[논문]서해안 태안 어은리 갯벌의 연속관측 메탄(CH4) 플럭스 특성 평가

이준호; 노경찬; 우한준; 강정원; 정갑식; 장석

doi:10.9719/eeg.2015.48.2.147

서해안 태안 어은리 갯벌의 연속관측 메탄(CH4) 플럭스 특성 평가
Evaluation of CH4 Flux for Continuous Observation from Intertidal Flat Sediments in the Eoeun-ri, Taean-gun on the Mid-western Coast of Korea 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.48 no.2, 2015년, pp.147 - 160

이준호 (한국해양과학기술원 관할해역지질연구센터) , 노경찬 (한국해양과학기술원 관할해역지질연구센터) , 우한준 (한국해양과학기술원 지질.지구물리연구본부) , 강정원 (한국해양과학기술원 지질.지구물리연구본부) , 정갑식 (한국해양과학기술원 지질.지구물리연구본부) , 장석 (한국해양과학기술원 해양방위연구센터)

초록
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2014년 8월 31일~9월 1일 충남 태안 어은리 갯벌 퇴적물의 동일한 실험 장소에서 닫힌 챔버를 이용하여 챔버내 가스들(메탄($CH_4$), 이산화탄소($CO_2$) 및 산소($O_2$))의 갯벌 표면 노출시 일조량이 있는 조석주기의 저조 시점을 기준으로 각 기체의 플럭스량을 파악하기 위해 총 6회 실험하였다. 챔버 내에서 채취된 대기 샘플 중 메탄의 농도는 6시간 이내에 지구온실가스 측정용 EG model GS-23 가스크로마토그래피로 분석하였으며 그 외 가스종은 Multi Gas Monitor를 이용하여 실시간 측정하였다. 각 가스 종들의 배출원(source (+)) 또는 흡수원(sink (-))의 플럭스 계산값은 단순 선형 회귀분석을 이용하여 시간에 따른 각 기체의 농도변화인 1차 함수 기울기 값을 수식에 대입하여 계산하였다. 또한 주변 환경 특성을 참고하기 위해 퇴적물 함수율, 온도, 총유기탄소, 챔버내 온도 및 퇴적물 퇴적상도 측정하였다. 첫째날, 총 3회 플럭스 측정이 진행되는 5시간 20분 동안 이산화탄소는 $-137.00{\sim}-81.73mg/m^2/hr$ 흡수원, 산소는 $-0.03{\sim}0.00mg/m^2/hr$ 흡수원 그리고 둘째날, 이산화탄소는 -20.43~-2.11 mg/m2/hr 흡수원, 산소는 $-0.18{\sim}-0.14mg/m^2/hr$ 흡수원으로 모두 동일하였다. 메탄의 경우 양일간 조석주기의 저조 시점이 되기 전에는 첫째날 $-0.02mg/m^2/hr$ 흡수원(SPSS 통계분석을 이용한 Pearson 상관계수는 뚜렷한 음의 선형관계인-0.555(n=5, p=0.332)) 및 둘째날 $-0.15mg/m^2/hr$ 흡수원(상관계수는 강한 음의 선형관계인 -0.915(n=5, p=0.030))으로 작용하였다. 그리고 저조시점 이후로 메탄은 첫째날 최소 $+0.00mg/m^2/hr$ 배출원(상관계수는 거의 무시될 수 있는 선형관계인 +0.713(n=5, p=0.176)) 및 둘째날 최대 $+0.03mg/m^2/hr$ 배출원(상관계수는 약한 양의 선형관계인 +0.194(n=5, p=0.754))이 된다는 플럭스 양상은 양일간 모두 같았다. 그러나 $CH_4$ 플럭스 값은 일자 및 시간별로 모두 다르게 분석되었다. 이러한 결과는 같은 시간, 동일지역 퇴적물 일지라도 $CH_4$ 플럭스 변화율은 갯벌 근처 해수의 표층 조석주기 특성 이해를 통한 가스 방출 상관관계 및 물리화학적 퇴적물 환경과 같은 주변 변수에 따라 영향을 받음 수 있음을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

