• 제목/요약/키워드: mantle convection

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Just-In-Time 컴파일러를 이용한 파이썬 기반 지구동역학 코드 가속화 연구 (Boosting the Performance of Python-based Geodynamic Code using the Just-In-Time Compiler)

  • 박상진;안수정;소병달
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제24권2호
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    • pp.35-44
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    • 2021
  • 파이썬은 다른 정적 언어(예, C, C++, FORTRAN 등)에 비해 실행 속도가 느리기 때문에 대규모 반복이 필요한 지구동역학 코드를 작성하는데 적합하지 않은 것으로 인식되어 왔다. 그러나 파이썬의 계산 속도를 향상시키기 위해 Just-In-Time (JIT) 컴파일 등과 같은 많은 고속화 수단이 개발되었다. 우리는 파이썬을 기반으로 JIT 컴파일러에 최적화된 맨틀 유동 지구동역학 코드를 개발했다. 코드는 지구동역학 분야에서 널리 사용되는 PIC (Particle-In-Cell) 방법과 유한요소법을 결합하여 맨틀 대류를 수치 모사하며, 코드의 신뢰성을 정량적으로 평가하기 위해 잘 알려진 2차원 맨틀 대류 문제를 벤치마킹했다. 수치 모사 결과, 제곱근 평균 제곱 속도와 넛셀 수가 이전 연구와 거의 일치함을 확인했다. JIT 컴파일러를 적용한 코드는 적용하지 않았을 경우와 대비해 계산 속도가 PIC 방법에서 최대 258배, 전체 행렬 조립 과정에서 최대 30배 향상했다. 따라서, 이번 연구는 파이썬의 계산 성능이 JIT 등의 가속기를 이용하여 충분히 향상되며, 많은 지구 동역학 문제를 해결하는데 활용될 수 있음을 제시하였다.

판의 경계에 대한 고등학생들의 정신모형 분석 (An Analysis of High School Students' Mental Models on the Plate Boundaries)

  • 박수경
    • 한국지구과학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.111-126
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    • 2009
  • 본 연구의 목적은 판의 경계에 대한 그리기와 면담의 결과를 바탕으로 정신모형의 유형별 분석 준거를 도출하고 이를 근거로 고등학생들의 정신모형을 밝히는데 있다. 이를 위하여 고등학교 2학년 학생을 대상으로 충돌형, 섭입형, 발산형 판의 경계에 대한 그리기 과제와 개별 면담을 병행하여 실시하고 그 결과를 정성적으로 분석하였다. 본 연구의 결과, 판의 경계에 대한 고등학생들의 정신모형의 유형은 소박한 모형(naive model), 불안정 모형(unstable model), 인과적 모형(causal model), 개념적 모형(conceptual model)의 4가지로 분류되었다. 이러한 정신모형에 대한 분석 준거는 판과 맨틀을 구분하는지, 판과 하부 맨틀의 이동을 파악하는지, 판의 경계 지형의 특징을 인식하는지, 맨틀의 대류와 지형의 특징을 관련짓고 있는지 등의 요인이다. 판의 경계에 대한 '소박한 모형'과 '불안정 모형'을 지닌 학생들은 맨틀의 대류와 지형의 생성원인을 관련짓지 못한 반면, '인과적 모형'과 개념적 모형'을 지닌 학생들은 판의 경계에서 맨틀 대류와 지형의 생성과의 인과 관계를 인식하고 있었다. 정신모형 유형에 따라 꼭꼭 획득의 방법에 관한 학생들의 믿음을 조사한 결과, 소박한 모형과 불안정 모형을 지닌 학생들은 외부적인 권위에 의존하는 경향을 나타내었다.

고등학교 지구과학 교과서에 제시된 판 이동의 주된 원동력에 대한 고찰 (A Study on the Dominant Driving Force of Plate Movement presented in the High School Earth Science Textbooks)

  • 전태환;서기원;이규호
    • 한국지구과학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.62-77
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    • 2016
  • 초기의 판 구조론에서 지각 판은 연약권 위에 떠서 맨틀의 움직임에 따라 움직이는 수동적인 모습으로 그려졌고, 자연히 해령에서 발산되는 힘이나 암석권 하부의 맨틀 견인력(drag force)이 판을 움직이는 주된 원동력으로 묘사되었다. 하지만 최근 여러 연구들은 판의 이동을 일으키는 원동력이 맨틀의 대류보다는 섭입대에서 침강하는 판이 만드는 섭입판 인력(slab pull)이라고 보고 있다. 최근 학계는 무거운 해양판과 주변 연약권의 밀도 차이가 섭입판 인력의 핵심이라고 설명한다. 해양판의 높은 밀도는 중력에 의해 판이 해구에서 맨틀 속으로 가라앉는 원인이 되며, 이것이 판이 움직이는 가장 큰 원동력을 발생시키는 것이다. 이러한 연구 결과들을 바탕으로, 본 연구는 고등학교 지구과학 교과서의 관련 내용을 검토하고 최근 수십 년 간의 서술 경향을 분석하였다. 그 결과 5차 교육과정 이래로 지금까지 거의 대부분의 고등학교 교과서가 맨틀 대류를 판 이동의 주 원동력으로 서술하고 있다는 것을 확인하였으며, 이는 대학교 교재가 개정판을 통해 새로운 학설을 꾸준히 제시해온 것과 대조적인 모습이라 할 수 있다. 따라서 학생들에게 더욱 정확한 학술적 정보를 제공하기 위해 이와 같은 새로운 판 구조론 내용이 해당 교과서 관련 단원에 추가되어야 할 것이다.

