• 대한원격탐사학회지
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• 제33권5_2호
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• pp.661-676
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• 2017

본 연구에서는 남한영역에 대하여 1 km 고해상도의 계절예측 기온자료를 생산하고, 생산된 예측자료의 성능을 높이는 새로운 방법을 제안하였다. 이 새로운 방법은 총 4가지 단계의 실험으로 구성되어 있다. 첫 번째 단계인 EXP1은 PNU CGCM에서 생산된 저해상도 계절예측 기온자료이며, EXP2는 EXP1의 결과에 역거리 가중법을 적용하여 생산된 남한영역의 1 km 고해상도 계절예측 기온자료이다. EXP3는 EXP2의 결과에서 위성고도자료인 ASTER GDEM을 이용하여 고도에 따른 기온변화를 추정한 후 이를 적용한 계절예측 기온자료이다. 마지막으로 EXP4는 EXP3의 결과에 유전자 알고리즘을 적용하여 모형의 예측결과 내 존재하는 계통적 오차를 보정한 결과이다. EXP1과 EXP2는 남한의 지형적 특성이 전혀 고려되지 않아 다른 실험에 비해 낮은 예측성을 보였으며, 특히 고도가 높은 관측지점에서 두 실험의 예측 성능이 더욱 낮았다. 반면, 위성에서 관측된 고해상도 고도자료가 적용된 EXP3와 EXP4는 고도가 증가함에 따라 기온이 감소하는 특징 등 지형적 특성을 효과적으로 표현하면서 높은 예측성능을 보였다. 특히, 유전자 알고리즘으로 예측값의 계통적 오차가 감소된 EXP4는 다른 실험과 비교하여 시간상관성, 관측으로 정규화된 표준편차, 정답률, 오답률 등 시간에 따른 변동성에 대해서 가장 높은 예측성능을 보였다. 이는 본 연구에서 제안한 새로운 방법을 통해 고해상도 격자의 질 높은 실시간 계절예보 자료를 효과적으로 생산할 수 있음을 의미한다.

• 한국지구과학회지
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• 제39권2호
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• pp.119-130
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• 2018

동아시아 지역의 에어로졸 광학정보에 대하여 천리안 위성에 탑재된 GOCI, MI, 그리고 Himawari 8 위성에 탑재된 AHI 센서들의 측정자료를 연세 에어로졸 알고리즘(YAER)을 이용하여 산출하였다. 본 연구에서는 각 센서에서 산출되는 에어로졸 광학두께(Aerosol optical depth, AOD)를 상호비교하고, 지상장비인 AERONET과의 검증결과도 보였다. 사용한 AOD 자료는 세 종류의 센서에서 최소반사도 방법(Minimum reflectance method, MRM)을 이용하여 산출된 AOD, 그리고 AHI에서는 단파적외선이용 지표면정보산출방법(Estimated surface reflectance from SWIR, ESR)을 이용한 방법의 AOD까지 총 네가지이다. 세 위성간의 산출결과에서 육지와 해양에서 일관된 결과를 보이고 있으나, MI와 GOCI에서는 구름제거에 한계가 존재하며 AOD의 과대 추정 문제가 보인다. 한편 지상장비인 AERONET과의 비교검증결과는 MI, GOCI, 그리고 AHI 의 MRM 방법, ESR 방법 에서 기대오차 내에 들어오는 비율(% within Expected error, EE)이 36.3, 48.4, 56.6, 68.2%로 각각 나타났다. MI의 경우는 단일 채널을 이용하여 에어로졸광학정보를 산출하고 있고, 계절에 따른 에어로졸 유형을 고정하고 있어, 다양한 오차가 포함되어 낮은 EE를 보이고 있다. 5, 6월에는 ESR 방법의 결과물은 높은 EE 를 나타내고 있는데 이는 GOCI, MI, MRM 방법 에서 사용하고 있는 최소반사도 방법보다 정확한 지면반사도를 산출하기 때문으로 추정된다. 이 결과는 AERONET 사이트 별로 RMSE 와 EE 로 설명하고 있으며, 검증한 총 22개 사이트 중 15개 사이트에서 ESR 방법이 가장 높은 EE 를 보이고 있고, RMSE는 13개 사이트에서 가장 낮게 나타났다. 또한 정지궤도 위성의 특징을 이용하여 시간대별 오차를 각 산출물 별로 보였다. 00~06 Universal Time Coordinated (UTC)에서 한 시간별로 최대로 나타나는 absolute median bias error 는 0.05, 0.09, 0.18, 0.18, 0.14, 0.09, 0.10 로 나타나며 00UTC에서는 GOCI 에서, 나머지 시간대에서는 MI에서 최대오차를 보였다.

