백두산 성층화산체와 천지 칼데라 외륜산 정상부에 분포하는 홀로세에 분화한 규장질 화산암 시료와 플라이스 토세 개마용암대지와 장백산순상화산체의 고철질 화산암 시료의 암석화학적 특징 분석을 통해 지체구조적 위치를 알아 보았다. 백두산 화산지대에서 초기 고철질 분출물들은 개마용암대지와 장백산순상화산체를 형성하였으며, 대부분 알칼 리계열의 현무암에서 조면현무암 또는 서브-알칼리(쏠레이아이트) 현무암에서 현무암질안산암의 성분이며, 백두산 성층 화산체와 천지 칼데라 정상부 부근의 홀로세 분출물은 대부분 규장질의 조면암에서 유문암 성분이다. 고철질 화산암류 와 규장질 화산암류 사이의 SiO2 54-62 wt.%가 결핍된 쌍모식 조성을 나타낸다. 이는 마그마작용이 지각내 신장형 지 체구조적 위치에서 발생하였음을 지시하는 단서가 될 수 있다. 지구조판별도에서 고철질 화산암류들은 판내부 또는 판 내부 알칼리암과 쏠레이아이트암의 영역에 구분되어 도시되는데 이는 TAS성분도의 결과와 잘 일치한다. 규장질 화산암 류들은 규장질 화강암류에 적용하는 판별도에서 판내부화강암(WPG)의 지체구조적 위치에 도시된다. 지구조 판별도에서 판의 섭입과 관련한 도호 또는 대륙연변호의 영역에는 도시되지 않으며, 모두 판내부 영역에 도시된다. 미량원소 함량 을 원시맨틀값으로 표준화한 거미도에서 섭입대 화산암류에서 특징적으로 나타나는 Nb, Ti 의 부(−) 이상을 나타내지 않으며, OIB와 유사한 패턴을 나타낸다. 미량원소 함량 조성은 섭입대에서 유래된 마그마 작용에 연관된 의미있는 증 거를 나타내지 않는다. 이는 백두산화산지대의 마그마작용이 판내부 환경에서 있었음을 지시한다. 이들 화산암류의 판 내부 지체구조 위치는 이 지역에서 발생하는 천발지진의 진원 깊이와도 조화적이다. 백두산화산지대의 화산암석들은 신 생대 동안 맨틀 물질의 용승에 의한 판내부 화산활동의 결과로 해석된다.

국내외로 태풍, 홍수, 화산, 지진, 해일 등의 자연재난에 의하여 인명, 재산 피해가 지속적으로 발생하고 있으며 특히 최근에 는 황사, 미세먼지와 같은 입자상 오염물질의 확산이 가속되고 있어 입자상 물질 확산의 예측 및 대응 기술 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다. 이와 같은 입자상 물질 관련 재난에 대응하기 위하여 수치 모델을 사용하여 입자상 물질의 확산 경로 및 농도를 예측하는 연구들을 진행하고 있으며, 본 연구에서는 선행연구로 라그랑지안 모델 중 하나인 PUFF-UAF 모델을 개선하여 개발된 PUFFGaussian 모델을 이용하여 연구를 진행하였다. PUFF-Gaussian 모형을 이용하여 온타케 화산의 분화 결과와 검증을 수행하여 유사한 결과가 도출되는 것을 확인하고 백두산 분화에 대한 화산재 확산 예측을 수행하였다. 또한 국내 17개 시·도에 대하여 기존 PUFF-UAF 모델의 결과를 이용하여 계산한 화산재 발생 확률과 PUFF-Gaussian을 이용하여 계산한 발생 확률에 대한 비교를 수행하고 PUFFGaussian 모델을 이용한 결과가 발생 확률이 더 낮은 것을 확인하였다.