소규모 맨틀 대류에 의한 한반도의 신제3기 이후 융기 운동 (Neogene Uplift in the Korean Peninsula Linked to Small-scaled Mantle Convection at Singking Slab Edge)

  • 신재열
    • 대한지리학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.328-346
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    • 2012
  • 본 연구는 한반도의 신제3기 이후 융기 운동에 관한 발생 요인을 탐구하고자 육상의 고해수준 기록들과 북동 아시아 일대의 심발 지진 자료를 분석하였다. 지구조적으로 한반도를 포함한 북동 아시아의 동쪽 연변부는 태평양 판, 필리핀해 판 그리고 유라시아 판이 함께 경계하는 복잡한 서태평양 섭입대의 후배호 지역에 위치하고 있다. 서태평양 섭입대의 지진 자료 분석은 한반도의 융기 패턴이 서태평양 섭입판의 활동과 관련된 심발 지진의 발생 범위를 잘 반영하고 있다. 지구과학 제 분야의 기존 연구 성과들을 종합적으로 고찰해 볼 때, 한반도를 비롯한 동북 아시아 동연변부 해안 지역을 따라 나타나는 대륙 융기 현상은 서태평양 섭입대의 맨틀 하강에 의해 발생하는 소규모의 맨틀 대류에 의해 진행되고 있는 것으로 판단되며, 융기 운동의 시작 시기는 마이오세(ca. 23 Ma) 이후의 시기로 판단 된다. 한편, 한반도 내에서 확인되는 동-서 그리고 북-남 방향의 최대 압축 응력들은 판 경계 응력에 대응하는 현생 응력 체계와 잘 일치한다. 이는 판 경계 응력에 대응한 암석권 최상부의 지각 변형이 또한 최근 수 백 만년의 시간 내에서 한반도의 융기를 가속시키는 것으로 보여진다.

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한반도(韓半島)의 신기(新期) 지형운동(地穀運動)에 관(關)하여 (Recent Tectonism in the Korean Peninsula and Sea Floor Spreading)

  • 박병권;김서운
    • 자원환경지질
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    • 제4권1호
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    • pp.39-43
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    • 1971
  • 한반도(韓半島)는 지형운동(地穀運動)이 없이 안정(安定)한 상태(狀態)에 있는 아시아대륙(大陸)과, 지형운동(地鼓運勤)이 활발(活廢)한 일본열도(日本列鳥)의 사이에 위치(位置)하고 있다. 한반도(韓半島)는 비재적(比載的) 좁은 동서폭(東西幅)을 가지고 있는데도 불구(不拘)하고, 동해안(東海岸)은 융기(隆起), 서해안(西海岸)은 침강현상(沈降現象)을 보여 주고 있다. 그러나 서해안(西海岸)의 침강율(沈降率)을, 지형운동(地鼓運勤)이 거의 없이 안정(安定)한 상태(狀態)의 북미(北美) 동해안(東海岸)의 침강율(沈降率)과 비교(比較)해 보면 한반도(韓半島)의 서해안(西海岸)은 동해안(東海岸)과 함께 서서(徐徐)히, 융기(隆起) 하되, 다만 시차적(示差的) 융기현상(陸起現象)을 보이는 듯 하다. 이러한 융기현상(陸起現象)은 동해안(東海岸)(일본해(日本海))을 따라 전개(展開)하는 현상(現象)이다. 태평양(太平洋) mantle convection이 일본해구(日本海溝)를 따라 아세아대륙(大陸)으로 plunge 하는 데서 발생(發生)하는 압축응력(壓縮應力)에 기인(基因)하고 있을 것 같다. 또한 이러한 strain은 동해(東海) 일대(一帶)의 높은 heat flow에 의(依)해서 가속(加速)될 것 같다. 이와 같이 근세(近世) 한반도(韓半島)의 지형운동(地穀運動)을 해저확장설(海底擴張說) (Sea Floor Spreading Theory)로서 설명(說明)할 수가 있으며, 휴화산(休火山)인 백두산(白頭山)과 한라산(漢筆山)을 한반도(韓半島)가 서진(西進)한 증거(證據)로 간주(看做)할 수도 있다.

