본 연구는 학생들의 과학 경험의 정도를 정량화 하는데 있어 통일된 측정 도구를 제시하는 것이다. 측정 도구를 구성하는 요인들은 선행연구를 통해 학교 안 과학 경험은 일반 활동 경험, 과학 탐구 경험, 실험 기구 경험으로 세분화 되며 학교 밖 과학 경험은 일반 활동 경험, 취미 활동 경험, 현장 견학 경험 6개의 영역으로 구분을 할 수 있었다. 각각의 요인을 구성하는 질문은 NAEP(1987)에서 사용된 과학 경험 검사 도구와 신영준(2000)의 과학 경험 검사 도구의 문항 중 일부를 발췌하고 더불어 과학 경험에 대한 개방적인 설문지를 통하여 1차 검사를 실시하여 얻은 답변 중 빈도가 많은 답변과 중등 교과서의 탐색적 분석을 통해 영역별 10문항씩 6개 영역의 문항을 선정하였다. 사전 설문조사와 선행 연구를 바탕으로 개발한 검사지를 고등학교 1학년 학생 413명을 대상으로 2차 검사를 실시하였다. 개발한 측정 도구의 타당도는 내용타당도와 구인타당도로 검사하였다. 내용타당도는 2명의 현직 중등교사와 2명의 과학교육전문가가 각 문항이 측정하고자 하는 목적에 부합하는지 심사하였고, 구인타당도는 요인분석을 통해 검사하였다. 신뢰도는 Cronbach $\alpha$를 통하여 문항을 분석하였다. 6개의 영역의 요인에 대하여 타당도와 신뢰도 분석 결과 6개 영역으로 구성된 60문항의 측정 도구는 학생들의 과학 경험을 측정하는 도구로서 적절하다는 결론을 내렸다.

교사들의 생각하는 과학학습의 목표는 학생들이 생각하는 과학학습의 목표와 다를 수 있다. 과학을 잘 하는 모습은 교사의 입장에서 볼 때 과학교수 목표를 의미한다. 그러한 의미에서 과학교사들은 학생들이 과학을 잘 하게 하기 위해 과학 수업을 하고 있다고 볼 수 있다. 그러나 과학을 잘하는 모습은 교사마다 다를 수 있기 때문에 교사마다 다른 지향점을 가지고 과학교수활동을 하게 된다. 본 연구의 목적은 예비 교사들의 과학을 잘하는 모습에 대한 인식을 탐색하는데 있다. 연구를 위해 과학을 전공하고 있는 1학년에서 4학년 사이의 예비교사 30명을 대상으로 개방형 질문으로 구성된 설문을 실시하였다. 연구결과 예비교사들이 지닌 과학을 잘 하는 모습에 대한 인식의 유형과 과학을 잘 하는 모습을 결정짓는 상황의 유형을 분류할 수 있었으며, 예비교사들의 과학을 잘하는 모습에 대한 인식과 과학교수목표의 차이를 확인할 수 있었다.

현재 과학교육의 목표는 과학적 소양의 함양이며 이를 구현하기 위해서는 교실에서의 과학탐구의 실현을 필수로 하고 있다. 과학자들이 경험하는 과학탐구는 "실질적 과학탐구(ASI)"라고 하여 필수적인 5가지 탐구요소(문제제기, 자료수집, 설명형성, 설명평가, 발표 및 정당화)를 포함하고 있다. 현재 사용하고 있는 지구과학내용의 교과서를 이 ASI 관점으로 분석하여 5가지 탐구요소의 분포도를 분석하고 이를 이용하여 지구과학탐구를 가르치는 초임교사를 대상으로 탐구에 대한 인식 및 교수실천을 같은 ASI관점으로 분석하였다. 탐구요소 2,3,4 에 해당하는 '증거수집', '설명형성' 그리고 '설명평가'는 빈번하게 나타났으나 탐구요소 1에 해당하는 '문제제기'나 5에 해당하는 '발표 및 정당화'의 기회는 나타나지 않았다. 특히 다른 과학(화학)과목 경우에 '증거수집'이 가장 빈번한 것에 비해 지구과학의 경우에는 '설명형성'이 주를 이루는 것은 지구과학탐구의 특징이라 할 수 있겠다. 또한 교과서 탐구기능은 SAPA로 분석한 결과 일반화, 의사소통, 예상, 그래프작성, 자료해석이 주를 이루었다. 과학적 소양을 함양을 위한 실질적인 과학탐구의 실현하기 위해서는 자유탐구와 같은 부차적인 기회를 통해서 경험하지 못한 ASI의 탐구요소의 기회를 학생들에게 부여해야 할 것이다. 또한 이 연구에 참여한 지구과학 초임교사의 과학탐구 인식 및 교수실천 또한 ASI로 분석한 결과 탐구요소 2번째에 치우친 경향을 보여주고 있었다. 실질적인 과학탐구의 실현을 위해서는 교과서에서 강조되는 탐구요소뿐만 아니라 다른 탐구요소를 경험할 수 있는 자유탐구를 개발하여 실용화해야 할 것이며, 관련 초임교사연수를 통해 초임교사들의 과학탐구에 대한 인식 및 교수실천의 반영 및 이들의 새로운 형성이 추진되어야 할 것이다.

강원도 태백 지역에 위치한 조선누층군의 세송층을 대상으로 암상변화, 해수면 변화, 안정탄소동위원소 층서를 조사하였다. 세송층은 중기에서 후기 캄브리아기에 속하는 지층으로서 직동지역과 사군다리지역에서 조사하였다. 직동지역의 세송층은 수평층리 이회암상, 리본 석회암상, 단괴 석회암상, 수평층리 사암상, 석회역암상으로 구성되어 있으며, 이들은 내부완사면, 중부완사면, 외부완사면의 세개의 상조합으로 분류되었다. 세송층의 하부로부터 약 30m 까지는 리본석회암상과 석회역암상, 일부 단괴석회암상이 나타나는 구간으로 중부완사면 환경에서 퇴적된 것으로 해석되며, 약 30m부터 42m 까지는 점차 이회암상의 비율이 증가하여 상향 세립화의 경향성을 보이는 구간으로 외부완사면 환경에서 퇴적된 것으로 해석된다. 사군다리 지역은 세송층의 상부가 나타나는 곳으로 평행엽층리사암상과 단괴석회암상이 관찰되며 중부완사면 환경에서 퇴적된 것으로 해석된다. 세송층의 석회암은 하부 이암, 중부 와케스톤, 상부 와케스톤과 팩스톤으로 변화하는 것으로 관찰되었다. 세송층에서의 안정탄소동위원소 잘량 분석결과 양의 값(2.5-3.0‰)을 보이는 Peak 구간이 하부로부터 25m 높이 부근에서 존재하는 것으로 나타났다. 이러한 분석결과는 Steptoean 시기(약 496 Ma)에 전 지구적으로 발생했던 안정탄소동위원소 값의 양(positive)의 변동을 반영한 SPICE(Steptoean positive carbon isotope excursion) 구간에 해당되는 것으로 해석된다. SPICE 구간은 세송층의 중상부에 해당하는 곳으로 와케스톤, 팩스톤의 석회암을 포함하는 석회역암상, 단괴 석회암상으로 구성되어 있으며 이는 상대적으로 해수면이 낮았던 시기를 지시한다. 이러한 SPICE는 큰 규모의 전 지구적 탄소순환의 변동을 대표하며 대륙 간의 대비를 용이하게 하고 퇴적당시의 환경적 변화를 해석하는데 도움을 준다. 북중국과 북미 Laurentia의 안정탄소동위원소 값을 비교해보면 두 지역 모두 세송층과 유사한 값을 보인다. 다만 북중국 지역은 Chuangia Zone에서 SPICE가 나타나는 반면 세송층은 Prochuangia Zone에서 SPICE가 나타난다는 차이가 있다.

천연기념물 제395호 진주 가진리 새발자국과 공룡발자국 화석산지는 1997년 5월 20일, 경남과학교육원 신축 공사장에서 당시 경남과학고등학교 교사로 근무하던 백광석(현재 서상중고등학교 교장)에 의해 최초로 발견되어, 수 백 점의 새발자국 화석과 공룡발자국 화석들이 학계에 알려지게 되었다. 지금까지도 세계 여러나라의 중생대 새 발자국 중에서 가장 밀도가 높은 화석산지로 손꼽히고 있으며 많은 학자들의 관심을 받고 있다. 이곳의 지질은 백악기 하양층군 함안층 하부의 적색 이암 또는 셰일과 사암의 호층으로 구성되어 있고, 새발자국 화석들은 적색 이암에서 발견된다. 현재, 이 화석산지는 경남과학교육원 건물 내부에 위치하고 있으며, '화석문화재전시관'이라는 명칭으로 보호 및 관리되고 있기때문에 자연재해와 풍화에 의한 침식을 1차적으로 막고 있다. 이 화석산지는 우리나라에서는 천연기념물 제394호 해남 우항리 화석산지와 함께 현장을 그대로 보존하면서 화석의 보존과 관리를 동시에 할 수 있는 건물을 지어 자연사교육을 진행할 수 있는 곳으로 많은 학생들을 대상으로 우리나라의 소중한 화석을 직접 관찰하고 학습하는 체험교육이 가능하다. 원격조종카메라 시스템을 활용하여 관람객이 직접 자신이 원하는 발자국 화석을 세부적으로 관찰할 수 있게 장치한 interactive system은 과학교육 효과를 증진시킨다. 선행 연구에 의하면, 본 화석산지에서 익룡의 발자국 화석(KS 071)도 공룡이나 새발자국과 같은 층리면에서 서로 겹쳐서 나타난다고 보고되었으나, 본 연구에 의해 다시 조사된 결과 전형적인 익룡의 발자국 화석에서 보이는 분명한 특징들을 발견할 수 없었다. 물갈퀴를 가진 새발자국 가운데에서 Uhangrichnus chuni 와 Jindongornipes kimi 로 기재된 표본들에 대하여서도 새롭게 분석하였다. Uhangrichnus chuni로 기재된 많은 표본들은 II-IV번 발가락 사이의 각, 물갈퀴의 형태, 뚜렷한 hallux 등의 형태적 특징을 근거로 할 때, 대부분이 Ignotorinis yangi로 판단된다. Jindongornipes kimi로 기재된 표본들은 이미 기재된 표본보다 크기가 적어도 10%-25%가 작으며, II-IV번 발가락 사이의 각에서 차이를 보인다.

