대한해협에서의 해수의 광학적 성질을 조사하기 위하여, 1950년 7월에 대한해협 체주도의 15개 관측점에서 투명도, 수색, 태양광의 4가지 색(Clear;$400\sim720nm,\;Red: 600\sim700nm,\;Green : 475\sim600nm,\;Blue; 400\sim475nm$)에 대한 해수의 표면조도 및 수중조도 등을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 본 조사해역의 평균투명도는 18.3m($11.5\sim24m$)였고, 평균수색은 3.5($3\sim4$)였다. 2. 해수의 평균흡수계수는 적색광이 $0.129(0.090\sim0.270), 백색광이 0.098(0.063\sim0.183), 청색광이 0.087(0.036\sim0,142), 녹색연이 0.081(0.044\sim0.142)$순으로 적게 나타났다. 3. 해수의 흡수계수 $\kappa$와 투명도 D와의 관계는 적색광이 $\kappa=2.33/D$, 백색광이 $\kappa=1.72/D$, 음색광이 $\kappa=1.44/D$, 녹색광이 $\kappa=1.41/D$순으로 작게 나타났다. 4. 태양열선의 표면광에 대한 평균해중투과율은 녹색광(수심 5m층에서 $63.20\%$, 15m층에서 $30.47\%$, 30m층에서 $10.03\%$, 50m층에서 $2.24\%$), 청색광(수심 5m층에서 $62.70\%$, 15m층에서 $30.00\%$, 30m층에서 $9.75\%$, 50m층에서 $1.70\%$), 백색광(수심 5m층에서 $57.90\%$, 15m층에서 $23.40\%$, 30m층에서 $6.23\%$, 50m층에서$1.00\%$), 적색광(수심 5m층에서 $48.95\%$, 15m층에서 $14.81\%$ 30m층에서$2.76\%$, 50m층에서 $0.28\%$)의 순으로 적게 나타났다. 5. 천명도지에서의 태양열의 해중투과율은 녹색광이 표면광의 $23.89\%(16.5\sim38\%)$, 청색광이 $23.42\%(14\sim44\%)$, 백색광이 $17.29\%(12.7\sim27\%)$, 적색광이 $9.70\%(4.5\sim13\%)$의 순으로 적게 나타났다.
동경만입구에서 대도에 이르는 해역에서의 해수의 광학적 성질을 조사하기 위하여, 1985년 6월에 6개 관측점에서 투명도, 수색, 태양고도, 태양광의 8가지 파장 (378, 422, 481, 513, 570, 621, 653, 677 nm)에 대한 해수의 표면조도 및 수심별 수중조도 등을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 본 조사 해역의 투명도는 $12.9m\;(7.2\~18m)$ 였고, 수색은 $6.8\;(5\~10)$였다. 2. 해수의 평균소산계수는 $0.166\;(0.061\~0.644)$였고, 파장별로는 481nm가 0.097, 513nm가 0.099, 422nm가 0.105, 378nm가 0.121, 570nm가 0.138, 621 및 677nm가 0.253, 653nm가 0.258순으로 크게 나타났으며 파장에 따른 차이가 뚜렷했다. 3. 해수의 소산계수 K와 투명도 D와의 관계는 $K=2.87/D\;(1.06/D\~5.48/D)$였다. 4. 태양고도는 $70.79^{\circ}(57.44^{\circ}\~78.42^{\circ})$로 나타났다. 5. 태양광선의 표면광에 대한 평균해중투과율은 수심 1m층에서 $77.93\%$, 5m층에서 $35.46\%$, 10m층에서 $18.71\%$, 20m층에서 $7.00\%$로 나타났다. 6. 투명도층에서의 태양광의 해중투과율은 표면광의 $13.2\%(0.42\~34.78\%)$였고, 파장별로는 677nm가 $0.78\%$, 653nm가 $0.94\%$, 621nm가 $1.30\%$, 570nm가 $10.50\%$, 378nm가 $17.98\%$, 422nm가 $22.69\%$, 513m가 $23.78\%$, 481nm가 $26.14\%$ 순으로 많게 나타났으며 파장에 따른 차이가 많았다.
