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인간이 수중에서 활동하는 방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있는데, 수중의 압력조건에 인체가 직접 노출되는 방법과 ADS, 잠수정(함), ROV 등과 같은 특수 구조물 속의 대기압 조건에서 활동하는 방법이 있다. 인간의 심해도전이 시작된 이래 수심과 해저체류시간의 증가에 따른 각종 생리학적 부작용과 문제점을 극복하기 위해 많은 노력과 연구를 진행하고 있다. 그 중 하나의 해결책으로 제시된 것이 대기압잠수복이다.

ADS(Atmospheric Diving Suit)란 대기압잠수복으로서 우주복과 같은 형태로 특수재 료 및 구조로 만들어진 내압성의 잠수복을 말한다. 1인용으로 손과 발의 관절부는 일정 정도 이상의 높은 수압 하에서도 자유롭게 움직일 수 있도록 되어 있으며, 이동에 있어서도 통상과 같은 정도의 보행이 가능하게 만들어져 있을 뿐만 아니라 환경압잠수에서 겪는 반복잠수, 감압, 혼합기체, 질소마취, 감압병, 상승속도, 잠수횟수 등의 생리학적 문제점도 전혀 발생하지 않는다.
   
대기압잠수복의 원조인 레스브리지 잠수복 현대의 대기압잠수복(ADS)

 

대기압잠수복의 발달사는 1715년 레스브리지(Lethbridge)로부터 비롯되었다. 레스브리지의 발명품을 살펴보면 팔을 제외한 몸 전체가 튼튼한 통으로 싸여져 있고 겨드랑이 부위에 방수가 되는 가죽과 밖을 볼 수 있는 유리창으로 구성되어 있었으므로 오늘날의 대기압잠수복과 비교할 때 완벽한 대기압잠수복 형태는 아니었다. 초기의 대기압잠수복은 해저에 침몰된 난파선의 보물 인양작업에 국한된 반면 현대의 대기압잠수복은 해양산업의 심해저유전개발이 주목적이다. 대기압잠수복도 다른 장비들이 그러했듯이 숱한 시행착오와 발명을 거듭하면서 실질적인 대기압잠수복의 위용과 가치를 갖춘 것은 1970년대 들어와서다.

그 중 여성 해양학자 실비아 얼(Sylvia A. Earle)박사가 짐 자네트(Jim Jarratt)의 이름을 따서 짐(JIM)이라 명명된 대기압잠수복을 입고 수심 375m에서 2시간 30분 동안 해저를 걸으며 “달 없는 적막한 밤길을 걷는 것 같았다.”는 첫 소감을 남겼다. 그래서 그런지 대기압잠수복을 지칭하는 ADS 용어보다 오히려 JIM으로 더 알려져 있고 대기압잠수복에 관련된 화제는 JIM이 단연 압도적이다.

 
 
달 없는 적막한 밤길을 걷는 것 같았다는 실비아 얼의
짐(JIM) 탑승 소감

ADS는 JIM을 보완하여 자체 추진기를 장착한 WASP(영국), 16개의 유압식 조인트가 잠수사의 의도대로 동작되는 HARDSUIT(캐나다), 최근에는 힁방향 운동성을 지닌 WASP-3(미국) 등으로 발 전되어 왔다.

모든 신기술과 신제품은 시장성에 의해 평가받는데 JIM을 비롯한 해양 선진국의 여 러 ADS들도 심해의 안전성이 입증되었음에도 불 구하고 1975년 이전에는 해양 유전업계가 ADS 의 투입에 미온적인 반응을 보였다.

그것은 향상 위험성이 내재되어 있는 심해저유전작업을 굳이 인간이 들어갈 필요가 있느냐는 것이다.

즉 인간을 대신하여 ROV나 로봇 등을 투입하면 만약의 사태가 발생하더라도 인명 손실을 막을 수 있다는 생각이 지배적이었기 때문이다.

 
그러나 로봇은 안전과 대심도면에서는 월등했지만 인간의 섬세함과 세밀성에 한계를 보였고, 유전업계에서도 비용과 시간, 기술적 문제, 효율성에 대해 재검토하게 되었다. 대기압잠수복은 여전히 심해저유전개발에서 중심에 서 있고 고도잠수, 해양조사 및 해양생물연구, 미 해군의 심해잠수함 구조 프로그램(DSRP) 등 다양한 작업에서 그 타당성을 인정받고 있고 상황에 따라 비용과 여타의 효율을 고려하여 선택 가능한 또 하나의 장비로 주목을 받고 있다.
 