백두산에서는 밀레니엄 대분화 이후로도 수차례의 화산활동이 계속되어 마그마 거동 감시 연구의 필요성이 지속적으로 제기되고 있다. 마그마방의 깊이 및 규모를 파악하기 위해서는 다양한 지구물리학적 접근이 필요하며, 본 연구에서는 전기비저항 탐사의 적용성을 검토하고자 한다. 국경으로 인해 공간적 제한이 있는 백두산에서 심부에 위치한 마그마를 탐사하기 위해서는 측선의 길이가 수십 킬로미터 이상이 되는 대규모 전기탐사가 이루어져야 하며, 이를 위해 서는 분산계측 시스템의 도입과 이에 최적화된 탐사 설계가 필수적으로 요구된다. 따라서 자체 개발된 분산계측 시스템을 활용하는 탐사설계안을 제시하고 전산실험을 통해 적용 가능성을 분석하였다. 단일 측선과 비동일선상 송신원 배열을 사용한 탐사설계안을 이용하여 다수의 측선 설치가 필요한 일반적인 3차원 탐사에 준하는 역산 해석 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 이 탐사설계안이 백두산 심부 물리탐사에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 백두산 화산분화의 전조현상 증가로 인해 백두산 분화의 가능성이 지속적으로 제기되고 있으며 주변국인 일본의 화산 활동 또한 활발한 추세이다. 일본 화산 및 백두산으로부터 500km 이상의 거리에 위치한 우리나라의 경우 화산 분화로부터 근접 재해의 직접적인 위험은 없으나 화산재 확산에 의한 영향을 받을 가능성이 있어 이에 대한 대책 및 대응 방안 마련이 요구되고 있는 실정 이며 이에 대한 대응 방안 중 하나로, 화산재 확산 모델을 이용하여 화산재 입자의 공간분포 예측 및 대기 중 화산재 농도와 지표면의 화산재 퇴적 두께를 예측하는 방법이 있다. 본 연구에서는 화산재 확산 예측 모형에 의해 도출된 대기 중의 화산재 농도와 낙하 화산재 퇴적 두께를 이용하여 한반도 근역에 대하여 화산재 공간 확산 확률 및 낙하 확률 분석 기법을 제시하고 우리나라 17개 광역지자체에 대한 분석을 수행하였다.

본 연구에서는 노지작물과 시설작물에 대하여 화산재 퇴적으로 인한 취약도를 개발하고, 화산재 확산 시나리오를 기초로 농작물의 생산량 손실을 평가하였다. 노지작물에 대한 화산재 취약도는 2006년 인도네시아 머라피(Merapi) 화산분화 시 관측된 농작물의 피해영향 자료에 기초하여 평가되었으며, 시설작물에 대한 화산재 취약도는 신뢰도 지수 기반의 FOSM(first-order second-moment) 기법을 이용하여 농림축산식품부에서 제공한 내재해형 비닐하우스에 대하여 평가되었다. 또한, 화산재 확산 및 퇴적두께를 예측할 수 있는 FALL3D 모델과 WRF(weather research and forecasting) 모델을 연계하여 화산재 확산 시나리오를 모의하였다. 본 연구에서는 이들 화산재 취약도와 화산재 퇴적두께 모의 결과를 기초로 하여 충청남도 지역에서 재배되는 수박과 딸기에 대한 화산재 퇴적에 따른 생산량 손실을 추정하였다. 본 연구에서 개발한 화산재 취약도 및 손실 평가 알고리즘은 추후 한반도 주변 화산분화 시 피해예측 및 경감을 위하여 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 소백산맥 중 덕유산과 백운산의 사이에 위치한 할미봉(1,026m)과 구시봉(1,014m)을 대상으로 주요 관속 식물상을 파악하여 주요식물에 대한 효율적인 관리와 보전 및 그 일대 식물자원의 기초자료를 제공하기 위해 수행하였 다. 현지조사는 2013년 3월부터 2014년 3월까지 계절별 조사를 실시하였으며, 조사경로는 계곡부, 능선부, 사면부 등을 포함하여 조사를 실시하였다. 조사 결과 할미봉과 구시봉 일대에서 출현한 관속식물은 총 95과 287속 454종 4아종 59변종 11품종 528분류군이 조사되었다. 희귀식물은 EN등급(위기종) 1분류군(흰참꽃나무), VU등급(취약종) 2분류군(쇠채, 솔나리), LC등급(약관심종) 12분류군(구상나무, 매미꽃, 태백제비꽃 등) 총 10과 14속 13종 2변종 15분 류군이 조사되었다. 특산식물은 처녀치마 등 15분류군이 나타났다. 식물구계학적 특정식물 Ⅴ등급은 승마 등 2분류군, Ⅳ등급은 개대황 등 6분류군, Ⅲ등급은 거제수나무 등 12분류군이 각각 출현하여 Ⅰ등급부터 Ⅴ등급까지 총 32과 52속 58종 1아종 2변종 61분류군이 출현하였다. 귀화식물은 소리쟁이, 족제비싸리, 선개불알풀 등 23종이 출현하였다.

