그림 3-9. 사업추진 기술 로드맵
2) 요소기술 로드맵
<대기분진 정량화 기술 1-시료 채집 시스템 구축>
대기분진 기원지 및 해양 유입량 정량화를 위한 대기분진 침적 기작별 채집 장비 구축
- 정의 :
Dry deposition, wet deposition 등 대기분진 침적 기작 및 입자 크기별 채집 장비 확보/개발 및 운영 기법 개발
NOx, SOx, COx, VOCs 등 기체상 오염물질 실시간 관측
해양 침강 대기분진 채집 시계열 계류시스템 운영 기법 개발
그림 3-10. 시료 채집 시스템 구축을 위한 기술 로드맵
<대기분진 정량화 기술 2-발생량, 유입량 정량화 기술>
영상신호 분석, 광물입자, 자연적/인공적 발생 유기 오염물질 및 중금속 등, 대기분진의 기원별/성분별 기여도 규명 및 해양 유입량 정량화 기술
- 정의 :
영상신호 분석을 통한 대기분진 유입량 정량화 기술
대기분진의 기원별/성분별 침적량(단위면적/시간별) 산출 기술
외국기원 및 국내기원 대기분진의 성분별 침적량 산출 기술
유입 대기분진의 해양거동 (용해 및 침강 성분) 규명 기술
시계열 침강입자 포집장치 결과를 고려한 해양 내 하천 및 대 기기원 입자 정량화 기술
그림 3-11. 대기분진 발생량, 유입량 정량화 기술 로드맵
<생성 및 기원지 추적 기술 1-해양 미세먼지 및 선박 배출가스>
해양미세먼지 생성기작 및 선박 배출가스 미세먼지 생성 기여도 평가 기술 - 정의 :
해양 대기 중 휘발성 유기화합물(VOCs) 모니터링 및 (초)미세먼 지 생성 기여도 평가기술
선박 배출가스의 (초)미세먼지 생성 기여도 평가 및 모니터링 기술
그림 3-12. 해양 및 선박 기원 미세먼지 평가 기술 로드맵
<생성 및 기원지 추적 기술 2-기원지 추적 및 오염원·기여율 산정 기술>
미세먼지별 광물입자, 오염인자 분석, 동위원소 이용 식별/추적/기여율 산정, 해양환경 영향평가
- 정의 :
해양과학기지와 연안지역 미세먼지 내 광물입자, 중금속 농도 및 안정동위원소 활용, 기원지 및 오염인자 식별/추적 기술
해수 내 저농도 중금속 분석/안정동위원소 분석 기술 정립을 통 해 해염기원에 대한 유입/거동특성/기여율을 평가하는 기술
미세먼지/해수 중금속 농도 및 안정동위원소 분석을 통해 미세 먼지가 해양 유입 후 해양환경 및 생태계에 미치는 영향을 평 가하는 기술 및 생태계에 미치는 영향을 평가하는 기술
그림 3-13. 기원지 추적 및 오염원·기여율 산정 기술 로드맵
<해양거동 규명 기술>
해양 유입 대기분진 정량화 및 해양 생산력에 미치는 영향, 탄소/질소 순환 에 미치는 영향 평가
- 정의 :
해양 유입 유기·무기화합물, 중금속, 광물분진 정량화 기술
대기분진 해양유입에 의한 해양 생산력 변화 영향 평가 기술
일차생산력 변화가 탄소순환에 미치는 영향 및 질소 순환 평가 기술
그림 3-14. 해양거동 규명 기술 로드맵
<해양생물 영향 평가 기술>
표준 대기분진(APM) 확보 및 모델생물개발, APM의 생물영향평가, APM의 생 태위해성 평가 기술
- 정의 :
대기분진의 생물영향을 연구하기 위한 표준독성물질의 확보와 급성 및 만성독성평가를 위한 모델생물개발 기술
대기분진의 해양모델생물에 대한 독성을 평가하는 기술
대기분진의 해양생물축적 및 먹이망 내 전이여부와 상위 영양 단계 생물에 미치는 영향을 평가하는 기술
그림 3-15. 해양생물 영향 평가 기술 로드맵
<해양생태계 영향 평가 기술>
생물 군집반응 및 해양 생태계 모니터링, 해양환경변화 분석 기술 - 정의 :