우리들은 초 중등교육을 통해 암석의 종류와 특징, 지질형태와 퇴적구조, 그리고 화석에 대해 지속적으로 교육 받아왔다. 그러나 암석이나 노두를 보고 학교에서 배운 지식을 바르게 적용할 수 있는 학생은 매우 드물다. 또한 아름다운 경관을 보며 지질학적으로 형성과정을 해석할 수 있는 사람도 매우 드물 것이다. 여기서는 지질경관에 대한 정보를 어떻게 제공하고 있는가에 대한 연구 성과를 정리해보고 문제점을 도출하고자 한다. 현재까지 지질경관을 알려주는 연구 성과를 크게 나누면 3종류가 있다. 첫째, 지질학습장의 개발 및 활용에 관한 연구이다. 이 부류의 수집된 자료는 학위논문(29편)과 전문학술지(27편)로 현재 56편이나 검색에 따라 더 늘어날 것이다. 이들은 야외 노두에 대한 효과적인 지질학습을 위한 자료개발을 위주로 하고 있다. 이러한 내용들은 전문가 양성에는 대단히 좋은 프로그램이지만 청소년이나 일반대중들에게 너무 어려운 내용으로 구성되어 있다. 또한 교육청에서 주관하는 탐방계획으로 "경기도 지구과학교사 연구회"가 있는데, 주로 경기도 한탄강유역을 대상으로 하고 있다. 이 연구회 자료에서는 지역의 특성을 살린 야외지질학습장을 개발하고 현장에 적용하기 위한 노력을 볼 수가 있다. 두 번째로 과학전람회 자료로서 현장교사와 학생들의 야외학습에 대한 인식이 잘 나타나 있다. 수집된 자료는 총 55편으로 야외지질조사를 통해 관찰 자체에 중점을 두었는데, 최근에는 노두관찰에 덧붙여 탐구학습 태도와 창의성을 함양하는 쪽으로 옮겨가고 있다. 세 번째 자료는 일반대중을 위한 서적이다. 이 서적들은 저자들의 전공에 따라 그 내용이 다소 다르다. 즉 일반여행안내 책자는 노두나 암석은 소개하고 있으나 지질학적 설명이 전혀없으며(예, 남도해안 2000리), 지리학자들의 저술에는 지형의 형성을 지질학적으로 설명하려 애쓴 흔적이 보인다(예, 한국지리이야기). 다음으로 지구과학들의 저술은 전형적인 지질답사 안내서에 가까워 내용 자체는 좋으나 흥미가 다소 떨어진다(예, 가족이 함께 떠나는 지질여행, 제주도 지질여행). 지질학과 흥미를 적절히 혼합한 책으로 '우리 땅 과학 답사기'정도가 있다. 최근 한국암석학회에서는 "우리의 명산"을 지질과 경관의 관점에서 해석하려는 심포지엄을 2차례 가졌다. 그러나 그 내용면에서는 경관지질이라는 개념을 정립했다고 보기에는 다소 미흡 하나, 황상구 교수의 주왕산에 관한 내용은 앞으로 경관지질 연구에 대한 발전의 여지를 보여주었다. 앞으로 지질경관에 대하여 지질학적 야외답사나 과학지식 습득에 국한시키지 말고, 그 지역의 특성을 살린 관광 또는 민속과 연계하여 지구과학적 학습효과와 더불어 인성교육에 도움이 되는 학습 콘텐츠를 개발하도록 노력해야 할 것이다. 일반 대중이 우리나라의 빼어난 지질 경관을 손쉽게 이해하고 즐기게 되면, 세계자연유산이나 세계지질공원을 지정 받는 과정도 더 쉬워질 것이다.

스발바드 서측에 위치하는 스피츠버겐 하부의 암석권맨틀의 분화시기를 규명하기 위하여, 두 개의 독립적인 방사성동위원소 시스템인 Lu-Hf과 Re-Os 시스템을 스피넬 페리도타이트(spinel peridotite)에 활용하였다. 전암에 대한 Re-Os 계통(Re-Os 에러크론, 알루미노크론, Re-결핍연대 등)은 연구지역의 페리도타이트가 대류하는 맨틀로부터 고기원생대/후기시생대에 분리되었음을 지시한다. 흥미롭게도 이런 연대는 페리도타이트내 단사휘석 결정들에 대하여 얻어진 Lu-Hf 에러크론 연대와 일치한다. 또한 시료 내에 지구화학적으로 기록된 현무암질 액의 결핍정도 역시 계통적으로 위의 연대를 지지한다. 위 연대는 스피츠버겐 서측부에 보고된 가장 오래된 지각의 연대와 일치한다. 따라서 연구지역의 암석권맨틀이 연약권으로부터 분리된 것은 접촉하고 있는 지각과 동시기적으로 이루어진 사건임을 알 수 있다. 연구지역은 팔레오세 이래로 복잡한 지구조적 응력장 변화(압축에서 신장환경으로의 변화)를 겪었다. 그럼에도 불구하고 지각과 커플링된 암석권맨틀이 현존한다는 것은 연구지역내 응력장변화가 대규모의 암석권 디라미네이션(delamination)을 유발하지는 않았다는 것을 의미한다. 그러므로 북극권의 화산활동을 설명하기 위하여 북극권 상부맨틀에 존재한다고 알려진 듀팔(DUPAL) 같은 부화된 물질의 성인으로 일부의 연구자들이 주장하여 온 디라미네이션된 암석권맨틀의 존재는 설득력이 없다고 판단된다.

중등 지구과학교과서와 대학 교재에서 학습하는 광물과 암석 이름은 대부분 영어, 한자, 일본어에서 도입한 용어이다. 이 용어에 대한 어원과 말뜻에 대한 분석이나 연구가 되지 않은 상태에서 바로 사용해왔기 때문에 지질학 초보자들이 학습하기에 아주 어렵다. 광물과 암석이름의 어원과 말뜻을 잘 알지 못하고 단순히 외우거나 학술적인 이름이나 의미만을 생각하고 사용하고 있으며, 한 광물이나 암석에 대하여 여러 가지 이름을 사용하기도 한다. 심지어 전혀 엉뚱한 암석 이름이 대중 사이에서 사용되고 있지만 이를 통제하지도 못하고 그 명칭이 틀렸다는 것도 모르고 있다. 예를 들면 영어로 Shale을 중등 교과서와 대학 교재에서 영어 발음을 따라 한국어로 셰일이라고 표기하지만 중국과 일본에서는 혈암(頁岩)으로 표기한다. 우리나라의 대중 매체의 인터넷 사전과 대중들이 사용하는 용어는 중국어 혈암(頁岩)을 공공연하게 '혈암'으로 표기하고 있다. '혈(頁)'을 한자 사전에서 찾아보면 '머리 혈'과 '책 면 엽'으로 정리되어 있다. 그러면 셰일의 암석학적 특징으로 볼 때 혈암이라고 해야 하나? 엽암이라고 해야 하나? 과학과의 다른 분야에서는 어려운 한자를 쉬운 한글로 표준화하는 연구와 실행을 꾸준히 진행해오고 있다. 생물의 경우 생물의 어려운 학명을 이미 쉬운 한글로 표준화했으며, 그 학명이 학생과 대중들에게 널리 알려져 있다. 지구과학의 교과서 문장에 나오는 단어와 전문용어가 한자를 한글로 표기한 경우가 많은데 이 단어들을 하루 속히 한글로 표준화하여 전문가들이 먼저 사용하는 동시에 학생과 대중들에게 알려 주어야 한다. 이렇게 되면 지구과학의 내용보다 용어가 어렵다는 인식을 바꾸어 줄 것이고 지구과학을 전공하고자 하는 학생들에게 희망과 용기를 줄 것이다. 그 일환으로 광물과 암석 이름의 어원을 조사해 보고 한글 표준화의 가능성을 타진해 보고자 한다.

본 연구는 에너지와 물질 순환을 주제로 한 대학생들의 집단적 과제 수행 상황에서 구성원들의 상호작용 기능과 요소에 따른 역할 분배의 양상을 밝히고자 하였다. 집단 내 구성원에게 개별적인 역할이 주어져 있지 않은 상태에서 과제가 부여되었을 때, 집단 내에서 자연스럽게 형성되는 역할의 종류를 상호작용 기능과 양상에 따라 유형화해보았다. 연구 참여자는 9명의 환경 교육 전공 대학생으로, 2008년 11월에 열린 한중일 환경교육 캠프에 참여한 한국 학생들이다. 캠프 활동 중 하나로 충남 홍성 문당리 환경농업마을의 에너지와 물질 순환에 대해 토의하고 그 결과를 그림으로 표현하여 발표하는 활동이 있었는데, 본 연구에서는 발표를 위해 준비하는 과정을 연구 맥락으로 하였다. 그리고 약 2시간에 걸친 과제 수행 과정을 촬영 후 전사하여 연구 자료로 삼았다. 관련 선행 연구 고찰과 연구 자료에의 적용 및 수정을 통해 상호작용 기능과 요소를 코딩하기 위한 분석틀을 마련하였으며, 문제가 제기되고 그 문제에 대한 합의가 이루어지는 대화를 분석의 단위로 정하였다. 대화 단위별로 구성원 간 말차례가 오고간 모습을 화살표로 도식화하여 대화 패턴을 분류하였으며, 대화를 말차례별로 상호작용 기능과 요소에 따라 코딩화하였다. 화살표로 도식화된 대화 패턴과 상호작용 코딩 결과에 따라 집단 내에서 자발적으로 형성되는 구성원의 역할을 분류하고 명명하였다. 이렇게 집단적 과제 수행 상황에서 학생들에 의해 자생되는 역할을 상호작용의 관점에서 유형화해봄으로써 협동 학습이나 토의 활동 등 집단적 상호작용을 통한 과제 수행에 있어서 학생이나 교사의 역할에 대해 시사점을 줄 수 있을 것이다.

