October 19,2018

KAIST 연구팀 ‘준 중간 규모 난류’ 특성 발견

김성용 교수팀 "빅데이터 분석…기후변화 예측모델 개선"

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한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과·인공지능연구소 김성용 교수 연구팀이 빅데이터 분석을 통해 ‘준 중간 규모’(sub-mesoscale) 난류의 고유한 특성과 원동력을 발견했다고 12일 밝혔다.

그간 이해하기 어려웠던 수 ㎞·수 시간 규모 해양 유체를 확인한 만큼 기후변화 예측모델 개선에 기여할 것으로 기대된다.

두 편으로 연계된 연구 논문은 환경 유체·지구 물리 분야 국제 학술지 ‘저널 오브 지오피지컬 리서치-오션스’(Journal of Geophysical Research-Oceans) 6일 자에 실렸다.

2012년 미국 항공우주국(NASA)은 ‘영원한 바다’(Perpetual Ocean)라는 위성을 이용해 해양관측 자료를 시각화했다.

2년 반에 걸친 바다 표면 흐름 움직임인데, 그 모습이 마치 빈센트 반 고흐의 ‘별이 빛나는 밤’(The Starry Night)’속 하늘 배경과 유사해 대중 흥미를 끌었다.

당시 ‘영원한 바다’는 100㎞ 이상 공간(중간 규모) 수준의 난류 운동을 살폈다.

김 교수 연구팀은 중규모보다 더 작고 짧은 시공간 규모(1∼100㎞·매시간)에서 해양 난류를 연구했다.

이 준 중간 규모(아중규모) 난류는 지구 물리 유체·환경 유체 분야에서 큰 관심을 받는 분야다.

난류 자체의 특성에 대한 연구뿐 아니라 해양 영양분 표층으로의 전달과 적조·엽록소 번성 등 해양생물 연구의 기초가 되기 때문이다.

연구팀은 원격탐사장비인 연안 레이더와 해색(海色) 위성을 이용해 1년 동안 해수 유동장을 관측했다.

아울러 5년간의 엽록소 농도장 빅데이터를 함께 분석해 해양 난류의 고유한 특성을 입증했다.

해양 난류 파수 영역(wave number)에서의 에너지 스펙트럼 기울기 변화를 계절과 공간에 따른 변화 관점에서 분석했다고 연구팀은 설명했다.

이를 통해 준 중간 규모 난류의 순방향과 역방향 에너지 캐스케이드(큰 규모에서 작은 규모 또는 작은 규모에서 큰 규모로 에너지가 이동하는 현상)가 일어나는 것을 확인했다.

에너지가 투입되는 공간규모는 10㎞ 정도인데, 이는 경압 불안정성에 의한 것이라는 점도 증명했다.

경압 불안정성은 수평 방향으로 밀도 변화가 심할 때 난류 현상이 발생하는 상태를 뜻한다.

KAIST 관계자는 “우리나라 동해안 극 전선 가장자리에서 활발하게 만들어지는 아중규모 소용돌이와 전선의 장기 관측자료를 이용한 연구”라며 “방사능이나 기름 유출 같은 해양 사고 때 오염물을 추적할 수 있는 기초로 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

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