안건 참고자료

극지과학 미래발전전략(안) 참고자료

2020. 11

극지연구소

[참고자료 목록]

연번	구분	질의 내용	안건상 관련페이지	페이지
1	추진배경	◦ 북극 이상기후와 한반도 영향 관련 과제 세부 내용	1	2
2	//	◦ 북극 환경변화가 한반도 재해기상을 초래하는 기작	1	3
3	국제동향	◦ 북극점 근방 영유권(로모노소프 해령) 주장	2	6
4	//	◦ 미국 맥머도 기지 현황	3	7
5	//	◦ 북극해 환경변화 관측 공동연구 프로그램(MOSAiC)	2	8
6	//	◦ 북극 중앙공해 비규제어업협정	2	9
7	//	◦ 러시아 야말 및 Arctic LNG-2 사업	3	10
8	//	◦ 일본 북극 융복합 사업(ArCS) 후속 사업 개요	3	11
9	현황	◦ 남극세종과학기지와 장보고과학기지 비교	6	12
10	반성	◦ 세계최초, 패러다임에 영향을 미친 연구성과 창출	7	14
11	//	◦ 극지(연) 기술이전 및 바이오분야 창출 성과	7	15
12	과제1-1	◦ [1-1/현안해결] 북극 해양·해빙 변화에 기인한 북극과 한반도의 재해기상 현상 모델링 시스템의 개발과 활용	11	19
13	//	◦ [1-1/현안해결] 북극권 육상-대기-연안 환경변화 대응 및 활용기술 개발	11	20
14	//	◦ [1-1/현안해결] 인공위성 원격탐사 기술을 활용한 북극해빙지도 작성	11	21
15	//	◦ [1-1/현안해결) 서남극 스웨이트 빙하 돌발 붕괴가 유발하는 해수면 상승 예측	12	22
16	//	◦ [1-1/현안해결] 극지환경에서의 미세플라스틱 거동기작 통합관측 및 예측을 통한 지구적 영향평가 기술개발(확인중)	12	23
17	//	◦ [1-1/현안해결] 남극해 해양보호구역의 생태계 구조 및 기능 연구	12	24
18	//	◦ [1-1/현안해결] 남극특별보호구역(ASPA) 추가 지정 관련	12	25
19	과제 1-2	◦ [1-2/실용화] 극한지개발 및 탐사용 협동이동체 시스템 기술개발사업	12	26
20	//	◦ [1-2/실용화] 혈액 동결 보존제 관련 과제 내용 및 기술이전 현황	13	27
21	//	◦ [1-2/실용화] 극지유래 생물자원을 활용한 항생제 후보물질 개발	13	29
22	//	◦ [1-2/실용화] 극지 지의류 유래 항치매 치료제 실용화 연구	13	30
23	//	◦ [1-2/실용화] 극지 바이오신소재 상용화 구축 사업	13	31
24	//	◦ [1-2/실용화] 포스트 극지유전체프로젝트: 극지 유용유전자 발굴을 위한 기능유전체 연구	13	32
25	//	◦ [1-2/실용화] 얼음의 미세구조 특성연구를 통한 저온 정화기술 및 환경/에너지 신소재 개발	13	33

연번	구분	질의 내용	안건상 관련페이지	페이지
26	//	◦ [1-2/실용화] IP 경영체계(포트폴리오) 설명자료	13	34
27	//	◦ [1-2/실용화] 국내 산‧연 극지공동연구프로그램(Polar Industrial Program, PIP 사업)	13	35
28	과제1-3	◦ [1-3/신비즈니스] 북극 해저지질 및 해저환경 변동 연구	15	36
29	//	◦ [1-3/신비즈니스] 해저지질 정보 연구의 필요성	15	37
30	과제 2-1	◦ [2-1/북극고위도] 북극 고위도 – 위도상 고위도 기준	16	38
31	//	◦ [2-1/북극고위도] 북극해 국제공동연구 세부 설명	16	39
32	//	◦ [2-2/내륙루트 개척] 남극내륙연구를 위한 내륙진출루트 개척과 지원 시스템 구축	17	40
33	//	◦ [2-2/내륙루트 개척] 남극내륙연구의 의미	17	41
34	//	◦ [2-2/내륙루트 개척] 남극 David 빙하 빙저호 열수시추 기술 개발	17	43
35	//	◦ [2-2/내륙루트 개척] 청정 열수시추 기술의 의미	17	44
36	과제 3-1	◦ [3-1/개방형 연구체제] 남극장보고과학기지 모듈형 연구시설 지원체계 구축	18	45
37	//	◦ [3-1/개방형 연구체제] 극지환경 재현 실용화 센터 건립	19	46
38	과제3-2	◦ [3-2/국제 거버넌스] 남극조약협의 당사국 회의	20	48
39	과제 4-1	◦ [4-1/인적 역량 강화] 극지과학 UST 설명자료	21	49
40	//	◦ [4-1/인적 역량 강화] PAP 사업 설명자료	21	50
41	//	◦ [4-1/인적 역량 강화] 극지과학아카데미	21	51

Ⅰ

추진 배경

참고 1	북극 이상기후와 한반도 영향 관련 과제 세부 내용

□ 관련연구

◦ 북극 해양·헤빙 변화에 기인한 북극과 한반도의 재해기상 현상 모델링 시스템의 개발과 활용(`20~`22년 / 총22억)

□ 최종 목표

◦ 급격한 북극 해양·해빙변화의 한반도 재해기상 영향 예측 능력 향상을 위한 진단, 예측 및 기후변화에 따른 전망 기술 고도화

	[참고] 북극과 한반도 이상기상 현상과 연관성 근거
◦북극의 급격한 온난화로 인한 해빙의 감소가, 우리나라를 비롯한 중위도 지역 겨울철 한파의 주요 원인임을 세계 최초 규명된(극지연구소, `14,9월 / Nature Communications紙) ◦북극의 이상고온 현상은 북극으로 유입되는 열과 수증기로 꽉찬 중위도 지역 ‘태풍급 저기압’이 원인임을 밝힘으로써, 북극과 중위도 지역 간 이상기후의 연관성이 있음을 규명(극지연구소, `17,1월 Scientific Reports紙)

□ 연구내용

북극권 환경변화가 한반도가 위치한 중위도 지역에 초래하는 재해기상 예측을 위해, 북극권 관측 자료를 수집하여 예측을 위한 입력자료로 활용하는 기술을 개발하여 재해기상 전망이 가능한 모델링 시스템 구축

◦ 북극 육·해상 현장 및 위성 활용 관측 자료*의 (준)실시간 자료 수집 체계 구축

* 기후/기상 예측은 대기뿐만 아니라 해양과 빙권의 변화 등 종합적 예측 요소에 대한 정보가 필요, 예측 정확성 제고를 위해 대기-해양-빙권의 종합적 관측과 상호작용 분석 필요

◦ 북극-한반도 통합 재해기상 진단/전망용 모델링 시스템 구축

◦ 북극-한반도 통합 재해기상 발생 사례 진단 및 재현과 발생 메커니즘 분석

북극 육상, 해상, 대기 관측자료 수집 및 분석	⇨	재해기상 진단/전망용 모델링 시스템 구축	⇨	북극 및 한반도 재해기상 진단 및 전망자료 생산

□ 성과활용 기대효과

◦ 극지연구를 통해 국민들이 몸소 체감하는 이상기후 현상에 대한 예측역량 강화

- 한파, 폭설 등 재해기상 발생과 급격한 극지역 기후변화와의 연계성을 규명하여 극지에 기인한 재해기상 현상의 예측 능력 향상에 기여

◦ 본 연구를 통해 확보한 자료를 유관기관(기상청 등)과 공유하여 우리나라 계절 기후예측 정확성 제고를 위한 자료로 활용

* 예시) 기상청에서 발간하는 ‘한국 기후평가보고서’에 관련 연구 결과를 반영하여 향후 기후변화 예측 정확성 향상을 위한 자료로 연구성과를 활용

참고 2	북극 이상기후가 한반도 재해기상을 초래하는 기작

□ 기본 기작(메커니즘)

◦ 북극 고온현상이 한반도를 포함한 중위도 지역에 이상기상 현상을 초래하는 현상은 북반구 제트기류(폴라보텍스)의 변동을 초래하는 ‘북극진동’과 관련

① 북극의 해빙이 녹으면 따뜻한 바다가 가지고 있는 열이 추운 공기를 가지고 있는 대기로 방출되며 북극진동에 영향을 줌

② 북극과 적도의 공기덩어리 간 온도·압력 차이가 클수록 제트기류가 빠른데 이 차이가 줄어들면 제트기류가 약해지면서 흐름이 구불구불(사행,蛇行)해짐

③ 제트기류가 사행하면 기류가 정체(블로킹)되면서 극과 적도의 공기가 중위도 지역까지 이동하여 폭염(여름)이나 한파(겨울)를 초래하거나, 공기가 마주치는 곳에 대기불안정을 야기하며 장마나 폭설도 초래

* 제트기류 : 해면으로부터 약 10km 이상의 상공에 존재하는 매우 빠르게 흐르는 공기 흐름으로 기류가 빠를수록 북극의 찬 기단이 극지역에 안정적으로 머물 수 있음

** 북극진동 : 제트기류가 빠르게 동서 방향으로 흐르는 기간과 느리고 남북으로 사행하는 기간이 주기적으로 반복하며 중위도 대기에 존재하는 진동 현상

□ 세부 기작(메커니즘)

◦ 겨울 한파

- 북극의 해빙 덮임은 따뜻한 바다의 열이 대기 중으로 방출되는 것을 막는 절연체 역할을 하는데, 해빙이 녹으면 이 역할이 약해지며 바다의 열이 차가운 북극 대기 중으로 쉽게 방출됨

- 대기가 받은 열에 의해 대기권 공기의 흐름이 달라지는데, 북극의 찬 공기를 가두고 있던 제트기류가 약해지며 사행하는 흐름으로 만드는 경향이 있어 찬 공기를 남하시켜 한파 현상을 초래

◦ 여름 장마와 폭염

- 여름철 장마는 따뜻한 기단과 찬 기단의 충돌 구역에서 일어나는데 북극 이상고온으로 찬 기단의 세력이 더 강해지면서 한반도 주변에 수증기 유입 흐름이 정체(블로킹)되면서 많은 양의 강우가 지속 발생할 수 있음

- 여름철의 제트기류의 사행과 기류의 정체(블로킹)로 뜨거운 북태평양 고기압 권역의 기단이 한반도 지역에 장기간 머물게 되면서 폭염 현상이 발생

- 단, 여름철 북극의 한반도 영향은 연구가 미진한 분야로 최근 사례를 바탕으로 관련 메커니즘에 대한 연구가 필요함

Ⅱ

국내·외 현황

참고 3	북극점 근방 영유권(로모노소프 해령) 주장

□ 로모노소프 해령 개요

◦ 캐나다와 덴마크쪽에서 러시아 시베리아 쪽으로 가로지르는 1,700km 가량의 해령(바닷속 산맥)

- 1948년 옛 소련 학자들이 북극점을 탐험하다 발견하여 극지연구에 공을 세운 제정러시아 석학(미하일 로모노소프)의 이름을 따서 명명

□ 주변국의 영유권 주장 동향

◦ 북극점 주변을 지나는 해령으로 각 주변국들이 각 영토가 위치한 대륙의 연장선이라는 명목으로 영유권 주장을 위해 노력

- (러시아) 2001년, 2015년 두 차례 시베리아 군도 연장선이라는 주장을 담은 서류를 유엔 대륙붕한계위원회에 제출, 2007년 티타늄으로 만든 국기를 북극점 바닥에 설치

