CARIBIC (Civil Aircraft for the Regular
Investigation of the atmosphere
Based on an Instrument Container)
 
은 자세한 대기화학 조성 자료를 얻기 위한 강력한 연구시스템입니다. 우리는 모든 종류의 온실기체와 많은 종류의 강 반응성 기체, 그리고 대기중 입자상 물질 등을 측정합니다. 이를 위해 6개 유럽국가에 있는 유명한 11개 연구기관이 참여하고 있습니다.
루프트한자는 새로운 장거리 여객기 에어버스 A340-600을 이 연구 사업에 이용하도록 제공하여 상 파울로나 산티아고처럼 먼 지역까지도 CARIBIC 연구 사업을 통하여 자료를 수집할 수 있게 하였습니다. 매달 프랑크푸르트에서 출발하여 대기과학에 흥미 진진한 많은 지역을 정기적으로 관측할 수 있습니다.
하늘을 날며 관측하라!
공기와 대기중 입자상 물질의 주입구는 고도의 기술을 요구하는 부분입니다. 주입구의 디자인과 제작은 과학과 항공 기술의 치밀한 조화를 요구합니다. 매우 낮은 농도로 존재하는 기체와 입자상 물질의 측정은 어렵습니다. 더욱이 주입계는 안정해야 하며 공기역학적으로 적합해야 합니다. 사진에서 주입계가 부착된 판의 윗 부분은 비행기 안쪽에 해당합니다.
설치: 한 다발의 관들을 통하여 비행기 밖에 있는 공기가 기내에 설치된 측정 기기 장치로 유입됨이다. 이 모든 CARIBIC 시스템을 설치하는 데 12일 걸렸으며, 이 시스템의 완성은 실험 비행으로 확인 하였습니다. 인터넷(LH FlyNet) 과 기내 무선 통신망을 설치하기 위해 A340-600가 지상에 머물러 있어야 하는 기간을 현명히 이용함으로써 CARIBIC 시스템 설치를 위해 비행기가 지상에 특별히 머물러 있어야 하는 추가적인 시간 소요는 없었습니다.
주입계는 약 초당 250 미터 비행속도로 날아감니다. 이러한 속도에서 입자상 물질을 채집하기란 정말 큰 난제입니다. 주입계는 3개의 분리된 공기역학적 주입관으로 이루어져있으며, 총 4개의 주입구가 그 안에 있습니다. 또한 3개의 소형 광학 망원경이 붙어있어 햇빛 분광을 이용하여 대기 분석을 합니다. 설치된 동영상 촬영기는 구름을 연구하는 데 이용합니다. 주입관으로 들어온 공기는 일부 주입구로 유입되는 것 이외에 유출구를 통하여 밖으로 흘려 보냅니다.
모든 정밀 분석 기기는 3.2 미터 너비의 항공화물용 컨테이너 (1500kg)에 장착합니다. 주 컴퓨터로 제어되는 15개의 기기가 연속적으로 공기와 입자상 물질을 분석합니다. 또한 비행중 28개의 채집기에 공기를 채집하여 실시간 연속 관측에서 얻을 수 없는 미량 화학물을 실험실에서 분석합니다. 이 측정기기 컨테이너는 여러 해의 연구와 기술의 축적으로 만들어졌으며, 이제 매달 한두 번씩 여행하는 단골비행손님이 되었습니다 . . .
왜 CARIBIC?
변화하는 지구 대기 조성은 기후변화를 일으키고 있습니다. 대기를 매우 광대하고 복잡한 화학 반응 장치로 여길 수 있습니다. 대기입자 (먼지 등) 다음으로 공해로 인해 (… 그리고 자연적으로, 예컨대 바다로부터) 매년 수십억 톤의 기체들이 대기로 뿜어져 나옴니다. 이 기체들은 대기에서 이동하고, 섞이며, 수많은 화학 반응에 관여하게 됩니다. 종종 입자상 물질들이 생겨나 구름 형성에 영향을 미치며 직접적으로 지구 복사 수지에 영향을 줍니다. 다행히도, 태양 자외선으로부터 기원하는 대기 자정능력으로 오염과 정화 사이에 매우 복잡한 역학적 균형을 이루고 있습니다. 이런 모든 과정을 이해하기 위해 연구하는 과학자들에게 관측은 꼭 필요합니다. 이들은 전 지구에 대한 자세한 자료가 필요하며, 일일 변화, 계절 변화, 연별 변화 자료가 필요합니다. CARIBIC은 이런 자료를 얻기 위해 여객기를 이용한 유일무이한 연구시스템입니다. 발상은 논리적이지만 이 발상의 실현은 사실입니다.
