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SUMMARY

CONTENTS

목차

제1장 연구개발과제의 개요 24

제2장 국내외 기술개발 현황 30

제3장 연구개발수행 내용 및 결과 40

제1절 강우입자의 물리적 특성평가: 경기도 안성시지역 / 김진관 44

제2절 옥계석화동굴과 천곡동굴 퇴적물 연구 / 임재수 외 56

제3절 지화학적으로 고찰한 의림지 축조 전의 환경변화와 제방축조 재료 / 양동윤 외 64

제4절 한반도 중부와 중서부 지역의 후기 최종빙기 이후 식생과 기후변화 / 이상헌 82

제5절 동해안 송지호 퇴적물 연구 / 남욱현 95

제6절 금강 유역 범람원 퇴적물 연구 / 임재수 103

제7절 동해 퇴적물 코어 05GCRP-15의 색지수를 이용한 후기 제 4기 빙하기-간빙기 고해상 층서 / 남승일 107

제8절 한반도 제4기 후기 해수면 변동기록의 복원 / 장태수 116

제9절 기후변화 연구를 위한 지질시료 연대측정방법 확립 및 신뢰도 확보 / 음철헌 ; 김진철 외 127

제10절 동굴퇴적물과 동굴생성물을 이용한 후기 플라이스토세의 고기후 복원에 대한 연구 / 우경식 140

제11절 흡수굴 호수퇴적물의 안정동위원소를 이용한 고환경 변화 복원 / 정공수 184

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 206

제5장 연구개발결과의 활용계획 212

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 216

제7장 참고문헌 224

【표 1】 선진국의 연구개발프로그램 32

【표 2】 국내의 주요 연구 프로그램 36

【표 3】 돌발기후기록체 발굴 결과 42

【표 4】 강우사상 특성 46

【표 5】 시추공 위치 리스트 67

【표 6】 ER 1의 연대측정 결과 (Calendar years are calculated by CalPal2007online (Danzeglocke et al., 2008)(이미지참조) 70

【표 7】 ER 3-1의 연대측정 결과 (Calendar years are calculated by CalPal2007online (Danzeglocke et al., 2008)(이미지참조) 72

【표 8】 연기군 금남면 대평들 범람원 퇴적물의 연대측정 결과 104

【표 9】 한반도 서·남해안에서 실시한 선행 연대측정 자료의 취합 결과. 123

【표 10】 만리포 고사구 시료에서의 K, U, Th 농도와 annual dose의 비교 128

【표 11】 만리포 site 1의 연대 측정 결과 값 136

【표 12】 호수 퇴적물 시료채취 지역 139

【표 13】 동굴 내부와 외부의 각 지점별 온도. 161

【표 14】 동굴 내부와 외부의 각 지점별 습도변화 163

【표 15】 동굴 내부와 외부의 각 지점별 이산화탄소 분압 변화 166

【표 16】 동굴수의 온도와 pH 169

【표 17】 흡수굴호 코어 HDP-08의 표층 300m 까지의 탄소, 산소동위원소값 198

【표 18】 HDP-08의 탄산염광물 함유량 200

【표 19】 흡수굴호 코어 HDP-08의 표층 300m 까지의 광물 분포값 203

【표 20】 흡수굴호 코어 HDP-08의 퇴적물 방사성 탄소연대 측정 결과 204

【그림 1】 지난 20만년동안의 전지구적 규모의 해수면 변동(eustatic global sea-level) 곡선 (Martinson et al, 1987; Fleming et al, 1998). 34

【그림 2】 한반도 서해안의 홀로세 해수면 변동 곡선 (Bloom & Park, 1985; Chang & Choi, 2001; Park at al., 1994). 37

【그림 3】 한반도 남해 대륙붕의 해수면 변동 곡선 (Lee et al, 2008) 38

【그림 4】 연구지역 및 강우입자 측정지점 45

【그림 5】 강우사상 1, 2, 그리고 3에서의 관측된 강우입자 크기분포 (DSD)와 Marshall and Palmer method (1948)를 적용하여 산출된 강우입자 크기분포. 각각의 강우입자 크기분포는 강수부피에 의해 정규화하여 산출됨. 49

