(1) 연구필요성
○ 추진배경
- 『제4차 과학기술기본계획』의 중점추진과제인 ‘쾌적하고 편안한 생활환경 조성’에
‘해양환경 관리기술 고도화를 통한 청정한 환경 구현’ 명시
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인간의 경제활동 과정에서 해양환경을 오염시키는 다양한 문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 해결을 요구하는 대국민 수요가 지속적으로 증가- 미세플라스틱이 전 지구적으로 다양한 환경매질에서 발견되며, 특히 최근 들어와 해양 미세플라스틱 문제가 전 국민의 관심사로 대두
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우리나라는 `17 G20 정상회의※와 `18 동아시아정상회의※※에서 해양플라스틱 쓰레기 저감을 위한 실행계획․성명서 채택※ G20 해양폐기물 실행계획, ※※ 해양 플라스틱 쓰레기 대응성명서
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세계 각지에서 생산되는 소금의 90%에서 미세플라스틱이 검출됨에 따라, 소금은 물론, 해양을 통해 생산되는 모든 먹거리에 대한 국민 불안이 지속적으로 증대- 우리나라를 포함한 동아시아는 세계적으로 미세먼지 농도가 높은 지역으로, 주요 도시 에서 건강에 해로운 수준의 대기질을 나타냄
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광역적으로 국내유입 미세먼지의 국내·외 기여도(기원)에 대한 정량적 평가 필요∙
미세먼지 기원에 대한 정량화를 위해서 해양에서의 생산량 파악이 중요하며, 선박 배출 미세 먼지 및 배기가스, 해수와 대기 휘발성 유기탄소 배경치 파악, 해양-대기 상호작용을 통한 황산염, 질산염, 휘발성 유기탄소 등 오염물질 플럭스 연구 필요- 해양환경에 대한 감시체계와 관리방안 수립은 대국민 수요가 증가할 것으로 예상되는 장기 대형 연구영역으로, KIOST와 같은 출연(연)의 역할이 요구됨
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단기 상업적 이익 발생이 불가능해 기업 투자가 불가능하며, 이사부호와 같은 대형연구선, 전문 인력, 중장기적 시계를 갖고 지속적인 연구 활동 추진 필요- 청정해수채취장비 및 대양연구역량의 한계로 대양의 미량원소 및 동위원소 관련 연구가 부재 하였으나, KIOST는 이사부호 운용으로 국내에서는 최초로 GEOTRACES 프로그램 미량원소 연구수행이 가능한 인프라 보유
○ 사회․경제적 측면
- 후쿠시마 기인 인공방사능 오염원의 한반도 영향 국민 불안감 해소 및 중국의 황해지역 원전 증설과 국내 노후 원전 해체에 대비한 핵안전사고 대응 정책결정지원 기술 및 시스템 구축 필요
- 해양미세플라스틱 오염 증가에 따른 생태계 및 인체 악영향 사회적 우려 증대 및 국내외 플라스틱 사용규제 대응 환경위해성평가의 과학적 결과에 기초한 정책수립 지원 필요
○ 과학기술적 측면
- 세계수준의 해양방사능 요소기술에 의한 핵안전 사고 대응시스템 구축 및 선도 필요 - 미세플라스틱 오염은 최근 이슈화된 신규 분야로 분석기술·환경거동, 풍화, 함유 유해
물질 환경전이, 생물영향, 생태계/환경 위해성 등 많은 분야의 요소기술 개발과 실질적인 평가 필요
- 전 세계에 11대 밖에 없는 5천톤급 대형종합연구선 이사부호를 활용한 전 지구적 규모의 물질순환 및 기후변화 연구 주도 필요