고등학교 지구과학에서 다루는 천문학 개념의 위계를 밝히고, 그에 따른 교수-학습의 효과를 알아보기 위해 지식공간론을 활용하여 학습과제 속에서 내재되어 있는 학습자의 지식상태를 분석하였다. 고등학교 학생들의 천문학적 공간개념에 대한 구성 요인 간 위계는 '공간위치 $\rightarrow$ 공간추리 $\rightarrow$ 공간변화' 순이었다. 학습자의 천문학적 공간개념 점수가 같아도 개념의 구조화( 지식상태 )가 다르게 나타나는 경우가 있었다. 이는 학습자에 따라 개별화 학습의 처방이 달라져야 함을 시사한다. 천체관측 개념의 위계는 '지구운동 $\rightarrow$ 천구좌표계 $\rightarrow$ 천체관측( 망원경 원리 $\rightarrow$ 망원경 설치 $\rightarrow$ 망원경 관측 )' 순으로 분석되었으며 2007개정교육과정에서 제시하는 순서와는 차이가 있었다. 고등학생들의 천체관측 개념에 대한 지식상태 분석에서 개념의 구조화가 잘 이루어진 학생의 경우에는 하위 위계를 이루는 지구운동과 천구좌표계, 망원경 원리에 관한 문항을 잘 맞추었고, 상위 위계에 있는 망원경 설치와 관측 문항에서 정답률이 낮았다. 그러나 개념의 구조화가 덜 이루어진 학생의 지식상태는 하위 위계를 이루는 지구 운동 관련 문항에서 더 많이 틀렸고, 최상위 위계( 망원경 설치, 관측 )를 이루는 문항에 대한 정답률이 높았다. 지구과학I의 천체관측 단원에 대하여 학습자의 심리적 위계와 교과서의 논리 위계에 따라 학습과제를 제시하여 교수-학습한 결과, 개념의 형성률은 심리적 위계에 따라 수업한 경우가 유의미( p & .05 )하게 더 높았다.

달의 기조력에 의한 조석현상으로 인하여 지구의 자전속도가 늦어지고, 결과적으로 층상구조를 이루고 있는 지구의 내부는 서로 다른 각속도로 자전한다는 차등자전 개념이 최근에 도입되었다. 지구내부의 각층에서 차등자전이 일어날 경우 각층의 경계면에서는 필연적으로 마찰열과 마찰 정전기가 발생하는 바, 특히 맨틀과 외핵의 경계부분에서 발생하는 마찰전기는 방전과정에서 대규모의 자기장, 즉 지구자기장을 발생시킬 것으로 예측된다. 본 연구에서는 마찰전기를 지속적으로 발생시키는 실험 장치를 개발하고, 고감도 자기센서로 자기장의 변화를 측정하였다. 실험 결과 유의미한 자기장의 변화를 측정하였고, 지구 자기장이 차등자전으로 인한 마찰전기에 의해 발생될 수 있음을 확인하였다.

2008년 동아시아 대륙에서 발생기원이 다른 황사와 인위적 오염입자의 광역적 이동 사례를 NOAA위성 RGB 합성영상과 지상 TSP, PM10, PM2.5 질량농도 관측으로 구별하였다. 또한 Terra/Aqua 위성MODIS (MODerate Imaging Spectroradiometer) 센서의AOD (Aerosol Optical Depth)와 FW (Fine aerosol Weighting)를 통해 동아시아 지역에서 발생기원이 다른 대기 에어로졸의 분포와 입자 크기 특성을 분석하였다. 중국 북부와 몽골, 그리고 중국 황토고원에서 모래폭풍이 발생하여 광역적으로 이동하여 청원에 먼지입자(황사)로 영향을 주는 6 사례를 분석했다. 질량농도 TSP중 PM10 은 70%, PM2.5 는 16% 로 조대입자 (> $2.5{\mu}m$)의 비율이 큰 것은 사막과 반사막의 자연적 발생원에서 생성되었기 때문이다. 그러나, 모래 폭풍이 이동 과정에서 중국 동부의 산업 지역을 거쳐 유입 되는 사례에서는 TSP 중 PM2.5 가 23% 까지 증가하기도 했다. 중국 동부로부터 황해를 거쳐 한반도로 유입하고 있는 다른5사례는 TSP 중 PM10, PM2.5가 각각 82%, 65% 로 PM2.5 의 비율이 높았는데 인위적 오염입자의 영향 때문이다. 동아시아 지역에서 인위적 오염입자의 광역적 이동 사례에 대한 평균 AOD는 $0.42{\pm}0.17$로 황사에 의한 AOD ($0.36{\pm}0.13$)와 비교하여 대기 에어로졸에 대한 비율이 높게 나타났다. 특히, 중국 동부에서 황해, 한반도, 동해에 이르는 광역적 지역에 높은 AOD값이 분포했다. 인위적 오염입자의 사례는 FW가 평균 $0.63{\pm}0.16$로 모래폭풍의 이동 사례의 $0.52{\pm}0.13$ 보다 높은 값을 보이고 있어, 대기 에어로졸에 대한 인위적 미세 오염입자의 기여가 크게 나타나고 있었다.

낙뢰란 뇌운 속에서 분리 축적 된 음 (-)과 양 (+)의 전하 사이 또는 뇌운 속의 전하와 지면에 유도되는 전하 사이에서 발생하는 불꽃 방전을 말한다. 뇌운 안에는 이 불꽃 방전을 반복하기에 충분한 전하의 분리가 계속 일어나고 있는데, 그 결과 양전하 (+)는 구름의 상부에 넓게 분산되어 분포하고, 음전하 (-)는 주로 구름 하부에 분포한다. 이 때 음전하가 대지로 방전되어 발생하는 낙뢰를 부극성 (-)낙뢰, 양전하가 대지로 방전되어 발생하는 낙뢰를 정극성 (+)낙뢰라 한다. 낙뢰의 약 80%는 구름 내부 또는 구름 대 구름 사이에서 발생하고, 약 20%만이 구름과 지면 사이에서 발생하는데, 이러한 구름-지면 낙뢰 (Cloud-to-ground lightning)는 가장 위험하고 그 피해도 크다. 우리나라는 동아시아 몬순 기후의 영향으로 여름철에 대기가 불안정하여 낙뢰가 집중적으로 발생하며, 복잡한 지형과 해양의 영향으로 낙뢰현상의 공간적 변동도 크게 나타난다. 이러한 낙뢰는 최근으로 올수록 강도가 증가하고 있어 그 피해의 증가가 우려되기 때문에 낙뢰 발생 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 낙뢰자료와 강수자료, 그리고 시 공간 분해능이 뛰어난 MTSAT-1R (Multi-functional Transport SATellite - 1 Replacement) 정지궤도 위성의 휘도온도를 이용하여 낙뢰 발생 시 강수 및 위성 휘도온도의 특성을 분석하고자 한다. 이러한 연구는 대류활동에 대한 정보 제공 뿐 아니라, 낙뢰 예측성 향상 및 재해 경감에도 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 2001년 기상청에 도입되어 운영 중인 신 낙뢰관측 시스템 (Total Lightning Detection System, TLDS)에서 관측된 낙뢰자료와 MTSAT-1R 위성에서 관측된 휘도온도 자료, 그리고 자동기상관측장비 (Automatic Weather System, AWS)에서 관측된 강수자료를 사용하였으며, 세 자료의 출처는 모두 기상청이다. 분석 기간은 2006년부터 2007년까지이며 우리나라에서 낙뢰발생 빈도가 여름철에 집중되어 나타나는 것을 고려하여 여름철 (6~8월) 낙뢰에 대해서만 분석하였다. 또한 낙뢰 발생 사례에 대하여 관측 효율이 90% 이상으로 알려진 위도 $33{\sim}39^{\circ}N$, 경도 $124{\sim}130^{\circ}E$ 영역에서 낙뢰발생시 강수 및 위성 휘도온도의 특성을 분석하였다. 사례는 낙뢰 발생 횟수가 많은 날을 중심으로 먼저 적외영상과 낙뢰영상을 정성적으로 분석한 후 뇌우의 지속시간이 긴 9개 사례를 선정하였다. MTSAT-1R 위성과 낙뢰자료 및 강수자료는 관측주기와 공간규모가 서로 다르기 때문에 세 자료를 함께 사용하기 위해서는 시 공간을 일치시키는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 위성자료 관측시간(00분, 33분)과 AWS 지점 위 경도를 시 공간 일치를 위한 기준으로 사용하였다.

본 연구에서는 2005~2007년 여름철(JJAS; 6~9월) 기간에 한반도 부근의 위성관측(TRMM) 및 지상관측(AWS) 강수량 그리고 대기오염 관측 자료를 이용하여 이들의 공간적 분포와 일주기 특성을 분석하였다. 이 기간에 AWS 평균 강수량은 전국적으로 약 5 mm/day 이었고, 제주도, 중부 내륙, 그리고 영 호남 경계 지역에서 9 mm/day 이상으로 많았다. PM10 (${\mu}g/m^3$) 미세먼지의 농도는 $27{\sim}57\;{\mu}g/m^3$ 이었고, 특히 수도권과 경남의 산업지역에서 $45\;{\mu}g/m^3$ 이상으로 높았다. 위성관측과 지상관측 강수량간의 상관(~0.8)은 매우 유의적이었다. AWS는 지점 관측이고 TRMM 관측은 면적평균임을 고려할 때, 위의 상관값은 상당히 높은 것으로 판단된다. 일주기 분석에서 미세먼지는 수도권 지역에서 오전에, 그리고 영남 지역에서는 오후 늦게 많이 발생하였다. AWS 강수량은 영동 및 경북 지역에서 이른 오전(2~8시)에, 이 지역 외에서는 오후 늦게(16~22시) 주로 발생하였다. 중부 지방의 강수 주기는 전선이 오후 3시부터 다음날 오전 4시까지 서해안에서 동해안으로 동진하는 형태를 잘 반영하였다.

