet)처럼 얼어붙은 하이드레이트 층이 있고, 그 아래에 천연가스와 원유층이 있다”고 말했다. 말하자면 동해상의 한 지점에 하이드레이트가 존재하고 있다면 그 바로 밑에 천연가스나 원유가 있을 확률이 크다는 뜻이다. 
한국자원연구소 허대기 책임연구원은 “21세기 에너지로 주목 받는 하이드레이트는 그 매장량이 막대한데도 개발 기술이 초보단계에서 전세계적으로 러시아를 제외 하고는 상업적 생산이 이루어지지 않고 있다”고 말한다. 이는 다른 말로 하이드레이트에 대한 개발 및 연구는 러시아가 세계 최고 수준을 달리고 있다는 뜻이다. 그 뒤를 이어 미국. 일본. 캐나다. 인도 정도가 이 분야에 매달리고 있다.

러시아과학원 연구소에서 제공한 동해의 '하이트레이트층' 의 분포추정 지도나 석유발견지도의 경향을 보았을 때 독도주변해역의 해양석유자원의 보유 가능성은 매우 명확하다고 하며 그 경제적인 가치 또한 매우 높다고 한다. 일본이 우리의 독도와 동해로 눈길을 돌리는 것은 당연히 짐작되는 일이다.
한국해양연구원 해저 환경자원연구본부 정갑식 박사는 “일본은 1970년대에 독도 부근에서 가스 하이드레이트가 존재한다는 점을 조사해 보고서를 만들었다”며 “현재 일본이 독도를 자기 땅이라 우기는 배경에는 천연가스를 선취하려는 의도도 숨어있다고 보인다”고 말했다. 그렇다. 백 교수가 이국 땅 한 연구소 소장으로부터 들은 일본의 야욕은 과히 충격적이다. 그런 상황에서 러시아측이 한국의 과학자에게 개략적이나마 한국과 관련한 하이드레이트 매장 정보를 알려준 것은 매우 의미 있는 사실이다.

이에 정부는 2000년부터 2004년 말까지 동해 전 해역에 걸쳐 우리 기술로 광역 기초 탐사를 실시하였다. 한국가스공사 및 지질자원연구원 등에 따르면 이 지역에 매장되어 있는 하이드레이트가 액화천연가스(LNG)로 환산하면 6억톤 가량 되는 것으로 조사됐다고 한다. 이는 2004년 우리나라의 LNG 수입량이 약 2000만톤인 것을 감안하면 앞으로 30년 동안 사용할 수 있는 규모다.

한편 2004년 12월 16일 중앙일보 보도에 의하면 한국해양연구원 부설 극지연구소가 러시아.일본.독일.벨기에 등 국제 공동연구팀과 함께 러시아 오호츠크해의 해저에서 메탄 가스 분수가 무리를 지어 있는 곳을 찾아냈다고 한다. 오호츠크해 중에서 수심 800m 내외인 수역 수십곳에서 높이 500m의 거대한 메탄가스 분수가 형성되어 있는 것이 이들 국제 공동연구팀에 의해 세상에 알려지게 된 것이다. 메탄가스 분수는 키가 작은 것은 300m, 큰 것은 600m에 이른다고 한다.

 
 
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