• 한국해양학회지:바다
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2012

본 연구는 김속식물 3종의 생장과 단포자방출에 미치는 해양심층수의 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 해양 심층수와 표층수는 각각 강원도 고성군 근해와 연안의 수심 600 m와 표층에서 채수하였으며, 김속식물은 강원 연곡에서 오카무라돌김($Porphyra$ $okamurae$), 경남 통영과 남해에서 각각 넓은둥근돌김($P.$ $suborbiculata$ f. $latifolia$)과 큰방사무늬김($P.$ $yezoensis$ f. $narawaensis$)을 채집하였고, 이들 재료로부터 단포자를 채묘하여 실험에 사용하였다. 3종 가운데 넓은둥근돌김의 생장이 가장 빨랐으며 이때의 배양조건은 심층수구의 $15^{\circ}C$, 단일조건(10L:14D)으로 나타났다. 김속식물 3종의 생장은 심층수와 혼합구의 단일 및 $10^{\circ}C$와 $15^{\circ}C$ 조건에서 빠르게 나타났다. 배양중인 엽체로부터의 단포자는 배양 3주 이내에 양광주기하의 $10-25^{\circ}C$에서 모두 방출이 이루어졌다. 이상의 결과로부터 김속식물의 생장과 단포자방출은 표층수보다 심층수에서 빠른 것으로 나타났고, 이 결과를 심층수를 이용한 재배종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단되며 특히 심층수를 방출된 단포자의 배양에 활용할 경우 여름철에도 실내재배가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권1호
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• pp.42-46
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• 2004

해양심층수는 겨울철 표층수의 냉각으로 인하여 동해 고위도 지역인 극 지역에서 형성된 후 점차로 표층수와 혼합이 차단된 상태로 순환한다. 하구역 혼합만큼 뚜렷하지는 않지만, 지하염수는 순환해수와 지하수의 혼합물기다 높은 삼투압을 가지고 있는 해수는 바다와 연결된 대수층으로 스며들어 지하수와 혼합하게 된다. 해양심층수와 지하염수의 자원특성을 파악하기 위하여 이들 수괴의 기원과 성분 및 각 수자원에 대한 수질 특성과 자원 안정성을 조사하였다. 해수 중 산소와 수소 동위원소 비는 0‰, 인 반면, 지하염수는 지표수의 순환선(meteoric water line) 위에 있거나, 벗어나는 경우도 있다. 이러한 현상은 두 수괴가 다른 기원을 가지고 있다는 것을 의미한다. 해수에 용존 된 주성분 이온(Na, Ca, Mg, K) 들은 각각 일정한 성분비를 이루고 있다. 그러나 지하염수에서 이들 주성분 원소들의 일정성분비의 법칙이 성립하지 않는 것이 관측되었다. 그 이유는 주변 토양과 지하수 사이의 화학적 반응에 기인한다. 또한 해양심층수는 지하염수에 비하여 기능성 미량 원소들이 풍부하고 생물학적 친하력이 높은 반면, 유해한 박테리아와 인공 오염물이 적은 특성을 가지고 있으며, 자원적인 측면에서도 안정성을 가지고 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권3호
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• pp.198-207
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• 2012

본 연구에서 식물플랑크톤 뿐 아니라 동물플랑크톤을 포함하는 생태계 모델을 이용하여 해양 심층수의 해역 비옥화의 효과를 검증하였다. 모델은 2종의 식물플랑크톤, 3종의 동물플랑크톤, 질산염, 암모늄염, 규산염, 입자성 유기질소, 용존 유기질소, 입자성 규소 총 11개 요소로 구성된 NEMURO에 기초하고 있다. NEMURO의 11개 요소 외에도 두 종의 식물플랑크톤내 질소 셀 쿼터와 대형 식물플랑크톤내 규산염 셀 쿼터를 추가하였다. 해역 비옥화 효과를 조사하기 위해서 이즈 오시마 섬에서 실험을 실시하였지만, 본 실험에서 심층수의 유무에 의한 명확한 차이를 확인할 수 없었다. 이 실험 결과의 원인들을 모델 시뮬레이션에 의해 조사하였으며, 그 원인의 하나는 실험에 사용된 표층수의 높은 영양염 농도이다. 다른 원인은 무기질소 섭취율이 $NH_4$에 대한 $NO_3$의 비율에 관련되어 있으므로 무기질소의 총 농도의 증가가 광합성 속도를 반드시 증진시키지 않는다는 것이다. 이 모델로 실험 결과들을 재현할 수 있었기 때문에 우리는 이 모델을 이용하여 해양 심층수에 의한 해역 비옥화의 효과를 검증하였다. 해양 심층수의 공급 간격이 너무 짧거나 해양 심층수의 양이 너무 많을 때 해역 비옥화 효과는 나타나기 어려운 것으로 밝혀졌다. 해양 심층수의 첨가가 너무 비번하거나 너무 많이 첨가하면 플랑크톤 농도의 희석이 식물플랑크톤의 광합성 증진 효과를 초과해 버린 것으로 추측된다.

