• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.588-598
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• 2020

해양환경과 기상연구 거점으로서의 중요성에도 불구하고, 수중에 잠긴 화산섬, 이어도의 퇴적물과 해양지질학적 연구는 부족하다. 이 연구의 목적은 이어도 해저에 분포하는 퇴적물의 종류와 분포양상, 그리고 그 퇴적물의 기원지를 밝히는 것이다. 이를 위해 이어도와 그 주변에서 박스코어러를 사용하여 25점의 표층퇴적물을 획득하였으며, 퇴적물 입도분석과 XRD 점토광물 분석을 수행하였다. 이어도의 정봉은 북부에 존재하며, 남부는 파식대지가 나타난다. 따라서 화산체의 남부는 파랑에 의한 침식작용으로 사라지고, 북부에 일부만 살아남은 것으로 해석된다. 입도분석결과, 패각과 산호편을 포함하는 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체와 파식대지에 주로 분포하며, 니질 퇴적물은 이어도 주변해역의 깊은 곳에 나타난다. 점토광물은 일라이트가 대부분을 차지하며, 녹니석과 카올리나이트 순으로 풍부하다. 삼각도표에 도시한 결과, 세립질 퇴적물은 모두 양쯔강(장강) 기원 영역에 도시되었다. 결과적으로 조립질의 자갈과 모래 퇴적물은 이어도 화산체의 풍화침식의 산물과 서식 생물의 골격, 껍질로서 운반과 퇴적과정에서 파랑이 주요한 역할을 한 것으로 해석되며, 반면에 세립질 퇴적물은 여름철 장강으로부터 이어도 해역으로 유입된 것으로 보인다. 이와 같이, 이어도의 퇴적작용은 여름철 장강 유입수와 태풍의 영향이 큰 것으로 해석된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.965-972
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• 2022

본 연구는 10톤 미만 어선의 내항성능 기반의 해양활동 기준 마련을 위한 기초 연구이다. 10톤 미만의 어선은 우리나라 등록어선의 약 95%를 차지하고 있고 항해, 조업 등의 해양활동 중에 사고와 인명손실도 많이 발생하고 있다. 이에 따라 해양수산부에서는 어선 출항통제기준을 정하여 풍랑주의보 발효 시 어선의 운항을 제한하고 있지만 선박톤급과 파고에 따른 기준 없이 동일하게 적용하고 있어 해양활동 시 파고에 의한 선박의 동요에 많은 차이가 있을 수 있다. 파고에 의한 선박의 동요는 승선감 및 장비의 성능을 떨어뜨려 해양사고의 요인이 될 수 있으므로 항해, 조업 등 안전한 해양활동 확보를 위해서 파랑 중 내항성능 검토가 필요하다. 하지만 어선에 대한 내항성능 기반 기준 마련 검토는 부족한 실정이다. 이에 따라 우리나라 연안조업어선 10톤급(G/T 9.77톤) 어선을 대상으로 내항성능을 평가하였고 설정된 내항성능 평가 기준의 Operation과 Survival 기준을 적용하여 유의파고와 선속에 따른 해양활동 충족 정도를 해석하였다. 해석 결과 횡동요는 유의파고 0.4m부터 Operation 기준을 초과하였고 유의파고 2.2m부터 Survival 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 종동요는 유의파고 1.7m부터 Operation 기준을 초과하였고 유의파고 3.0m까지 Survival 기준은 넘지는 않았으나 횡동요가 유의파고 2.2m부터 Survival 기준을 초과한 상태로 안전하다고 할 수 없다. 따라서 10톤 미만 어선은 풍랑주의보 발효 전까지 출항은 가능하나 해양활동 관련하여 내항성능 평가 기준에는 충족하지 못한다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 10톤급 어선을 대상으로 제한적으로 평가 되었으나 해양활동 기준 마련에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제25권8호
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• pp.774-783
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• 2004