- (캐나다) 2008~2010년 북미 대륙 연장선임을 입증하기 위해 공동조사 수행

- (덴마크) 2014년 그린란드 자치령의 연장 입증을 위해 2014년 유엔 대륙붕한계위원회에 서류 제출 및 해저에서 암석 시료 채취 등

※ [참고] 로모노소프 해령이 어느 대륙에서 연장되었는지에 따라서 각 국가의 EEZ(배타적경제수역) 설정과 연계되고 이는 곧 북극해에 대한 영유권과 연결되어 각 국가는 해령을 이용해 북극해에 대한 영유권 주장을 확대하고자 함

참고 4	미국 맥머도 기지(McMurdo Station) 현황

□ 기지 개요

◦ 남극에서 가장 큰 규모의 기지로서 남극 Ross Island 내 상설과학기지

- 설립연도 : 1955년 12월

- 설립목적 : 미국 남극프로그램의 보급 및 운영지원 허브 역할 수행

- 상주인원 : 하계시즌 1,200명, 동계 250명 상주 가능

- 특징

·수송용 비행기 이·착륙이 가능한 활주로와 헬리콥터 이·착륙 시설 구비

·85개 이상의 건물로 구성되며, 병원, 발전소, 소방서 외에 상점, 창고, ATM 등의 생활 편의 시설을 갖추고 있음

◦ 연구분야

- 우주물리학, 초고층대기물리학, 생물학, 의학, 지질학, 지구물리학, 빙하학, 빙하지질학, 해양 및 기후시스템 등

◦ 우리나라 장보고 기지와  최근접 기지로 약 350km 거리

<우리나라 기지 및 미국 맥머도 기지 위치>	<미국 맥머도 기지 전경>

참고 5	북극해 환경변화 관측 공동연구 프로그램(MOSAiC)

□ 프로젝트 개요

◦ 프로젝트명 : 북극기후 종합표류관측

* MOSAiC : Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate

◦ 투입예산 : 약 1,900억원

◦ 연구기간 : 2019~2020 [2년간]

◦ 참여국가 : 20개국 / 참여연구인력 : 300여명

* 독, 미, 영, 일, 중, 러, 한 등 20개국 참여

◦ 프로젝트 소개

- 독일극지해양연구소(AWI) 주도로 쇄빙연구선 Polarstern호를 활용하여 북극해를 무동력으로 표류*하면서 북극 환경 변화를 종합적으로 관측하는 북극권 최대 국제공동연구

* 본 프로젝트의 목적 중 하나는 영문과제명에도 포함되어 있듯이 무동력으로 표류(drift)하면서 북극해 자연환경에 끼치는 영향을 최소화하고, 북극해빙의 자연적 움직임에 따라 환경변화를 종합적으로 관측하기 위해 무동력으로 표류 연구를 수행

□ 우리나라의 역할

◦ 극지(연) 원격탐사빙권정보센터가 우리나라의 아리랑 2·3·5호 위성이 보낸 탐사자료를 분석해 폴라스턴호의 예상항로에 위치한 해빙의 특성을 파악하여 현장활동이 수월한 지역을 찾아 연구팀에 전달

◦ 극지(연) 현장에서 관측된 북극해 사계절 정보를 우선 제공받아 북극해빙 예측 시스템의 성능 개선에 활용 예정

◦ 해빙의 자연적 움직임에 따라 Polarstern호가 표류하므로 선박의 위치와 주변 빙권 변화 관측을 위해 위성보유 국가의 원격 탐사 및 탐사자료 공유가 중요한 역할을 수행

□ 기대효과

◦ 북극해 최대규모 국제공동연구에 극지연의 원격탐사기술과 항우(연)의 아리랑위성이 투입되면서 우리나라의 과학강국 위상 강화 기대

참고 6	북극 중앙공해 비규제어업협정

□ 협정 개요

◦ (명칭) 중앙 북극해 공해상 비규제 어업 방지 협정

* Agreement to Prevent Unregulated High Seas Fisheries in the Central Arctic Ocean

◦ (서명국) 북극해 연안국(미국, 러시아, 캐나다, 노르웨이, 덴마크) 및 중앙 북극해 접근/조업 가능 5개국(한국, 중국, 일본, 아이슬란드, EU)

◦ (목적) 북극해 연안 5개국 배타적경제수역(EEZ)로 둘러싸인 중앙 북극 공해지역 해양생물자원 보존 및 지속가능한 이용을 위한 한시적 사전예방 조치의 도입·운영

◦ (의의) 한국이 북극지역 국제법 질서에 북극 연안국과 동등한 자격으로 참여한 첫 사례로, 향후 중앙 북극해 관련 의사결정 과정에 주체적으로 참여할 근거 제공

◦ (추진 경과) 정부 간 논의·협상(총 6차, ’15.12.~’17.11.)을 통한 협정문 합의, 서명(’18.10.) 이후 각 서명국 국내비준 절차 추진중*

* 동 협정 제11조 1항에 의거, 마지막 비준국이 관련 문서를 기탁국(캐나다)에 제출한 날로부터 30일 후 협정 발효; ’20.7. 현재 우리나라 포함 9개국 비준절차 완료(캐나다, EU, 미국, 일본, 러시아, 한국, 덴마크, 노르웨이, 아이슬란드 순)

□ 주요 내용

◦ (한시적 어업관리조치) 지역수산기구(RFMOs)가 존재하고 보존조치에 따르는 경우만 상업조업 허용, 추후 합의되는 규칙에 시험어업에 대한 규정이 마련된 이후 이에 따라 시험어업 가능

◦ (공동 과학연구·모니터링 프로그램 운영) 지속가능한 어업 가능성 검토 등 과학 데이터 축적을 위해 공동 연구프로그램 마련, 과학활동 증진을 위해 당사국 간 또는 다른 과학기구와 협력 강화

◦ (당사국 회의) 격년제 당사국 회의 운영으로 동 협정내용 이행 및 과학데이터 검토, RFMOs 설립협상 개시, 시험어업 규칙 마련 등 논의

◦ (효력) 발효 후 16년(5년씩 연장 가능), 지역수산기구 설립 등으로 종료 가능

참고 7	러시아 야말 및 Arctic LNG-2 사업

□ Arctic LNG 2 프로젝트 개요

◦ 러시아의 에너지 전략 2035에 따라 LNG 생산거점으로 야말 반도와 기단반도를 포함한 북부지역에서 2035년까지 글로벌 LNG 시장에서 러시아 점유율을 현재 4%에서 15%로 확대할 계획

◦ 야말 LNG 사업과 Arctic LNG-2 사업을 통해 천연가스의 연간 생산량을 2035년까지 최대 40% 증산 계획

◦ 2020년에 착공하여 2022~2023년부터 연간 1980만톤 정도 산출 예정

□ Arctic LNG 2 프로젝트 특징

◦야말-네네츠 자치구에 위치한 육상 가스전을 개발하여 액화 후 북극항로를 통해 유럽과 아시아로 LNG를 수출을 목적으로 함

◦ 액화가스 1톤 생산에 필요한 비용 최적화와 기존 Arctic LNG 1의 인프라 활용을 통해 낮은 비용으로 육상에 비축되어있는 천연가스로 개발 가능

□ 관련 이슈

◦ 2020년에 착공하는 러시아 북부 야말 반도 2차 LNG 기지 건설을 위하여 중국 또한 러시아에 지분투자를 진행하여 야말과 Arctic LNG2에 각각 29.9%와 20%의 지분을 보유하고 있음

◦ 일본 미쓰비시상사와 미쓰이물산에서도 10% 투자 의향 발표하는 등 북극권 LNG 자원 확보를 위한 각국의 경쟁이 치열한 곳

[야말반도 Arctic LNG 2 위치]	[Arctic LNG 2 예상 생산량]

참고 8	일본 북극 융복합 사업(ArCS) 후속 사업 개요

□ 일본 북극융복합 사업(ArCS) 후속 사업 개요

◦ 사업개요

- 일본 문부과학성 주관 국가 북극융복합사업으로 북극관련 자연과학, 인문, 사회분야를 모두 포함한 융합 연구 프로젝트(2020~2025)

◦ 주관기관

- 일본국립극지연구소(NIPR), 일본해양연구개발본부(JAMSTEC), 홋카이도대학 등

◦ 프로젝트 내용

- 2개의 중점과제①와 4개의 전략목표② 11개의 세부 연구과제군으로

① 중점과제 : 인재육성 및 연구역량 강화 / 전략적 정보제공

② 전략목표

(1) 선진적 관측시스템을 활용한 북극환경변화 실태 파악(대기,해양,빙권 등)

(2) 기상기후예측 고도화(원격탐사, 기후예측)

(3) 북극지역 자연환경변화가 인간사회에 미치는 영향(사회문화, 북극항로 등)

(4) 북극지역의 지속가능한 발전을 위한 연구성과의 사회활용과 법적/정책적 대응(국제법, 국제정치 등)

참고 9	남극세종과학기지와 장보고과학기지 비교

구분		세종과학기지(‘88년 준공)	장보고과학기지(‘14년 준공)
위 치		∘ 남극 변방 섬에 위치(칠레 대륙에 근접) - 평균기온 : -1.7℃	∘ 남극 대륙에 위치(세종기지와 4,500km 거리) - 평균기온 : -15.8℃
		南쉐틀랜드군도 킹조지섬	東남극 빅토리아랜드(테라노바灣)
		남위 62도 13분,	남위 74도 37분,
중점연구분야		∘ 해양기반 연구 → 세종기지 주변 기후, 해양, 생물, 식생 등 연구에 한정 ※ 세종기지는 기후변화에 민감한 지역(마리안 소만 빙벽 감소)	∘ 대륙기반 연구 → 내륙진출과 동시에 심부빙하, 빙저호, 해수면 상승 등 첨단 연구영역으로 확장
인근국가거리		약 1,000km(칠레)	약 3,200km(뉴질랜드)
기상 상황	일조	∘ 극야, 백야 없음	∘ 극야 95일, 백야 100일
	기온 (℃)	∘ 평균기온 : -1.7 ∘ 최저기온 : -25.6	∘ 평균기온 : -15.8 ∘ 최저기온 : -37.5
	풍속 (m/s)	∘ 평균풍속 : 8 ∘ 순간최대풍속: 50(10분 평균)	∘ 평균풍속 : 4.3 ∘ 순간최대풍속 : 40.1(10분 평균)
생활 여건	월동대	∘ 17명 내외	∘ 17명 내외
	보급	∘ 정기보급 및 중간보급 가능 - 신선한 식재료 수급	∘ 동계기간 중 보급 불가
	주변 기지	∘ 30km 이내 월동기지 다수(8개) - 칠레(2), 아르헨티나, 브라질, 중국, 러시아, 폴란드, 우루과이	∘ 근거리에 월동기지 없음 - 최근접 기지는 미국(맥머도)기지로 약 350km 거리 - 경비행기, 헬기로 하계기간만 접근 가능 ∘하계기지 - 이태리 마리오주켈리 기지 - 독일 곤드와나 캠프
	항공 루트	∘ 칠레푼타아레나스 - 칠레 프레이기지(지반 활주로) - 한겨울에도 안전사고 등의 비상상황 발생시 문명세계로 운송 가능	∘ 뉴질랜드 크라이스트처치 - 이태리 마리오주켈리 기지 (해빙 활주로) * 10월말-11월말 한정 운영 가능 - 이태리-장보고기지 간 헬기/차량 활용 - 겨울철 이용 불가

