• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.565-582
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• 2018

울릉도 북면 천부리에 소재하는 자분샘인 추산용출소 지하수의 수질특성을 규명하고, 이를 통하여 대수층의 발달특징을 고찰하였다. 상류구배인 나리분지 일대에 광범위하게 분포하는 부석층과 화산쇄설층, 칼데라 함몰과 관련된 단층과 절리와 같은 파쇄대는 투수계수가 높아 용출소의 지하수함양에 유리한 조건을 제공한다. 특히 다공성이며 표면적이 넓은 알칼리성 화산쇄설물로 구성된 화산암류로 인해 상류하천수와 용출소는 독특한 수질특성을 보인다. 용출소의 수질유형은 $Na-HCO_3$형이며, 상류의 샘과 하천수는 $Na-HCO_3$형과 Na-Cl형의 경계에 놓인다. EC과 상관성이 높은 성분으로는 $HCO_3$와 Na를 비롯하여 F, Ca, Mg, Cl, $SiO_2$, $SO_4$ 등이 있다. 높은 Na, Cl 함량은 울릉도 지질 전반에 알칼리계열의 화산암이 분포하며, 고기 화산활동에 영향을 받은 것으로 판단된다. 물-암석반응을 잘 반영하는 요소인 Eh와 pH는 어떤 수질성분과도 상관성이 거의 없는 것으로 나타났다. 요인분석결과에 의하면, 요인 1의 영향력은 54%로 나타났으며, 요인 2의 경우 25.8%이다. 요인 1에 높은 적재량을 가지는 성분은 F, Na, EC, Cl, $HCO_3$, $SO_4$, $SiO_2$, Ca, $NO_3$, Mg 등이다. 요인 2에 대해 적재량이 높은 성분은 Mg, Ca이며, 음의 적재값이 높은 성분은 K, $NO_3$, DO 등이다. 이 지역의 독특한 수질특성 즉 높은 Na, Cl, F, $SO_4$ 등은 알칼리계열의 화산쇄설암류의 세립질 입자, 높은 공극률 등이 물-암석반응을 가속화시킨 결과로 해석된다. 그러나 울릉도의 수질특성과 대수층의 발달, 수리순환을 규명하기 위하여서는 광범위한 지구물리탐사와 더불어, 동위원소, 미량원소, 추적자 등을 통한 추가연구가 필요하다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권3호
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• pp.183-193
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• 2022

초음파 (ultrasonic) 조사시간 (irradiation time)에 따른 Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)의 성장억제 (growth inhibition) 효과를 대용량 (10 L) 조류 시료를 활용해 다양한 초음파 조사시간 동안 (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 hr) 실험실 규모 (lab-scale) 실험을 진행하였다. Chl-a와 M. aeruginosa 개체수 (cell number) 분석 결과, 초음파 조사 종료 이후 모든 실험군에서 Chl-a와 개체수가 감소되어 조류 성장억제가 관찰되었으며, 초음파 조사시간이 2시간 미만인 실험군 (T_B, T_C, T_D)은 저감 이후 조류의 급격한 재성장 (regrowth)이 관측되었으나, 조사시간이 2시간 이상인 실험군 (T_E, T_F, T_G)은 2시간 미만 조사한 실험군 대비 조류성장억제가 1 - 2일 더 지속되는 것을 확인하였다. 또한, 조류의 개체수가 초기 개체수까지 회복 시간 (recovery time)을 검토한 결과 조사시간 2시간을 기준으로 실험군 T_B (0.5 hr)는 7일, T_C (1 hr)와 T_D (1.5 hr)는 약 20일, T_E, T_F, T_G (≥ 2 hr)는 약 30일이 소요되어 초음파 조사 종료 후 초기 개체수까지의 회복 시간의 차이를 확인하였다. 비성장속도 (𝜇)와 일차분해속도(𝜅)를 도출한 결과, 실험군은 성장억제 기간 동안 초음파 조사시간과 비례하여 높은 일차분해율이 도출되었으며, 조사시간이 2시간 이상인 실험군의 재성장 시 비성장속도 (𝜇)는 2시간 미만인 실험군 대비 비성장속도 (𝜇)가 상대적으로 낮은 것으로 확인되었다. 따라서 정체수역 내 장기적인 (30일) 조류 성장억제를 위해서는 최소한 2시간 이상의 초음파 조사가 필요한 것으로 판단되나, 조류 성장억제를 위한 적정 초음파 조사시간은 정체수역의 규모, 수심, 흐름속도, 조류 농도 등의 다양한 현장조건에 따라 결정돼야 하며, 실제 적용 가능성을 높이기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다. 초음파의 영향으로 인한 M. aeruginosa의 세포 표면 및 내부형질 변화를 관찰한 결과, 조류 세포 표면 및 세포막의 손상이 명확히 관측되었으며, 대조군 대비 실험군의 M. aeruginosa의 기낭 파괴 및 교란이 확인되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.87-97
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• 2023

