망간 단괴 및 메탄 하이드레이트 (r1)

망간 단괴는 주로 태평양의 심해저 평원, 특히 클라리온-클리퍼톤 단층대에 널리 분포한다. 이들의 형성은 극히 느린 퇴적 속도를 특징으로 하는 심해저 환경에서 이루어진다. 핵심 물질인 망간과 철의 산화물은 해수에 용해된 상태에서 서서히 침전하거나, 해저 화산 활동 등으로 공급된 금속 성분이 산화되어 응집되면서 생성된다. 이 과정에서 코발트, 니켈, 구리 등 다른 희귀 금속들도 함께 포집되어 성장한다.

형성 속도는 지역에 따라 차이가 있지만, 일반적으로 100만 년에 수 밀리미터에서 수 센티미터 정도로 매우 느리게 진행된다[2]. 이는 해수면에서 유기물이 분해되며 생성된 금속 산화물이 침전하는 과정과, 해저면 근처의 산화환원전위 변화에 의한 직접적인 침전 과정이 복합적으로 작용한 결과이다.

주요 분포 지역은 다음과 같은 해양 지역이다.

분포 밀도와 단괴의 크기, 금속 함량은 해저 지형, 퇴적물 공급률, 해저 유속 등 지역적 조건에 크게 의존한다. 일반적으로 생물 생산성이 낮고, 퇴적 속도가 매우 느리며, 약한 해저 유동이 존재하는 지역에서 크고 품위가 높은 단괴가 발달하는 경향을 보인다.

망간 단괴의 주요 구성 성분은 망간과 철 산화물입니다. 일반적으로 망간 함량은 15~30%, 철 함량은 5~20% 수준입니다. 이 외에도 경제적으로 중요한 구리, 니켈, 코발트 등이 함유되어 있으며, 이들을 통틀어 전략금속으로 분류합니다. 구리와 니켈의 함량은 각각 1% 내외, 코발트는 0.2~0.5% 정도입니다. 일부 단괴에는 희토류 원소나 몰리브덴, 텅스텐과 같은 부가 금속도 미량 존재합니다.

이러한 금속 함유량은 육상 광상에 비해 낮은 편이지만, 광물이 노천에 노출된 상태로 존재하며 채굴과 선별이 상대적으로 용이하다는 점에서 경제적 가치를 인정받습니다. 특히 코발트는 전기자동차 배터리와 항공우주 산업에 필수적인 자원으로, 공급망이 제한적이어서 망간 단괴가 중요한 대체 공급원으로 주목받고 있습니다.

망간 단괴의 경제성을 평가할 때는 단순 금속 함량뿐 아니라 규모와 접근성도 고려합니다. 전 세계 해저에 분포하는 망간 단괴의 총 매장량은 수백억 톤으로 추정되며, 이 중 가장 품위가 높은 지역은 태평양의 클라리온-클리퍼톤 존(CCZ)입니다. 아래 표는 CCZ 지역 망간 단괴의 평균적인 금속 함량과 주요 용도를 정리한 것입니다.

이 자원의 가치는 국제 금속 시세 변동에 크게 영향을 받습니다. 또한, 채굴 및 상업화 비용, 새로운 심해 채광 기술의 발전 속도, 그리고 강화되는 환경 규제가 실제 경제성에 결정적인 변수로 작용합니다. 따라서 망간 단괴는 장기적으로는 높은 잠재 가치를 지니지만, 단기적인 수익성은 불확실한 자원으로 평가됩니다.

망간 단괴 채굴은 주로 해저 채광선이나 드래그라인 시스템을 통해 이루어진다. 이러한 장비는 해저면을 따라 이동하며 단괴를 수집하거나, 흡입 장치를 이용해 퇴적물과 함께 단괴를 끌어올린다. 기술적 난제는 심해의 고압 환경, 장비의 내구성, 그리고 수집된 단괴를 수면까지 효율적으로 운반하는 데 있다. 현재는 여러 국가와 민간 기업이 프로토타입 채광 시스템을 개발하고 실증 테스트를 진행 중이다[3].