Ⅲ

성과와 반성

참고 10	세계최초, 패러다임에 영향을 미친 연구성과 창출

	① 남극에서 가장 빠르게 녹는 빙하의 융빙 과정 규명 (Science, `14.1월) - 서남극 아문센해 파인 아일랜드의 빙하 융빙과정을 세계 최초 규명 - 빙붕 융빙과 적도지역 이상기후(라니냐) 상관관계 규명을 통해 기후변화와 해수면 상승에 대한 종합적 예측 정확성 향상
	② 남극 중앙해령 빙하기-간빙기 순환 증거 세계 최초 발견 (Science, `15.2월) - 쇄빙연구선 아라온호를 활용한 현장 탐사를 통해 남극 중앙해령에서 빙하기-간빙기 순환 증거 세계최초 발견 - 지구 대기상태 변화가 지각 형성에 영향을 미친다는 사실을 세계최초로 규명
	③ 남극 갈색도둑갈매기 인지능력 세계 최초 규명 (Animal Cognition `16.3월) - 세종기지 주변 서식하는 남극 갈색도둑갈매기 생태 연구를 통해 사람을 구분할 수 있는 인지 능력이 있음을 세계 최초로 규명 * 미국 CNN 등 해외언론 보도 등 주요언론 10건 이상 보도
	④ 난센빙붕 연구를 통해 빙붕 안정도 평가모델의 새로운 기준 제시(Nature, `17.4월) - 남극 빙붕 표면에 생성된 물엉덩이가 비탈진 빙붕에서는 강을 통해 외부로 유출되어 붕괴가 지연됨을 규명 - 남극 빙붕위 물웅덩이가 붕괴를 가속화 시킨다는 기존 학설을 뒤집어 해수면 상승예측에 대한 정밀성 향상에 기여
	⑤ 남극 로스해 빙하 후퇴 과정에 대한 새로운 모델 제시 (Geology, `17.5월) - 아라온호 해저 탐사 지형자료를 분석해 로스해 빙하 후퇴가 해안선과 평행한 방향으로 진행됐음을 규명 - 기존 학설을 뒤집는 해석으로 빙하 움직임에 대한 새로운 경로를 제시하여 해수면 상승 예측 정확성 향상에 기여
	⑥ 남극 빙붕 붕괴 과정 세계 첫 규명 (Science Advances, `18.6월) - 남극의 빙붕(氷棚, Ice Shelf) 하부에 흐르는 물고랑의 영향으로 상부에 균열이 생기고, 이로 인해 빙붕이 붕괴되는 과정 규명 - 향후 연안침수 피해 감소를 위한 예측모델 개발에 기여
	⑦ 신규 맨틀 남극바다서 세계 최초 발견 (Nature Geoscience `19.1월) - 쇄빙연구선 아라온호를 이용하여 남극해에 위치한 '호주-남극 중앙해령' 탐사 결과, 새로운 '맨틀'의 존재를 세계 최초 발견 - 남극권 맨틀이 지속적, 대규모로 상승함이 확인됨에 따라 기존 정설, 표준 지구 맨틀 대류모델 수정 불가피

참고 11	극지(연) 기술이전 및 바이오분야 창출 성과

□ 기술이전 현황과 수입 현황

○ 극지생물만이 가지는 혹독한 환경적응 특성*을 활용한 극지 바이오 응용 분야를 특화하고, 극지현장에서 사용되는 장비 개발을 통해 기술이전 성과 확대

* 극지방의 혹독한 환경(강한 UV, 건조, 극저온)은 극지환경에서 적응하면서 살아가는 극지생물의 독특한 유전자 및 생존 보호 물질을 가지도록 진화

[기술이전 계약 및 기술료 현황]

(단위 : 건, 백만원)

구분	’12	’13	’14	’15	’16	’17	’18	’19	’20	합계
기술이전 계약	1	1	-	2	-	1	1	1	-	7
기술료 수입	120	1.8	11.4	19.5	1.6	112	702	250	100	1,218.3

○ 극지(연)의 기술이전 성과가 현재까지 저조했지만, 관련 분야의 R&D 기획 및 투자1,2)를 통해 향후 적극적 성과로 이어질 것으로 예상

1) 극지유전자원활용기술 개발(`20∼`24) : 극지생물 유래 항생제, 치매치료제, 바이오 기능성 신소재 개발 및 기술이전 가능 /

2) 극한지 개발 및 탐사용 협동 이동체 시스템 기술 개발(`21∼`25, 다부처 사업) : 극한 환경에서 광대역 자원탐사 및 정찰이 가능한 극한지 사물인터넷 기반 협동 이동체 및 장비 기술 개발 및 기술이전 가능성 확대

□ 주요 기술이전 내용

○ (혈액 동결보존제) 남극 해양에서 서식하는 신규 균주를 통해 동결방지 기능 활용하여 혈액, 세포 등 저비용으로 장기 보관 가능이 가능

* 현재는 동결 시 세포내의 기관과 기능에 장애가 발생하여 혈액, 세포 등은 냉동 보관이 어려움

- (기술 특징) 현존 기술보다 우수한 동결보존 효과를 가지며, 세포 독성이 낮아 인체에 활용 가능

* 세포보존용 항동결 물질은 글리세롤과 DMSO로 광범위하게 사용되고 있으나, 생존효율, 처리비용 및 인체 독성에 문제가 있음

- (파급효과 및 국민 삶의 질 향상) 헌혈 혈액 장기 보관 및 희귀 혈액 수급, 자가 혈액 치료 등 국민의료에 기여

· 혈액(현재 냉장보관 32일)의 장기 보관이 가능하여 전세계 혈액 수급의 대안 마련

· AIDS 등 질병에 의한 타인의 혈액 수혈 거부감 발생, 본 기술은 자신의 혈액을 보관할 수 있어 희귀 혈액의 수급 및 자신의 혈액을 이용한 치료 가능

· 줄기세포 등 동물세포의 장기 동결보관(이 가능하여 생물공학 및 의약산업 기여 가능

* 줄기세포를 세포치료제로 사용할 경우, 치료의 목적으로 안전하게 보존하는 방법이 필수적으로 요구됨

○ (제 2형 당뇨병 치료제) 대표적인 성인병으로 유전적, 환경적 원인에 의해 인슐린 분비 문제 및 기능에 이상이 생기는 병으로 근본적인 치유가 되지 않는 만성 소모성 질환 중 하나

* 당뇨에 의한 다양한 합병증으로 인한 환자의 수명은 5~10년 정도 단축

- (기술 특징) 남극 지의류 스테레오카울론 알피넘(Stereocaulon alpinum) 추출물*에서 분리하여 합성한 화합물이며, PTP1B**에만 선택적으로 작용

* 지의류는 항바이러스, 진통효과 및 해열작용 등 생물학적 활성이 연구결과로 발표된 바 있음. 극지(연) 생명부서에서는 남극 세종기지 해양에서 지의류를 채취 및 활성을 확인하여 신규화합물을 만들고, 당뇨치료제 개발 연구를 지속적으로 수행함

** PTP1B의 활성이 증가하면 인슐린에 대한 저항성이 생기며 제2형 당뇨병의 발생 촉진

- (파급효과 및 국민 삶의 질 향상) PTP1B 억제 기능*으로써 근본적인 제2형 당뇨병의 원인 치료가 가능하며, 향후 전세계적으로 매우 높은 시장 점유율을 예상할 수 있음

* 글로벌 제약사들이 당뇨 신약개발 타겟으로 제일 먼저 주목하였으나, 기술적 문제로 개발이 완료된 제품은 현재까지 없음

○ (화장품 분야) 현대인의 필수품 화장품에 ‘라말린’의 장점인 매우 높은 항산화 효과를 활용하여 피부 재생, 노화방지, 주름개선용 화장품 원료 소재 활용*

* 2011년 LG생활건강을 통해 ‘프로스틴’이라는 화장품 출시

○ (극지 기술개발 분야) 산-연 협력 기반 PIP 사업을 통해 개발된 장비의 중소기업 기술이전(극지방 적응형 환경 통합 계측 시스템*) 달성

* 극지방 빙하 유동, 대기관측, 생태계 관측을 인공위성을 통해 실시간 자료 전송 및 모니터링 가능

- (파급효과 및 국민 삶의 질 향상) 극지 장비 개발을 통한 기술이전 및 매출성과 달성을 통한 중소기업 지원 가능성 확대

참 고		극지연구 기술이전 주요 성과

□ 주요성과

□ 남극 지의류를 활용한 화장품 개발 (‘12.2)
ㅇ 남극 지의류인 ‘라말리나 테레브라타’에서 기존 물질보다 항산화 성질이 뛰어난 ‘라말린’ 물질을 추출하고, LG생활건강에 기술이전 하여 국내 최초 ‘냉장 화장품’ 출시(선급금 1.2억원) * ‘극지고유 유전자원 확보 및 이용기술 개발’(’08.01∼‘08.12, 20억원) ** 현재 기술이전 계약 기간 종료(‘12∼’16, 총 기술료 2.5억원)

□ 세계 최초 남극 해양미생물 활용 혈액 동결보존제 개발 (‘18.6)
ㅇ 남극 로스해에 서식하는 해양미생물인 ‘슈도알테로모나스 종’에서 얼음 성장 억제물질(항동결 바이오폴리머)을 발견하고, 혈액 동결보존제를 개발하여 민간기업에 기술이전(선급금 18억원) * ‘양극해 미래자원 탐사 및 활용기술 개발사업(’11.12∼‘16.5, 71.5억원)

□ 극지(연) PIP 사업을 활용한 장비 개발 및 기술이전 (‘18.1)
ㅇ 극지(연) 산·연 극지공동연구프로그램(PIP, Polar Industrial Program)을 활용한 현장연구 수행간 필요한 장비(극지방 적응형 환경 통합 계측 시스템) 개발 및 중소기업 기술이전 성공 (경상 기술료: 총 매출액의 8%이며 선급기술료 없음, ‘18년 매출액 30백만원) * ‘PIP, 빙하·대기·생태계 관측을 위한 통합 계측 시스템(’14.12∼‘15.12, 2.7억원)
※산·연 극지공동연구프로그램(PIP, Polar Industrial Program) : 산․연과의 사업 수행을 통해 극지연구에 필요한 장비 및 기술을 개발하며, 개발된 기술의 사업화(기술이전) 추진

□ 남극 지의류를 활용한 제2형 당뇨병 치료제 개발 (‘19.9)
ㅇ 남극 세종과학기지 연안에 서식하는 지의류 ‘스테리오카울론 알피넘’ 종에서 추출한 성분(‘Lobaric acid’)으로 제2형 당뇨병을 치료할 수 있는 새로운 물질(‘Lobarin’, ‘Lobarstin’)을 개발하여 민간기업에 기술이전(선급금 159.5억원) * ‘양극해 미래자원 탐사 및 활용기술 개발사업(’11.12∼‘16.5, 71.5억원)

Ⅳ

추진과제

참고 12	[1-1/현안해결] 북극 해양·해빙 변화에 기인한 북극과 한반도의 재해기상 현상 모델링 시스템의 개발과 활용[p.11]

□ 연구목적

ㅇ 지구시스템 모델링 활용 체계를 구축, 북극과 한반도의 재해기상 발생 진단 및 기후변화에 따른 전망 기술 고도화

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’22(3년간) / 2,205백만원

ㅇ 연구기관 : 극지연구소

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘22년	계
예 산	735	700	700	2,135

□ 연구내용

ㅇ 북극 육·해상 현장 및 위성관측의 (준)실시간 자료 활용 체계 구축

- 북극 육·해상 대기관측 인프라 자료의 (준)실시간 수집 체계 확립

- 모델 자료동화-초기화 시스템 구축 및 북극 재분석 자료 생산

ㅇ 북극과 한반도의 재해기상 발생 진단 및 전망 체계 구축

- 북극-한반도 통합 재해기상 발생 진단/전망용 모델링 시스템 개발

ㅇ 한반도 미세먼지 농도 월~계절 시간 규모 중장기 예측

- 한반도 미세먼지 농도 영향 고위도 기후인자 확보

- 인공 신경망 기법 활용, 한반도 미세먼지 중장기 예측모델 개발

□ 필요성/기대효과

ㅇ 북극 육·해상 대기관측 인프라 생산자료 활용 체계 구축

ㅇ 극지 해양순환 및 해빙변화 예측 시스템 모델링 기반 기술로 활용 가능

ㅇ 북극과 한반도의 재해기상 발생 진단 및 전망 체계 구축

ㅇ 한반도 미세먼지 농도 중장기 예측용 인공 신경망 모델 구축에 기여

참고 13	[1-1/현안해결] 북극권 육상-대기-연안 환경변화 대응 및 활용기술 개발[p.11]

