• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제43권1호
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• pp.48-63
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• 2024

본 연구에서는 맥락을 중요시하는 수업 절차를 제안하고, 과학 수업을 진행하여 어떠한 효과가 있는지 살펴보고자 하였다. 과학지식과 관련이 있는 다양한 맥락 중에서 발견의 맥락과 실생활 맥락을 중심으로 수업을 설계하기 위한 수업 절차를 개발하였다. 맥락중심설계와 이를 적용한 프로그램에 대하여 전문가의 내용 타당도 검증 후 수업을 진행하였고, 학생들의 반응을 확인하였다. 수정·보완을 거쳐 완성된 수업 설계의 최종안은 다음과 같다. 맥락중심설계를 4단계 PEAS(1단계 - 맥락 제시하기(Presentation), 2단계 - 맥락 탐색하기(Explore), 3단계 - 맥락 적용하기(Adapt), 4단계 - 정리하기(Share & Synthesize)) 절차로 제시하였다. 과학지식이 어떠한 사회적·역사적 맥락에서 생성되었는가(발견의 맥락)부터 실생활에서 어떻게 활용되고 있는가(실생활 맥락)까지 폭넓게 다룸으로써 단편적인 지식 습득에만 치우치지 않고, 과학지식의 전반적인 흐름을 경험할 수 있도록 하는 데 목표를 두고 있다. 새롭게 제안한 수업 절차에 대한 이해를 돕고, 그 효과를 확인해보고자 5학년 2학기 '재미있는 나의 탐구', 2. 생물과 환경 단원을 선정하여 프로그램을 개발하였다. 연구 결과, 맥락중심설계를 적용한 초등과학 프로그램은 학생들의 자기주도적 학습능력 향상에 효과적이었고, 특히 내재적 동기 영역에서 효과가 두드러졌다. 학생들은 과학지식과 관련된 발견의 맥락과 실생활 맥락을 경험하면서, 과학 학습에 능동적으로 참여하고자 하는 욕구가 생겼고, 이것이 적극적인 학습 효과를 이끌어내는 데 필수적인 조건이 되면서 의미 있는 학습이 일어날 수 있는 선순환 고리가 만들어졌을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 도출된 시사점을 바탕으로 다양한 영역 및 내용을 대상으로 맥락중심설계를 적용한 프로그램을 개발할 수 있을 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권1호
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• pp.8-15
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• 2010

해수의 용존 이산화탄소 증가가 해양미생물인 Vibrio fischeri의 발광량 및 세포밀도에 미치는 영향을 규명하고자 380(대조구), 1,000, 3,000, 10,000 그리고 30,000 ppm 농도구배에 24시간 동안 노출하고, 매 6시간마다 발광미생물의 발광량과 세포밀도 변화를 측정하였다. 5개 농도구배에 노출된 발광미생물의 발광량은 12시간째에 3,000 ppm 이상의 농도구배에서 대조구와 비교하여 발광량이 유의하게 감소하는 경향을 보였다. 하지만 24시간째에는 30,000 ppm 농도 조건에서만 대조구와 유의한 차이를 보였으며, 10,000 ppm 이하 농도 조건에서는 차이를 보이지 않았다. 발광미생물의 세포밀도는 분광광도계를 이용하여 흡광도를 측정하였고, 각 농도별 시간에 따른 영향은 발광량 변화와 유사하였다. 용존 이산화탄소 농도 변화와 발광미생물의 발광량 및 세포밀도 사이에는 유의한 농도-반응 관계가 있으며, 다만 상대적으로 짧은 시간에 발생하는 저해영향으로 배양이 지속됨에 따라 뚜렷하게 회복하는 특성을 보여 증가된 농도의 이산화탄소 영향이 항상 일정하지 않음을 보여주었다. 본 연구는 해양미생울 개체군 성장에 미치는 이산화탄소의 영향을 평가한 것으로 향후 해수의 용존 이산화탄소 농도 증가가 미치는 다양한 해양생물에 대한 영향 및 위해성 예측과 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 또한 해양미생물에 대한 생태영향평가 결과는 이산화탄소 저감을 위해 추진되고 있는 해양 지중저장사업의 환경위해성평가에도 활용될 수 있을 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권4호
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• pp.195-204
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• 2009

