▲ 조류 수화(대번식) 현상으로 녹색으로 바뀐 호수

수중 로봇이 미국 오대호(Great Lakes) 가운데 하나인 이리호(Lake Erie)에서 맹활약을 준비하고 있다. 독성 조류(algae toxins)를 찾아 식수 공급원에서 제거시키는 것이 핵심 미션이다.

‘데일리 메일' 온라인판은 최근 미국에서 가장 광범위한 담수 모니터링 시스템 중 하나인 이 로봇을 소개하면서 조만간 미국 전역의 수백 개 호수에서 조류를 관찰하게 될 것이라고 보도했다.

미 환경청(EPA)의 블레이크 셰퍼(Blake Schaeffer) 연구원은 미 대륙에 있는 주에서 유독성 조류가 나타나기 전에 해당 지역에 경고할 수 있도록 이 로봇 시스템을 2년 안에 배치할 계획이라고 밝혔다. 이리호 프로젝트 책임자 중 한 명인 셰퍼는 “누군가 아플 때까지 기다릴 필요가 없다”고 이 작업의 성격을 규정했다. 지난 몇 년간 플로리다의 오키초비 호수(Lake Okeechobee)와 이스트코스트의 체사피크만(Chesapeake Bay) 등지에서 조류 수화현상(algae bloom:조류 대번식)을 추적하고 위성의 실시간 데이터를 사용해 조기 경보 시스템을 개발하고 있다.

독성 조류 찾아 식수원에서 제거시키는 목적

▲ 조류 수화 현상을 경고하는 안내문(사진=미국 지질연구소)

수화 현상은 특정 수역에서 조류가 대량 증식하여 물색을 변화시키는 것으로 농작물 유출수, 하수 오물 및 잔디 비료가 호수와 강으로 흘러들어 발생하기도 한다. 사람들과 애완 동물은 물론 야생 생물에게도 피해를 입히기 때문에 생태계의 질을 떨어뜨린다.

호수 해조류에 관한 최초의 보고는 보행자가 물속에서 확인하고 오는 것이다. 미국 해양대기관리국(National Oceanographic and Atmospheric Administration)의 릭 스텀프트(Rick Stumpf)는 2008년 이리호에서 조류를 모니터하기 위해 인공위성을 사용하기 시작했다. 그러다 3년전 톨레도의 해안선 근처에 나타났던 수화 현상으로 인해 40만 명 이상의 사람들이 먹는 식수를 오염시킨 후 새로운 긴급 국면을 맞은 것이다.

최근 몇 년간 EPA는 위성 데이터를 사용해 캘리포니아, 버몬트, 뉴햄프셔, 매사추세츠, 코네티컷 및 로드아일랜드의 호수에 있는 조류를 관찰했다. 올해 초 이 자료는 솔트레이크시티 근처의 유타레이크(Utah Lake)에 있는 조류 관찰에도 도움이 됐다.

셰퍼는 "이것이 바로 우리가 달성하고자 하는 목표"라고 말한다. 현재 개발 중인 시스템은 그동안 여력이 없어 모니터링 하지 못했던, 조류에 위협받는 모든 호수를 염두에 두고 한꺼번에 더 많은 네트워크를 체크할 수 있도록 할 예정이다.

미 전역 17만개 호수 수질을 4개 유형으로 측정

목표는 위성 데이터를 사용하여 전국 1800개의 호수에 있는 조류를 관찰하고 17만 개의 호수에 대해 4가지 유형의 수질 측정을 제공하는 것이다. 위성이 측정할 수 없는 것은 물 속에 있는 독소의 양인데 이는 연구자들이 그동안 모은 샘플에 들어 있다. 그러나 연구원들이 에리호의 바닥에 앉아 샘플을 모으고 독소의 농도를 테스트하는 수중 실험실을 개발하기에는 비용이 너무 많이 든다.

이번에 개발하는 시스템은 전체 과정이 4시간 정도 소요된다. 보트에서 샘플을 테스트하는데만 2시간이 걸리지만 하루 걸리는 기존에 비하면 훨씬 절감되는 것이다. 미국 해양대기학관리국의 그레이트레이크 전담 연구원인 팀 데이비스(Tim Davis)는 “우리는 이것을 ‘깡통 안에 있는 실험실’이라고 부른다”고 말한다.

이번 여름에 첫 번째 로봇 실험실이 출범했으며 두 가지가 더 실험 중에 있다. 데이비스는 아직 초기 단계에 있지만 해조류의 문제를 겪고 있는 다른 호수에서도 효과가 있다고 밝혔다.

다른 연구자들은 이리호에 있는 드론을 활용해 캡처한 디지털 이미지가 수화현상을 효과적으로 모니터링할 수 있는지 확인하고 있다. 호수에는 이미 물속에서 조류를 측정하는 부표가 있다. 연구자들은 “핵심은 최대한 많은 정보를 모으는 것”이라고 말한다. 셰퍼는 “이 프로젝트는 가능한 모든 것들의 조합”이라고 묘사한다.