• 광물과 암석
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• 제35권2호
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• pp.111-123
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• 2022

본 연구는 자연계에서 가장 흔하게 관찰되는 두 그린 러스트(green rust) 광물인 carbonate green rust (CGR)과 sulfate green rust (SGR)을 공침법(co-precipitation)을 통해 각각 합성하고, 이들의 형성 메커니즘 및 이화학적 특성들을 체계적으로 규명하였다. X-선 회절(XRD) 분석 및 리트벨트 정련 수행 결과, 본 합성 조건에서 이차광물상 없이 이중층수산화물로서 CGR과 SGR이 합성됨을 확인하였다. 또한, 각각의 구조 파라미터는 CGR의 경우 a(=b)축 = 3.17 Å, c축 = 22.52 Å이고, SGR의 경우 a(=b)축 = 5.50 Å, c축 = 10.97 Å이며, 이들의 미결정 크기는 각각 (003)면 기준 57.8 nm와 (001)면 기준 40.1 nm로 밝혀졌다. 주사전자현미경/에너지 분산형 분광분석(SEM/EDS) 결과, CGR과 SGR은 모두 육각 판상의 전형적인 이중층수산화물 결정 형상을 보이지만 탄소(C)와 황(S)의 함량은 서로 다르게 나타났다. 퓨리에 변환 적외선(FT-IR) 분광 분석결과, 탄산염(CO₃^2-)와 황산염(SO₄^2-) 이온들이 각각 CGR과 SGR의 층간 음이온으로 밝혀졌고, 이는 XRD를 활용한 광물상 동정 결과와 잘 일치한다. 철 용액으로의 수산화이온(OH^-) 주입 시간에 따른 혼합 용액의 pH와 Eh, 그리고 잔류 철 농도의 비율(Fe(II):Fe(III)) 측정 결과, 시간에 따른 차이는 있지만 두 green rusts 모두 1단계 전구체 형성, 2단계 중간 생성물로의 상변환, 그리고 3단계 green rust로의 상변환과 에이징에 의한 결정성장으로 이어지는 결정 형성 메커니즘을 보이는 것으로 판단된다. 본 연구는 공침법을 통해 CGR과 SGR을 안정적으로 합성하고 이들의 형성 메커니즘과 이화학적 특성을 규명함으로써, green rust를 활용한 응용 연구 및 산업 활용에 원천 기초자료를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.49-55
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• 2023

달 극지방에 얼음이 존재한다는 사실을 발견하고 달 현지자원활용과 유인기지 건설에 국제적 관심이 증대되고 있다. 대기가 없는 달은 지구환경과 다르게 운석충돌, 우주방사선, 극한 온도편차의 위험에 노출되고 있다. 이러한 3대 위협요소로부터 유인 우주기지를 보호하기 위해 보호층 시공이 반드시 요구된다. 월면토를 보호층 시공 재료로 사용하는 것은 지구-달 운송에 필요한 비용 절감과 대량의 원자재 확보라는 관점에서 상당히 매력적이다. 또한, 별도의 제작 및 통합 일정을 위한 추가적인 시간이 필요치 않고 지구에서 재보급 없이 쉽게 수리 및 개조가 가능하다. 환경이 변하는 경우에도 유인 우주기지의 구조적 한계 내에서 보호층 두께 조절이 가능하다. 월면토를 이용한 보호층과 관련한 다양한 연구들이 진행되어 왔으나, 보호층의 요구조건에 대해서는 다양한 의견들이 제시되어 왔다. 본 논문에서 달 지상 3대 위협요소별로 상세히 살펴본 결과를 토대로 장기 유인거주를 위해서는 2m 이상의 보호층 시공이 필요한 것으로 판단하였다. 이를 기반으로 보호층 시공에 필요한 기술과 달 지상에서 급속으로 시공이 가능한 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수산과학회지
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• 제56권4호
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• pp.462-472
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• 2023

