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지구는 복잡하고 상호 연결된 동적 시스템으로 구성되어 있으며, 그 중심에는 끊임없이 순환하는 물이 존재한다. 물은 생명의 근원이자 지구환경의 균형을 유지하는 핵심 요소로, 지권ㆍ수권ㆍ대기권을 매개로 하여 에너지와 물질의 흐름을 조절한다. 이러한 물순환(global water cycle)은 지질학적, 해양학적, 대기과학적 과정이 서로 얽혀 작동하는 복합 시스템이며, 이는 기후 변화, 생태계 안정성, 인류의 생활환경에 직접적인 영향을 미친다(Kabat et al., 2004; Trenberth et al., 2011). 따라서 전지구 물순환의 이해는 단순한 수문학적 문제를 넘어, 지질학ㆍ해양학ㆍ대기과학ㆍ환경공학ㆍ기후과학이 교차하는 융합적 연구 주제로 자리 잡고 있다.
국립부경대학교 G-램프(G-LAMP, Global Leading Advanced Multi-disciplinary Project) 사업단은 이러한 필요성을 인식하고, 지질학ㆍ해양학ㆍ대기과학의 경계를 넘는 통합 연구를 통해 전지구 물순환의 거동과 상호작용 메커니즘을 심층적으로 규명하고자 한다(Fig. 1). G-램프사업단의 핵심 목표는 물이 지구 시스템 내에서 이동하고 변화하며, 그 과정에서 발생하는 지질학적ㆍ기후학적ㆍ사회적 영향을 통합적으로 이해하는 것이다. 이를 위해 지질공학적 기반의 정량적 모델링, 연안 및 해양 환경의 물질 순환 분석, 그리고 대기권 내 수증기 이동과 강수 메커니즘 연구를 연계함으로써 물순환의 전 과정에 대한 다학문적 해석을 시도하고 있다. 이러한 접근은 물순환 연구를 지질학적 맥락으로 확장함으로써, 수자원의 지속 가능한 관리 및 환경 복원 전략 수립에 기여할 수 있는 과학적 기반을 마련하고자 한다(Blöschl et al., 2019).
Fig. 1.
Conceptual schematic of the global water cycle highlighting multi-scale interactions among the lithosphere, hydrosphere, atmosphere, and anthropogenic systems.
이번 지질공학회지 G-램프 특별호는 지질학(7편), 해양학(3편), 대기과학(4편) 등 총 14편의 논문으로 구성되어 있으며, 물순환의 다양한 스케일과 매체에서의 상호작용을 탐구하는 연구 성과를 수록하고 있다. 지질학 분야에서는 물과 암석의 반응, 지하수 오염 및 금속 거동, 광물 반응에 기반한 자원 및 환경 평가 등 다양한 주제가 다뤄졌다. Kim et al. (2025c)의 연구는 거제도 신선대 주향이동단층을 대상으로 단층손상대의 유형에 따른 단열 밀도 및 연결성을 정량적으로 비교하여, 단층대가 지하수 유동 및 유체이동의 통로로 작용하는 지질공학적 특성을 규명하였다. 이러한 연구는 단층 구조가 수리지질학적 시스템의 불균질성을 결정하는 핵심 요인임을 보여준다. Kim et al. (2025b)은 암모니아 확산법을 이용한 탄산칼슘 광물 합성에서 습도와 온도의 영향을 실험적으로 규명하여, 탄산염 광물 형성의 지질공학적 응용 가능성을 제시하였다. Lee et al. (2025b)은 인증 표준물질을 활용하여 지구화학 분석의 정밀도와 정확도를 검증함으로써 분석 신뢰성 향상을 위한 기술적 기여를 하였다. Yoon et al. (2025), Kim et al. (2025f, 2025h)의 연구들은 리튬 및 우라늄의 지하수 내 거동 특성, PFAS (Per- and polyfluoroalkyl substances) 오염의 계량서지학적 분석 등을 통해 지질환경 내 오염 확산 메커니즘을 정량적으로 해석하였다. Kim et al. (2025d)은 리튬이차전지 양극제를 분획별로 구분하여 중금속의 특성을 평가함으로써, 에너지 소재의 자원순환 과정에서 발생할 수 있는 잠재적 유해성 및 2차오염 관리의 과학적 근거를 제시하였다. 이와 같은 연구들은 지하수-암석-오염물질 간 상호작용을 이해하는 데 핵심적인 과학적 근거를 제공하며, 지질공학적 오염 복원 및 자원순환 관리 전략 개발로의 확장을 가능하게 한다.
