• 한국해양공학회지
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• 제33권6호
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• pp.556-563
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• 2019

The ice keel gouge and seabed interaction is one of the major considerations in the design of an Arctic pipeline system. Ice keel and seabed interaction engineering models based on experimental data, which give an explicit equation for estimating the ice gouging depth, have been suggested. The suggested equations usually overestimate the ice keel gouging depth. In addition, various types of numerical analyses have been carried out to verify the suggested engineering model equations in comparison to the experimental data. However, most of numerical analysis results were also overestimated compared with the laboratory experimental data. In this study, a numerical analysis considering the contact condition and geostatic stress was carried out to predict the ice keel gouging depth and compared with the previous studies. Considering the previously mentioned conditions, more accurate results were produced compared with the laboratory experiment results and the error rate was reduced compared to previous numerical analysis studies.

• 대기
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• 제28권2호
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• pp.153-162
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• 2018

The statistical prediction model for wintertime surface air temperature, that is based on snow cover extent and Arctic sea ice concentration, is updated by considering $El-Ni{\tilde{n}}o$ Southern Oscillation (ENSO) and Quasi-Biennial Oscillation (QBO). These additional factors, representing leading modes of interannual variability in the troposphere and stratosphere, enhance the seasonal prediction over the Northern Hemispheric surface air temperature, even though their impacts are dependent on the predicted month and region. In particular, the prediction of Korean surface air temperature in midwinter is substantially improved. In December, ENSO improved about 10% of prediction skill compared without it. In January, ENSO and QBO jointly helped to enhance prediction skill up to 36%. These results suggest that wintertime surface air temperature in Korea can be better predicted by considering not only high-latitude surface conditions (i.e., Eurasian snow cover extent and Arctic sea ice concentration) but also equatorial sea surface temperature and stratospheric circulation.

• 대한금속재료학회지
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• 제50권6호
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• pp.427-432
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• 2012

This paper presents the material properties of carbon steels for ships, and offshore structures (ASTM A131) are tested under a series of arctic and cryogenic temperature conditions. For material tension tests, among the ASTM 131 steels, Grades A and B of mild steel and Grade AH of high tensile steel have been used. The obtained mechanical properties of the materials from the material tension tests were applied in a 13,000TEU class container ship to define the effect of low temperature on the ultimate longitudinal strength of the target structure by using the ALPS/HULL intelligent supersize finite element method. The tensile coupon test results showed increased strength and nonuniform fracture strain behaviors within different grades and temperatures. Increasing the material strength resulted in increasing the ultimate longitudinal strength of the ship.

• 한국가스학회지
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• 제22권5호
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• pp.24-30
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• 2018

극한지 장거리 천연가스 배관망의 경우 배관 특성 및 노선 조건에 따라 가스압력이 감소되기 때문에 가스 압력유지를 위한 승압 설비가 필요하다. 적절한 가스 압력 유지를 위해 승압기지 위치 간격을 근거리로 하여 압축비를 줄이거나 장거리로 하여 압축비를 증가시킬 경우 승압기지의 주요설비 가격, 건설 및 운전비용 등이 고려된 경제성 확보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 극한지 장거리 배관망 건설에 대한 선행 연구조사를 검토하고 극한지 지역에서 승압기지의 건설비용을 절감할 수 있는 주요설비를 구성하여 공정 개념설계를 수행하였다. 특히 러시아의 야쿠츠크~알단지역에 대한 가상 지역을 선정하였고, 이 가상지역은 총 배관길이 533km 이며, 승압기지 건설 위치를 달리한 시나리오를 제시하고 승압기지의 주요설비에 대한 용량을 산정하였다. 이 결과를 바탕으로 승압기지 건설비용을 최소화할 수 있는 경제성 평가 방안을 검토하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제16권2호
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• pp.103-115
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• 2018