◐ ADS의 장점

* ROV보다 문제해결 능력이 우수하며 세밀한 작업을 할 수 있다.
* 환경압 잠수에 비해 안정성이나 경제적인 측면에서 훨씬 유리하다.
* 환경압잠수에서 겪는 감압, 혼합기체, 질소마취, 감압병, 상승속도, 잠수횟수 등의 생리 학적 문제점도 전혀 발생하지 않는다.
* 포화잠수에 필요한 가압과 감압의 절차가 생략되므로 기동성이 뛰어나다.
* 안전이동 허용수심이 없다.(포화잠수에서 일단 포화된 잠수사는 감압하지 않고도 작업 수심에서 위아래 이동하는 허용 수심이 안전상 제한된다)
* 고도잠수를 하더라도 감압계획이 필요치 않으며, 포화잠수가 불가능한 협소한 작업현장 에서도 가능하다.
* 작업수심에서 6시간 이상 가능하다.
* 자체 추진기로 인해 조류의 영향을 최소화 할 수 있으며 어떤 수심이든 양성부력 유지 가 가능하다.
* 수중작업 현장에 ROV, 조명, 카메라 등을 직접 운반할 수 있다.
* 일반적인 수중공구를 원활하게 사용할 수 있다.

 
◐ ADS의 단점

* ROV에 비해 중량물 운반능력이 저하되며, 특히 탁류에서는 작업 제한을 받는다
*활동영역이 제한되고 아주 섬세한 작업은 할 수 없기 때문에 수중에서의 작업수행 능 력이 포화잠수사에 비해 떨어진다.
* ROV 보다는 수상지원 의존도가 높지만 포화잠수보다는 낮다.
* 완벽한 안전이 보장되더라도 반드시 사람이 탑승되어야 한다.

 

잠수정은 잠수함과 엄격히 구별된다. 잠수함은 강력한 추진력으로 바다 속을 순항하며 군사적 임무를 수행하는 것이지만 잠수정은 소형으로 조종사 1인과 과학자 2~3명이 탑승하여 해양과학조사, 상업적 이용, 군사적 이용 등 다양하게 활용되고 있다.

잠수정은 유인잠수정과 무인잠수정으로 구분하며, 좁은 의미에서 ADS는 유인잠수정, ROV는 무인잠수정으로 볼 수 있다. 아직 두 잠수정을 비교할 때 어느 쪽이 우월하다고 할 수 없다. 다만 비용, 안전성, 작업시간, 작업의 정밀성 및 효율성 등의 기준에서 유인잠수정은 무인잠수정에 비해 작업의 정밀성과 효율성, 이용의 다양성 등에서 우월하고, 반면 무인잠수정은 비용, 안전성, 작업시간 등에서 우월하다고 알려져 있다.

잠수정의 역사는 미국과 프랑스 해군에 의한 심해저 도전 경쟁으로 개발되기 시작하였고 1960년 미 해군의 트리에스테(TRIESTE-Ⅱ)를 타고 세계에서 가장 깊은 바다로 알려진 챌린저 해연 10,915m에서 시료채취와 사진촬영에 성공함으로서 급진전되었다. 1970년대부터 해저유전개발이 점차 심해쪽으로 이행되고 북해유전이 본격 개발됨에 따라 ADS와 더불어 잠수정도 실용화되기 시작했으며 잠수정과 잠수사간 상호 협력에 의해 작업을 수행할 수 있도록 잠수사연계(Diver-Lock out)형이 설계되면서 이용 가치가 높아졌다. 잠수종도 ADS와는 유사한 장?단점을 가지고 있으며 이용분야는 크게 3가지로 나누어진다.

첫째 해양과학조사를 위한 해양지질조사, 해저류의 흐름과 방향, 수중 생물의 채집, 어류의 분표조사, 해양화학조사 등이며, 둘째 상업적 이용분야로서 해저유전개발에 따른 석유시추탑의 설치, 송유관 및 케이블의 부설, 설치, 수리, 검사 등과 침몰선박의 위치 확인 및 탐색, 해저구조물의 설치?보수 등이며, 셋째 군사적 이용분야로서 해저에 투하된 무기의 회수 및 제거, 잠수함의 재료시험 및 성능 평가 시험, 적성국 잠수함의 항로조사 등에 이용된다. 그밖에 해양관광, 교육 홍보용 및 잠수의학 연구에도 이용되고 있다.

잠수정은 유인이든 무인이든 자체추진력을 가지고 있으며 유인잠수정은 일단 지원모선으로부터 잠수정 회수와 예인, 잠수정의 위치 파악 및 통신을 상호 유지하면서 잠수정 조종사의 판단에 따라 잠항, 부상 및 주어진 임무를 수행하지만 무인잠수정은 반드시 해상의 지원모선에 의해 원격조정 된다.