In 2014, on 31 August and 1 September, the emissions of $CH_4$, $CO_2$, and $O_2$ gases were measured six times using the closed chamber method from exposed tidal flat sediments in the same position relative to the low point of the tidal cycle in the Eoeun-ri, Taean-gun, on the Mid-western Coast of Korea. The concentrations of $CH_4$ in the air sample collected in the chamber were measured using gas chromatography with an EG analyzer, model GS-23, within 6 hours of collection, and the other gases were measured in real time using a multi-gas monitor. The gas emission fluxes (source (+), and sink (-)) were calculated from a simple linear regression analysis of the changes in the concentrations over time. In order to see the surrounding parameters (water content, temperature, total organic carbon, average mean size of sediments, and the temperature of the inner chamber) were measured at the study site. On the first day, across three measurements during 5 hours 20 minutes, the observed $CO_2$ flux absorption was -137.00 to $-81.73mg/m^2/hr$, and the $O_2$ absorption, measured simultaneously, was -0.03 to $0.00mg/m^2/hr$. On the second day using an identical number of measurements, the $CO_2$ absorption was -20.43 to $-2.11mg/m^2/hr$, and the $O_2$ absorption -0.18 to $-0.14mg/m^2/hr$. The $CH_4$ absorption before low tide was $-0.02mg/m^2/hr$ (first day, Pearson correlation coefficient using the SPSS statistical analysis is -0.555(n=5, p=0.332, pronounced negative linear relationship)), and $-0.15mg/m^2/hr$ (second day, -0.915(n=5, p=0.030, strong negative linear relationship)) on both measurement days. The emitted flux after low tide on both measurement days reached a minimum of $+0.00mg/m^2/hr$ (+0.713(n=5, p=0.176, linear relationship which can be almost ignored)), and a maximum of $+0.03mg/m^2/hr$ (+0.194(n=5, p=0.754, weak positive linear relationship)) after low tide. However, the absolute values of the $CH_4$ fluxes were analyzed at different times. These results suggest that rate for $CH_4$ fluxes, even the same time and area, were influenced by changes in the tidal cycle characteristics of surface sediments for understanding their correlation with these gas emissions, and surrounding parameters such as physiochemical sediments conditions.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구의 목적은 충청남도 태안 어은리 상부지역 갯벌에서 닫힌 챔버(closed chamber)용으로 제작된 투명아크릴 실험장비를 이용하여 갯벌 표층으로부터 발생 하는 CH4의 자연배출량 농도를 측정하여 CH4 플럭스 계산을 하고자 하였다.
또한 1회 플럭스 실험이 아니라 동일한 실험 장소에서 해양 조석주기 중 갯벌 표면이 대기중 노출되는 낙조류시 해수면 저조 시점을 기준으로 CH₄, CO₂ 및 O₂ 플럭스를 연속적 2일간 총 6회 측정하였다. 이를 통하여 최소 2일간의 짧은 기간이지만 해양 갯벌의 낙조류시 갯벌이 대기중에 노출되는 간조시에 조석주기와 플럭스 상관성도 분석하고자 하였다.