백두산 화산분출물의 이류와 확산 예측 특성을 살펴보기 위하여 3차원 대기역학 모형인 WRF와 입자 확산 모형인 FLEXPART를 결합하여 다양한 수치실험을 실시하였다. 기상자료의 시간 평균화에 따른 영향을 보기 위하여 네가지 서로 다른 평균화 기간을 가진 수치 실험을 실시하였다. 본 연구에 적용된 기상자료의 평균화 기간은 각각 1개월, 10일, 3일이다. 또한 평균화를 실시하지 않은 실시간자료를 이용한 수치실험도 실시하였다. 기상자료의 평균화 시간이 길어질수록 주풍성분인 동서 방향의 운동이 뚜렷해지고, 짧을수록 주풍의 법선 방향인 남북 운동이 명확하게 나타나며, 화산분출물을 가정한 입자의 확산 역시 동일한 특성이 나타난다. 상하층의 바람은 강도의 차이가 명확하고, 평준화 기간에 따른 영향이 다르게 나타나기 때문에 상층입자와 하층입자의 이동과 지상 침적이 다양하게 나타난다. 또한 한반도의 지상 침적은 방출고도 2 km 이하의 입자가 주로 영향을 미친다. 따라서 기상자료의 평균화 시간 간격이 화산분출물의 지상 침적을 결정하는 하나의 요인으로 작용하기 때문에, 확산 실험 전에 적절한 기상자료의 시간평균을 결정할 필요가 있다.

백두산 북동쪽으로 약 25 km 떨어져있는 지역의 마이오세 현무암(황송푸 현무암, 20 Ma)에 대한 주 성분원소와 미량원소, Sr-Nd 동위원소 조성에 대한 연구가 수행되었다. 황송푸 현무암은 비현정질 암석으로 Na2O+K2O=3.5~4.7 wt.%, MgO=9.9~11.1 wt.%을 보인다. Mg 성분이 풍부한 감람석(Mg#=75~86)과 단사휘석 (Mg#=72~85), Ca성분이 풍부한 사장석 미반정을 함유하고 있다. 이 현무암은 경희토류원소 부화가 나타나는 해양도현무암과 유사한 미량원소 패턴을 보이고, 높은 Cr(394~479 ppm)과 Ni(389~519 ppm) 성분, Nb-Ta 부화 이상치, Rb과 Ba을 포함하는 LILE가 부화되어 있는 특징을 보인다. 이러한 조직과 주성분원소/미량원소 조성 데이터는 황송푸 현무암이 알칼리 마그마 계열에 속하는 원시적인 마그마임을 나타낸다. 황송푸 마그마는 상승하는 도중에 분별결정작용, 지각오염, 마그마혼합과 같은 분화작용을 거의 경험하지 않은 액상선 환경 에서 고화된 암석으로 이는 황송푸 현무암이 부분용융이 일어났던 맨틀에서의 특성을 지니고 있음을 반영한다. 황송푸 현무암의 높은 (Gd/Yb)sample/(Gd/Yb)PM 비율(2.8~3.5)은 황송푸 현무암이 판내부 환경에서 형성된 마그마로써 석류석이 존재하는 맨틀에서 페리도타이트의 낮은 부분용융(3~5%)으로 형성되었다. BSE보다 모두 높은 143Nd/144Nd와 87Sr/86Sr 성분을 보이는 황송푸 현무암은 이 지역 아래 부화된 맨틀영역이 존재한다는 것을 의미한다. 황송포 현무암은 과거(ancient)의 태평양판 섭입대에 의해 공급되어 재활용된 해양지각 혹은 대륙지각으로 교대작용을 경험한 맨틀에서 부분용융에 의해 형성되었다.