□ 연구목적

ㅇ 극지역에서의 급속한 글로벌 이슈(환경변화)의 원인 진단을 통한 미래 대응책 마련 및 과학영역 확대 등을 위한 북극권 연구 활동 강화

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘21~’24(4년간) / 19,800백만원

ㅇ 연구기관 : 극지연구소

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘21년	‘22년	‘23년	‘24년	계
예 산	4,800	5,000	5,000	5,000	19,800

□ 연구내용

ㅇ 북극 동토-대기환경기반 종합연구

- 북극 동토지역의 4차원적(시공간적) 종합 환경변화 파악 및 영향평가를 통한 동토 환경 변화가 온실기체 방출에 미치는 과정 이해

ㅇ 빙북극 동토 생태계의 생태계 구조 파악 및 기후변화가 생태계 생지화학적 순환에 미치는 영향 이해

ㅇ 북극 피오르드와 융해호 기후·환경 취약성과 회복력 이해

□ 필요성/기대효과

ㅇ 극지 육상(동토․생태)-대기-연안 영역의 3차원적 지속적 관찰과 자료축적 및 상호작용 분석을 통한 미래전망 제시

ㅇ 북극의 급격한 환경변화에 따른 실생활 영향(한파, 태풍 등) 파악을 위한 종합적이고 체계적인 과학활동 강화

ㅇ 북극이사회 옵서버 국가(‘13.05)로서의 책무 수행을 위한 ‘책임 있는 북극권 파트너’로서 북극권 거점 기반 환경변화 빅데이터 확보 및 글로벌 이슈 해결 역량 강화와 선도적 국격 향상

참고 14	[1-1/현안해결] 인공위성 원격탐사 기술을 활용한 북극해빙지도 작성[p.11]

□ 연구목적

ㅇ 북극 빙권 변화 파악을 위한 위성 원격탐사 산출물 개발

ㅇ 북극 빙권 변화 정량 분석을 통한 온난화 영향 평가

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’22(3년간) / 2,100백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘21년	계
예 산	700	700	700	2,100

□ 연구내용

ㅇ 원격탐사 기반 해빙 유형, 이동벡터, 두께 강도 산출을 위한 원천 기술 개발

- 북극 빙권 변화 위성관측 분석 기술 개발을 통해 기존 연구에서 제시되지 않았던 세계 최초 해빙 정보 산출물 제시

* 해빙 강도, 인공지능 기반 해빙 분류 및 예측 모델

ㅇ 빙권 시공간 변화와 기후요소별 영향도 분석 (온난화 영향평가)

- 극지-중위도권간 기후/환경변화 영향 분석

□ 필요성/기대효과

ㅇ 북극권 해양 및 육상 얼음의 감소는 신 북극항로 개척과 미답지역 자원 개발을 가능하게 하며, 이에 능동적인 대비를 위한 연구 활동 필요

ㅇ 북극권 인공위성 국제 공동관측망에 대한 능동적인 참여와 국내 아리랑 위성의 활용을 통한 위성기반 북극 빙권변화 관측 기술력 확보 필요

ㅇ 고해상, 고정밀 빙권요소 변화 시공간 정보 생성을 통해 기후 예측 모델 정확도 향상 및 인공지능 기반 해빙 분류 및 예측기술 실용화 기술 기반 확보

참고 15	(1-1/현안해결) 서남극 스웨이트 빙하 돌발 붕괴가 유발하는 해수면 상승 예측[p.12]

□ 연구목적

ㅇ 스웨이트 빙하를 중심으로 서남극지역 빙하의 돌발 붕괴 기작규명 및 전 지구적 해수면 상승에 미치는 영향 평가

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘19~’23(4년간) / 20,000백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.6.1~‘21.05.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘19년	‘20년	‘21년	‘22년	계
예 산	4,319	5,269	5,269	5,143	20,000

□ 연구내용

ㅇ 스웨이트 빙하 돌발 붕괴의 주요 물리기작 규명(빙상 및 빙붕 안정도 평가

- 빙상 하부 하천망 구조 및 역할 규명 연구, 빙붕 하부 용융 기작 연구

ㅇ 스웨이트 빙하 붕괴시점 예측 및 이로 인한 연구지역 빙상 질량 손실량 산정

- 빙상 동역학모델 예측 불확실성 완화 및 지역규모 빙권변화 미래예측 연구

ㅇ 스웨이트 빙하 붕괴 영향으로 인한 전 지구적 해수면 상승 기여에 관한 기후변화 시나리오 예측측 산정

- 지역규모 빙하 붕괴에 의한 전 지구적 해수면 상승 영향 연구

□ 필요성/기대효과

ㅇ 빙원 탐사기술은 빙하시추, 대기과학, 천문, 지구물리 등 남극대륙 연구 수행에 전반적으로 적용

ㅇ 전 지구 해수면 변동 예측 결과는 국내 연안 해수면 상승 수치 예측의 원천 자료로 활용, 국내 장기적 연안 방재 정책 마련에 활용 가능

ㅇ 빙권 장기관측자료 제공 및 지역급 빙상변화 모델 결과는 남극 대륙 및 전 지구 기후예측모델의 정확도를 향상하여 기후변화 재해 문제에 직면한 인류 공동의 현안 해결 및 신기후 체제 선제적 대응 방안에 기여

참고 16	[1-1/현안해결] 극지환경에서의 미세플라스틱 거동기작 통합관측 및 예측을 통한 지구적 영향평가 기술개발 [p.12]

* 부처 작성

참고 17	(1-1/현안해결) 남극해 해양보호구역의 생태계 구조 및 기능 연구 [p.12]

□ 연구목적

ㅇ 환경변화가 로스해 해양보호구역의 생태계 구조 및 상위포식자 아델리펭귄의 개체군에 미치는 영향 파악

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘17~’21(5년간) / 17,002백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.6.1~‘21.5.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘17년	‘18년	‘19년	‘20년	‘21년	계
예 산	1,902	956	1,531	2,031	10,582	17,002

□ 연구내용

ㅇ 로스해 해양보호구역의 생태계 구조와 기능

ㅇ 크릴의존성 아델리펭귄의 개체군 생태 연구

ㅇ 로스해 생태계에 영향을 미치는 환경변화 파악

ㅇ 남극해양생물 및 생태계 보전 관련 국제환경조약 쟁점 분석

□ 필요성/기대효과

ㅇ 로스해 해양보호구역의 관리에 필요한 기초자료 제공

ㅇ 연구 인프라 구축 및 공동활용을 통해 북빅토리아랜드 연안에서 연구 주도권 강화

ㅇ CCAMLR(Commission for the Conservation of Antarctic Marine Living Resources - 남극 해양생물자원 보존 위원회)에서 국가 위상 제고 및 국익을 지키기 위한 발언권 강화에 기여

참고 18	(1-1/현안해결) 남극특별보호구역 추가 지정 관련 [p.12]

□ 남극특별보호구역 개요

◦ ｢남극조약 환경보호 의정서(`91년)｣ 제5부속서(`02년)에 따라 남극특별 보호구역(ASPA, Antarctic Specially Protected Area) 체제 확보

◦ 남극특별보호구역 지정 제안국은 해당지역의 모니터링, 생태계 보호를 위한 활동 제한 등 관리계획을 수립·이행하고 남극조약협의당사국회의(ATCM)에 결과 보고를 수행

◦ 지정절차

관리계획 초안작성	⇨	CEP 제출 및 검토 (환경보호위원회)	⇨	ATCM 승인 (남극조약협의 당사국 회의)

* 남극특별보호구역 현황 : 현재 16개국 총 72곳

□ 우리나라 첫 번째 남극특별보호구역 지정(세종기지 인근)

◦ 남극조약협의당사국 중 15번째로 남극세종과학기지 인근 펭귄마을을 남극특별보호구역으로 지정(`09년, ASPA No.171)

◦ 현재 환경부의 용역사업*으로 매년 세종기지 인근 특별보호구역에 대한 생태 모니터링과 관리계획 수립 및 결과보고 등의 역할을 수행 중

* 남극특별보호구역 모니터링 및 남극기지 환경관리에 관한 연구

□ 우리나라 두 번째 남극특별보호구역 지정(장보고기지 인근)

◦ 제42차 남극조악햡의당사국회의(ATCM)에서 우리나라, 중국, 이탈리아가 공동으로 신규 남극특별보호구역 지정 공식 제안(`19.7월)

- 장보고기지 인근 인익스프레시블(inexpressible)섬* 주변

＊해양환경변화 관찰 지표종인 아델리 펭귄 번식지로 생태학적 가치가 뛰어나며 최근 관광 및 연구 목적으로 사람출입이ㅡ 증가로 보호관리가 시급

◦ 동 제안에 대하여 남극해양생물자원 보존협약(CCAMLR) 동의 획득(`19.10월)

◦ `20년 제43차 ATCM에서 승인 받을 예정이었으나, 코로나19로 인한 미개최로 `21년 ATCM에서 승인 예정

참고 19	(1-2/실용화) 극한지개발 및 탐사용 협동이동체 시스템 기술개발사업 [p.12]

□ 연구목적

ㅇ 극한지 사물 인터넷(IoET), 모바일 플랫폼 기술과 연계하여 극한지 관측 데이터를 수집, 저장, 처리할 수 있는 인프라 개발 및 이를 분석, 활용하기 위한 데이터 분석 솔루션 기술 개발

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘21~’25(5년간) / 11,500백만원

ㅇ 연구기관 : 극지연구소

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘21년	‘22년	‘23년	‘24년	‘25년	계
예 산	2,500	3,000	3,000	2,500	2,000	11,000

□ 연구내용

ㅇ 극한지 스마트 관측 스테이션 환경 구축 및 극한지 관측 스테이션 운용 거점 구축 및 운용 기술

ㅇ 탐사용 극한지 관측 장비 및 운용 기술 개발

- 지반 탐사용 레이더 개발 및 크레바스 탐지 등 인식 기술 개발

ㅇ 극한지 환경 정보 시스템 개발을 위한 표준화 데이터베이스 설계

□ 필요성/기대효과

ㅇ 극한지 사물인터넷(IoET) 실현 : 저비용/장거리 통신 지원을 통해 극지활동영역을 확장하여, 장소에 구애받지 않고 주도적 대륙탐사, 남·북극 해양탐사 및 남극지반조사, 극한지 환경 조사 등 수행

ㅇ 극한지 환경정보 시스템(세계 두 번째, 아시아 최초) 및 극한지 작업용 이동로봇 및 운용 시스템 구축

ㅇ 극한지 모니터링 비용 절감, 탐사 장비 국산화, 극한지 인프라 건설(운송로, 기지, 플랜트 등) 설계 요류 최소화로 경제적 손실 비용 절감

참고 20	[1-2/실용화] 혈액 동결 보존제 관련 과제 내용 및 기술이전 현황[p.13]

□ 연구사업 개요

◦ 사업명: 해양수산부 R&D “양극해미래자원탐사 및 활용기술 개발”  사업(’11 ~ ’15, 71.5억원)

◦ 연구책임자 : 극지연구소 임정한 책임연구원

◦ 연구목적 : 극지 인프라(쇄빙연구선 아라온)를 활용해 남·북극해의 해양생물 탐사와 유용물질 분석을 통해 극지해양생물의 보전가치를 규명하고 활용 기반을 구축

□ 혈액동결보존제 개요

◦ 기술의 명칭 : 슈도알테로모나스(Pseudoalteromonas) sp. Strain CY01 균주유래 세포외 다당을 함유하는 동결보호제

◦ 기술의 특징

- 혈액, 줄기세포 등 동물세포에 첨가하여 동결시 얼음의 결정(結晶)  성장을 억제 (얼음 결정은 동결시 세포를 파괴하는 요인)

- 해동시 세포가 다시 회복하여 높은 생존율 유지

□ 기술이전 및 기술개발 현황

◦ 기술이전 현황

- 이전일시 : 2018.6.27.