Stommel(1948)은 서안경계류의 원인이 베타효과($\beta$-effect)라 일컫는 코리올리 파라미터(f)의 위도 변화 때문인 것을 밝혔다. 서안경계류는 고등학교나 대학 교양에서 중요하게 다뤄지고 있다. 학생들은 보통 이론 수업만으로 서안경계류의 발생 과정, 이에 관련된 코리올리 힘, 베타효과 등을 이해해야 한다. 때문에 서안경계류와 관련된 실험이 있다면 이를 이해하는 데 큰 도움이 될 것이다. 또한 연구에서 검토한 6종의 고등학교 지구과학 2 교과서는 서안경계류를 본문과 더불어 삽화로 설명하고 있다. 그러나 이 중 3종의 교과서 삽화에서는 서안경계류의 발생 원인을 코리올리 힘만으로 지적하고 있다. 따라서 일부 학생은 서안경계류의 원인을 코리올리 힘으로 오해 할 수 있다. 위와 같은 이유로 우리는 서안경계류가 코리올리 힘의 작용과 베타효과에 의해 나타나는 것을 쉽게 확인 할 수 있는 실험 장치와 다양한 실험 방법을 개발하였다. 개발한 실험 장치는 직육면체의 수조와 회전 속도를 조절할 수 있는 테이블로 구성된다. (Fig. 1) 이와 같은 회전수조는 대기와 해양의 움직임을 실험실에서 모사하기 위해 자주 사용되었다(Beardsely 1969, 소선섭 등 1995; 1997). 우리의 수조는 경사진 바닥과 평평한 바닥으로 두종류를 제작하였다. 바닥이 경사진 수조는 베타효과를 구현하기 위한 것이다. 반시계 방향으로 회전하는 테이블은 중위도 어떤 위도에 접하는 가상의 평면이 지구 자전에 의해 회전하는 것을 나타낸다. 그리고 수조 상부에는 회전원판을 물에 접하여 시계방향으로 회전시킨다. 회전원판은 북반구 중위도 해양에 작용하는 바람 응력을 나타낸다. 우리는 테이블의 회전유무와 바닥의 경사유무에 따라 4개 실험을 수행하였다(Table. 1). 각 실험에서 물을 채운 수조를 원판에 올려놓고, 회전원판을 작동시킨 후 20분 동안 그대로 두어 수조안의 미세규모의 운동을 최소화 시킨 후 잉크를 떨어뜨리고 관찰하였다. 그 결과 실험 SB_f1은 베타효과와 코리올리 힘이 존재하여 서쪽 경계에서 좁고 빠른 흐름을 만들고 수조의 중간 부근에서 경계를 벗어나 동쪽으로 향하고 있다. 이 모습은 실제 해양의 서안경계류의 분리 현상과 비슷하다. FB_f1은 코리올리 힘만 존재하여 서쪽 경계에서 좁고 빠른 순환과 경계를 벗어나 동쪽으로 분리되는 흐름이 나타나지 않으며 전반적으로 크게 회전하는 모습을 보인다. SB_f0은 바람의 응력만 존재하는 경우로 잉크가 확산하는 모습을 보이며 나선팔의 모양으로 회전하면서 넓게 퍼져나간다. FB_f0의 모양도 이와 비슷하게 나타난다. 실험 SB_f1과 FB_f1을 비교하여 서안경계류는 코리올리 힘의 위도변화 효과인 베타효과가 있을 때 발생한다는 것을 알 수 있다(Fig. 2). 이 결과는 "단순히 코리올리 효과에 의해 서안경계류가 발생한다"는 생각을 바꾸게 할 것이다. 덧붙여 서안경계류 분리와 수조 바닥의 경사의 관계를 살펴보기 위한 실험을 실시하였다. 경사가 더 급하면 ($\alpha=20^{\circ}$) 서쪽 경계를 벗어나는 지점이 좀 더 북쪽에 나타났다. 현재 서안경계류는 개발한 실험 장치와 방법을 학교 현장에 적용하여 그 교육적 활용 가치를 평가하는 연구를 진행하고 있다.

본 연구에서는 태풍 초기화된 수치모델과 AWS (Automatic Weather System) data를 이용하여 제주도를 통과하는 태풍들의 바람 강도 특성을 분석하였다. 태풍이 내습했을 때 제주도 전 지역에서 동시 관측을 하기에는 불가능하다. 따라서 중규모 수치 모델인 Advanced Research WRF v3.0.1을 사용하여 분석하였으며 더욱 정확한 태풍 모의를 위해 Kwon and Cheong (2009)에 의해 개발된 정교한 태풍 초기화 기법을 적용하였다. 태풍 초기화된 자료에 의해 모의된 결과는 The Regional Specialized Meteorological Center (RSMC) Tokyo의 예보 오차와 비교했을 때 더 향상된 결과를 보였으므로 태풍 초기화 기법의 사용은 본 연구에서 하고자하는 태풍들의 바람 강도 분석에 타당하다고 판단하였다. 그리고 모의된 결과는 그에 상응하는 AWS data와의 joint distribution (Moskaitis, 2008) 분석을 통해 비교되었다. 태풍 경로에 따른 제주도 지역의강 풍을 고려하기 위해 각각 제주도의 오른쪽과 왼쪽을 지나가는 2003년 6호 태풍 'SOUDELOR'와 2004년 7호 태풍 'MINDULLE'를 선정하였다. 또한, 모의 결과로부터 제주도 지역에 태풍이 내습했을 때 강풍의 상대적인 크기의 비교를 위해 모의된 태풍의 최대 풍속을 수치 모의로 얻은 10m 바람장의 모든 격자점에 나누어 정규화 하였다. 이를 시간에 대해 평균하여 태풍이 제주도 지역을 통과하는 전체시간에 대한 상대적인 강도 특성을 분석하였다. 수치 모의 결과와 관측 자료와의 joint distribution 분석 결과, 바람의 크기와 경향이 비교적 잘 일치하였다. 강한 풍속과 약한 풍속이 나타나는 지역은 제주도 지역의 주풍향과 지형의 영향에 크게 좌우되었다. 정규화된 바람은 산악의 정상에서 강풍이 관측되고 주 풍향에 대해 풍상측과 풍하측에서 비교적 낮은 풍속이 관측되는 결과를 보였다. 이는 Hoinka (1985)의 산악 위에서의 바람의 특성에 관한 연구에서 얻어진 결과와 유사하다. 서로 다른 경로로 통과하는 두 태풍의 모의 결과에서 제주도의 북서쪽 지역과 남동쪽 지역에서 상대적으로 약한 풍속이 관측되었다. 따라서 해당지역에서는 태풍에 동반되는 강풍의 피해를 적게 입을 것이라는 것을 알 수 있었다.

동해 한국대지 남부(south Korea Plateau)에서 2010년 2월에 한국해양연구원의 온누리호를 이용하여 해저지형 및 자생광물 탐사가 실시되었다. 다중빔 음향측심기를 이용한 해저지형 조사는 2-3 km 탐사측선 간격으로 약 400 L-km 정도가 실시되었다. 조사구역 A($37^{\circ}$ 16'-18'N, $130^{\circ}$ 02'-16'E)는 890-1,900 m의 수심범위와 남쪽으로 갈수록 수심이 깊어져 울릉분지(Ulleung Basin)와 연결된다. 크고 작은 소규모의 구릉이 사면을 따라 다수 분포하고 있다. 조사구역 B($37^{\circ}$ 26'-40'N, $130^{\circ}$ 23'-34'E)의 정상부는 900-1,000 m로 비교적 평평하게 나타났고, 남동방향으로는 2,200 m까지 급격하게 수심이 증가하는 사면으로 이루어져 있다. 한국대지내 노출 암반지역은 남동쪽 사면의 일부 지역에 분포하고 있다. 자생광물 탐사는 일차적으로 천부지층 탄성파탐사를 수행하여 시료채취 가능 여부를 현장에서 확인한 후에, A 및 B구역내 11개 지점에서 드렛지를 이용하여 암석시료를 채취하였다. 채취된 암석은 주로 현무암이며, 많은 양의 화산기원 부석(pumice) 및 화산재(box core 자료)도 확인되었다. 또한, 인광석으로 추정되는 암석과, 망간단괴(manganese nodules)와 망간각(manganese crust)의 일부 시료도 채취하는데 성과가 있었다.

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.

국내에서 새의 발자국 화석에 대한 고생물학적 연구가 수행된 지 40년이 지난 시점에서 척추동물 발자국과 보행렬 화석 관련 용어를 검토한 결과 학자들마다 다르게 사용하고 있음을 알게 되었다. 학자들 간의 학술적 이해와 학술 교류 및 일반인들의 이해를 돕고 혼란을 없애기 위해서 서로 다르게 사용된 용어들은 가장 적절하게 표현되어야 한다는 생각에서, 그리고 전문가의 건설적인 조언과 의견을 듣기 위해서 검토 내용을 바탕으로 개인적인 생각을 다음과 같이 정리 제안한다. 1. Track (footprint)은 발자국, track fossil은 발자국 화석, track length와 track width는 각각 발자국 길이와 발자국 폭으로 나타내는 것이 적절한 것으로 생각한다. 2. Trackway는 보행렬, trackway width 보행렬 폭으로 표현하는 것이 좋을 것으로 생각한다. 3. Pace는 걸음 거리, pace angle은 걸음 각, stride는 보폭, stride length는 보폭 거리로 나타내는 것이 적절한 것으로 생각되어 이러한 용어의 사용을 제안한다.

부산 서구 두도(Doodo Islet 頭島)공원과 인접 암남(岩南)공원일대는 후기 백악기 (약 8,000만년 전) 유천층군의 다대포층(多大浦層)이 분포되어 있으며 이 층의 쇄설성퇴적암으로부터 공룡알 공룡알둥지 조각류 공룡 배아(embryo)화석 육식공룡과 초식공룡의 싸움터 유적 초식공룡의 피부화석 직경 30mm의 알(공룡?)화석 공룡골화석 새화석 나자식물 둥치화석 양치식물 잎과 목편 인상화석 등 동식물 화석이 대량으로 쏟아져 나왔고(발견자 : 필자와 한석운 공동), 종유석 해식동굴 해식애 해안단구 파식대지 풍화혈 구조 Stacks과 Stumps 해안자갈과 모래 등 지형자연사 유적과 장군산 등 후기 백악기의 화산 자연산 유적이 즐비하여 이곳은 국가적 보물로 평가되고 있다. 아래에 이들 자연사 유산을 기록으로 남길까 한다.