최근 분화가능성이 대두되고 있는 백두산 화산이 폭발적으로 분화(噴火:eruption)하는 경우, 백두산에서 분출되는 대량의 화산재는 대기 중으로 확산되면서 많은 인적, 물적 피해를 가져올 것으로 사료된다. 서울을 기점으로 백두산으로부터 약 500km 떨어져 있는 우리나라는 화산 분출물로 인한 직접적인 피해보다는 화산재/오염물질의 간접적인 피해 영향권 내에 속하게 된다. 따라서 약 천년전과 같은 대규모 화산분화가 발생될 때 한반도 주변의 기압배치에 따른 종관 기상장의 영향으로 대기 중에서 이류, 확산, 침적을 통한 화산재의 비산과 낙하로 인한 지역적인 장·단기 영향이 나타나거나 피해를 초래할 가능성이 예상되며 우리나라 상공으로 확산된 화산재는 항공기 운항 및 해상 운송 등과 관련된 관광산업을 비롯한 농축산업, 환경 분야 등에 영향을 미칠 것으로 사료된다. 본 연구에서는 백두산 분화를 가정할 때, 대기 중으로 분출되는 화산재로 인하여 우리나라가 영향을 받게 될 피해 예측을 위하여 화산재 및 오염물질을 정량적으로 파악할 수 있는 화산재 피해예측 기술을 개발하고 화산재에 대한 취약함수를 기반으로 화산재에 의한 직접적 피해액을 예측하는 알고리즘을 개발, 피해액을 추정하였다.

백두산에서 폭발적인 플리니식 분화에 의해 분연주가 형성되고, 이 분연주의 붕괴에 의하여 화쇄류가 발생하는 조건을 가정하였다. 이 가정에 근거하여 Titan2D 모델을 적용하 여 모의하였다. 화산분화 시나리오에 근거하여 화쇄류의 영향 범위를 파악하기 위하여 화산 폭발지수별로 영향 범위를 산출하였다. 각 화산 시나리오별 결과를 비교하기 위하여, 화구의 위치는 산사면 8곳(8방위)과 칼데라 중심부 1곳 등 9곳을 선정하였다. 화쇄류 흐름의 내부 마찰각은 35°, 층저마찰각은 16°로 설정하였다. 각 화산폭발지수별 붕괴 분연주의 높이, 화 구의 직경, 분연주 붕괴에 의한 초기속도, 붕괴 화산재의 체적에 근거한 수치모의시간 등을 적절하게 가정하였다. 수치모의 결과를 비교하여 보면, 높은 화산폭발지수일수록 분화가 증 가하면 화쇄류는 더 멀리 퍼져 나간다. 칼데라 바깥쪽 북동쪽 산사면에 위치한 화구로부터 의 화쇄류 발생은 화산폭발지수가 2에서 7로 증가함에 따라 각각 3.3 km, 4.6 km, 13.2 km, 24.0 km, 50.2 km, 83.4 km로 멀어진다. 본 연구 결과가 DB로 구축되면 벡두산 인근 지역 에서 화쇄류 발생으로 인한 인적, 물적 피해를 최소화하는 것을 목표로 하는 재해 예방과 비상 관리 차원에서 매우 중요한 자료로 제공되어 질 것이다.

