• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.95-95
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• 2022

남극에 상주하는 여러 과학기지 근처 해역에서 5 mm 이하의 크기를 가지는 미세플라스틱이 다량 발견되고 있으며, 그에 따라 과학기지에서 방출하는 방류수가 미세플라스틱의 지역 소스로 여겨지고 있다. 현재는 미세플라스틱의 오염 수준을 이해하는 정도에서 그쳤으며, 미세플라스틱의 물리적인 운송 메커니즘을 이해하고자 하는 시도는 상대적으로 부족한 실정이다. 남극 세종과학기지 근처에서도 미세플라스틱이 발견됨에 따라 본 연구에서는 과학기지 인근인 마리안 소만(Marian Cove)에서의 미세플라스틱 운송 메커니즘을 확인하고자 한다. 연구 대상 지역에서 미세플라스틱의 체류 시간은 짧기 때문에, 미세플라스틱에 생물오손 또는 풍화작용이 일어나기에는 충분하지 않은 시간이다. 따라서, 마리안 소만에서 발견된 미세플라스틱에 대해 연직 속도에 따라 확실히 가라앉는 그룹과 확실히 떠오르는 그룹으로 나누어 입자의 이송 메커니즘을 파악하였다. 해수 유동 모델과 파랑 모델을 결합하여 마리안 소만의 해수 흐름을 재현하였으며, 과학기지 방류 구 위치에서 방출된 미세플라스틱의 이송 경로는 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용하였다. 본 연구에서는 미세플라스틱의 궤적을 설명하기 위해 입자의 이송에 영향을 주는 힘을 결정할 수 있는 무차원 수 HK angle을 제안하였으며, 이를 이용하여 마리안 소만에서의 미세플라스틱 이송을 설명하였다. 대상 해역 내에서 확실히 떠오르는 그룹은 표층 흐름을 따라 해안선에 도달하였으며, 확실히 가라앉는 그룹은 방출 직후 빠르게 가라 앉으며 방출 위치 근처인 해저에 집적되었다. HK angle에 따르면, 마리안 소만의 연직 흐름이 강할 경우에는 미세플라스틱의 특성에 관계없이 해수 흐름을 따라 이송됨을 확인하였다. 더 나아가, 조석에 따라 미세플라스틱의 방출 시간을 달리하고, 방출 위치를 달리하여 모의함으로써 마리안 소만과 같이 작은 만에서 미세플라스틱 오염도를 줄이기 위한 적절한 방류수 방출 시간 및 위치를 제안하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제21권3호
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• pp.276-286
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• 2000

서남극 남쉐틀랜드 군도 킹조지 섬 마리안 소만에서 중력시추기로 얻은 길이 2.3 m의 시추퇴적물은 홀로세 동안 이 지역에서 일어났던 빙해양 퇴적작용의 특성을 보여준다. 층준 115 cm를 기준으로 상부층과 하부층으로 나뉘어진다. 하부층은 조립질 물질이 우세하며 상부는 리드마이트와 괴상(塊狀) 니질(泥質) 층이 우세하다. 상부층에서 우세한 조립물질은 보통 빙하로 운반된 물질과 이미 존재하던 빙퇴석으로 구성되는 바, 세립물질은 융빙수, 빙하,바람으로 공급된 육성기원 쇄설물이 대부분이며 생물기원물질도 상당량 혼재되었다. 세립물질 내에 포함된 조립물질은 유빙운반물질로 해석된다. 깊이 105cm의 아래부분은 질소 총량, 탄소 총량, 유기물 총량이 적은 반면 유황 총량과 탄산칼슘 총량은 많다. 유기물 총량과 질소총량 사이의 비(C/N ratio)는 대체로 큰 변화가 없다. 현재의 마리안소만 동쪽 빙벽은 리드마이트와 빙퇴석의 산출시기를 고려할 때 지금부터 8,300년 전에는 1.6km 서쪽에 위치했던 것으로 보인다. 마리안소만의 퇴적물은 7,970${\pm}$70년 전 빙벽이 시추심 위치에서 후퇴하면서 세립물질과 유빙운반물질이 우세해졌다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권4호
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• pp.266-274
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• 1999