제안 방법

2014년 8월 31일부터 9월 1일까지 양일간 일조를 보이는 낮시간대 갯벌표면이 노출되는 조석주기 저조점을 기준으로 총 6번 CH4 방출원 (+, source) 또는 흡수원(-, sink) 플럭스량을 도출하기 위해 현장 측정하였다.
현장실험 시 아래 10 cm 아크릴 부분을 퇴적물 표면으로부터 약 9 cm 까지 먼저 삽입하여 표층 퇴적물의 교란을 막기 위해 약 30분을 방치 하였다. 30분 후 윗부분 30 cm 부분 아크릴을 체결하기 전에 2개 챔버 사이에 밀봉 및 누출(leaking)되는 것을 방지하기 위해 받침 결합부 약 3 mm 홈에 빨간색 실리콘(0-ring)을 삽입하여 2개의 나누어진 챔버가 완전 밀착이 되도록 하였다. 챔버 크기는 밑면 706.
4 Φ 이하 조립질 퇴적물은 건조시킨 후 정밀표준망체로 체질한 후 1 Φ 간격으로 무게 백분율을 구하였고, 4 Φ 이상 세립질 퇴적물은 약 2 g 정도 취한 다음 자동입도분석기(Sedigraph 5100D)로 각 입도별 등급율을 분석하였다.
70°C에서 하루밤 동안 수분과 잔류염산을 날려 보낸 후 105°C에서 2시간 건조시키고 상온에서 2시간 방치 후 무게를 측정하여 산으로 탄산염을 제거하기 전후의 무게비를 구하여 나중에 측정된 유기탄소 농도를 보정해 주었다.
그리고 조사기 간에 일정한 간격으로 챔버 밖의 조도(luminance), 대기 온도·습도, 그리고 챔버 내 온도와 퇴적물 표층 온도를 측정하였다.
그리고 조사기 간에 일정한 간격으로 챔버 밖의 조도(luminance), 대기 온도·습도, 그리고 챔버 내 온도와 퇴적물 표층 온도를 측정하였다. 대기 샘플링은 챔버 A 실험이 진행되는 동시에 챔버 B 내부 대기 샘플을 채취할 수 있는 10 ml 대기샘플용 주사기를 이용하여 20분 간격 샘플링을 진행하였다(Fig. 2). 현장실험 위치인 충청남도 태안 어은리 갯벌에서 포집한 대기샘플용 주사기는 밀봉 후 최대 6시간 이내에 태안시내 실험실까지 이송하여 지구 온실가스 분석기기용 실험기기를 이용하여 CH₄분석이 완료하도록 하였다.
플럭스 실험을 하였다. 둘째날에 해당되는 다음날 9월 1일은 15:20부터 16:40까지 3번(AM 11:20~PM 12:40 첫 번째, PM 1:20~PM 2:40 두 번째 및 PM 3:20~PM 4:40 세 번째)의 동일한 CH₄, CO₂ 및 O₂ 항목의 플럭스 실험을 하여 양일간(2일) 총 6번의 플럭스 실험이 진행되었다. 이 시간대를 선택한 이유는 조석표(KHOA, 2014)중 가로림만 입구 중심으로부터 약 4 km 떨어지 곳에 위치한 대산 조위관측소(충청남도 서산시 대산읍독곳리) 예고 조위변화 도표를 참고하여 31일과 1일중 각각 두 번째 실험이 조석주기 중 가장 최저조점에 해당되도록 시간을 배분하였으며, 일조시간에 따라 갯벌이 노출되는 가장 이상적인 시간대를 선택하였다.
플럭스 계산을 하고자 하였다. 또한 1회 플럭스 실험이 아니라 동일한 실험 장소에서 해양 조석주기 중 갯벌 표면이 대기중 노출되는 낙조류시 해수면 저조 시점을 기준으로 CH₄, CO₂ 및 O₂ 플럭스를 연속적 2일간 총 6회 측정하였다. 이를 통하여 최소 2일간의 짧은 기간이지만 해양 갯벌의 낙조류시 갯벌이 대기중에 노출되는 간조시에 조석주기와 플럭스 상관성도 분석하고자 하였다.
3과 같이 퇴적층 표층에서 균형을 이룰 수 있도록 2개 모두 동일하게 반구형 투명 아크릴(두께 10 mm)로 제작하였다. 또한 퇴적물 표면에 반구형 투명 아크릴을 쉽게 삽입 할 수 있도록 아크릴의 아래 10 cm 부분과 위 30 cm 부분을 각각 분리할 수 있도록 하였다. 현장실험 시 아래 10 cm 아크릴 부분을 퇴적물 표면으로부터 약 9 cm 까지 먼저 삽입하여 표층 퇴적물의 교란을 막기 위해 약 30분을 방치 하였다.
시료 채취와 현장 측정은 첫째날 2014년 8월 31일은 15:00부터 16:20까지 3번(AM 11:00~PM 12:20 첫 번째, PM 1:00~PM 2:20 두 번째 및 PM 3:00~PM 4:20 세 번째) CH₄, CO₂ 및 O₂ 플럭스 실험을 하였다. 둘째날에 해당되는 다음날 9월 1일은 15:20부터 16:40까지 3번(AM 11:20~PM 12:40 첫 번째, PM 1:20~PM 2:40 두 번째 및 PM 3:20~PM 4:40 세 번째)의 동일한 CH₄, CO₂ 및 O₂ 항목의 플럭스 실험을 하여 양일간(2일) 총 6번의 플럭스 실험이 진행되었다.
일정시간 간격 CH4 농도 분석결과는 처음농도(Co)~나중농도(Cn)의 시간(Tn ~ Tn) 변화율(ΔC/Δt)을 구한 후 1차 함수 결과의 기울기를 다음 식(1)에 대입하여 결과값인 배출원(+, source, positive) 또는 흡수원(-, sink, negative) 플럭스 값을 계산하였다.