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'신생대 제3기 경동성 요곡운동'의 개념, 시기, 기작에 관한 비판적 고찰: 판구조운동 기원의 새로운 가설 (A Critical Review on Setting up the Concept, Timing and Mechanism of Tertiary Tilted Flexural Mode of the Korean Peninsula: A new hypothesis derived from plate tectonics)

  • 신재열;황상일
    • 대한지리학회지
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    • 제49권2호
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    • pp.200-220
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    • 2014
  • 본 연구는 불분명하게 이해되는 경동성 요곡운동의 개념적 정의를 재검토하고, 현재까지 학계에서 통용되는 일반적 수준의 진술들을 비판적으로 검토하고 있다. 경동성 요곡운동의 재정의, 시간설정, 운동의 속성 그리고 발생요인과 과정에 대한 새로운 모델 제시가 주요 내용이다. '신생대 제3기 경동성 요곡운동'으로 흔히 일컬어지는 한반도 신기지반운동은 최소한 신제3기(23 Ma) 이후 진행된 동해안 지역의 융기-서해안 지역의 침강 패턴의 조륙운동으로 구체화시킬 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 융기-침강의 지역적 경계는 한반도에 국한된 것이 아니라 중국 동북부 지역과 러시아 남부 지역에 걸쳐 광역적으로 분포한다. 이러한 융기-침강운동의 발생동력은 가설적으로 서태평양 섭입대의 활동과 관련한 맨틀 대류의 결과물로 설명하는 것이 가장 합리적이며, 판 경계 응력에 대응한 단층활동은 제4기 이후 한반도의 지역적 융기를 가속화시킨 것으로 볼 수 있다. 한반도 서해안의 현생 융기운동과 같이 여전히 남아있는 논쟁적인 부분들에 대한 보다 정교한 논의들은 현장에서부터 그 실체를 확인하는 작업이 선결되어야 할 것이다.

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Cholestrol Content and Formation of Oxidized Cholesterols in Processed Squids

  • Hong, Jeung-Hoon;Ryu, Hong-soo;Kim, Heung-Bae
    • Preventive Nutrition and Food Science
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    • 제1권2호
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    • pp.196-202
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    • 1996
  • The effect of cooking(boiling, steaming and baking0and drying on the cholesterol content and formation of oxidized cholesterols in quid(Japanese flying squid, Todarodes pacificus) was studied. Cholesterol content of live squid meat varied with the portion sampled, and results from spectrophotometric assay ranged from 263.2mg/1..g(mantle) to 315.8mg/100g(tentacle). The cholesterol levels analyzed by gas chromatography(GC) for squid samples were lower by 7% of total cholesterol for live squid meat and 24% for processed meat than those results by spectrophotometric assay. Cooking resulted in the decrease of the initial total cholesterol content of raw meat from 10%(boiling for 5min.) to 25%(steaming for 5min.) The amounts of cholesterol remaining after baking were 68% for microwave oven samples and 64% for convection oven samples. Drying of raw tissue caused the greater reduction in cholesterol content than cooking but showed no significant difference in samples stored for 6 weeks at 4$^{\circ}C$ and 2$0^{\circ}C$. Raw squid meats contained essentially no oxidized cholesterols, while the 22-hydroxychoesterol was detected in frozen meats. The additional oxidized cholesterols as cholestane-triol was indentified with 22-hydroxycholesterols in cooked samples. Sun dried meat stored at 4一 and 2$0^{\circ}C$ for 6 weeks had the three kinds of oxidized cholesterols such as 22-hydroxycholesterol, cholesta-3,5-dien-7-one and cholestane-triol.

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지구에 대한 예비 지구과학 교사들의 존재론적 사고 (Earth Science Pre service Teachers' Ideas about the Earth on the Ontological Categories)

  • 정진우;권정희;김윤지
    • 대한지구과학교육학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.111-118
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    • 2008
  • This study is aimed at analyzing earth conception the nine pre service teachers who are majoring in earth science education and classifying a special feature from the ontological categories. Open ended questionnaires and semi structured interviews which meant to contribute to identifying ontological categories of concepts involving study area were designed. Pre service teachers' ontological category about earth conception most showed to dynamic and proto process. In the results show that many pre service teachers recognize simply the conception to a material, a condition and a conversion of the state changing. Most of the pre service teachers show their intermediate understanding level about the earth inner construction according to the analyzed results of the drawing tasks and interviews. The main alternative conceptions show them through a definition of the plate, a wording definition between lithosphere and asthenosphere, a feature of the plate boundary, a heat convection in the earth inner, the earth inner heat source, the earth inner structure, a physical feature of the mantle.