다중채널 탄성파 자료를 이용하여 낙동강 하구 삼각주 지역 연약지반의 지반 특성을 구하기 위하여 S파 속도와 Q$s^{-1}$ 구조를 구하고 이를 시추조사 결과와 비교하였다. 다중채널 신호의 분산곡선을 역산하여 S파 속도구조를 구하고 감쇠지수(attenuation coefficient)를 구하였다. 다중채널 신호 중 음원에서 가장 가까운 신호를 기준 신호로 정하고 10 Hz에서 45 Hz 사이의 주파수에 대하여 거리에 따라 기준 신호에 대한 진폭의 비가 감소하는 정도를 나타내는 기울기를 구하여 감쇠지수를 결정하였다. 이 감쇠지수를 역산하여 지반 최상부 8 m 층의 S파 속도와 함께 Q$s^{-1}$를 구하였다. 이 지역의 시추조사에 의하면 이 지역의 지층은 크게 상부 4 m 실트질 모래층과 하부 4 m 실트질 점토층으로 나누어진다. 표면파 역산에 의해 구해진 S파 속도와Q$s^{-1}$를 시추조사 결과와 비교해보면, 상부 실트질 모래층에서 S파 속도의 공간적 해상도는 약 80m/sec로 하부 실트질 점토층의 속도 40m/sec보다 상대적으로 높은 값을 보인다. 각 층에서 S파 속도의 공간적 해상도는 뚜렷하다. Q$s^{-1}$의 공간구조는 상부 실트질 모래층에서 약 0.02를 보이고 하부 실트질 점토층에서 0.03으로 증가하는 양상을 보인다. Q$s^{-1}$의 공간적 해상도는 상부 약 5 m 구간에서는 양호하나 그 보다 깊은 곳에서는 공간적 해상도가 아주 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이 조사지역에서는 실트질 모래층에서 실트질 점토층보다 높은 S파 속도가 나타나고 낮은 Q$s^{-1}$ 값을 보인다. 그러나, 지반의 S파 속도와 Q$s^{-1}$를 결정하는 다른 많은 요인들이 있으므로 이를 일반화하기 위해서는 연약지반의 S파 속도와Q$s^{-1}$에 관한 자료와 연구가 집적되어야 할 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제28권4호
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• pp.343-355
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• 2009

이 연구는 지역의 소리환경의 정체성을 회복하고 소리문화로 계승/발전시키기 위하여, 그 지역의 소리경관 자원을 발굴하여 보존하고 육성하기 위한 방안을 마련하기 위한 조사연구이다. 이러한 목표를 위해, 이 연구는 한국의 서남해안의 섬인 홍도를 대상으로 주민의 면담조사와 소리들으며 걷기를 이용한 관찰조사를 수행하였다. 조사결과, 홍도에서 들을 수 있는 소리는 새소리, 파도소리, 바람소리, 갈매기소리, 몽돌구르는 소리 등의 자연의 소리, 그리고 뱃고동소리, 선박의 안내방송, 관광객들의 말소리, 교회의 종소리, 등대의 에어사이렌 등의 인공의 소리에 이르는 많은 소리가 있는 것으로 확인되었다. 또한 연구의 결과, 홍도의 고유한 사운드스케이프를 회복하기 위해서는 몇가지 방안을 배려할 필요가 있는 것으로 조사되었다. 즉, 선박 안내방송의 효율적 운영개선, 몽돌해수욕장의 선착장 이전, 당산제 행사의 운영 및 관리, 홍도 등대 및 무종의 보존 및 관리, 마을 복개하천의 복원 및 정비, 마을 공동어시장의 운영 및 관리, 풍어제 및 홍어축제의 복원, 홍도운동회의 운영관리, 뱃고동소리의 음질 변경, 상여소리 등의 민속문화자원의 복원, 생태자연환경 및 도서해양환경의 보존활동, 지역의 활력과 매력을 위한 어메니티 증대를 꾀하는 방안이 필요한 것으로 파악되었다. 또한 많은 관광객들이 이러한 홍도의 사운드스케이프의 정체성과 소리환경의 중요성을 깨닫고 홍도의 사운드스케이프를 직접 체험하고 느낄 수 있도록 하기 위한 소리지도 (Sound Map)를 작성하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권6호
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• pp.549-558
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• 2012

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽(Noise barrier)을 고려한다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽 사이의 음파 투과를 모사하였다. 결정의 위상과 형상변화를 묘사하기 위해서 레벨셋 방법(level set method)을 사용하였다. 레벨셋 방법에서는 초기 영역을 고정시킨 상태에서, 레벨셋으로 표현되는 임시적 경계(implicit moving boundary)를 변화시킴으로써 복잡한 형상을 다룰 수 있다. 몇몇 수치적 예제를 통해, 제시된 방법의 적용성을 검증하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제11권1호
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• pp.15-25
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• 2008

