새로운 딥의 성공적인 테스트

Dave Butterfield가 ROV Jason의 도구 슬레드 뒷면에 장착된 메탄 분광계(대형 검정색 압력 케이스)에 대한 유체 연결을 확인하고 있습니다. 이 다이빙에 사용된 다른 장비로는 왼쪽의 보조 펌프, 컬러 T자형 손잡이가 있는 3개의 티타늄 기밀 샘플러, 흡입 샘플러(대형 주황색 호스) 및 맨 오른쪽의 열수 유체 샘플러 흡입 노즐이 있습니다. 사진 제공: Andrew Fahrland(OKSI)

NOAA PMEL, University of Washington 및 OptoKnowledge Systems, Inc.(OKSI)는 Axial Seamount 근처의 메탄 농도와 탄소 동위원소 비율을 측정하기 위해 새로운 메탄 분석기의 최초 심해 테스트를 성공적으로 수행했습니다. 이 새로운 장비는 탄소 순환, 온실가스, 해저 화학합성 반응에 대한 과학자들의 이해를 향상시키는 데이터를 수집할 수 있습니다.

3년간의 테스트 및 개발 끝에 분석기는 원격으로 작동되는 차량 Jason에 장착되었으며 최근 연구 선박 Thompson의 항해 중에 PMEL의 열수 유체 및 입자 샘플러(HFS)에 연결되었습니다. 메탄 분석기는 새로운 레이저 흡수 분광법 가스 센서와 멤브레인을 사용하지 않는 물 샘플링 접근 방식을 결합합니다. 연구 크루즈가 단축되어야 하는 동안 팀은 한 번의 ROV 다이빙 중에 귀중한 데이터를 수집하고 교차 보정을 위한 샘플을 조정할 수 있었습니다.

연구원들은 메탄 분석기로 데이터를 수집하는 동안 유체 매니폴드에 부착된 기밀 샘플러와 HFS의 일부인 맞춤형 샘플러에서 동일한 유체를 동시에 샘플링했습니다. HFS 피스톤 및 백 샘플러의 유체 샘플에 대한 가스 크로마토그래피를 통해 R/V Thompson 선상에서 분석된 메탄 농도는 분석기에 의해 결정된 현장 메탄 농도와 잘 일치합니다.

궁극적으로 이 장비는 ROV에서 잘 작동했으며 메탄 분광계는 많은 유용한 응용 분야를 가질 것으로 예상됩니다.

PMEL의 지구 해양 상호 작용 연구 페이지에서 이 기술 개발 및 메탄 작업에 대해 자세히 알아보세요.

메탄 분석기는 NOAA SBIR(Small Business Innovation Research) 프로그램의 초기 자금을 지원받아 OKSI에서 개발되었습니다. 미국 종자 기금(America's Seed Fund)으로도 알려진 SBIR 프로그램은 고위험, 고수익 연구 및 신기술 개발을 지원하기 위해 미국 중소기업에 종자 자금을 수여합니다. 2016년에 OKSI는 수중 가스, 특히 메탄과 그 동위원소를 분석할 수 있는 장비를 개발하기 위해 NOAA SBIR 1단계 상을 받았습니다. 이 회사는 2017년에 후속 2단계 자금 지원을 받았습니다.

이후 이 노력은 PMEL과의 3단계 협력으로 전환되었습니다. OKSI와 NOAA PMEL은 메탄 분광계 개발을 지속하고 심해에 배포하기 위해 NOAA 해양 탐사 지원과 함께 NOPP(National Ocean Partnership Program) 보조금을 통해 2019년에 자금을 지원 받았습니다. 2021년에 PMEL과 OKSI는 Puget Sound의 얕은 물 메탄 농도 측정을 성공적으로 완료했습니다. Puget Sound 테스트에서는 장비가 현장에서 메탄 농도를 측정하고 해당 측정값을 약 6분마다 업데이트되는 속도로 선박에 탑승한 작업자에게 실시간으로 보고할 수 있음을 보여주었습니다.

새로운 분광계 장비의 경우 현장 측정이 메탄 농도 및 탄소 동위원소 비율에 대한 확립된 개별 샘플링 및 분석과 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다. 1998년에 처음 개발된 PMEL 열수 유체 샘플러는 메탄 농도가 높은 확산 통풍구에서 따뜻한 열수 유체를 메탄 분광계로 전달하는 동시에 농도 및 탄소 동위원소 비율의 실험실 분석을 위해 조정된 개별 샘플을 채취하여 현장에서 교차 교정합니다. 메탄 샘플러에서 측정한 결과입니다. Tamara Baumberger는 탄소 동위원소 및 메탄 농도 분석을 위해 특수 기밀 샘플러에서 샘플을 수집하고 있습니다.