(2) 선진국 연구개발 동향
○ 선진해양기관들은 해양환경 감시․관리기술 개발을 위해 지속적으로 노력
- 미국 NOAA, MBARI, 영국 폴리머스대학, 엑스터 대학, 프랑스 IFREMER, 일본 JAMSTEC 등의 기관이 관련 분야에서 상대적인 두각을 나타내고 있음
- KIOST는 이들 선진기관들 대비 40-90% 정도 수준의 기술력을 보유하고 있으며, 미세 플라스틱 분야에서는 세계 최고수준의 기술력을 보유
[표 4-1-5] 해양환경 감시 및 관리기술 개발 부문 대한 유사 선진기관과의 비교
분야 기관명 최고기술기관 기술수준 KIOST 기술 수준
해양환경평가 및
관리기술 개발 NOAA, MBARI(미) 등
․해양환경인자 관측을 위한 센서 및 시스템 개발․운영
․연안 및 대양에 장기 관측시 스템 운영중
․해양환경인자 센서 현장적용 시험중 (50%)
․연안해역 시험운영중 (40%)
해양환경 현안 대응기술 개발
플리머스 대학 / 엑스터 대학(영), IFREMER(프),
NOAA(미), 토론토 대학(캐)
․환경 위해성 평가의 기반 연구
․항공기와 인공 위성을 이용 하여 전지구적 규모로 미세 먼지 분포 관측
․미세플라스틱 환경 위해성 평가 분야 국제적 수월성 확보 및 국외유수기관과 경쟁중 (90%)
․육상에서 미세먼지 관측시스템 운용 (70%)
다매체 해양환경 프로세스 연구
NOAA(미), JAMSTEC(일), GEOMAR(독), NCAOR(인)
․IIOE-2, GO-SHIP 등 전지구적 해양환경 장기변화 모니터링 을 위한 국제공동 프로그램 수행
․해양환경자료 선상분석 기술 고도화 수행중 (70%)
( )안의 값은 최고기술국 대비 KIOST 역량수준
(3) 연구개발 목표
○ 최종목표 : 미세플라스틱, 해양방사능 오염 등 해양환경오염 피해로부터 국민이 안심할
[그림 4-1-2] 해양환경 감시 및 관리기술 개발 분야 목표체계
[표 4-1-6] 해양환경 감시 및 관리기술 개발 분야 중장기 로드맵
연구분야 최종목표 연구분야 단계별 주요 내용
단기(`19～`22) 중기(`23～`27) 장기(`28～`30) 해양환경평가 및
관리기술 개발
․해양환경관리를 위한 해양환경 감시 및 예측기술 개발
․표층 및 수층 해양 환경인자 시계열 자료 생산 시스템 구축
․고해상도 고품질 해양환경인자 시계열 자료 생산기술 확보
․해양환경관리를 위한 해양환경감시 및 예측기술 개발
해양환경 대응기술현안
개발
․해양방사능, 미세 플라스틱, 미세먼지 등 국가 해양환경 현안문제 해결 방안 제시
․해양방사능 확산 예측 모델 개발
․우리나라 주변해 미세 플라스틱 분포 파악
․황해에서 미세먼지 농도변화 장기 관측
․해양 방사능 사고 대응 기술지원 체계
․미세플라스틱 환경구축 위해성 규명
․미세먼지 발생 기원지 규명
․방사능사고 대응 통합 의사 교환 시스템 개발
․초미세플라스틱 환경위해성 규명
․미세먼지 예보 시스템 개발
다매체 해양환경프로세스
연구
․한반도 주변해 및 인도양에서 해양 물질순환 및 생지 화학 프로세스 이해
․동해 탄소 순환 관련 대기-해양 - 퇴적물의 다매체 해양환경 프로세스 현황 파악
․이사부호 활용 관 측을 통한 인도양 쌍극진동에 따른 생지화학 변동 파악
․한반도 주변해역 동위원소 추적자 기반 해양내부 물질 순환 이해
․이사부호 활용 국제 공동연구를 통한 인도양 SCTR과 생지화학 변동성 이해
․한반도 주변해역 (동해, 황해, 남해) 동위원소 추적자 기반 해양내부 물질 순환 이해
․이사부호 활용 인도 양 국제공동 연구 및 국제연구 기구/
프로그램 개발