지각구조 연구에서 해저면 지진계(OBS)의 위치정보는 OBS-에어건 탄성파 탐사에 있어서 매우 중요한 변수들중의 하나이다. 이 변수의 정확도을 향상시키기 위해 우리는 이용 가능한 음향 트랜스폰더에 의한 거리 정보와 함께 에어건 발파 자료와 수심 자료를 이용하여 OBS 위치를 결정하는 새로운 방법을 개발하였다. 음향 트랜스폰더로 얻은 거리 자료가 3 지점 미만의 것일 때에는 에어건 발파에 의해 발생하여 OBS에 기록된 수중 직접파의 주시가 OBS 위치 결정에 매우 중요한 정보로 활용된다. 그 새로운 방법은 두 단계로 이루어져 있다. 첫 번째 단계에서는 광역 검색이 이루어지는데 이는 수심 격자상에서 에어건 발파로부터 나온 수중 직접파의 관측 주시와 트랜스폰더 시스템을 사용하여 얻은 음향 거리로 설명할 수 있는 가장 가까운 노드를 찾는 것이다. 만약 OBS가 위치한 해저면 지형이 매우 험하다면 정밀한 2D 수심 데이터의 사용이 가장 중요하다. 국부적으로 수렴하는 최소값에 빠지지 않기 위해 첫 번째 단계에서 얻은 노드의 위치는 두 번째 단계의 초기값으로 사용된다. 두 번째 단계에서는 비선형 역산법이 수행된다. 만일 OBS의 내부 시계가 큰 편차를 보인다면 이 방법을 사용한 최종 OBS 위치와 함께 내부 시계에 대한 보정 또한 이루어져야 한다. 우리는 여기에서 OBS 위치 결정에 사용한 각 측정값의 영향과 오차에 대해서도 토론하고자 한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.138-145
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• 2011

이 논문에서는 Monte Carlo method를 이용하여 주어진 파랑스펙트럼에서 위상차를 임의의 수 (random number)를 발생시켜 파형의 시계열 자료를 시뮬레이션하여 freak wave의 발생 특성을 살펴보았다. 여러 가지 상태의 해상상태를 스펙트럼법에서 정의한 유의파고 $H_s$와 유의파첨도 $S_s$의 조합을 이용해서 표시하였다. 유의파첨도가 동일한 경우에는 $H_s$가 커질수록 freak wave 발생 확률이 낮아지며 $H_s$가 동일한 경우 유의파첨도가 커질수록 freak wave 발생확률이 높아진다. 주어진 해상상태에서 최대파고 $H_{max}$의 평균은 $S_s$의 값이 증가함에 따라 조금씩 증가한다. 그러나 freak wave의 평균파고는 $S_s$에 관계없이 일정한 값을 가지며 freak wave 파고의 평균은 $H_s$의 2배가 된다. $S_s$가 일정한 경우 $H_s$가 증가하면 파형의 평균 첨도(kurtosis)가 증가한다. 그러나 $H_s$가 일정한 경우 $S_s$가 증가하면 첨도의 평균은 감소한다. Freak wave 발생 기준인 이상지수(Abnormality index, AI)의 평균값은 $H_s$와 $S_s$에 관계없이 2.11 정도의 값을 가지며 AI의 최대값은 2.5-3.0 사이의 값을 가진다. 따라서 Linear focusing에 의해서 발생한 freak wave의 AI의 상한 값은 3.0 정도라고 추정할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.585-594
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• 2013

공진형 파동에너지 추출시스템은 권혁민 등(2010)에 의해 최초로 제안되었다. 본 시스템은 계류장치와 직렬발전기 그리고 발전기를 가진하는 부이로 구성되어 있으며 직렬발전기의 운동자는 부이의 수직운동에 의해 내부 진동하는 시스템이다. 하지만, 우리나라와 같이 파랑에너지가 비교적 적은 지역에서는 가진체인 부이의 수직운동 크기를 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구는 발전기를 탑재한 부이가 공진할 수 있도록 제원을 조절하고 이의 증폭효과를 실험적으로 확인하였다. 모형부이는 공진주기 1.96 sec에 해당하는 흘수를 확보하도록 제원을 조절하였다. 부이공진 실험은 최대수심 6.0 m, 폭 8 m, 길이 110 m인 대형수조에서 규칙파 및 불규칙파에 대하여 수행되었다. 실험파는 평상파의 파형경사에 해당하는 약 0.01에 상응하도록 파를 선택하였다. 부이의 수직변위 관측시계열 자료는 규칙파의 진폭증폭율과 불규칙파의 스펙트럼 면적비에 대하여 분석하였다. 분석결과, 규칙파실험은 모형 전력생산부이의 공진주기 1.96 sec에서 최대 진폭증폭율 5.66을 얻었으며 불규칙파의 경우는 첨두주기가 1.96 sec보다 약간 짧은 1.85 sec에서 최대 스펙트럼면적비 20.73을 얻었다. 본 실험성과로부터 부이의 공진설계가 전력생산의 증대에 유효하며 우리나라와 같이 비교적 파랑에너지가 적은 지역에서 상업적 전력생산을 위하여 필수불가결함을 알았다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권1호
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• pp.23-60
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• 2016