인공위성 고도계로 측정한 해수면 높이 자료를 사용하여 준 실시간 동해 표층해류를 추정하기 위해, 세 가지 방법으로 평균 역학지형(또는 평균 해류장)을 계산하고 각각의 특징들을 살펴보았다. 프랑스 AVISO(Archiviing, Validation and Interpretation of Satellite Oceanographic data)는 인공위성 고도계 자료와 수치모델을 이용하여 전 지구 해양에 대하여 수평적으로 $0.25^{\circ}$의 해상도를 갖는 평균 역학지형을 계산하고 지형류 방정식을 적용하여 평균 해류장을 만들어 제공하고 있다. 동해에서 장기간 관측한 수온과 염분 자료를 사용하여 500 dbar를 기준면으로 사용한 역학적 해면(steric height)을 계산하고 이를 평균 여각지형으로 환산하였다. 또한 14년 동안 동행의 표층을 이동한 표층뜰개들(ARGOS)의 궤적을 이용하여 평균 해류장을 구하였다. 인공위성 고도계로 관측한 해수면 편차와 세 가지 평균 역학지형을 합하여 절대 역학지형을 얻고, 각각의 절대 역학지형에 지형류 방정식을 적용하여 세 가지 표층해류를 추정하였다. 각 방법으로 추정된 표층해류를 2005년에 동해 남서부 해역에서 선박장착 초음파 해류계(ADCP)로 관측한 해류 자료와 정량적으로 비교하였다. 육지에서 50 km 이상 떨어진 해역에서는 인공위성 고도계로 측정한 해수면 자료에 지형류 방정식을 적용하여 구한 표층해류와 현장 관측 해류의 상관계수(R)가 0.58~0.73이며 두 자료의 제곱 평균 제곱근 편차(Root Mean Square Deviation, RMSD)는 $17.1{\sim}21.8cm\;s^{-1}$이다. 육지에서 50 km 이내의 연안에서 두자료의 R이 0.06~0.46로 상대적으로 낮고 RMSD는 $15.5{\sim}28.0cm\;s^{-1}$이다. 이처럼 연안에서는 인공위성 고도계로 관측한 해수면 높이 자료의 오차가 크므로 향후 연안에 대해서는 새로운 표층해류 추정 방법에 대한 추가 연구가 필요하다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권1호
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• pp.41-50
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• 2010

소형선박에서 운영이 가능한 연안용 benthic chamber(BelcI)를 개발했다. 운영상에 유연성이 큰 BelcI는 연안 저층 경계면 연구에 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 판단된다. BelcI는 몸체, 자동채수기, 교반기 및 전자제어부로 구성된다. 운영상에 유연성을 극대화하기 위해 몸체는 사각 셀 단위의 2단 구조로 설계했다. 센서신호의 증폭, 교반기 및 채수장치 제어회로를 초 전력 소모 회로로 구성하여 외부 전원장치를 제거했다. PIV(particle image velocimetry)기법으로 측정한 chamber 내부의 유체유통은 전형적인 radial-flow impeller의 특성을 나타냈다. chamber내 물의 혼합 시간은 약 30초로 추정되었으며, 바닥면에서 shear velocity($u^*$)는 약 $0.32\;cm\;s^{-1}$였다. 산경계층(DBL) 두께는 약 $180{\sim}230\;{\mu}m$였다. 현장에서 측정한 산소소모율은 약 $84\;mmol\;O_2\;m^{-2}\;d_{-1}$로 선상배양결과 보다 2배 이상 컸다. 저층 영양염 플럭스는 "질산+아질산"이 $0.18\;{\pm}\;0.07\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 암모니움이 $2.3\;{\pm}\;0.5\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 인산인이 $0.09\;{\pm}\;0.02\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$, 규산규소가 $23\;{\pm}\;1\;mmol\;m^{-2}\;d^{-1}$로 추정되 었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권3호
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• pp.134-144
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• 2009

