황사현상은 세계적 규모의 사막화진행과 무관치 않는 지구환경의 중요한 한 부분이다. UNEP의 현황조사에 의하면 세계의 육지면적의 약1/4, 즉 건조지대의 약 70%에 해당하는 약36억ha가 사막화하여 세계인구의 약1/6이 직접 영향을 받는 것으로 추정하고 있다. 사막화의 피해가 세계의 각대륙에서 나타나고 있지만 특히 아프리카대륙, 다음이 아시아의 황폐화가 현저하다. (중략)
우리나라는 에너지원 다변화정책의 부족으로 인하여 화석연료의 과다사용 현상을 유발하고 있으며, 이로 인한 대기 및 기상환경의 악화현상이 초래되고 있는 실정이다. 또한, 산성비, 산성안개, 광화학스모그, 온실효과 및 사막화 현상의 원인이 되고 있으며, 이로 인한 심각한 환경오염문제를 유발시키고 있다. 한편, 경주 및 주변지역에는 1,000여 년을 지켜온 많은 석조문화재와 다양한 문화유적이 산재하여 있다. (중략)
최근 중국에서 발생한 황사는 대기환경적 및 기후변화 측면에 이르기까지 심각한 피해를 주는 것으로 밝혀지고 있어 더 이상 황사는 동아시아에 국한된 문제가 아닌 전 세계의 환경이슈로 떠오르고 있다. 물론 과거에도 황사에 의한 피해는 계속되어 왔지만 중국 건조지대의 기온 증가, 강수량 감소로 인한 사막화 현상과 삼림감소 등의 영향으로 황사현상의 발생빈도는 증가하고 있으며, 특히 중국의 급속한 경제성장 및 산업화로 인해 배출된 다량의 오염물질이 황사와 섞여 함께 수송되므로 그 피해는 훨씬 심각하다. (중략)
최근에 중국의 북서쪽 지방이 급격하게 사막화가 진행되면서 동아시아 지역에서 황사현상의 강도와 발생빈도가 증가하고 있다. 한반도에서도 2002년 봄철에는 예년에 비하여 황사현상이 자주 발생하였는데 특히 3월 21-22일 과 4월 7-8일 에는 예전에 찾아 볼 수 없을 정도의 강한 황사가 한반도에서 관측되었다 이 연구에서는 WMO 종관관측소의 먼지발생 보고 자료 (Chun, 1996; In and Park, 2002)를 분석하여 2002년 봄철에 관측된 황사의 발원지를 확인하고 먼지발생과 관련한 기상조건을 살펴보고자 한다. (중략)
지구온난화와 도시 사막화에 따른 지표면의 온도 상승은 기상과 기후에 대한 실질적은 변화를 야기시킨다는 것은 경험적으로 잘 알려져 있다. 특히 사막화 지역에서는 사막 토양이 침투에 유리한 높은 기공성을 가졌음에도 불구하고 오히려 강우 시 강력한 유출(runoff) 현상에 의한 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 강수시 이러한 높은 유출 특성은 빠른 수분증발과 짧은 수자원순환주기에 의하여 집중호우를 발생시키고 지하수 자원을 고갈시키는 최악의 양극화 현상을 야기시키고 있다. 이러한 현상에 대한 물리적인 기전은 사막과 같은 토양에 높은 온도에 의한 강한 열적 부력현상에 의한 것으로 판단된다. 그러나 이러한 주제의 중요성에도 불구하고 이것에 대한 과학적인 연구가 제대로 이루어지지 않은 것으로 나타나고 있다. 본 논문에서는 이러한 현상에 대한 물리적인 가설에 대한 기전을 밝히기 위해 실험적인 연구와 수치 해석적 연구를 병행하였다. 실험적 연구를 위해 기공도 약 35%에 입도 2.0 mm를 가진 자갈성 모래를 가지고 토양 온도 변화에 따른 실험을 수행하였다. 온도 변화에 대한 구체적인 변수는 case 1의 표준상태의 경우에는 지표면의 온도를 $15^{\circ}C$로 하였고, case 2의 경우는 $70^{\circ}C$ 비교적 높은 고온을 선택하여 각각 10회의 반복실험을 시도하여 평균값을 취하였다. $70^{\circ}C$를 선택한 이유는 캘리포니아 Coachella Valley이 검은 모래가 화씨 191도(섭씨 88도)까지 상승한다는 경험적 자료에 기초하였다. 실험 결과 온도가 $70^{\circ}C$인 경우는 $15^{\circ}C$인 경우에 비하여 유출(runoff)이 온도상승효과에 의하여 약 5% 이상 실질적으로 증가하는 결과를 보였으며 지하로 침투하는 침투량(infiltration)은 빗물의 양을 동일한 양으로 표준화 하여 보정한 경우 온도가 낮을 때 상대적으로 30% 정도 증가하는 현상을 나타내었다. 이러한 결과는 지표면 온도 상승이 지하수 고갈과 그에 따른 지반강하에 중요한 인자가 될 수 있음을 시사한다. 수치해석의 결과는 실험 결과와 비교할 때 온도상승에 의해 약 4.6% 정도 유출이 증가되는 것으로 나타나 실험결과와 비교적 잘 부합하였으며 강우량에 따른 변수 연구의 경우도 물리적으로 일관성이 있었다. 이러한 기본적인 연구 결과에 기초할 때 향후 보다 실질적인 시스템에 대한 연구가 가능할 것으로 판단된다.