【그림 6】 강우사상 1, 2 그리고 3에서의 관측된 강우입자 크기에 따른 강우입자의 종말속도 분포. 회색원은 Gunn and Kinzer (1949)의 실험자료이며, 점선은 Van Dijk et al. (2002)에서의 관계식. 50

【그림 7】 관측된 강우강도와 강우운동에너지 함유량(KE-I)과의 관계. 점선은 관측자료의 회귀모형이며, 파란선은 지수모형이며, 적색선은 대수모형임. 52

【그림 8】 관측된 강우강도와 운동에너지 소비율(KER-I)의 관계. 점선은 관측자료를 이용한 회귀모형임.(이미지참조) 53

【그림 9】 disdrometer와 tipping-bucket 강우계로 측정된 강우강도의 비교. 실선은 1:1 함수이며, 점선은 측정자료의 회귀모형 54

【그림 10】 천곡동굴 및 옥계 석화동굴 위치 56

【그림 11】 옥계 석화 동굴 입구 사진(1), 석화동굴 트렌치 작업 사진(2, 3), 트랜치 작업 후의 단면 사진(4) 58

【그림 12】 옥계 석화동굴 퇴적물의 연대측정, TIC/TOC % (total inorganic/organic carbon %), 입도분석, XRF 코어 스캐너 분석 결과 (Ca and Si) 60

【그림 13】 천곡동굴 내부 사진 및 트랜치 단면 사진 61

【그림 14】 천곡동굴 퇴적물의 XRF 코어 스캐너 분석 결과 62

【그림 15】 천곡동굴퇴적물의 연대측정, TIC/TOC % (total inorganic/organic carbon %), 입도분석, XRF 코어 스캐너 분석 결과 (Fe and Si) 63

【그림 16】 의림지의 시추공 위치 65

【그림 17】 의림지 주변의 지질분포 66

【그림 18】 의림지 제방시추공(ER-1)의 주상도 68

【그림 19】 ER 1의 입도분포 70

【그림 20】 ER 1의 주성분 분포 71

【그림 21】 ER 1의 주요 광물 분포 71

【그림 23】 ER 3-1의 주상도 73

【그림 24】 ER 3-1의 입도 분포 74

【그림 25】 ER 3-1의 주성분 분포 74

【그림 26】 ER 3-1의 주요 광물 분포 75

【그림 27】 ER 3-1의 풍화도, CIA; chemical index of alteration, WIP; weathering index of Parker, PIA; plagioclase index of alteration. 76

【그림 28】 Lui et. al. (2009)의 수정 그림, 쿠사이호와 동계동굴 분석결과의 δ18O값 비교(이미지참조) 80

【그림 29】 인공위성 영상사진, 붉은 점이 조사지역 84

【그림 30】 하남의 화분 산출도 (from Yi and Kim, 2010). 85

【그림 31】 HS 트렌치에서 산출된 화분과 비화분 유기질 미화석 산출표. 14C값은 HS 트렌치 고도를 따라 표시되었고, 별표로 표시된 것은 내삽으로 산정된 값. 해양성 조류는 제1 화분분대에서만 관찰됨 (전창표 외, 2009).(이미지참조) 86

【그림 32】 진천 송두리 고고 유적지의 화분 산출표 (이상헌, 2009c). 87

【그림 33】 다양한 프록시로 비교된 퇴적율 도식도. (A) Age-depth curve. (B) Palynological concentration. (C) Semi-quantitative aridity index (Al) and humidity. (D) Sediment composition. Shadow indicates relatively high precipitation period evidenced... 89

【그림 34】 염습지 식생군집 변동 (modified from Gonalez and Dupont, 2009). 90

【그림 35】 전기-중기 홀로세동안의 평택고습지의 염습지 식생군집 변화로 유추된 퇴적환경복원 91

【그림 36】 한반도 중서부지역(일산, 파주, 청계천)과 중부 내륙지역의 선사시대 옥수수 화분 분포. 옥수수 화분은 산출 개체수를 나타냄. 메밀 화분은 백분율로 표시됨. 십자표시는 옥수수의 식물 규산체 산출을 나타냄. 옥수수 화분의 최초 산출(FAD)시기는 중서부지역이... 92