[표 4-1-7] 해양환경 감시 및 관리기술 개발 분야 추진체계
연구분야 연구방법 국내 외 협력 / 융합전략 등
기관 협력내용
해양환경평가 및 관리기술개발
․센서를 통한 해양환경인자 자동관측 안정화 및 시스템 화로 고해상도 해양 환경인자 자료생산기술 확보
․미국 NOAA, MBARI
등 ․해양환경인자 센서를 통한
관측자료품질 제고 및 시스템 장기운영 분야
해양환경 기술 개발현안대응
․관측과 모델기반 한반도 해역 해양방사능 사고대응 기술
․해양미세플라스틱 오염평가,개발 풍화, 이동확산, 기인 화학 물질 오염 분야 KIOST 주도
․선박과 해양관측기지에서 미세먼지 관측시스템 구축
․IAEA MODARIA 공동 연구팀(WG7)
․안전성평가연구소, 인천대, 건국대, 서울 시립대, 고려대
․해양 인공방사능 거동 및 해양 생물 영향 세계 최고 우크라이나 연구팀과 첨단 해양방사능모델 공동개발 및 국제 비교 프로 그램 (MODARIA2) 참여
․육상유입 및 생물독성평가
․미세먼지 기원 파악 및 정량화분야 분야
다매체 해양환경프로세스
연구
․한반도 연근해 및 대양에서 생태계 영향 연구
․해양 극미량원소 연구 경험 축적/분석기술 고도화를 통한 선진국 수준의 연구능력 확보
․서울대, 부산대 등 국내 대학
․미국 라몬-도허티 기후 연구소(콜롬비아대학), 독일 브레멘 대학
․KIOST 자체 분석이 불가능한 특정 분야 원소 분석
․미량원소 시료채취 및 분석에 대한 상호 검정을 통해 국제 선진국 수준의 분석 능력 확보
(4) 성과활용 및 기대효과
○ 성과활용
- 해양환경생태 유해인자의 효율적 추적감시 체계 확립
- 대표어종 크기별 방사능 농축계수를 활용한 예측모델 개발을 통해 해양 방사능 사고 발생 시 정책결정자의 의사결정 지원시스템으로 활용
- 정부의 플라스틱 해양쓰레기 오염 관리를 위한 중장기 대책 수립에 활용
- 국내 최초 대양 미량원소 DB를 통해 미량원소의 물질순환과정 이해, 해양환경 변동과 그 핵심요인을 파악함으로써 환경/기후변화에 대한 예측 및 대응방안 마련
○ 기대효과
- 인공 방사능 오염 물질의 한반도 주변 유입에 따른 국민 불안감/우려 해소와, 관련 사고 발생 시 대응과정에서 발생 가능한 국제 갈등 해소를 위한 기초 자료 제공
- 해양쓰레기 오염으로부터 연안환경 및 생태계 피해 저감 및 플라스틱 오염으로부터 연안 환경 및 관광자원을 보호할 수 있는 과학적 근거기반 마련
- 우리나라 주변해역 해양환경변화/변동에 대한 이해도 제고 및 미래 기후변화 예측 능력 향상
- 미세먼지 농도변화 예보를 통한 미세먼지 국민 불안감 해소에 기여
(5) 연구예산 및 인력소요
[표 4-1-8] 해양환경 감시 및 관리기술 개발 분야 예산 및 인력수요
(단위: 억원, 명)
연구분야 `21 `22 `23 `24 `25 `26 `27 `28 `29 `30 합계 해양환경평가
및 관리기술 개발
예산 10 10 15 15 15 20 20 20 20 20 165
인력 8 8 8 9 9 9 9 10 10 10 90
해양환경 현안대응 기술 개발
예산 10 25 25 25 30 30 30 40 40 40 295 인력 8 15 15 15 15 15 15 20 20 20 158 해양환경다매체
프로세스 연구
예산 10 10 15 15 15 15 15 20 20 20 155 인력 10 10 10 11 11 11 11 12 12 12 110 연도별 소요예산 30 45 55 55 60 65 65 80 80 80 615 연도별 소요인력 26 33 33 35 35 35 35 42 42 42 358