- 이전형태 : 특허권 양도

- 기술료 조건 : 선급기술료 12억원, 경상기술료 순 매출액의 3.5%

◦ 기술개발 현황

- 대량 생산 시스템 구축을 위한 연구가 진행 중이며 최종 KFDA 허가 확보를 통해 ‘22년 하반기 제품 출시 예정

[참고] 혈액동결보존제 성과과 도출된 과제의 세부 수행 내용

: 양극해 미래자원 탐사 및 활용 기술개발

□ 연구목적

ㅇ 극지 인프라(쇄빙연구선 아라온)를 활용해 남·북극해의 해양생물 탐사와 유용물질 분석을 통해 극지해양생물의 보전가치를 규명하고 활용 기반을 구축

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘11~’15(5년간) / 7,152백만원

ㅇ 연구기관 : 극지연구소

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘11년	‘12년	‘13년	‘14년	‘15년	계
예 산	1,430	1,431	1,430	1,430	1,431	7,152

□ 연구내용

ㅇ 극지해 해양생물자원을 국가 미래자원으로 인식하고 즉각적·지속적 종합 연구시스템 구축

ㅇ 의약용 치료제 개발을 위한 정밀활성 기술분석 개발

ㅇ 남·북극 해양생물 유래 추출물 대상 라이브러리 확보 및 분석시스템 구축

□ 필요성/기대효과

ㅇ 양극해 극한지 해양생물 확보 및 생명현상 이해를 통한 국가적 차원의 생명산업 원천 기술 확보

ㅇ 남극 국제사회에 대한 의무 이행과 남극해 영유권 분쟁 및 자원개발 가능성에 대비하여 적극적 국가 대응체계 마련을 위한 기초역량 확보

양극해 해양생물 확보
쇄빙연구선을 활용한 양극해역에 서식하는 다양한 생물 종 채집을 통한 연구 자료 수집
⇩
해양생물 분석
극지환경에 대한 적응과 대사 활동분석을 통한 신규 물질 발굴
⇩
해양생물 활용 가치 규명
극지해 해양생물의 생명기능과 관련된 체내 물질정보를 통해 신규 대사체 개발(의약, 산업소재 등)

참고 21	(1-2/실용화) 극지유래 생물자원을 활용한 항생제 후보물질 개발 [p.13]

□ 연구목적

ㅇ 극지.해양 항생제 발굴 플랫폼 기술 확립과 선도물질 개발

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’24(5년간) / 12,481백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘22년	‘23년	‘24년	계
예 산	2,481	2,500	2,500	2,500	2,500	12,481

□ 연구내용

ㅇ 극지/해양 유래 신규 생물자원 확보

- 극지 미생물자원 및 유전체 정보 Library 구축, 신규 항생물질 발굴

ㅇ 극지유전자원 활용 항생제 선도물질 변형 효소 개발

- 극지/해양 유래 항생제 변형 효소 발굴 및 개량

- 항생물질 변형 효소의 촉매반응 카달로그 완성

ㅇ 극지/해양 유전자원 활용 신규 항생제 선도물질 개발

- 극지/해양 유래 변형효소를 활용한 신규활성 항생물질 발굴

- 항생제 선도물질의 구조분석 및 활성 검증

ㅇ 항생제 선도물질 항생제 선도물질 대량생산 기술 개발

□ 필요성/기대효과

ㅇ 차세대 항생제 선도물질의 임상시험을 통한 글로벌 항생제 개발은 경제적 가치 창출 및 국민의 건강한 삶에 기여할 것으로 기대

ㅇ 국내기업 및 외국 제약 회사와의 공동개발 또는 기술이전을 통한 실용화 추진으로 관련 제약산업 발전에 기여

ㅇ 극지유래 항생제 개발사업은 신약 개발을 위한 기반이 되는 사업으로 극지 생명과학분야 기초연구와 의료 R&D 분야 및 실용화 연구 단계를 연계시켜 주는 매개적인 역할 수행

참고 22	(1-2/실용화) 극지 지의류 유래 항치매 치료제 실용화 연구 [p.13]

□ 연구목적

ㅇ 극지 지의류 유래 신규 항산화제(라말린 유도체) 활용 알츠하이머성 항치매치료제 실용화를 위한 민간 기술이전 추진

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘21~’24(4년간) / 11,500백만원

ㅇ 연구기관 : 극지연구소

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘21년	‘22년	‘23년	‘24년	계
예 산	2,500	3,000	3,000	3,000	11,500

□ 연구내용

ㅇ 극지 지의류 유래 항치매 치료제 발굴

- 라말린을 이용한 유도체 합성(10종 이상) / 라말린 유도체 항치매 후보약물 확보(3건이상) / 약물 라이브러리 확보 및 구조분석

ㅇ 유도체 및 후보약물 타겟 스크리닝 및 항치매 후보약물 약물기전 규명

ㅇ 항치매 치료제 상용화 자료 확보

□ 필요성/기대효과

ㅇ 2024년 전 세계 치매환자는 약 5,000만 명으로 추정되며, 치매환자 관련 시장 규모는 최소 13.5조원이 넘을 것으로 예상

ㅇ 현재 개발·상용되는 치매 치료제는 증상완화를 위한 효과를 가지고 있어 치매 예방 및 근원적 치료를 위한 약물 개발 필요

ㅇ 극지 고유생물 유래 대사체를 활용하여 항치매 치료약물을 도출하고 세계최초로 근원적 치료법 개발을 통한 약물개발 시장의 선점 가능

ㅇ 극지생물 유래 신규 바이오소재를 활용하여 항치매치료 약물을 도출, 치매치료의 치료법 개발 성공 시 약물개발 시장 선점 가능

참고 23	(1-2/실용화) 극지 바이오신소재 상용화 구축 사업 [p.13]

□ 연구목적

ㅇ 극지 고유생물 유래 대사체를 활용한 바이오 소재 상용화 및 극지 생명자원 보존가치 규명

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’25(6년간) / 6,300백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘22년	‘23년	‘24년	‘25년	계
예 산	1,050	1,050	1,050	1,050	1,050	1,050	6,300

□ 연구내용

ㅇ 극지 고유생물 대사체 상용화

- 바이오신소재 상용화 기반기술 개발 및 유효 대사체 기업이전

ㅇ 극지 고유생물 대사체 활용가치 규명

- MS-data 확보 및 자료 고도화 및 추출불 확보 및 DB화 등

- 신규 대사체 탐색 및 물질특성 규명(의약품 및 산업용 효소 & 바이오폴리머)

ㅇ 극지 고유생물 탐사

- 극지생물 확보 : 남극세종기지, 북극다산기지, 러시아 야쿠타 생물탐사

- 대사체 생성경로 (Metabolic flow) 확보 / 유용 대사체 확보생물의 기탁 (KCTC)

□ 필요성/기대효과

ㅇ 극지 고유생물에 대한 보전가치를 규명”하고 이들의 환경적응 생리기작과 관련한 대사체를 확보하여 국가생물공학산업의 새로운 패러다임으로 다양한 신규 바이오소재의 활용가치를 제시

ㅇ 남극 국제사회에 대한 기여를 통한 남극 영유권 분쟁과 자원개발 시점에 대비하여 적극적인 국가 대응체계 마련을 위한 기초역량을 확보하고 국가생명공학산업에 기여

참고 24	(1-2/실용화) 포스트 극지유전체프로젝트: 극지 유용유전자 발굴을 위한 기능유전체 연구 [p.13]

□ 연구목적

ㅇ 극지생물의 유전체 기반 활용가능 유전자원 발굴

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’22(3년간) / 3,012백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘21년	계
예 산	1,112	1,000	900	3,012

□ 연구내용

ㅇ 극지 대표생물의 유전체 정보 분석을 통한 극지 특이적 유전체 특성 규명

ㅇ 극지 식물의 근권토양과 지의류 등의 환경시료 활용

ㅇ 극지생물의 표준 유전체 지도 작성 및 분석을 통한 유용유전자 스크리닝

ㅇ 극지 유용유전자 구조 및 기능 규명

ㅇ 극지 메타지놈을 활용한 기능기반 신규 효소 탐색기술 확립

ㅇ 비교 유전체학적 분석을 통한 극지적응 유전자 발굴 등

□ 필요성/기대효과

ㅇ 극지 생명현상의 이해와 해석 정보를 바탕으로 새로운 생명자원을 개발하기 위한 4차 산업혁명의 핵심 생물자원 정보 제공

ㅇ 극한 환경 적응관련 핵심 유전자 형질전환 활용 시 국가적 이익 창출과 더불어 반복되는 저수온, 고수온, 적조 등의 급격한 환경변화로 인한 수산생물의 피해 저감을 통한 국내 수산양식산업 전반의 사회 문제 해결 가능

ㅇ 우수 유전형 및 표현형을 기반으로 한 핵심군집은 향후 수산 원예 등 육종 소재로 활용 가능

참고 25	(1-2/실용화) 얼음의 미세구조 특성연구를 통한 저온 정화기술 및 환경/에너지 신소재 개발[p.13]

□ 얼음 화학 반응을 통한 오염물질 제거 기술

◦ 얼음 표면 및 내부에서 생성되는 유사액체층으로 인하여 얼음의 특수한화학반응이 일어나며, 이는 오염물질 정화기술 및 신소재 합성의 기본이 됨.

- 얼음을 100 % 고체라고 생각하지만, 현미경으로 보면 얼음의 표면과 내부에 완전히 얼어붙지 않은 ‘유사액체층(준액체층, Liquid-like Layer)’이 발견됨.

	① 얼음 결정 사이에 생성된 유사액체층 ② 유사액체층에 농축되어있는 무기물(산화철 입자)

① 독성이 강한 중금속인‘6가 크롬*’을 1시간 동안 얼리면 인체 유해성이 낮은 3가 크롬으로 환원 시킬 수 있음.

*6가 크롬은 보통 도금 공정에서 발생하고, 자극성이 심하며 발암물질로 구분됨.

② 또한, 얼음의 유사액체층에 6가 크롬과 수소 이온 등이 함께 농축되면 pH가 낮아지고, 3가 크롬으로의 전환이 수월해짐.

③ 이를 활용하여, 폐수 등의 독성 완화, 오염물질 제거 등을 더욱 저렴한 비용과 친환경적인 방법(추가적인 화학물질 첨가 필요 없음)으로 정화기술 개발 가능

□ 얼음 표면에서 전도성 고분자 합성을 통한 신소재 개발

◦ ‘전도성 고분자’는 유연하면서도 투명한 디스플레이 소재, 태양전지 및 연료전지 전극 등에 적용될 수 있는 재료로서, 최근 연구가 많이 이루어지고 있으나 가공성이 좋지 않아 아직까지 시장성이 확보되지 않았음.

◦ 하지만 최근 얼음표면에서 전기전도도가 매우 뛰어난 2차원 전도성 고분자 물질을 대면적으로 합성한 바 있음.