• 과학교육연구지
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• 제42권1호
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• pp.49-65
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• 2018

천문학은 학생들이 쉽게 흥미를 느끼는 분야로 과학에 대한 호기심을 토대로 과학적 핵심역량 함양에 중요한 역할을 한다. 그러나 제한된 공간인 교실에서 이루어지는 학교 교육을 통해서는 천문학의 핵심 개념 이해에 필요한 공간적 사고를 발달시키기 어렵다. 주로 과학관에 위치하며 체험, 관람시설의 성격을 지닌 천체투영관은 시간과 공간의 제약을 넘어 천문학 개념을 교수할 수 있는 공간으로, 천체투영관에서 진행되는 비형식 교육은 정규교육과정을 보완할 수 있다. 본 연구에서는 천체투영관을 이용한 교육 프로그램을 개발하고 이를 초등, 중등, 고등학생에게 적용하여 천체투영관이 천문 개념에 미치는 효과를 살펴보았다. 국립대구과학관 1박 2일 캠프에 참가하여 천문 교육 프로그램을 수료한 학생을 대상으로 연구를 진행하였으며, 총 연구 기간은 8개월, 연구 대상 인원은 761명이다. 기존 캠프에서는 교실에서 방위, 별자리, 지구의 자전 등에 관한 수업을 진행하였는데 이와 동일한 내용을 천체투영관 수업용으로 개발하였으며, 수업 전과 후에 개념 이해 정도를 측정할 수 있는 검사 문항을 제작하였다. 이후 실제로 교실 수업 혹은 천체투영관 수업을 진행하여 수업의 효과를 비교하는 이질통제집단 전후검사 설계에 기초하여 연구를 수행하였다. 연구 결과 첫째, 천체투영관 수업은 교실 수업에 비해 방위, 지구의 자전, 별자리 개념 이해에 효과적이었다. 둘째, 성별이나 학생들의 사전 천문학 지식 정도 등과 같은 메타 요인과 무관하게 천체투영관 수업은 개념 이해도 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, 고등학생에게 천체투영관 수업은 교실 수업 이후 추가적으로 수행하는 야간 관측 활동과 동일한 효과가 있었다. 따라서 야간 관측이 불가능한 환경에서 천체투영관은 이를 대체할 수 있을 것이다. 종합하면 천체투영관은 학생들의 천문 개념 이해에 도움이 되는 효과적인 교육 수단이라 할 수 있으며, 보다 효율적인 활용을 위해 앞으로 더 많은 연구가 필요하다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제9권2호
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• pp.199-216
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• 2016

