• 한국해양학회지:바다
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• 제8권3호
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• pp.295-306
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• 2003

산업혁명 이후 인류가 과량으로 방출한 이산화탄소가 지구환경에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 해양이 흡수하는 탄소량의 크기가 얼마인지에 대한 연구들이 진행되고 있다. 대양과 비슷한 순환 특징을 가지고 있는 동해가 이산화탄소 증가와 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지를 알아보기 위한 연구계획의 일환으로 탄소순환에 중요하게 기여하는 생물펌프의 크기를 간단한 상자모형을 적용시켜 추정하였다. 매개변수로는 인산염을 사용하였는데, 동해에서 일어나고 있는 수층 구조의 변화를 고려해서 해수 수지와 용존산소 수지를 맞춘 다음에, 인산염의 과거 자료를 바탕으로 인의 순환 플럭스를 모사하였다. 1952년부터 2040년까지 모사해 본 결과, 동해에서 생물펌프는 점차 강화되고 있고, 현재 0.0156 Pg C yr$^{-1}$ 정도를 해양 내부로 내보내고 있는 것으로 추정된다. 한편 동해의 해수순환은 저층수를 만드는 것이 줄어드는 반면 중앙층으로 유입이 증가하는 추세이다. 산소가 풍부한 표층수가 중앙층으로 유입되면서 유광층에서 하강한 생물입자들의 분해가 이 층에서 활발해져서 영양염을 표층으로 되돌리는 것이 강화될 것으로 보인다. 이렇게 되면 생물에 의한 탄소제거가 늘어나게 될 깃이다. 지난 50년간의 생물펌프 변화로 블 때 산업혁명 이후 생물에 의한 동해의 인류기원 이산화탄소 흡수량은 0.025 Pg C 정도로 추정된다.

• 멤브레인
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• 제30권2호
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• pp.124-130
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• 2020

21세기 들어서 더욱 나빠지는 기후변화로 가뭄이나 물 부족현상이 전 세계적으로 확대되고 있다. 또한, 화석연료 사용으로 발생하는 이산화탄소는 전체 온실가스의 80%를 차지하기 때문에 지구 온난화의 요인이 되고 있다. 따라서 수처리 멤브레인, 가스분리용 멤브레인, 2차전지용 분리막의 중요성은 증대하고 있으나, 미국, 일본, 독일 등 선진국에서 기술을 독점하고 있어서 국내 멤브레인 기술의 고도화 및 경쟁력 강화가 시급히 요구되고 있다. 그래서 국가에서도 연구예산을 지원하고 있으나, NTIS 데이터를 이용하여 효율성을 분석하였다. 분석 결과, 단기과제 위주로 지원되고 있고, 타 기술 분야에 비해서도 연구비 규모가 작으며, 기초 소재 분야 지원이 취약한 것으로 분석되었다. 따라서 장기과제를, 많은 예산으로, 대학을 중심으로 많이 투자할 때 멤브레인 기술의 향상과 경쟁력이 강화되어 선진국과 동등한 기술력을 갖출 것으로 기대된다.

• 환경생물
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• 제33권3호
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• pp.345-351
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• 2015

본 연구는 IPCC (2006)의 농업분야 온실가스 배출권 측정의 새로운 지침에 의거하여 과수와 토양, 대기 간의 탄소수지 산정 방법론을 제시하고자 전남 나주시의 배 재배농가를 대상으로 토양 호흡량과 초본류, 그리고 과수의 생태계 순생산량을 측정하였다. 토양 호흡량 및 초본류 생태계 순생산량은 Closed Dynamic Chamber (CDC) 방법으로 측정하였고, 배 과수의 생태계 순생산량은 EddyPro 5.2.1 프로그램을 이용하여 공분산법으로 측정하였다. 배 과수원의 토양 호흡량으로 연간 $429.1mgCO_2m^{-2}h^{-1}$이 배출되었으며, 토양온도민감도 ($Q_{10}$)는 2.3으로 나타났다. 초본류의 경우 측정기간 동안 호흡이 광합성보다 우세하게 나타났다. 2015년 6월 20일부터 24일까지 초본류의 광합성 또는 호흡을 통해 흡수 및 배출된 $CO_2$의 총합은 $156.1mgCO_2m^{-2}h^{-1}$으로 상대적으로 호흡이 더 많았던 것으로 나타났다. 배 과수의 광합성 또는 호흡에 의한 $CO_2$ 총합은 $-680.1mgCO_2m^{-2}h^{-1}$로 광합성에 의해 $CO_2$가 흡수되었다. 배 과원 단위의 토양 호흡량과 초본류 및 배 과수의 광합성 및 호흡량의 총합은 $-0.04tonCO_2ha^{-1}$로 $CO_2$의 흡수원이었다. 결론적으로 배 과원에서의 다양한 접근방법을 통한 향후 다년생 목본 작물 재배지에서의 탄소수지 산정 방법론 제시에 꼭 필요하다고 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권4호
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• pp.243-251
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• 2012