【그림 37】 송지호 일대 항공사진 및 SOJ-2 시추공 위치 100

【그림 38】 SOJ-2 시추공의 주상도 및 proxy data 101

【그림 39】 SOJ-2 시추공 시료의 사진 (A: -3.40--3.60, B: -4.14--4.34, C: -4.90--5.10, D: -5.65--5.85, E: -6.40--6.60, F: -7.15--7.35, G: -7.91--8.11, H: -8.87--9.07 (m)). 102

【그림 40】 SOJ-2 시추공 시료의 soft X-radiograph (A: -3.35--3.65, B: -3.80--4.10, C: -4.13--4.43, D: -4.52--4.82, E: -4.85--5.15, F: -5.27--5.57, G: -5.64--5.94, H: -6.05--6.35, I: -6.43--6.73, J: -6.89--7.19, K: -7.20--7.50, L: -7.56--7.86, M:... 102

【그림 41】 연기군 금남면 대평들 위치 및 시추지역 104

【그림 42】 연기군 금남면 대평들 범람원 퇴적물의 입도 분포 예 105

【그림 43】 연기군 금남면 대평들 범람원 퇴적물의 연대측정, 지화학분석, 및 입도 분석 결과 105

【그림 44】 연기군 금남면 대평들 범람원에 기록된 과거 홍수 범람 기록 복원 106

【그림 45】 본 연구에 이용된 코어의 울릉분지의 수심도상의 위치도(1 sediment core 05GCRP-15) 108

【그림 46】 피스톤코어 MD01-2407의 위치도, 네 개의 주요 해협에서의 현재의 sill depth (From Kido et al., 2007). TWC; Tsushima Warm Current, EKWC ; East Korean Warm Current. 109

【그림 47】 RGB(left)와 CIE color space. 화살표 끝의 숫자는 L*a*b* 값의 범위 110

【그림 48】 동서해의 코어 05GCRP-15와 남동해 Oki ridge의 코어 MD01-2407(Kido et al., 2007)에서의 초기연대측정 설정을 위한 각각의 lightness value(L*) 112

【그림 49】 코어 05GCRP-15 (A)의 이미지에서의 3색 parameters(CIE-lab)와 MIS Stage 1 - 5b를 대비시킨 그림 113

【그림 50】 한반도 서해안의 홀로세 해수면 변동 곡선 (Bloom & Park, 1985; Chang & Choi, 2001; Park et al., 1994). 118

【그림 51】 한반도 남해 대륙붕의 해수면 변동 곡선 (Lee at al, 2008) 119

【그림 52】 지난 20만년동안의 전지구적 규모의 해수면 변동(eustatic global sea-level) 곡선 (Martinson et al, 1987; Fleming at al, 1998). 120

【그림 53】 돌발기후변화 및 해수면 변동 기록을 간직한 퇴적층의 지형적 위치를 나타내는 모식도(Ruddiman, 2008). 121

【그림 54】 동중국해 및 순다대륙붕에서의 20,000년 이후의 해수면 변동 곡선 (Liu et al, 2004). 124

【그림 55】 독일 북해(North Sea)의 홀로세 동안의 해수면 변동 곡선 (Behre, 2007). 125

【그림 56】 유럽의 북해연안 3국(독일, 네덜란드, 벨기에)의 해수면 자료를 바탕으로 복원한 홀로세 해수면 변동 곡선 취합 결과물 (Vink et al, 2007). 126

【그림 57】 연간선량 측정결과 비교 129

【그림 58】 ICP 및 감마분광법에 의한 K함량 =＞ 1% 오차이내로 일치함 129

【그림 59】 Natural OSL decay curve를 이용하설 측정한 만리포-1,만리포-6 감쇄곡선 (빨강색곡선은 Riso사의 standard sample의감쇄곡선) 130

【그림 60】 160~280℃의 preheat 온도를 이용한 만리포-2와 만리포-6의 preheat plateau test. (각각의 점들은 3개의 aliquots의 평균값이며 에러는 표준편차값이다; 각각의 결과들은 Analyst 3.24 버전 (Duller, 2007)을 이용하여 구해졌다). 131

【그림 61】 SAR 방법을 이용하여 만든 만리포-6과 만리포-1의 성장 곡선들. 131

【그림 62】 SAR법의 민감도 변화조사를 위한 반복되는 test dose (Tn, Tx)값들의 ratio.(이미지참조) 133

【그림 63】 Preheat 변화에따른 Recycling ratio(Lx/Tx) (a), 220℃ preheating 온도를 사용하여 만리포1~6까지의 recycling ratio결과(b) 134

