• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.559-569
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• 2022

이 연구는 포항시 흥해지역 지하수, 하천수, 저수지의 해수 혼합과 산성화, 그리고 포항지진(2017년 11월 15일)으로 인한 액상화 유출수의 기원에 대해서 알아보았다. 연구지역은 제3기 퇴적암층 지질로 구성된다. 지하수 6점, 저수지 5점, 하천수 4점, 액상화 유출수 2점, 해수 1점의 시료를 채취하여 화학성분과 산소 및 수소 동위원소를 분석하였다. 연구지역 중심을 동서로 관통하는 곡강천은 서쪽에서 동해쪽으로 흐른다. 하천 하부지역의 지하수와 저수지는 pH 4 이하의 산성수로 황산염이 부화된 Ca(Mg)-SO₄의 수질화학적 유형을 보인다. 제 3기 지층에서 확인되는 황철석의 산화에 의해 기원한 것으로 보이는 Al, Mn, Fe 성분이 특징적으로 높은 농도를 보인다. 하천 상부지역은 하천을 따라서 유입된 염수가 혼합되어 지하수는 Ca(Na)-HCO₃(Cl) 유형의 화학적 특성을 보인다. 𝛿D와 𝛿¹⁸O 동위원소 분석 결과 모든 물은 GMWL을 따라서 분포하며, 저수지는 증발작용으로 부화된 특성을 보인다. 화학성분과 동위원소 조성으로 볼 때 액상화 유출수 2점은 충적층으로 확산된 인접한 하천수, 그리고 염수화가 일부 진행된 심부와 천부 지하수가 용출된 것으로 보인다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권4호
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• pp.243-252
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• 2006

산업혁명이후 대기중 이산화탄소 등 온실기체의 농도는 꾸준히 증가하고 있고, 이에 따른 기후변화와 해수면 상승 등의 문제의 심각성에 대한 전세계적인 관심이 증가하고 있다. 따라서 인간활동에 의해 대기중으로 방출되는 $CO_2$의 배출량을 줄이기 위한 다양한 방법이 제안되고 있다. 그 중에서 최근 $CO_2$를 해양 심층부에 직접 투기하거나(해양분사법), 해저면(해양저류법)또는 지중에 주입(해양지중법)하여 격리하고자 하는 방안에 대한 국내외 관심이 높아지고 있다. 특히 해양은 대기와는 비교도 할 수 없을 만큼 큰 $CO_2$의 저장고로서 이미 대기중 $CO_2$ 농도의 증가는 표층해수로 유입되는 $CO_2$ 유입량을 증가시키고 있다. 향후 100년간 해수로 유입되는 $CO_2$는 크게 증가할 것으로 예상되는데 이에 따라 표층 해수의 pH는 최대 0.4이상 낮아질 수 있다는 전망이 나오고 있다. 이와 같은 해수의 산성화는 산호, 석회조류(cocolithophorid)와 같이 몸의 일부를 석회질로 구성하는 생물들의 성장에 심각한 저해 영향을 미칠 수 있음이 실험적으로 밝혀지고 있다. 뿐만 아니라 성게나 어류의 유생과 같이 환경변화에 민감한 생물들은 $0.1{\sim}0.2$ 정도의 pH 변화에 의해서도 발생이 저해될 수 있다는 연구 결과는 대기중 $CO_2$ 농도 증가에 따른 해양생태계 훼손의 가능성을 더욱 높이고 있다. 반면에 대기중으로 배출되기 전에 포집된 $CO_2$ 심해처리는 처리지역 주변의 용존 이산화탄소 농도를 증가시키고 해수의 pH를 감소시켜 심해생태계를 교란할 수 있는 가능성이 높다. 따라서 심해처리 기술을 개발하는 단계에서 처리과정에서 발생할 수 있는 다양한 생물학적 위해성에 대한 충분한 검토가 필요할 것이다. 국내에서는 발광미생물과 저서단각류에 대한 용존 $CO_2$의 저해 영향에 대한 시범적인 연구가 본 연구진에 의해 수행되었는데 해수의 pH가 1.5 이상 감소한 경우에는 유의한 저해영향이 관찰됨을 알 수 있었다. 특히 단각류의 경우 동일한 pH에서도 $CO_2$로 산성화된 해수의 독성영향이 더욱 큰 것으로 나타났다. 본 논문에서는 현재까지 $CO_2$ 해양생물학적 영향에 관련하여 국내외에서 이루어진 여러 연구 결과들을 방법론에 따라 정리하였다. 이러한 연구 결과들은 향후 대기중 $CO_2$ 증가 또는 해양처리에 따른 용존 $CO_2$ 농도 증가에 따른 생태계 위해성을 예측하는 데에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대기
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• 제20권3호
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• pp.379-386
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• 2010

