초록 ▼

○연구목적
- 화산재해 대응시스템 고도화를 위해 위해요인으로서 화산의 공간적인 범위를 한반도 주변국으로 확장하고, 화산재 확산 해석의 정확성 제고를 위하여 다중 모형을 적용하며, 사용자의 다양한 요구를 만족시킬 수 있도록 기능의 고도화를 추진하며, 개발된 시스템이 현장에서 효율적으로 사용될 수 있도록 실용화

○연구내용
- 한반도 주변국 화산자료 구축 및 근접재해위험도 분석
- 화산재에 의한 항공교통·농축산물·보건 및 건강분야 피해예측 분석 및 화산재 취약도 보완과 취약도 매뉴얼 반영
- 한반도 주변

○연구목적
- 화산재해 대응시스템 고도화를 위해 위해요인으로서 화산의 공간적인 범위를 한반도 주변국으로 확장하고, 화산재 확산 해석의 정확성 제고를 위하여 다중 모형을 적용하며, 사용자의 다양한 요구를 만족시킬 수 있도록 기능의 고도화를 추진하며, 개발된 시스템이 현장에서 효율적으로 사용될 수 있도록 실용화

○연구내용
- 한반도 주변국 화산자료 구축 및 근접재해위험도 분석
- 화산재에 의한 항공교통·농축산물·보건 및 건강분야 피해예측 분석 및 화산재 취약도 보완과 취약도 매뉴얼 반영
- 한반도 주변국 화산재 확산에 따른 피해예측 도출
- 화산재해 대응시스템 고도화 구축
- 화산재해 대응 훈련/교육 체계 개발 방안 수립
- 동북아시아 화산재해 공동 대응 체계 구축 및 화산재해 표준정보체계 개선 및 운영

○기대효과 및 활용방안
- 한반도 주변국 화산재 확산에 따른 피해예측 도출
- 확률론 기반의 화산재 확산 위험도 시스템 적용
- 유사기상장 분석 모듈을 활용한 시나리오 기반 화산재 확산 피해예측
- 실시간 화산재 확산 예측을 통한 피해 최소화
- 화산재해 대응시스템 훈련 및 교육 체계 개발

(출처 : 초록 15p)

Abstract ▼

Ⅳ. Conclusions
[1세부] Risk analysis of volcanic disaster around the Korean peninsula
1. We have configurated database of volcanoes around the Korean peninsula(in China, Japan, Russia Kamchatka and Taiwan) : → Upgraded database about eruption records and characteristics of 289 volcanoes is deliv

Ⅳ. Conclusions
[1세부] Risk analysis of volcanic disaster around the Korean peninsula
1. We have configurated database of volcanoes around the Korean peninsula(in China, Japan, Russia Kamchatka and Taiwan) : → Upgraded database about eruption records and characteristics of 289 volcanoes is delivered to the related research group

2. We have developed the software program for simulation of lava flows in Mt. Halla and Ulleung island : → It can be able to contribute to make scenarios and risk map of eruptions in the future

3. We have analysed and chosen near-vent volcanic hazard(lava flow, lahar, pyroclastic density currents) prediction programs for Mt. Halla and Ulleung island : → We have figured out the potential to load the volcanic disaster response system

4. We have configurated database of eruption scenarios by eruption history(analysis of eruption types and influence variables through the eruption records : → Database(eruption types, influence variables, diffusion variables, etc) of 27 volcanoes in Japan is delivered to the related research group

5. Database configuration of volcanoes around the Korean peninsula
a. Database configuration and upgrade of volcanoes in China, Japan, Russia(Kamchatka) and Taiwan.
b. Analysis of tectonic environment around the Korean peninsula