The major objective of this study was to develop further understanding of 3D nearshore hydrodynamics under a variety of wave and tidal forcing conditions. The main tool used was a comprehensive 3D numerical model - combining the flow module of Delft3D with the WAVE solver of XBeach - of nearshore hydro- and morphodynamics that can simulate flow, sediment transport, and morphological evolution. Surf-swash zone hydrodynamics were modeled using the 3D Navier-Stokes equations, combined with various turbulence models (${\kappa}-{\varepsilon}$, ${\kappa}-L$, ATM and H-LES). Sediment transport and resulting foreshore profile changes were approximated using different sediment transport relations that consider both bed- and suspended-load transport of non-cohesive sediments. The numerical set-up was tested against field data, with good agreement found. Different numerical experiments under a range of bed characteristics and incident wave and tidal conditions were run to test the model's capability to reproduce 3D flow, wave propagation, sediment transport and morphodynamics in the nearshore at the field scale. The results were interpreted according to existing understanding of surf and swash zone processes. Our numerical experiments confirm that the angle between the crest line of the approaching wave and the shoreline defines the direction and strength of the longshore current, while the longshore current velocity varies across the nearshore zone. The model simulates the undertow, hydraulic cell and rip-current patterns generated by radiation stresses and longshore variability in wave heights. Numerical results show that a non-uniform seabed is crucial for generation of rip currents in the nearshore (when bed slope is uniform, rips are not generated). Increasing the wave height increases the peaks of eddy viscosity and TKE (turbulent kinetic energy), while increasing the tidal amplitude reduces these peaks. Wave and tide interaction has most striking effects on the foreshore profile with the formation of the intertidal bar. High values of eddy viscosity, TKE and wave set-up are spread offshore for coarser grain sizes. Beach profile steepness modifies the nearshore circulation pattern, significantly enhancing the vertical component of the flow. The local recirculation within the longshore current in the inshore region causes a transient offshore shift and strengthening of the longshore current. Overall, the analysis shows that, with reasonable hypotheses, it is possible to simulate the nearshore hydrodynamics subjected to oceanic forcing, consistent with existing understanding of this area. Part II of this work presents 3D nearshore morphodynamics induced by the tides and waves.

• 한국과학교육학회지
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• 제22권2호
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• pp.276-285
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• 2002

본 연구는 제 7차 교육과정에 따른 7학년 과학 교과서 에너지 및 지구 영역에 제시된 과학학습 개념을 구체적 개념과 형식적 개념 수준으로 나누어 비교 분석하였다. 분석에 사용된 교과서는 현행 제 7차 교육과정의 검정을 받은 교과서를 대상으로 하였으며, 에너지 영역의 빛, 힘, 파동 단원과 지구 영역의 지구의 구조, 지각의 물질, 해수의 운동과 성분 단원 등 총 6개 단원에 제시된 과학학습 개념을 분석하였다. 출판사별로 제시된 개념의 수가 다소 차이는 있으나 에너지 영역에 제시된 과학학습 개념의 수는 54 - 74개로 나타났으며, 지구 영역에 제시된 개념의 수는 86 - 120개로 나타났다. 또한 에너지영역에서는 형식적 수준의 개념이, 지구 영역에서는 구체적 수준의 개념이 훨씬 많이 제시된 것으로 나타났다. 이는 교과서 개발시 학습자의 인지 수준을 고려한 과학학습 개념의 제시 또는 교과 영역별 비중의 차이를 두어 단원을 구성 배치하는 것이 바람직하다는 것을 시사해주고 있다.