해양학 분야의 연구들은 육상과 연안, 그리고 해양을 잇는 물질 순환의 연속성을 조명하였다. Kim et al. (2025g)의 연구는 영일만 연안에서의 유기물의 기원을 안정동위원소 혼합 모델을 통해 규명하였으며, Kim et al. (2025e)은 도시화와 하천공학적 개입이 홍수 취약성에 미치는 공간적 영향을 분석하여 도시 수문 시스템의 구조적 위험요소를 제시하였다. 또한, Jung et al. (2025)은 폐기물 혐기성 소화 과정의 기질 혼합비와 식종원의 특성이 메탄 생산성과 유기물 분해율에 미치는 영향을 규명하여, 해양 및 육상 순환 시스템의 에너지 효율 향상에 기여하였다. 이러한 연구들은 해양환경에서 물질 이동의 경로를 추적함으로써, 인간 활동이 수권의 화학적ㆍ생물학적 균형에 미치는 영향을 평가하는 기초 자료로서의 의미를 가진다.
대기과학 분야에서는 기후 변화와 도시 환경의 상호작용을 중심으로 대기권 내 물의 순환을 다루었다. Lee et al. (2025a)의 연구는 GIS 기반 에너지 균형 모델을 적용하여 도시 표면 온도의 공간적 변화를 예측하였으며, 이를 통해 도시 기후의 물순환적 피드백을 분석하였다. Kim et al. (2025a)은 북극 해역을 대상으로 재분석 자료를 활용하여 해수면 온도와 해빙 농도의 특성 차이를 비교함으로써, 극지방 수문 시스템의 변동성을 해석하였다. Park et al. (2025)은 GK-2A 위성자료를 이용한 자동화 산불 탐지 알고리즘의 구름 마스킹 기법을 제시하였고, Seo (2025)는 한국형 수치예보모델을 활용하여 강수 모의 정확도가 지면 수문순환 과정에 미치는 영향을 평가하였다. 이러한 연구들은 대기 중 물의 분포 및 거동을 이해하는 데 기여할 뿐 아니라, 기후 예측의 신뢰성을 높이는 기반이 된다(Trenberth and Asrar, 2014).
이번 특별호는 국립부경대학교 G-램프사업단이 추진하는 융복합 연구의 핵심 방향성과 성과를 보여주며, 지질공학적 기반 위에 해양학적ㆍ대기과학적 시각을 통합한 연구의 가능성을 제시한다. 나아가 물순환의 다층적 상호작용을 정량적으로 규명하여, 지질환경의 안정성 평가, 수자원 관리, 오염 복원, 그리고 기후 변화 대응 전략 수립에 필요한 학문적 토대를 제공한다. 향후 G-램프사업단은 이러한 융합 연구를 기반으로 국내외 학문 네트워크를 확대하고, 과학적 근거에 기반한 지속 가능한 환경 관리와 정책 제언으로 발전시켜 나갈 것이다.
끝으로, 이번 특별호를 위해 귀중한 연구 성과를 기고해주신 모든 저자들과 세심한 검토를 통해 학술적 완성도를 높여주신 심사위원들께 깊은 감사를 드린다. 또한, G-램프사업단의 기획과 연구가 성공적으로 추진될 수 있도록 지원을 아끼지 않은 교육부 학술연구정책과 관계자분들께도 진심으로 감사의 뜻을 전한다.
Acknowledgements
이 논문은 2023년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 G-램프(LAMP) 사업 지원(No. RS-2023-00301702)을 받아 수행된 연구임.
References
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