The sediment geochemistry, including REE of surface and core samples in the western part off Jeju Island have been carried out in order to understand the provenance and hydrolic sorting. The sediment in the study area were primarily composed of coarse silt with a mean grain size of $2.8{\sim}82.8{\mu}m$. The ratios of TOC over total nitrogen (TN) showed that the study area sediments contained more organic matters of marine origin than those of terrigenous origin. The total A1203, Fe203, K20, MgO, and MnO contents and REE concentration of the fine sediments are higher than those of the coarse sediments. The higher Zr/Th and Zr/Yb ratios in coarse sediments relative to fine-grained detritus indicates sedimentary sorting. Grain size influence the REE concentrations of the study area sediment significantly. The < $63{\mu}m$ fraction of the sediment has higher REE concentration and different REE patterns when compared with those in bulk samples, due to the presence of REE-enrich heavy minerals. The REE distribution patterns of the western part of Jeju Island sediments are relatively enriched in most LREEs than the Yellow River sediment and depleted in the Changjiang River, but the LaN/YbN ratios are similar to the Changjiang sediment. The Eu/Eu* ratios ranged from 0.594~0.665(0.631) is much similar to the Yellow River sediment, possibly mixture of the sediments from these two rivers.

우리나라 주변 해역별 조석특성을 쉽게 보기 위해 정의된 비조화상수를 고찰하였다. 국립해양조사원의 표준항 가운데 20개 조위관측소의 자료로부터 계산한 조화상수 값을 기반으로 비조화 상수를 계산하였다. 이 가운데 표준항의 관측 및 예보조위자료를 이용하여 임의지점의 조위를 개략적으로 추산하기 위해 사용되는 개정수(조시차 및 조고비)는 천해분조가 강하게 발달하는 해역에서는 적용하는데 한계가 있음을 알 수 있었다. 또한 기존의 조화분해 소프트웨어로부터 구한 표준시 자오선기준 지각(phase lag, 또는 epoch)에서 로컬 지각(local phase lag)을 구하는데 사용하고 있는 p 값을 관습적으로 통용되고 있는 정수(integer)형의 첨가수(suffix)대신 a/15(a=각 분조의 각속도)를 사용하는 방안을 제시하였다.

지구상의 광물, 암석, 화석 그리고 지질구조, 지형 등의 개개의 지형 지질학적 요소의 특성과 다른 대상과의 상호관계를 지질다양성이라고 한다. 지질다양성은 지형 지질에 내재되어 있는 본질적, 문화적, 심미적, 경제적, 기능적, 연구 및 교육적 가치를 이해하고 보전함으로써 유지 할 수 있다. 이 연구는 지질다양성에 대한 흥미와 이해를 높이기 위해 학술적 보전 가치가 있는 강원도 영월지역을 선정하여 그 특징을 분석하고 지질다양성을 효율적으로 활용하는 방안을 제언하고자 한다. 강원도 영월지역의 지질다양성에 대한 조사는 지형경관 자원과 지질특성의 희소성, 대표성, 학문적 가치 및 활용가치에 중점을 두고 전문가와 협의하여 보존가치가 있고 지리적으로 접근하기 편리한 노두 8곳을 선별하였다. 선별된 8곳의 노두는 고생대의 암석과 지층, 뚜렷한 퇴적구조, 화석, 규모가 크고 전형적인 하천지형이 나타나는 곳으로 지질유산(지형 지질)의 내재적 가치와 지구과학적 이해를 도울 수 있는 대상지이다. 대상지의 지질다양성에 대한 조사를 토대로 야외 지질학습장과 지질공원 및 지질명소, 과학적 특별흥미지역 등을 개발하여 제공함으로써 지형 지질에 대한 자기주도적 학습 능력 신장과 지구과학에 대한 흥미와 이해를 증진시키는 장을 마련해 줄 수 있을 것이다. 또한 과학적 가치와 더불어 사회적, 문화적 가치를 부여하여 보전함으로써 지질유산(지형 지질)에 대한 새로운 시각이 생길 것이다.

야외지질학습은 교실에서 경험할 수 없는 물질과 현상을 관찰하고 직접 경험할 수 있는 기회를 제공받을 수 있어서 매우 중요하다(Orion 1989). 또한 체험활동으로서 교실에서 학습한 내용의 구체적인 예를 제공하여 교육과정을 촉진시키는데 중요한 요소로 인식되고 있다. 일반적으로 야외 활동은 교실 활동보다 학생들의 경험과 훨씬 더 밀접히 관련되어 있기 때문에 보다 의미가 있을 수 있다. 야외실습 중에서 얻은 경험은 학생들이 그가 관찰한 것에 대해 읽도록 동기화시키고, 교과서와 자연조건에서의 실제적 경험 사이의 차이를 연결해 주는 다리를 제공해 줄 수 있다(홍정수, 장남기, 1997). 야외학습을 위한 적절한 장소는 먼저 학습주제나 목표와 부합되는 곳이어야 하며, 지리적으로 가깝고 안전한 곳이어야 한다(김찬종, 2008). 그렇기 때문에 각 지역별로 학습주제와 부합된 지역을 선정하여 야외지질 학습자료를 개발하는 것은 무엇보다 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 전북 남원 일대를 중심으로 한 야외지질 학습자료를 개발하는데 그 목적이 있다. 전북 남원지역은 한반도의 중요지괴에 해당하는 영남육괴 지리산지구에 해당하며 편마암 복합체를 기저로 이를 관입하는 수 차례의 화성활동과 지구조운동으로 복잡한 지질양상을 보인다. 또한 지리산 지역은 평안분지와 경상분지의 일부가 보존되어 있고 지질시대를 달리하는 각종 화성암류가 골고루 분포하여 각 지질시대별로 화성활동과 지구조 운동이 활발했음을 시사해준다. 본 연구에서는 남원 지역의 지질학적 특징을 관찰하기 용이한 지역을 대상으로 총 5곳을 선정하였다. 남원 시내에 소재한 춘향대교 아래 지역은 중생대 쥐라기에 관입한 저반상의 남원화강암과 페그마타이트가 다수 분포하는 곳이다. 이 지역에서는 무수히 많은 관입암체를 찾을 수 있는데 다수의 지진과 지각변동이 있었음을 알 수 있다. 두 번째 장소는 다양한 바위들을 관찰할 수 있는 구룡계곡 일대이다. 이 장소는 오랜기간 동안 물의 흐름에 의해 풍화와 침식을 받은 다양한 크기의 바위를 관찰하고 구별함으로써 풍화에 따른 원마도의 관계, 바위들의 배치 형태를 통해 고지형 및 고수류의 방향을 유추해 볼 수 있다. 남원에서 장수 방향에 위치한 만행산 주변에는 흑운모편마암에 우세한데, 이 지역에서는 흑운모편마암에 나타나는 변성구조로 볼 때 높은 열과 압력을 받은 광역변성작용을 받는 것으로 판단된다. 또한 관입암체 내에 다양한 맥들이 관입을 해와 이를 통해 관입암체들의 상대연령을 판단해보는 학습자료로 활용될 수 있다. 네 번째 장소는 남원시 인월면 인풍리 소재의 인월 피바위 지역이다. 이 지역에서는 압쇄상 화강암이 주로 관찰되는데 이는 기원암인 반상화강암이 동력변성작용을 받아 생성된 것이다. 다섯 번째 지역은 지리산 내의 뱀사골로 지리산 인근에 분포하는 대표적인 편마암인 반상변정질 편마암을 관찰할 수 있다. 변정이란 변성작용을 받는 동안 형성되는 것으로 변성작용을 받는 동안 생긴 것도 있으나 경우에 따라 생성당시 원래 모암속에 포함되어 있는 반정들도 있다.

과학교육에서 효과적인 과학 수업을 위하여 과학사 도입의 중요성이 계속 강조되어 왔다. 이에 따라 과학 교과서에는 많은 과학사 자료가 사용되고 있다. 하지만 과학 교과서에 사용된 과학사 자료가 어떤 유형과 맥락에서 어떠한 역할을 하고 있는 지에 대한 면밀한 분석은 이루어지지 못한 실정이다. 이에 본 연구에서는 선행 연구와 관련 문헌 분석을 통해 과학 교과서에 사용된 과학사 자료를 분석하기 위한 3차원 틀을 개발하고, 이를 제 7차 교육과정의 과학 교과서 지구과학 내용을 대상으로 적용하였다. 개발된 분석틀은 수업맥락, 역할, 제시유형의 3개 차원으로 구성된다. 수업맥락 차원은 흥미, 사회-문화적, 인식론적, 개념적 맥락의 4가지 영역으로 세분되며, 제시유형 차원은 에피소드/일화, 발견/고안, 선형적인 발전, 역사적 실험의 4가지 영역으로 세분된다. 역할 차원은 기본적, 보충적, 탐구적의 3가지 영역으로 세분된다. 개발된 3차원 분석틀을 적용하여 과학 교과서의 지구과학사 자료들을 분석한 결과, 수업맥락 차원에서는 개념적 맥락의 과학사 자료가 모든 학년별 과학 교과서에서 가장 많았다. 역할 차원에서는 기본적 역할이 압도적으로 많았으며, 탐구적 역할의 경우에는 매우 적었다. 제시유형 차원에서는 발견/고안과 선형적인 발전 유형이 대부분이었고, 에피소드/일화 유형의 자료는 주로 흥미 맥락과 연계되어 극히 일부만 사용되고 있었다. 3차원 각 영역들을 48개의 조합으로 분석한 결과, '개념적 수업맥락-기본적 역할-발견/고안 유형'과 '개념적 수업맥락-기본적 역할-선형적 발전 유형' 2개 조합에 집중되었으며, 나머지 조합들의 빈도는 매우 낮았다. 전체적으로 3차원 분석틀 각 영역에 부합하는 과학사 자료가 과학 교과서에 다양하게 포함되지 못하고 일부 영역에만 집중되는 것으로 나타났으며, 이러한 연구 결과는 앞으로 다양한 수업맥락, 역할, 그리고 유형으로 과학사 자료들이 개발될 필요가 있음을 시사한다.

