• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.201-205
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• 2015

극지와 해양에서 파이프라인은 최저 약 $-40^{\circ}C$의 매우 낮은 극한 온도에 노출된다. 이 경우 내부 유체는 상온에서와는 다른 유동특성을 나타내며, 3차원 유동해석을 통해 극한온도에 의한 내부유체의 압력, 온도, 속도, 액적분포 등의 특성 변화를 분석해야 한다. 또한 영하의 온도로 인해 내부 유체의 액적이 응결되며, 이로 인해 곡관부에서 충돌침식이 발생할 것으로 예상된다. 이러한 충돌침식은 장기간 운용되는 자원 이송망 등의 파이프라인의 안정성에 영향을 준다. 본 논문에서는 다성분 다상 유동 해석을 통해 극한 온도조건의 극지 및 해양 파이프라인에서 내부유체의 유동특성 및 충돌 침식에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.170-172
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• 2018

지구 온난화로 인해 여름철 북극해의 해빙이 점차 감소함에 따라서 북극항로를 이용한 선박의 화물운송이 점차 증가하고 있다. IMO에서는 극지해역운항선박의 안전성과 해양오염방지를 위하여 2014년에 Polar Code를 개정하였으며, 2017년 1월부터 SOLAS협약과 MARPOL73/78협약에 추가되어 시행되고 있다. 본 연구는 해양수산부 해양안전 및 해양교통시설기술개발 사업으로 1) Polar Code 강제화에 따라 '극지해역 운항선박용 항해안전지원시스템의 개발'의 필요성과 2) 북극항로에 대한 국적선의 안전 운항 확보를 위한 '북극권 국가와의 국제협력 및 공조체계 구축'과 '극지 구난, 구조 및 환경보호 관련 국내법 및 규정 제정'을 위한 기반 연구의 필요성에 의거하여 2014년 11월 10일에 시작되었으며 2018년 12월 31일에 종료될 예정이다. 연구내용은 1) 고정밀도 북극항로 빙상정보 수치예측 시스템 개발, 2) 북극항로 안전속도 예측, 평가, DB구축 및 항행 모델 개발, 3) 북극항로 안전운항을 위한 항해계획 기술 개발, 4) 북극항로 운항선박 건조 및 안전항해 가이드라인 개발이다. 본 논문에서는 개발 중인 KRISO Arctic safe Routing System (KARS)에 대한 소개와 활용 결과 및 향후 계획에 대해서 설명하고자 한다. 본 KARS는 향후 지속적인 수정보완 작업을 통해서 완성도를 높여갈 예정이며, 검증단계를 거쳐서 최적하고 안전한 항로와 운항 관련 정보를 선사와 해기사에게 제공함으로서 북극항로 중 단기 운항계획 수립과 안전 운항을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제41권2호
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• pp.63-77
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• 2019

In order to investigate the behavior and seasonal variability of Mn as one of the bio-essential metals in the Amundsen sea, which is known as the most biologically productive coastal area around the Antartica, seawaters were collected using a clean sampling system for 10 stations (96 ea) in 2014 (ANA04B) and for 12 stations (139 ea) in 2016 (ANA06B) surveys of RV ARAON. Dissolved and particulate Mn concentration varied in the range of 0.15-4.43 nmol/kg and <0.01 to 2.42 nM in 2014 and in the range of 0.25-4.15 nmol/kg and 0.01-2.64 nM in 2016, respectively. From the sectional distribution of dissolved and particulate Mn, it might be suggested that dissolved/particulate Mn was provided from iceberg melting and diffusion/resuspension from sediments, respectively. Although this sea is highly productive, there was little evidence regarding the biological origin of dissolved Mn, but particulate Mn only in sea ice and offshore areas could be explained as originating from organic matters, e.g. phytoplanktons. And it could be suggested that the subsurface maximum of dissolved Mn was formed by isopycnal transport of melting materials from ice wall to offshore. Compared to early (2014) summer, temperature, salinity, biomass, dissolved and particulate Mn in late (2016) summer indicated that temporal variations might be resulted from the reduction of ice melting and mCDW flow, which induced a reduction in resuspension. In addition, in the late summer, particles including biomass were reduced, which brought about a reduction in the removal rate of dissolved Mn.