부산시 기장군 일광 해조류양식장에서 2011년 7월 5일부터 6일까지 약 30시간동안 해양 표층수의 수온, 염분 등의 환경인자와 pH와 이산화탄소분압($fCO_2$)을 연속 관측하였다. 표층수의 수온과 염분은 $12.5{\sim}17.6^{\circ}C$, 33.7~34.0범위를 보였으며, 조석과 광주기, 해류 등의 영향으로 일변화 및 일간변화를 크게 나타내었다. 이산화탄소분압과 pH는 381~402 ${\mu}atm$, 8.03~8.15범위를 보였으며, 엽록소는 0.8~5.8 ${\mu}g\;L^{-1}$ 범위를 보였다. 이산화탄소분압, pH 그리고 엽록소는 최대 간조와 성층이 강했던 5일 오후 5시 전후에 최소 및 최고치를 보였으며, 이는 엽록소에 의한 생물생산 결과 이산화탄소는 낮고 pH는 높아진 것을 의미한다. 해조양식장 이산화탄소변화에 대한 단순 수지모델을 적용한 결과, 낮에는 생물생산에 의한 감소가 수온상승, 대기와의 교환에 의한 증가와 상쇄하는 것으로 나타났으며, 밤에는 대기와의 교환 물리적 혼합에 대한 과대 평가로 관측치보다 다소 높게 나타났다. 모델결과는 해조양식장 이산화탄소분압 총변화량의 14~40%는 해조류의 일차생산에 의한 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제46권2호
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• pp.310-318
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• 2013

육상생태계의 토양에는 대기의 약 2배에 해당하는 많은 양의 탄소를 가지고 있으며, 기후변화에 의한 기온 상승으로 대기로의 방출에 매우 취약한 상황에 놓여 있다. 한반도의 육상 생태계 토양탄소 수지의 변화예측을 위해 필연적으로 요구되는 다양한 생태계의 토양호흡 자료 수집을 위해 이용되는 방법론, 기기, 기기들 간의 오차, 시공간적인 불균일성, 결측 자료에 대한 보충 (gap filling), 발생원 별 구분 등에 대한 현 상황을 정리하고 그를 바탕으로 국내 토양호흡 연구의 문제점과 과제에 대해 고찰하였다. 결론적으로 국내의 토양호흡 연구는 기기 간 또는 방법들 간의 오차 보정이나 노력들이 매우 빈약하게 행해져 왔기 때문에 과거 및 현재 축적되는 자료의 품질은 거의 보정되지 않은 상태로 볼 수 있다. 이러한 문제점들이 해소되지 않고 지금까지와 같은 방식으로 토양호흡 자료가 축적된다면 그 활용성은 매우 낮을 수 밖에 없다. 또한 장기적인 자료 축적, 토양호흡 조절 메커니즘에 관한 조절 실험, 다양한 생태계, 토성, 토심 등에 대한 자료 역시 장래의 토양권 탄소 동태 변화를 모델 수단으로 예측하는 데에는 매우 중요한 요소이므로 토양호흡 자료 수집과 함께 수집되어야 할 것이다. 더불어 장기적인 측면에서 이러한 문제들이 연구자 간에 깊숙이 인식되어 보다 양질의 자료가 생산되도록 노력할 필요가 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_3호
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• pp.1721-1730
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• 2023