현재 지구온난화로 인하여 산악 및 육상 빙하가 녹고 있으며, 이는 해수의 순환변화를 초래한다. 온난화는 또한 몬순의 변화를 일으켜 집중호우, 홍수, 가뭄등의 빈도수와 지속기간을 증가 시킨다. 특히 온난화로 인한 집중호우의 증가는 해양으로 유기탄소의 유입을 증가시켜 해양은 더욱 더 이산화탄소 농도가 높아지며 해수는 부식성이 강하며 산성화 되어 생물체를 죽이며 궁극적으로 생물 다양성이 감소된다. 현재처럼 이산화탄소를 계속 배출할 경우 미래의 해양은 산성화되어 탄산칼슘으로 구성된 생물체의 각을 녹여 생물체가 죽으며, 이는 먹이사슬의 변화를 초래해 생태계에 부정적인 영향을 미친다. 만약 현재처럼 이산화탄소를 배출할 경우 IPCC 의 예측처럼 2100년까지 $6^{\circ}C$ 상승하며, 이는 열 염분순환을 중지시켜 생물체의 대량 멸종을 초래 할 수 있다(Stokstad, 2002).

• 생명과학회지
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• 제27권7호
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• pp.826-833
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• 2017

대기의 이산화탄소의 농도 증가는 해양산성화와 지구온난화를 유발하는 것으로 알려져 있다. 해마는 해양생태계 및 수산자원생물로서 중요한 종으로 알려져 있지만, 최근 해양산성화로 인하여 개체수가 감소되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 멸종 위기 종인 복해마(Hippocampus kuda)에 미치는 생리적 영향을 조사하기 위해서 사육수의 산성조건인 pH 6.0, 6.5, 7.0 및 자연해수(pH 8.0)의 환경에서 복해마(H. kuda)를 15일 동안 사육 후 체내 조성 변화 및 항산화 효소 활성 변화에 대하여 조사를 실시하였다. 복해마(H. kuda)의 크기 및 성장은 대조군인 pH 8.0을 제외한 실험군에서는 pH가 저하함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 체내 조성성분인 회분, 조지방 및 조단백 또한 pH 저하에 따라 농도의존적으로 감소하는 것이 관찰되었다. SOD, CAT 및 GSH와 같은 항산화 효소의 분석 결과, SOD활성의 경우, pH 저하에 따라 농도의존적으로 감소하지만, 이와 상반되게 CAT 및 GSH에서는 pH저하에 따라 활성이 농도의존적으로 증가하는 결과가 나타내었다. 이것은 복해마(H. kuda)가 사육수의 pH 저하에 따른 체내 항상성을 유지하는 과정 중 스트레스가 야기되어 에너지 대사가 손상된 것으로 추정된다. 항산화효소는 일반적으로 산성화 스트레스에 민감하게 작용하는데 본 연구에서도 사육수의 pH 변화에 따라 항산화 효소작용이 유의하게 변화하였다. 이러한 결과로 복해마(H. kuda)에 있어서 산성화 노출을 통한 생리학적 스트레스가 항산화 반응 및 체내 성분과 성장을 저해하는 것으로 여겨진다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.234-236
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• 2018

기후변화는 더 이상 피할 수 없는 매우 중요한 문제다. 온실가스 중 큰 비중을 차지하는 이산화탄소 배출을 억제하거나 제거하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 최근에는 CCS 중 하나인 지중저장(underground storage)의 대안으로 해양에 이산화탄소를 저장하는 기술인 AWL(Accelerated Weathering of Limestone)을 이용한 해양저장(ocean storage)에 대한 연구가 진행되고 있다. AWL은 이산화탄소를 중탄산이온 형태의 농축수로 만들어 해양에 방류하여 희석 저장시키는 방법으로, 대기 중 재방출이 거의 발생하지 않고 배출된 농축수는 해양의 알칼리도를 높여 해양산성화를 방지할 수 있는 장점이 있다. 금회 연구는 AWL에 의한 방법 중 중탄산이온 농축수의 해양방류 시 이산화탄소 등을 포함하는 용존 무기탄소(DIC, Dissolved Inorganic Carbon)의 거동특성을 파악하기 위한 목적으로 수행하였다. 연구대상 해역은 충분한 수심과 작업효율성이 확보되는 울릉도 부근으로 설정하였으며, 거동특성을 파악하기 위하여 표층방류(surface discharge)와 수중방류(submerged discharge)에 의한 물질확산을 계산할 수 있는 CORMIX모형을 채택하였다. 실험결과, 방류 시점으로부터의 희석률을 고려했을 때, 표층방류 시나리오가 농축수 방류에 가장 적합한 방식이라고 사료된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.118-124
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• 2007

