• 한국항해항만학회지
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• 제39권3호
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• pp.253-260
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• 2015

열악한 작업환경 때문에 수중항만공사를 기계화하려는 많은 노력들이 시도되고 있다. 본 논문은 수중항만공사 중 사석 고르기 작업을 수행하는 수중건설로봇에 대해 기술한다. 로봇의 블레이드는 울퉁불퉁한 지형에서도 사석 마운드를 기준면에 대해 평편하게 고르고, 다목적암은 사석을 파고, 채울 수 있게 설계되었다. 본 연구는 로봇에 설치된 위치 및 방위 센서와 동기를 이루면서 주행과 스윙운동이 포함된 다목적암과 블레이드의 기구학을 해석한다. 기준수심센서에 부여된 월드좌표에 대해서 블레이드와 다목적암의 위치와 방위를 나타내고, 기준면과 나란한 고르기 작업을 위한 형상을 찾는다. 고르기 작업을 위한 유압제어시스템을 개발하며, 로봇에 의한 육상 및 수중 사석 고르기 작업을 실시해 실험결과를 보인다. 로봇의 작업속도는 잠수부보다 8배 정도 빠르며 작업품질도 우수한 것으로 평가된다. 잠수부가 작업할 수 없는 대수심에서는 효율성이 더 좋을 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권2호
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• pp.109-115
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• 2006

점토경반층 토양에서 수량 변이의 특성을 파악하기 위하여 센서를 통하여 관측된 깊이별 토양경도 및 ECa와 작물의 수량과의 관련성을 분석한 결과, 깊이별 토양의 경도는 점토가 집적된 지표면으로부터 15-30 cm 지점의 점토경반층 (argillic horizon)에서 높게 나타내고 있으며 토양의 깊이가 깊은 지점에서 토양경도의 변이가 작게 나타났다. 1994년부터 2002년까지 콩과 옥수수 수량과 작물생육기의 강우량을 분석한 결과 7-8월의 강우량이 작물의 수량과 매우 밀접한 관계를 가지고 있으며 이 기간의 강우량이 150 mm 이하이면 작물이 수분 부족으로 수량이 낮아지는 것으로 나타났다. 지표로부터 15-45 cm 지점에서 토양의 경도와 ECa 가 작물의 수량과 매우 유의한 상관을 갖는 것으로 나타났으며 "drought boundary" 인 7-8월의 강우량이 150 mm를 기점으로 각기 반대의 상관을 보이는 것으로 나타났다. 측정된 토양의 깊이별 경도 값과 ECa 를 이용하여 수량 추정식을 계산 하였으며 추정식의 검증을 위하여 별도의 독립적인 자료를 이용하여 추정된 수량과 측정된 수량의 표준오차를 비교한 결과 측정된 수량에 대한 표준오차의 비율이 4-16% 로 나타났으며 7-8월의 강우량이 150 mm 이하로 건조한 경우에 표준오차가 같은 시기에 강우량이 150 mm 이상으로 습윤한 경우보다 현저하게 표준오차가 크게 나타났다. 결론적으로 신속하고 경제적으로 이용할 수 있는 센서 측정자료와 작물수량과의 관련성을 분석한 결과, 연구에 이용된 점토경반층 토양에서 센서를 이용하여 측정한 ECa 및 깊이별 토양경도와 작물 수량간에 통계적으로 유의한 상관이 있음을 알 수 있다.

• 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.

• 한국해양학회지:바다
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• 제9권2호
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• pp.64-72
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• 2004

유기물이 많이 유입되는 해상어류가두리 양식장 퇴적물에서 전극 크기가 25$mu extrm{m}$인 미세전극을 이용하여 공극수의 산소, 황화수소, pH의 미세연직 농도를 측정하였다. 산소와 황화수소의 연직분포에서 얻어진 미세구간에 1차 확산ㆍ반응모델을 적용하여 각 구간에서의 산소 소모율, 황화수소 산화율, 황산염의 환원율을 추정하였다. 산소투과깊이는 0.75 mm였으며, 미세구간은 상부와 하부층 2개로 나누어졌다. 산소소모는 황화수소의 산화 영향으로 상부층에 비해 하부층에서 높았고 총산소소모플럭스는 0.092 $\mu$mol $O_2$$cm^{-2}$ $hr^{-1}$였다. 산화층에서 황화수소 산화는 0.7 mm 두께에서 0.030$\mu$mo1 H$_2$S $cm^{-2}$ $hr^{-1}$의 결과를 나타냈으며, 이 곳에서 황화수소의 turnover time은 약 2분으로 화학적 산화와 생물학적 산화가 동시에 일어나고 있었다. 황화수소와 산소의 소모율 비는 0.84로 황화수소 산화에 산소 이외의 다른 전자수용체가 사용되거나 산소-황화수소 경계면 주변에서 황 침전의 가능성을 시사하고 있었다. 추정된 총 황산염 환원 플럭스는 0.029$\mu$mol $cm^{-2}$ $hr^{-1}$로서 총산소소모플럭스의 60% 이상을 차지하고 있어 무산소 환경에서 유기물 분해가 산화환경에서보다 큰 역할을 하는 것으로 나타났다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.167-176
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• 2022

심지층 특성화 기술 확보에 필요한 자체 기기 개발의 일환으로 철재 케이싱이 설치된 시추공에도 적용가능한 공곡검층기 K-DEV를 설계하고 500 m 깊이 용 시작품을 개발하였다. K-DEV는 디지털 출력을 제공하고 이미 성능이 입증된 센서들을 장착하며, 기존에 국내에서 사용하는 윈치시스템과 호환성을 갖추도록 설계되었다. K-DEV 시작품은 외경 48.3 mm 비자성 스테인레스강 하우징을 채용했으며 실험실 내에서 20 MPa까지의 방수 시험, 그리고 1 km 깊이 시추공에 삽입하여 내구성 시험을 거쳤다. 시작품을 이용해 600 m 깊이까지의 하향 및 상향 연속 검층을 수행하여 작동의 안정성 및 자료의 반복성을 확인하였다. 철재 케이싱이 설치되어 있는 시추공내에서 방위각 결정에 필수적인 자이로 센서로 K-DEV 시작품에서는 고정밀도 MEMS 자이로스코프를 채택하였다. 여기에 가속도계 자료와 각속도 자료를 융합하고 무향 칼만 필터링(Unscented Kalman Filtering)을 통해 최적화 함으로써 정확한 궤적 추적을 수행하는 알고리듬을 고안하였다. 시험 시추공에서 K-DEV 시작품과 상업적 기기와의 비교 검층을 통해 서로 매우 근접한 결과를 얻었다. 특히, MEMS 자이로 센서의 시간에 따른 drift에 의한 오차 누적 문제는 검층 전 후에 정두에서 동일한 방향으로 위치한 정지 상태에서 측정한 자료로부터 각속도를 보정함으로써 해소될 수 있으며, 철재 케이싱이 설치된 시추공에서의 공곡검층이 나공 상태에서의 결과와 거의 동일한 궤적 추정 결과를 제공함을 확인할 수 있었다. 이러한 시작품 적용 결과로서 K-DEV 개발의 방법론, 시작품의 안정성 및 자료의 신뢰성을 확보하였다고 판단된다.