【그림 64】 각 시료에 따른 IR depletion ratio 134

【그림 65】 만리포-6의 온도에 따른 dose recovery test 결과 및 220℃ preheat 온도를 사용한 만리포 site 1 시료들의 dose recovered/ dose delivered ratio 135

【그림 66】 퇴적물 시료의 Be-10 시료 전처리 흐름도 137

【그림 67】 퇴적물 시료의 Be-10 전처리를 위하여 개량된 양이온 교환수지 방법 138

【그림 68】 동굴수가 증발되거나 이산화탄소가 유리됨에 따라 동굴수의 Mg/Ca비가 높아지면서 생성되는 광물의 변화(After Lippman, 1973). 145

【그림 69】 공급되는 유량에 따른 동굴생성물의 전개(from Woo and Won, 1989) 146

【그림 70】 연구지역의 위치 147

【그림 71】 A) 연구지역에 분포하는 사구. B) 연구지역 주변의 생물기원의 탄산염퇴적물이 퇴적되어 있는 해빈. 148

【그림 72】 A) 용천동굴의 전경. B) 인위적으로 형성된 용천동굴의 입구. C) 용천동굴상류구간에서 나타나는 탄산염동굴생성물. D) 하류 일부 구간에서 나타나는 탄산염동굴생성물. 149

【그림 73】 GY2 사구의 절개면. 150

【그림 74】 용천동굴 내부의 모니터링 지점 152

【그림 75】 A) 동굴수의 모니터링을 실시하는 사진. B) 동굴수 모니터링을 위해 물시료를 채취하는 사진. 153

【그림 76】 A) 용천동굴에서 채취한 석순의 절단면. B) 안정동위원소 분석을 위해 마이크로밀을 사용하여 분말 시료를 채취함. 154

【그림 77】 GY2 사구의 주상도. 고토양의 연령과 탄산염퇴적물의 연령이 표시되어 있음. 155

【그림 78】 GY2 사구의 탄산염퇴적물의 구성성분별 안정동위원소 값의 변화. 157

【그림 79】 사구의 탄산염퇴적물의 안정동위원소 값. 158

【그림 80】 동굴 외부와 내부의 각 지점별 온도변화 160

【그림 81】 동굴 외부와 내부의 각 지점별 습도 변화. 164

【그림 82】 동굴 외부와 내부의 각 지점별 이산화탄소 분압 변화. 167

【그림 83】 각 지점별 동굴수의 온도 변화. 170

【그림 84】 각 지점별 동굴수의 pH 변화 172

【그림 85】 A) 용천동굴 석순의 절단면. 석순의 상부는 성긴 주상조직(Phase A)을 보이며, 하부는 조밀한 주상조직(Phase B)을 보인다. B) 성긴주상조직(Phase A). C) 조밀한 주상조직(Phase B). 174

【그림 86】 A) 석순의 성장선이 잘 관찰되는 박편사진. B) 특징적으로 성장선이 조밀하게 관찰되는 구간의 박편사진. 176

【그림 87】 석순의 상부에서부터 하부까지 성장선 사이의 간격 변화. 177

【그림 88】 연령을 대입한 석순 분말시료의 안정동위원소 값의 변화. 178

【그림 89】 연령에 따른 성장선 사이의 간격과 석순의 조직변화. 180

【그림 90】 몽골 흡수굴 코어 HDP-08 위치도 187

【그림 91】 흡수굴호 부근의 광역기후변화에 따른 탄소 동위원소 변화 값 (Prokovenko and Bonvento, 2009). Bulk sedimentary total organic carbon AMS-radiocarbon dates are shown. Legend: 1, diatomaceous mud: 2, carbonate mud: 3,... 189

【그림 92】 CO₂ 포집 라인 190

【그림 93】 HDP-08의 탄산염광물 δ13C and δ18O 변화값과 고환경 해석. The δ13C curve shows a cyclic distribution pattern between 300 to 150cm interval presumably due to cyclic pattern of freshwater influx. The steady decrease of δ18O value between 300 to...(이미지참조) 195

【그림 94】 두변수 사이에 낮은 상관도를 보이는 탄산염광물 중의 δ13C과 δ18O의 cross-plot(이미지참조) 197