연도별 연구과제 218 페이지첫페이지로 이동

본 탐구에서는 제주도의 독특한 지형인 곶자왈 지형을 사막화가 진행되고 있는 지역에 적용하고자, 최적 형태의 인공 곶자왈 제작 및 효과 검증 실험이 이끼 정착 정도를 비교하여 이루어졌다. 첫 번째 실험에서는 이끼의 환경에 따른 생장 정도를 비교하고 있다. 맥반석, 현무암의 서로 다른 다공질 암석 비교를 통해 곶자왈 지형이 현무암의 특이적인 현상인지를 알아내고자 한다. 두 번째 실험에서는 곶자왈 지형에 효과적인 균열의 형태를 알아내기 위하여 작은 크기의 현무암을 쌓아올린 형태와 현무암 판석에 균열을 낸 형태의 이끼 정착 정도를 비교할 예정이며, 마지막으로는 현무암 입자 형태를 3D 프린팅을 이용하여 다양한 형태-방파제 형태, 구 형태, 정육면체 형태-로 모방하여 어떠한 모양의 입자가 습도를 유지하기에 가장 효과적인지를 알아낸다.

▪ 주제어: 곶자왈, 사막화 방지, 지의류

행성의 겉보기 운동은 학생들이 이해에 어려움을 갖는 개념이다. 특히 행성의 겉보기 역행 운동은 관측 시기와 위치는 물론, 행성들의 물리량에 따라 관측되는 모습이 달라 많은 학생이 이해하지 못하고 넘어가게 되는 개념이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 학생들이 관련 개념을 직관적으로 이해할 수 있도록 유니티 프로그램을 이용하여 행성의 겉보기 운동을 시뮬레이션하는 프로그램을 제작하였다.

▪ 주제어: 겉보기 운동, 역행, 유니티, 시뮬레이션

 본 연구는 파도의 높이, 주기, 수심 등 다양한 연안 환경마다 가장 적합한 소파 블록의 형태·배치를 찾기 위해 진행되었다. 실제 연안의 축소된 모습을 수조 안에 구현하기 위해, 모형 방파제, 모형 소파 블록을 제작하였다. 방파제에 사용되는 소파 블록 중 가장 대표적인 테트라포드에 대해서 여러 가지의 배치 방법을 구상하고, 해파 발생기를 이용한 실험을 통해 각 배치에 대한 안정성 계수를 비교하였다. 또한, 안정성 계수와 사용한 블록의 개수 사이의 관계를 통해 각 배치에 대한 효율성을 비교하기도 하였다. 실험 결과 테트라포드의 단일 배치가 이중 배치보다 큰 안정성 계수를 보여주었으며, 각 경우에 대해서는 소파 블록의 교차 배치가 평행 배치보다 큰 안정성 계수를 보여주었다.

▪ 주제어: 방파제, 소파 블록, 배치, 안정성, 효율성

  우리는 2020년 울산과학고등학교(USHS)에서 새로 도입한 4.5×3.6K CCD의 성능을 검증하기 위해 백조자리 부근 HIP 93913부근의 표준성영역을 관측하였다. Johnson의 B와 V필터를 이용하여 34개의 별에 대한 측광관측을 수행하였다. 표준계 변환계수 kB = -0.1156, kv = 0.206이며, 표준계 변환 잔차의 표준편차는 B에서 0.048, V에서 0.143등급으로 나타났다. 성능의 비교를 위해 기존의 CCD카메라와 DSLR카메라에서 얻은 결과와 비교를 하였다. 새 CCD는 기존의 CCD에 비해 시야는 다소 좁으나 표준계 변환계수의 잔차는 보다 값이 작았으며, 동일한 노출에서 한계등급은 더 우수 했다. 그러나 DSLR과의 비교에서 표준계 변환계수의 잔차는 보다 값이 컸으며, 동일한 노출에서 한계등급 또한 DSLR이 더 우수했다.

▪   주제어: USHS 4K CCD, UBV측광, 표준계변환, DSLR
 

최근 여러 중규모 지진이 한반도에서 발생함에 따라 지진에 의해 발생할 수 있는 피해에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라 국토 면적의 약 65%가 산지임을 감안할 때, 지진에 의해 발생할 수 있는 산사태는 우리에게 피해를 줄 수 있는 요소이다. 이에 본 연구에서는 모사할 수 있는 교구를 제작한 다음, 이 교구를 활용한 실험을 통해 사면경사와 지진동에 따른 산사태에 따른 입자의 움직임을 통계적으로 분석하고 위험도라는 새로운 물리량을 정의하려고 한다.
산사태 발생 구조물을 통해 사면 경사와 지진동에 따른 산사태 위험도를 정량적으로 분석하여 물리적 요소에 따른 피해양상 변화를 관찰할 수 있다. 실험을 통해 지진에 의해 발생할 수 있는 산사태 위험을 예방할 수 있는 방법을 생각해 보고, 이를 고려한 실험으로 확장할 수 있다. 산사태 모형을 교구로써 활용하여, 학생들에게 지진에 의해 발생할 수 있는 산사태 위험에 대한 경각심을 심어줄 수 있으며, 이외에 지진으로 인해 발생할 수 있는 다양한 위험에 대해 생각해볼 수 있게 될 것이다.    