지구 온난화에 따른 빙하의 해빙으로 새로운 물류 경로, 자원 개발 등 이론적으로 거론되어왔던 북극항로의 잠재 경쟁력이 점차 현실화되고 있으며, 2017년 6월 중국이 북극항로를 일대일로 사업에 편입함에 따라 북극항로에 대한 국제 사회의 관심이 더욱 확대되고 있다. 본 연구는 이러한 시점에서 북극항로의 특징, 중국의 북극항로 개발, 일대일로 편입관련 기대효과 및 한국 관점의 시사점 등을 종합적으로 검토했다. 북극항로는 시설 및 정보 인프라 환경이 매우 열악하며, 경쟁항로 대비 높은 비용조건 등으로 아직 상업적 운항에 경제성이 부족하고, 북극지역 탐사 및 개발에 대규모 자금이 장기간 소요되어 주요 국가는 개발에 어려움을 겪고 있었다. 하지만 북극항로가 일대일로 사업에 편입되면서 AIIB 등 일대일로 자금 동력이 활용될 수 있는 기회가 커졌으며, 이를 통해 중국 및 협력 국가의 북극항로 개발이 한층 본격화될 것으로 예상된다. 한편 한국은 북극항로를 통해 일대일로 주요 경로에 포함되었고, 북극항로의 핵심 지점에 위치한 지리적 위치 및 조선 분야의 기술력 등 강점을 바탕으로 중국 및 러시아와 다양한 협력 기회를 확대할 수 있을 것으로 예상된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제28권1호
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• pp.1-12
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• 2006

Analyses of sedimentological and geochemical parameters from two radiocarbon-dated sediment cores (JM98-845-PC and JM98-818-PC) retrieved from the central part of Isfjorden, Svalbard, in the Arctic Sea, reveal detailed paleoclimatic and paleoceanographic histories over the last 15,000 radiocarbon years. The overconsolidated diamicton at the base of core JM98-845-PC is supposed to be a basal till deposited beneath pounding glacier that had advanced during the LGM (Last Glacial Maximum). Deglaciation of the fjord commenced after the glacial maximum, marked by the deposition of interlaminated sand and mud in the ice-proximal zone by subglacial meltwater discharge, and prevailed between 13,700 and 10,800 yr B.P. with enriched-terrigenous organic materials. A return to colder conditions occurred at around 10,800 yr B.P. with a drop in TOC content, which is probably coincident with the Younger Dryas event in the North Atlantic region. At this time, an abrupt decrease of TOC content as well as an increase in C/N ratio suggests enhanced terrigenous input due to the glacial readvance. A climatic optimum is recognized between 8,395 and 2,442 yr B.P., coinciding with 'a mid-Holocene climatic optimum' in Northern Hemisphere sites (e.g., the Laurentide Ice sheet). During this time, as the sea ice receded from the fjord, enhanced primary productivity occurred in open marine conditions, resulting in the deposition of organic-enriched pebbly mud with evidence of TOC maxima and C/N ratio minima in sediments. Fast ice also disappeared from the coast, providing the maximum of IRD (ice-rafted debris) input. Around 2,442 yr B.p. (the onset of Neoglacial), pebbly mud, characterized by a decrease in TOC content, reflects the formation of more extensive sea ice and fast ice, which might cause decreased primary productivity in the surface water, as evidenced by a decrease in TOC content. Our results provide evidence of climatic change on the Svalbard fjords that helps to refine the existence and timing of late Pleistocene and Holocene millennial-scale climatic events in the Northern Hemisphere.

• 한국제4기학회지
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• 제19권2호
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• pp.40-43
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• 2005

The island alpine biogeography of Mt. Halla (Hallasan), Jeju Island (Jejudo), Korea is discussed. The presence of numerous species of alpine flora on Mt. Halla, the southernmost distributional limit for certain species, may primarily be attributed to palaeo-environmental factors, since it can not be wholly explained by reference to current environmental conditions. The alpine flora on the peak of Mt. Halla, mainly above 1,500m a.s.l, is evidently descended from immigrants from NE Asia via the Korean Peninsula during the epochs of the Ice Age. These plants, which are very intolerant of competition with temperate vegetation, have been able to persist in alpine belts thanks to their harsh climatic conditions, sterile soil, rugged topography and cryoturbation. The alpine plants on Hallasan are in a stage or process of retreat toward the mountaintop, most likely due to recent climatic amelioration. The lower limit of some species seems to coincide with maximum summer isotherms. The continued survival of arctic-alpine and alpine plants on the summit of Hallasan, Jejudo, the Korean Peninsula, however, is in danger, if global warming associated with the greenhouse effect continues.