전 세계적으로 지구온난화와 관련된 문제인식이 대두되면서, 도시지역에서의 탄소중립을 위해 탄소흡수원의 역할이 더욱 강조되고 있다. 정주지 탄소흡수원의 관리를 위해서는 탄소흡수원의 현황 파악이 필요하며, 이를 위해서는 많은 인력과 시간과 이에 따른 예산이 소요되게 된다. 본 연구에서는 서울시를 대상으로 기구축된 수목의 위치정보와 Sentinel-2 위성영상을 이용해 수목의 위치를 예측할 수 있는 지도를 제작했다. 이를 위해 수목 유무 데이터셋을 구축한 뒤 위성영상으로부터 구축한 식생지수 16종 정보를 이용하여 분석에 활용할 정형데이터를 생성했다. 그리고 생성된 정형데이터에 Extreme Gradient Boosting (XGBoost) 모델을 적용하여 학습 후, 수목 예측 지도를 제작했다. 이후 Shapley Additive exPlanations (SHAP) 분석을 통해 모델 학습에서 독립변수와 종속변수 간의 관계를 조사하였다. 서울의 국소 부분에 대해 제작된 지도와 세분류 토지피복지도와의 비교분석을 수행했고, 본 연구에서 제작된 수목 예측 모델의 경우 대로변 주변의 탐지하기 어려운 가로수의 경우에도 수목의 위치로 예측이 된다는 것을 확인했다.

• 한국산림과학회지
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• 제100권4호
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• pp.591-597
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• 2011

본 연구는 산림탄소계정을 고려한 국유림 장기경영계획 수립 시 의사결정정보를 제공하기 위해, 경영 시나리오에 따른 CBM-CFS3 모델을 적용한 산림탄소축적량의 변화를 예측하였다. 목재생산 수준에 따라 기존 경영계획의 연간 벌채면적(120 ha) 유지(시나리오1), 매분기별 30% 증가(시나리오 2), 현 수준의 3배 증가(시나리오3), 5배 증가(시나리오4) 등의 4가지 경영시나리오를 구성하였고, 100년의 계획기간동안 총 탄소축적량, 탄소저장고별 축적량, 수확된 목제품 탄소량, 영급구조의 변화를 예측하였다. 연구 결과, 기존 벌채수준을 유지하는 시나리오1의 경우 목제품을 포함한 총 탄소축적량이 433.1 tC/ha로 가장 높았으나 계획기간 말 임분구조가 노령림에 편중되는 문제점이 나타났으며, 반면 시나리오4의 경우 계획기간 말 노령림 면적이 크게 줄어들고 총 탄소축적량이 385.5 tC/ha으로 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 벌채면적을 매분기 30% 증가시키는 시나리오2와 현 수준의 3배로 증가시키는 시나리오3의 경우, 영급분포가 I~VIII영급에 고르게 분포하고 총 탄소축적량도 각각 411.7 tC/ha, 410.5 tC/ha으로 초기의 산림탄소축적량을 지속적으로 유지하는 것으로 나타나, 산림탄소계정을 고려한 경영계획에 적합한 것으로 판단되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.198-221
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• 2021

