○ 향후 연구사업 수행방향 - 해양기후변화 감시와 예측 - 해양환경감시 및 관리 기술개발
- 해양환경 변화에 따른 생태계 반응 이해 및 대응
[그림 3-2-6] 기후․해양환경 변화 대응 분야 연구수행체계
(2) 해양전략자원 개발 분야
○ 정책동향
- 해양전략자원 개발에 대한 중요성이 지속적으로 제기
∙
우리정부는 『제3차 생명공학육성기본계획('17~'26)』을 바탕으로 글로벌 선도 원천융합기술개발 및 실용화를 위한 비전 제시∙
국제해저기구는 `20년「심해저 광물자원 개발규칙」을 제정할 예정이며, 우리정부는 심해저 관련 산업 활성화를 위해 「심해저활동 관리 및 지원에 관한 법률」제정 예정- 이사부호 취항('16.11)을 계기로 전지구 대양탐사 계획을 수립하고 산･학･연 공동 대양 탐사 프로그램을 시작했으며('17), 해양수산과학기술 육성 기본계획('18)에 글로벌 대양 탐사를 KIOST 대표과제로 제시
- UN은 지속가능발전목표(UN SDGs) 달성을 위해 해양과학 10년 계획(UN Decade of Ocean Science)을 수립하여 국제공동 대양･심해 탐사 추진
○ 기술동향
- 해양 유전자원 정보생산의 폭발적 증가와 더불어 이를 활용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 해양 생물독 활용 및 신종 비광합성 독립영양미생물을 이용한 탄소 전환(발효), 개량 연구가 급격히 증가(Adv Biochem Eng Technol, 2015)
- 국제적으로 심해저 광물자원 상업생산이 가시화됨에 따라 `10년 이후 캐나다, 영국, 벨기에, 중국, 일본 등은 광구확보와 상업개발 준비 본격추진(일본 JOGMEC과 캐나다 Nautilus사 등 국가별 주도적 추진 기관 성장)
- 21세기 신 대양 탐사시대를 맞아 해양과학기술 선진국들 뿐만 아니라 신흥국들도 대형 해양 조사선 건조를 확대하고, 잠수정과 무인관측 장비를 이용한 대양
･극한지 탐사기술
개발 분야가 공격적으로 확대 추세○ 시장동향
- 해양 바이오 산업시장은 연평균 8.1% 수준에서 증가할 것으로 예상되며(자료: Energias Market Research, Global Biotechnology Market, `19), 생명공학소재의 새로운 원천으로 해양생명자원, 심해/극한지 생명자원 수요가 지속적으로 증가
○ 향후 연구사업 수행방향
- 해양생물․유전자원 활용 기술개발 - 전략광물자원 개발역량 확보 - 대양․극한지 탐사와 신자원 발굴
[그림 3-2-7] 해양전략자원 개발 분야 연구수행체계
(3) 첨단해양공학기술 창출 분야
○ 정책동향
- 정부는 `17년 수립한 『재생에너지 3020 이행계획』에 따라 `30년까지 재생에너지 발전 비중 20%(`16년 7.0%)를 목표로, 신규 설비 용량을 48.7GW로 확대할 계획이며, 이에 따라 해수부도 `30년까지 1.5GW의 해양에너지 개발 계획 수립
- 문재인 정부 100대 국정 과제 ‘34. 고부가가치 창출 미래형 신산업 발굴･육성’과
『무인이동체 발전 5개년 계획(`16년)』, 『무인이동체 기술혁신과 성장 10개년 로드맵 (`17년)』에 기초한 IoMT 플랫폼 및 해양 로봇 및 장비 기술은 세계 최초로 시도되는 기술로, 이를 통해 미래형 신산업 발굴․육성 및 고부가가치 신산업창출 예상
- 제3차 우주개발 진흥 기본계획('18, 부처통합)에 의거한 천리안 해양위성 2호(GOCI-II) 발사와 각 부처 수요에 따른 차세대 중형위성 개발 추진 등의 해양 및 지구관측 프로 그램과 다중 플랫폼 융합기술 개발 지원 확대
○ 기술동향
- 해외에서는 MW급 조류발전시스템 개발과 조류발전 실해역 시험장을 운영 중