• 광물과 암석
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• 제35권4호
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• pp.409-421
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• 2022

자연계에서 산출되는 망가니즈단괴 내 광물종 및 원소의 공간적 분포를 규명하는 것은 단괴의 형성 과정 중 변화하는 생성 환경 및 지화학적 조건에 대한 이해를 가능하게 한다. 최근의 라만 분광분석을 이용한 연구에서 구형으로 성장한 단괴의 성장에 따른 산화망가니즈 광물종의 변화에 대해 연구한 바 있으나, 상대적으로 천해에서 획득되는 비구형 단괴 내 광물종의 분포는 자세히 연구되지 않았다. 이에 본 연구에서는, 동시베리아해 천해(수심 약 73 m)에서 산출되는 판상의 비구형 망가니즈단괴 내 서로 다른 성장 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과를 바탕으로 단괴 내 광물종 및 해당 광물의 구조적 특성에 대하여 면밀히 연구하였다. 또한 에너지분산형 X-선 분광분석(energy dispersive spectroscopy, EDS)을 통하여 단괴 내부 구조 및 부수광물의 존재에 대하여도 관찰을 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 사용한 비구형 단괴의 내부는 중심으로 부터 외곽 방향으로 크게 핵, 철 기질부, Mn-Fe 층으로 구분되었다. Mn-Fe 층 내 서로 다른 성장 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과는 모든 방향에 대하여, 단괴 중심부로부터 외곽부로 신호 획득위치가 옮겨감에 따라 산화망가니즈 광물의 경우 터널형 광물의 비율이 감소하는 경향성을 관찰할 수 있었다. 이 때, 단괴 내 성장 방향에 따라 구성 광물의 상대적 비율 및 구조적 특성이 크게 다르다는 것이 확인되었다. 총 3가지의 실험 방향 중, 한 방향에서 획득된 라만 분광분석 결과는, 철 수산화물의 비율이 낮고, 버네사이트나 토도로카이트와 같은 산화망가니즈 광물들의 결정도가 상당히 높다는 것을 보여주었다. 반면, 나머지 두 방향에서 획득된 신호를 분석한 결과, 산화망가니즈 광물들의 결정도가 매우 낮으며 비정질 내지는 결정도가 낮은 철 수산화물들의 비율이 높다는 것이 확인되었다. 이러한 결과는 비구형 단괴가 속성 과정으로 형성되는 동안 단일 단괴 내에서도 지화학적 조건에 차이가 있었다는 것을 지시한다. 더하여, 부수광물로서 암염이 일부 층에서 관찰되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 단괴 내 존재하던 해수의 증발로 인해 암염 결정이 형성되었음을 지시한다. 이처럼 본 연구에서는 라만 분광분석을 통해 비구형 단괴 내 광물종의 분포 및 구조적 특성에 대해 제시하였고 향후 본 연구 방법은 다양한 단괴 연구에 적용되어 지구물질의 지질학적 형성 과정에 대한 보다 세밀한 이해를 가능하게 할 것으로 기대된다.

• 한국해양공학회지
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• 제37권5호
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• pp.215-224
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• 2023

While melting glaciers due to global warming have facilitated the development of polar routes, Arctic vessels require reliable anti-icing methods to prevent hull icing. Currently, the existing anti-icing method, i.e., the heating coil method, has disadvantages, such as disconnection and power inefficiency. Therefore, a carbon nanotube-based surface heating element method was developed to address these limitations. In this study, the numerical analysis of the surface heating element method was performed using ANSYS. The numerical analysis included conjugate heat transfer and computational fluid dynamics to consider the conduction solids and the effects of wind speed and temperature in cold environments. The numerical analysis method of the surface heating element method was validated by comparing the experimental results of the heating coil method with the numerical analysis results (under the -30 ℃ conditions). The surface heating element method demonstrated significantly higher efficiency, ranging from 56.65-80.17%, depending on the conditions compared to the heating coil method. Moreover, even under extreme environmental conditions (-45 ℃), the surface heating element method satisfied anti-icing requirements. The surface heating element method is more efficient and economical than the heating coil method. However, proper heat flux calculation for environmental conditions is required to prevent excessive design.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권4호
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• pp.649-659
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• 2018

The aim of this study is to develop a protocol for obtaining spectral signals that are robust to varying lighting conditions, which are often found in the Polar regions, for creating a spectral library specific to those regions. Because hyperspectral image (HSI)-derived spectra are collected on the same scale as images, they can be directly associated with image data. However, it is challenging to find precise and robust spectra that can be used for a spectral library from images taken under different lighting conditions. Hence, this study proposes a new radiometric calibration protocol that incorporates radiometric targets with a traditional vicarious calibration approach to solve issues in image-based spectrum measurements. HSIs obtained by the proposed method under different illumination levels are visually uniform and do not include any artifacts such as stripes or random noise. The extracted spectra capture spectral characteristics such as reflectance curve shapes and absorption features better than those that have not been calibrated. The results are also validated quantitatively. The calibrated spectra are shown to be very robust to varying lighting conditions and hence are suitable for a spectral library specific to the Polar regions.