1983년 7월 $25{\sim}31$일의 대한해협에서 실시한 관측자료를 사용하여 대한해협 서수도 수계의 화학적 성분을 분석 조사하였다. 그 결과 낙동강 유출수, 쓰시마 난류수, 거제도 연안수 및 울산 연안수의 4개의 수계로 구분되었다. 한편 낙동강 유출수의 영향은 거제도쪽 보다 부산영도인 동해 남부 연안쪽이 더 컸다. 이들 수계의 특성으로 먼저 낙동강 유출수는 투명도 3m 이하, 수색 7인 황토색 물로 표면의 수온, 염분, 용존산소, 인산염은 각각 $18{\sim}19^{\circ}C,\;31\%0$ 이하, $4.5{\sim}50ml/l,\;0.25{\sim}0.5{\mu}g-atom/l$이었고 또 질산염과 규산염은 해역중 가장 높은 간인 $10.0{\mu}g-atom/l$ 이상이었다. 쓰시만 난류수는 투명도 15m 이상, 수색 $4{\sim}2$의 맑은 물로 표면수온 $23^{\circ}C$내외 염분$32{\sim}33\%0$의 고온 저염수이다. 또한 표면의 용존산소는 5.0ml/l이상, 인산염, 질산염, 규산염은 각각 0.25, 2.0, $2.5{\mu}g-atom/l$ 이하로 해역중 가장 낮은 값이었다. 거제도 연안수는 표면수온 $20{\sim}21^{\circ}C$, 염분 $33\%0$이상의 비교적 저온 고염이고 표면 용존산소량이 5.0ml/l 이하, 인산염 $0.5{\mu}g-atom/l$ 내외 질산염과 규산염은 각각 $3.5{\mu}g-atom/l$ 이하로 나타났다. 또한 울산 연안수는 관측 해역중 가장 표면수온이 낮은 $16^{\circ}C$ 이하, $33.5\%0$ 이상의 저온고염이고, 용존산소, 인산염, 질산염, 규산염은 상당히 높은 값을 가져 저층수의 연안용승으로 인한 것이 아닌가 생각된다.
한국 남해 연안 해역인 나로도 주변 어장에서 동계, 춘계, 하계 및 추계에 조사한 해양 관측 자료를 이용하여, 이 어장에서의 수괴 특성을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 나로도 주변 어장에서 수온과 염분의 측정값을 이용한 T-S diagram으로부터 염분을 기준으로 수괴를 구분하였다. 연안수는 30.0∼31.4psu, 혼합수는 31.5∼32.9psu, 외해수 33.0∼35.0psu의 범위로 정하였다. 2) 나로도 주변 어장에 출현하는 동계의 염분 분포범위는 33.1∼34.9psu, 춘계는 33.1∼34.3psu, 하계는 30.5∼34.1psu, 추계는 30.1∼34.0psu의 범위이었다. 3) 나로도 주변 어장에 출현한 연안수, 혼합수 및 외해수의 분포 특성을 계절별로 파악할 수 있었다. 동계와 춘계에는 표층에서 저층까지의 전해역이 외해수로 점유되었다. 하계에는 표층의 전 해역이 혼합수로 점유되지만, 저층에는 혼합수와 외해수로 형성된다. 추계에는 표층에 연안수와 혼합수가 분포하고 있으며, 저층에는 혼합수가 주체를 이루고 있으나 연안역에 국한되어 연안수가 분포하고, 외양으로 외해수가 출현하기 시작한다. 4) 나로도 주변 어장의 수온염분 특성은 계절적으로 변화하여, 동계에는 저온고염의 외해수가 분포하고, 춘계에는 동계의 수괴의 특성을 유지하지만, 수온이 다소 증가한다. 하계에는 고온 저염의 혼합수와 외해수가 분포하고, 추계에는 저온의 연안수, 혼합수 및 외해수가 분포한다. 5) 수온과 염분의 변화가 주로 표층과 20m층 사이에서 이루어져 하계에는 수온이 4.$0\circ_C$/7m의 수직경도를 보였으며, 춘계와 추계에는 수온과 염분의 변화는 적고, 동계에는 연직 혼합이 일어나 상하층간에 균질한 해수가 분포하였다.