70°C에서 하루밤 동안 수분과 잔류염산을 날려 보낸 후 105°C에서 2시간 건조시키고 상온에서 2시간 방치 후 무게를 측정하여 산으로 탄산염을 제거하기 전후의 무게비를 구하여 나중에 측정된 유기탄소 농도를 보정해 주었다. 주석 박막으로 수 mg의 시료를 CHN 원소분석기(Thermo사 Flash EA 1112)로 측정하였으며(Ruttenberg, 1992), 1개 미지 샘플마다 3번씩 반복분석 측정하였으며, 20개 샘플 수량 마다 Thermo사의 표준퇴적물 시료(soil reference material for nitrogen and carbon) 파우더를 이용하여 분석결과의 신뢰도를 측정 하였다(carbon standard Dev. 0.012, nitrogen standard Dev. 0.003, 회수율 98.0%).
챔버 A, B사이에서 각 실험이 진행되고 있는 동안 표층 퇴적물 특성을 파악하기 위하여 표층 3 cm 이내에 채취하여, 퇴적물 평균입도 및 총유기탄소(total organic carbon, TOC)를 실험 분석하였다. 표층퇴적물의 입도는 채취한 퇴적물에 과산화수소(H₂O₂)와 염산(HCl)을 넣어 유기물과 탄산염을 제거한 후 습식체질 하여 4 Φ 이하와 그 이상으로 퇴적물을 분류하였다.
챔버 B내 대기 샘플 채취용 주사기를 이용하여 채취한 CH4 기체 농도 분석은 검출부에 고감도 반도체검출기(high sensitive semiconductor detector; HSSD)를 가지고 있는 지구 온실가스용 분석기기(global environment gas analyzer EG analyzer GS-23, JAPAN) 이용하였으며, Table 1은 이 장비의 분석기기 사양을 나타내었다.
kr)에서 표준 검·보정이 완료된 노란색 비접촉식 적외선(IR) 방식인 소형 계측기(Multi-gas monitor, Rae systems)를 안에 삽입하여 1분 간격으로 CO₂ 및 O₂ 평균값을 실시간 측정하였다. 챔버 B는 챔버 A로부터 100 cm 이내에 생물 서식굴(borrow hole) 및 생물흔적이 없는 평탄한 곳에 설치하여 실험위치에 대한 오차를 최대한 줄이고자 하였다. 또한 챔버 A, B 모두 측정 중 25 rpm 속도의 저속 소형 팬을 연속적으로 작동하여 챔버 내 공기가 완전히 혼합되어 균질성을 유지할 수 있게 하였다.
챔버 B에서는 가장 큰 목적인 메탄가스 플럭스(flux)를 계산하기 31일, 1일 중 각각 첫 번째, 두 번째, 세 번째 실험모두 20분의 일정시간 간격으로 대기샘플용 주사기로 10 ml의 대기 시료를 채취하였다. 이 방법은 챔버를 퇴적층 위에 설치하여 퇴적물로부터 배출원(source(+)) 또는 흡수원(sink(-))으로 작용하는 가스가 챔버 내부로 배출원으로 작용되어 평형상태에 도달하기까지 시간에 따른 농도 증가율을 계산하여, 각 가스의 플럭스 산정이 가능한 방법이다(Kim, 2007).
9%)이었다. 첫째날 2014년 8월 31일 AM 11:00부터 PM 4:20까지 3번(AM 11:00~PM 12:20 첫 번째, PM 1:00~PM 2:20 두 번째 및 PM 3:00~PM 4:20 세 번째) 실험을 반복적으로 동일하게 진행하였다. Fig.
첫째날 소형 계측기기 RAE를 닫힌 챔버 A에 삽입하기 실험 전에 챔버 A로부터 약 10 m 떨어진 지표면 70 cm 위 지점에서 30분간 가동하여 주변 대기의 평균값(최소~최대)을 측정하였다. CO₂ 및 O₂의 평균값(최소~최대)은 각각 711 ppm(690~720 ppm)이며, 19.
첫째날과 같은 방법으로 둘째날 소형 계측기기 RAE를 닫힌 챔버 A에 삽입하기 실험전에 챔버 A로부터 약 10 m 떨어진 지표면 70 cm 위 지점에서 30분간 가동하여 주변 대기의 평균값(최소~최대)을 측정하였다. CO₂ 및 O₂의 평균값(최소~최대)은 각각 740 ppm(640~870 ppm)이며, 19.
5 km 떨어져 있다. 특히 조사대상지역을 선정하게 된 배경은 연속적이며, 주기적으로 측정이 가능하고 간조시 연구자들이 도보로 접근이 용이하고 갯벌의 가장자리에 측정 장비 설치가 가능한 지점을 현장답사 후 선택하였다.
표층 퇴적물의 총유기탄소 분석을 위해 시료를 냉동 건조 분마하고 oven에서 105°C로 하루밤 건조시킨 후 desiccator에 두시간 방치하였다.
표층퇴적물의 입도는 채취한 퇴적물에 과산화수소(H2O2)와 염산(HCl)을 넣어 유기물과 탄산염을 제거한 후 습식체질 하여 4 Φ 이하와 그 이상으로 퇴적물을 분류하였다.
현장 실험용 장비는 동일한 크기의 투명 아크릴 구조인 닫힌 챔버(closed chamber) A와 B로 구성되며 챔버 A에는 현장 실험 10일 전에 표준환경시험연구원 (www.riset.re.kr)에서 표준 검·보정이 완료된 노란색 비접촉식 적외선(IR) 방식인 소형 계측기(Multi-gas monitor, Rae systems)를 안에 삽입하여 1분 간격으로 CO2 및 O2 평균값을 실시간 측정하였다.

