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.

아소 화산은 일본 규슈 중앙부에 위치하며, 세계에서 가장 큰 칼데라 화산중의 하나이다. 나카다케 분화구는 아 소 칼데라의 중앙 화구군에서 유일한 활동적인 화산체이다. 2016년 10월 8일 아소 산에서 36년 만에 폭발적인 분화가 발생하였으며, 분연주가 11 km 상공까지 상승하였고 화산재는 최대 300 km 떨어진 지역에서도 확인되었다. 본 연구에 서는 미국 USGS에서 개발한 Ash3D모델을 이용하여 2016년 10월 8일의 분화에서 발생한 화산재의 확산과 침적에 대 한 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과 분화에 의해 발생한 화산재는 아소 칼데라 화산의 동쪽과 북동쪽으로 확산되 어 우리나라에는 피해를 주지 않는 것으로 나타났으며, 동북동 방향으로 최대 400 km 이상 먼 곳까지 침적되는 것으로 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과는 관측 확인된 화산재 침적 결과와 대체로 일치하였다. 빠른 화산재 재해 예보를 위하여 Ash3D를 이용한 수치모의가 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

한반도 인근 화산분화에 의한 대기질 Worst-case 시나리오 선정을 위해 HYSPLIT을 이용하여 공기괴 이동을 분석하였다. 백두산, 아소산 및 다루마에산에서의 분화를 가정하여 3시간 간격으로 91일 간 (2010년 4월 1일 - 6월 30일) 공기괴(air parcel) 전진궤적 (forward-trajectory)을 생성하였다. 생성궤적에 대해 군집분석, GIS 분석을 수행하였으며 분석결과를 토대로 각 화산의 분화사례일을 대기질 측면의 중요도로서 평가하여 다섯 단계로 분류하였다. 제시된 사례일 중 대기질 측면에서의 중요도가 가장 높은 분화사례일 (class A)은 백두산 5월 13일, 6월 2일, 6월 22일, 아소산 4월 9일, 6월 13일, 6월 17일, 6월 24일, 다루마에산 5월 29일로 평가되었다. 또한 시나리오 선정에 있어 모사기간 및 도메인 설정에 고려할 수 있는 한국상공 진입 공기괴 궤적의 시공간적 분포 및 이동 패턴 분석결과를 분석대상 화산별로 제시하였다.

백두산 화산에서 분화한 것으로 평가되는 역사시대 분화사건을 문헌에서 발굴하여 화산학적 해석을 하였다. 밀레니엄 대분화로부터 31건 이상의 화산 분화사건을 발굴하였으며, 대부분 화산재를 분화하여 인근 지역으로 확산시키면서 강하화산재를 발생시킨 플리니안 분화 사건이 많았다. 1903년의 기록은 천지 내에서의 수증기마그마성 분화 또는 불카니안 분화에 의한 기록이었다. 역사시대의 분화 기록과 2002년에 나타난 화산 분화 전조현상 등으로부터 백두산은 잠재적인 분화가능성을 가진 활화산으로 평가된다.

백두산 폭발에 대한 국민의 우려 증대는 과학적이고 체계적인 화산연구가 부족했던 한국의 여러 분야에서 화산을 연구할 수 있는 환경을 마련해주었다. 화산은 고유의 지질학적 특성에 의거하여 폭발 양상이 달라지므로 모델링 및 일반화하기에 어려운 점이 있다. 또한 화산학자의 수가 매우 적어서 관련된 연구 프로그램 및 해외전문가의 협력이 절대적이다. 이에 V-hub, GVM, VOGRIPA라는 세 곳의 연구 그룹에 대한 기초조사 및 상호관계의 이해를 통한 기술협력 대상을 발굴할 목적으로, 홈페이지 분석, 관련자 방문 및 인터뷰를 수행하였다. 연구의 궁극적 목적은 백두산 연구를 통하여 구축될 화산연구포털을 단순한 벤치마킹이 아닌 차별화 및 기여라는 관점에서 시사점을 도출하고자 하는 것이다. V-hub 는 화산연구자들의 커뮤니티 사이트이자 자료공유의 사이트로, GVM은 내용을 채울 수 있는 연구와 데이터 공유를 위한 표준 마련이 주된 역할이며, VOGRIPA는 화산폭발사건에 대한 데이터베이스화와 정보표출을 목표로 하고 있다. 지도학 및 공간정보차원에서 보면 이들은 분석의 도구로 GVM에서 일부 다루어지고, VOGRIPA에서 화산의 위치를 웹GIS로 표출하는 수준에 국한되어 있다. 화산연구포털이 다음 단계로 발전하기 위하여, 한국이 기여할 수 있는 바와 지도학적으로 발전시킬 수 있는 항목 등을 제시하였다.

