• 자원환경지질
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• 제48권1호
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• pp.51-63
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• 2015

동북아시아에 위치한 4개의 지자기 관측소의 3성분 지구자기장 관측 자료를 이용하여 1997년부터 2011년 동안의 지구자기장의 영년변화를 표현하는 지역화된 영년변화 모델을 제작하였다. 외핵의 움직임으로 발생되는 지구자기장은 장소와 시간에 따라 변화하며 지자기 관측소에서는 이를 시계열로 측정하게 된다. 따라서 공간적인 변화를 함께 파악하기 위해서는 이를 시공간모델로 제작하여 시간에 따른 지구자기장의 변화를 공간적으로도 표현할 수 있도록 해야 한다. 전지구 범위인 경우 관측소의 분포가 제한되어 있고 이를 공간적으로 보완하기 위해 위성 자료를 활용한다. 하지만 방대하고 복잡한 위성 자료의 처리와 세계의 모든 지자기 관측소의 자료를 활용하여 전 지구적 지구자기장의 모델을 제작하는 일은 상당한 작업과 노력을 요구한다. 또한 계속해서 들어오는 자료들을 이용하여 모델을 업데이트 하는 일 역시 같은 양의 시간과 노력을 필요로 하게 된다. 더불어, 각 관측소 자료의 오차범위와 위성 자료 처리 오차 (processing error) 역시 지역에 따라 다르게 나타남으로 이러한 오차값들이 전지구 모델의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 감안하여 동북아시아 지역을 중심으로 하는 지역화된(localized) 모델링 기법을 소개하고 이를 통해 지구자기장의 영년변화 모델을 제작하는 데 적용하였다. 전 세계의 지구자기장 관측망인 INTERMAGNET에 가입된 3개의 일본 관측소와 1곳의 중국 관측소 자료를 활용하여 1997년부터 2011년까지 6개월 간격으로 지구자기장의 변화를 파악하고 이를 전지구 모델과 비교해 보았다. 또한 얻어진 모델을 이용하여 지구 내부의 원인인 지구자기장의 급작스런 변화를 일컫는 지구자기장 '급변'을 찾아보고 이에 대한 발생 시기에 대해 논의하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.

• 대한지역사회영양학회지
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• 제26권5호
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• pp.327-336
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• 2021

본 연구는 전반적 신체기능 소실, 음식 섭취량의 만성적 저하의 특징을 갖는 치매노인에서 만성적 영양불량 해소에 도움을 줄 수 있도록 수분이나 영양소의 보충을 위한 스낵 개념의 식품을 제공하는 맞춤형 용기를 개발하고자 하였다. 아이디어 창출 협의체 구성 후 선행연구 탐색 및 브레인스토밍을 통하여 포도 모양의 디자인이 적합하다고 판단하였다. 드로잉 스케치와 점토모형 제작 후 시제품 제작을 위해 개인니즈를 충족시키며 소규모 제작에 적합하다고 알려진 3D 프린팅 기술을 적용하였다. 3차원 설계는 3D CAD 소프트웨어 SolidWorks을 이용하였고 한국인의 영양소섭취기준과 관련 선행연구 및 기존 연구결과를 종합하여 용기 당 최대 수분제공량 및 수치를 결정하였다. 필라멘트를 녹인 뒤 층층이 쌓아올리는 출력 방식(FDM) 3D 프린터(DP200)를 사용하였고 식품용기 위생과 안전을 고려하여 사전유해물질 인준이 확인된 옥수수 전분 유래 PLA 필라멘트를 이용해 출력하였다. 용기 당 수분을 기준으로 수분 섭취기준대비 30%를 충족하는 285 mL를 설정하였다. 제작 크기를 고려하여 포도 알맹이는 총 6개로 결정되었다. 알맹이 1개당 47.5 mL의 수분제공이 가능하였는데, 이를 통해 반지름 2.25 cm의 반 구로 설계하였다. 이때 사이 간격을 4 mm로 설정하였다. 사용 시 안전사고 예방을 위해 조작이 쉽고 모나거나 뾰족하지 않은 외형을 갖추며 위생을 위한 뚜껑도 설계하였다. 인지기능이 저하된 치매노인이 해당 용기를 사용할 때 흥미를 느끼고 식사섭취 중 교육 교구로 응용될 수 있도록 뚜껑과 포도 알맹이 바닥면에 숫자를 각인하여 최종 출력 및 조립하였다. 조립 시 수동 작업이 요구된 점은 3D 프린팅 기술의 대표적 장점인 편리성에 반하는 점으로 향후 보완논의가 필요하다고 사료된다. 신체기능이 퇴화되어 만성적으로 섭취량이 제한된 치매 노인에게 단순 섭취 증량을 권고하기에는 무리가 있으므로 맞춤형 영양중재 실시는 상당히 중요하다. 따라서 추후 연구를 통해 개발된 치매노인 전용 식품섭취용기의 만족도 분석을 실시하고 영양밀도를 높인 전용 음식 개발 과정이 논의되어야 하겠다. 4차 산업 핵심기술인 3D 프린팅을 연구에 적용하여 아이디어 구현에 정확도와 편의성이 확인되었으나 관련 기술수준에 따라 발생하는 비용 지출과 외부 전문가 의존에 대한 한계점은 향후 해결이 필요한 부분이라 사료된다. 추후 영양중재 도구개발 시 연구 다양성을 위해 식품영양 전공자에게 해당기술의 융합교육을 통한 자급 활용 빈도를 높이고 진입장벽을 낮추기 위한 다방면의 시도가 필요하겠다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제28권1호
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• pp.1-18
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• 2023