본 연구에서는 울진군 대형산불 발생이 연안해역에 미치는 영향을 파악하기 위하여 울진군 나곡(F-1), 후정(F-2), 봉평(F-3), 공세항(F-C)에서 수질과 함께 해조류의 종조성, 우점종 및 군집 특성을 분기별로 조사하였다. 수질 분석 결과, 산불에 대한 영향을 판단하기 위한 수소이온농도(pH)는 표·저층에서 각각 8.07~8.30과 8.12~8.48 이었다. 본 연구의 pH 값은 동해의 연안 해수에 있는 일반적인 농도 범위에 포함된 값으로 산불로 인한 직접적인 영향으로 볼 수 없었다. 연안 조하대에서 조사한 해조류의 분석 결과, 전 시기에 대한 해조류의 종조성 비율은 홍조류(58.1%) > 대롱편모조류(갈조류, 25.8%) > 녹조류(14.5%) > 현화식물(1.6%) 순이었다. 시기별 해조류의 우점종은 3월과 6월에 나곡(F-1)과 후정(F-2) 해역에서 대롱편모조류(Ochrophyta, 갈조류)의 미역(Undaria pinnatifida)이 가장 우점하였다. 9월과 11월은 봉평(F-3) 해역과 공세항(F-C)에서 각각 홍조류(Rhodophyta)인 우뭇가사리(Gelidium elegans)와 혹돌잎류(Lithophyllum sp.)가 가장 우점하였다. 군집분석에서는 그룹이 계절에 따른 특정 해조류의 출현 유무에 따라 2개(A, B)로 나누어졌다. 우점종은 그룹 A에서 미역, 우뭇가사리, 미끈뼈대그물말, 그룹 B는 주로 혹돌잎류가 출현하였다. 따라서, 연구지역의 해조류 종조성과 군집구조는 전형적인 수온에 따른 계절변화와 함께 대조구와의 유의미한 차이도 보이지 않아서 산불에 의한 영향은 나타나지 않았다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.695-713
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• 2023

연안 해역에서 식물성플랑크톤, 부유입자, 용존유기물은 복합적이고 비선형적으로 해수반사도를 변화시킨다. 최근 빠르게 발전하는 신경망 기술은 복잡한 비선형 관계를 효과적으로 처리할 수 있는 장점이 있다. 기존 연구에서는 성분별 고유광특성을 도출하기 위하여 세 단계의 신경망을 구성하였으나 본 연구에서는 심층신경망을 직접 적용하는 알고리즘을 제안하였다. 본 연구에서 활용한 데이터세트는 국제해색조정그룹에서 제공하는 합성데이터를 활용하였으며, 입력데이터는 9개의 파장의 원격반사도를 입력하였다. 이를 통해 해수 고유광특성을 심층신경망을 기반으로 도출하였다. 성능을 평가하기 위해 준분석 알고리즘(quasi-analytical algorithm)과 비교하였으며, 데이터 분포에 따른 로그 변환 여부가 심층신경망 알고리즘의 성능에 영향을 미치는 정도를 비교 분석하였다. 그 결과, 준분석 알고리즘보다 심층신경망 알고리즘을 활용하면 부유입자에 대한 흡광계수를 제외한 고유광특성을 정확하게 추정할 수 있으며(R² 0.9 이상), 부유입자와 용존유기물의 흡광계수를 부유입자와 용존유기물 흡광계수로 각각 분리할 수 있었다. 그리고 심층신경망을 직접적으로 적용하는 알고리즘은 데이터의 로그 변환을 하지 않아도 성능 차이가 거의 없음을 파악할 수 있었다. 이 연구 결과를 해색 자료 처리에 실제 적용하기 위해서는 다양한 해역의 현장자료 및 추가적인 데이터 세트를 활용한 학습을 진행하여, 경험적 및 반분석적 방법과 비교 분석하고 알고리즘 간 장단점을 적절히 파악하는 연구가 필요하다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권1호
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• pp.42-55
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• 2008

금강하구 연안역에서 HF radar로 측정한 유속의 정확도를 평가하기 위해 HF radar의 마주보는 radial 유속들을 비교하고, HF radar로 측정한 유속을 현장측정 유속과 비교하였다. 비교 자료들에 대한 회귀선과 편차는 주성분 분석(Principal Component Analysis)으로 구하였다. HF radar site를 연결하는 선의 중간지점에서 마주보는 radial vector를 비교하였을 때 RMS 편차는 동계에 4.4 cm/s, 하계에 5.4 cm/s이었다. HF radar와 유속계로 측정한 유속성분을 비교하여 분석된 RMS 편차에서 GDOP(Geometric Dilution of Precision) 효과를 제거하였을 때 HF radar의 합성 속도 측정오차는 GDOP 값이 적절한 정점들에서 5.1 cm/s 이내였다. 서로 다른 두 방법에 의해 구해진 이 결과는 연구해역에서 HF radar로 측정된 유속의 정확도 하한이 5.4 cm/s임을 제시한다. 기존의 연구에서와 같이 RMS 편차는 섬 주변에 있는 관측점에서 크게 되고, 두 radar에서 평균거리가 멀어질수록 신호 대 잡음수준과 radial vector 교차각의 감소로 인해 증가하였다. GDOP 값을 이용한 오차분리 과정에서 속도성분별 GDOP 값이 유사하고 비교 유속의 성분별 RMS 편차도 비슷한 값을 보이는 경우 HF radar 유속의 오차가 불확실한 값으로 도출될 수도 있음이 밝혀졌다. GDOP가 정상적인 radar 관측 범위 내에 있는 정점에서 측정된 유속을 조류와 해류로 분리하였을 때 HF radar 유속에서 구해진 조류타원의 특성은 유속계로 측정된 타원특성과 잘 부합하였고, 해류의 시간적 변화는 바람과 밀도장의 외력에 의한 물리적 과정을 반영하는 반응을 보였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-8
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• 2015