해양은 인류가 산업활동을 통하여 방출한 이산화탄소를 대부분 흡수할 수 있으나 자연상태에서는 대기 중 이산화탄소가 해양으로 흡수되는 속도가 매우 느리기 때문에, 가시적인 대기중 온실가스농도저감을 위해서는 인공적으로 해양의 중심층으로 이산화탄소를 직접 분사시켜 해수에 용해시키는 방법을 사용할 수 있다. 화력발전소나 제철소 등 이산화탄소를 대량으로 발생시키는 곳에서 이를 직접 포집하여 선박으로 필리핀해나 일본 동쪽의 공해역으로 운송하여 중심층(수심 $2,000{\sim}3,000\;m$)에 분사시킨다면 수 백년 이상 해양에 저장할 수 있다. 해수에 용해된 이산화탄소는 분사지역을 중심으로 해수의 pH를 감소시키는데, 환경변화가 매우 적은 심해에 적응한 생물들은 작은 환경의 변화에도 큰 영향을 받을 수 있기 때문에, $CO_2$ 분사를 시행하려면 이에 의한 생태영향평가를 수행해야 한다. 생태계에 나타나는 손실이 $CO_2$ 분사에 의한 이득보다 작을 경우에만 심층 분사를 통한 해양 이산화탄소 격리가 경제적인 측면에서 유효하다.

• 한국환경과학회지
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• 제23권3호
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• pp.483-492
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• 2014

DNA damage such as genotoxicity was identified with comet assay, which blood cell of a marine parrot fish (Oplegnathus fasciatus) was exposed to an acidified seawater, lowered pH gradient making of $CO_2$ gas. The gradient of pH were 8.22, 8.03, 7.81, 7.55 with control as HBSS solution with pH 7.4. DNA tail moment of fish blood cell was $0.548{\pm}0.071$ exposed seawater of pH 8.22 condition, on the other hand, DNA tail moment $1.601{\pm}0.197$ exposed acidified seawater of pH 7.55 lowest condition. The approximate difference with level of DNA damage was 2.9 times between highest and lowest of pH. DNA damage with decreasing pH was significantly increased with DNA tail moment on blood cell of marine fish (ANOVA, p < 0.001). Ocean acidification, especially inducing the leakage of sequestered $CO_2$ in geological structure is a consequence from the burning of fossil fuels, and long term effects on marine habitats and organisms are not fully investigated. The physiological effects on adult fish species are even less known. This result shown that the potential of dissolved $CO_2$ in seawater was revealed to induce the toxic effect on genotoxicity such as DNA breakage.

• 환경정책연구
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• 제10권3호
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• pp.73-91
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• 2011

2000년대 초반의 동아시아 수산활동을 기후변화와 사회경제적 개발과 연관하여 연구하였다. 세계 인구의 약 1/3이 동아시아 지역에 살고 있는데, 이들은 많은 수산물을 생산하고, 소비하며, 국제무역에 기여하고 있다. 지역적으로, 전지구적으로 진행되고 있는 기후변화와 더불어 해수의 온난화 및 산성화는 수산생물과 수산업에 심대한 영향을 미칠 것이다. 동아시아 지역의 잦은 태풍은 연안의 사회집단에 막대한 손실과 희생을 유발할 것이며, 이러한 환경의 변화속도는 우리가 효과적으로 대응하기에 벅찰 정도로 빠르게 진행 중이다. 과학적 활동은 기후변화의 상황에서 발생하는 문제점들을 찾아내고, 더 나아가 효과적인 해결책을 만들기 위한 기본 지침을 제공하여야 한다. 또한 수산관리 계획은 기후변화와 더불어 사회체제의 변화를 고려하여 수립되어야 한다. 그러므로 이 해역에서 공동과학연구를 추진하고, 수산자원을 보존하고 관리하는 국제적 공조체제를 구축하여야 한다는 제안은 매우 논리적이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권2호
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• pp.153-165
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• 2014