채굴 활동은 필연적으로 해저 환경에 영향을 미친다. 채광 장비가 해저면을 긁어 퇴적물을 다시 부유시켜 탁수층을 형성한다. 이 탁수는 주변 해역으로 확산되어 햇빛 투과를 차단하고, 호흡을 방해하여 해저 생물에 직접적인 피해를 준다. 특히 단괴가 서식 기질 역할을 하는 심해해저 생태계에서는 단괴 제거 자체가 서식지 파괴로 이어진다. 퇴적물 재부유는 단괴 표면에 서식하는 미생물 군집과 저서성 생물을 휩쓸어 버릴 수 있다.

환경적 영향을 완화하기 위한 기술적 접근법도 연구되고 있다. 예를 들어, 더 정밀하게 단괴만을 선별하여 채집하는 기술, 퇴적물 발생을 최소화하는 장비 설계, 그리고 채굴 후 모니터링 및 복원 방안 등이 그것이다. 국제적으로는 국제해저기구(ISA)가 망간 단괴 채굴에 관한 환경 관리 계획을 수립하고, 채굴 계약자에게 엄격한 환경 영향 평가와 모니터링을 요구하는 규정을 마련 중이다. 이러한 규제 체계는 채굴로 인한 생물 다양성 손실과 생태계 기능 장애를 최소화하는 것을 목표로 한다.

메탄 하이드레이트는 메탄 가스 분자가 물 분자에 포획되어 형성된 고체 결정 물질이다. 이는 저온·고압 조건에서 안정적으로 존재하며, 외관은 얼음과 유사하지만 불에 타는 얼음으로도 알려져 있다. 주로 대륙붕과 대륙사면의 해저 퇴적층, 그리고 영구 동토층 아래에 매장되어 있다.

형성에는 세 가지 주요 조건이 필요하다. 첫째는 충분한 양의 메탄 가스 공급이다. 이 메탄은 미생물에 의한 유기물 분해나 지질학적 과정에서 생성된다. 둘째는 저온 환경이다. 일반적으로 섭씨 0~10도 사이의 온도 범위에서 형성된다. 셋째는 고압 조건이다. 해양 환경에서는 수심 300~500미터 이상의 깊이에서 안정적으로 존재할 수 있다[4].

저장 형태는 크게 두 가지로 구분된다. 첫 번째는 해저 퇴적층 내에 층을 이루거나 렌즈 모양으로 분포하는 형태이다. 두 번째는 해저면 바로 아래에 농집되어 막대 모양이나 결절 형태로 발견되는 경우도 있다. 주요 매장 구조는 다음과 같다.

이러한 형성 조건과 저장 형태는 채굴 가능성을 평가하고, 자원량을 추정하며, 잠재적인 환경 위험을 분석하는 데 있어 가장 기본적인 정보를 제공한다.

메탄 하이드레이트는 전 세계 대륙붕과 영구 동토층 아래에 광범위하게 분포하는 것으로 알려져 있다. 주요 매장지는 대륙 주변의 해저 퇴적층, 특히 수심 500미터에서 3,000미터 사이의 대륙사면과 대륙붕 지역에 집중되어 있다. 북미, 동아시아, 인도 등지의 해역에서 상당한 매장량이 확인되었다.

일본은 2013년과 2017년 일본 해분에서 세계 최초로 해상 생산 시험에 성공했으며, 이후 지속적인 기술 실증을 진행하고 있다. 중국은 남중국해와 동중국해에서, 한국은 동해 울릉분지에서 각각 탐사와 시추를 통해 자원량을 평가하고 있다. 미국과 인도도 공동 연구를 통해 멕시코 만과 벵골 만에서의 개발 가능성을 탐구하고 있다.