본 연구에서 새롭게 도출된 총알칼리도($Alk_T$)와 총이산화탄소($TCO_2$) 분석방법의 정밀도와 정확도를 확인하기 위해 스크립스 해양 연구소에서 제조된 이산화탄소 표준물질(Batch 132; $Alk_T=2229.24{\pm}0.39{\mu}mol/kg$, $TCO_2=2032.65{\pm}0.45{\mu}mol/kg$)을 분석하였다. 분석 결과, 총알칼리도와 총이산화탄소의 평균 농도는 각각 $2354.09{\mu}mol/kg$과 $2089.60{\mu}mol/kg$으로 제시된 농도 값과 총알칼리도는 약 5.6%, 총이산화탄소는 약 2.3%의 차이를 보였다. 기존의 알칼리도 측정방법(Gran Titration)과 본 연구 분석 방법을 중탄산나트륨($NaHCO_3$) 0.340 g($Alk_T$ $2023.33{\mu}mol/kg$) 용액에 적용하여 비교 실험을 진행한 결과, 기존의 방법으로 측정된 중탄산나트륨의 평균 알칼리도 농도는 $2193.39{\mu}mol/kg$(sd=57.15, n=7)이었고, 본 연구방법의 경우 $2017.02{\mu}mol/kg$(sd=10.98, n=7)의 알칼리도 평균 농도를 보였다. 또한, 초순수와 해수에 중탄산 나트륨을 첨가해 총알칼리도의 수득률(recovery yield)을 측정한 실험에서 초순수에 대한 첨가실험은 다양한 농도 변화 범위($0{\sim}4952.39{\mu}mol/kg$) 내에서 평균 약 100.8%($R^2$=0.999), 해수에 대한 첨가실험은 다양한 농도 변화 범위($0{\sim}2041.32{\mu}mol/kg$)내에서 평균 약 102.3%($R^2$=0.999)로 나타났다. 해수의 이산화탄소 분압($pCO^2$)을 측정하는 Pro Oceanus사의 PSI-Pro$^{TM}$을 사용하여 측정된 이산화탄소 분압과 본 연구를 통해 측정된 $H_2CO_3^*$ 농도와의 비교 실험을 시행한 결과, 약 2주간의 경시변화 실험을 통하여 측정된 이산화탄소 분압은 $427{\sim}705{\mu}atm$의 변화를 보였고, 본 연구방법으로 측정된 $H_2CO_3^*$의 농도는 $9.15{\sim}15.24{\mu}mol/kg$의 변화를 보였다. 측정된 분압과 계산된 $H_2CO_3^*$ 농도의 결정계수($R^2$)는 0.977로 나타났다. 본 연구방법을 적용해 동해 강릉 사천항의 표층 해수 중의 총알칼리도와 총이산화탄소의 일 변화 측정실험 결과, 두 항목의 농도는 일몰 이후 증가하고 일출 이후부터는 감소하는 경향을 보였다. 총이산화탄소와 용존산소의 농도는 상반되는 경향을 나타냈는데 이는 식물플랑크톤의 광합성과 호흡의 영향으로 생각된다. 현장 선상에서 시행된 북동태평양의 클라리온-클리퍼톤 균열대(Clarion-Clipperton Fracture Zone)에서 총알칼리도와 총이산화탄소의 측정실험 결과, 표층(0~60 m)과 저층(200~2000 m)에서 총알칼리도의 평균 농도는 각각 $2422.38{\mu}mol/kg$(sd=78.73, n=20)과 $2465.87{\mu}mol/kg$(sd=57.68, n=103)로 측정되었고, 표층과 저층저층의 총이산화탄소 평균 농도는 각각 $2134.47{\mu}mol/kg$(sd=65.40, n=20)과 $2431.87{\mu}mol/kg$(sd=65.02, n=103)으로 측정되었다. 총알칼리도와 총이산화탄소의 수직 분포는 수심이 증가할수록 점차 농도가 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, 측정된 농도 결과는 부근해역에서의 기존 연구결과보다 약간 높은 경향을 보였다.