이 연구의 목적은 과학영재를 위한 개별화 교육과정 및 프로그램의 필요성에 관해 과학영재교육 담당 교사들은 어느 정도 인식하고 있는지를 과학영재 교육기관의 현실에 비추어 심층적으로 탐색하여 문제점들을 짚어보고, 이를 기반으로 하여 앞으로 보다 적극적인 과학영재 개별화 교육과정 및 프로그램의 적용 가능한 방향에 관해 시사점을 도출하는 것이다. 연구 참여자는 과학영재를 지도한 경험이 있고, 영재교육 혹은 과학교과교육 분야로 학위를 가지고 있는 현직 교사를 중심으로 15명을 섭외하여 심층 면담하였다. 연구 결과, 연구 참여자 대부분은 과학영재교육에 있어 이상적인 영재교육은 학생의 성향에 따른 개인적 요구를 이해해야 하고, 학생이 스스로 주도하는 연구방향이어야 한다는 내용으로 개별화 교육의 필요성을 인식하고 있었다. 과학영재 개별화 교육과 관련한 과학영재교육 기관 운영의 문제점으로 교사들은 재정적 지원의 감소를 가장 큰 문제로 들었으며, 교사의 소명의식 및 전문성이 매우 중요한 요소로 언급되었다. 시간, 장소의 제약과 함께 대학입시와 관련된 교육환경의 영향도 무시할 수 없다는 의견이 많았다. 영재교육기관 및 대상자의 과도한 확대와 표준화 된 측정 도구 및 프로그램이 없다는 것, 교사의 일관된 관찰 시스템이 부족하다는 의견도 많았다. 또한, 영재교육기관들의 획일화된 교육과정이 문제점으로 지적되었고, 이미 진행되고 있는 개별화 교육프로그램도 단점이 많고 미미하게 진행되고 있음을 지적하였다. 이에 따라 앞으로 과학영재 개별화 교육을 적용하기 위한 방향으로 교사들은 최적화 된 교육환경과 일관된 정책적 지원을 요구하였으며, 교사의 지속적 관찰이 가능한 시스템이 필요하다는 의견을 피력하였다. 또, 학생 요구에 부합하는 교육과정과 프로그램이 가장 우선시 되어야하며, 협동학습 내에서의 동료학습이 개별화 교육의 대안이 될 수 있다는 응답도 있었다. 이와 함께 개별화 교육에 따른 열등감을 극복하기 위한 처치가 뒤 따라야 한다는 의견도 많았다.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제24권2호
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• pp.163-186
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• 2009

한국에서의 미사일 개발은 미국이 안보를 제공하는 대가로 그 개발을 180 km로 한정되어왔고 같은 맥락에서 남.북한간의 긴장이 가져올 수 있는 또 하나의 전쟁 위험성을 사전 차단하기 위한 목적으로 한국의 핵무기 개발도 취소된 바 있다. 이러한 제한은 한국이 2001년 MTCR (미사일 기술 통제 체제)에 가입하면서 미사일 개발 허용 거리가 300 km로 연장되었지만 북한이 핵무기는 물론 대포동 1,2호 발사로 5,500 km 이상의 대륙간 탄도탄미사일에 이용되는 로켓 발사를 추진하면서 제한 없는 군비 발전을 진행하는 것과 대비된다. 한국이 최근 우주 산업 개발을 본격 진흥하면서 지구 저 궤도에 인공위성을 진입시키는 것에서 장래 지상 36,000 km의 지구 정지궤도에 위성 진입을 계획하는 것을 염두에 둘 때 이러한 제한은 언제인가 해소되어야 할 것이다. 한국의 우주 산업은 대개가 그러하듯이 소형 위성 제작과 이를 타국 발사체에 의뢰하여 발사, 그리고 우리의 발사체 개발이라는 3단계로 진행되고 있다. 이미 지나간 소형과학위성의 3차에 걸친 발사에 이어 현재 5개의 위성사업이 진행되고 있는 바, 이들은 다음과 같다: - 무궁화 위성 - 과학기술위성 - 다목적 실용위성 - 한별위성 - 통신해양기상위성 2008년 이소연 우주 비행사의 탄생으로 한국민들의 우주에 관한 관심이 제고되고 있는 가운데 2009년 8월 나로 1호 발사는 실패로 끝났지만 계속 추진하여야 할 우주 산업에 있어서 하나의 거쳐야 할 과정에 불과하다. 한국의 우주 관련 국내법은 1987년 제정된 항공우주산업개발촉진법, 2005년 제정된 우주개발진흥법, 2008년 제정된 우주손해배상법이 있으나 전자 2개의 법은 소관부서가 상이한 것에 연유하여 중복되어 있고, 일부 미비한 점이 있어 개선이 요망된다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.271-282
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• 2012