전체 매장량에 대한 추정치는 연구자와 기관에 따라 크게 차이가 나지만, 일반적으로 화석 연료의 확인 매장량 합계보다 많은 양이 존재할 것으로 예상된다[5]. 그러나 이 중 기술적으로 회수 가능하고 경제성이 있는 자원량은 아직 명확히 규명되지 않았으며, 이는 현재 전 세계적 탐사 활동의 주요 목표 중 하나이다.

메탄 하이드레이트는 전통적인 화석 연료를 대체할 수 있는 차세대 에너지 자원으로 주목받고 있다. 그 잠재 매장량은 막대하여 전 세계 화석 연료 매장량을 합친 것보다 클 것으로 추정된다[6]. 특히 에너지 수입 의존도가 높은 국가들에게는 에너지 안보 강화와 무역 수지 개선에 기여할 수 있는 중요한 자원이다. 현재 일본과 인도, 중국, 한국 등 여러 국가가 실용화를 목표로 탐사 및 시험 생산 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

그러나 메탄 하이드레이트의 개발에는 상당한 위험이 수반된다. 가장 큰 우려는 채굴 과정에서 대량의 메탄 가스가 대기 중으로 누출될 가능성이다. 메탄은 이산화탄소보다 약 25배 강력한 온실 기체로, 불완전한 채굴은 기후 변화를 가속화할 수 있다. 또한, 해저 지반에서 하이드레이트를 추출하면 지반이 공극을 잃으면서 해저 지반 침하나 해저 산사태가 발생할 수 있으며, 이는 해저 기반 시설과 해양 생태계에 심각한 피해를 줄 수 있다.

에너지원으로서의 경제성도 중요한 과제이다. 현재의 채굴 기술은 에너지 회수율(EROI)이 낮고 비용이 매우 높아 상업적 생산을 위해서는 기술적 돌파구가 필요하다. 가장 유망한 채굴 방식으로는 감압법, 열 주입법, 억제제 주입법 등이 연구되고 있으나, 모두 안정성과 경제성 측면에서 해결해야 할 문제점을 안고 있다.

따라서 메탄 하이드레이트의 에너지 자원화는 잠재력과 위험이 공존하는 양날의 검과 같다. 성공적인 개발을 위해서는 안전하고 효율적인 채굴 기술의 확보와 함께, 환경 영향을 최소화할 수 있는 국제적인 규제 체계와 관리 방안이 선제적으로 마련되어야 한다.

망간 단괴와 메탄 하이드레이트의 채굴은 모두 심해 환경이라는 공통된 난제에 직면하지만, 구체적인 기술적 과제는 상이하다.

망간 단괴 채굴의 주요 난관은 광구가 위치한 수심 4,000~6,000미터의 심해저 환경에서 대규모 채집 장비를 운영하는 것이다. 고압과 낮은 수온은 장비의 내구성을 엄격히 요구하며, 해저면을 긁어 모으는 방식은 미세한 퇴적물을 대량으로 부유시켜 광범위한 탁도 증가를 유발한다[8]. 또한, 수십 킬로미터에 달하는 리프팅 시스템을 통해 단괴를 해상 선박까지 운반하는 과정에서 에너지 소비가 크고 시스템 고장 위험이 상존한다.

메탄 하이드레이트 채굴의 핵심 과제는 상대적으로 낮은 수심(500~2,000미터)의 해저 퇴적층 내에서 고체 상태의 하이드레이트를 안정적으로 분해하여 메탄 가스를 회수하는 것이다. 가장 큰 기술적 난점은 채굴 과정에서 발생할 수 있는 지층 불안정이다. 가스 추출으로 인한 공극수 압력 감소는 해저 사면 붕괴를 유발할 수 있으며, 제어되지 않은 메탄 가스 누출은 대기 중으로 방출되어 온실 효과를 강화할 위험이 있다. 따라서 저류층 압력과 온도를 정밀하게 제어하는 기술이 필수적이다.