대상 데이터

2. A system consisting of chambers A, B, and syringe to collect air samples in the chamber B. In the chamber B, the CH₄ was only sampled while in the chamber A, the CO₂, and O₂ were monitored using Multi-gas Monitor (IR, Rae Systems).
닫힌 챔버 A, B는 Fig. 3과 같이 퇴적층 표층에서 균형을 이룰 수 있도록 2개 모두 동일하게 반구형 투명 아크릴(두께 10 mm)로 제작하였다. 또한 퇴적물 표면에 반구형 투명 아크릴을 쉽게 삽입 할 수 있도록 아크릴의 아래 10 cm 부분과 위 30 cm 부분을 각각 분리할 수 있도록 하였다.
분석에 사용한 CH4 표준기체(standard gas)의 농도는 저농도 0.5(Std Low) ppm 및 고농도 5.0(Std High) ppm이다.
기체 농도 분석은 검출부에 고감도 반도체검출기(high sensitive semiconductor detector; HSSD)를 가지고 있는 지구 온실가스용 분석기기(global environment gas analyzer EG analyzer GS-23, JAPAN) 이용하였으며, Table 1은 이 장비의 분석기기 사양을 나타내었다. 운반가스(carrier gas)는 고순도 공기의 에어(hyper-purified air, JAPAN) 이용하였다. 분석에 사용한 CH₄표준기체(standard gas)의 농도는 저농도 0.
둘째날에 해당되는 다음날 9월 1일은 15:20부터 16:40까지 3번(AM 11:20~PM 12:40 첫 번째, PM 1:20~PM 2:40 두 번째 및 PM 3:20~PM 4:40 세 번째)의 동일한 CH₄, CO₂ 및 O₂ 항목의 플럭스 실험을 하여 양일간(2일) 총 6번의 플럭스 실험이 진행되었다. 이 시간대를 선택한 이유는 조석표(KHOA, 2014)중 가로림만 입구 중심으로부터 약 4 km 떨어지 곳에 위치한 대산 조위관측소(충청남도 서산시 대산읍독곳리) 예고 조위변화 도표를 참고하여 31일과 1일중 각각 두 번째 실험이 조석주기 중 가장 최저조점에 해당되도록 시간을 배분하였으며, 일조시간에 따라 갯벌이 노출되는 가장 이상적인 시간대를 선택하였다. 또한 플럭스 실험에 있어 첫 번째, 두 번째, 세 번째 사이에 각각 40분씩 휴식 시간을 준 것은 챔버 내부가 주변대기 조성과 같이 환기가 될 수 있도록 했으며 표층 퇴적물의 표면 안정화를 주기 위해서 이다.
챔버 B 내 CH4 분석용 시료는 항상 대기 채취용 밸브 루어콕(lure cock)을 이용하여 대기샘플용 주사기에 포집하였다.
2 L)이다. 챔버 구성 부품들은 A, B 챔버 각각 퇴적물 표층에서 챔버 설치 및 분리를 위한 압력조절 밸브 4개, 12 V 전원 공급 배터리 1개, 약 20~25 rpm 속도로 챔버 내 기체 순환을 위한 팬 1개, 팬의 속도 조절기 1개, 챔버 내부 온도계 1개, 챔버내 대기 시료 채취용밸브 1개와 챔버 위/아래 분리용 너트 8개로 구성된다.
충남 태안군 태안읍 어은리 갯벌(126°19’19.0” E, 036°49’11.0” N)에서 2014년 8월 31일부터 9월 1일까지 갯벌이 대기중에 노출되는 간조시에 양일간 각각 5시간 20분씩 연속 현장실험을 진행하였다(Fig. 1).
현장실험 위치인 충청남도 태안 어은리 갯벌에서 포집한 대기샘플용 주사기는 밀봉 후 최대 6시간 이내에 태안시내 실험실까지 이송하여 지구 온실가스 분석기기용 실험기기를 이용하여 CH4 분석이 완료하도록 하였다.