백두산 화산 분화가 남한 지역에 미치는 사회경제적 영향을 평가하는 방법으로 리질리언스 비용을 검토하였다. 리질리언스 비용이란 재난으로 인해 발생한 피해 규모와 이를 복구하기 위해 소요되는 복구 자원의 규모를 동시에 평가하는 방법으로, 시스템의 규모로 정규화 할 경우, 리질리언스 비용 지수로써 시스템 간의 방재력 비교도 가능하게 한다. 특히, 리질리언스 비용은 피해 규모와 복구 자원 간의 상호작용을 고려하여 최적의 방재 전략을 결정하는데도 도움이 될 수 있도록 고안되었는데, 이 경우, 피해 규모와 복구 자원의 변화 양상을 예측하는 것을 필요로 한다. 한편, 리질리언스 비용은 피해 규모와 복구 자원을 정의하는 방법에 따라 평가값이 달라질 수 있다. 실제, 자연재해의 피해 유형과 복구 방법은 매우 다양하고 상호 밀접하게 연관되어 있어, 피해규모와 복구자원의 양을 명확히 구분하여 정의하는 것이 어렵다. 본 연구에서는 백두산 화산 분화 시나리오를 가정하고, 이 시나리오에서 화산재가 남한에 미치는 피해 규모와 복구 자원의 양을 추정하고, 리질리언스 비용을 평가하여 보았다. 피해 규모는 일부 산업 분야의 직간접 피해와 인체 영향으로 한정하였으며, 복구자원의 경우에는 화산재 청소 비용으로 국한하였다. 비록 평가에 필요한 자료가 부족하여, 일부 산업 분야에 국한하여 리질리언스 비용을 평가하였기는 하지만, 본 연구는 리질리언스 비용 평가 방법을 상세히 소개하고 있으며, 피해규모, 복구자원, 방재정책의 상호 연관성을 자세히 소개하고 있다. 국내에서 발생하는 재난별 피해 유형과 복구 방법을 적절히 정의할 경우, 리질리언스 비용은 우리나라의 방재력을 가늠하는데 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 상이한 화산재의 인간 건강에 대한 영향 및 그에 대한 종합대책에 주목하여 이루어졌다. 일반적으로 화산재를 이루고 있는 물질 중 오염된 미세한 분진은 대기 중에 머무르고 있다가, 인간이 접촉하게 되면 호흡기 질환 및 알레르기 질환을 유발할 수 있다. 본 연구진은 화산재 확산에 의한 보건 관리 종합대책의 영역을 질병을 유발하는 개인에 대한 건강 영향, 의료기관을 포함하는 보건의료체계에 대한 문제, 보건의료시설/보건의료장비/의약품/관련 인력을 포함하는 보건의료자원 관리 문제로 구분하여 이에 대한 관리 지침 도출을 통하여 종합대책을 세우도록 하였다. 이러한 각각의 종합대책은 화산재 농도와 건강 영향과의 관계에 대한 본 연구자들의 연구를 포함한 최근의 연구에 기반한 것이다. 이를 통하여 가능한 화산재 확산 시 보건 관리 종합대책을 제안하게 되었다.

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 마그마 성분과 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.

본 연구는 거리와 시간에 따라 상이한 화산재의 인간 건강에 대한 영향 및 그에 대한 지침에 주목하여 이루어졌다. 과거 연구에서는 화산에서 멀리 떨어진 지역에서는 간접적이고 장기간의 피해가 중요한 반면, 화산에서 인접한 지역에서는 직접적이고 물리적인 피해가 관찰되고 있다. 일반적으로 화산재를 이루고 있는 물질 중 오염된 미세한 분진은 대기 중에 머무르고 있다가, 인간이 접촉하게 되면 호흡기 질환 및 알레르기질환을 유발할 수 있다. 본 연구진은 화산재 확산에 의한 보건 관리 지침의 영역을 질병을 유발하는 개인에 대한 건강 영향, 의료기관을 포함하는 보건의료체계에 대한 문제, 보건의료시설/보건의료장비/의약품/관련 인력을 포함하는 보건의료자원 관리 문제로 구분하여 이에 대한 관리 지침을 도출하도록 하였다. 이러한 각각의 관리 기준은 화산재 농도와 건강 영향과의 관계에 대한 본 연구자들의 연구를 포함한 최근의 연구에 기반한 것이다. 이를 통하여 가능한 환산재 확산 시 보건관리 기준을 제안하게 되었다.