아남극권 피오르드의 하게 수층 특성과 부유물질 분산 형태를 이해하기 위해 남극 킹죠지 섬 마리안 소만의 조수빙하 앞에서 1998년 l월 21일에서 22일까지 약 24시간동안 CTDT(Conductivity/Temperature/Depth/Transmissivity) 연속관측을 실시하였다. 관측된 연직 수온, 염분 및 투광도 분포 특성을 보면, 마리안 소만에서 특징적인 세 개의 수층이 보인다. 1) 수심 2 m 이내에 존재하는 저온, 저염의 혼탁한 표층 플름, 2) 수심 15~35 m 사이에 존재하는 고온, 저탁도의 맥스웰 만 표층수, 그리고 3) 저온, 저염, 고탁도의 중층 플름(수심 40~65 m)으로 구분된다. 주변수에 비해 저온, 고탁도의 표층과 중층 플름은 육성기원 쇄절성 입자로 구성되며 부유입자의 기원은 각각 용설수류와 빙하기저부 유출수이다. 기온 상승과 강우량 증가에 따라 발달하는 용설수류는 연안 해변으로부터 소만으로 유입되어 혼탁한 표층 플름을 형성하며 조수빙하 기저에서 나오는 빙하기저부 유출수는 중층 플름을 만든다. 마리안 소만 수층구조의 시간적인 변화는 주로 조석주기 및 풍향 풍속과 밀접한 관련을 보인다. 즉 관측기간 후반부에 맥스웰 만 해수의 유입과 마리안 소만 부유물질의 분산은 조석 순환과 관련을 보이나, 관측 전반부에 표층에서 나타나는 탁도 감소와 염분 증가 그리고 맥스웰 만 유입수 및 중층 플름의 약화는 관측 전날 지속된 바람의 영향이 크다. 관측 전날에 지속된 강한 동풍(평균 풍속 8 m $sec^{-1}$ 이상)이 마리안 소만 표층수를 만 밖(서쪽)으로 내보내고 이로 인해 조수빙하 앞에서 중층수의 용승이 관측 초기의 표층과 중층 플름의 발달을 저해하는 것으로 생각된다. 결과적으로 아남극권 피오르드 환경의 빙하 용설수 및 부유입자를 포함한 혼탁한 플름의 분산은 조석에 의해 조절되는 것이 일반적인 현상이지만, 바람과 같은 외부력이 클 경우 수직적인 수층 교환에 의해 플름의 분산 기작이 달라질 수 있음을 고려해야 한다.

• 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.

• 한국해양학회지:바다
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• 제5권4호
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• pp.295-304
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• 2000

수리적인 환경 요인(조석, 바람 등)에 따른 하계 서남극 킹조지섬 마리안 소만의 수층 특성과 부유물질 분산을 이해하기 위해 내만에 유빙이 점유했던 시기에 30분 간격으로 CTDT연속 관측을 수행하였고 공간적인 표층 해수의 특성(수온과 염분)과 부유물질농도가 측정되었다. 소만 중앙의 수층은 탁도의 관점에서 크게 1)저온 ${\cdot}$ 저염 ${\cdot}$ 고탁도의 표층 플름과 2)고온 ${\cdot}$ 고염 ${\cdot}$ 저탁도의 맥스웰 만 유입수로 나누어진다. 소만 안쪽의 빙벽 앞과는 달리 빙하기저부 유출에 의한 담수성 수층이 나타나지 않았다. 고온의 맥스웰 만 표층수와 조수빙하/유빙의 열적 융빙은 표층 혼합층을 발달시키며 특히 소만 내 유빙의 점유와 거동으로 인해 맥스웰 만 유입수의 수층 특성이 불안정해진다. 이러한 수층의 불안정으로 인해 조석주기에 따른 맥스웰 만 유입수와 표층 플름의 거동은 나타나지 않았다. 소만 북부 연안에 나타나는 표층 플름에 비해 고온 ${\cdot}$ 고염 ${\cdot}$ 고탁도 표층 플름은 강한 북서풍 계열의 바람으로 위버 반도 서부 연안을 따라 중앙 분지로 유입되는 연안류이다. 표층 플름의 육성기원 쇄설물은 주로 급경사 연안의 빙벽 가장자리와 일부 해안가의 융설수류로부터 유입되며 조석과 바람에 의해 분산되고 조절된다. 특히 대조차 시기의 북서풍은 고탁도의 표층 플름을 내만에 체류시키며 소만 분지에 육성기원 쇄설성입자의 퇴적을 증가시킨다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2021