6. Database configuration of volcanoes in Mt. Halla and Ulleung island and hazard map of near-vent disaster
a. Analysis of eruption histories and features of volcanic geology of Mt. Halla and Ulleung island volcanic edifice
b. Analysis of proximal volcanic hazard(lava flows, pyroclastic density currents and lahars) prediction programs for Mt. Halla
c. Simulation and mapping proximal volcanic hazard zone of lava flows, pyroclastic density currents and lahars

7. Database configuration of eruption scenarios by eruption history and Quantification of the possible eruption scenarios
a. Analysis of eruption types and influence variables through the eruption records of volcanoes
b. Figuring out specific volcanoes having potential to effect around the Korean peninsula and analysis of diffusion variables
c. Quantification of eruption scenario and DB construction by volcano type

8. Development of analysis techniques for volcanic eruption precursors
a. Understanding types and characteristics of eruption precursors
b. Case analysis of correlation between eruptions and precursors
c. Selection of applicable volcanoes for precursors analysis techniques and application for specific volcano

[2세부] Development of Quantitative Fragility Subjected to Volcanic Ash Hazards
1. Quantification of Volcanic Ash Effects on Air Transportation
2. Analysis of Damage Prediction for Air Transportation by Volcanic ash Deposition
3. Establishment of Database for Assessment of Volcanic Ash Effects on air transportation
4. Real-time Aeronautical Database Using Application Programming Interface
5. Quantification of Volcanic Ash Effects on Agricultural and Stockbreeding Products
6. Analysis of Damage Prediction for Agricultural and Stockbreeding Products by Volcanic ash Deposition
7. Establishment and Supplementation of Database for Annual Productions of Outdoor and Greenhouse Farming and Seasonality Coefficients
8. Identification of Chemical Constituents of PM2.5 Emitted from Volcanic Eruption
9. Comparison of Characteristics of PM2.5 between Volcanic Eruption and Urban Air Conditions
10. Development and Supplementation of Volcanic Ash Fragility
11. Developed Quantification of Health Effects for Mortality and Emergency Visits due to Volcanic Ash Components
12. Establishment of Database for Mortality and Emergency Visit
13. Cmparison and Verification of health effect results between in South Korea and in Japan
14. Quantification of health effects using CMAQ results
15. Suggest the improvement plans of the current legal system related to volcanic disasters
16. Suggest the improvement plans for the current manual to work smoothly in the field
17. Suggest the improvement plans of the volcanic disaster manual for air traffic, agricultural, livestock, and health care sectors

[3세부] Development of advanced volcanic disaster response system
1. Establishment of database of scenario of volcanic ash dispersion (PUFF, FALL3D, LADAS-VA)
2. Development of three-dimensional Volcanic Ash Dispersion and Transport Model: LADAS-Volcanic Ash
3. Development and optimization of pre-processing module for numerical weather prediction data produced by the Korea Meteorological Administration
4. Development and optimization of eruption source-term module for volcanic ash
5. Development and optimization of deposit amount estimation module for fallout ash
6. Development and optimization of data conversion module
7. Construction of hypothetic eruption scenario of volcanoes around Korea based on LADAS-Volcanic Ash and UM-RDAPS meteorological data
8. Development of automated control script for Volcanic Ash simulation
9. Development of docker image for real-time volcanic ash dispersion assessment
10. Porting of real-time Volcanic Ash Dispersion and Transport Model based on LADAS-Volcanic Ash on Volcanic Disaster Response System
11. Development of probability analysis method for ash concentration and sediment thickness
12. Development of damage prediction method for diffusion of volcanic ash in the Korean Peninsula
13. Establishment of real-time ash spreading model in system
14. Development of multi-model ensemble analysis technique
15. Development of eruption rate simulation and deposition rate evaluation Module
16. Development of Damage Prediction Analysis Method for Diffusion of Volcanic Ash in the Korean Peninsula
17. CMAQ modeling results and verification based on worst-case scenarios
18. Establishment of the model that selects the days with similar meteorological fields in system
19. Establishment of advanced volcanic disaster response system
20. Quality result reflecting data model standard of ash spreading result
21. Metadata generation according to volcanic disaster information resource metadata standard
22. Writing to training scenario for volcanic disaster response
23. Execution of volcanic disaster response training using training scenario
24. Reflection of related manuals such as standard volcano explosion crisis management standard manual and practical manual
25. Reflecting the contents of Safety Korean Training existing volcanic disaster
26. Review of safety training program for 15, 16 years
27. Review possible training subjects in Safety Korean Training
28. Development of education manual, education system and education app for volcanic disaster response system

