• 암석학회지
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• 제22권1호
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• pp.35-47
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• 2013

1000 AD 경에 매우 강력한 화산 폭발을 하였던 백두산은 아직도 폭발 가능성을 가지고 있다. 따라서 백두산의 폭발 가능성을 사전에 확인할 수 있는 정기적인 감시가 필요하다. 하지만 지정학적인 이유로 백두산 지역에 정기적인 감시 시설을 설치하거나, 정기적인 관측 자료를 얻는 것이 매우 힘든 상황이다. 따라서 인공위성을 이용한 백두산 화산 폭발 가능성에 대한 정기적인 감시 기술 개발이 필요한 실정이다. GRACE 인공위성에서 획득한 백두산 지역의 중력 자료로부터 계산된 지오이드 자료의 지난 10년간의 변화를 보면, 백두산 지역에서 지진 발생을 포함한 마그마 활동 가능성이 인지된 2002년부터 2005년 사이에 매우 뚜렷한 지오이드 감소가 확인되었다. 그리고 동일한 시기에 백두산 지역의 강수량이 줄어들지 않음을 고려할 때 이러한 변화는 백두산 하부의 마그마 활동에 연관되어있을 가능성을 지시한다. 백두산 지역에서 CHAMP 인공위성을 이용하여 측정된 지난 2000년도부터 2010년까지의 자력 변화를 살펴보면, 마그마 활동이 활발했던 2000년에서 2005년도 사이에 자력이 감소하고 그 이후 다시 증가하는 현상을 보여준다. 이러한 자력의 감소는 백두산 하부 마그마 온도의 증가에 따른 주변 암석의 비자성화(demagnetization)에 의한 것일 가능성이 있다. 이러한 자료는 인공위성을 이용하여 관측한 지오이드와 자력의 변화가 백두산 하부 마그마 활동을 감시하는데 사용될 수 있는 가능성이 있음을 지시한다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권6호
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• pp.550-560
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• 2013

본 연구에서는 2005년 이후 화산 폭발을 경험한 20개의 화산 지역에 대해 그레이스 위성에 의해 측정된 지오이드 변화를 조사하였고 지오이드를 이용한 화산 하부의 마그마 활동에 대한 연구를 위해서는 자세한 지질학적 조사가 함께 수반되어야 함을 인지하였다. 따라서 2011년에 화산 폭발이 있었고 그에 대한 지질학적 연구가 자세히 수행된 키리시마 화산복합체 내 신모에다케 화산 지역을 대상으로 그레이스 인공위성을 이용하여 측정된 화산지역의 광역적인 지오이드 변화와 화산하부 마그마 활동 변화 간의 상관성에 대해 연구하였다. 그 결과 신모에다케 화산 지역에서 2002년 이후 계속적으로 증가하는 지오이드 변화는 화산하부 물질의 중력이 증가함에 의해 발생하였음을 확인하였고, 이는 기존 연구에서 밝혀진 2011년 화산 폭발 수년 전부터 염기성 마그마가 마그마 저장소로 계속 공급되었다는 사실과 잘 일치한다. 이는 앞으로 많은 연구가 필요하기는 하지만 그레이스 인공위성으로 측정된 지오이드의 변화가 화산 폭발 감시 및 예측에 사용될 수 있는 가능성이 높음을 지시한다.

• 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.

• 암석학회지
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• 제27권1호
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• pp.17-24
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• 2018

백두산 화산으로부터 폭발성 분화에 의한 것으로 추정되는 1654년의 조선왕조실록에 기록된 화산재 구름 이동의 역사기록을 화산학적 견지에서 고찰하였다. 1654년 10월 21일에 백두산에서 분화된 화산재와 화산가스가 북풍~북동풍의 바람을 타고 낮은 고도로 운반되어 재구름과 함께 한반도 남쪽으로 내려온 화산재로 해석할 수 있다. 그 영향 지역이 북쪽으로 함경도 남쪽 경계부에도 출현하였다는 것은 그 북쪽 즉 백두산에서 한반도 남쪽으로 남하한 것으로 평가된다. 분화지점인 백두산으로부터 약 500 km 이상 떨어진 경기도 적성과 장단 지역에 재구름이 통과한 것은 당시 백두산에서 중규모의 플리니식 분화로 형성된 분연주가 탁월풍의 영향으로 굽어진 형태로 지면을 따라 재구름을 형성하여 이동한 결과로 해석된다. 이를 유사 기상 장에서 수치 모의하여 재현하였다.