	[그림] 얼음에서 합성한 폴리아날린(왼쪽)과 대표적 전도성 고분자인 PEDOT:PSS(오른쪽)

◦ 얼음표면의 얼음 결정성이 전도성 고분자 결정화에 미치는 과정을 명확하게 규명하면, 디스플레이나 태양전지 및 연료전지 소재 시장에서 가치를 가지는 상용화가 가능함.

참고 26	(1-2/실용화) IP 경영체계(포트폴리오) 설명자료[p.13]

□ 추진 목적

ㅇ 정부정책*에 부합하고, 보유 기술에 대한 활용전략 수립 및 기술이전 체계 내실화를 위한 IP 경영체계 구축

* 제 2차 국가지식재산 기본계획(2017∼2021)

3. 공공연구기관의 선도적 IP 경영 강화 (3-1. 출연(연) IP 경영전략 도입)

ㅇ 출연(연) 별 특성에 맞는 IP 경영전략 강화

ㅇ IP 경영전략을 기관경영계획서 및 기관평가에 반영

ㅇ IP 경영진단을 기반으로 IP 전략 컨설팅 본격화

** (국가과학기술연구회) ‘18년 중 각 출연(연)에 대한 IP 경영전략컨설팅 지원계획을 수립하고, ’19년부터 출연(연)별 IP 경영전략 수립 본격 추진

□ 추진 내용

ㅇ IP 경영체계 마련을 위한 단계별 추진계획 수립(특허전략→IP경영진단→IP경영체계)

구분	1단계(`19년)	2단계(`20년)	3단계(`21∼`22년)
추진 방안	신규 실용화 연구과제 특허전략 수립을 통한 IP 포트폴리오 구축	IP 경영진단	IP 경영체계 구축
추진 방법	한국특허전략개발원 정부 R&D 특허전략 지원 사업	용역 계약 체결 (다래전략사업화센터)	용역 계약 예정
사업비	총 130백만원 (기관 부담 65백만원, 정부지원 65백만원)	총 20백만원	총 30백만원(예정)
주요 내용	우수특허 창출전략 지원(특허 이슈, 시장동향, 특허 포트폴리오 구축 등) 기술사업화 전략 및 R&D 로드맵 수립	IPMI-NST* 모형을 활용한 IP 경영 진단 실시 (환경분석, 모형 분석, 전략 우선순위 도출 등)	단기/중장기 IP경영 전략 로드맵 수립, 연차별 세부 전략 및 실행과제 도출

* IPMI-NST(Intellectual Property Managemente Index-NST) : 국가과학기술연구회가 출연(연)의 특성을 반영하여 진단이 가능하도록 2012년 개발된 IP경영진단 (IPMI-ISTK) 구조를 재설계된 모형

□ 기대 효과

ㅇ 기관 차원의 IP경영체계 수립을 통해 향후 극지연구소 연구과제의 범위를 극지 바이오 연구분야 이외에도 다양한 분야로 확대

ㅇ 논문 위주의 성과 창출에서 IP 창출로도 확대함으로써, 기술사업화·창업지원 등 활발한 사업화 활동으로 연계

참고 27	(1-2/실용화) 국내 산‧연 극지공동연구프로그램 (Polar Industrial Program, PIP 사업)[p.13]

□ 연구목적

ㅇ 산‧연 협력 강화를 위한 사업 추진과 극지 연구분야* 新 산업(기술) 발굴‧육성

ㅇ 극지연구 수행간 필요한 장비 및 기술 개발과 성과 확산(사업화 등)

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘14년 ~ 계속 / 계속

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	`21년	`22년	`23년	`24년	계
예 산	500	500	500	500	500	2,500

□ 추진 현황

연도	과제명	수행기관	비고
‘17	심해용(1,000M급) 해저 암반 시추 및 코어 채취 기초 기술 개발*	㈜신양기술
	극지 빙하구조 분석 레이다 국산화**	㈜유텔
‘19	극지 빙하 코어 전기 전도도 측정기 개발***	로펨솔루션
	극저온성 미세조류의 대량 배양 및 회수 시스템 구축****	㈜알지텍
‘20	극지 무인비행 관측을 위한 다중센서 플랫폼 및 센서 검보정 융합 기술 개발 과제 지원 예정	㈜쓰리디랩스

* 심해용(1,000 m 이내) 암반 시추 장치의 전력공급 장치 및 자동제어 시스템 개발

** 얼음속에 장기간 거치할 수 있는 저전력 레이다 개발을 통해 레이다 신호수집으로 빙하구조 분석

*** 극지 환경에서 사용하기 적합한 휴대용 정밀 측정기 내재화 및 실외 극지 환경에서 사용되는 기존 빙하 전도도 측정기 개선

**** 극저온성 미세조류 대량 배양 및 회수 시스템 개발 / 국내 미세조류 관련 산업의 발전 기반 구축

□ 필요성/기대효과

ㅇ 개발된 장비의 극지 현장에서의 활용을 통한 연구 수월성 강화

ㅇ 맞춤형 장비 개발을 통해 연구 수월성을 강화하고 장비 국산화로 비용 절감 효과 및 외산장비 의존 탈피

ㅇ 개발된 장비와 기술의 사업화를 통해 중소기업 육성 및 극지 신산업 발굴·육성

참고 28	(1-3/신비즈니스) 북극 해저지질 및 해저환경 변동 연구[p.15]

□ 연구목적

ㅇ 급격한 해빙감소로 접근 가능한 북극해 미답해역에서의 해저지질 및 자원정보 선점과 지구온난화를 가속화시키는 해저환경 변화 연구 필요

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘21~’26(6년간) / 12,600백만원

ㅇ 연구기관 : 극지연구소

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘21년	‘22년	‘23년	‘24년	‘25년	‘26년	계
예 산	2,200	2,400	2,000	2,000	2,000	2,000	12,600

□ 연구내용

ㅇ 북극해 미답지역 해저지질 탐사 및 정밀 해저탐사자료 웹기반 DB 구축/제공

ㅇ 기후변화에 따른 북극해 해저환경변화 연구

ㅇ 해저자원 부존특성 연구 및 해저관측/탐사기술 고도화

ㅇ 러시아, 캐나다 등 북극연안국 관할해역 및 북극 공해상 공동탐사

□ 필요성/기대효과

ㅇ 러시아, 캐나다 등 북극연안국 관할해역 및 북극 공해상 공동탐사

ㅇ 글로벌 이슈로 부각되는 ‘지구온난화의 시한폭탄’인 북극 해저메탄 방출 현상이 지구온난화에 미치는 영향 규명 연구 필요

ㅇ 북극 해저지질/자원정보 선점과 국내관련 산업체/연구기관에 GIS 기반의 해저탐사자료 제공 및 활용

ㅇ 캐나다, 러시아 등 북극연안국의 배타적경제수역(EEZ) 내에서의 공동연구탐사 수행으로 북극진출협력 파트너십 구축 및 과학외교에 기여

참고 29	(1-3/신비즈니스) 해저지질 정보 연구의 필요성[p.15]

□ 사업내용

ㅇ (목적) 급격한 해빙감소로 접근 가능한 북극해 미답해역에서의 해저지질 및 자원정보 선점과 지구온난화를 가속화시키는 해저환경 변화 연구 필요

ㅇ (필요성) 급격한 북극 해빙 감소에 따른 북극해 미답 지역의 북극해 해저지질정보 확보 및 국제적 이슈인 지구온난화 영향 규명 연구 선도

- 북극해의 약 90% 면적이 아직 탐사가 이루어지지 않은 미답해역

* 미답지역에 대한 선제적 탐사를 통해 비북극권 국가 중 가장 많은 서북극해 해저정보 보유국 수준 근접 가능 (독일 대비 2018년 약 70% → 2026년 90% 달성)

- ‘지구온난화의 시한폭탄’인 북극 해저메탄방출현상이 지구온난화에 미치는 영향 규명 연구 필요

* 전세계적으로 관측 자료가 부족한 북극 해저의 대규모 메탄가스방출현상에 대한 현장탐사 자료 및 연구결과 제시를 통해 북극 연구선도국 위상 확보

□ 연구 필요성

ㅇ 최근 북극 해빙의 급격한 감소로 탐사가 가능해진 북극 해저의 미답 지역에 대한 북극해 해저지질 및 자원정보 확보 경쟁

* 북극해에는 400 GtC(gigatons of carbon) 규모의 가스하이드레이트, 약 900억 배럴(bbl)의 석유, 392억 톤의 천연가스 부존량 추정

ㅇ 글로벌 이슈로 부각되는 ‘지구온난화의 시한폭탄’인 북극 해저메탄 방출 현상이 지구온난화에 미치는 영향 규명 연구 필요

* 북극해 영구동토층의 대규모 메탄방출은 지구온난화를 가속화시켜 전세계적으로 약 600억불(약70경원)의 경제적 손실 유발 예측(네이처誌, 2013.07.25.)

□ 기대효과 및 활용방안

ㅇ 북극 해저지질/자원정보 선점과 국내관련 산업체/연구기관에 GIS 기반의 해저탐사자료 제공 및 활용

* (자원개발 사전조사자료 획득비용 절감) 해당업계를 통한 다중채널탄성파(MCS) 자료 구입 비용은 대략 0.5백만원/km으로(출처: 한국석유공사 ’11), 2019년 아라온호 동시베리아해 / 척지해 탐사에서 획득한 4,500km의 MCS자료의 경우 약 30억원의 경제적 가치 창출

참고 30	(2-1/북극고위도) 북극 고위도 – 위도상 고위도 기준[p.16]

□ 북극 고위도 기준

ㅇ 현재 아라온호가 진출할 수 있는 지역 : 북위 77°

* 북극 해빙이 많이 줄어든 경우 최대 79°까지 가능

ㅇ 일반적으로 통용되는 북극 고위도 지역 : 북위 80°

참고 31	(2-1/북극고위도) 북극해 국제공동연구 세부 설명[p.16]

□ 북극공동생물관측 (DBO, Distributed Biological Observatory)

ㅇ (기간) 2010~계속

ㅇ (주요 내용) 태평양북극그룹(PAG) 참여국 쇄빙연구선 활용 베링해, 척치해, 보포트해 지역 생물학적 환경변화 공동 관측 수행(한·미·일·중·캐·러)

* 생물다양성이 확보되어 있는 연구 지역의 해양 생물 샘플링 구현

ㅇ (참여 국가) 한국, 미국, 일본, 중국, 캐나다, 러시아

ㅇ 미국 국가과학재단(NSF)와 국립양해양대기국(NOAA)의 후원으로 운영됨

□ 태평양북극 기후 생태계관측 (Pacific Arctic Climate Ecosystem  Observatory)

ㅇ (기간) 2014~계속

ㅇ (주요 내용) 태평양북극그룹(PAG) 참여국 쇄빙연구선을 활용하여 척치해부터 캐나다 유역(Canada Basin) 까지의 기후·생태계 공동 관측 수행 (한·미·일·중·캐·러)

□ 북극해통합동시조사 (SAS, Synoptic Arctic Survey)

ㅇ (기간) 2020~2021

ㅇ (주요 내용) 환북극해 해양 생태계의 물리적(지리적) 생산성 변화, 탄소 사이클과 산성화, 생태계의 반응 등을 중심적으로 연구 (한·미·영·일·중·캐·독·스웨덴·덴마크)

ㅇ 각 국가의 연구선들(쇄빙연구선 포함)의 공동활용을 통해 데이터를 공유하는 프로그램

[그림1] DBO 주요 공동 연구 지역 (빨간 상자)	[그림2] SAS 잠정 항해 지역(하얀 선 주변)

참고 32	(2-2/내륙루트 개척) 남극내륙연구를 위한 내륙진출루트 개척과 지원 시스템 구축[p.17]