• 에너지공학
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• 제8권4호
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• pp.567-575
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• 1999

한국동해 연근해역의 표층수온은 일반적으로 온대해역에서의 표층수온과 같이 계절변화를 하지만, 심층에서는 연중 1 $^{\circ}C$이하의 온도를 유지하는데 동해고유수로 인하여 표층의 온수와 심층의 냉수간의 온도차를 이용한 해양온도차 발전의 충분한 잠재성이 있다. 해양온도차 발전의 제 1 조건인 표층수와 심층수간의 온도차에 관련된 한국 동해의 해양 환경적 특성을 정량화 하고자 온도차에 대한 연평균, 연진폭, 연위상을 구하고 연중 15$^{\circ}C$이상의 온도차가 유지된는 기간을 일일 단위로 표현하였다. 한국동해 연근 해역 중 온도차 발전의 최적합 해역은 포항 동쪽 35km 해역 (36$^{\circ}$05'N, 129$^{\circ}$48'E)에서 55km 해역 (36$^{\circ}$05'N, 130$^{\circ}$00'E)까지로 조사 연구되었다. 이들 최적합 해역에서는 온도차는 8월의 경우 누년 평균 약 24$^{\circ}C$로 나타났으며, 년 중 15$^{\circ}C$이상의 온도차가 유지되는 기간은 최대 215일 (5/5-12/10)로 나타났다. 아울러 이 해역에서 온도차의 연진폭은 6$^{\circ}C$이며 , 연위상은 236$^{\circ}$로 계획성있는 전력생산을 할수 있을것으로 사료된다. 한국 동해 연근해역에서 표층으로부터 수직으로 최단거리에 존재하는 동해고유수(수온 1$^{\circ}C$이하의 해수)의 수심에 대한 계절변화는 평균 300m를 중심으로 하여 50m 미만의 작은 변동폭을 나타내었다. 향후 이러한 안정된 위치를 나타내는 심층 냉수를 에너지로 전환하기 위한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권2호
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• pp.111-119
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• 2014

이 연구에서는 동해의 해수 중 방사성탄소의 분지별 비교 및 시간에 따른 변화를 이해하고자 하였다. 1999년 동해의 일본분지, 울릉분지, 야마토분지 3개 분지에서 총 5개의 정점에서 채취한 시료로부터 방사성탄소를 분석하였다. 동해의 방사성탄소는 일반적인 대양에서의 분포와 유사하게 표층에서 2000 m 수심까지 가파르게 감소하는 양상을 보이며, 2000 m 보다 깊은 수심에서는 일정한 값을 보였다. 분지별로 방사성탄소의 수직분포를 비교해 보면, 3개의 분지의 표층(<200 m)에서 방사성탄소 값은 63~85‰ 이내로 유사하였으나 200~2000 m의 중층수에서는 분지별로 최대 60‰까지 차이가 나타났다. 중층수의 방사성탄소는 일본분지, 울릉분지, 야마토분지 순으로 높은 값이 나타나는데, 이는 중층수 순환의 형태와 그 분포가 일치한다. 2000 m 보다 깊은 수심의 저층수에서는 방사성탄소가 분지별로 뚜렷한 차이 없이 모든 분지에서 -80~-60‰ 내의 값을 보인다. 동해 표층수에서는 시간에 따라 매년 약 2‰씩 ${\Delta}^{14}C$ 값이 감소하였다. 반면, 동해 심층에서의 방사성탄소는 세개의 분지 모두 시간에 따라 증가하고 있다. 동해 중앙수의 방사성탄소는 매년 약 3.3‰ 증가하고 있는데, 이는 심층수나 저층수보다 시간에 따라 빠르게 증가한다. 심층수와 저층수에서는 방사성탄소가 1990년대 중반까지 증가하다가 1995년 이후로는 거의 증가하지 않고 일정한 값을 보인다. 심층수와 저층수에서의 ${\Delta}^{14}C$ 값의 시간에 따른 변화는 동해의 심층수 형성의 시간적 변화와 연관지어 해석되어야 할 것이다. 향후 동해 해수순환의 변화를 이해하기 위하여 방사성탄소 연구가 지속되어야 할 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권1호
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• pp.46-52
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• 2011