데이터처리

Fig. 4 및 Fig. 5에서는 챔버 A의 O2 와 CO2의 데이터와 함께 챔버 B의 CH4 농도가 측정된 결과값을 이용하여 단순 선형 회귀분석을 이용 1차 함수의 농도의 시간 변화율 기울기 값을 계산한 그래프(a simple linear regression analysis) 및 95% 신뢰구간(confidence interval)으로 같이 표현하였다.
시료분석 전에 정밀성과 재현성 조사를 위해 지구 온실가스용 분석기기는 약 24시간 충분히 안정화시킨 후, CH4 표준기체를 저농도 측정 및 고농도 측정 순으로 각각 3회씩 분석하였으며, 피크(peak) 면적과 재현 시간을 EG Analyzer GS-23(Ver 1.0) 프로그램을 이용하여 조정 후 사용하였다.

이론/모형

본 논문에서는 입도의 등급을 표시할 때, 등배수적(arithmetic) 척도보다는 대수적(logarithmic) 척도가 유용하기 때문에 ø 척도를 사용하였다(Mcmanus, 1988; Folk, 1968; Krumbein, 1934; Wentworth, 1922).
본 연구에서는 충청남도 태안 및 서산지역이 걸쳐있는 가로림만의 안쪽 내부에 위치한 어은리 갯벌 퇴적 물을 대상으로 양일간 연속적인 CH4 플럭스량을 계산 하기 위한 목적으로 닫힌 챔버법(closed chamber technique)을 이용하였다.