베링해 중부 지역에서 획득된 피스톤 코아 PC23A의 퇴적물에서 오팔과 총유기탄소의 함량을 측정하고 집적률을 계산하여 마지막 빙하기 이후의 고생산성 변화를 살펴보았다. 코아 PC23A의 연대는 부유성 유공충의 AMS $^{14}C$ 탄소연대와 방산충 L. nipponica sakaii의 마지막 출현 기준에 의해서 결정되어있으며, 코아 최하단부가 약 61,000년 전으로 계산되었고, 코아 상부는 일부 손실된 것으로 판단된다. 오팔과 총유기탄소 함량은 마지막 빙하기 동안 각각 1-10%, 0.2-1.0%의 범위에서 변동하였으며, 각각 5%와 0.7%의 평균값을 보였다. 반면, 후빙기 동안에 오팔과 총유기탄소 함량은 5-22%, 0.8-1.2%의 범위에서 변동하였으며, 평균값은 각각 8%와 1.0%로 증가된 값을 보여주었다. 마찬가지로 오팔과 총유기탄소의 집적률도 마지막 빙하기($1gcm^{-2}kyr^{-1}$, $0.2gcm^{-2}kyr^{-1}$)동안 보다 후빙기 동안(>$5gcm^{-2}kyr^{-1}$, >$1gcm^{-2}kyr^{-1}$)에 증가하였다. 후빙기 동안 증가된 생산성은 온난한 기후에서 해빙의 발달이 미비하고 높아진 해수면 조건에서 주변 육상으로부터 융빙수의 유입 증가와 남쪽으로부터 알라스카 해류 유입의 증가에 의하여 영양염 공급이 충분한 환경에서 규조류가 번성하였기 때문이다. 반면, 마지막 빙하기 동안에는 낮아진 해수면으로 인하여 알라스카 해류의 유입이 감소하여 영양염의 공급이 제한되고, 낮은 수온과 추운 기후로 인해 광범위하게 발달한 해빙에 의해서 생산성이 감소되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권2호
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• pp.102-117
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• 2009

본 조사는 유기물과 미량금속 오염이 의심되는 울산만에서 저서환경의 교란 유무와 정도를 파악하기 위해 수행되었다. 현장조사는 울산만 안팎에 선정된 9개 정점에서 2006년 2월부터 11월까지 계절별로 저서환경과 대형저서동물군집에 대해 동시에 이루어졌다. 유기물 함량(TOC)은 평균 1.7% 이었으며 미량금속 중 As, Cu, Pb, Zn의 농도는 거의 모든 정점에서 최소영향수준(ERL)을 초과하였다. 저서동물군집의 총 출현종수는 199종, 평균 서식밀도는 4,578 개체/$m^2$ 이었으며 다모류가 가장 우세한 동물군이었다. 주요 우점종은 Aphelochaeta monilaris(22.6%), Ruditapes philippinarum(17.1%), Magelona japonica(12.2%), Lumbrineris longifolia(9.9%) 등이었으며 정점별 환경 특성에 따라 뚜렷이 다른 분포 양상을 보였다. 다변량분석 결과, 울산만 상단, 내만역, 내만역 중 태화강과 고사천이 만나는 지점 그리고 외해역에서 서로 다른 4개의 군집이 확인되었으며 특히 울산만 내의 군집 이질성이 두드러지게 나타났다. SIMPER 분석 결과, 4개 군집에서는 각각 R. philippinarum-Capitella capitata, A. monilaris-Balanoglossus carnosus, Sinocorophium sinensis-Cyathura higoensis 그리고 M. japonica-Ampharete arctica가 특징적으로 출현하였다. 전체 군집의 종조성과 밀도의 시.공간적 변화에 대해 가장 밀접한 상관성을 보인 환경 요인은 수심, 입도, 유기물 함량이었으며 중금속 중 Zn도 주요 항목에 포함되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제13권2호
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• pp.121-128
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• 2008