황사가 생태계의 구조와 기능에 미치는 세부적인 기작 규명을 통해 황사 영향에 대한 생태계 변동성 예측 능력 향상 기술
(초)미세대기분진이 해양 생태 환경에 미치는 영향과 생태계 군 집에 미치는 영향 평가 기술
황사 및 (초)미세대기분진의 해양 생태계 영향을 규명하고 예측 하기 위한 기초모형 구축
그림 3-16. 해양생태계 영향 평가 기술 로드맵
제 1 절 정책적 타당성
정책성 평가
<우리나라 해역 대기분진 플럭스 및 해양거동 규명> 연구사업은 국가 상 위 계획과 부합
- 문재인 정부의 국정운영 5개년 계획, 100대 국정과제 중 3-58 “미세먼 지 걱정없는 쾌적한 대기환경 조성”, 전략 4-84 “깨끗한 바다, 풍요로 운 어장”에 부합
- 미세먼지 이슈를 한중 정상회의 의제화에 월경성 대기분진 정량화 자료 는 필수적임
- 미래부 `18년 정부연구개발 9대 중점투자방향(`17.02) 중 “(초)미세먼지 생성 원인 규명과 핵심 대응기술 조기 확보 등 국민 삶의질 향상”에 해당
- 미세먼지에 대한 근본적·과학적 해결책 마련을 위한 범부처(미래창조 과학부, 환경부, 보건복지부) 미세먼지 국가전략프로젝트의 4대 분야 중, 미세먼지 발생·유입, 측정, 집진 분야에 해당
* `17년 6월 출범 미세먼지 국가전략프로젝트 4대 분야: 미세먼지 ① 발생ㆍ 유입, ② 측정ㆍ예보, ③ 집진ㆍ저감, ④ 보호ㆍ대응
해양과기원 고유기능 발전과의 연관성
- “해양과학기술의 창의적 원천기초연구, 응용 및 실용화 연구“라는 해 양과기원 임무와 “해양과학기술 및 해양산업 발전에 필요한 원천연구, 응용 및 실용화연구“ 내용에 부합
- 전략목표 1 “해양연구를 통한 기후변화 예측 및 대응”의 성과목표 중
“1-1 한반도 해역 해수순환, 물질순환, 해안지형, 고해양 연구”(한반도 해역 물질순환) 및 “1-4 해양관측위성 개발 및 서비스”에 해당(대기분 진 해양유입과정 추적)
- 전략목표 2 “해양환경/보존기술 개발 및 해양오염 관리체제 강화”의 성과목표 중 “2-2 해양 유해물질 제어기술 개발”(해양유입 오염물질 진단 및 예측) 및 “2-3 적조 및 외래생물 확산방지기술 개발”에 해당 - 전략목표 3 “지속가능한 해양생태계 관리 및 미래 유용자원 탐색·활
용”의 성과목표 중 “3-1 환경변화에 따른 해양생태계 반응 이해 및 대응기술 연구”에 해당
국가차원의 연구개발 필요성
미세먼지 관련 연구개발 사업은 공공성, 공익성, 종합성 등 다양한 역할 을 갖고 있는 사회문제 해결형 연구사업으로서 과학기술의 사회적 책임, 사회적 수요 대응 등을 위해 국가차원의 연구개발이 필요함
해양에서의 대기분진 플럭스 연구를 통해 획득되는 국내·외 기여도 평 가 자료는 대기분진 관련 국제 외교, 특히 대중 외교 정책자료로 활용도 가 높음
대기분진의 해양유입에 따른 해양 생물·생태계·환경변화 영향은 한반 도 해역 환경보존 및 오염 관리 측면뿐만 아니라 장기적으로는 물질순환 에 의한 기후변화 영향까지 평가할 수 있는 중요한 공익적 연구임
해양에서의 대기분진 연구가 중요함에도 불구하고 체계적·광역적으로 수행된 적이 없고, 특히 대기분진 발생, 유입, 측정 분야는 높은 공공성에 도 불구하고 단기성과를 바탕으로 한 산업화 추진이 어렵기 때문에 국가 차원의 연구 지원이 필요함
제 2 절 기술적 타당성
비전 및 목표설정의 우수성
본 기획연구에서 “해양과학기술 기반 대기분진 대응 시스템 구축”을 비전으로 도출된 주요 사업 범위는 현재 추진되고 있는 미세먼지 국가 정책에 필수 자료를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 해양과학기술원의 고유 임무와도 부합됨