1960-70년대 대규모 산림녹화 이후에 한국의 산림은 점차 노령화되고 있다. 노령림의 순 CO₂ 교환은 이론적으로 중립에 가깝지만, 교란이나 관리에 의해 CO₂ 흡원 또는 발원이 될 수 있다. 본 연구는 한국의 광릉 낙엽활엽수 노령림(GDK)의 CO₂ 수지 역학을 이해함으로써, 다음 두 가지 질문에 답하고자 하였다: (1) 보전되고 있는 GDK는 과연 이론적으로 알려져 있는 CO₂ 중립인가? (2) 관측된 CO₂ 수지의 경년 변동이 문헌에 보고된 조절 인자들과의 선형적인 인과관계로 설명이 가능한가? 이에 답하기 위해, 본 연구는 KoFlux GDK 관측지에서 에디 공분산 기술로 2006년부터 2020년까지 15년 동안 관측된 CO₂ 플럭스 자료와 생기상학적 자료를 분석하였다. 연구 결과, (1) GDK는 15년 자료를 평균해서 보면 약한 CO₂ 발원이며, 관측기간 동안 흡원과 발원 사이를 오갔으나 최근 5년 동안 CO₂ 발원으로서의 강도가 증가하고 있다. (2) 전천일사, 생장기간, 엽면적지수의 경년 변동은 총 일차생산량(Gross Primary Production, GPP)의 경년변동과 양의 상관관계(R²=0.32~0.45)가 있는 반면, 기온과 지표면 온도의 경년 변동은 생태계 호흡(Ecosystem Respiration, RE)의 경년 변동과 유의한 상관관계가 없었다. 또한, 관측기간 초반(첫 10년)의 CO₂ 플럭스와 기상요인 및 생물학적 요인으로 학습시킨 기계학습은 관측기간 후반(최근 5년)의 GPP와 RE의 경년 변동을 제대로 모사해내지 못했다. 단, 고사목에서 배출된 탄소 추정량이 CO₂ 발원으로의 전환에 일부 기여했을 것으로 추정된다. GDK의 장기 CO₂ 수지 역학에 대해 올바로 이해하고 해석하기 위해서는, 분석과 모델링을 위한 복잡계과학 기반의 새로운 프레임워크가 필요하다. 더불어, 플럭스 모니터링 및 자료 품질 유지와 함께 고사목과 교란을 지속적으로 모니터링하는 것이 중요함을 다시 한 번 확인하였다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제5권4호
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• pp.263-277
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• 2011

Global atmospheric $CO_2$ distributions were simulated with a chemical transport model (GEOS-Chem) and compared with space-borne observations of $CO_2$ column density by GOSAT from April 2009 to January 2010. The GEOS-Chem model simulated 3-D global atmospheric $CO_2$ at $2^{\circ}{\times}2.5^{\circ}$ horizontal resolution using global $CO_2$ surface sources/sinks as well as 3-D emissions from aviation and the atmospheric oxidation of other carbon species. The seasonal cycle and spatial distribution of GEOS-Chem $CO_2$ columns were generally comparable with GOSAT columns over each continent with a systematic positive bias of ~1.0%. Data from the World Data Center for Greenhouse Gases (WDCGG) from twelve ground stations spanning $90^{\circ}S-82^{\circ}N$ were also compared with the modeled data for the period of 2004-2009 inclusive. The ground-based data show high correlations with the GEOS-Chem simulation ($0.66{\leq}R^2{\leq}0.99$) but the model data have a negative bias of ~1.0%, which is primarily due to the model initial conditions. Together these two comparisons can be used to infer that GOSAT $CO_2$ retrievals underestimate $CO_2$ column concentration by ~2.0%, as demonstrated in recent validation work using other methods. We further estimated individual source/sink contributions to the global atmospheric $CO_2$ budget and trends through 7 tagged $CO_2$ tracers (fossil fuels, ocean exchanges, biomass burning, biofuel burning, net terrestrial exchange, shipping, aviation, and CO oxidation) over 2004-2009. The global $CO_2$ trend over this period (2.1 ppmv/year) has been mainly driven by fossil fuel combustion and cement production (3.2 ppmv/year), reinforcing the fact that rigorous $CO_2$ reductions from human activities are necessary in order to stabilize atmospheric $CO_2$ levels.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제6권3호
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• pp.222-233
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• 2012

The nocturnal low-level jet makes a significant impact on carbon and water exchanges and turbulent mixing processes in the atmospheric boundary layer. This study reports a case study of nocturnal surface fluxes such as $CO_2$ and water vapor in the surface layer observed at a flat and homogeneous site in the presence of low-level jets (LLJs). In particular, it documents the temporal evolution of the overlying jets and the coincident response of surface fluxes. The present study highlights several factors linking the evolution of low-level jets to surface fluxes: 1) wavelet analysis shows that turbulent fluxes have similar time scales with temporal scale of LLJ evolution; 2) turbulent mixing is enhanced during the transition period of low-level jets; and 3) $CO_2$, water vapor and heat show dissimilarity from momentum during the period. We also found that LLJ activity is related not only to turbulent motions but also to the divergence of mean flow. An examination of scalar profiles and turbulence data reveal that LLJs transport $CO_2$ and water vapor by advection in the stable boundary layer, suggesting that surface fluxes obtained from the micrometeorological method such as nocturnal boundary layer budget technique should carefully interpreted in the presence of LLJs.