□ 연구목적

ㅇ 남극내륙 연구 수행을 위한 내륙진출루트 개척 및 지원시스템 구축

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’22(3년간) / 6,000백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘21년	계
예 산	2,000	2,000	2,000	6,000

□ 연구내용

ㅇ 장보고기지로부터 내륙연구거점캠프 구축 후보지까지 육상 보급로 개척

ㅇ AWS 설치, 빙설시료 채집 등 환경영향평가 대응 기초 환경자료 조사연구

ㅇ 유관기관 협업을 통한 내륙 탐사 기술 개발

ㅇ 육상레이더를 이용한 코리안루트 구간 크레바스 탐사

ㅇ 남극내륙진출루트 개척을 위한 초기환경영향평가서(IEE) 작성

□ 필요성/기대효과

ㅇ 남극점진출과 제3 내륙기지 확보

ㅇ 연구거점을 중심으로 중장기 다학제/융복합 연구과제 발굴

ㅇ 무인 관측장비 운영 기술개발을 통해 남극내륙 연구효율 향상

ㅇ 천문관측 최적지인 남극 내륙에 대한민국 최초의 종합천문관측소 운영

ㅇ 저전력 고단열 스마트 컨테이너기술개발을 통해 북극항로, 아시아 하이웨이 등 극한환경을 통과하는 물류시스템 비용절감

ㅇ 남극 과학기지 주변에 생산된 상세 기상장 정보를 바탕으로 기지 주변 탐사활동에 필요한 상세 기상 정보 제공

참고 33	(2-2/내륙루트 개척) 남극내륙연구의 의미 [p.17]

□ 남극 내륙연구의 수행 의미

ㅇ 선도국들의 남극 내륙 진출과 연구 현황

- 현재 남극에는 33개국 92개 기지 중 해안에서 500km 이상 떨어진 내륙 기지는 6개국 6개소 뿐 (미국, 이태리/프랑스, 러시아, 중국, 일본)

- 내륙기지 보급을 위해 자체 항공망과 고유의 내륙 육상 운송 루트 운영

* 특히, 남극 내륙 육상 루트를 트래버스라고 부름

- 최근에는 중국도 기존 내륙기지까지 잇는 새로운 육상 루트 개발 추진

ㅇ 남극내륙 연구 분야 및 의의

① 심부빙하시추 : 지구의 기후변화기록 복원을 이를 통해 미래 기후 예측

② 천문우주연구 : 남극 내륙 고원지대는 공기가 희박하고 대기 중 먼지가 거의 없어 지구상 최고의 천문 관측지

* `17년 미국 아문젠-스콧기지에서 2,000m 빙하 아래 설치한 아이스큐브 검출기를 통해 세계 최초로 외계에서 방출된 중성미자 관측

** `19년 이벤트 호라이즌 망원경 시스템을 활용 인류 역사상 최초로 지상에서 블랙홀 촬영에 성공

③ 빙저호* 연구

·고립된 극한 환경(극저온에 빛과 양분이 없는 환경)에서 생태계 진화 연구를 통해 우주 생명체 관련 연구에 대한 단서를 제공

·빙저호가 남극 빙상의 거동 및 감소에 미치는 영향을 파악하여 해수면 변동에 대한 예측 정확도 제고가 가능

* 빙저호(subglacial lake) : 수백m∼수㎞ 두께의 빙하 아래에 존재하는 호수

** 미국과 영국 외에는 빙저호 시료 채취에 성공한 국가가 없으며, 특히 외부 환경에 의해 오염되지 않은 빙저호 호수물 시료 채취 성공사례는 없음

④ 극한기술(Extreme Engineering) 및 안전기술 혁신 가능

·고단열 방한 기술, 극저온 환경 무인탐사 로봇 및 이동체 기술, 발열페인트, 극한지 탐사복 기술 등 개발 가능

·극한 환경에서 첨단, 무인 건설기술 확보를 통해 급격한 환경변화와 자연재해를 극복할 수 있는 건설구조물의 안정성 확보 기술 등을 확보 가능

·극한지를 산·학·연 테스트베드로 활용하여 4차산업 기술을 적용한 극한기술 개발을 통해 어떠한 환경에서도 운용이 가능한 기술 확보 가능

□ 빙하연구를 통한 과거 환경복원과 미래 예측의 연계성

◦ 심부빙하를 시추하는 이유는 시추를 통해 과거 100만년된 빙하시료를 확보한 것임. 빙하시료*(빙하코어)를 분석하여 확보한 물리학적/생지화학적 자료를 바탕으로 과거 특정 시기의 기후복원과 기후변화의 원인을 밝혀 미래의 변화상을 예측할 수 있음

* 과거 대기를 그대로 간직하고 있는 유일한 시료인 빙하코어를 통해 고해상도 기후·환경변화를 분석하여 과거의 자연적·인위적 환경변화 특성을 규명하여 기후 변화의 원인, 과정, 영향 등을 파악할 수 있음

◦ 심부빙하연구와 병행하는 빅토리아랜드 빙하연구는 과거 2000년간 자연적, 인위적 요인을 복원하고 규명하고 있음. 빙하연구는 과거 자연적 변화상과의 비교를 통해 인류의 활동이 실제로 기후변화에 얼마나 영향을 미치는지에 대한 평가도 가능

◦ 지구의 기후는 약 100만년 전에 빙하기-간빙기 주기가 4.1만년에서 10만년 주기로 급격히 변화하였고, 과거 약 12만년전에는 현재보다 2~3℃ 더 높은 온도를 유지하던 시기가 있었음. 심부빙하코어의 분석을 통해 지구의 온도가 변해가는 기후변화를 파악하고 미래의 지구 환경변화를 예측하는 것이 가능함

◦ 이러한 연구 목적을 위해 우리나라는 100만년까지의 기후 복원을 목표로 세계 최고 수준의 초극미량 빙하코어 분석기술 개발과 러시아, 호주 등이 참여하는 국제공동연구에 주도적 참여를 추진하고 있음

* 국제심부빙하시추 네트워크 활용 대기-빙상 상호작용의 자연적·인위적 특성 규명(~22년, 총 119억)

참고 34	(2-2/내륙루트 개척) 남극 David 빙하 빙저호 열수시추 기술 개발 [p.17]

□ 연구목적

ㅇ 세계적 수준의 빙저호 탐사 및 자료분석기술 보유

ㅇ 남극 심부 빙저호 시추 원천기술 확보

ㅇ 세계 최초 남극 심부 빙저호 (2,000m 급) 청정열수시추를 위한 국제 공동 프로그램 개발

□ 연구개요

ㅇ 연구기간/총 연구비 : ‘20~’22(3년간) / 3,000백만원

ㅇ 연구기관('20년 연구기간) : 극지연구소(’20.1.1~‘20.12.31)

ㅇ 연도별 투자계획

(단위 : 백만원)

연 도	‘20년	‘21년	‘21년	계
예 산	1,000	1,000	1,000	3,000

□ 연구내용

ㅇ D2 빙저호 (가칭) 규모 및 수리적 특성 파악

ㅇ D2 빙저호 시료 현장분석을 위한 이동식 청정실험실 개발

ㅇ 한-영 공동 빙저호 시추 프로그램 개발 및 열수 시추기 설계

□ 필요성/기대효과

ㅇ 데이비드 빙하 빙저호 탄성파 탐사자료 확보 및 지구물리 특성 파악

ㅇ 빙저호 탐사분석기술 고도화 및 남극내륙 빙저호 시추 최적위치 선정

ㅇ 독자적 심부 빙저호 시추를 위한 원천기술 보유

ㅇ 세계 최초 2,000m 급 심부 빙저호 시추와 호소수 및 퇴적물 시료 확보

참고 35	(2-2/내륙루트 개척) 청정 열수시추 기술의 의미[p.17]

□ 심부 빙저호 연구의 필요성

ㅇ 심부 빙저호는 수천 미터 두께의 남극대륙 빙하 아래 위치한 호수임

ㅇ 현재 남극대륙에는 400개 이상의 빙저호가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 외부 환경과 오랜 기간 단절되어 있는 빙저호 환경 특성 상 빙저호 시추를 통해 극한 환경에서의 생태계 진화, 빙저호와 유사한 외계행성의 생명체 존재 가능성 유추 등 최첨단 극지연구를 수행할 수 있는 환경시료로 여겨짐

ㅇ 빙저호는 빙하의 흐름에 영향을 미치는 것으로 알려져 있어 빙저호 시추를 통해 미래의 남극빙하 소멸과 이에 따른 해수면 변동을 정확하게 예측하기 위한 연구 수행이 가능함

□ 남극내륙 심부 빙저호 국제연구 동향

ㅇ 러시아는 2011/12년 남극 보스톡 기지에서 3,668m 깊이의 빙저호 시료를 획득하였으나 시추과정에서 시료의 오염문제가 지속적으로 제기됨

ㅇ 미국은 2013년 세계 최초로 800m 두께의 Willans 빙저호에서 호소수 및 호서퇴적물 시료를 시추하여 생명체의 존재를 확인하였으며, Mercer 빙저호에서 2번째 빙저호 시추 계획 중임

ㅇ 영국은 2018년에 Rutford 빙하의 빙저호에서 2,000m 깊이의 빙저호 호수 퇴적물 시추에 성공하였으나 오염문제로 호수물 시료는 획득하지 못함

□ 청정 열수시추 기술의 의미

ㅇ 2,000m 깊이의 빙저호에서 오염되지 않은 호소수 시료를 획득하기 위해서는 빙저호 시추 시스템 전반에 걸쳐 오염제어가 필수적임

ㅇ 극지연구소는 세계 최고 수준의 청정실험 기술을 보유하고 있는 바, 기존의 열수시추 시스템에 청정실험 기술을 결합하여 세계 최초로 2,000m급 빙저호 시료를 확보함으로써 이 분야의 선도적 연구 수행 가능

참고 36	(3-1/개방형 연구체제) 남극장보고과학기지 모듈형 연구시설 지원체계 구축[p.18]

□  사업개요

ㅇ (목적) 남극장보고과학기지 거점 연구 활성화를 위한 중장비보관동 신축 및 보호시설 구축 등 (중장비보관동 연면적 700㎥(지상층) 외 모듈러 및 보호시설 구축)

ㅇ (사업기간) 2021년 ~ 2024년 (4년)

ㅇ (총사업비) 13,020백만원

* (내역) 중장비보관동 신축 32억 / 기지운영 필수시설 보수 33억/ 자재운송 용선비 40억/ 모듈러 구축 25억

구 분	2021	2022	2023	2024	총사업비
예산(백만원)	480	5,071	6,000	1,469	13,020

□  추진 필요성 (기대효과)

ㅇ (중장비 보관동 신축) 남극 동계기간 중 옥외 보관으로 발생하는 내구성  저하와 상시 유지보수에 의한 최적의 중장비 관리를 위하여 신규 중장비 보관동 신축이 필요

ㅇ (기지운영 필수시설 보수) 남극 동계기간 기지운영의 핵심을 담당하는 유류탱크와 관랑의 동파 위험을 줄이고, 차질없는 연구지원을 달성하기 위하여 기지운영 필수 시설에 대한 보호시설 구축 및 노후설비 교체 필요

ㅇ (컨테이너형 건물 장착 모듈러 구축) 기지의 인적·물적자원 확대에 따른 공간부족 해소와 효율적인 물자 관리를 위해 컨테이너 적치설비 구축 필요

<현재 중장비보관동 상황> (포화상태)	<기존 중장비보관동 외부> (공간부족으로 극한지 노출)	<유류탱크 현황> (과다 적설로 동파위험 증가)	<타국 모듈러구축 사례> (이탈리아 마리오쥬켈리 기지)

참고 37	(3-1/개방형 연구체제) 극지환경 재현 실용화 센터 건립[p.19]

