• 한국수자원학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.237-245
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• 2014

백두산 분화 시 분출되는 화산재에 의한 수질환경 변화에 대응하고자 본 연구에서는 백두산 화산재 성분을 추정하고, 화산재 퇴적 두께에 따른 수질 농도변화를 분석하였다. 백두산 화산재 성분을 추정하기 위해 주요 해외 화산의 마그마분과 백두산의 마그마 성분을 비교하여 유사한 화산을 선정하고, 해당 화산에서 분출한 화산재의 성분을 백두산의 화산재 성분과 유사한 것으로 가정하였다. 화산재 유해성분에 의한 수질 농도변화를 분석하기 위해 화산재 퇴적 두께에 따른 유해성분 농도의 증감을 분석한 후, 국내 먹는물 수질기준과 비교함으로서 수질환경에 대한 영향 유무를 평가하였다. 연구 결과, 알루미늄, 카드뮴, 불소, 철, 납, 마그네슘, 염소와 스트론튬 등이 취수원에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이 중 카드뮴, 불소, 철, 납, 마그네슘의 경우에는 수질관리 및 화산분출 시 관리가 필요할 것으로 분석되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.536-549
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• 2013

백두산 화산이 분화할 경우, 한국에는 주로 화산재로 인한 피해가 예상된다. 이에 본 연구는 해외의 대형 화산분화 사례를 기반으로, 화산재 규모에 따른 피해와 사회 경제적 영향을 분석하였다. 첫째, 주요 화산 분화의 화산재 피해사례 및 화산재 두께/무게에 따른 피해를 "화산재 규모와 피해 영향 대조표"를 통하여 살펴보았다. 둘째, 화산재의 사회 경제적 영향을 분석하였다. 백두산이 겨울에 분화하지 않는다면, 한국은 화산재로 인해 경제적 피해를 입을 가능성이 크지 않지만, 화산재의 특성상 범세계적으로 영향을 미칠 수 있기 때문에 그 영향을 간과해서는 안 된다. 한편 만약 백두산 분화 시기에 한반도 주변으로 북풍 또는 북동풍이 발달하면, 화산재가 남한으로 확산하여 남한 경제에 영향을 미칠 수 있다. 항공수출에 차질이 생길 수 있으며, 인구 밀도가 높은 수도권이나 지방중심도시(산업집중도시) 혹은 농업지역으로 화산재가 이동해 온다면 그 피해는 매우 클 수 있다. 이러한 화산재해에 대비하여 한국의 실정에 맞는 화산재 예보 단계표가 만들어야져야 하며, 화산재 예측을 위한 한국형 화산 해저드 맵을 구축할 필요가 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권5_1호
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• pp.587-598
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• 2017

화산재는 화산쇄설물 중 2 mm 이하의 크기를 가지는 작은 미세 암편으로 화산 분화 이후 낙하에 의해 여러 가지 피해를 가져온다. 화산재 피해는 운송업과 생산업 그리고 동 식물 및 인간의 호흡기 활동에 영향을 줄 수 있다. 따라서 이러한 화산재의 피해를 예방하기 위해서는 화산재 확산 정보가 중요하며 광범위하게 확산되는 화산재 관측은 위성을 활용하는 것이 효과적이다. 본 연구에서는 일본 사쿠라지마 화산의 두 번의 분화 사례를 연구하였으며 정지궤도 위성인 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite: COMS)의 기상 탑재체(Meteorological Imager: MI) 영상과 극궤도 위성인 Landsat-8의 Operational Land Imager (OLI), Thermal InfraRed Sensor (TIRS) 영상을 활용하여 화산재 확산 정보를 산출하였다. COMSMI 영상으로부터 화산재 화소를 추출하여 화산재의 확산 방향과 속도를 분석하였으며, Landsat-8 영상에 대하여 그림자 측정법을 적용하여 화산재 높이를 산출하였다. 또한 본 연구에서 산출된 결과를 도쿄 화산재 주의보센터(Volcanic Ash Advisories center: VAAC)와 비교하였다. 비교 결과, 화산재 확산의 방향은 두 연구에서 모두 유사한 방향으로 산출되었으나 화산재 속도는 화산재주의보센터에서 제공되는 속도에 비해 약 4배 느리게 산출되었다. 또한, 화산재 높이는 화산재 주의보센터 정보에서는 단일 값으로 제공되지만 본 연구에서는 화산재 확산위치에 따라 다르게 관측됨을 확인하였다. VAAC의 경우 화산 분화의 빠른 대응을 위해 분화구 주변 지역에 대해 대략적 값을 산정하지만 본 연구에서는 화산재 확산이 중요하기 때문에 실제 화산재 확산이 관측된 다양한 영상으로부터 화산재가 확산된 전체 지역에 대한 정보를 산출하였기 때문에 차이가 발생하였을 것으로 판단된다. 대규모 분화가 발생할 경우 한반도에 미치는 영향을 확인하기 위해서는 화산재 확산 관측이 중요하다. 본 연구를 통해 서로 다른 특성을 지니는 위성영상을 활용하여 화산재가 확산된 전체 영역에 대해 다양한 정보를 산출하는데 활용될 수 있을 것이다.