• 한국해양공학회지
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• 제3권2호
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• pp.45-50
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• 1989

원유의 발견과 함께 북극의 개발이 활발해저왔고, 지역의 특수한 환경적인 요건으로 인해 시설물의 개발, 설치, 이동, 운용에 많은 어려움을 갖고 있다. 특히 빙산에 의한 극지 해안가의 해저면은 파이고, 손상되고, 변형된다. 북 알라스카의 해저면을 고르지 못하고, 불규칙하게 파이고, 손상된 형태를 보여주고, 특히 빙산의 활동이 활발한 지역과 시기에는 그 손상이 더욱 심하고, 자주 일어난다. 빙산에 의한 해저면의 홈은 빙산 해저 끝이 해저면에 접촉하여 해저 바닥을 파 나갈때 일어나는 현상이다. 빙산의 운동에너지는 해저면을 파 나가는 에너지로 변형되고, 그 힘이 평형하게 될 때까지 빙산의 운동은 계속된다. 빙산에 의한 해저면 손상은 극지 해안가의 해저시설물의 설계, 설치, 운용에 중대한 영향을 끼친다. 그러므로, 해저면 손상의 데이타 분석은 해안의 개발과 시설물의 설치에 큰 도움이 된다. 이 논문에서는 8년간에 걸친 약 십만개가 넘는 데이타를 토대로 알라스카 뷰오포트 해안가의 빙산에 의한 해저면 손상의 통계학적인 연구결과를 보여준다. 또한 각 변수의 최대치와 수심에 따른 변수의 최대 경계선을 추정하였고, 변수들의 상호관계를 연구하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제2권2호
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• pp.59-66
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• 1990

극지방의 해양 환경은 낮은 온도와 함께 여러 가지 형태로 존재하는 얼음의 분포에 의해 큰 영향을 받는다. 빙하와 빙산, 해빙 등 빙역학의 기초적인 이해를 위하여 본 연구는 polycrystalline ice의 재료적 특성과 파괴기구 등을 파악하고 극지 방하유동시 관측되는 creep 변경을 기술하기 위한 constitutive 모델을 제시하였다. 빙변형에 관여되는 여러 가지 물리적 변화 중 microcracking에 의한 재료의 손상을 주요인으로 간주하여 파손역학의 이론을 적용한 3차원 수치모델을 개발하였으며 기발표된 실험 결과와 비교하였다. 1축 균일압축을 받는 경우 실험 데이타와 수치모델은 유사한 거동을 보이고 있으며, 빙변형에 있어서 1, 2기 creep의 소성적 변형특성 뿐 아니라 microcracking에 의한3기(tertiary) creep의 특징까지도 잘 기술해 주고 있다.

• 대기
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• 제28권4호
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• pp.393-402
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• 2018

This study investigated future changes in the Arctic permafrost features and related biogeochemical alterations under global warming. The Community Land Model (CLM) with biogeochemistry (BGC) was run for the period 2005 to 2099 with projected future climate based on the Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A2 scenario. Under global warming, over the Arctic land except for the permafrost region, the rise in soil temperature led to an increase in soil liquid and decrease in soil ice. Also, the Arctic ground obtained carbon dioxide from the atmosphere due to the increase in photosynthesis of vegetation. On the other hand, over the permafrost region, the microbial respiration was increased due to thawing permafrost, resulting in increased carbon dioxide emissions. Methane emissions associated with total water storage have increased over most of Arctic land, especially in the permafrost region. Methane releases were predicted to be greatly increased especially near the rivers and lakes associated with an increased chance of flooding. In conclusion, at the end of $21^{st}$ century, except for permafrost region, the Arctic ground is projected to be the sink of carbon dioxide, and only permafrost region the source of carbon dioxide. This study suggests that thawing permafrost can further to accelerate global warming significantly.