두 자원의 채굴 난이도를 비교하면 다음과 같은 표로 정리할 수 있다.

망간 단괴와 메탄 하이드레이트의 경제성은 채굴 비용, 처리 기술, 시장 가격, 법적 불확실성 등 복합적인 요소에 의해 좌우된다. 두 자원 모두 상업적 채굴이 본격화되기까지는 상당한 시간과 투자가 필요할 것으로 예상되며, 그 시장 전망은 신흥 에너지 및 자원 시장의 변화와 긴밀하게 연결되어 있다.

망간 단괴의 경제성은 주로 니켈, 구리, 코발트, 망간 등 포함된 전략금속의 회수 가치에 기반한다. 특히 전기차 배터리와 재생에너지 시스템 수요 증가로 코발트와 니켈 가격이 상승하면서 경제성이 개선되고 있다. 그러나 심해 채굴 및 선상 처리에 드는 막대한 비용, 그리고 육상 광산 대비 낮은 금속 농도가 주요 장애물로 남아 있다. 시장 전망은 2030년대 중후반 이후 본격적인 상업화 가능성을 점치고 있으나, 이는 채굴 기술의 획기적 발전과 국제 해저광물 개발 코드의 완성에 크게 의존한다.

메탄 하이드레이트의 경제성 평가는 더욱 복잡하다. 에너지원으로서의 잠재적 가치는巨大하지만, 현재 기술로는 생산 단가가 기존 천연가스나 셰일가스보다 훨씬 높다. 안정적인 생산 기술과 경제적인 가스 분리 및 수송 기술이 개발되지 않으면 상업화는 어렵다. 시장 전망은 장기적으로 천연가스 수요와 가격, 그리고 탄소 배출 규제 강화에 따라 달라질 것이다. 일본, 중국, 인도 등 에너지 수입 의존도가 높은 국가들이 기술 개발에 적극적인 이유도 여기에 있다. 일부 전망에 따르면, 2040년대 이후에나 제한적인 상업 생산이 시작될 수 있다[9].

두 자원의 시장 형성은 궁극적으로 기술 혁신의 속도와 규제 환경, 그리고 전통적 자원 시장의 가격 변동성에 의해 결정될 것이다. 특히, 심해 환경 보호에 대한 국제사회의 규제가 강화될 경우 두 자원 개발의 경제성은 크게 저하될 수 있다.

망간 단괴와 메탄 하이드레이트의 개발은 국제법적 틀인 국제해양법과 유엔 해양법 협약의 규정을 따릅니다. 이 협약에 따라 국가 관할권 밖의 해저 자원은 '인류 공동의 유산'으로 규정되며, 그 탐사와 개발은 국제해저기구의 관리 감독을 받습니다. 따라서 공해 및 대륙붕 너머의 심해에서의 상업적 활동은 ISA의 승인을 얻고 해당 기구가 정한 규칙, 규정 및 절차를 준수해야 합니다.

각국은 자국의 배타적 경제 수역과 대륙붕 내에서 자원 개발에 대한 주권적 권리를 가지지만, 이는 국제법과 ISA의 전체적 규제 체계와 조화를 이루어야 합니다. 현재 ISA를 중심으로 망간 단괴 및 메탄 하이드레이트 채굴에 관한 구체적인 '채광 규정'이 마련 중에 있습니다. 이 규정은 환경 영향 평가, 모니터링, 금지 구역 설정, 이익 공유 메커니즘 등에 대한 기준을 포함할 예정입니다.

법적 환경은 기술 발전과 경제적 타당성에 따라 진화하고 있습니다. 일부 국가들은 자국 EEZ 내에서 시험적 채굴을 위한 국내법을 제정하는 한편, ISA를 통한 국제적 규범 수립에도 참여하고 있습니다. 주요 과제는 해양 환경 보호, 생물다양성 보전 의무와 자원 개발 권리 사이의 균형을 찾는 것이며, 이는 선주원칙과 지속 가능한 개발 원칙에 기반해 논의되고 있습니다.