- 기후변화에 따른 태풍 대형화 등 해양외력의 변동성 증대로 기존 항만시설물 및 구조물 파손과 항만 내 운항 안전을 위한 기술개발을 중점적으로 추진 중
- 육상에서는 국제 표준 기반(oneM2M) IoT 체계 설계 및 구축 기술 개발이 진행되고 있으며, 5G 표준 기반 통신 기술에 대한 표준화 및 R&D가 활발히 진행
- 전 세계적으로 정지궤도 해양/지구관측위성 개발과 활용 연구 및 새로운 해양관측 기술 (초분광, 편광, 다각) 개발 진행 중
- 미국은 US-IOOS, NOAA ERDDAP 등의 통합해양관측시스템을 운영 중이며, 우리나라도 위성, 무인항공기 등 다중 원격탐사 플랫폼을 활용한 해양영토 통합 관측 망 구축 중
○ 시장동향
- 해외에서는 해상풍력 및 조류발전 시장이 연평균 약 10% 증가하여 `20년 610,979MW에 이를 것으로 전망
- 항만 건설 예산은 매년 1조원 수준을 유지하고 있으며, 신규항만 건설 예산은 완만하게
- 국내에서 국가차원의 재난, 재해, 환경감시, 공간정보 확보를 위한 해양 통합관측 시스템의 필요성이 지속적으로 제기되고 있으며, 전세계 지구관측 분야 위성서비스 시장의 연평균 성장률은 12.5%로 급격히 성장 중(전체 위성서비스 분야는 최근 5년간 연평균성장률 4.7%)
○ 향후 연구사업 수행방향
- 해양에너지 및 항만․해양구조물 기술개발 - IoT 기반 해양로봇 및 장비 기술 개발
- 해양위성 시스템 및 핵심활용기술 개발 고도화
[그림 3-2-8] 첨단해양공학기술 창출 분야 연구수행체계
(4) 해양영토관리 분야
○ 정책동향
- 문재인 정부는 ‘해양방위 및 해양안전 관할해역 확대와 비대칭위협 대응능력강화(국정 과제 85)’, ‘해양 재해로부터 국민의 생명과 재산을 보호하는 연구 및 정책 강화와 국가 재난관리 역량 강화(국정과제 55, 56)’를 국정과제로 선정
- 「해양공간계획 및 관리에 관한 법률」, ‘심해저활동에 관한 법률 제정수요’에 부응하고, 중장기적으로 해양자원이용 등 해양활동 조정력 확보를 통한 자원이용 효율화 필요 - NLL, 해양경계 미획정 수역 등을 둘러싼 해양조사, 자원개발, 해양경계, 법집행 등 대외
갈등수요에 대응하고, 남북협력 기류에 따른 해양 분야 협력 기반 구축 필요
○ 기술동향
- 기술선진국들을 중심으로 무인수상선/잠수정 등 무인 자율해상체계 원천기술 발전과 음향탐지 분석체계 운용연구에 대한 투자 확대
- 활성단층 지질구조 특성과 지진발생과의 연관성에 대한 연구 및 급속히 발전하는 인공 지능을 활용하는 해저재해 평가 기반연구 수요 증대
- 해양 선진국들은 1990년대 후반부터 자국 주변해역의 해양환경을 고려한 해양예측시스템 을 독자 개발
･운영하고 지속적인 투자와 기술개발로 예측정확도를 지속적으로 향상시키고
있음- 지역해에서 전 지구 해양까지 예측시스템의 공간적 규모를 확장시키고 있으며 대기-해양 -육상-해빙 등 각각의 예측모델을 융합한 통합시스템 개발 추세
- 해양공간관리계획법 제정에 따라 EEZ/CS를 포괄하는 해역별 용도관리 수요 급증 및 자원의 한계, 기후변화 등 메가트렌드를 반영한 4차 산업혁명 대응형 해양신산업으로의 패러다임 전환 필요
○ 시장동향
- 군병력 감축 계획에 대비한 해상 무인체계 대폭 확대 및 수중음향 탐지기술 연구개발 확대 추진
○ 향후 연구사업 수행방향 - 해양방위 및 안전기술 개발
- 해양재난․재해 피해 축소를 위한 예측기술 개발 - 해양공간통합관리 연구
[그림 3-2-9] 해양영토관리 분야 연구수행체계
제1절. 기후․해양환경 변화 대응 제2절. 해양전략자원 개발
제3절. 첨단해양공학기술 창출
제4절. 해양영토관리
제1절 기후․해양환경 변화 대응
1 해양기후변화 감시와 예측
(1) 연구필요성
○ 추진배경
