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 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.

화산 분화 시 방출되는 물질은 화산가스, 용암, 화성쇄설물이 있다. 화성쇄설물 중 입자크기가 작은 (직경 2mm 이하) 화산재는 쉽게 이동하여 먼 거리까지 영향을 미칠 수 있다. 공기 중에 부유한 화산재 입자는 강하재가 되어 지표에 퇴적된다. 이러한 강하재가 미치는 영향은 퇴적되는 두께에 따라 달라진다. 퇴적 되는 화산재의 두께가 증가할수록 피해의 규모는 커지고 그 영향 범위 또한 넓어지며, 보건 및 사회 기반 시설에 대한 영향도 심각해진다. 따라서 강하재의 영향에 따른 피해 저감을 위해 재해의 본질과 정도, 영향에 대한 지침을 마련하고 지역사회의 위험 관리 능력 향상을 위한 대비 조치를 마련해야 한다. 백두산을 비롯한 한반도 주변 지역에서 앞으로 일어날 수 있는 화산 분화로 인한 강하재의 영향에 대비할 필요가 있다.

본 연구에서는 전력·통신 시설에 대한 화산재 취약도를 평가하였다. 해당 사회기반시설에 대한 한계상태는 전력시설의 섬락과 통신장애의 발생으로 설정하였다. 화산재 취약도를 평가하기 위하여 임의의 화산재 퇴적두께와 전력·통신 시설물 저항 성능의 통계치로부터 한계상태를 산정할 수 있는 몬테카를로 모사(Monte Carlo Simulation)모형이 개발되었다. 본 방법론을 적용하여 전력시설 3종과 통신시설 2종의 화산재 취약도가 평가되었으며, 평가된 화산재 취약도는 대수정규누적분포함수(Lognormal Cumulative Distribution Function)의 모수 형태로 데이터베이스화되었다. 본 연구에서 평가된 전력·통신 시설의 화산재 취약도는 향후 백두산 분화로 발생할 수 있는 화산재 퇴적피해를 대비한 국내 사회기반시설의 위험도 평가 시 활용될 계획이다.

최근 아이슬란드, 일본 등 화산폭발에 대한 뉴스가 자주 보도되고 있으며, 소방방재청과 기상청의 연구결과에 따르면 백두산 화산이 가까운 미래에 폭발할 가능성이 있다고 전망하고 있다. 일본의 화산학자는 20년 안에 백두산이 다시 폭발하게 되고 그 폭발 지수는 VEI-5에 달할 것으로 예상하고 있다. 2011년 아이슬란드의 분화가 VEI-4임을 감안할 때 백두산 폭발 시 그 피해는 아이슬란드의 10배에 해당하게 된다. 이러한 위험에도 불구하고 현재 1, 2, 3차 산업에 대한 전반적인 피해 연구가 이루어지지 않고 있다. 우리나라의 식량 자급률은 ‘12년 45.3%로 화산재로 인한 피해 발생 시 그 파급 효과가 매우 클 것이다.<br>본 연구에서는 화산폭발로 인해 발생한 화산재가 1차 산업인 농작물 및 농업시설에 주는 영향과 대응방안에 대해 연구하였다. 화산재의 영향은 농작물의 종류, 성장 시기에 따라 매우 달라지며 농업시설의 경우에도 시설의 종류에 따라 영향이 달라진다. 농작물의 경우 작물별 관리기준을 1단계(5mm)이하, 2단계(5~50mm), 3단계(50~100mm), 4단계(100mm 이상)의 4단계로 나누어 진행하였다. 농업시설의 경우 눈과의 비교로 연구를 진행하였다. 건조한 화산재의 밀도가 1,000kg/m3이고 여기에 부피의 50%가 물로 포화 된다면 젖은 화산재의 밀도는 약 1.5배인 1,500kg/m3으가 된다(Johnston, 1997). 이 연구를 통해 눈과의 하중을 비교하고 우리나라 시설물의 적설심과 비교하여 퇴적된 화산재를 견딜 수 있는 시설물별 기준을 나타냈다.

Recently, with increasing concern for sustainable agriculture and safe agricultural products, organic farming has become widely adapted as an alternative to conventional farming. This study was conducted to investigate the effects of earthworm casts (EWC) with 100~% organic compost on the growth and yield characteristics of fall-cropping potato (Solanum tuberosum L. cv. Dejima) in Jeju. The treatments consisted of seven plots: 2-, 4-, 6-, 8-, and 10-ton ha-1 EWC-treated plots, 1.2-ton ha-1 complex fertilizer (N-P2O5-K2O,~;10-10-14)-for-potato (CEP)-treated plot as conventional practices, and a control plot. The plant heights were greater in the plots where EWC and CFP were applied than in the control plot. Tuber diameter, number of stems per plant, and chlorophyll level tended to increase in the plots where 8-10 tons ha-1 of EWC were applied. The application of CFP and EWC showed an increment in the average tuber weight per plant, but there was minimal significant difference. The application of 8-10 tons ha-1 of EWC resulted in an increase in the total tuber yield (21.61-21.87 tons ha-1 ) as compared to the other plots. The highest yield of market able tubers was 69.8~% of the total yield from the 10-ton ha-1 EWC-treated plot. Consequently, with regard to the growth and yield characteristics of fall-cropping potato, the effects of EWC application were more favorable than the effects of the application of a chemical fertilizer.