[4세부] Establishment of Collaborative Response Strategies for Volcanic Disaster including Surrounding Nations around Korea
1. Holding on workshop of interchange technology and academic conference for efficient volcanic management by sharing of experiment result
2. Establishment of the Korean association for volcanic disaster prevention through the promotion of discussion forum among domestic agencies related to volcanic disaster response
3. International and domestic seminar opening for research exchanging of volcanic mitigation and discussion of mutual cooperation
4. Research of volcanic disaster with dept. mega data hub of Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) and MOU for activation of community
5. Operation of international collaborative advisory committee for discussion on method of preparation nearby volcanic disaster
6. Publicity of results and getting information through participation of international workshop and event
7. Collaborative research by research and analysis on prevention of volcanic disaster of surrounding nations
8. Operation and management of international expert network, such as International Collaborative Advisory Committee, through the publication of newsletters and the utilization of overseas experts
9. Construction of international community on collaborative research for the prevention of volcanic disaster of Mt. Baekdu and nearby volcano – MOU between Korean Society of Volcanic Hazard Mitigation (KSVHM) and China Earthquake Administration (CEA)
10. Construction of international community through Expert Mission and information sharing of research results - MOU between Korean Society of Volcanic Hazard Mitigation (KSVHM) and Indonesia Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta (UPN)
11. Planing on international collaborative research by analysis of issues on volcanic disaster of surrounding nation
12. Conducting on collaborative research through the conference and discussion – Prof. Yohana N. Maharani at UPN
13. To analysis and establish database which has 1,519 volcanic disaster information of the standard information system, that apply to online network for users
14. Through advisory conference and result of web log analysis, improve the additional items about application and contents
15. Establishment of online network extension plan through method derivation and application of activation method of online network