• 대한공간정보학회지
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• 제24권1호
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• pp.99-107
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• 2016

대한민국은 화산재해로부터 안전한 지역으로 알려져 왔다. 그러나 최근의 관측 결과들은 한반도 최 북 단에 위치한 백두산이 더 이상 휴화산이 아님을 보여주고 있다. 백두산 화산이 폭발한다면 남한지역에서는 화산재에 의한 다양한 피해가 예상된다. 특히 공중의 화산재는 운항되는 비행기의 계기판 및 엔진을 마비시킴으로써 대형 항공사고를 유발할 수 있다. 따라서 화산재의 삼차원 확산을 예측하여 화산재가 있는 항로를 비행할 것으로 예상되는 비행기 운항을 중지시키는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 화산재 확산 예측결과의 삼차원 가시화 기법을 다룬다. 우선 화산재 확산 예측 데이터의 취득에 대하여 소개한다. 확산 예측 데이터는 화산재 확산 시뮬레이션 프로그램인 Fall3D를 이용한다. 다음으로 세 가지 화산재 확산 예측결과의 가시화 기법을 제안한다. 첫 번째 기법은 '공중의 큐브' 방식으로 화산재의 입자 농도별로 다른 색을 가진 반투명 큐브를 공중에 배치하는 방식이다. 두 번째 기법은 '큐브안의 큐브'방식으로 '공중의 큐브' 방식을 개선하여 농도의 정도에 따라 큐브의 분할 정도를 달리하여 배치하는 방식이다. 마지막 방식은 '반투명 화산재 평면' 기법으로 화산재 농도를 가지고 있는 레이어 들을 적층하고 투명효과를 적용하는 방식이다. 본 논문에서 제시한 방법을 기반으로 사용자는 목적에 맞는 방식대로 화산재 확산 예측 결과를 삼차원 가시화 할 수 있을 것이다.

• 암석학회지
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• 제22권4호
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• pp.273-289
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• 2013

강하화산재는 농업과 기반시설에 다양한 형태의 피해를 발생시킬 수 있는 악명 높은 재해이며, 특별히 항공과 인체 건강에 가장 유해하다. 본 연구는 백두산 화산으로부터 폭발적 분화에 의하여 화산재가 확산되고 퇴적되는 것을 모델링하기 위한 목적으로 개념적인 모델 설계를 논의하고자 한다. 이는 모델의 가정과 경계 조건에 대한 토의와 더불어 개념적인 모델의 상세 다이어그램, 가능한 입력 파라미터, 단위, 방정식에 대한 논의를 포함한다. 모델에 포함되어 있는 두 가지 주요 과정은 화산재의 확산과 퇴적이며, 만약 모델이 설계되면 모델을 실행시켜 얻을 수 있는 것은 분연주에 포함된 미세 화산재의 총량, 화산재의 이동 거리, 지표면에 침적되는 화산재 두께 등이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권6호
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• pp.777-786
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• 2014

일본의 온타케 산은 일본에서 두 번째로 큰 규모의 화산으로, 2014년 9월 27일 02:52 UTC 에 예고 없는 대규모 분화가 발생했다. 이번 분화로 인해 최소 55명이 사망하였고, 70여 명의 부상자가 발생했다. 따라서 본 연구에서는 온타케 화산 분화에 따른 화산재 피해영향을 분석하기 위하여 화산재 확산 수치실험을 수행하였다. HYSLPLIT 확산모델과 UM 기상자료를 이용하여 화산재 확산 경로를 예측하였고, 화산재 확산 영역에 대한 정량적인 평가를 위해서 천리안 위성영상을 이용하여 화산재 확산 범위를 탐지하였다. 본 연구의 모의실험 결과와 GOCI 탐지 결과와의 비교를 통해 검증을 수행하였다. 그 결과, HYSPLIT 기반의 화산재 확산 예측결과와 GOCI 위성영상 간의 유사도가 높음을 알 수 있었다. 본 연구에서 수행한 화산재 확산 결과와 GOCI 간에는 38.72% 및 13.57%가 일치도가 계산되었고, JMA 결과와 GOCI는 9.05%와 11.81%가 일치하였다. 본 연구에서 수행한 바와 같이 화산재 확산 경로를 예측하는 연구는 그 피해를 감소할 수 있는 중요한 방법의 하나라고 판단할 수 있다. 따라서 화산 분화 시 기상 모델을 이용한 화산재 확산 수치실험은 시간에 따른 화산재 확산 분포를 이해하는데 유용한 기법으로 자리매김 할 것이며, 화산재 확산에 따른 피해 면적을 정량적으로 산출할 수 있는 중요한 기술이 될 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제23권2호
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• pp.141-150
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• 2010

