"가뭄이 저수지의 탄소 농도 높인다"...국내 농업용 저수지 데이터 첫 분석
상태바
"가뭄이 저수지의 탄소 농도 높인다"...국내 농업용 저수지 데이터 첫 분석
  • 정 현 기자
  • 승인 2024.05.13 19:05
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

- POSTECH 감종훈 교수 연구팀, 연구 수행
- 농업용 저수지 저수량과 총 유기 탄소 시공간적 분석 성공
- 논문, SCI급 국제학술지 'Water Research' 게재

[위즈뉴스] 국내 연구진이 가뭄 시기에 국내 농업용 저수지의 탄소 농도가 높아진다는 연구결과를 발표했다.
 

POSTECH(포항공과대학교)은 13일, 환경공학부 감종훈 교수 연구팀이 국내 농업용 저수지의 저수량과 수질 데이터를 분석해 극심한 가뭄이 수자원 관리 시스템에 미치는 수(水)문학적 영향을 분석한 연구 결과를 발표했다고 밝혔다.

감종훈 교수(왼쪽)와 이광훈 박사과정생 / 사진=POSTECH

이번 연구 결과를 담은 논문은 수자원 분야의 SCI급 국제학술지 ‘물 연구(Water Research, IF=12.8)’ 최근호에 게재됐다.

논문명은 'Spatiotemporal patterns of water volume and total organic carbon concentration of agricultural reservoirs over South Korea (대한민국 농업용 저수지의 저수량과 총유기탄소 농도의 시공간적 분석)'이며, 감종훈 교수가 교신저자로, 이광훈 박사과정생이 제1저자로 참여했다.

"가뭄으로 인한 물순환과 탄소순환의 정량적 변화 제시 성공"

연구팀의 감종훈 교수는 “수자원 빅데이터와 고급 통계 기술을 이용해 극심한 가뭄으로 인한 물순환과 탄소순환의 정량적인 변화를 제시하는 데 성공했다”며 “현재까지 수량에만 집중되어 오던 수자원 정책에서 수량과 수질 모두를 고려한 탄소 중립 시대 맞춤형 환경 및 수자원 정책 변환이 시급하다”고 말했다. 

국제학술지 'Water Research' 최신호에 게재된 해당 논문
doi.org/10.1016/j.watres.2024.121610

최근 기후 위기로 인해 가뭄과 홍수 등 기상 이변이 빈번하게 발생하고 있다. 이에 따라 효과적인 수자원 정책을 수립하기 위해 전 세계적으로 이러한 재해가 물 순환과 지구의 탄소 순환에 미칠 것이라는 가설은 모델에서 증명되었지만, 관측데이터를 통해 정량적으로 이해하려는 연구 시도는 저수량과 수질의 수자원 빅데이터 부재로 제한적이었다.

모내기가 시작되는 봄철에는 논과 밭에 충분한 양의 물이 필요하다. 강수량이 매년 일정하지 않기 때문에 현재 국내에 있는 3,000개 이상의 농업용 저수지를 활용해 수자원을 관리하고 있다.

모내기 시기에 이용 가능한 수자원량을 감시하기 위해 농업용 저수지의 물수위 데이터를 수집하고, 2020년 이후부터는 계절별 저수지 수질 데이터도 함께 수집하고 있다.

3,000개 이상의 농업용 저수지들에서 관측되는 수자원 빅데이터는 물순환을 통한 탄소순환 변화를 연구할 수 있는 기회를 제공한다.

이번 연구에서 연구팀은 농업용 저수지 수위와 수질 빅데이터의 차원을 축소하는 회전 주성분 분석(rotated Principal Component Analysis)을 이용했다. 회전 주성분 분석이란 고차원 데이터에서 가장 중요한 정보를 나타내는 적은 수의 차원(주성분)으로 데이터를 추출하고 이런 주성분을 회전시켜 변환하는 고급통계기법이다.

분석에 사용한 데이터는 2020년부터 2022년까지 국내 2,200개 이상의 농업용 저수지에 보관된 저수량과 총 유기 탄소(total organic carbon, 이하 TOC) 농도 관련 자료로, 해당 연구 기간 저수지의 저수량은 289~360mt(106t), TOC 농도는 3.54~4.60mg/L, TOC 부하는 1,165~1,492톤으로 각각 추정됐다. 

첫 번째 회전 주성분 분석 결과, 2022년 한반도 남부 지역에서 가뭄으로 인해 수온이 증가하고 저수지 수위가 낮아지는 경우 TOC 농도가 증가했다.

또, 연구팀은 두 번째 분석에서도 중부 지역 저수지 수위 변화와 TOC 농도 변화 간 높은 상관성을 발견했다. 농업용 저수지 주변의 논 · 밭 면적이 넓은 지역일수록 TOC 농도가 일부분 높아진다는 사실도 확인했다.

2022년 극심한 가뭄으로 인한 탄소순환에 있어서 농업용 저수지의 역할 변화 모식도 / 자료이미지=POSTECH

이번 연구는 극심한 가뭄 발생 시 탄소를 저장하던 농업용 저수지가 대기 중으로 탄소를 방출하는 공급원으로 만들 수 있음을 증명했다.

이번 연구는 한국연구재단 해양-육상-대기 탄소순환시스템 연구사업의 지원을 받아 수행됐다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사