1. 서론 : 적절한 이산화탄소의 분리는 지구온난화의 가속현상을 늦출 수 있을 뿐만 아니라 각종 탄화수소가스의 원료로 분리 정제된 이산화탄소를 재이용할 수 있으므로 경제적으로 매우 중요하다. 이산화탄소 분리에 사용되던 기존 공정들의 단점을 보완할 수 있는 대체방안으로 최근에 개발되기 시작한 것이 소수성의 다공성 고분자 분리막(hydrophobic porous ploymeric membrane) 방법인데, 이는 모듈의 유효 막 표면적이 상대적으로 크고 기체와 액체의 흐름을 독립적으로 제어할 수 있으므로 범람 등의 현상이 없으나 막 자체의 저항이 비교적 큰 단점을 가지고 있다. Qi와 Cussler는 이러한 특성을 가지는 중공사막 모듈에서의 기-액 흐름에 대한 물질전달 상관관계식을 얻었으며[1], Karoor 등은 여러 가지 중공사막 모듈을 사용하여 순수물과 diethanolamine(DEA) 등의 흡수제에 대한 이산화탄소의 물질전달 거동을 수치모델과 실험을 통하여 고찰하였다[3]. 또한 중공사막 접촉기의 실제적 응용에 대하여 Matsumoto 등은 화력발전소에서 발생하는 연소가스 내의 이산화탄소 흠수에 대한 연구를 수행하였다[4]. 본 연구에서는 중공사막 접촉장치를 사용하여 흡수제를 순수물과 탄산칼륨($K_2CO_3$)을 사용했을 경우의 이산화탄소의 분리 거동을 수치모델과 실험을 통하여 고찰하였다. 수치모델의 경우 이전까지의 연구가 반응이 없는 경우나 반응식을 간략화시킨 경우에 한정되었는데 비하여, 반으이 있는 경우 각각의 반응물질들의 거동을 고려한 반응식을 유도하여 해를 구하고자 하녔다.
매년 3 ∼ 5월 사이에 아시아 대륙 및 내륙의 건조지대에서 발생하는 모래 먼지 바람에 의해 비산되어 오는 황사현상이 자주 관측되고 있다. 최근 황사는 지구온난화와 토양의 사막화 등에 의해 발원지가 계속 확대되고, 발생빈도 역시 증가하고 있으며, 서해안에 인접한 중국의 북동부 공업지역에서 방출되는 오염물질까지 황사에 실려와 심각한 국내의 오염 문제 및 국제 문제로 부각되고 있다. (중략)
황사는 중국의 발원지와 가까우면서 풍하측에 위치한 우리나라와 일본을 비롯한 동북아시아에 가장 큰 영향을 주고 있으므로 이 지역을 중심으로 황사에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 중국 건조지대의 기온 증가, 강수량 감소로 인한 사막화 현상과 삼림감소 등의 영향으로 황사현상의 발생빈도는 계속 증가하고 있으며, 특히 중국의 급속한 경제성장 및 산업화로 인해 배출된 다량의 오염물질이 황사와 섞여 함께 수송되므로 그 피해는 훨씬 심각하다. 현재 이러한 황사의 발생원인뿐만 아니라 수송 및 침적과정과 관련된 기상요소 및 종관기상학적 특성을 비교ㆍ분석하는 실질적인 연구방향과 이를 바탕으로 한 황사현상의 장거리수송모델 및 배출량 산정과 관련된 연구 또한 활발히 진행되고 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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