비정질 실리카겔은 Si와 O로 이루어진 가장 간단한 화합물로서, 표면에 다양한 구조의 물과 수산기, 그리고 합성과정에서 형성된 유기 리간드(ligand)를 함유하고 있어, 지권, 수권, 그리고 생물권의 상호작용을 이해하는 모델 시스템으로서 의미를 갖는다. 본 연구에서는 $^{17}O$ NMR 분광분석을 통해 비정질 실리카겔의 Si-O-Si와 Si-OH 산소 원자환경의 차이를 규명하고자 하였다. 이를 위해 $SiCl_4$의 수화반응을 통해 $^{17}O$이 집적된 비정질 실리카겔을 합성하였다. $^1H$과 $^{29}Si$ NMR 분광분석 결과, 비정질 실리카겔 표면에는 다양한 수소결합 세기를 가진 물과 수산기 이외에, Si-$O{\cdots}R$ 형태의 유기 리간드가 존재함을 확인하였다. 이와 같은 유기 리간드는 에탄올 또는 증류수를 이용해 비정질 실리카겔을 초음파 세척함으로써 상당부분 제거 가능하다. $^{17}O$ NMR 분광분석 결과, 짧은 펄스 길이($0.175{\mu}s$)를 이용한 $^{17}O$ NMR 스펙트럼에서 Si-O-Si와 Si-OH 산소원자 환경이 거의 구분되지 않고 나타나는 반면, 특정 실험조건($2{\mu}s$ 펄스길이)의 $^{17}O$ NMR 스펙트럼에서는 약 0 ppm에서 빠른 동역학적 특성을 가지는 Si-OH로 추정되는 피크가 관찰되었다. 이 피크는 비정질 실리카겔 표면의 유기 리간드가 제거됨에 따라 더 뚜렷하게 관찰되며, 이는 유기 리간드와 비정질 실리카의 산소원자 사이의 상호작용이 존재함을 지시한다. 이와 같은 상호작용은 비정질 실리카겔 표면의 수산기의 원자구조에 대한 정보를 제공하며, 이를 통해 규산염 지구물질의 탈수반응 기작에 대한 이해를 고양시킬 수 있다. 따라서 궁극적으로 지구물질의 탈수반응에 기인하여 일어나는 섭입대의 중간깊이(약 70~300 km)에서 일어나는 지진의 미시적인 원인에 대한 실마리를 제시할 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권6호
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• pp.744-758
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• 2009