이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS: Carbon dioxide Capture and Storage)은 이산화탄소($CO_2$: Carbon dioxide)를 저감하여 기후변화에 대응하는 방법의 하나로 인식되고 있다. 국내에서는 해양지중저장을 통해 $CO_2$의 영구적인 격리를 목표로 연구를 진행하고 있다. 하지만, 이론적으로 안전한 해저 지층구조에 이산화탄소를 저장한다하더라도 CCS 사업과정 또는 중장기적인 지질학적 구조 변형으로 인해 저장된 $CO_2$가 해양환경으로 누출 될 가능성이 존재하기 때문에 CCS 사업 추진과정에서 환경 및 생태계 안전에 대하여 많은 관심을 기울여야한다. 만약에 $CO_2$의 누출이 발생할 경우 일차적으로 해수 및 해양퇴적물 내 공극수의 pH를 낮추게 될 것이며, 이로 인해 해양 생물은 부정적인 영향을 받을 수 있다. 따라서 해양생태계를 보호하고 안전한 해양지중저장을 위해서는 이산화탄소에 노출된 해양생물의 영향 정도를 파악하고, 정량적인 생태위해성평가를 통해 합리적인 생태영향기준을 마련하는 것이 CCS 기술의 실용화를 위해서 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 이러한 배경하에서 본 연구에서는 누출된 $CO_2$로부터 해양생태계 보호를 위한 생태영향기준 마련을 위해 $CO_2$ 노출에 따른 생물영향 자료를 기반으로 종민감도분포(SSD: Species Sensitivity Distribution)를 이용해 해양생물보호를 위한 pH 변화수준(${\delta}pH$)을 추정하여 정량적 생태위해성평가 기반의 잠정기준을 도출하였다. 정량적 생태위해성평가를 위한 생물영향자료는 미생물, 갑각류, 극피동물, 연체동물, 환형동물, 어류 등 다양한 해양생물에 대한 $CO_2$ 노출영향 평가연구자료를 비교 분석하여 확보하였다. 해양생물에 대한 $CO_2$ 노출영향 pH 범위는 6.61~8.22 이었으며, 수집된 자료로부터 무영향관찰농도(NOEC: No Observed Effect Concentrations)를 추정하고 종민감도분포를 이용하여 상위 95%의 생물종을 보호할 수 있는 ${\delta}pH$ 0.137을 추정하였다. 추정된 ${\delta}pH$는 불확실성을 고려하여 평가계수(assessment factor)를 이용하여 보정하거나, 보정없이 생태영향기준(pH 변화수준)으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 다만 본 연구에 활용된 생물영향자료가 국내 서식생물 또는 $CO_2$ 저장후보지의 지역 특이적인 생물에 대한 자료가 충분하지 않아 명확한 안전수준으로 활용되기에는 제한될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 생물영양단계 및 지역특이적으로 서식하는 생물에 대한 충분한 생물영향자료의 보강을 통해 이러한 단점을 보완할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권1호
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• pp.9-16
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• 2013

해수 중 용존 이산화탄소 농도 증가가 두토막눈썹참갯지렁이(Perinereis aibuhitensis)의 세포내 에너지 할당(CEA, cellular energy allocation)에 미치는 영향을 알아보고자 0.39(대조구=390 ppmv), 3.03 (=3,030 ppmv), 10.3 (=10,300 ppmv), 그리고 30.1 (=30,100 ppmv) mM의 이산화탄소 농도를 갖는 해수에 청충을 7일간 노출하여 세포 에너지와 세포 전자전달체계(ETS, electro transport system) 활성을 분석하였다. 실험생물의 지질, 당질, 그리고 단백질 함량과 ETS로부터 에너지 소비율을 계산하여 CEA를 산출한 결과 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 CEA가 감소하였다. 지질의 경우 이산화탄소 농도가 증가 할수록 지질함량도 증가하였으며, 당질은 이산화탄소 농도가 3.03 mM인 실험구에서 가장 낮고 10.3 mM인 실험구에서 일부 증가하였으나 가장 높은 농도에서는 다시 감소하는 경향을 보였다. 단백질은 이산화탄소 농도가 3.03 mM인 실험구에서는 영향이 없었지만, 10.3 mM 이상의 농도에서부터 유의한 수준의 CEA 감소가 나타났다. 에너지 소비율은 이산화탄소 최고 농도에서만 유의한 증가 현상이 나타났지만, CEA는 대조구와 비교해 3.03 mM의 실험구부터 감소하였다. 이산화탄소는 해수중 pH를 낮추어 시험생물에 스트레스를 증가시키고, 세포내 에너지 할당변화에 영향을 미친 것으로 판단된다. 해산 갯지렁이를 이용한 CEA 평가결과는 대기 중 이산화탄소의 증가 또는 이산화탄소 저감을 위해 추진되고 있는 해양 지중저장사업 과정에서 누출된 이산화탄소의 해양생태계 위해성을 예측하는 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.