We investigated the physio-chemical and geochemical parameters in the spraying shellfish aquacultures (Yeoja and Gangjin Bay) to establish the systematic strategy for effective environmental management. Spatial variation of each parameter showed partially significant difference (P<0.05) between Yeoja and Ganjin Bay, inferring the discriminative progress (i.e., accumulation and degradation) of the autochthonous organic matter within the aquaculture environments. We additionally integrated various properties (e.g., water/sediment quality, natural hazard, and biological health) which may affect the biological growth within the aquaculture habitats based on the biogeochemical cycles related to environmental components and aquaculture species. We used a screening approach (i.e., one out-all out; OOAO) which can permit the assessment of the health levels of aquaculture species, the scoring for other parameters (seawater, sediment, and natural hazard) as three levels (excellent, moderate and poor) depending on the complex interactive properties occurring in the aquaculture environments. Actual, discriminative scores obtained via our case studies may confirm that these stepwise processes are effectively evaluated for optimal health conditions within the aquaculture habitats. Thus, this approach may provide valuable insights for effective environmental management and sustainable growth of aquaculture operation.

• 한국지구과학회지
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• 제39권2호
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• pp.178-192
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• 2018

본 연구의 목적은 야외지질답사 장소를 개발하고 과학적 모델의 사회적 구성을 야외지질학습에 적용하는 것이다. Orion(1993)의 가상의 공간(Novelty Space)과 2015 개정 교육과정 성취기준을 고려하고 답사 장소를 개발하였다. G 영재 교육원 과학과 8명 학생을 대상으로 '관악산 형성과정'이라는 것을 주제로 하여 총 5차시 분량의 과학적 모델의 사회적 구성을 활용한 야외지질학습을 실시하였다. 야외지질학습 전후로 1차시 분량의 설문 검사를 통해 학생들의 개념 이해 정도를 파악하고, 심층 면담에서는 개념 확인과 야외지질학습의 정의적인 면을 다루었다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 야외 답사 장소는 계곡 하류와 상류로 각각 명명하였고 변성암, 화강암, 절리, 포획암, 광물 입자를 관찰하도록 구성하였다. 두 번째, 사전 조사에서 관악산은 화산으로 만들어졌다고 응답한 학생이 7명이었다. 반면, 야외지질학습이 종료된 이후에는 7명 학생이 화강암의 형성과정을 설명하고 변성암을 예시로 지질시대를 이야기 하는 것으로 시간적인 스케일을 이해했음을 보여주었다. 더욱이 심층면담에서 지질학에 대한 낮은 성취를 보여주는 학생이 야외지질학습에 대해 긍정적인 답변을 주었다. 즉, 학습의 정의적인 면을 고려하였을 때 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성 활용이 효과적일 수 있다는 것을 보여준다. 이번 연구는 지질교육에 모델을 적용한 사례이고 동시에 교사에게 야외답사 장소를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 야외지질학습에 과학적 모델의 사회적 구성을 적용한 사례로서 의의가 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제18권3호
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• pp.142-161
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• 2013

해양에 대한 관심과 친근감을 함양하기 위하여 해양캠프 '여름바다학교' 프로그램을 개발하여 2004년부터 2012년까지 9년 동안 4학년에서 9학년까지 초등 및 중등학교 학생들에게 적용하였다. 여름바다학교의 프로그램은 스노클링 해상 훈련과 인근 해양관련 연구소 및 박물관 견학활동, 해양 관련 각종 체험 학습, 해양 및 지구과학 관련 야외답사 활동, 그리고 해양에 관한 다양한 주제의 강연으로 구성되었다. 본 해양캠프에 참가한 학생들의 정의적 및 인지적 특성 변화 및 해양학적 소양 변화를 평가하기 위한 9가지의 설문지를 작성하여 실시하였다. 통계 분석 결과, 여름바다학교 시행 후 정도의 차이는 보이나 모든 학생들이 해양에 대한 흥미, 호기심, 열정 등 정의적 특성이 향상된 결과를 보였다. 13가지 소양 항목으로 분석한 해양에 관한 인지적 특성도 40%가 향상된 것으로 나타났다. 여름바다 학교에 대한 학부모들의 반응도 조사 분석하여 제시하였다. 초기에는 전공분야로서 해양에 대한 관심이 크지 않았던 몇몇 학생들이 수 년이 지난 후 앞으로의 전공 분야로 해양학을 선정한 사례도 발견되었다. 이는 해양캠프 활동이 해양 분야의 잠재적 과학영재의 지원 체계로서 성공적인 기능을 한 것으로 평가된다. 본 연구는 여름 해양캠프 활동의 장기 수행이 학생들의 과학에 대한 잠재적 능력이 즉각적으로 나타나지 않더라도 가까운 미래에 발현하게 할 수 있는 긍정적인 효과가 있음을 보였다. 이는 차세대 해양 인력 양성을 위해 과학 캠프와 같은 프로그램들이 좀 더 발전적으로 개발되고 수행될 수 있도록 정책적 지원이 필요함을 시사한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.669-676
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• 2018