본 연구에서는 폐쇄형 해양온도차발전 효율 향상 방안으로 재열기, 재생기 및 다단 터빈을 적용하여 각 사이클 성능을 비교 분석하였다. 기화기 증발 열원으로 $26^{\circ}C$의 해양표층수를 이용하고 응축기 냉각 열원으로 $5^{\circ}C$의 해양심층수를 이용하는 것으로 가정하였고, 작동유체로는 암모니아를 적용하였다. 3가지 효율 향상 방안에 대한 사이클 효율, 응축기 및 증발기 용량 등 사이클 성능을 비교 분석하였다. 기본 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 재생기를 적용하기 위해서 사이클 시뮬레이션을 수행한 결과, 재생기 부착을 위한 열교환 라인은 터빈 출구 작동유체와 펌프 출구의 작동유체를 열교환하는 것이 사이클 효율 향상에 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 기본 사이클에 유용도 0.9의 재열기를 적용한 결과, 터빈 2기를 적용시 사이클 효율이 3.14%로 증가하였고, 동일 총 출력에 대해서 응축기 및 증발기에 필요한 해양표층수 및 해양심층수량이 감소하였다. 사이클 성능 향상 방안으로 기본적인 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 재생기, 재열기 및 터빈 2기를 적용한 결과 기본 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 비해 효율은 약 6.5% 향상되었다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2006년도 추계학술발표회
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• pp.163-168
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• 2006

동해의 해양 심층수 자원 기반 환경 연구의 일부로 청결기술을 적용하여 해수 중의 용존성 미량금속 (Cd, Co. Cu, Ni. Ph. Zn) 농도 분포와 변화를 조사하였다. 강원과 경북 지역에 총 6개 정점을 선정하고, 각 지역마다 최대 채수 수심 각각 200-300m 와 500m 까지 시료를 채취하였다. 본 연구의 미량금속을 위한 연안해수 표준물질 (CASS-4) 의 분석 결과 각 원소 평균 회수율은 Co의 89.4% 에서 Cd 의 99.8%의 범위였다. 용존 미량원소의 분포는 해역 및 시기적인 변화가 다양하게 나타났다 Cd, Ni, Zn의 경우는 영양염 의존형으로 표층에서 낮고 저층으로 갈수록 증가하는 경향이 뚜렷하였다. 그러나 Co, Cu, Ph 은 수직적으로 불규칙적인 분포를 나타내었다. 본 연구의 통해 심층수 원수의 중금속 농도는 해역별 수질 기준과 먹는 물 기준을 만족하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제43권4호
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• pp.373-379
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• 2010

The artificial upwelling of deep seawater increases primary production. This study conducted a lab-scale experiment to investigate the growth of phytoplankton with the mixing ratio of deep and surface seawater. The chlorophyll content in the sample of pure deep seawater was highest, regardless of the phytoplankton groups. Nutrients contained in the deep seawater positively influenced the growth of phytoplankton. The optimum mixture to apply in an artificial upwelling system was a 1:1 ratio of deep and surface seawater. An experiment considering other environmental conditions, such as luminance and specific gravity, should be performed.

• 수산해양교육연구
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• 제23권3호
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• pp.425-432
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• 2011

하계와 추계사이 황해저층냉수괴의 분포양상과 영양염 특성을 파악하기 위하여 2006년 9월에 황해 내 15개 정점에서 수온, 염분, 영양염류 등을 조사하였다. 9월에 연구해역의 표층수는 $20^{\circ}C$ 이상을 나타내는 양자강 희석수가 분포하고, 30m이심층에서는 $10^{\circ}C$ 이하의 냉수괴가 분포하였다. 특히 50m이심층에서는 $8^{\circ}C$ 이하의 수괴가 북위 $35^{\circ}$까지 남하하고 있었으며 조사정점에서 우리나라 연안쪽보다는 중국연안쪽에 확장되고 있음을 나타내고 있었다. $8^{\circ}C$의 냉수괴가 분포하는 50m이심층에서의 염분은 33.5psu로 상대적으로 높게 분포하며 북쪽으로 밀려 올라가고 있는 형상으로 수온, 염분 전선역이 형성되고 있음을 보여주고 있다. 영양염류 등 총무기질소 농도분포는 냉수괴에서 표층수보다 2배 이상 높은 농도를 보여 저층에서 저온현상에 의한 난분해와 소모가 낮음을 보여주고 있다. 결과적으로 9월까지 지층냉수괴는 북위 $35^{\circ}$까지 남하하고 있으며 냉수괴 내 높은 영양염 농도를 함유하고 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1101-1105
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• 2014

해양온도차발전은 해양의 따뜻한 표층수와 차가운 심층수의 온도차를 발전에 이용하는 전도유망한 기술이다. 지속가능한 온도차를 이용하여 온실가스감축기술로서 활용할 수 있다는 장점을 가지는 반면, 시스템의 효율이 낮다는 단점을 가진다. 해양온도차발전의 낮은 시스템 효율을 개선하기 위해서는 성능이 우수한 터빈의 설계 및 개발기술의 확보가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 R32를 이용한 100kW급 해양온도차발전용 반경류터빈을 설계하였으며, CFD 해석을 통해 설계한 터빈의 성능을 검증하였다. CFD 해석결과를 참고하여 설계한 반경류터빈의 형상을 수정하였으며 이러한 과정을 반복하여 설계요구조건에 적합한 해양온도차발전용 반경류터빈의 최종 형상을 도출하였다.