□ 사업개요 ㅇ (목적) 극지특수시료 제공 및 산·학·연 공동활용을 통한 극지연구 플랫폼 역할 수행 * 지하1층, 지상3층 / 연면적 6,950㎡(2,102평) ㅇ (사업기간) 2019년 ~ 2022년 (4년) ㅇ (총사업비) 18,550백만원(출연금: 14,550 , 자부담: 4,000)	<조감도>

□ 사업 필요성 및 지원근거

ㅇ 극한환경(영하 40℃, 초속 20㎡) 재현이 가능한 연구시설 구축을 통해 국내 연구자들이 직접 극지에 가지 않더라도 극지시료를 활용한 공동연구가 가능하도록 극지연구 실용화 협력 플랫폼 구축 필요

※ 기존 문제점

- (수요 증가) 극지시료의 희소성으로 인해 매년 극지시료를 활용한 연구수요 증가

- (시료제공 한계) 극저온, 진공 및 청정 상태의 보관, 반출 및 운송이 필요한 극지 시료의 특수성으로 인해 외부 활용빈도는 극히 저조

- (시‧공간적 제약) 극한환경(영하 40℃, 초속 20㎡) 재현이 가능한 연구시설은 국내 전무하여, 극지현장을 직접 가지 않고서는 관련 장비 테스트 및 연구수행 불가능

※ 극지환경 재현 실용화 센터 건립 이후(기대효과)

- 시료의 특수성으로 인해 보관 및 운송이 어려운 국가적 재산인 극지시료를 국내 연구자들이 자유롭게 이용할 수 있는 실험환경 제공을 통해 국내 극지연구 활성화 및 산업화 촉진

ㅇ 지원근거 : 제3차 남극연구활동 기본계획(‘17~‘21, ‘17.4월)

※ 제3차 남극연구활동 기본계획(‘17.4월, 국과심) ☞ 추진전략2.「 남극연구 지원기반 선진화」의 핵심과제에 해당 : 극지 산·학·연 협력관 건립(`18～`20)을 통해 극지연구 전문기관을 중심으로 효율적인 연구협력체계 구축

□ 추진경과

ㅇ 2015.12월 “협력관 건설부지 무상공급(안)”인천시의회 의결(제228회 정례회)

ㅇ 2016.12월“극지환경 재현 실용화 센터 건립”을 위한 기획연구 수행(~ ‘17.4월)

ㅇ 2017. 4월「제3차 남극연구활동진흥 기본계획」원안 의결

ㅇ 2018.  6월 과학기술정보통신부 국과심 심의를 통한 사업 적정성 확보

ㅇ 2019. 1월 조달청 맞춤형서비스(기획·설계관리) 약정 체결

ㅇ 2019. 6월 설계공모 심사 및 설계용역 적격자 계약 체결

ㅇ 2019. 9월 소내 건설추진위원회 구성 및 운영

ㅇ 2019.12월 건설부지 토지임대차 계약 체결(연구소-인천경제자유구역청)

ㅇ 2020. 2월 인천경제자유구역청 경관위원회 심의 완료

ㅇ 2020. 4월 중간설계 완성 및 설계도서 납품

ㅇ 2020. 7월 수도권정비위원회 심의안건 상정 요청했으나, 현재 상정 보류 상태

□  3차년도 추진 계획(2021년)

ㅇ 2021. 상반기 수도권정비위원회 심의안건 재상정 추진

□  연차별 투자계획

(단위 : 백만원)
구 분	2019년	2020년	2021년	2022년	합 계
합 계	1,000	4,065	7,794	5,691	18,550
출연금	1,000	4,065	5,794	3,691	14,550
자체재원	-	-	2,000	2,000	4,000

참고 38	(3-2/국제 거버넌스) 남극조약협의당사국회의[p.20]

□ 남극조약협의당사국(ATCM) 개요

◦ 남극조약 제9조에서 원초서명국 12개 국가 (1959.12.1. 워싱턴에서 12개국가 서명 체결)에 남극조약운영의 실질적 권한을 부여하고 있음

◦ 이후 17개 국가가 남극조약협의당사국(ATCP) 지위를 획득하였음

- 우리나라는 1989.10월 남극조약협의당사국 지위를 획득

* 남극과학기지 운영 및 연구활동을 통한 남극과학연구 진흥에 기여여부가 지위획득의 선결조건으로 작용(우리나라는 세종과학기지 준공(`88.2월) 후 당사국 지휘 획득)

[남극조약협의당사국(29개국) 현항]

가입분류	국가명
원초서명국 (12개국)	아르헨티나, 호주, 칠레, 프랑스, 뉴질랜드, 영국, 노르웨이 미국, 러시아, 일본, 남아프리카공화국, 벨기에
추후서명국 (17개국)	폴란드, 독일, 인도, 우루과이, 중국, 이탈리아, 스페인, 스웨덴, 대한민국, 페루, 핀란드, 네덜란드, 에콰도르, 불가리아, 우크라이나, 체코

* ATCM: 남극조약협의당사국회의(Antarctic Treaty Consultative Meeting)

** ATCP: 남극조약협의당사국(Antarctic Treaty Consultative Parties)

□ 남극조약 협의당사국 기능

◦ 남극조약협의당사국은 매년 남극조약협의당사국(ATCM)에 참여하며, 남극대륙과 관련된 정보 교환 및 주요 정책 등 의사 결정* 기구로서 전원합의를 통해 의사 결정을 수행

* 의사결정 대상 : 연구 협력, 남극환경 보호, 기후데이터 수집, 보협력 및 통신․안전 등

◦ 비협의당사국도 1983년 이후 ATCM에 참여할 수 있도록 허용되었지만, 의사결정 참여권은 부여되지 않음

참고 39	(4-1/인적 역량 강화) 극지과학 UST 설명자료[p.21]

□ 과학기술연합대학원대학교(UST, University of Science and Technology)

ㅇ (개요) 정부출연(연)을 기반으로 학제 간 신생융합기술분야의 현장 경험 교육과 연구 활동을 통해 핵심·원천기술의 발전과 산업기술 혁신을 선도하는 실천적이고 창의적인 인력양성을 목적으로 2002년 12월에 설립

* 설립근거 : 과학기술분야 정부출연연구기관 등의 설립·운영 및 육성에 관한 법률 제 33조 제 1항

ㅇ (캠퍼스 및 전공) UST는 극지연구소 등 총 24개 캠퍼스를 통해 이학, IT 분야 등 총 6개 분야 내 53개 전공 운영

□ 극지연구소 캠퍼스 운영 현황

ㅇ (현황) 극지과학 분야 글로벌 우수 인재 육성을 위해 UST-극지연구소 캠퍼스에서 석·박사 과정을 운영 중에 있으며, 2004년부터 UST 입학생을 지원받아 현재까지 총 14명의 졸업생을 배출하고 2020년 현재 25명*이 재학 중

* 석사과정 1명, 박사과정 15명, 석사·박사통합과정 9명

ㅇ (교원) 현재 기후과학, 지구시스템, 생명과학, 해양과학의 4개 연구부서와 실용화, 북극 해빙예측 연구의 2개 사업단 소속의 총 21명의 교원이 UST 양성 과정에 참여하고 있음

ㅇ (전공) 2002년 이학 분야의 극지과학* 전공을 개설하여 현재 극지기후과학개론, 극지단백체학 등 17개 강좌(2020학년도 2학기 기준)를 운영하고 있음

* 극지과학은 남극과 북극의 자연 현상과 환경변화를 다학제적 관측을 통해 이해하고, 이를 기반으로 극지역의 자원개발과 공학적 활용을 추구하는 학문

ㅇ (실적) 논문 게제 총 44건 (2008년 1건, 2010년 5건, 2014년 4건, 2015년 17건, 2016년 6건, 2017년 1건, 2018년 3건, 2019년 7건)

참고 40	(4-1/인적 역량 강화) PAP 사업 설명자료[p.21]

□ PAP 사업

○ 명칭 : 학·연 극지연구 진흥 프로그램 (Polar Academic Program)

○ 내용 : 학·연 협력 극지 연구 활성화를 위하여 국내 대학 및 연구원 대상 연구비 지원

○ 목적 : 극지를 대상으로 학·연 협력 융·복합 연구주제 발굴 및 수행, 극지연구 전문 인력 양성

○ 연도별 예산 현황

(단위 : 백만원)
구분	2017	2018	2019	2020	합계
사업 가용 예산	1,400	1,313	1,500	1,500	5,713

○ 연구과제 현황

연도	주요내용	비고
2016	- 과제 수 : 총 11개 과제(극지 기후 변화에 따른 북동아시아 황사 활동 및 고위도 식생 변화 등) - 관련 대학 : 총 7개 대학(서울대, 한양대 등)
2017	- 과제 수 : 총 13개 과제(콘드라이트를 이용한 미세소행성의 자화특성 연구 등) - 관련 대학 : 총 11개 대학(충남대, 연세대 등)
2018	- 과제 수 : 총 16개 과제(남극의 환경샘플에 대한 방사성 동위원소 분석 연구 등) - 관련 대학 : 총 12개 대학(이화여대, 부경대 등)
2019	- 과제 수 : 총 18개 과제(메스플럭스 모델링을 통한 북극해 유기수은의 기원 연구 등) - 관련 대학 : 총 13개 대학(광주과기원, 전북대 등)
2020	- 과제 수 : 총 10개 과제(극지 서식 동물의 근육 연구를 통한 역노화성 운동모방 약물 개발 등) * 신규과제 협약 중(총 6개 과제) - 관련 대학 : 총 8개 대학(가천대, 인천대 등)	20년도 신규과제 협약 중

□ (참고) PAP사업 및 PIP사업 차별성

구 분	PAP 사업	PIP 사업
명 칭	학·연 극지연구 진흥 프로그램 (Polar Academic Program)	산·연 극지연구 공동 프로그램 (Polar Industrial Program)
연 구 내 용	극지 분야 관련 과학 및 공학 주제 발굴 극지연구분야 석박사 인력 배출을 통한 극지 전문인력 양성	극지연구 수행 및 극지활동 지원간 필요한 장비(기술) 개발
연구 기간	3년 이내	3년 이내
연구비	과제별 총 연구비 2억원 이내 (연간 최대 연구비 1억)	필요 장비의 특성에 맞게 연구비 규모 지원
대상기관	대학, 출연(연) * 실제 대학 중심으로 운영	중소기업, 산·연 컨소시엄 등

참고 41	(4-1/인적 역량 강화) 극지과학아카데미[p.21]

□ 극지아카데미 사업 계획

ㅇ 서울 소재 유관기관*과 협의를 통한 서울시 과학교사 대상 극지아카데미(‘20년 7월) 개최 준비 중 ‘코로나바이러스‘ 확산으로 인해 내년으로 과정 연기

* 서울지구과학교육연구회

ㅇ 내년 프로그램 홍보를 위해 서울시 과학교사 대상 온라인 극지강좌 개최 추진(‘20년 말)

- 개최 지역 확대를 통해 수료인원 확대 추진(연 30여명 내외)

ㅇ 운영현황  * 설문조사 결과 매년 수료인원의 90%이상이 과정전반에 매우만족

연도(년)	‘15	‘16	‘18	‘19
기간	10.22.~12.23	07.18.~22.	07.23.~27.	07.22.~26.
장소	연구소	연구소	연구소	연구소
대상	인천시 소속 과학교사	인천시 소속 과학교사	인천시 소속 과학교사	인천시 소속 과학교사
수료인원	20명	18명	20명	17명

* `16년부터 인천시 정규 직무 연수 과정으로 인정, 수료한 과학교사가 학교에서 극지 과학지식을 학생들에게 전파하여 청소년들의 극지과학에 대한 흥미 유발 및 지식 전달