달의 과학적 기술적 경제적 가치가 증대됨에 따라 세계 주요 우주국들은 달 자원 개발 및 달 기지 건설을 위한 로드맵을 수립하여 달 탐사 사업을 단계적으로 수행하고 있다. 또한 달 표면에 전초기지를 건설하기 위해서는 막대한 양의 자원을 지구로부터 수송해야하므로, 달 표면에 존재하는 자원을 활용하는 현지 건설기술(Lunar In Situ Construction Technology)이 개발 중이다. 하지만 달 지형과 자원은 달 내부의 지각 및 화산활동과 달 외부로부터의 태양광, 운석 충돌 등으로 인해 지역별로 다양한 특성을 지닌다. 이에 본 논문에서는 달 자원의 공간적 분포분석을 통해 현지 건설기술의 적용을 위한 고려사항을 제시하였다. 더불어 달 기지 건설을 위해서는 달 착륙선의 안정적인 착륙과 로버의 이동 용이성을 고려해야 하므로, 달 건설 후보지역 선정을 위한 지형조건을 함께 제시하였다. 현재 달 궤도선으로부터 주로 관측되는 달 지형 및 자원 정보는 낮은 공간해상력과 함께 달 표면에 국한되는 제약점이 있다. 향후 전개될 로버 중심의 달 탐사는 달 현지 건설기술 개발과 달 기지 건설후보지 선정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제24권3호
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• pp.24-35
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• 2019

It is known that ${\delta}^{13}C_{DIC}$ (carbon-13 isotope of dissolved inorganic carbonate (DIC) ions) of water increases when dissolved $CO_2$ degases. However, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ could decrease when the pH of water is lower than 5.5 at the early stage of degassing. Laboratory experiments were performed to observe the changes of ${\delta}^{13}C_{DIC}$ as $CO_2$ degassed from three different artificial $CO_2$-rich waters (ACWs) in which the initial pH was 4.9, 5.4, and 6.4, respectively. The pH, alkalinity and ${\delta}^{13}C_{DIC}$ were measured until 240 hours after degassing began and those data were compared with kinetic isotope fractionation calculations. Furthermore, same experiment was conducted with the natural $CO_2$-rich water (pH 4.9) from Daepyeong, Sejong City. As a result of experiments, we could observe the decrease of DIC and increase of pH as the degassing progressed. ACW with an initial pH of 6.4, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ kept increasing but, in cases where the initial pH was lower than 5.5, ${\delta}^{13}C_{DIC}$ decreased until 6 hours. After 6 hours ${\delta}^{13}C_{DIC}$ increased within all cases because the $CO_2$ degassing caused pH increase and subsequently the ratio of $HCO_3{^-}$ in solution. In the early stage of $CO_2$ degassing, the laboratory measurements were well matched with the calculations, but after about 48 hours, the experiment results were deviated from the calculations, probably due to the equilibrium interaction with the atmosphere and precipitation of carbonates. The result of this study may be not applicable to all natural environments because the pressure and $CO_2$ concentration in headspace of reaction vessels was not maintained constant as well as the temperature. Nevertheless, this study provides fundamental knowledge on the ${\delta}^{13}C_{DIC}$ evolution during $CO_2$ degassing, and therefore it can be utilized in the studies about carbonated water with low pH and the monitoring of geologic carbon sequestration.