해양으로 유출된 5 mm 이하의 크기로 분해된 미세플라스틱이 해양 환경 오염의 주요 원인으로 자리잡았다. 최근에는 청정해역으로 알려진 남극해에서도 발견되고 있어 남극해에 잔류하는 미세플라스틱 오염 수준을 이해하기 위해 노력하고 있다. 하지만, 파랑의 효과를 고려한 남극해의 해수 순환 구조와 미세플라스틱의 고유 특성을 반영한 미세플라스틱의 거동 및 공간적 분포에 대한 복합적 이해는 상대적으로 부족하다. 남극해에서 발견된 미세플라스틱은 과학기지들의 방류수나, 조사선 등과 같은 인위적인 활동으로 인해 집적될 수 있으며, 특히 영구적으로 거주하는 과학기지에서 흘려보내는 방류수에 포함된 미세플라스틱은 과학기지 주변 해수 오염에 직접적인 영향을 줄 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 파랑 효과에 따른 남극 킹조지 섬(King George Island)에 위치한 세종과학기지의 방류수에 포함된 미세플라스틱의 이송에 대해 모의하였다. 세종과학기지가 위치한 킹조지 섬과 넬슨 섬(Nelson Island) 사이의 멕스웰 만(Maxwell Bay)의 해수 흐름을 재현하기 위하여 해수 유동 모델(Delft3D-FLOW)이 사용되었다. 또한, 해수 유동 모델에 파랑 모델(Delft3D-WAVE)을 결합하여 파랑의 효과가 미세플라스틱의 이송에 미치는 영향을 확인하였다. 세종과학기지의 방류수가 흘러나가는 마리안 소만(Marian Cove)의 유속장을 바탕으로 이송, 확산, 입자의 침강 속도를 고려하여서, 세종과학기지에서 밀물 시 방출한 입자를 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용해 추적하였다. 해수의 밀도보다 가벼운 플라스틱의 경우 해수 표층의 흐름을 따라 소만 내부로 이송되어 해안선에 도달하고, 해수의 밀도보다 무거운 플라스틱의 경우 소만 내부로 이송되나 입자의 침강 속도로 인해 방출 위치 근처에서 집적된다. 파랑의 효과를 고려하게 되면, 고려하기 전보다 두 종류의 미세플라스틱 모두 소만 내부로 더 멀리 이송되는데, 이는 파랑으로 인한 힘(wave-induced force)이 해수 유동 모델의 운동방정식에 추가되며 파랑 에너지 분산으로 인해 해수 흐름에 변화를 준 것으로 보인다.

• 한국측량학회:학술대회논문집
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• 한국측량학회 2009년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.157-162
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• 2009

본 연구에서는 세종기지 주변의 지리정보 시스템 구축을 위하여 정확한 정밀좌표를 취득하고자 GPS 상대측위를 실시하였다. 한편, 이제까지 항공사진 및 영상분석에 의해서만 실시되었던 마리안 소만의 빙벽의 변위/후퇴양상을 GPS 측량에 의해 정량적 분석을 제시하여 향후 남극에서 이루어지는 지리정보시스템 연구의 기초자료를 제공하고자 하였다.

• 환경생물
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• 제18권1호
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• pp.21-31
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• 2000

We investigated seasonal variation of microalgal assemblages, sea water temperature, salinity and suspended solid and the parameters measured daily from January 1998 to October 1999 at a nearshore shallow-water in Marian Cove, Maxwell Bay, King George Island, the Antarctic. Annual mean surface water temperature was -0.3$0^{\circ}C$ and the highest water temperature was 4.53$^{\circ}C$ (22 January 1999) and the lowest water temperature was -2.07$^{\circ}C$ (23 August 1998). Annual mean salinity was 33.38 psu, ranging from 42.80 psu (6 January 1999) to 19.50 psu (6 June 1999). Annual mean suspended solid (SS) during two years was 34.14 mgㆍ1$^{-1}$, ranging from 60.62 mgㆍ1$^{-1}$(7 March 1998) to 12.90 mgㆍ1$^{-1}$ (26 December 1998). Chlorophyll $\alpha$ (Chl $\alpha$) concentrations were measured in order to know seasonal variations of microalgae in the surface seawater. Annual mean of total Chl a concentration was 0.55$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$, the highest Chl $\alpha$ concentration (12.16$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$) appeared in 4 October 1998, the lowest Chl $\alpha$ concentration appeared 0.19$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$, Monthly mean total Chl $\alpha$ concentration was high in October 1998 (1.32$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$) and low in July on 1998 (0.28$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$). Annual mean nano-sized Chl $\alpha$ concentration was 0.40$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$, monthly mean nano -sized Chl $\alpha$ concentration was high in November 1998 (0.90$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$), and low in July 1999 (0.22$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$). Annual mean micro-sized Chl $\alpha$ concentration was 0.15$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$ monthly mean micro-sized Chl $\alpha$ concentration was high in October 1998 (0.81$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$), and low July 1998, January, February and September 1999 (0.05$\mu\textrm{g}$ㆍ1$^{-1}$). More than 65% of total Chl $\alpha$ was concentrated during spring and summer time between October and March. Microalgal variation appeared to be due to physical factors of seawater in the Antarctic nearshore from 1998 to 1999. The reason why micro-sized Chl $\alpha$ did not increase during austral summer was the bay had been frozen by decrease of water temperature. We think that total microalgal abundance was decreased because the summer microalgal abundance was determined by variation of water temperature during winter season. [Chl $\alpha$ concentration, Microalgal assembalges, Seasonal variation, the Antarctic nearshore].