이 연구의 목적은 초 중 고등학교 과학 교과서 글의 구조적 특징을 종합적으로 분석하여 학생들이 상급 학교로 진학하면서 경험하게 되는 과학 교과서 글의 변화 양상을 살펴보는 것이다. 연구 자료로 제 7차 교육 과정에 의해 개발된 초 중 고등학교 과학 교과서의 '화산과 지진' 관련 단원의 글을 선정하였으며, '텍스트 구성적 의미', '상호 관계적 의미', '내용과 논리 관계 의미'의 측면에서 글을 비교 분석하였다. 연구 결과, 과학 교과서의 글은 학교급에 따라 글의 구조를 비롯한 언어적 특징이 다르게 나타나며, 학생들이 상급 학교로 진학하면서 이러한 글의 구조적 특징 차이에 의해서도 과학 교과서를 읽고 이해하는 것이 어렵고 생소하다고 인식할 수 있음을 문제로 제기하였다. 또한 과학을 학습하는 과정에서 과학의 언어가 지니는 구조적 특징에 대한 과학 교사의 중재자 역할이 필요함을 제안하였다.

본 연구의 목적은 초등학교 화산 수업에서 학생들이 유의미 학습을 통해 성취도 향상을 이룰 수 있는 수업 전략의 한 방법으로 개념도 활용의 효과를 알아보는 것이다. 이를 위해 1개 초등학교 6학년 2개반 학생 80명의 학생들이 본 연구에 참가하였으며, 전통적인 수업방법으로 수업을 한 통제집단과 개념도를 수업에 활용한 실험집단으로 나누어 개념검사지를 통한 학생들의 화산 개념의 성취도 분석 및 개념도 수업 전략의 활동에 따른 정량적, 정성적 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 전통적인 수업을 받은 집단과 개념도를 수업에 이용한 집단 사이의 성취도 평가에 유의미한 차이가 있는 것으로 나타나 개념도를 활용한 수업이 효과적임을 보였다. 둘째, 수업 후 중 · 하위그룹간의 개념성취 수준에 있어서 통계적인 차이를 보이지 않았으나, 상 · 하, 상 · 중위 그룹은 통계적으로 유의미한 차이를 보였다. 즉, 개념도 수업이 상위그룹보다는 중 · 하위 그룹에게 보다 큰 효과가 있었다. 셋째, 개념도 수업이 진행됨에 따라 관계, 위계, 연관, 예의 범주에 있어서 교재 내용의 개념을 구조화하는데 학생들이 능숙해짐을 보였다.

필리핀의 따알 화산(Taal Volcano) 분화는 2020년 1월 12일에 시작되었다. 필리핀 화산학 및 지진학 연구원(PHIVOLCS)은 “몇 시간에서 며칠 내에 위험한 폭발성 분화가 발생할 수 있다.”고 판단하여 경보단계 (Alert Level) 4를 발령했다. 따알 화산섬의 주 분화구(Main Crater)에서 수증기 분화와 수증기마그마성 분화로 뿜어져 나온 화산재가 Calabarzon, Metro Manila, Central Luzon의 일부 및 Ilocos 지역의 Pangasinan 지역으로 확산되었고, 이로 인하여 학교 수업, 기업체 근무 및 항공편 운항이 중단되었다. 분화 이후 PHIVOLCS 는 2020년 1월 26일 따알의 화산활동이 일관되진 않지만 서서히 감소하는 것을 관찰하여, 경보단계를 3으로 한 단계 낮추었다. 2월 14일에는 화산활동의 전반적인 감소 경향 때문에 경보단계가 2로 설정되었으나, 이것 은 분화의 위협이 사라졌음을 의미하지 않는다. 또한 불안정이 상승하는 징후가 있을 경우 언제라도 경보단계가 3으로 상향될 수 있다.

점토광물은 진흙화산(MV)을 구성하는 중요 광물로서, 진흙화산의 특성 및 형성 메커니즘을 밝히는 데에 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대되지만, 이에 대한 연구는 거의 수행된 바가 없다. 본 연구에서는 북극 보퍼트해 420 MV와 주변 해역 퇴적물들의 점토광물학적 차이를 규명하여, 진흙화산의 특성 및 형성과 점토광물과의 관계를 규명하고자 하였다. 420 MV와 맥켄지곡에서 8개의 박스 코어에 대해 점토광물과 입도 분석을 실시하였다. 맥켄지곡의 4가지 주요 점토광물의 상대적인 함량비는 맥켄지강과의 거리에 상관없이 일라이트, 녹니석, 카올리나이트, 스멕타이트 순으로 거의 일정하지만, 입도는 맥켄지강으로부터 멀어질수록 점점 세립화하는 경향을 나타낸다. 맥켄지곡의 퇴적물들은 주로 스멕타이트/일라이트의 비가 낮고 카올리나이트/녹니석의 비가 높은 맥켄지강의 특징을 가진다. 420 MV의 퇴적물은 점토광물의 함량이 일라이트, 카올리나이트, 녹니석, 스멕타이트 순으로 감소하며, 깊이에 따른 입도가 거의 일정하다. 스멕타이트와 조립질 퇴적물의 함량은 비교 코어보다 약 2배 높다. 녹니석보다 카올리나이트의 함량이 높은 강은 보퍼트해 내에서는 연구된 결과가 없으며, 맥켄지강과 스멕타이트/일라이트, 카올리나이트/녹니석의 비가 같은 비교 코어와 구분된다. 비교 코어보다 많은 조립질 퇴적물과 깊이에 따라 일정한 입도는 MV에 의한 분출로 인한 것으로 유추된다. 비교 코어의 퇴적물은 맥켄지강 기원, 420 MV의 퇴적물은 MV의 분출에 의한 것으로 해석된다.