• 미생물학회지
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• 제48권4호
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• pp.293-297
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• 2012

극지의 다양한 환경으로부터 분리되어 극지연구소 PAMC(Polar and Alpine Microbial Collection)에 보관중인 169개 균주들을 0.4% colloidal chitin이 첨가된 ZoBell 고체배지에서 배양하여 chitinase 활성을 균주 27개를 선별하였다. 그 중 PAMC 21693 균주는 저온에서 pNP-$(GlcNAc)_1$를 기질로 사용했을 때 가장 큰 활성을 보였고, $4-37^{\circ}C$의 온도 범위 중 $4^{\circ}C$에서 가장 높은 개체수 증가율을 보였다. PAMC 21693의 chitinase 유전자를 클로닝한 결과 2,619 bp의 ORF를 포함하는 총 2,857 bp의 염기서열을 확보하였다. 대장균에서 chitinase 유전자의 재조합 단백질을 발현한 결과 분자량 96 kDa의 재조합 단백질을 확인할 수 있었다. 본 논문에서는 극지 미생물 유래 저온활성 chitinase들의 생물공학 분야에서의 이용가능성을 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권5호
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• pp.417-426
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• 2023

세종기지가 위치한 마리안 소만은 기후 변화로 인한 빙하후퇴로 다량의 융빙수가 유입되고 있다. 이러한 빙하후퇴에 따른 생태계 반응을 예측하기 위해, 해양 환경 변화의 지시자인 식물플랑크톤 생체량 및 크기 구조와 물리, 화학적 매개변수에 대한 현장 조사를 2021년 12월, 2022년 1월 두 차례 수행하였다. 2022년 1월의 수온과 염분은 평균 1.41 ± 0.13 ℃, 33.9 ± 0.10 psu로 2021년 1월의 수온과 염분인 0.87 ± 0.17 ℃, 34.1 ± 0.12 psu보다 상대적으로 고온, 저염의 양상을 보였다. 조사시기 동안 영양염류는 대체로 높은 농도를 보여 식물 플랑크톤의 제한요소로 작용하지 않은 것으로 판단된다. 식물플랑크톤 생체량의 지표인 엽록소는 2021년 12월, 2022년 1월에 각각 1.03 ± 0.64 ㎍ L^-1, 0.66 ± 0.15 ㎍ L^-1로 나타났으며 부유물질은 전체 조사기간 평균 24.9 ± 3.54 mg L^-1로 나타났다. 부유물질의 농도가 높은 소만내측에서 엽록소는 낮은 농도를 보였는데 이는 융빙수로부터 유입되는 고농도의 부유물질로 인해 수층 내 빛이 강하게 제한되어 식물플랑크톤의 성장이 저해된 것으로 판단된다. 또한, 빙벽 주변 정점에서 크기가 작은 미소 식물플랑크톤이 전체 식물플랑크톤 생체량에서 70% 이상 차지하는 것으로 나타났으며 이는 융빙수 유입으로 유발된 저조도 환경에서 미소 식물플랑크톤의 기여도가 증가할 수 있음을 시사한다. 따라서 본 연구는 빙하후퇴 지역에서 유입되는 담수와 부유물질이 식물플랑크톤의 생체량 및 군집구조 조절 요인이 될 수 있음을 시사하며, 결과 자료는 추후 마리안 소만의 탄소순환 변동을 파악하는 기초자료로 활용될 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권1호
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• pp.40-46
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• 2015