▪ 주제어: 지진, 산사태, 경사각, 진폭, 지진동

 맨틀 포획암은 지표에서 관찰되기 때문에 지구 상부 맨틀의 물리·화학적 특성에 대한 정보를 제공해준다. 특히 맨틀 포획암의 물리적 변형 행동은 상부 맨틀이 변형될 당시의 응력, 물의 함량 등을 지시하는 자료를 제공한다. 본 연구에서는 인천 옹진군 백령면 진촌리 백령도 감람암 포획현무암 분포지에서 채취한 맨틀 포획암을 이용해 암석 박편을 제작하고 후방산란전자 회절패턴 분석기(EBSD)를 사용하여 분석하였다. 4개의 맨틀 포획암 샘플(BR01~BR04)은 감람석이 차지하는 비율이 46~86%로 사방휘석과 단사휘석에 비해 높아 러졸라이트(Lherzolite)로 분류하였다. 또한 BR01~BR04 박편 내 광물 입자의 평균 면적과 개수비의 곱이 가장 큰 광물도 감람석이었다. Pole figure와 모양수치(shape factor)는 감람석의 결정 방향성이 BR01, BR03, BR04는 Type-AG, BR02는 Type-D 임을 지시한다. BR02는 다른 샘플에 비해 휘석류의 함량이 높고 열평형 온도가 낮은데, 이로부터 열평형 온도가 낮아짐에 따라 휘석 부화작용(pyroxene-enrichment)과 변형이 함께 일어나며 Type-D 감람석이 형성됨을 알 수 있다. 감람석의 지진파 특성은 암석의 특성보다 강하지만 유사한 패턴을 보여준다. 이는 감람석이 감람암의 지진파 특성에 결정적 역할을 한다는 것을 지시한다.

▪ 주제어: 백령도, 맨틀포획암, EBSD, 광물 결정방향성, 지진파 특성

맥동 변광성 중 절대 등급이 비교적 일정한  세페이드 변광성과 거문고자리 RR형은 천문학에서 천체까지의 거리를 추정하는 도구로 사용된다. 본 연구에서는 이러한 세페이드 변광성과 거문고자리 RR형 변광성을 측광 관측하여 광도곡선 그래프를 그리고 해당 천체까지의 거리를 추정하고자 한다. 그리고 이러한 관측 결과를 바탕으로 몇 가지 가정과 함께 액체상태의 물이 존재할 수 있는 거리 범위를 구하여, 그 범위 내에 항성이 있다면 물이 존재할 수 있음을 연구하였다. 따라서 본 연구에서는 변광성까지의 거리를 추정하고, 이를 이용한 물의 존재 범위를 파악하는 방법과 과정을 논리적으로 제시한다.
 

울릉도는 동해의 남서부에 있는 울릉분지의 북변부에 위치하는 화산도로 1만 년 이내에 활동한 경험을 가진 활화산으로 분류된다. 최근 울릉도화산체의 지하 100-200 km 지하에 거대한 마그마방의 존재가 언급되었으며 울릉도의 마지막 분화가 화산폭발지수(VEI 6) 6급의 폭발적 분화로 다량의 화산재를 방출했다고 한다. 이러한 연구를 고려했을 때 화산재해에 있어서 간과할 수 없는 높은 지수를 나타낸다고 판단했기에 본 연구팀은 미래 복합재난으로 화산재 방출 시 한반도 유입 가능성을 파악하고 사전에 대응 체계 구축, 대비책 마련을 위해 화산폭발 시나리오 중 가장 중요한 화산폭발지수(VEI)와 기상장을 중심으로 수치모의를 실시하여 통상적인 울릉도 화산재의 이동 방향을 파악하고 동시에 한반도에 영향을 미치는 기상장을 알아보고자 한다.