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.

화산분화재난은 지구 지각판들의 이동으로 인한 압력이 지표면으로 분출되어 발생하는 대규모 자연재난이다. 대륙 이동설에 의하면 지구 지각의 이동은 지각판 경계지역에서 암석을 녹일 정도의 커다란 압력을 발생시키고, 생성된 마그마와 수증기, 화산가스 등을 지표면으로 분출시킨다. 우리나라는 기상예보가 시작된 이후 아직까지 백두산, 한라산과 같은 화산들의 분화활동이 관찰되지 않아 화산분화재난의 발생위험이 그동안 매우 낮은 것으로 인식되고 있으나 최근들어 백두산에서의 지진활동, 지각변이 등이 관찰되면서 화산분화재난의 위험성이 제기되고 있다. 백두산은 2,800만년 전인 신생대 올리고세부터 화산활동이 있었으며 60만년 전부터 1만년 전 동안 백두산 성층 화산체가 형성된 화산이다. 백두산은 지난 12백년 동안 총 15회의 분화가 기록되어 백년마다 평균 1회 이상의 화산분화재난이 발생한 것으로 나타났다.(이승수, 2012) 특히 946년(±20년)으로 추정되는 백두산의 분화는 화산 폭발지수(VEI : Volcanic Explosivity Index)가 7.4로 2010년에 발생한 아이슬란드 에이야프얄라요쿨화산 폭발의 약 천배가 되는 규모이다. 본 연구는 백두산 화산분화재난이 발생하여 화산재가 남한에 강하하였을 때 국제 항공교통 수요에 어떠한 영향이 있으며 이러한 항공교통 수요의 영향이 관광산업에 미치는 경제적 영향을 분석하는 것을 목적으로 한다.

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.

Volcano eruption can cause health problems in many way. For example, acid rain, gas & acid particle emissions, ash & tephra, lava flows, debris avalanches, and volcanogenic earthquakes can cause significant human health problems. In this presentation, the focus was made on the development and aggravation of disease that might be expected after the eruption of Mt. Baekdu. Especially, the effect of volcanic ashes on human health was emphasizing since it is expected that the most health problems in South Korea caused by the eruption of Mt. Baekdu comes from volcanic ashes. The possible disease expected after the eruption of Mt. Baekdu are as following: (a) asthma; (b) COPD: chronic obstructive lung disease; (c) conjuunctivitis; and (d) dermatologic disease. The relationship between volcanic ahses and each disease was discussed.

백두산화산대응체계 구축을 위하여, 북한을 포함한 중국, 일본 등의 동아시아 지역 이외에 범세계적인 화산전문가의 국제협력 네트워크를 구축할 필요성에 따라, 이를 가시화하기 위한 도구로서 화산연구관련 포털을 고려하게 되었다. 타 방재분야와는 달리 기상학적 상황, 지질학적 조건, GIS 및 원격탐사 자료의 융합이 절대적으로 필요한 관계로 포털 및 전문가 정보관리체계를 위한 프레임워크를 구성하기 위하여 전 세계적으로 가장 활발한 화산전문 포털인 V-hub의 내용 및 기술적 구성을 검토하여 백두산을 포함한 한국의 화산연구 포털에 필요한 항목을 도출하고 이를 구현하기 위한 방안을 검토하였다. V-hub는 미국의 NSF(National Science Foundation)에서 지원하고 있으며, 실시간정보의 제공과 논문 및 인력 아카이빙 체계를 복합적으로 유지하고 있다는 측면에서 그 위상이 다른 재난정보 서비스 사이트와의 차별성을 확인할 수 있었다. 국내의 활동인력과 현황에 대한 검토 결과 보다 많은 연구자들이 참석할 필요가 있을 것으로 사료되며, 특히 국가의 위성프로그램을 보유한 나라로서 원격탐사분야 및 지질학 분야의 가능성이 가장 클 것으로 기대된다.