본 연구의 목적은 서울시 소재 과학영재교육원에서 운영하는 프로그램에서 개발된 일부 모듈들에 구현되어있는 과학탐구과정 및 사고과정의 특징이 과학영재프로그램의 목적에 따른 목표를 성취할 수 있는지를 평가하고, 과학탐구과정이나 사고과정의 각 항목을 구현한 탐구의 실제를 알기 위한 것이다. 또, 본 연구의 결과를 토대로 모듈들에 대해 반성하고 개선점을 찾으려는 것이다. 연구 참여자들은 13명이며 연구 목적을 위해 첫째, 영재교육과정 및 평가에 관한 문헌을 근거로 과학영재프로그램의 목적과 목표를 설정, 둘째, 목적과 목표를 근거로 문헌에 제시된 분석틀들을 수정 개발, 셋째, 참여자들이 각자 모듈을 1개 선정하여 분석하고 이를 수정한 후 다시 분석하여 해석, 넷째, 분석결과의 해석을 토대로 반성을 하였다. 각 단계마다 각자 해결한 내용을 공개하고 모든 참여자들이 공개된 내용에 대해 비판하면서 합의하는 과정을 거쳤다. 합의 도출에 의해 첫째, 과학영재프로그램의 목적은 '탐구적 사고과정을 함양하고 지역사회에 유익한 새로운 지식을 창출한다.', 이에 대한 목표는 '자기 주도적인 탐구 계획 능력을 향상한다.'와 '숙달된 탐구 기능을 사용하여 실제문제를 해결할 수 있다.'로 설정하였다. 둘째, 분석틀은 '과학탐구과정' 과 '사고과정'의 두 범주로 구성하였으며, '과학탐구과정'에 해당하는 항목은 '사전탐구, 탐구방법, 해석적 탐구기술, 의사소통능력, 탐구평가, 과학의 본성'으로, '사고과정'에 해당하는 항목들은 '논리적 사고, 창의적 사고'로 구성하였다. 셋째, 선정된 모듈들을 분석한 결과 모듈들은 대체로 탐구방법과 해석적 탐구기술을 많이 강조하였는데, 수정된 모듈들에서는 이 두 항목이 더욱 강조되었다. 특히, 해석적 탐구기술에서 의사소통능력, 탐구평가, 과학의 본성, 창의적 사고를 강조하는 탐구의 실제가 증가하였다. 수정후 증가된 항목들은 앞에서 설정한 두 가지 목표에 도달하는데 도움이 되는 항목들이라고 합의 선정되었던 것이므로, 이에 따라 수정 전 모듈보다 수정 후 모듈이 보다 더 영재프로그램의 목표에 도달하기에 적합한 것으로 판단하였다. 넷째, 연구결과를 토대로 반성한 점은 '목표' 에 '창의적 사고'와 '과학의 본성'에 대한 강조가 부족하다는 것, '목표'에서 '실제문제를 해결'할 수 있어야 한다는 것에 비해 '모듈'에서 다루는 주제는 '실제문제'가 아니라 학문적인 질문에 치우쳐 있다는 것, '자기 주도적인 탐구 계획 능력'을 향상시키는 탐구의 실제가 대체로 적게 제시되어 있다는 것이다. 이러한 반성을 영재프로그램의 각 모듈에서 모두 구현할 수 있는 것은 아니지만 본 연구에서 설정한 목적과 목표에 따라 프로그램을 개발하는 경우 이러한 반성점을 고려하여 모듈을 개발한다면 영재프로그램 전체적으로 볼 때는 모두 구현되어 있을 것이다. 본 연구는 서울시에 소재하는 과학영재교육원들에서 개발하여 사용하는 많은 모듈 중 극히 일부를 대상으로 하였으므로 연구 결과를 모든 과학영재프로그램에 적용하기에는 한계가 있다. 그러나 본 연구처럼 프로그램이나 모듈을 평가하려는 연구자들에게 일련의 평가단계에 대한 시사점을 제공할 수 있을 것으로 생각한다.

이 연구의 목적은 귀추적 탐구 방법과 관련된 전략들을 적용하여 지구온난화에 관련되어 측정된 다양한 유형의 데이터를 관련된 사실, 원리, 법칙, 선행 연구 결과 등을 토대로 지구통합적인 관점과 지구계를 구성하는 요소들 간의 상호작용과 영향을 중심으로 재해석하고 이해하는 것이다. 지구과학(지구시스템과학)의 학문 성격, 최근 동향, 본성 및 탐구 대상의 특성에 대한 내용과 지구과학의 본질적 속성에 잘 부합하는 귀추적 탐구 방법에 대해 학습한 후, 학생들은 인천 및 다양한 지역의 기상과 해양 자료 분석을 통하여 관찰되는 현상(결과)의 원인과 영향을 파악하는 연구 활동을 하였다. 이 과정에서 귀추적 탐구를 충분히 이해할 수 있도록, 과학 탐구에서 귀추적 탐구 방법을 사용하는 과학자들의 예시와 모의 활동을 통하여, 귀추적 탐구 방법에 사용되는 다양한 사고 전략(예, 데이터의 재구성 전략, 유추 전략, 개념적 결합 전략 등)에 대한 예시를 경험하였다. 학생들은 지구온난화에 관련되어 나타나는 현상(조사된 사항 포함)과 영향에 대해 지구시스템적으로 이해하고 재해석하기 위해 지구시스템을 구성하는 요소(예, 수권, 대기권)와 관련된 데이터 정보를 검색하고 수집하였다. 1) 지구시스템과 지구온난화에 대한 조사하고, 2) 지구온난화 및 기후변화의 변동성 확인한 후, 3) 지구온난화와 관련된 선행 연구 결과 분석하였다. 또한, 지구과학의 본질적 속성에 잘 부합하는 귀추적 탐구 방법의 이해와 적용하는 과정에서 1) 지구 온난화 및 기후 변화의 실태 파악하고, 2) 인천 지역의 월별, 계절별 기온 변화 분석 및 경향 조사(탐색: 연구문제 규명)한 후, 3) 인천과 속초 지역의 기온, 수온의 변화 추이 및 분석 (조사: 원인 조사 과정)하였다. 4) 속초 지역의 평균해면기압변화 추이 및 분석한 후, 그 결과를 토대로 5) 문헌조사 및 선행연구 결과 분석을 통한 지구 온난화의 영향을 미치는 요인 재검토 및 확인(선택 및 설명)하여, 6) 인천지역과 속초지역의 지구온난화 원인 분석 및 문제점 보완(설명)하기 위해 7) 겨울철 지구온난화가 더 심각한지 부산지역과 포항지역의 자료 분석을 통하여 연구 결과 내용의 보완 (추가 조사 및 설명)한 후, 8) 분석 결과 및 해석 내용을 전문가와 상담 실시하였다. 이 연구는 연구를 진행하면서 얻은 결과를 교육적 측면에서 다시 정리해 보면 다음과 같다. 우선, 학생들의 지구환경적 문제 해결 과정에서 귀추적 탐구 방법을 활용한 문제 해결 능력을 향상시켰다. 아울러, 지구과학의 탐구 본성, 최근 동향, 탐구대상의 특성 등의 학습을 통해 지구과학도로서의 기본적인 소양과 자질 향상에 기여하였으며, 사회과학의 연구방법을 순수과학연구에 접목하여 과학자로서의 문제해결 능력과 시스템 사고력을 향상시켰다.

대학생들의 야외 지질 실습 전과 후에 퇴적층 형성에 대한 이해도 변화를 파악하기 위해 충남대학교 지질환경과학과 3학년 재학생 27명을 대상으로 3일 동안, 참여 학생들에게 매일 실습 전과 후로 나누어 6번의 설문 조사를 실시하였다. 설문 조사 문항은 모두 주관식이며, 3일에 걸쳐 총 68문항을 제공하였다. 제시된 문항은 퇴적층 형성과 관련된 기본개념 31문항과 조사 지역의 노두관찰 37문항으로 분류 된다. 야외 실습 전과 후의 개인별 점수를 각각 비교한 결과 실습에 참여한 모든 학생들의 점수가 향상되었다. 실습 3일에 대한 전체 학생들의 평균점수는 실습 전에 28.3점, 후에 51.6점으로 실습 전보다 후에 34.2% 향상되었다. 또한 전체 학생들의 기본개념 31문항에 대한 평균점수는 실습 전에 19.8점, 후에 26.9점으로 22.9%, 조사 지역 노두관찰 37문항에 대해서는 실습전에 8.5점, 후에 24.7점으로 43.8%가 각각 향상되었다. 퇴적층은 공간적으로 넓은 장소와 시간적으로 오랜 기간 동안에 걸쳐 형성되어 학생들은 광범위한 공간적, 시간적 개념을 이해하는 것이 필요하며 대학의 지질학 교육 과정에서 야외실습은 필수적인 요소이다. 야외 실습은 학습자가 직접 자연과 같은 실제 세계를 관찰하고 조사하는 활동으로 이루어지는 학습 방법으로 교실 밖에서 일어나는 모든 학습을 총칭한다고 할 수 있다. 본 연구 결과는 야외 실습 후에 학생들의 점수가 향상된 것을 보여주었다. 이런 결과는 야외 실습이 야외에서 학습자가 주체가 되어 적극적인 참여로 학습하는 학생 중심 학습이고, 자연 환경을 학습의 장으로 하여 실물을 활용한 직접적인 조사활동과 같은 경험에 의한 체험 학습이기 때문인 것으로 해석된다. 또한 야외 실습에서 그룹 활동은 학생들이 지질조사를 하면서 발견된 문제나 내용에 대해 공유할 수 있는 토론 학습인 동시에 야외 활동에서 교수는 전문가 혹은 학습 촉매자로서 문제에 대한 해결책을 주거나 학생들에게 질문이나 토론의 기회를 주어 학생들의 지적, 정신적 향상에 영향을 미치기 때문인 것으로 보인다. 그러므로 야외 실습은 계획, 실행, 정리 단계가 매우 중요하다. 우선 장소 선정에 있어 강의실에서 토론된 주제 및 개념과 관련된 장소를 선정해야 하며, 야외에서는 학생과 학생, 학생과 교수 간의 그룹 활동, 토의 및 질문 시간을 충분히 가져야 함은 물론 실습 후에는 세미나를 통해 야외 활동에서 새롭게 발견하거나 조사 및 학습한 내용, 해결하지 못한 문제 등을 토론하고 정리하는 과정을 갖는 것이 필요하다고 판단된다.