- 전 지구적 문제인 기후변화로 인한 피해는 우리나라가 속한 동아시아 지역에서도 빈번히 발생하며, 이에 대한 정확한 예측을 통한 피해저감 정책 추진을 위해서는 해양 기후변화 에 대한 장기 관측과 예측정보 축적이 필수적 요소
- 기후변화의 영향은 슈퍼 태풍, 극심한 가뭄, 홍수, 이상 고수온현상 등 자연재해 형태로 나타나 국민의 생명과 재산에 막대한 피해를 초래하고, 기후변화로 인해 발생하는 사회
․
경제적 손실비용은 매년 증가※ `10년～`18년 태풍에 의한 우리나라 피해액은 1조 6,936천억원 수준(`19. 재해연보)
- 해양기후변화 감시와 예측은 관측 자료와 모형을 기초로 해양의 변동성을 분석․진단하여, 자연변동에 따른 미래 해양변화를 예측하는 것으로, 기후변화 기인 자연재해로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위한 필수 기반 연구에 해당
○ 사회․경제적 측면
- 파리기후협정 체결(`15.12.12.)로 신 기후체제를 반영한 기후변화대응 정책수립 및 운영 필요 - 극한 해양․기후현상 발현으로 사회경제적 피해가 증가(최근 10년간 연평균 재산피해액:
5,252억원, `15 재해연보)하고 있어 관련 대책 마련이 시급
- `18년 기후변화를 원인으로 발생한 세계 상위 10개 사건(허리케인, 홍수, 가뭄 등)으로 인한 피해액은 약 96.1십억 $ 수준(한화 약 110조원, `18. Christian Aid)
○ 과학기술적 측면
- 현재까지 우리나라는 대양기후의 자료생산이 매우 제한적이었으나, 대양관측과 모델링을 통한 해양 변동성 규명에 대한 요구가 지속적으로 증대되고 있음
- 기후변화에 따른 물질순환과 생태계변동의 해양학적 자료 확보를 통한 예측능력 확보가 요구되며, 이를 기초로 기후변화로 인해 발생하는 사회 경제적 피해에 대한 축소 가능 - 극한 해양/기후 현상에 대한 진단과 예측을 통한 과학적 자료 축적이 요구됨
(2) 선진국 연구개발 동향
○ 기후변화 예측을 위한 선진기관들의 지속적인 노력이 이뤄지고 있음
- 대부분의 선진기관들은 표층 부이시스템, 수증글라이더, 관측위성 등 첨단장비를 활용해 최소 지난 수십 년 간 취득한 정보를 축적하고 있으며, 장기 관측정보를 기초로 기후 변화로 인해 예측 가능한 변화들을 관찰하고 있음
- 미국 PMEL, NCAR, GFDL, NRL, GFDL, 일본 JAMSTEC, 영국 PML 등의 기관이 관련 분야에서 상대적인 두각을 나타내고 있음
[표 4-1-1] 기후변화 부문에 대한 유사 선진기관과의 비교
분야 기관명 최고기술기관 기술수준 KIOST 기술 수준
해양기후변동과
영향 감시 PMEL(미) JAMSTEC(일)
․남태평양 서안 경계류 모니터
링 수중 글라이더 운용 ․쿠로시오와 민다나오 해류 모니 터링 관측 장비 계류 시작 (50%)
․열대태평양과 서안 경계류
해역에 표층 부이시스템 운용 ․대양 표층부이 부재 (0%)
․미국 연안 표층 해류 관측망
운용 ․제주해협 표층해류 관측망
운용 (50%)
한반도주변해의대양과 기후변화 예측
NCAR(미) GFDL(미) NRL(미)
․전지구 고해상도 (1/12도) 해양
순환 예측시스템 운용 ․북서태평양 고해상도 (1/24도) 해양예측 시스템 운용 (50%)
․전지구 기후 예측 시스템 월별
운용 ․한반도 계절기후 예측 시스템
분기별 운용 (60%)
기후변화에 따른 물질순환 변동 예측기술 개발
PML(영) GFDL(미)
․자체 물질순환모형 보유, 지
구시스템 모형과 접합 적용 ․물질순환모형이 포함된 지구시스템 모형 개발 중 (30%)
․지역해 물질순환 예측시스템
운용 ․지역해 물질순환 예측 모형 수립
중 (30%)
주) 기관 기술의 ( )안의 값은 최고기술국 대비 KIOST 역량수준