(출처 : SUMMARY 24p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 초록 ... 15
• 요 약 문 ... 17
• SUMMARY ... 23
• 목차 ... 31
• 그림목차 ... 39
• 표목차 ... 43
• 제 1 장 서 론 ... 45
• 1.1 연구개발의 배경 및 필요성 ... 45
• 1.1.1 연구 개발의 배경 ... 45
• 1.1.2 연구개발의 필요성 ... 51
• 1.2 최종 목표 및 연차별 연구 목표 ... 57
• 1.2.1 최종 목표 ... 57
• 1.2.2 연차별 연구 목표 ... 61
• 1.3 연구성과 활용 및 기대효과 ... 72
• 1.3.1 연구 성과 활용 ... 72
• 1.3.2 기대효과 ... 75
• 1.4 연구진 구성 및 추진 체계 ... 79
• 1.4.1 연구진 구성 ... 79
• 1.4.2 추진 체계 ... 82
• 1.5 국내외 기술 개발 동향 ... 97
• 1.5.1 한반도 주변국 화산재해 위험도 분석 ... 97
• 1.5.2 정량적 화산재 취약도 구축 ... 97
• 1.5.3 화산재해 대응시스템 고도화 ... 100
• 1.5.4 주변국을 포함한 화산재해 공동 대응 전략 수립 ... 102
• 제 2 장 화산재해 대응 고도화 시스템 운용 개요 ... 117
• 2.1 개요 ... 117
• 2.2 시나리오 기반 화산재 피해 예측 ... 119
• 2.3 실시간 기반 화산재 피해 예측 ... 120
• 제 3 장 한반도 주변국 화산재해 위험도 분석 ... 121
• 3.1 한반도 주변국의 화산자료 구축 ... 121
• 3.1.1 한반도 주변국의 지체구조적 환경 분석 ... 121
• 3.1.2 중국, 일본, 러시아(캄차카) 내 화산 분포 DB구축 ... 121
• 3.2 한라산과 울릉도 화산자료 구축 및 수치모의를 통한 근접재해 재해위험지도 ... 122
• 3.2.1 한라산 및 울릉도의 분화이력과 화산지질 특성 분석 ... 122
• 3.2.2 한라산, 울릉도 근접화산재해 예측 프로그램 분석 ... 122
• 3.2.3 한라산 및 울릉도의 화산근접재해 수치모의 ... 123
• 3.2.4 화산근접재해 위험도 작성 기법 개발 ... 124
• 3.3 한반도 주변국 화산분화이력을 통한 분화 예상 시나리오의 구축 및 확률론적 분화 위험성 분석 ... 124
• 3.3.1 화산분화 유형별 분화 예상 시나리오 사례 분석과 활용 가능한 변수조건 및 시나리오 적용 ... 124
• 3.3.2 화산유형별 분화 예상 시나리오의 정량화 및 DB구축 ... 125
• 3.3.3 화산 분화의 확률론적 위험성 분석 사례 분석 ... 126
• 3.3.4 한반도에 영향을 미칠 특정화산의 확률론적 위험성 분석 및 적용 ... 126
• 3.4 화산 분화 전조현상 분석기법 개발 ... 127
• 3.4.1 화산분화 전조 현상의 종류 및 특성 파악 ... 127
• 3.4.2 화산 분화 전조 현상 모니터링 기법 사례 분석: 어거스틴(Augustine) 화산 ... 128
• 3.4.3 분화 전조현상 기법 적용 가능한 화산체 선정 ... 129
• 3.4.4 특정화산에 분화 전조현상 기법 시범적용 가능성 분석 ... 129
• 3.4.5 분화 전조현상 상시분석 기법 사례 분석 ... 129
• 3.5 화산재해 대응시스템 반영 기술 ... 130
• 3.5.1 화쇄류 예측 프로그램 : TITAN2D ... 130
• 3.5.2 용암류 예측 프로그램 : PNU-LAVA ... 130
• 제 4 장 정량적 화산재 취약도 구축 ... 132
• 4.1 화산재 항공 장애의 실험적 정량화 및 피해예측 분석 ... 132
• 4.1.1 항공교통에 대한 화산재 취약요소 및 영향성 분석 ... 132
• 4.1.2 항공교통에 대한 화산재 영향성 정량화 방안 제시 ... 132