제주도 우도 응회구의 현무암질 화산재는 대부분 미약하게 변질되었으나, 지표부근에서는 연황색으로 변질되었다. 육상 환경에서 화산재의 표성 변질 및 고화과정을 조사하기 위하여 표성 변질 우도 화산재에 대하여 X선회절, 주사 및 투과전자현미경, 전자현미분석을 실시하였다. 분석결과, 화산재 입자는 현무암질 유리 기질과 사장석, 감람석, 휘석 결정으로 구성되어 있었다. 입자 가장자리로부터 유리가 선택적으로 변질되어 교질상 변질테가 형성되었으며, 큰 입자 중심에는 변질되지 않은 유리가 잔존한다. 변질테와 유리 경계에는 매우 얇은 용탈 유리층이 존재하며, 변질테는 Fe와 Ti이 풍부한 극미립 비정질 규산염과 스멕타이트로 구성되어 있다. 변질 유리에서 방출된 용존물은 공극에 벌집모양 스멕타이트 집합체로 다량 침전되었으며, 화산재의 고화작용에 기여하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.515-523
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• 2013

백두산 화산 폭발 시 남한 지역은 동해안을 중심으로 화산재에 의한 피해가 예상된다. 적은 양의 화산재라고 할지라도 농작물의 피해나 토양의 산성화를 유발하는 등 농업 분야에 심각한 영향을 줄 수 있다. 이에 이 논문에서는 화산재에 의한 농작물의 피해를 추정하고 구글 지도를 통해 시각화하고자 한다. 이를 위해서 화산재에 대한 피해 예측모델이 필요하다. 화산재 위험은 농작물의 종류와 화산재 두께에 따라 다르므로 피해 예측 모델의 취약도 함수는 화산재 두께와 농작물의 손상률 간의 관계를 나타내어야 한다. 이 논문에서는 RiskScape에서 정의한 화산재 두께에 따른 농작물별 손상률을 이용하여 취약도 함수를 정의하였다. 이 취약도 함수를 농작물 생산량과 가격 정보에 적용하여 화산재 두께에 따른 농작물 피해액을 추정할 수 있다. 또한, 이 논문에서는 화산재의 피해가 예측되는 강원도 지역을 대상으로 화산재에 의한 농작물 피해를 추정하였다. 연구 결과 2010년 강원도 농업 총 생산량을 기준으로 했을 때 화산재가 약 4 mm 정도 쌓이게 되면 농작물 피해액은 약 6,351억 원에 달하는 것으로 나타났다. 이는 강원도 총 농업생산액의 약 50%에 해당한다. 이 논문에서는 화산재에 의한 농작물의 1차적인 피해만을 고려하고 있다. 하지만 화산재는 토양 오염이나 시설물과 같은 농가의 자산에 잠재적인 위험을 줄 수 있다. 따라서 농업 분야 전체에 대한 총 피해 규모를 추정하기 위해서는 이와 같은 2차적인 피해도 함께 고려해야 할 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.493-500
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• 2014

본 연구에서는 농업시설물 중 내재해형 비닐하우스와 축사에 대한 화산재 취약도를 평가하였다. 이들 농업시설물에 대한 화산재 취약도를 평가하기 위해 화산재 하중의 확률밀도함수와 대상 시설물 저항성능의 확률밀도함수를 비교하는 해석적 접근법 기반의 FOSM(first-order second-moment) 방법이 이용되었다. 화산재 취약도 평가를 위하여 폭과 높이 그리고 단면 및 재료적 특성이 상이한 6종의 내재해형 비닐하우스와 표준형, 해안형, 산간형으로 구분된 3종의 축사가 사용되었다. 또한 FOSM 방법으로 평가된 내재해형 비닐하우스와 축사의 취약도는 GEV(generalized extreme value) 분포함수의 모수 형태로 최적화된 후 데이터베이스화되었다. 본 연구에서 평가한 화산재 취약도는 백두산 화산분화에 따른 화산재 퇴적에 대한 농업시설물의 위험도 평가를 위하여 활용될 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권4호
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• pp.237-248
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• 2014

화산재의 확산 특성을 분석하고, 침적량의 예측 가능성을 평가하기 위하여, 2011년 1월26일 분화가 시작된 일본 기리시마 화산을 대상으로 WRF와 확산모형 FLEXPART를 이용한 수치모의실험을 실시하였다. 지상 1 km 이하 대기경계층내의 화산재 확산 특성은 26일 방출된 입자의 경우 주풍을 따라 집중되는 경향을 보이지만, 27일 방출된 화산재는 큐슈남부에 발달한 고기압의 영향으로 기리시마 만까지 확산된다. 겨울철의 강한 시베리아 기단이 발달한 26일의 경우, 기리시마 화산 풍하측에 위치한 미야기 현 중앙 산악 후면의 좁은 영역에서 집중적으로 침적이 이루어진다. 또한 분화 지역 주변의 국지적인 고기압의 발달은 화산재의 수평 확산을 증대시키는 역할을 한다. 침적량의 분포는 정량적인 측면에서 실제 화산 분출에 따른 영향과 매우 유사한 경향성을 보이고, 제시한 수치모의실험은 화산재의 이동 및 침적량 예측 및 산정에 적절하다고 판단된다.