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가열조건에 따른 오징어 Cholesterol과 Cholesterol oxidative products(COPs)의 함량변화에 관한 연구 (Cholesterol Content and Formation of Cholesterol oxidative products(COPs) in Processed Squids)

  • 안덕준;홍정훈
    • 한국식생활문화학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.465-472
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    • 2002
  • The effect of cooking(boiling, steaming and baking) and drying on the cholesterol content and formation of oxidized cholesterols and acid value in squid(Japanese flying squid, Todarodes pacificus) was studied. Cholesterol content of live squid meat varied with the portion sampled. The data from spectophotometric assay ranged from 263.2 mg/100g(mantle) to 315.8 mg/100g(tentacle). The cholesterol levels found for squid samples analyzed by gas chromatography(GC) were lower by 7% of total cholesterol for live squid meat and 24% for processed meat than those results by spectrophotometric assay. Cooking resulted some decrease in the initial total cholesterol content of raw meat from 10%(boiling for 5 min.) to 25%(steaming for 5 min.). The amounts of cholesterol remaining after baking were 68% for microwave oven samples and 64% for convection oven samples. Drying of raw tissue caused the greater reduction in cholesterol content than cooking but brought about no significant difference in samples stored for 6 weeks at $4^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$. Raw squid meats contained essentially no oxidized cholesterols, while the 22-hydroxychoesterol was detected in frozen meats. The additional oxidized cholesterols as cholestane-triol was indentified with 22-hydroxycholesterol in cooked samples. Sun dried meat stored at $4^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$ for 6 weeks had the three kinds of oxidized cholesterols such as 22-hydroxycholesterol, cholesta-3,5-dien-7-one and cholestane-triol. For the boiled and steamed squids, 10% higher acid value and 5% higher acid value respectively were observed but oven cooked samples resulted in a 50% higher acid value than raw samples. Squids had a 45% higher acid value than raw one during sundrying and presrevation at $20^{\circ}C$ but there was not a severe difference of acid value between $4^{\circ}C\;and\;20^{\circ}C$ stored samples.

지구의 비쌍극자 자장과 편각

  • 박창고
    • 한국지구과학회:학술대회논문집
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    • 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.53-53
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    • 2010
  • 지표위의 어떤 지점에서의 지구자기의 수평분력 방향과 진북방향 사이의 각을 편각(Declination)이라고 정의한다. 쉽게 말하면 편각은 나침반의 자침이 가러 키는 방향과 진북방향과의 사이 각을 말한다. 대부분의 사람들은 나침반의 자침이 북자기극(North magnetic pole)을 가러킨다고 잘못알고 있다. 지구 다이나모설(Geodynamo theory)에 의하면 주로 철(약 90%)로 구성된 외핵 속에서 계속 생성 유지되고 있는 복잡한 (각각 나선형(helical)의 회전축에 대체로 평행하거나 평행하지 않은) 대류(Convection currents)에 수반하는 전류가 복잡한 지구자기장을 형성한다. 지표상에서 측정한 지구자기장의 자료를 Spherical harmonic analysis 으로 분석하면 한 개의 커다란 쌍극자(Dipole) (Inclined geocentric dipole 또는 주된 자기장(Main field) 이라고 부름), 적도쌍극자(Equatorial dipole), 4극자 (Quadrupoles), 8극자(Octupoles) 등의 여러 개의 크고 작은 쌍극자들의 총합이 지구자기장의 근원인 것처럼 해석되고 있다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 외핵에서 생성된 천체 자기장에서 Main field를 제거한 나머지 자기장과, 상부 맨틀(upper mantle), 지각 및 지표상에 존재하는 인공 물체 또는 암석 및 광석 등의 잔류자기 및 유도자기 그리고 지형 등의 영향으로 결정된다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 태양풍(Solar wind)과 전리층 사이의 상호작용 등의 외부자장(external field)의 영향도 받는다. 비쌍극자 자장(Non-dipole field)은 지표상에서 측정되는 총자기장에서 외핵에서 생성된 주된 자기장(Main field) 즉, 지구의 회전축에서 약 11.5도 기울어진 쌍극자 자장을 제거하고 남는 자기장을 말한다. 따라서 편각은 비쌍극자자장의 영향을 가장 많이 받는다. 비쌍극자 자장은 정지한 상태의 자장(standing field) 과 매년 서쪽으로 약 0.2도 움직이는 Westward drift하는 자장으로 크게 두 가지로 구분된다. 쌍극자 자장의 방향은 매우 느리게 변하지만 그 세기는 현재 비교적으로 빠르게 약해지고 있다. 비교적으로 매우 빠르게 변하는 비쌍극자 자장의 변화를 영년변화(Secular variation) 이라고 한다.

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