• 4.1.3 항공교통에 대한 화산재 영향성 정량화 ... 132
• 4.1.4 항공교통에 대한 화산재 영향성 평가를 위한 데이터베이스 구축 ... 133
• 4.1.5 화산재에 의한 항공교통 피해예측 분석 ... 133
• 4.2 농축산물 화산재 저항성능의 실험적 정량화 및 피해예측 분석 ... 133
• 4.2.1 농축산물에 대한 화산재 취약요소 및 영향성 분석 ... 133
• 4.2.2 농축산물에 대한 화산재의 영향성 정량화 방안 제시 ... 134
• 4.2.3 농축산물에 대한 화산재의 영향성 정량화 ... 135
• 4.2.4 농축산물에 대한 화산재의 영향성 평가를 위한 데이터베이스 구축 ... 135
• 4.2.5 화산재에 의한 농축산물 피해예측 분석 ... 135
• 4.3 보건 및 건강분야 화산재 저항성능의 실험적 정량화 및 피해예측 분석 ... 136
• 4.3.1 대기 및 보건-건강 분야에 대한 화산재 영향성의 실험적 정량화 기법 개발 ... 136
• 4.3.2 화산재에 의한 대기오염에 따른 보건-건강분야 영향성의 수치 실험적 정량화 ... 137
• 4.3.3 화산재에 의한 보건 및 건강분야 피해예측 분석 ... 138
• 4.4 기타분야에 대한 화산재 영향성 고도화 및 데이터베이스 구축 ... 139
• 4.4.1 기타분야에 대한 화산재 영향성의 고도화 ... 139
• 4.4.2 기타분야에 대한 화산재 피해 평가를 위한 데이터베이스 구축 ... 139
• 4.5 화산재 취약도 통계적 정량화 기법 개발 및 구축 ... 139
• 4.5.1 해외 자연재해 취약도 개발 기법 분석 ... 139
• 4.5.2 확률/통계에 의한 화산재 취약도 개발 방안 제시 ... 139
• 4.5.3 화산재 취약도의 개발 ... 140
• 4.5.4 화산재 취약도의 보완 ... 140
• 4.6 화산재 취약도 반영을 위한 매뉴얼 개선방향 도출 ... 141
• 4.6.1 화산재해 관리기준 및 매뉴얼 관련 법규체계 조사 ... 141
• 4.6.2 매뉴얼의 원활한 작동을 위한 법규체계 및 현장작동방안 개선사항 ... 141
• 4.6.3 선행연구에서 도출된 화산재해 관리기준 반영 매뉴얼 개선방안 제시 ... 142
• 4.6.4 화산재 취약도의 매뉴얼 반영 ... 142
• 4.7 화산재해 대응시스템 반영 기술 ... 143
• 4.7.1 항공 분야의 화산재해 대응시스템 반영 기술 ... 143
• 4.7.2 농축산 분야의 화산재해 대응시스템 반영 기술 ... 143
• 4.7.3 보건 및 건강 분야의 화산재해 대응시스템 반영 기술 ... 144
• 제 5 장 화산재해 대응 시스템 고도화 ... 145
• 5.1 주변국 화산재 확산 시나리오 구축 및 검증 ... 145
• 5.1.1 화산재 확산 시나리오 기반 파라메터 구축 ... 145
• 5.1.2 화산재 확산 해석 적용 기상장 구축 ... 146
• 5.1.3 다중모형 기반 화산재 확산 시나리오 구축 및 검증 ... 148
• 5.2 화산재 확산 시나리오 기반 피해 예측 기술 개발 ... 152
• 5.2.1 다중 모형 기반 화산재 확산 통계적 분석 ... 152
• 5.2.2 시나리오 기반 화산재 확산의 공간 분포 분석 ... 156
• 5.2.3 화산재 취약도를 고려한 화산재 피해 예측 기술 ... 156
• 5.3 주변국 화산재 확산 실시간 모사모형 개발 ... 157
• 5.3.1 기상청 수치 예보 자료 연동 모형 개발 ... 157
• 5.3.2 실시간 기상장 변환 모형 개발 ... 158
• 5.3.3 다중모형 기반 화산재 확산 실시간 모사 모형 개발 ... 159
• 5.4 유사 기상장 분석 모형 개발 ... 163
• 5.4.1 한반도 주변 평균 기상장 분석 ... 163
• 5.4.2 유사 기상장 분석 모형 개발 ... 163
• 5.4.3 화산재 확산 유형 분석 ... 164
• 5.4.4 유사기상장 분석 모형 적용 검증 ... 164