동해는 전 세계적으로 가장 빠른 수준의 온난화를 경험하는 해역 중 하나로서, 기후변화에 민감하게 반응할 뿐 아니라 대양에 비해 월등히 짧은 순환 주기를 가지고 있기 때문에 미래의 대양 환경 변화에도 중요한 시사점을 주는 것으로 알려져 있다. 그러나 동해 심층 해수의 특성과 순환의 변화 과정에 대한 연구는 동해 전역의 심층을 정밀하게 조사하기 위한 국제협력 프로그램이 자리잡고, 측정 장비의 분해능을 포함하는 관측기술과 수치모델 모의 능력이 크게 향상된 최근(1990년대 이후)에서야 본격화되고 있다. 여기서는 동해 심층 해수의 물리적 특성과 순환의 변화 과정에 대한 그간의 연구 결과를 요약하고, 향후 남은 과제를 제시하고자 한다. 동해는 내부에서 자체적으로 심층 해수가 생성되며 대양과 분리된 독특한 심층 순환 구조를 가진다. 동해의 수백 m 수심 아래에는 수온이 낮고(<1℃) 염분이 거의 일정(34.0-34.1)한 해수가 분포하기 때문에 오랜 기간 이 해수를 일본해고유수(동해고유수)로 명명된 단일 해수로 여겨 왔다. 그러나 1990년대 이후 정밀한 관측이 이루어지며, 동해 심층을 채우고 있는 해수가 적어도 3개의 서로 다른 물리적 특성을 가진 해수(중앙수, 심층수, 저층수)로 구성됨이 밝혀졌다. 이들 3개 해수의 물리적 특성과 해수 사이의 경계 수심은 항상 일정한 것이 아니라, 지난 수십 년 동안 유의한 수준의 변화를 겪어왔다. 동해 북부 해역의 대마난류 재순환, 해양-대기 열과 담수의 교환량, 해빙 형성에 영향을 받는 대류(심층사면대류 및 심층외양대류) 과정에 따라 심층 해수 생성에 뚜렷한 차이가 발생했기 때문이다. 생성된 심층 해수는 수심이 얕은 곳을 오른쪽에 두고 일본 분지에서부터 반시계 방향으로 울릉 분지, 야마토 분지를 차례로 거쳐 다시 일본 분지로 수송되며, 이 수평적인 심층 순환도 변화를 겪어 왔다. 수평적인 심층 순환은 동시에 남북 및 연직 방향의 순환(자오면 순환) 경로와 강도의 변화를 동반한다. 동해는 수천 년 규모의 순환 주기를 가지는 대양에 비해 훨씬 짧은 수백 년 혹은 그 이내의 순환 시간 규모를 가지기 때문에 동해 심층 해수의 물리적 특성과 자오면 순환의 급격한 변화를 더 뚜렷하게 볼 수 있을 것으로 기대 가능하다. 심층 및 자오면 순환 사이의 연계성, 대양과 동해의 유출입 해수 수송을 포함하는 동해 상층 순환과 심층 순환 사이의 연계성은 아직까지 잘 밝혀지지 않았다. 동해 심층 해수 수송의 경로와 강도를 지배하는 다양한 과정들에 대한 후속 연구들이 요구된다.