백두산은 지리적으로 전체 면적의 3분의 1이 북한에, 그 나머지 영역이 중국에 속해있다. 최근 백두산 화산분화의 다양한 전조현상들이 나타나고 있으나 백두산에서 실제 일어나고 있는 직접적인 분화 전조현상에 대한 관측 자료를 획득하는 것은 쉽지 않다. 또한 현재 분화 가능성이 대두되고 있는 백두산지역의 지질학적인 환경을 고려한 분화 시나리오에 대한 연구가 매우 부족한 상태이기 때문에 지질학적인 요인을 고려한 분화 시나리오의 작성과 화산재의 한반도 유입 가능성에 대한 신속한 대응을 위한 화산재 확산 조기경보 기술의 개발이 필요한 시점이다. 우리나라는 백두산으로부터 지리적으로 약 500km이상 떨어져 있고, 화산재 및 오염물질의 확산으로 인한 간접적인 피해 영향권 내에 있으므로, 백두산이 폭발적으로 분화한다면 백두산을 중심으로 한반도 주변의 기압배치에 따른 종관 기상장의 영향을 받아 화산 분출물들이 대기 중에서 이류, 확산, 침적됨으로 인해 지리적 위치에 따라 지역적으로 장·단기적인 피해가 발생할 가능성이 예상된다. 본 연구에서는 화산재의 이동 경로 및 침적두께를 추정할 수 있는 Fall3D모델을 사용하여 분화구 주변지역으로부터 한반도의 동쪽에 위치하고 있는 일본지역까지 시간에 따른 화산재 확산현상을 수치모의 하였다. 또한 백두산 분화를 가정한 대표사례일의 기상장을 계산하고 화산에서 분출되어진 총 분출량에 따라 구분되는 화산폭발지수에 따른 화산재의 확산 경로, PM10농도, 화산재의 침적두께를 계산, 분석하였다.

화산재해대응을 위하여 화산분화의 전조를 모니터링하고 분화 시 피해규모 및 범위를 사전에 예측하는 것이 중요하다. 그러나 최근에 이슈가 되고 있는 백두산의 경우 공간적으로 중국과 북한의 접경지역이며, 정치적인 이유로 접근이 불가능하여 해당 국가의 공조가 전제되지 않은 상태에서는 직접적인 모니터링이나 관측 및 대응을 위한 정보를 확보할 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 백두산 분화에 대비 대응에 활용하기 위한 목적으로 Landsat TM과 ETM＋적외선 위성영상을 이용하여 백두산의 온도변화를 관측하는 것이 가능한지를 확인하였다. 1988년부터 2012년까지 Landsat TM과 ETM＋영상 102장(TM 30장, ETM＋72장)중에서 구름이 없고 눈으로 덮히지 않은 영상 4장을 본 연구를 위하여 선택하였다. 선택된 자료는 백두산에 이상이 있다고 알려진 시기와 그렇지 않은 시기의 영상을 각각 2장씩 포함한다. Landsat 영상의 3번 밴드와 4번 밴드를 이용하여 우선 정규식생지수(NDVI, normalized difference vegetation index)를 계산하고 이로부터 복사율(emissivity)을 유추하였고, 6번 밴드를 이용하여 지표 온도를 계산하였다. 본 연구에서는 관측된 네 장의 지표온도자료로부터 백두산 외곽지역에서 내부로의 온도변화를 확인한다.