성능/효과

(1) 첫째날 CO₂ 및 O₂ 플럭스량 평균은 각각 -118.58 mg/m²/hr, -0.01 mg/m²/hr이며, 둘째날 CO₂ 및 O₂ 플럭스량 평균은 각각 -12.37 mg/m²/hr, -0.17 mg/m²/hr 이었다. 양일간 CO₂는 챔버 내에서 흡수원(-, sink)이었다.
(2) 첫째날 CH4 평균 농도 1.85 ppm(최소 1.75 ppm(실험 시작 후 60분)~최대 1.94 ppm(실험 시작 후 20분) 및 플럭스량값 변화는 시간대별로 각각 --0.0179 mg/m2/hr(SPSS 통계분석을 이용한 Pearson 상관계수 -0.555(n=5, p=0.332, 뚜렷한 음의 선형관계)), +0.0155 mg/m2/hr(상관계수 +0.520(n=5, p=0.369, 뚜렷한 양의 선형관계)), +0.0036 mg/m2/hr(상관계수 +0.713(n=5, p=0.176, 강한 양의 선형관계)이었다.
(5) 태안 어은리 지역은 가로림만 안쪽에 위치한 해안습지지역이지만 양일간의 조석변화에 따른 CH4 플럭스량 변화값 취득은 큰 의미를 가진다고 생각된다.
2일간 3개 기체(CH₄, CO₂ 및 O₂)의 총 6회 플럭스 결과가 모두 같이 양(+)의 배출원(source) 또는 음(-)의 흡수원(sink)과의 같은 똑같은 경향을 보이지 않았다. 즉, 전체적으로는 음(-)의 흡수원(sink) 경향을 보이지만 저조에서 고조로 가는 조석주기의 시점부터 CH₄은 양(+)의 배출원(source)을 보였다.
둘째날 CH4 평균 농도 2.22 ppm(최소 1.61 ppm(실험 시작 후 80분)~최대 2.63 ppm(실험 시작 처음 0분) 및 플럭스량값 변화는 시간대별로 -0.1542 mg/m2/hr(상관계수 -0.915(n=5, p=0.030, 강한 음의 선형관계)), +0.0263 mg/m2/hr (상관계수 +0.272(n=5, p=0.658, 약한 양의 선형관계, +0.0311 mg/m2/hr(상관계수 +0.194(n=5, p=0.754, 약한 양의 선형관계))이었다.
8 Φ ((g)sM, slightly gravelly sandy Mud, 약자잘모래뻘) 이었다. 둘째날은 pH가 7.4로 낮아졌을뿐 총유기탄소 및 평균입도크기에 서는 차이가 없었다.
0293 mg/m²/hr 이었다. 또한 둘째날 중 첫 번째 실험에서만 SPSS 통계 분석을 이용한 Pearson 상관계수가 -0.915(n=5)로 강한 음의 선형관계를 보였으며, 유의확률(p, 양쪽)이 0.030으로 0.05보다 작아 상관관계가 있는 것으로 판단되었다.
평균 서식밀도에서도 갯지렁이류, 연체동물, 갑각류 순으로 나타났다. 또한 평균 생물량에서는 연체동물이 가장 많은 부분을 차지하였으며, 갑각류, 갯지렁이류 순으로 나타났다. 서해비단고둥은 조립질의 퇴적상인 가로림만 입구 지역에서 집중적으로 분포하였고, 바지락은 수로 인근 지역에 분포하는 양상을 보였다.
마지막으로 PM 3:20~PM 4:40의 챔버 내 시간에 따른 CH4 농도 변화값은 1.40(최소 농도, 실험 시작 후 0분) ppm~2.54(최대 농도, 실험 시작 후 40분) ppm이며 평균 농도는 1.85 ppm이며, 1차 단순 선형 회귀분석식은 Y=+0.0026X+1.7488(상관계수 +0.194(n=5, p=0.754, 약한 양의 선형관계))이다.
본 실험시 반복정밀성 (RSD=표준편차/평균값×100%)는 0.7~4.5%이며, 직선성(linearity)을 나타내는 다중 검량선 확인 결과 R2 =0.98 이상이었다.
플럭스 변화에서는 고조에서 저조로 가는 조석 주기의 시점 전에는 플럭스 값이 음(-)의 흡수원(sink)을 보이다가 저조시점을 지나면서 양(+)의 배출원 (source) 경향을 보였다. 본 실험에서는 CO₂ 및 O₂ 플럭스의 경우 조석주기의 저조시점 전후 양(+)의 배출원(source) 또는 음(-)의 흡수원(sink)의 변화는 보이지 않았다. 이러한 결과들은 실험지역 갯벌이 특정 가스의 배출원 또는 흡수원의 값을 보이는 것에 대하여 중요한 의미를 가진다고 판단된다.
해양의 조석주기와 관련하여 퇴적물이 대기 중에 노출되는 낙조류(썰물) 때에는 갯벌 표면부에서는 호기성 조건이 형성되어 일반적으로 CO₂를 배출하며, 창조류(밀물)를 형성하는 밀물 때에는 혐기성 조건으로 주로 CH₄배출이 우세한 것으로 알려져 있다(Moore and Knowles, 1989). 본 실험에서는 낙조류시 CO₂를 배출하는 것으로 알려져 있었지만, 오히려 CO₂ 흡수원으로 보였다. 그러나 창조류때에는 기존연구에서의 같이 혐기성 조건이 형성되어 약한 CH₄배출을 보인 것으로 판단된다.
즉, 하루 중에 기온차이가 아닌 계절적인 기온차이가 온실가스 플럭스량에 영향을 미칠 수 있다. 셋째, 어둠 챔버(dark chamber)도 사용해서 일조량이 없을 때의 기체 플럭스 또한 측정되어야 한다. 온실기체 플럭스의 차이점은 일조량 유무에 따라 저서조류(benthic algae)에 의해 생길 수 있는 변수가 항상 존재한다.
이를 바탕으로 본 실험에서는 표층퇴적물 온도 증가와 CH4 플럭스값 증가의 서로 연관성 있는 결과는 힘들어 보였다.
이상의 측정 자료에 의한 어은리 지역 첫째날 및 둘째날의 양일간 CH4 플럭스 평균값(+0.0004 mg/m2/hr, -0.0293 mg/m2/hr)을 이용하여 가로림만 지역에서 CH4 기체 연간 배출량(단, 가로림만 면적 약 100 km2, 조석주기로 인한 대기 노출시간 연중 6개월, 해수면에 의한 CH4 배출 및 흡수량은 없음 및 가로림만 면적 중약 67%(면적 중 2/3) 지표면에 노출된다라고 가정 할경우)은 각각 약 +1.75 mg CH4/yr 배출원, -128.33 mg CH4/yr 흡수원이다.
또한 부유사 농도는 평균 15~30 mg/L, 최대 90 mg/L 정도로 탁도가 높은 해역에 속한다(MOF, 2003). 조류관측 결과 가로림만 입구 해역에서 조류는 밀물시 남동향, 썰물시 북향 내지 북서향의 왕복운동을 주로하며 조류의 세기는 만 입구 중앙에 위치한 얕은 수심의 모래퇴적층을 중심으로 좌우의 동측 수로와 서측 수로에서 강하고 중앙의 얕은 모래톱 지역은 약한 편이다. 1993년 보고서의 의하면 만 입구에서의 평균조차는 약 4.
6 (a)는 2014년 8월 31일 0시 0분부터 9월 1일 23시 59분까지 가로림만 입구 중심으로부터 약 4 km 떨어진 곳에 위치한 대산 조위관측소의 실측된 조석 주기 변화값과 2일간 플럭스 변화 실험을 진행한 시간을 그래프에 같이 표현하였다. 즉, 일회성 플럭스 실험이 아니라 동일한 실험 장소에서 조석주기 중 갯벌 표면 노출시 일조량이 있는 낙조류시에 해수면 저조 시점을 기준으로 조석 주기 변화 그래프와 같이 CH₄, CO₂ 및 O₂ 플럭스를 양일간 총 6회 측정했음을 나타낸다. 첫째날 8월 31일 실험전 만조시간은 AM 7:16~AM 7:20으로 조위는 720 cm이며 실험진행 중일 때 저조시점은 PM 1:30~PM 1:48으로 조위는 111 cm이다.
)의 총 6회 플럭스 결과가 모두 같이 양(+)의 배출원(source) 또는 음(-)의 흡수원(sink)과의 같은 똑같은 경향을 보이지 않았다. 즉, 전체적으로는 음(-)의 흡수원(sink) 경향을 보이지만 저조에서 고조로 가는 조석주기의 시점부터 CH₄은 양(+)의 배출원(source)을 보였다. 이러한 원인은 다양하며, 조절인자를 직접 통제하기는 힘들다.
총 6회 플럭스량 결과가 모두 같이 양(+)의 배출원(source) 또는 음(-)의 흡수원(sink)과의 같은 똑같은 경향을 보이지 않았다. 즉, 첫째날 O₂ 플럭스량을제외하고 모든 CO₂ 및 O₂ 플럭스량에서 음(-)의 흡수원 수준을 보였다.
따라서 본 실험의 한계점은 다음과 같다. 첫째, 측정 기간이 비교적 짧은 편이다. 조석주기에 따른 해수면 높이 변동 및 조류 특성에 따라 온실가스 플럭스량이 달라 질 수 있으므로 다음의 정밀 현장 조사에서는 조석의 최고조점도 포함해 15일 이상 측정이 가능해야 된다.
첫째날 표층퇴적물의 기타 특성으로는 pH 7.5, 총유기탄소 0.55% 및 평균입도크기 4.8 Φ ((g)sM, slightly gravelly sandy Mud, 약자잘모래뻘) 이었다.
양일간 CO₂는 챔버 내에서 흡수원(-, sink)이었다. 총 6회 플럭스량 결과가 모두 같이 양(+)의 배출원(source) 또는 음(-)의 흡수원(sink)과의 같은 똑같은 경향을 보이지 않았다. 즉, 첫째날 O₂ 플럭스량을제외하고 모든 CO₂ 및 O₂ 플럭스량에서 음(-)의 흡수원 수준을 보였다.
2002년 가로림만 갯벌 조사에 의하면 대형저서동물 출현종수 특성은 갯지렁이류(polychaeta)가 64종으로서 가장 우점종이었으며, 연체동물(mollusca), 절지동물의 갑각류(crustacea) 순으로 나타났다. 평균 서식밀도에서도 갯지렁이류, 연체동물, 갑각류 순으로 나타났다. 또한 평균 생물량에서는 연체동물이 가장 많은 부분을 차지하였으며, 갑각류, 갯지렁이류 순으로 나타났다.