본 연구에서는 2006-2008년 여름(6-8월)에 발생한 12개 낙뢰 사례에 대하여 기상청의 낙뢰관측 자료와 MTSAT-1R 위성의 적외(IR1) 및 수증기(WV) 채널 휘도온도를 이용하여 낙뢰 발생 시 위성영상 특성을 분석하였다. 낙뢰가 발생하지 않은 경우 IR1 채널의 휘도온도는 290-295K, WV 채널의 휘도온도는 245K 부근에서 최대 분포를 보인다. 그러나 낙뢰가 발생하는 경우, 강한 대류의 영향으로 두 채널 모두에서 휘도온도가 215K 이하로 낮아졌으며, 두 채널의 휘도온도차는 약 -50K에서 0K로 급격히 증가하였다. 뇌우 시스템의 발달 단계에 따라 차이는 있지만 원형 또는 타원형의 중규모 대류복합체에서는 그 대류 중심에서 많은 낙뢰가 발생하고, 스콜선 형 뇌우에서는 낙뢰가 선상으로 발생하는 특징을 보이고 있다. 낙뢰 발생빈도와 휘도온도는 중규모 대류계에서는 휘도온도에 관계없이 비교적 높은 상관성을 보이나 스콜선 형에서는 휘도온도가 낮을 때만 높은 상관성을 보인다. 또한 낙뢰는 두 채널의 휘도온도가 215K 이하, 휘도온도 차가 -3-1K 이고, IR1 채널의 국지표준편차가 급격히 증가하다가 감소하는 지역에서 많이 발생하는 특징을 보였다. 그러나 위 조건은 선상으로 발생하는 낙뢰의 경우 탐지 정확도가 비교적 높지만, 중규모 대류복합체가 소멸단계에 이르러 모루운이 광범위하게 확장된 경우에는 탐지 정확도가 낮다. 따라서 휘도온도의 특성을 이용하여 낙뢰를 탐지하기 위해서는 보다 많은 사례와 다른 채널의 자료를 이용하여 낙뢰 발생시의 위성영상 특성을 정교화하여야 할 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제30권2호
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• pp.196-209
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• 2009

2005년 1월부터 12월까지 지속적으로 몽골과 중국 북부의 사막과 건조지대에서 모래폭풍의 발생, 이동 그리고 한국에서 먼지침전(황사)을 모니터링하였다. NOAA 위성의 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer) 관측 자료를 직접 수신하여 false colour 합성영상을 만들어 모래폭풍의 발생과 이동 사례를 중점 분석하였다. 또한 모래폭풍 발원지의 풍하측에 위치한 한국 중부의 청원에서 PM10 농도가 $190{\mu}g\;m^{-3}$ 이상인 황사 사례에 대한 PM10, PM2.5농도와 시정 그리고 $O_3,\;NO_2,\;CO,\;SO_2$ 농도의 변동을 분석하였다. 2005년에는 발원지에 적설과 강력한 고기압, 저기압의 이동이 미흡하여 강한 모래폭풍의 발생이 적었고 한국에서도 황사의 발생 빈도가 1997-2005년의 평균과 비교하여 적었다. 한국에는 2005년 총 7회, 11일간의 황사 사례가 발생하였다. 여름에는 발원지가 습하고 바람이 약해 모래폭풍의 발생이 적었으며, 한국에서도 황사의 발생이 없었다. 발원지에서 발생한 모래폭풍이 중국의 대도시와 산업지대를 거치지 않고 한국으로 직접 이동할 경우, 먼지침전에 따른 PM2.5 농도는 PM10 농도의 20% 이하였다. 그러나 모래폭풍이 중국 동부의 산업지역을 거쳐 한국으로 이동할 경우 인위적 대기오염 물질이 함께 유입되어 PM2.5 농도가 증가하여 PM10농도의 25%이상을 나타내었다. 또한 2005년에는 사막에서 날아온 모래 먼지의 PM10농도가 $190{\mu}g\;m^{-3}$ 이하여서 황사로는 미흡한 5개 이상 사례를 관측 및 분석하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.128-139
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• 2022