지구과학은 자연과학 중에서 야외 현장에서 자연 현상의 관찰과 조사를 기초로 하는 학문이다. 특히 지질학 분야는 야외 조사를 통해 학생 스스로 탐구하고 문제를 발견함으로써 자연에 대한 흥미와 관심을 갖게 하여 지질학적 현상을 이해하게 한다. 그러나, 충북 지역에서 개발된 야외지질학습장의 부재와 입시위주의 교육환경으로 인하여 교사들은 한정된 범위에서 야외 현장 학습을 계획 및 실시하고 있다. 본 연구에서는 교사들에게 실제 야외학습의 패러다임을 사용한 야외학습장을 개발하여 지구과학 교육과정 중 야외학습의 교육적 자료로 제공 될 수 있도록 하였으며, 이러한 학습장을 토대로 지구과학교육에 야외학습을 쉽게 응용 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 다양한 암석과 지질구조를 가지고 있고, 지리적으로 접근이 편리한 단양군 일대를 야외학습장으로 선정 하였다. 단양군 일대의 야외지질 학습코스에는 앨걸마운드, 어란석, 주상도 작성(석회암층군과 충식석회암), 두족류화석, 부정합관계에 놓인 역암층의 5개의 관찰지점이 있으며 실제 현장에서 각 관찰 지점별로 학생들이 활동할 수 있도록 야외지질 학습 자료를 제시하였다.

The purpose of this study is to analyze illustrations, contents, and experiment in 6 kinds of science textbook from the 9th grade covering the phase change of the Moon (on the phase change of the Moon in six 9th grade science textbook) and to suggest coherent and effective contents and frame of the science textbook. Hence, the researcher decided the study problem. The study problems are as follows; 'Are the illustrations in the science textbook presented to help understand the phase change of the Moon depending on the position of the observer?', 'Does the contents of the book clearly mention the phase change of the Moon?', 'Can students understand the phase change of the Moon through the experiments in the science textbook?', 'Do illustrations, contents, and experiment of the science textbook consistently explain phase change of the Moon?'. 10 persons (9graduate students including the researcher) took part in this study. All things unanimously agreed upon by all participants were reflected in the results. The results are as follows. First, the universe observer's view point is mixed with the earth observer's view in illustration of these science textbook regarding the phase change of the Moon. Moreover, illustrations of some textbooks are presented with such words as 'sunrise', 'midnight' and consequently contain too much contents. Second, the contents of the science textbook concerning the phase change of the Moon is not described clearly. In addition, they don't give clear and detailed explanations for the reason of the phase change of the Moon. Third, all of the textbooks, except one textbook, describe the experiment regarding the phase change of the Moon with the earth observer's view point but don't specifically mention that the view point is that of the earth observer's view point. Fourth, illustrations, contents, and experiments in the science textbook don't coherently explain the phase change of the Moon. In addition, it is confirmed through the process of the result analysis that the described contents in the science curriculum is not well constructed or logical.

영동지방은 서쪽으로는 태백산맥이 남북으로 위치해 있고 동쪽으로 동해와 인접해 있는 지리적인 위치로 전 계절에 걸쳐 지역 특성에 따른 국지적인 기상 현상이 많이 발생하고 있다. 특히, 대설은 영동지방의 기후 특징 중 대표적이라 할 수 있다. 대설 일수가 많고 강설량이 많은 영동지방의 강릉과 속초, 그리고 울릉도는 연 강수량에서 겨울철(12월~2월) 강수량이 각각 약 10%와 20% 이상을 차지하고 있는데 이는 우리나라 다른 지역의 5% 내외에 비하면 매우 높은 것이다. 이 지역의 강설 특징은 좁은 지리적 범위에 국한되어 나타나는 좁고 강한 강수역과 지역적으로 커다란 변화를 보이는 적설량과 강설 일수이다. 해안선으로부터 산맥의 분수계까지의 거리가 중요한 역할을 하고 있으며, 이러한 복잡한 지역에서의 강설의 발생과 강설량의 분포를 이해하기 위해서는 강설의 패턴을 분류하여 연구하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 cP 확장 시 영동지방의 강설 패턴을 하층 대류권의 바람장에 따라 산악 강설 패턴, 한기-해안 강설 패턴, 난기-해안 강설 패턴으로 분류하였다. 또한, 각 강설 패턴에 대한 종관적인 대기구조의 특성을 파악한 후 3차원 분석시스템을 이용하여, 2008년 12월 21일부터 22일까지 영동지방에 내린 대설을 한기-해안 강설 패턴으로 분류하고 분석하였다.

이 연구는 북한지역의 풍력 자원을 조사하기 위한 사전 연구로 30년간의 북한 지역의 27개 지상 관측소의 풍속 (고도 10 m)을 수집하였다. 이 풍속을 고도 50 m로 환산하였으며, 풍속의 확률밀도함수를 Weibull 함수로 가정하여 분석하였다. 30년 동안의 지상 관측 자료를 바탕으로 볼 때, 대체적으로 황해도 해안지역과 개마고원지역에서 평균 풍속이 북한 전역에서의 평균 풍속 4.0 m/s 보다 큰 지역이 나타났다. 따라서, 해안지역에서 바람 자원이 풍부함을 알 수 있었다. 지역의 차이는 있으나, 봄철 동안의 주풍은 북서풍과 남풍계열이 대등하게 나타나고 있으며, 여름은 남풍계열의 바람이 주풍으로 변하며, 가을과 겨울 동안 북서풍 계열이 주된 바람이었다. 고도 80 m 에서 풍속이 5 m/s 이상 지속되는 기간이 연간 30% 이상인 주요 6지점 중 장진을 제외한 나머지 네 곳은 해안에 위치함을 알 수 있다. 북한 지역 내륙의 중심부인 장진에서 연간 평균풍속 4.7 m/s 이상으로 관측 되었다. 이 지역은 개마고원 일대로 낭림산맥과 함경산맥의 두줄기가 만나는 곳으로 산맥에 의해 뒤쪽이 막혀있어 바람이 집중되어 높은 풍속을 나타낸 것으로 보인다. 또한 이 지역은 고원지대에 위치하여 북쪽에서 고도 1 km 이상에서 강하게 불어오는 북서풍의 영향으로 풍속이 높게 나타나는 것으로 보인다. 이 연구에서 사용한 관측자료는 단순히 지상의 풍속과 풍력으로만 분석한 것이므로 몇 가지 제약성을 가지고 있어 추후 보강이 필요하다. 관측지점의 지리적 위치나 주변의 환경에 따라 풍황의 변화가 크게 달라질 수 있으므로, 북한의 지형적인 요인을 고려한 정확한 실측을 통해 정확도를 높이는 풍력 자원 조사가 뒷받침 되어야 한다. 이 연구의 가치는 30년간의 바람 자료를 이용하였기 때문에 북한 지역에서의 풍황을 보는데 중요한 정성적 자료로 쓰여질 수 있으리라 본다. 또한, 이 자료를 바탕으로 풍력에너지 발전의 후보지 선정에 유용하게 활용되기를 기대하며, 더 나아가 두 나라 간에 에너지 교류가 활발히 이루어지기를 바란다.

본 연구에서는 식물의 개화시기가 기온에 민감하게 반응한다는 것에 근거하여 54개의 기상관측지점을 선택하고 1988년부터 2008년까지 21년간 벚꽃 개화일의 시계열적 변화를 분석하였고 이들과 3월 평균기온과의 상관관계를 조사하였다. 그리고 엘니뇨와 라니냐 시기에 기온과 벚꽃개화일의 변화 경향과 도시화에 의한 기온변화가 벚꽃 개화일에 미치는 영향을 대도시와 교외도시와의 비교를 통해 알아보았다. 또한 경험직교함수(EOF) 분석을 통하여 벚꽃개화일의 시 공간 분포를 알아보았다. 그 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 3월 평균기온 분석을 통해 1988-2008년 사이에 한반도의 기온은 평균적으로 $0.13^{\circ}C$ 증가하였음을 확인할 수 있다. 그리고 평균적으로 남해안이 동해안과 서해안보다 평균기온이 높게 나타났으며, 서해안이 가장 낮은 평균기온을 보였다. 그리고 내륙지역의 경우 위도에 따라 평균기온이 달랐으며, 위도가 낮아질수록 평균기온이 크게 나타났다. 하지만 모든 지점에서 유의하지는 않았다. 두 번째, 벚꽃개화일의 변화를 보면, 개화일은 시간이 지날수록 빨라지는 경향을 보였다. 그리고 벚꽃개화일의 분포를 보면 위도가 낮은 지역이 개화일이 빨랐으며, 해안지역 중에서는 남해안, 동해안, 서해안 순이었다. 세 번째, 2월, 3월, 4월의 평균기온과 벚꽃 개화일의 상관관계 분석결과 3월 평균기온이 벚꽃개화일과 상관관계가 가장 높았다. 네 번째, 엘니뇨가 발생한 해에는 한반도의 기온이 상승하는 경향을 보였으며, 동시에 벚꽃개화일도 빨라졌다. 다섯 번째, 대도시가 교외도시에 비해서 기온상승이 높았으며, 벚꽃개화일도 빠르게 나타났다. 마지막으로, 경험직교함수(EOF) 분석 결과 3월 평균기온과 벚꽃 개화일의 1mode 시계열 패턴이 비슷하다는 것을 확인하였다. 또한, 1996년을 기준으로 이전에는 개화일이 느려지고, 이후에는 빨라지는 패턴을 보였다.