• Ocean and Polar Research
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• 제24권2호
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• pp.123-134
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• 2002

Seasonal variations of settling particles and metal fluxes were monitored at a nearshore site of Marian Cove, King Geroge Island, Antarctica from 28th February 1998 to 22nd January 2000. Near-bottom sediment traps were deployed at 30m water depth of the cove, and sampling bottles were recovered every month by SCUBA divers. Total particulate flux and metal concentrations were determined from the samples. Total particulate flux showed a distinct seasonality, high in austral summer and low in austral winter: the highest flux $(21.97g\;m^{-2}d^{-1})$ was found in February of 1999, and the lowest $(2.47g\;m^{-2}d^{-1})$ in September of 1998, when sea surface was frozen completely. Lithogenic particle flux accounted for 90% of the total flux, and showed a significantly negative correlation with the thickness of snow accumulation around the study site. It was suggested that the most of the lithogenic particles trapped in the bottles was transported by melt water stream from the surrounding land. Fluxes of Al, Fe, Ti, Mn, Zn, Cii, Co, Ni, Cr, Cd, and Pb showed similar seasonal variations with the total flux, and their averaged fluxes were 34000, 9000,960, 180, 13.8, 17.6, 3.0,2.1, 5.4, 0.02, and $1.5nmol\;m^{-2}d^{-1}$ respectively. Among the metals, Cu and Cd showed the most noticeable seasonal patterns. The Cd flux correlated positively with the fluxes of biogenic components while the Cu flux correlated with both the lithogenic and biogenic particle fluxes. The Cu flux peak in the late summer is likely related to a substantial amount of inflow of ice melt water laden with Cu-enriched lithogenic particles. On the other hands, the Cd flux peak in the early spring may be associated with the unusually early occurred phytoplankton bloom.

• 한국해양학회지:바다
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• 제8권4호
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• pp.357-368
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• 2003

남극 세종기지 앞에 위치한 마리안 소만의 여름 수층 구조과 부유물질 분산기작을 이해하기 위해 빙벽 앞에서 CTDT 연속측정을 하였으며, 측정기간 동안의 조석, 부유물질농도, 유속, 그리고 기상요인도 함께 분석되었다. 45 시간동안 1시간 간격으로 측정된 연속 수층 특성 분포에 의하면, 수심 0∼20 m에는 저온$.$저염$.$고탁도의 혼합 표층수가 존재하였고, 수심 20∼40 m에 고온$.$고염$.$저탁도의 최대수온층인 맥스웰 만 유입수가 나타난다. 그 아래의 수심 40∼70 m에는 주변 해수에 비해 저온$.$고탁도의 아빙하성 유출수인 중층 플름(빙하기저부)이 위치한다. 마지막으로 수심 70 m 이하에 나타나는 저층수는 저온$.$고염$.$저탁도의 특성을 보였다. 늦여름 (2 월초)에 연안의 높아진 설선에서 녹아 소만으로 유입하는 담수의 특성은 유입지역의 특성(지형, 빙하조건, 퇴적물의 구성 등)에 따라 수온과 부유물질농도에서 차이를 보였으며, 바람이 거의 불지 않는 측정시기 동안에는 저염$.$고탁도의 표층 플름이 유입지역에 제한적으로 나타났다. 지속적으로 강한 바람이 불 경우, 빙벽 앞에서 육성기원의 혼탁한 담수성 플름, 저온의 중빙하성 용승수/조수빙하 융빙수 그리고 맥스웰 만 유입수가 혼합되면서 표층에 혼합층(저온$.$저염$.$고탁도)이 발달하였다. 소만의 강수는 단기간 빙하성 유출 증가의 가장 큰 요인이며, 중빙하성 용승수의 발생은 조수빙하의 상태와 강수량이 크게 좌우하였다. 특히 많은 양의 강수로 인해 아빙하성 중층 플름의 유출량이 커지면서 중층 이하의 수심에 저염화를 초래하였다. 그러나 입자가 거의 없을 정도로 깨끗한 중앙 빙벽에서 나오는 중빙하성 용승수와 중층 플름의 유입량이 클지라도, 낮은 부유물질농도로 인해 육성기원 입자의 소만 퇴적율은 작을 것이다.