백두산 성층화산체와 천지 칼데라 외륜산 정상부에 분포하는 홀로세에 분화한 규장질 화산암 시료와 플라이스토세 개마용암대지와 장백산순상화산체의 고철질 화산암 시료의 암석화학적 특징 분석을 통해 지체구조적 위치를 알아보았다. 백두산 화산지대에서 초기 고철질 분출물들은 개마용암대지와 장백산순상화산체를 형성하였으며, 대부분 알칼리계열의 현무암에서 조면현무암 또는 서브-알칼리(쏠레이아이트) 현무암에서 현무암질안산암의 성분이며, 백두산 성층화산체와 천지 칼데라 정상부 부근의 홀로세 분출물은 대부분 규장질의 조면암에서 유문암 성분이다. 고철질 화산암류와 규장질 화산암류 사이의 SiO₂ 54-62 wt.%가 결핍된 쌍모식 조성을 나타낸다. 이는 마그마작용이 지각내 신장형 지체구조적 위치에서 발생하였음을 지시하는 단서가 될 수 있다. 지구조판별도에서 고철질 화산암류들은 판내부 또는 판내부 알칼리암과 쏠레이아이트암의 영역에 구분되어 도시되는데 이는 TAS성분도의 결과와 잘 일치한다. 규장질 화산암류들은 규장질 화강암류에 적용하는 판별도에서 판내부화강암(WPG)의 지체구조적 위치에 도시된다. 지구조 판별도에서 판의 섭입과 관련한 도호 또는 대륙연변호의 영역에는 도시되지 않으며, 모두 판내부 영역에 도시된다. 미량원소 함량을 원시맨틀값으로 표준화한 거미도에서 섭입대 화산암류에서 특징적으로 나타나는 Nb, Ti 의 부(-) 이상을 나타내지 않으며, OIB와 유사한 패턴을 나타낸다. 미량원소 함량 조성은 섭입대에서 유래된 마그마 작용에 연관된 의미있는 증거를 나타내지 않는다. 이는 백두산화산지대의 마그마작용이 판내부 환경에서 있었음을 지시한다. 이들 화산암류의 판내부 지체구조 위치는 이 지역에서 발생하는 천발지진의 진원 깊이와도 조화적이다. 백두산화산지대의 화산암석들은 신생대 동안 맨틀 물질의 용승에 의한 판내부 화산활동의 결과로 해석된다.

• 지질공학
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• 제32권1호
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• pp.113-126
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• 2022

북극해 아메라시아 분지(Amerasia Basin)에 속한 척치 해저평원(Chukchi Abyssal Plain)의 지구조 역사(tectonic history)는 혹독한 해빙 조건으로 인한 관측 부족으로 인하여 아직 밝혀지지 않았다. 지구조역사에 대한 여러 경쟁 가설들은 형성 시기로는 중생대에서 신생대까지, 지각 유형으로는 과도하게 확장된 대륙 지각에서 해양 지각까지, 형성 기작으로는 평행/부채꼴 균열에서 평행이동까지의 광범위한 범위를 갖는다. 2018년(ARA09C 항차)과 2021년(ARA12C 항차)에 쇄빙연구선 아라온을 이용해 해저평원의 수심 2,160~2,250 m 범위의 3개 정점에서 해양지각의 연령 결정에 필수적인 역할을 하는 해양지열의 관측이 이루어졌다. 해양지열 정점은 약 40 km에 걸쳐 확장축에 수직으로 위치한다. 퇴적물 코어 시료의 실험실 열전도도로부터 보정된 현장 열전도도를 사용하면, 관찰된 해양지열은 54~60 mW/m² 범위를 보인다. 해양지각을 가정할 때, 해양지열 관측결과는 형성 시기로서 후기 백악기(중생대)에 해당한다. 추정된 연대는 후기 중생대-신생대 동안 마카로프 분지가 열리면서 척치 해저평원 형성이 활성화되었다는 가설을 뒷받침한다. 이 시기는 동쪽으로 해저평원에 인접한 척치 보더랜드(Chukchi Border Land)의 열개 현상 발생과 동시대이다. 본 연구의 해양지열 관측결과로 퇴적물 내 가스하이드레이트 안정영역 하부(the base of the gas hydrate stability zone)의 위치가 추정되었고(332~367 mbsf), 이는 척치 고원(Chukchi Plateau)에서처럼 가스하이드레이트와 연관된 해저면 모사 반사면을 식별하는 데 도움이 될 것이다. 척치 해저평원의 정확한 형성 과정과 맨틀 열구조에 대한 이해를 높이기 위해 해양지열 관측을 포함한 추가적인 지구물리 탐사가 필요하다.