CARIBIC CARIBIC 연구책임자

Paul Crutzen 교수, 막스플랑크 화학연구소 마인츠 – 연구 고문
Jos Lelieveld 교수, 막스플랑크 화학연구소 마인츠 – 대기산화능력
Jost Heintzenberg 교수와 Markus Hermann 박사, 대류권연구 연구소 라이프치히 – 대기중 입자상 물질
Herbert Fischer 교수 와 Andreas Zahn 박사, 기상기후연구소 칼스루허 – 수증기, 오존, 강 반응성 기체
Ulrich Schumann 교수 와 Hans Schlager 박사, 독일우주항공국 오버파펀호픈 – 질화산소 수지 와 비행기 배기가스
Ulrich Platt 교수, 하이델베르그 대학 – 광학 측정 과 원격탐사
Stuart Penkett 교수, 이스트앵글리아 대학 노르위치 – 할로겐화탄소 연구
Bengt Martinsson 교수, 룬트 대학 – 대기중 입자상 물질의 화학적 성질
Markus Leuenberger 교수, 번 대학 – 초정밀 산소 분석
Ralf Ebinghaus 박사, GKSS 기스태흐트 – 대기 수은 순환
Phillippe Ciais 박사, LSCE-CEA 파리 – 이산화탄소 순환
Peter van Velthoven 박사, 네델란드 왕립 기상 연구소 – 기상
Carl Brenninkmeijer 박사, 막스플랑크 화학연구소 마인츠 – 탄화수소 화학 – CARIBIC 총괄 책임자
루프트한자 항공기술자와 대기과학자들의 긴밀한 협력으로 너른 지역의 지구대기를 다년간에 걸쳐 세밀하게 탐색할 수 있는 새 장이 열렸습니다. 훌륭한 협력 덕분에 CARIBIC은 변화하는 대기의 맥박을 꾸준히 관찰할 수 있게 되었습니다.
2004년 12월 Trittin 독일 환경부 장관이 CARIBIC A340-600 여객기를 이용하여 부에노스아이레스에서 열렸던 기후 정상회담 참석 때 CARIBIC이 소개되었습니다. 기후변화는 인류에 도전하고 있습니다. 우리가 접하는 대기, 그리고 그 속에서 일어나는 화학과 물리, 그 조성의 이해는 과학 과 기술의 도전입니다.
아래 그림은 비행기가 프랑크푸르트에서 부에노스아이레스까지 비행하면서 만난 “공기의 기원”을 보여줍니다. 유럽을 떠나 CARIBIC 여객기는 멀리는 태평양으로부터 5일 동안에 이동된 공기를 “보게” 됩니다. 스페인 상공에서는 저기압 계에 기인한 복잡한 혼합이 일어납니다. 지상 11 km 위에 존재하는 대기는 대개 지표면보다 깨끗하지만 종종 대륙에서 일어나는 가스방출로 인해 오염됩니다. 즉, 오염된 공기가 지표면을 스치면서 지나가는 대기 흐름에 낚아 채어집니다. 강한 돌풍이 일어나면 이 공기는 지표면에서 비행고도인 ~11 km 상공으로 상승 기류를 타고 급작스럽게 올라갑니다. 열대지역은 대기 흐름이 잠잠한 편입니다. 이 지역에서 대기는 5일 동안 매우 짧은 거리를 이동하며, 가끔 바다 표면으로부터 상승합니다 (녹색 줄). 이 공기들은 강렬한 태양복사로 인해 아마 깨끗할 것입니다. 이 공기는 우리가 밝히려는 어떤 강력한 자연적 과정으로 인해 서서히 “깨끗해”집니다. 그러나, 예컨대 대규모 산불은 지속적으로 오염물질을 뿜어내어 지구 전체에 영향을 줍니다. 부에노스아이레스에 가까워지며 약한 서향 제트류를 볼 수 있습니다 (이때가 12월이므로 부에노스아이레스에서는 여름입니다). 진한 빨강색은 성층권 대기를 가리킴니다. 여기서 보인 예처럼 CARIBIC 팀은 대기조성에 관한 수많은 자료를 가지고 있습니다. 더 많은 정보가 인터넷 www.caribic-atmospheric.com에 소개되어 있습니다.
Translation: Dr. Tae Siek Rhee
Korea Polar Research Institute, Sangrokgu Sa-2-dong 1270, Ansan 426-744, Korea