• 자원환경지질
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• 제49권3호
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• pp.181-191
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• 2016

울릉도의 화산활동 규모를 파악하고 화산재해를 평가하기 위해 분화이력과 마그마 분출량을 계산하였다. 최근 연대측정 자료에서 최후기에 분출한 말잔등응회암은 $^{14}C$ 연대측정에 따르면 약 19~5.6 ka B.P. 연대를 가지며, 알봉조면안산암은 K-Ar 연대측정에 의하면 0.005 Ma 연대를 나타낸다. 따라서 울릉도는 1만년 이내에 화산활동이 있었음을 보여주며 앞으로의 분화의 가능성을 배재할 수 없는 활화산에 속한다. 그리고 울릉도의 누적 최소 DRE-보정 마그마 분출량은, 총 $40.80km^3$로 계산된다. 특히 사태감응회암은 $3.71km^3$ 이상이며, 말잔등응회암은 울릉도에서만 $0.10km^3$이지만 일본 남서부까지 뻗친 말단부층을 고려한다면 $12.39km^3$의 큰 분출량을 가진다. 분출량을 토대로 추정되는 화성쇄설암의 화산폭발지수는 1~6 범위를 나타낸다. 특히 사태감응회암은 폭발지수가 5이고, 말잔등응회암은 울릉도에만 분포하는 것으로 4이지만 일본에 분포하는 것을 고려한다면 6으로 파국적인 상황을 나타낸다. 그러므로 울릉도는 분화 가능성을 고려하는 적절한 연구가 필요하고 화산재해를 평가하고 대비하는 시스템의 구축이 요구된다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권3호
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• pp.196-209
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• 2023

2020년 6월부터 8월까지 일본 도쿄 남쪽 940 km 해상에 위치한 니시노시마 화산이 분화하였다. 2020년 7월 말 발생한 분화로 인한 화산재와 화산가스 일부가 우리나라에 영향을 주었을 가능성이 있는 것으로 보도되었다. 본 연구에서는 화산재 확산 수치모의 프로그램인 Ash3D를 이용하여 현지시각 2020년 7월 28일 0시에 화산폭발지수 3의 분화가 발생한 것으로 설정하고 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과, 화산재가 니시노시마 인근에서 동풍을 타고 7월 30일 새벽 오키나와에 도달한 이후 남풍을 타고 북상하여 8월 1일 제주도에 상륙하고 시계방향으로 회전하듯이 이동하면서 8월 2일에는 남부지방에 영향을 주는 것으로 나타났다. 실제 측정된 PM₁₀ 미세먼지농도는 제주도 고산기상관측소에서 8월 1일부터, 부산 구덕산기상관측소에서는 8월 2일부터 상승한 것으로 나타나 니시노시마 화산 분화가 제주도 및 남부지방의 미세먼지 수치에 영향을 준 것으로 보인다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 1999년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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• pp.148-153
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• 1999

Baikdu-san was a very active volcano during the Cenozoic era and is believed to be formed in late Cenozoic era. Recently it was also reported that there was a major eruption in or around 1002 A.D. and there are evidences which indicate that it is still an active volcano and a potential volcanic hazard. Remote sensing techniques have been widely used to monitor various natural hazards, including volcanic hazards. However, during an active volcanic eruption, volcanic ash can basically cover the sky and often blocks the solar radiation preventing any use of optical sensors. Synthetic aperture radar(SAR) is an ideal tool to monitor the volcanic activities and lava flows, because the wavelength of the microwave signal is considerably longer that the average volcanic ash particle size. In this study we have utilized several sets of SAR data to evaluate the utility of the space-borne SAR system. The data sets include JERS-1(L-band) SAR, and RADARSAT(C-band) data which included both standard mode and the ScanSAR mode data sets. We also utilized several sets of auxiliary data such as local geological maps and JERS-1 OPS data. The routine preprocessing and image processing steps were applied to these data sets before any attempts of classifying and mapping surface geological features. Although we computed sigma nought ($\sigma$$^{0}$) values far the standard mode RADARSAT data, the utility of sigma nought image was minimal in this study. Application of various types of classification algorithms to identify and map several stages of volcanic flows was not very successful. Although this research is still in progress, the following preliminary conclusions could be made: (1) sigma nought (RADARSAT standard mode data) and DN (JERS-1 SAR and RADARSAT ScanSAR data) have limited usefulness for distinguishing early basalt lava flows from late trachyte flows or later trachyte flows from the old basement granitic rocks around Baikdu-san volcano, (2) surface geological structure features such as several faults and volcanic lava flow channels can easily be identified and mapped, and (3) routine application of unsupervised classification methods cannot be used for mapping any types of surface lava flow patterns.