동해 남서부에 위치한 강릉-울릉도간 해역에서 정기여객선 씨스타호에 수온, 염분 및 클로로필a 형광센서를 설치하고 2012년 7월부터 2013년9월까지 북한한류와 동한난류역을 가로질러 매일 왕복조사를 수행하여 해수물성을 연속관측 하였다. 본 연구에서는 염분과 클로로필a 형광 기록과 동해정선관측 및 환경측정망조사 결과, AVISO의 일별 표면해류도 그리고 GOCI 클로로필a 영상을 이용하여 표층해역의 염분 시계열 변동을 분석하였다. 본 연구 결과, 6월부터 10월까지 강릉-울릉도간 표층 해역에 염분범위 33.15~34.12의 고염분수역이 주로 환류의 중간해역이나 강한 북향류의 서쪽 경계역에서 나타났다. 이 수역의 서쪽에는 최저 염분범위가 30.58~33.20로 남향류를 수반하였고 동쪽은 31.30~33.24로 북향류가 수반되었다. 서쪽의 저염분수는 남하하는 북한한류수의 표층수이며, 동쪽의 저염분수는 북상하는 대마난류 표층수이다. 본 연구에서 확인된 북한한류수의 최저염분은 30.36이었으며, 서쪽 저염분수의 동쪽 한계는 강릉 동쪽 약 110 km지점까지, 남쪽으로는 죽변 연안까지 수심 약 5~10 m 이천에서 33.00이하로 분포하였다. 이 저염분수는 하계에 양자강희석수의 혼합으로 저염화된 대마난류 표층수가 북상하면서 수송하는 담수의 규모에 비하여 무시할 수 없을 정도이다. 이것을 본 연구에서는 북한한류수 기원 하계 표층수라고 명명하고자 한다.
안정동위원소 질량분석기를 이용한 탄소와 산소의 동위원소비 측정은, 이산화탄소 표준기체의 동위원소 비에 대하여 그 상대적인 값을 측정함으로써 이루어진다. 따라서 실험실 표준기체는 ${\delta}^{13}C$와 ${\delta}^{18}O$ 값의 국제 표준물질인 PDB와 V-SMOW에 대해 보정된 이산화탄소이여야 하며, 이는 국제적 자료의 비교와 검증을 위해 필수적이다. 그러나 표준기체는 제작 기간이 길며, 가격이 비싼 단점이 있고, 장기간 사용 시 실린더 내부 압력의 변화로 동위원소의 분별이 생길 우려가 크다. 따라서 본 연구는 실험실 표준기체 관리의 효율성을 높이기 위해 장기간 안정적 보관이 가능한 고체 표준물질로부터 동위원소 분별없이 순수한 이산화탄소 기체를 추출하여, 실험실 표준기체로 사용할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 본 논문은 Coplen et al.(1983)에 의하여 제안된 방법을 기초로 한 다량의 이산화탄소 표준 기체 제작에 초점을 두었다. 이산화탄소는 탄산칼슘과 100% 순수 인산의 반응에 의해 생성되는데, 두 물질의 반응에 필요한 실험 장치 및 실험 과정을 상세히 기술하였으며, 최적의 실험 조건 결정을 위한 다양한 분석 결과를 소개하였다. 이어 생성된 이산화탄소 기체의 추출, 정제와 포집은 자체 제작된 진공관에서 이루어졌으며, 각 단계에 대한 자세한 설명이 주어진다. 이산화탄소의 ${\delta}^{13}C$와 ${\delta}^{18}O$ 측정은 서울대학교 기초과학교육연구 공동기기원에서 운영 중인 안정동위원소 질량분석기(VG Isotech, SIRA Series II)를 이용하여 이루어졌다. 탄산칼슘 고체 표준물질로부터 이산화탄소 기체 추출과 추출된 기체의 정제 포집 등 전체 분석과정의 정밀도 검증을 위해 동일한 Solenhofen-ori $CaCO_3$(< $63{\mu}m$) 고체 시료로 부터 15회에 걸쳐 표준기체를 제작하였고, 매회 100 mg $CaCO_3$을 이용하여 총 15개의 표준기체 제작이 8일에 걸쳐 이루어졌다. 이 표준기체들의 분석 표준편차($1{\sigma}$)는 ${\delta}^{13}C$의 경우 ${\pm}0.01$‰, ${\delta}^{18}O$는 ${\pm}0.05$‰로 매우 높은 정밀도를 보여주었다. 이러한 분석 정밀도는 안정동위원소 질량분석기기 자체와 같은 내부 정밀도에 상응하며, 본 연구에서 제시한 실험실 표준기체 제작방법의 높은 신뢰성과 재현성을 입증하는 결과이다. 따라서 본 연구는 표준기체 보유가 어려워 정밀, 정확한 안정동위원소 분석에 어려움이 많았던 연구 분야에 자체 표준기체 제작 기술을 제공하는데 크게 기여할 것으로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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