망간 단괴와 메탄 하이드레이트의 채굴 활동은 해저 표층 및 퇴적물을 교란시켜 고유한 심해 생태계에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 망간 단괴 채굴은 해저 평원의 표층을 긁어내거나 흡입하는 방식으로 이루어지는데, 이 과정에서 단괴와 함께 서식하는 생물군집이 직접적으로 제거된다. 단괴 표면은 해면동물, 산호충, 다모류 등 다양한 부착성 생물들의 서식처를 제공하며, 이들의 제거는 먹이사슬의 기초를 붕괴시킬 수 있다[10]. 또한 채굴 장비가 해저를 훑고 지나가면 미세 퇴적물이 대량으로 재부유되어, 주변 수역을 탁하게 만들고 호흡기나 섭식기를 가진 필터 섭식 생물들을 위협한다.

메탄 하이드레이트 채굴은 주로 퇴적층 내부에서 자원을 추출하기 위해 고압 또는 가열 방식을 사용한다. 이 과정에서 퇴적물 구조가 불안정해져 해저 산사태를 유발할 수 있으며, 채굴 부지 주변의 지반 침하를 초래한다. 지반 침하는 해저 지형을 변화시켜 해당 지역에 의존하는 생물들의 서식지를 파괴한다. 더욱이, 채굴 중 하이드레이트가 분해되거나 퇴적물에 포집된 황화수소나 암모니아 같은 독성 물질이 방출될 경우, 근처 해양 생물에게 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

이러한 물리적 교란의 영향은 채굴 지역에 국한되지 않고, 해류를 통해 퇴적물 입자와 화학 물질이 확산되어 주변 생태계로 퍼져나간다. 재부유된 퇴적물은 광합성을 하는 생물에게 필요한 빛을 차단하고, 심해 생물의 호흡과 섭식 행동을 방해할 수 있다. 장기적인 관점에서, 망간 단괴가 형성되는 속도(수백만 년)나 심해 생태계가 회복되는 속도는 인간의 채굴 속도에 비해 극히 느리기 때문에, 생태계 피해는 수십 년에서 수백 년 이상 지속될 가능성이 높다. 따라서 채굴로 인한 생태계 교란을 최소화하기 위한 기술 개발과 사전 환경 영향 평가는 필수적이다.

메탄 하이드레이트는 지구 온난화와 복잡한 상호작용을 가진다. 한편으로는 온난화의 가속 요인이 될 수 있으며, 다른 한편으로는 온난화의 직접적인 결과로 불안정해질 수 있다. 메탄은 이산화탄소보다 훨씬 강력한 온실 기체로, 20년 기준으로 이산화탄소보다 약 80배 이상의 온난화 효과를 지닌다[11]. 따라서 대량의 메탄 하이드레이트가 분해되어 대기 중으로 방출될 경우, 급격한 기후 변화를 유발할 수 있는 중요한 피드백 메커니즘으로 작용한다.

역으로, 해수 온도 상승은 대륙붕과 영구 동토층 아래에 안정적으로 존재하는 메탄 하이드레이트 저장층을 불안정하게 만드는 주요 원인이다. 기후 모델은 지속적인 지구 온난화가 결국 광범위한 하이드레이트 분해를 촉발할 수 있음을 시사한다. 특히 북극해와 같은 고위도 지역은 지구 평균보다 빠르게 온도가 상승하고 있어, 해당 지역의 하이드레이트 저장고가 더 취약할 수 있다.

이러한 상호작용은 불확실성을 내포한다. 현재의 과학적 합의는 단기간 내에 대규모 저장고가 붕괴될 가능성은 낮지만, 장기적으로는 중요한 기후 변수로 고려해야 한다는 점이다. 따라서 메탄 하이드레이트의 채굴 활동은 이 불안정한 시스템에 추가적인 교란을 가할 수 있어 신중한 평가가 필요하다.