지구 온난화로 인해 북극해에 얼음이 빠르게 해빙되어 상업적 운항이 진행되고 있다. 극한의 조건에서도 북극해 항로를 개척하는 이유는 기존 항로보다 운항거리 단축되어 경제적으로 이익을 가지고 오기 때문이다. 이에 국제해사기구(IMO)에서는 북극해 항로를 안전하게 운항하기 위해 극지운항선박 안전기준(Polar Code)이 제정하였다. 본 연구에서는 북극해 안전 운항을 위해 항해사가 반드시 알아야 하는 얼음의 종류 및 극지운항선박 안전기준에 대해 설명하였다. 그리고 북극해를 운항하는 통항선의 안전 운항에 대한 이론적 지식을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 그 결과 안전 운항을 위해서 통항선들은 얼음 진입 전 감속을 통해 얼음을 분석하고 얼음을 안전하고 효율적으로 쇄빙하기 위해 직각으로 진입해야 함을 알 수 있었다. 또한, 얼음에 진입 후 항로(lead)운항에 대하여 시뮬레이션을 실시한 결과 변침이 곤란하여 전방의 통항선에 대한 긴급상황 대처 훈련이 필요한 것으로 판단된다. 향후 다양한 조건의 시나리오를 통해 면밀한 분석이 필요할 것으로 본다.

• 한국제4기학회지
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• 제5권1호
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• pp.1-13
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• 1991

본 연구는 한반도 내에서 한지를 선호하는 것으로 알려진 극지-고산식물과 고산식물의 분포를 고환경과 관련시켜 고찰하여, 이러한 식물들의 기원, 이동 그리고 도피과정을 밝히고, 아울러 한반도의 식생변천사를 파악함을 목표로 한다. 현재 한반도에는 75종의 극지-고산식물과 239종의 고산식물 그리고 105종의 한국 특산 고산식물등 약 419종의 한지선호식물이 생육하고 있는 것으로 알려졌다. 이러한 식물들은 주로 고산을 중심으로 격리 분포하고 있는데 그 이유는 첫째, 플라이스토세에 빙기가 다가오면서 극지와 그 주위에서 살던 식물들이 혹독한 추위와 건조를 피해 보다 양호한 생육 적지를 찾아 하산하거나 남하하여 이동하던 중, 한반도가 이들에게 일차 도피처가 되었던 것으로 본다. 그 후 빙기가 끝나고 간빙기나 후빙기에 들어서면서 기후가 온난해져 이러한 식물들은 기온 상승에 따라 발생되는 생육환경변화와 난지선호식물들에 밀려 고산이나 북방으로 이동하여 현재 격리되어 분포하는 곳에 이차 도피처를 마련한 것으로 간주된다 : 둘째, 특히 후빙기에 들어서 기후 온난화에 의한 저지와 산록지의 삼림발달은 빙기중에는 넓은 지역에 걸쳐 광분포하던 한지선호식물들을 격리시킨 것으로 사료된다 : 세째, 후빙기에 기후가 온난해지면서 사라지거나 축소된 한지선호식물 서식처도 이들이 격리되어 분포하는데 작용한 것으로 본다. 아울러 한반도 북부지방에 국한해서 139종의 고산식물이 출현하는 요인은 첫째, 이 지역과 동아시아 지역 사이에 고산식물의 교류가 용이했고 : 둘째, 북부지방에 산재하는 고산이 후빙기에 한지선호식물들이 도피해 생존할 장소를 제공해 주었으며 ; 세째, 산지들이 서로 연결되어 있어 필요할 때 식물들이 이동할 수 있는 통로가 될 수 있었으며 ; 네째, 북부 산지에 다양한 환경과 서식처가 마련되었기 때문으로 본다. 그러나 현재와 같은 기온 온난화 추세가 계속되면 한반도를 전세계적으로 혹은 동아시아에서 분포상 남한계로 삼는 많은 식물들이 멸종할 위기를 맞게될 것으로 사료되어 보존을 위한 대책이 요구되고 있다.