로드맵은 미세먼지 관련 국가적 주요 이슈에 대해 해양과학기술 분야에 서 선점할 수 있도록 연차별로 주요 연구개발 목표를 설정하여, 연구 분 야별 주요 연구쟁점에 대한 해답을 제시할 수 있도록 구성함
해양과학기술원의 물리/화학/생물/지질/공학/위성 분야의 연구 강점을 융 합하여 대기분진 정량화, 생성 및 기원지 추적, 대기분진 해양거동 규명, 생물·생태계 영향 평가로 대표되는 세부 연구목표 수립
연구개발 성공 가능성
지속적인 연구성과가 도출되고 있는 육상에서의 연구들을 고려했을 때 해양에서의 대기분진 연구는 지속적이고 장기적인 고정 관측 및 연구시 료 확보 여부가 매우 중요한 성공 요소이며, 고정 관측소로 해양과학기지 및 제주/울릉 센터 활용 및 동해 장기 계류시스템 운영, 시기별 연구선 운항을 통해 연구에 필요한 자료 및 시료를 확보하여 연구 성공 가능성 을 높일 수 있음
해양의 경우, 육상과는 다르게 2차적인 오염의 영향이 적기 때문에 기존 육상에서의 연구보다 정확한 월경성 대기분진 정량화 정보를 제공할 수 있음
대기분진 해양유입에 의한 생물·생태계 영향 연구는 지금까지 체계적으 로 수행된 바 없는 프론티어 연구로서, 독성실험 인덱스 생물 조기 개발 과 최적의 메조코즘 조건 설정이 연구목표 달성에 중요함
특히, 최근 출범한 미세먼지 국가전략프로젝트 사업 및 연구원 관련 수행 과제와의 연계를 통해 시료확보 및 자료공유 등 시너지 효과 창출이 가 능하며, 비용 효율적 연구를 수행할 수 있음
제 3 절 경제적 타당성
예산규모의 적절성
사업 예산은 8년(`18~`25) 간 총 150억원이 투입될 예정으로 1단계 “연구 기반 구축, 기초 연구자료 확보 및 월경성 대기분진 추적”의 예산은 3년 (`18~`20) 간 60억원, 2단계 “대기분진 정량화, 미세먼지 해양기여도, 물 질순환, 해양생물/생태계 영향에 대한 종합 평가”의 예산은 5년(`21~`25) 간 90억원
- 본 사업은 해양과학기지, 남해·동해 연구소, 제주·울릉 센터 및 해양 계류 시스템에서 지속적인 연구시료 확보 및 관측 자료 획득과 연구선 운항이 요구되기 때문에 거점 별 연구장비 구축이 필수적이지만, 기존 단위 사업에서 활용하던 연구장비 공동 활용 추진 및 육상 연구자료 활 용을 통해 최소의 비용으로 사업효과 극대화 가능
- 유기·무기 화합물, 중금속 분석 등 고가의 장비가 필요한 경우, 위탁 혹은 협력연구를 통해 예산 절감이 가능함
과학기술적 파급효과
해양유입 대기분진의 <발생-이동-해양유입-침전-생물·생태계 영향> 전 과정에 대한 광역·입체적 연구 체계 및 기법 확립을 통한 <해양-대기 연계연구> 확대 및 해양과학기술원 임무 범위 확장
해양 생물, 생태계, 환경보호 연구기반 구축으로 과학기술연구 선진국 도 약의 기회를 제공할 것으로 기대됨
기존 단순 대기오염물질의 측정값 기반 대기질 정보제공이 아닌, 대기오 염물질의 배출, 확산, 이동, 화학반응, 자정 작용 요인들이 종합적으로 고 려된 종합 대기질 예측 모델기반 정보제공을 위한 연구개발로의 전환
미세먼지 생성 전구물질인 휘발성 유기화합물과 질소산화물의 광화학반 응에 따른 2차 오염물질 생성과 기후와의 상관성뿐만 아니라 해양 탄 소·질소 순환 측면에서 기후변화 대응 연구의 초석 제공
대기분진의 독성실험 지표생물 확보 및 현장 메조코즘 실험의 제한인자 를 규명함으로서 대기분진 구성 유기·무기 화합물, 중금속 등과 유사 해 양 폐기물 및 환경오염 물질에 대한 신속한 생물·생태계 영향 평가기반