• 5.5 화산재 확산 앙상블 분석 기법 개발 ... 165
• 5.5.1 앙상블 기법을 이용한 불확실성 분석 기법 개발 ... 165
• 5.5.2 앙상블 기법을 이용한 불확실성 분석 기법 적용 ... 165
• 5.6 화산재해 대응시스템 고도화 ... 167
• 5.6.1 화산재해 대응시스템 고도화 아키텍처 설계 ... 167
• 5.6.2 시나리오 기반 화산재 확산 가시화 ... 167
• 5.6.3 화산재해 대응 고도화 시스템 개발 ... 168
• 5.6.4 화산재해 대응시스템 유관시스템 연계 ... 168
• 5.6.5 화산재해 대응시스템 구축 데이터 표준화 ... 169
• 5.6.6 산출물 품질관리 ... 170
• 5.6.7 화산재해 대응시스템 V2.0 기능 고도화 및 타과제 성과물 적용 ... 171
• 5.6.8 화산재해 대응시스템 테스트 및 보완 ... 171
• 5.7 화산재해 대응훈련체계 개발 ... 172
• 5.7.1 화산재해 대응훈련 계획 수립 ... 172
• 5.7.2 훈련 프로그램 작성을 위한 데이터 선정 및 수요자 분석 ... 172
• 5.7.3 화산재해 대응훈련 ... 173
• 5.7.4 화산재해 대응훈련 확대 방안 ... 174
• 5.8 화산재해 대응 교육 체계 개발 ... 175
• 5.8.1 관련 업무 체계 및 유사 시스템 조사·분석 ... 175
• 5.8.2 화산재해 대응 교육 매뉴얼 개발 ... 175
• 5.8.3 화산재해 대응 교육 체계 개발 ... 176
• 5.8.4 화산재해 교육앱 개발 ... 177
• 제 6 장 주변국을 포함한 화산재해 공동 대응 전략 수립 ... 178
• 6.1 국내·외 화산재해 공동체 구축전략 수립 ... 178
• 6.1.1 국내외 회산재해 공동체 구성 전략 수립 ... 178
• 6.1.2 국제 공동체 활동 전략 수립 및 추진 ... 178
• 6.2 주변국을 포함한 국제공동연구 기반 구축 및 추진 ... 179
• 6.2.1 주변국을 포함한 국제공동연구 기반 구축 ... 179
• 6.2.2 국제 공동연구 ... 179
• 6.3 화산재해 표준정보체계 구축 ... 179
• 6.3.1 기 구축된 화산재해 정보 체계 분석 ... 179
• 6.3.2 표준정보체계 구축 및 화산재해 DB구축 ... 180
• 6.3.3 표준정보체계 기반의 화산재해정보 DB분석 ... 180
• 6.4 온라인 네트워크 시스템 개선 및 운영 ... 181
• 6.4.1 시스템 분석 및 설계 ... 181
• 6.4.2 시스템 구현 및 운영 ... 181
• 6.4.3 유지방안 및 확장방안 수립 ... 181
• 제 7 장 연구 추진계획 대비 진행현황 ... 183
• 7.1 연구 추진계획 ... 183
• 7.1.1 한반도 주변국 화산재해 위험도 분석 ... 183
• 7.1.2 정량적 화산재 취약도 구축 ... 183
• 7.1.3 화산재해 대응시스템 고도화 ... 184
• 7.1.4 주변국을 포함한 화산재해 공동 대응 전략 수립 ... 185
• 7.2 진행 현황 ... 186
• 제 8 장 결론 및 향후 연구 계획 ... 191
• 8.1 결론 ... 191
• 8.1.1 한반도 주변국 화산재해 위험도 분석 ... 191
• 8.1.2 정량적 화산재 취약도 구축 ... 199
• 8.1.3 화산재해 대응 시스템 고도화 ... 201
• 8.1.4 주변국을 포함한 화산재해 공동 대응 전략 수립 ... 206
• 8.2 연구의 한계점 및 향후 연구 제안 ... 207
• 8.2.1 한반도 주변국 화산재해 위험도 분석 ... 207
• 8.2.2 정량적 화산재 취약도 구축 ... 210
• 8.2.3 화산재해 대응 시스템 고도화 ... 211
• 8.2.4 주변국을 포함한 화산재해 공동 대응 전략 수립 ... 216
• 연구개발성과 활용계획서 ... 217
• 끝페이지 ... 333