 
◐ 잠수정
 
심해탐사용 잠수정

잠수정은 조종사 및 탑승자가 해저나 해중을 볼 수 있도록 현창이 있으며 앞부분에 조명장치가 부착되어 있다. 사진촬영을 위한 수중 카메라 및 비디오 카메라 시스템과 과학조사를 수행하기 위한 조류계, 수심계, 유속계 등의 각종 조사장비가 있으며 해저의 시료를 채취하기 위한 로봇의 팔(Manipulator)도 있다.

그리고 탑승자의 안전을 위해 쾌적한 환경을 제공하는 고압 산소계통 등의 비상 생명유지 장치, 전력을 공급하는 축전지, 잠수정의 부력을 제공하는 인공 부력장치, 비상시 이탈 중량(Z-밸러스트) 등으로 이 루어져 있다.

최근에는 산업과 과학, 군사적인 필요 성에 따라 더욱더 전문화, 정밀화 된 잠수 정이 개발되고 있는데 음파에 의해 통제되 는 무인잠수정이나 심해저 지층도 작성을 위한 인공위성과 잠수정간의 연계 시스템까지 개발되고 있다.

 

또한 해저유전의 탐사를 위한 시추선 건조 및 해저구조물의 운영, 유정의 탐색, 산업잠수사의 수송 등 여러 분야에 활용할 수 있는 유 ? 무인 잠수정을 개발하고 있다.

규모와 크기는 잠수정의 탑승인원수와 장비의 장착수에 따라 달라지지만 현재 각국에서 이용되고 있는 잠수정들은 대부분 조종사 1인과 과학자 2~3인승이며 무게는 통상 8~10톤 정도이다. 1989년 일본 해양과학기술연구소(JAMSTEC)에서 개발한 신카이(심해) 6500은 최대 잠항 심도가 6,500m이다. 이 잠항력은 전 세계해양의 98%이상을 조사할 수 있다.

현재 활동 중인 6,000m급(해양의 95%를 탐사가능) 잠수정으로는 미국의 씨크리프(Sea Cliff)호와 프랑스의 노틸(Nautile)호가 있으며, 이외에도 핀란드, 소련 등이 동급의 잠수정을 보유하고 있다. 그렇다면 우리나라의 잠수정 개발 능력은 어느 정도일까.

 
 
우리나라 심해탐사용 잠수정 「해미래」호

1983년 동해의 모네론 섬 근해에서 피격 격추 된 KAL기 사건의 수수께끼를 풀어줄 미국과 소련 의 블랙박스 수색경쟁이 있기 전까지 우리나라는 잠수정에 대한 관심이 미미했으나 KAL기 사건의 계기로 1987년 수심 250m급 3인승 유인잠수정을 한국기계연구소 대덕 선박분소에서 제1호가 개발 되어 현재 한국해양연구소에서 우리나라의 대륙붕 조사에 활용하고 있다.

과학기술의 획기적인 발전으로 해양장비의 신 뢰도가 높아짐에 따라 최근에는 세계 4번째로 심 해 6,000m까지 탐사할 수 있는 무인잠수정을 개 발하였다.

전체 중량이 3.7t인 “해미래”는 해상에서 유선으로 조정하며, 6개의 전동추진기를 이용해 1~1.5노트의 속도로 운항된다. 해미래 개발 프로젝트는 2001년 5월에 착수되었으며, 사업비는 총 120억원 규모이다.

 
◐ ROV

유인잠수정은 인간이 사물을 직접 확인하는 장점이 있으나, 잠수정과 모선의 운용비용이 고가이며, 사고시에는 인명위험이 있어 해상상태에 제약을 받는다. 따라서 보다 효율적인 수중작업과 최악의 경우에는 장비만 잃어버리는 원격조종용 잠수정(ROV, Remotely Operated Vehicle)이 개발?운용되고 있다.

선박이나 육상에서의 원격조종으로 TV카메라에 의한 원격관찰, 스틸카메라에 의한 사진기록, 센서에 의한 계측 등의 작업을 수행하는 ROV는 군사적인 면에서 개발이 시작되었고, 수소폭탄의 회수에서 유용성이 확인된 이래로 해저 석유자원개발 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있다. 심해조사에 많이 사용되고 있는 ROV는 선박의 조종기와 수중의 본체를 견고하게 연결한 테더(tether)의 유무에 따라 유줄식(tethered)과 무줄식(untethered)으로 구분된다.