망간 단괴와 메탄 하이드레이트의 개발을 규제하는 국제적 법적 체계는 주로 국제해저기구(ISA)와 유엔 해양법 협약(UNCLOS)을 중심으로 구성된다. ISA는 국가 관할권 이외 해역(공해)의 해저 광물 자원을 관리하는 책임을 맡고 있다. 이 기구는 탐사 및 채굴에 관한 규정을 수립하고, 계약을 승인하며, 개발로 인한 환경 피해를 방지하고 관리하기 위한 환경 기준을 마련한다. 특히 '해양 환경에 대한 심각한 유해한 영향을 방지하기 위한 필요조건'을 규정한 채굴 규정 초안을 논의 중이다[12].

관리 방안은 예방 원칙과 환경 영향 평가의 철저한 이행에 중점을 둔다. 모든 채굴 활동은 사전에 공개되고 독립적인 환경 영향 평가(Environmental Impact Assessment, EIA)를 거쳐야 한다. 또한, 채굴 구역 설정, 모니터링 및 감시 체계 구축, 생물 다양성 보호 구역 지정, 그리고 발생 가능한 환경 피해에 대한 책임과 배상 규정 마련이 주요 관리 도구로 고려된다. ISA는 광구 할당 시 보호 구역 네트워크를 설계하여 대표적인 해저 생태계를 보존하려는 노력을 기울이고 있다.

국가 관할권 내 해역(배타적 경제 수역)에서의 자원 개발은 해당 연안국의 국내법에 따르지만, UNCLOS에 규정된 해양 환경 보호에 대한 일반적 의무를 준수해야 한다. 이로 인해 규제 접근 방식에 국가 간 차이가 존재한다. 일본과 인도 등 일부 국가는 메탄 하이드레이트 시험 생산을 진행한 반면, 다른 국가들은 환경적 위험을 이유로 보다 신중한 입장을 취하고 있다.

효과적인 국제적 관리를 위한 핵심 과제는 과학적 불확실성을 해소하는 것이다. 광범위한 상업적 채굴이 해저 생태계와 전 지구적 기후에 미칠 장기적 영향을 완전히 이해하기 위해서는 더 많은 기초 연구와 데이터가 필요하다. 따라서 많은 과학자와 환경 단체는 상업적 채굴을 허용하기 전에 충분한 과학적 근거와 강력한 환경 보호 규칙이 마련되어야 한다고 주장한다. 국제 사회는 자원 개발의 경제적 이익과 해양 환경 보전이라는 상충되는 목표 사이에서 균형을 찾는 지속 가능한 관리 체계를 모색하고 있다.

최신 탐사 기술은 원격 탐사와 현장 탐사의 결합을 통해 해저 자원의 분포와 매장량을 보다 정밀하게 파악하는 방향으로 발전하고 있다. 원격 탐사 분야에서는 다중 빔 음향 탐측기와 사이드 스캔 소나의 해상도가 향상되어 해저 지형과 표층 퇴적물의 고해상도 이미지를 제공한다. 특히 자율 수중 잠수정을 활용한 장기간의 광역 탐사가 활발해지고 있으며, 이를 통해 광범위한 해역의 예비 조사 효율이 크게 증가했다.

현장 탐사에서는 해저 시추 및 샘플링 기술의 정밀화가 두드러진다. 해저 시추 기술은 심해 환경을 모사한 압력 용기를 사용하여 샘플의 온도와 압력을 유지한 채 회수하는 것이 가능해졌다. 이를 통해 메탄 하이드레이트의 안정성과 물리적 특성을 보다 정확하게 분석할 수 있다. 또한, 해저에 직접 설치되는 다중 센서 모니터링 시스템은 장기간에 걸쳐 온도, 압력, 메탄 농도 등의 데이터를 실시간으로 전송한다.