해조류를 이용한 수생태독성시험법으로 대형 녹조 구멍갈파래(Ulva pertusa)의 포자형성률을 endpoint로 사용하는 독성시험법이 개발되었다. 생태독성시험을 위한 최적 조건은 광조사량 $100\;{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 수소이온농도(pH) $7{\sim}9$, 염분 $25{\sim}35\;psu$ 그리고 수온 $15{\sim}20^{\circ}C$이다. 본 시험법의 민감도는 표준중금속(Cd, Cu, Pb, Zn)을 가지고 확인하였고, 오염 시료에 적용 가능성은 9 지역의 산업폐수 또는 생활하수 오니 용출액(elutriate)을 이용하여 이루어졌다. 네 종의 중금속에 대한 포자형성률 억제 반응의 $EC_{50}$ 값을 산출한 결과, 구리($0.062\;{mg}{\cdot}L^{-1}$) > 카드뮴($0.208\;mg{\cdot}L^{-1}$) >납($0.718\;mg{\cdot}L^{-1}$) > 아연($0.776\;mg{\cdot}L^{-1}$) 순으로 민감하게 나타났는데, 이러한 결과는 US EPA에서 제공하는 ECOTOX DB에 탑재되어 있는 국제적으로 공인된 수생태 독성시험법 결과와 비교해 볼 때, 더 높은 중금속 민감성을 보였다. 현장시료에 대한 포자형성률 억제 반응의 $EC_{50}$ 값을 살펴보면 산업폐수오니($EC_{50}=6.78%$)에서 가장 높고 정수장오니($EC_{50}=15.00%$)에서 가장 낮은 독성 반응을 보이는 것으로 나타났다. 산업폐수 또는 생활하수오니 용출액내에 함유된 독성원 농도와 산출된 $EC_{50}$ 값 사이에 상관성을 밝히기 위해 Spearman rank correlation test를 실시한 결과, 구리, 카드뮴, 납 그리고 아연이 구멍갈파래의 포자형성 저해 반응과 밀접한 상관관계가 있는 것으로 확인되었다. 본 시험법은 독성 민감성이 높고, 사용이 간편하고, 경제적이고, 해석이 용이하며, 대량의 시험재료 확보가 상시 가능하고, 배양이 어렵지 않아 매우 편리한 시스템이라고 할 수 있다. 특히, 파래의 포자형성 과정이 파래 집단의 성쇠와 밀접한 관련이 있으므로 생태적인 의미까지 포함하기에 보다 다양한 독성물질을 대상으로 독성민감성이 확인될 경우, 수서 생태독성을 진단하는데 유용한 프로토콜로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 파래류는 넓은 지리적 분포와 속 수준에서 포자형성 과정의 유사성 때문에 전 세계적으로 광역적 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권2호
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• pp.51-61
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• 2010

북동 멕시코 만에서 particulate organic carbon(POC)의 시/공간적 변화를 조사하기 위하여, 1997년 11월부터 2000년 8월까지 총 9번의 관측이 이루어 졌으며, 같은 기간 동안 위성자료(해색, 표층수온, 해면고도이상, 표층바람)와 주요 강들 의 유출량이 조사되었다. POC 농도는 내 대륙붕과 미시시피 하구 역에서 높은 값을 (>100 $mg/m^3$) 나타내고 대륙붕과 대륙사면으로 가면서 감소된다. POC의 경년 변화는 상대적으로 1997과 1998년(El $Ni\tilde{n}o$)이 1999과 2000년(La $Ni\tilde{n}a$) 보다 상대적으로 증가되어 나타난다. 이런 현상은 미시시피강 및 다른 주요 강들에 영향을 주는 강우량 변화에 따른 담수 유 입의 변화와 직접적으로 연관되어 있으며, 강우량 변화는 ENSO 현상과 같은 세계 기후변화와 관련이 있는 것으로 사료 된다. 북동 멕시코 만 연안으로 유입되는 주요 강들의 방류량은 초봄에 증가되어 여름과 가을에 감소되지만, 공간적으로 확장된 높은 농도의 POC 분포는 여름 조사기간에서 관측되고, 낮은 농도 및 제한된 확산은 가을과 초 봄 관측에서 나타 난다. 여름철 동안 상대적인 강의 유출량은 봄에 비하여 현저하게 감소하지만, 증가된 표층수온은 수층을 강하게 성층화 시키고 표층에서 부력을 증가시킨다. 이런 조건에서 고농도의 POC를 함유하는 저염수는 상부 대륙사면까지 확장되고 이 는 Loop Current와 Loop Current Eddies의해서 조절된다. 봄과 가을 동안 유출량은 보통이거나 이상을 보이지만, 증가된 바람과 낮은 표층수온으로 인하여 수직적 혼합을 유발하고 이는 높은 농도의 POC를 내 대륙붕에 제한 시키는 것으로 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권4호
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• pp.315-327
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• 2007