▪ 주제어: 울릉도, 활화산, 폭발성 분화, 화산재 확산, 수치모의

 본 연구는 부산지역 여름철 초미세먼지 고농도 발생과 연무와의 관련성을 조사한 것이다. 사용한 자료는 2015년부터 2018년까지 4년간 측정된 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2.5) 농도자료와 지상일기도, 자동기상측정망, 후방궤적선을 사용하였다. 여름철에 초미세먼지는 대기환경기준을 초과한 사례가 11일이나 있었다. PM2.5 농도가 일평균 50 ㎍/㎥를 초과하는 일수를 기상현상별로 보면, 연무만 발생한 경우가 25일(43%), 연무현상을 동반한 박무, 비, 안개, 황사, 눈 현상을 포함하면 49일로 전체 58일의 84%를 차지하였다. 2018년 6월 7일∼8일 사례를 보면, 사례일 전날에 박무와 연무가 발생하여 시정이 매우 나빴으며, 6월 7일과 8일에도 하루 종일 박무와 연무가 발생하였다. 6월 8일과 9일의 새벽에 육풍, 주간에는 해풍이 발생하여 해륙풍 순환이 존재하였다. 48시산의 후방 궤적선을 통해 남부지방의 지표부근을 통과하여 왔고, 이동속도가 매우 느려 대기가 정체되었다. 여름철 고농도 미세먼지농도에 대한 기상학적 평가는 향후 부산지역 미세먼지의 효율적인 관리와 개선방안 제시에 통찰력을 제공할 것이다.

▪ 주제어: 초미세먼지, 시정, 연무, 해륙풍순환, 후방궤적선

 미세먼지 방진망을 과학적 원리를 바탕으로 제작하여 성능 검사를 통해 분석하려고 한다. 미세먼지 방진망을 제작하는 방법은 총 4가지로 미세먼지를 화학적으로 제거하는 광촉매를 이용하는 방법, 코로나 방전을 이용한 전기 집진 방법, 솣의 미세 공극과 넓은 표면적, 겔의 흡착력을 이용한 겔,한천-숯,방충망 구조물을 제작하는 방법, 용액으로 대기 중 미세먼지를 응집하는 습식 집진 방법이 있다. 제작한 미세먼지 방진망을 미세먼지 차단율, 통풍성, 채광성 부문에서 검증하였으며, 광촉매와 겔,한천-숯,방충망 구조물은 재료의 문제점으로 인해 폐기되었다. 전기 집진 방식은 채광성이 본래 세기의 64%, 통풍성이 본래 세기의 75%였으며 미세먼지 집진은 잘 이루어졌으나 방진망의 공극이 넓어 미세먼지가 반대편으로 확산을 해 미세먼지 방진에는 부적합하다는 결론을 얻었다. 습식 집진 방식은 채광성이 본래 세기의 34%, 통풍성이 본래 세기의 52%, 미세먼지 차단이 잘 일어났음을 알 수 있었다. 따라서 습식 집진 방식이 미세먼지 방진망에 사용되기에 적합하며. 전기 집진 방식 또한 공극이 작은 방진망을 찾으면 미세먼지 방진망으로 사용할 수 있다.

▪ 주제어: 광촉매, 전기 집진, 젤_한천-숯_방충망 구조물, 습식 집진, 미세먼지 방진망

파력발전은 해양에너지를 이용한 발전의 한 종류로 파도의 힘을 이용하여 발전하는 친환경 에너지 발전방식이다. 해양에너지 중 잠재에너지가 2위에 해당할 정도로 에너지 효율이 매우 높다고 평가받으나 해당 효율을 실제 발전 과정에 이용하는 것에 아직 많은 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 실험은 월파형 파력발전의 효율을 올리고자 가장 근본적인 해결책으로 보여지는 최대 월파량 조건을 찾는 것을 목표로 한다. 월파형 파력발전의 근간인 월파량에 대하여 월파벽의 위쪽 수포록을 변화시키거나 측면의 형태를 변화시킴에 따라 실험한다. 실험의 결과를 선행연구와 비교하여 게시되었으나 검증 및 이유가 부실한 부분과 교차 검증하고자 한다.

본 연구에서는 전 세계적으로 유일한 200년 이상의 관측강수량 자료인 측우기 자료를 활용한 온도자료 재구축 방안을 제시하였다. 우선적으로 관측강수량 및 온도자료를 다양한 시간규모에서 분석한 결과 겨울철에는 양의 상관관계를 나타낸 반면, 여름철에는 음의 상관관계를 가지는 것을 확인할 수 있었다. LSTM 예측모형을 통한 평균온도 및 최고온도에 대해 모형 적합 및 검증 구간에서 0.9 및 0.5 이상의 상관성을 확보할 수 있었다. 온도자료를 재구축한 결과 자료의 경향성 및 일관성 측면에서 관측자료의 특성을 효과적으로 재현하는 것을 확인할 수 있었다. 구축된 온도 자료와 기상청 HadGEM2-AO GCM 모형으로부터 여름(JJA)철 평균 및 최고 온도자료를 추출하여 비교하였다. 비교결과 서로 유사한 경향성을 확인할 수 있었으며 온도의 증가 시점 또한 매우 유사한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 구축된 장기간의 온도자료는 향후 기후변화를 평가하는데 있어서 과거기후정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

▪ 주제어: 기후변화, 측우기, 고기후정보, 기온, 딥러닝