• 한국환경과학회지
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• 제23권3호
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• pp.527-532
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• 2014

According to the analysis of volcanic observation data around Korean peninsula, the activities of volcano increase continuously. For example, the volcanic eruption of Mt. Sakurajima is an example, and Mt. Baekdu can be another example potentially. In these regards, developing unified system including realtime prediction and 3D visualization of volcano ash are important to prepare the volcanic disaster systematically. In this technical report, an interactive simulator embedding dispersion algorithm and 3D visualization engine is developed. This system can contribute to the realtime prediction of volcanic disaster scientifically.

• 한국토양비료학회지
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• 제51권1호
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• pp.16-27
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• 2018

To predict the influence of volcano eruption on agriculture in South Korea we evaluated the dispersal ranges of the volcanic ashes toward the South Korea based on the possibilities of volcano eruption in Mt. Baekdu. The possibilities of volcano eruption in Mt. Baekdu have been still being intensified by the signals including magmatic unrest of the volcano and the frequency of volcanic earthquakes swarm, the horizontal displacement and vertical uplift around the Mt. Baekdu, the temperature rises of hot springs, high ratios of $N_2/O_2$ and $_3He/_4He$ in volcanic gases. The dispersal direction and ranges and the predicted amount of volcanic ash can be significantly influenced by Volcanic Explosivity Index (VEI) and the trend of seasonal wind. The prediction of volcanic ash dispersion by the model showed that the ash cloud extended to Ulleung Island and Japan within 9 hours and 24 hours by the northwestern monsoon wind in winter while the ash cloud extended to northern side by the south-east monsoon wind during June and September. However, the ash cloud may extent to Seoul and southwest coast within 9 hours and 15 hours by northern wind in winter, leading to severe ash deposits over the whole area of South Korea, although the thickness of the ash deposits generally decreases exponentially with increasing distance from a volcano. In case of VEI 7, the ash deposits of Daejeon and Gangneung are $1.31{\times}10^4g\;m^{-2}$ and $1.80{\times}10^5g\;m^{-2}$, respectively. In addition, ash particles may compact close together after they fall to the ground, resulting in increase of the bulk density that can alter the soil physical and chemical properties detrimental to agricultural practices and crop growth.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.493-499
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• 2022

본 논문은 제주도의 화산이 폭발 시에 얼마만한 속도로 폭발했으며, 폭발 후에 생기는 튜물러스와 한라산 중턱에서 폭발된 현무암이 바다까지 밀려온 결과를 보고한다. 현무암 지하 마그마가 약 절대온도 1000K로 지상의 중성대를 뚫고 1950m 상공에서 절대온도 1200K로 폭발하면서 나올 때의 속도에 대해 분석했다. 부력(浮力)에 의한 화염 기둥의 열기류인 Plume 화산 폭발로 인한 주변의 공기보다 연소가스의 밀도가 작아져 부력이 발생하고 상승 기류가 형성된다. 화염 기둥은 연속, 간헐, 부력 화염 영역으로 분류된다. 한라산(1950m) 화염 기둥의 속도는 상승한 최고점에서 낙하함으로 위치에너지가 운동에너지로 변환되어 유체흐름에 의해 이 두 식을 같게 놓아 풀면 화산 폭발 속도87.5m/s를 얻었다. 이때 마그마의 밀도는 온도에 반비례한다. 거문오름(456m)은 폭발 속도는 42.6m/s로 계산했다.