탐사 데이터의 통합 분석을 위한 소프트웨어와 인공지능 기술의 도입도 가속화되고 있다. 다양한 탐사원으로부터 수집된 음향 데이터, 지구물리 데이터, 화학 분석 데이터를 통합하여 3차원 자원 모델을 구축하는 기술이 개발되고 있다. 이는 자원의 경제성을 평가하고, 잠재적인 채굴 구역을 선정하는 데 핵심적인 도구로 활용된다.

망간 단괴 채굴 기술은 주로 수심 4,000~6,000미터의 심해에서 단괴를 수집하는 방식에 집중되어 발전해 왔다. 초기 방식인 사슬백 방식[13]은 해저면을 크게 교란시키는 문제가 있었다. 최근에는 로봇 수중 차량(AUV/ROV)을 활용한 선택적 흡입 방식이 주류를 이루고 있다. 이 방식은 원격 조종 차량이 해저를 주행하며 수중 펌프나 공기 리프트 시스템을 이용해 단괴만을 선별적으로 흡입하여 수면의 선박으로 올려보낸다. 이를 통해 채굴 효율을 높이고 주변 퇴적물의 비산을 최소화하려는 연구가 진행 중이다.

메탄 하이드레이트 채굴 기술은 매우 까다로운 조건에서 고체 형태의 하이드레이트를 분해하여 메탄 가스를 회수해야 한다는 점에서 더 복잡하다. 주요 혁신 기술은 다음과 같은 세 가지 방법을 중심으로 이루어진다.

최근에는 이러한 방법들을 복합적으로 적용하거나, 이산화탄소를 주입하여 메탄을 대체·회수하는 CO₂-메탄 치환 기술과 같은 새로운 개념도 활발히 연구되고 있다. 이 기술은 탄소 포집 및 저장(CCS)의 효과를 동시에 기대할 수 있어 주목받고 있다.

두 자원의 채굴 기술 발전은 공통적으로 해저 광물 채굴선과 심해 부유 시스템의 설계 및 제어 기술 진보에 크게 의존한다. 장비의 내압성, 내식성, 원격 조종의 정확성 및 신뢰성을 높이는 것이 핵심 과제이다. 또한, 실시간 모니터링 시스템과 빅데이터, 인공지능을 활용하여 채굴 과정을 최적화하고 환경 영향을 예측하는 디지털 트윈 기술의 적용도 중요한 혁신 방향으로 떠오르고 있다.

망간 단괴와 메탄 하이드레이트의 탐사 및 개발을 위한 국제 협력은 기술적 난이도, 높은 비용, 그리고 환경적 우려를 해결하기 위해 필수적이다. 주요 프로젝트는 국제해저기구(ISA)의 주도하에 이루어지거나, 국가 간 양자 및 다자 협력을 통해 진행된다.

ISA는 클라리온-클리퍼톤 단층대(CCZ) 등 심해 공역에서 망간 단괴에 관한 탐사 계약을 다수의 국가와 기업체에 부여하며, 환경 관리 계획 수립과 데이터 공유를 촉진한다. 메탄 하이드레이트 분야에서는 일본이 주도적인 역할을 해왔는데, 일본-인도 에너지 대화를 통해 인도 동해안에서의 공동 연구를 진행했으며, 미국, 캐나다와도 기술 협력을 지속하고 있다[14]. 한편, 유럽 연합은 유럽 메탄 하이드레이트 연구소(EMH)와 같은 프레임워크를 통해 회원국 간 연구 인프라와 지식을 통합하고 있다.

이러한 협력은 단순히 자원 확보를 넘어, 채굴이 해저 생태계에 미치는 영향 평가 방법론 표준화, 탄소 배출 모니터링 체계 구축, 그리고 공정한 이익 공유 원칙을 포함한 국제 규범 마련에 초점을 맞추고 있다. 특히 개발도상국의 기술 역량 강화와 과학적 조사 참여 보장은 국제연합 해양법 협약(UNCLOS)의 공동유산 원칙을 실현하는 중요한 축을 이룬다.