우리나라는 화산재해의 안전지대로 여겨졌으나 최근 백두산의 분화 가능성이 고조됨에 따라 백두산 분화 전조 및 분화 시나리오, 화산재 확산 연구 등이 발표되고 있으며, 이에 대한 대응 수립 방안이 논의되고 있다. 본 연구는 국내 대기 환경관리 기준 제시와 방향을 설정하기 위한 기초연구로 백두산 화산재 성분 조사와 화산재 성분의 위험성을 평가하였고, 국내외 대기관리 기준을 비교·분석하였다. 추가적으로 백두산 분화시 화산재의 확산 범위와 거리별 확산 농도, 이동 중 성분변화 등의 연구가 진행된다면, 화산재 피해에 대응할 수 있는 지역별 대기 관리 기준이 수립될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 10년간의 중국과 북한 접경지역에 위치하고 있는 백두산 인근의 지각변동, 화산성 가스의 분출 등의 화산 활동성의 증대는 마그마 챔버의 압력을 변화시키는 마그마의 충전에 대한 증거가 발견되고 있다. 이는 백두산의 화산의 휴면기가 활동기로 전환하였음을 의미하는 것으로 화산의 분화 가능성을 시사하고 있다. 백두산 화산의 폭발은 인접한 국가에 다양한 피해를 줄 수 있으나 직접적으로 백두산의 폭발적 분화로 인한 피해는 화산재의 확산, 화쇄류, 화산성 홍수, 화산이류의 형태로 피해가 발생하게 된다. 인접한 지역에 발생하는 피해 중 화산이류는 화쇄류보다 밀도가 적어 이에 의한 피해범위가 더 클 것으로 예상된다. 화산 폭발 시, 화산폭발지수에 비례하여 칼데라 호의 수위가 상승하며, 범람된 칼데라 호의 물과 화산분출물이 섞인 화산이류가 유출될 것으로 예상된다. 이와 같은 피해발생을 예측하기 위해서는 발생되는 밀도류의 진행을 모의해야 하는데, 유체의 중력과 밀도에 지배적인 흐름은 지형에 결정적인 영향을 받는다. 본 연구에서는 화산이류의 발생을 모의하기 위해서 미국지질조사국의 수치지형모형(50 m × 50 m)를 사용하여 분석을 수행하였다. 분석도구로는 미국지질조사국의 LAHARZ 프로그램을 이용하였다. 수치지형분석과정은 수치지형의 선처리 과정(sink 및 flat 격자처리)을 수행한 후, 경사비를 분석하고, 단방향 흐름 알고리즘에 입각하여 흐름 방향을 이도백하방향으로 설정하고 흐름 격자를 도출한다. 분출물의 부피를 고려한 입력계수가 산정되면 화산이류의 범람 대상지역이 도출되는 방식으로 진행된다. 백두산 정상부에 위치한 칼데라 호의 수위(해발고도 2,189 m)가 화산활동에 의해서 각각 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 m 상승한 시나리오를 모의한 결과, 수위상승에 따른 이도백하 상부유역에서의 칼데라호 유출수의 범람면적은 수위상승의 범위가 1 m에서 9 m까지는 완만한 증가세를 보였으나, 10 m의 수위상승에는 급작스런 범람지역의 확대가 발생했다. 물과 화산성 고체의 합성류의 경우는 그 비율을 1：1로 가정하고 모의를 실시한 결과, 화산분화에 의해 칼데라 호의 수위가 5 m이상 상승 시, 유출된 화산이류가 백두산 북북동쪽 골짜기의 최대 통수능 수위를 초과하여 범람지역이 급격하게 확장되는 모의 결과를 확보하였다. 이와 같은 결과는 현재의 백두산지형에서 화산활동으로 인한 화산이류의 발생시 사회 간접자본 및 대피설비의 건설에 필요한 정보를 제공하고 있으며, 비상상황 발생시 주민 대피지역의 결정에도 기여할 것으로 판단된다.