동해 울릉분지 퇴적물에서 오염 기원 Pb의 근원지 및 이동 경로를 추정하기 위하여 2005년 4개의 박스형 시추퇴적물(30cm 길이)을 채취하였고 연대별 Pb 농도 및 Pb 동위원소 비율을 MC ICP/MS를 이용하여 분석하였다. 연구지역에서 1M HCl 용출 부분의 Pb 농도 및 동위원소 비율($^{207}Pb/^{206}Pb$ 과 $^{208}Pb/^{206}Pb$)은 1930년 전 약 300년 동안 거의 일정한 값을 보였으나 그 후로는 현재까지 지속적으로 증가하여 농도가 거의 2배 수준, 동위원소 비율은 3.41% 및 1.70% 증가한 값을 보였고 잔류 부분의 Pb 농도는 지난 400년 동안 거의 유사하였다. 오염 Pb의 축적률은 심해분지해역에서 1990년대 이후 $3.1-3.5mg/m^2/yr$ 범위로 대기로부터의 총 강하량과 유사하였고 대륙사면에서는 퇴적물 축적률에 비례하는 정도 이상으로의 급격한 증가를 보였다. 오염 기원 Pb의 축적률과 동위원소 비율의 시 공간적인 변화 그리고 오염 기원 Pb의 동위원소 비율과 가능한 오염원 물질의 동위원소 비율의 비교를 통하여 울릉분지에 축적되는 오염 기원 Pb의 근원지와 이동 경로를 설명할 수 있었다. 즉, 1930년대부터 중국 및 한국의 석탄 연소에 의해 오염 Pb의 축적이 이루어졌으며 여기에 유연 휘발류 사용으로 1990년대 초반까지 대기로부터의 강하량이 증가하여 오염 Pb 축적률이 계속 증가하였으며 수입 광상(호주 Broken Hill)의 비율 또한 점차 증가하였다. 1990년대 이후에는 한국 및 중국의 유연 휘발류 사용 금지 및 중국의 석탄 사용 급증에 의해 심해분지 해역에서는 그 이전과 매우 유사한 오염 Pb의 축적률을 보였으나, 대륙사면 해역에서는 1990년대 이후부터 급증한 국지적 오염원의 영향으로 급격한 오염 Pb 축적이 이루어지고 있었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권6호
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• pp.439-449
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• 2023

본 연구는 우리나라 대형산불의 진화에 있어 임도(산림도로)의 역할을 검증하고자 하였다. 연구대상지는 그간 발생한 대형산불 중 도로밀도가 가장 높은 지역 중 하나인 강원특별자치도 강릉시에서 발생한 2023년 4월 산불피해지역을 대상으로 하였다. 산불피해지역 범위는 현장확인하였으며, 산불의 피해강도는 Sentinel-2 영상을 통해 분석하였다. 이후, 피해범위 및 강도와 산림도로의 관계를 살펴보았다. 전체 149.1ha의 산불피해지역에 쉽게 접근할 수 있는, 피해지역 경계로부터 50m 이내에 조성된 도로는 약 59.6km로, 인접지역을 포함한 산불피해지역의 도로밀도는 무려 168.9m/ha에 달했다. 도로에 의해 단절된 산림은 모두 83개소로 파편화되어 있었는데, 이들 산림은 모두 비산화에 의한 확산으로 판단할 수 있어, 도로가 산불의 차단선 역할을 하지 못했음이 확인되었다. 진화차량 접근의 용이성에 따른 피해정도를 살펴보기 위해 도로로부터의 거리별 피해강도 분포를 살펴본 결과, 낮은 강도의 피해를 입은 지역은 오히려 도로에서 75m이상 떨어진 곳에서 비율이 대폭 높아짐이 확인되었다. 진화인력의 접근 용이성에 따른 피해정도를 살펴보기 위해 해발고별 피해강도 분포를 살펴본 결과 약한 강도의 피해를 입은지역 비율은 해발고가 높아질수록 늘어난 반면, 강한 강도 이상의 피해지역은 반대로 해발고가 높아질수록 비율이 줄어들었다. 강릉시 난곡동 산불피해지역에서 산림내부 혹은 인접한 도로가 산불진화에 효과적이라는 데이터는 없는 것으로 확인되었다. 이상의 결과는 산림 내 임도밀도를 높이는 것이 산불진화에 효과적이라는 논리와 배치된다. 강릉시 난곡산불지역의 경우 현재 산림청이 주장하는 우리나라 임도밀도인 3.9m/ha에 비해 무려 43배나 높다.