후속연구

(3) 이번 실험결과에서 기존 갯벌 선행연구의 CH4 플럭스량 차이 및 일자별로 일관성 있는 결과를 얻지 못하였다.
조석주기에 따른 해수면 높이 변동 및 조류 특성에 따라 온실가스 플럭스량이 달라 질 수 있으므로 다음의 정밀 현장 조사에서는 조석의 최고조점도 포함해 15일 이상 측정이 가능해야 된다. 둘째, 대표적인 환경인자는 계절에 따라 다를 수 있으므로 같은 지역에서 최소 1년간의 계절에 따른 조사도 이루어져야 한다. 즉, 하루 중에 기온차이가 아닌 계절적인 기온차이가 온실가스 플럭스량에 영향을 미칠 수 있다.
조석주기에 따른 해수면 높이 변동 및 조류 특성에 따라 온실가스 플럭스량이 달라 질 수 있으므로 다음의 정밀 현장 조사에서는 조석의 최고조점도 포함해 15일 이상 측정이 가능해야 된다. 둘째, 대표적인 환경인자는 계절에 따라 다를 수 있으므로 같은 지역에서 최소 1년간의 계절에 따른 조사도 이루어져야 한다. 즉, 하루 중에 기온차이가 아닌 계절적인 기온차이가 온실가스 플럭스량에 영향을 미칠 수 있다.
온실기체 플럭스의 차이점은 일조량 유무에 따라 저서조류(benthic algae)에 의해 생길 수 있는 변수가 항상 존재한다. 따라서 갯벌 실험시 이러한 오차 요인을 줄이기 위한 노력 등도 반드시 제고 된다면 우리가 배우는 이론적인 공학적 오차 한계 내에 갯벌 현장 실험적, 물리적 결과 오차들의 차이를 줄여 갈 수 있을 것이다. 이를 위해 앞으로의 실험적 개선점으로는 다음과 같다.
이번 실험 결과를 통해 한반도 뿐만 아니라 전지구 기후변화에 대한 영향을 이해하기 위해서는 지질학적생태학적 차이가 있는 국내의 여러 지역별 해안 갯벌 연안습지 환경에서 실험이 필요하다. 또한 연중 일정 주기별, 반복적 및 연속적인 현장 측정 결과를 통해 해양 갯벌에서의 CH₄기체배출기작(gas emission mechanism)의 이해에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 플럭스 데이터 취득시 주변 대기 중 기상관측 시스템(auto weather system; AWS) 수준의 데이터 취득, 챔버내 샘플 취득 시 자동 취득 시스템 개선을 통한 샘플링시 오차 요인감소, 챔버의 정밀한 설계도 변경을 통한 시료 샘플취득 방법의 개선 및 메탄가스 채취 방법 개선을 통해 해안갯벌의 CH4 플럭스량 배출요인에 대해 정확한 이해를 할 수 있으며, 갯벌 지역의 자연배출(natural biogenic source) 자료 축적과 빈약한 국내 갯벌 자료수준의 향상을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
플럭스량 변화값 취득은 큰 의미를 가진다고 생각된다. 이번 실험 결과를 통해 한반도 뿐만 아니라 전지구 기후변화에 대한 영향을 이해하기 위해서는 지질학적생태학적 차이가 있는 국내의 여러 지역별 해안 갯벌 연안습지 환경에서 실험이 필요하다. 또한 연중 일정 주기별, 반복적 및 연속적인 현장 측정 결과를 통해 해양 갯벌에서의 CH₄기체배출기작(gas emission mechanism)의 이해에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.
이를 위해 앞으로의 실험적 개선점으로는 다음과 같다. 조사지역의 시간공간적 변화, 갯벌 표면 퇴적물이 조석변화에 따른 화학적 조성 변화, 갯벌생물과 미생물 활동 변화, 계절별 기온 변화, 계절별 창조낙조류시 계절별 장기간 연속 실험 데이터 취득이 필요로 하겠다. 또한 플럭스 데이터 취득시 주변 대기 중 기상관측 시스템(auto weather system; AWS) 수준의 데이터 취득, 챔버내 샘플 취득 시 자동 취득 시스템 개선을 통한 샘플링시 오차 요인감소, 챔버의 정밀한 설계도 변경을 통한 시료 샘플취득 방법의 개선 및 메탄가스 채취 방법 개선을 통해 해안갯벌의 CH₄플럭스량 배출요인에 대해 정확한 이해를 할 수 있으며, 갯벌 지역의 자연배출(natural biogenic source) 자료 축적과 빈약한 국내 갯벌 자료수준의 향상을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
태안 어은리 지역 갯벌의 양일간의 갯벌 표면이 대기중 노출시 일조량이 있는 조석주기의 낙조류시 해수면 저조 시점을 기준으로 짧은 실험결과이지만, 자연 토양, 갯벌 및 습지환경이 주요 온실가스 배출에 미치는 영향이 클 것으로 예상되므로 더욱 정밀한 조석주기 변화 및 추가적인 배출인자(emission factor) 요인분석이 필요할 것으로 판단된다. 그 원인으로는 충분한 시간과 취득한 데이터의 한계가 있을 수 있으며, 어은리 지역은 가로림만 안쪽에 위치한 상부조간대 지역에 속하나 조차가 큰 서해 간만의 영향으로 측정 일시에 따라 갯벌 환경변화가 심할 수도 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기후 변화에 관한 정부간협의체의 제5차 평가보고 종합보고서에 의하면 현재 추세로 온실가스 감축이 없으면 미래에 어떻게 될것이라 전망하는가?	최근 2014년 10월 덴마크 코펜하겐에서 열린 기후 변화에 관한 정부간협의체 (intergovernmental pannel on climate change, IPCC)의 제5차 평가보고 종합보고서(Synthesis Report of the Fifth Assessment Report)에 의하면 온실가스의 감축 없이 현재와 같은 추세로 온실가스가 배출되는 경우(예를 들어 이산화탄소(CO2 ) 농도가 2100년 936 ppm에 도달 할 경우), 21세기말(2081~2100년)에는 지구의 평균기온은 과거 1986~2005년에 비해 3.7°C 오르고 전세계 해수면은약 63 cm 상승 할 것으로 종합보고서는 전망했다. 그러나 감축목표대로 실현되는 경우(예를 들어 CO2 농도가 2100년 538 ppm에 도달 할 경우), 지구 평균기온은 1.
	한국지역의 갯벌은 어떤 특성으로 유기물을 조절하는가?	한국지역 갯벌은 해안선을 가진 다른 나라들 보다 낙조류시 갯벌 표면의 대기 중 노출과 창조류시 해수 침수가 매일 2회 반복되는 지역적 특성에 따라 복잡한 생물학적, 지화학적 매커니즘을 통해 퇴적물내 유기물을 생성, 집적 및 분해한다. 갯벌의 조간대 상부(supratidal flat)는 조개류 및 어패류 등을 포함한 다양한 저서동물들의 매우 활발한 섭식활동을 벌이고 있다.
	기후 변화에 관한 유엔 기본 협약을 바탕으로 채택된 교토의정서는 선진국들이 온실가스 배출을 저감하기 위해 어떤 연구를 진행한다고 보고하는가?	1992년 6월 브라질의 리우데자네이루에서 체결된 기후 변화에 관한 유엔 기본 협약(The United Nations Framework Convention on Climate Chang)을 바탕으로 1997년 12월 기후 변화에 관한 국제 연합 규약의 교토 의정서(Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change)가 채택되었다. 이 교토 의정서에 의하면 선진국들은 할당된 온실가스 배출을 저감하기 위한 방법으로 배출량 산정을 위해 산업분야는 물론이고, 경작지, 목초지, 습지, 가축 등으로부터의 배출기작에 대한 연구를 매우 활발히 진행되고 있다고 보고되고 있다(KEITI, 2011). 특히 메탄(CH4) 가스의 경우 지구상의 전체 배출량(연간 ~500 Tg)의 10~27% 정도(55~150 Tg)는 습지에서 배출하는 것으로 알려져 있다(Watson et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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