Lovelock은 지구의 생물과 무생물이 상호작용하며 진화하거나 환경을 변화시킨다는 '가이아 이론'을 발표하고 그 이론을 증명하는 수치 모델인 '데이지월드'를 제시하였다. Lovelock은 이모델을 이용하여 생명체가 행성의 온도를 일정하게 유지하는데 기여한다는 것을 보였다. 본 연구에서는 보다 생명체가 다양할 때 온도의 항상성이 어떻게 되는지 알아보고자 하였다. 또한 질병이나 천재지변으로 특정 종이나 전체 종의 수가 급격하게 줄었을 때 생물의 다양성이 생태계 전체에 어떤 영향을 주는지를 살펴보고자 하였다. 이를 위해서 Lovelock의 데이지월드에서 식물의 수를 증가하였을 뿐만 아니라 동물과 미생물을 추가한 새로운 데이지월드를 제시하였다. 순환적 생태계를 가진 이 모델을 이용하여 생물의 종이 다양해질 때 온도의 항상성이 더 잘 유지된다는 것을 확인하였으며, 생태계에 변화가 일어났을 때 복원도 더 빠르다는 것을 확인하였다.

최근 인간의 활동범위와 영역이 확대되고 산업이 발전하면서 인간의 삶과 지속가능한 발전 등 도시 기후에 관한 관심도 높아지고 있다. 산업혁명 이후 도시화와 산업화로 인해 인구가 증가하고 도시지역으로 집중됨으로써 도시 열섬화 현상에 대한 도시환경문제가 부각되고 있다. 이는 최근까지도 도시개발에 있어서 기능과 효율성이 우선시 되어 도시기후에 대한 배려가 이루어지지 못하고 있으며, 오히려 과도한 냉난방을 가동하는 등 쾌적한 실내 환경 조성을 위한 노력만을 행해왔다. 도시화에 따른 도시의 열환경 구조의 변화는 토지이용의 변화에 따른 피복상태와 밀접한 관련이 있다는 연구들이 수행된 바 있다. 이렇듯 도시화가 진행됨에 따라서 도심 지표면을 덮고 있는 포장재도 변하고 있다. 대표적인 토지피복재로는 콘크리트와 아스팔트 등의 인공포장재, 수계, 삼림 등으로 크게 나누어 볼 수 있다. 최근 도심의 발달로 인해 도심의 표면은 점차 인공포장재인 아스팔트와 콘크리트로 덮여지고 있다. 인공포장재는 맑은 여름철 낮에 받아들인 열을 야간에도 머금고 있어 도시열섬현상의 주요원인이 된다. 도시화가 진행됨에 따라 토지이용형태가 변화하고 있으며 이러한 토지피복의 변화는 그 지역의 기온과 풍향, 풍속뿐만 아니라 지표온도도 변화시키므로 도시 열환경 구조에 적지 않은 영향을 미치고 있다. 과거에는 자연 환경과 도시공간에 대한 인식이 다른 분야로 나누어져서 다루었지만 현재 위성영상 기술의 발달로 많은 공간 정보를 파악할 수 있게 된 바 도시기후변화에 더욱 직접적이고 근본적인 접근이 쉬워졌다. 원격탐사기법의 활용은 위성자료를 이용하여 동시간대 평면적인 열구조를 정량적으로 파악하는데에 중요한 자료를 제공하여 도시지역을 덮고 있는 인공자재의 존재가 도시열섬의 형성과 밀접하게 연관이 있다는 사실을 짐작할 수 있다. 따라서 도시기후변화의 문제점을 더욱 적극적으로 해결하기 위해서는 토지이용에 따른 지표면 온도 상승의 현황을 파악하고 이를 저감 시킬 수 있는 대책들이 수립되어야 한다. 본 연구는 보다 세분화된 도시 열환경을 정량적으로 분석 평가하기 위해서 토지피복별 분류를 3가지로 대구시 중구 경북대학교 부속 고등학교(이하 사대부고 지점)를 도심지역으로, 경상남도 창녕군 창녕읍 우포늪(이하 우포지점)을 수계지점으로, 경상북도 안동시 길안면 만음리(이하 안동지점) 지점과 대구시 칠곡군 동명면 득명리 팔공산 한티재 도립공원(이하 팔공지점)을 산림으로 분류하여 연구하였다. 대구 계명대학교 기후환경연구실에서 보유하고 있는 AWS(Automatic Weather Station) 자료로 기상요소를 분석하였으며, MODIS Terra 위성영상을 이용하여 지표온도를 추출하고 분석하였다. 또 기상요소와 지표온도를 이용해 회귀식을 도출하여 추정기온을 산출하였다. 그 결과 첫째, 계절에 따른 기온의 시간변화는 여름의 평균기온이 $25.13^{\circ}C$와 $24.12^{\circ}C$로 사대지점과 우포지점의 평균기온이 가장 높게 나타났으며, 이는 도심에서 발생되는 인공열의 영향으로, 우포지점은 수계의 특징이 반영된 결과라 할 수 있다. 둘째, 계절에 따른 풍속의 시간변화는 여름의 경우 우포지점의 풍속이 1.63m/s로 가장 높은 반면 안동지점의 풍속이 0.27m/s로 가장 낮은 것으로 나타났다. 겨울의 경우 팔공지점의 풍속이 1.82m/s로 가장 높게 나타났다. 토지피복에 따른 지표면의 변화가 도시기후에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고, 또 지표면 온도와 기온과의 차이를 알아보기 위하여 MODIS 위성 영상을 이용하여 세 지점을 대상으로 토지피복에 따른 열환경을 평가 분석하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, MODIS 위성영상을 이용하여 산출한 지표면 온도는 여름철 주간에 안동지점의 경우 주변지역에 비해 지표면 온도가 약 $26^{\circ}C$로 낮게 나타났으며 우포지점의 경우 수계가 가지는 열 완충능력으로 약 $27^{\circ}C$의 낮은 지표면 온도를 나타내었다. 사대지점의 경우 약 $34^{\circ}C$이상의 높은 지표면 온도를 나타내었다. 둘째, MODIS 위성영상을 이용하여 산출한 지표면 온도와 관측된 기온과의 회귀식을 도출하여 상관분석 한 결과, 모든 지점의 값에서 상관성 및 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 셋째, 상관분석의 결과를 통하여 추정한 기온은 지표면 온도와의 차이가 있지만 유사한 패턴의 결과로 추출되었다. 이러한 결과로 볼 때 도시의 인공자재를 이용한 건축과 개발이 도시열섬현상을 유발하는데 중요한 역할을 하는 것을 정량적으로 평가할 수 있었다. 따라서 본 논문의 연구결과를 바탕으로 도시계획에 있어서 인공구조물에 의한 기온과 풍속이 받는 영향을 고려하여 도심의 인공구조물의 배치나 자재에 대한 개발이 이루어져야 할 것이며 열교환의 방해 및 바람순환이 확보되는 구조로 개선되어야 할 것이다.

우리나라는 산업화와 도시화의 급속한 발전으로 인한 대기오염물질배출시설, 자동차 통행량, 에너지 사용량의 증가 등으로 대기오염물질배출원의 수와 규모가 증대되어 광역도시를 중심으로 대기질이 악화되고 있다. 특히 우리나라의 수도권대기질은 선진국의 주요 도시에 비해 대기오염 상태가 좋지 않은 것으로 평가됨에 따라 정부는 대기질을 OECD선진국 수준으로 개선한다는 목표를 세우고 있으나, 지역의 대기상태 및 그 동안의 대기질 개선을 위해 이행된 정책의 효율성 측면에서 볼 때 사후적인 규제위주의 농도규제 방식으로는 급증하는 대기오염배출시설의 배출량총량 관리가 어렵고, 지자체별로 개별적인 분산관리로는 광역적으로 이동되는 대기오염물질의 관리가 불가능하다. 또한 대기오염과 상관성이 큰 에너지정책, 산업정책, 도시계획 등 관련 정책과의 통합적 접근이 어렵기 때문에 사전에 이를 예방하는 총량관리가 요구되어 진다. 총량규제란 특정지역의 기상, 지형조건 등을 이용하여 대기환경용량을 산출하고 이를 기초로 지역별 배출허용총량을 할당하여 궁극적으로는 오염원별로 대상오염물질의 삭감량을 정하는 제도로 선진국에서는 대기환경용량을 바탕으로 1970년대부터 사업장을 중심으로 배출농도 규제와 함께 총량규제를 병행 실시하고 있으며, 최근에는 자동차에도 실시하고 있다. 우리나라에서도 대기환경보전법 제9조에서 환경기준을 초과하여 사람의 건강이나 재산, 동식물의 생육에 중대한 위해를 가져올 우려가 있다고 인정되는 경우에는 동 지역 또는 특별대책지역 중 사업장이 밀집되어 있는 구역에 대하여 배출되는 오염물질을 총량으로 규제할 수 있도록 규정하고 있다. 또한, 환경부는 2003년도에 서울, 인천, 경기도내 19개시 지역을 대상으로 대기오염물질의 배출총량을 관리하는 대기오염총량제 실시를 포함한 '수도권대기질개선에관한특별법'을 제정하였고, 현재는 사업장에게 연도별 배출허용총량을 할당하고, 할당량 이내로 오염물질을 배출하도록 관리하는 사업장 대기오염물질총량관리 제도로 시행 중에 있다. 그러나 수도권대기질개선특별대책을 수립하면서 총량관리의 본격 이행 및 배출권 거래제도 도입에 대한 특별법안이 제정되고 부분적으로 시행되고 있으나, 우리나라에 총량관리를 본격 이행하는데 있어서의 필요한 준비여건은 아직 초기 단계이고, 관련 연구의 수행실적 또한 수도권에 제한되어 적은 편이다. 따라서 현재는 총량관리가 수도권에 국한하여 실시되고 있으나, 점차 타 도시까지 광역적으로 확대될 것으로 예상되는 바 이에 필요한 제반 사항들에 대한 조사 분석을 통하여 정책방향을 설정하는 더 많은 연구가 필요할 것이다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 대구지역을 대상으로 대기오염농도 및 대기오염물질 배출량에 대한 현황조사를 실시하고, 이를 토대로 고농도가 자주 발생되거나 그러할 가능성이 높은 $NO_X$을 대상으로 대기오염기여도를 평가하고 대기확산모델을 통한 대기환경용량을 산정하였다. 대기오염농도 현황을 살펴본 결과, 대구지역의 대기오염은 $NO_2$, $SO_2$, CO는 전형적인 1차오염물질의 변화경향을 보였으며, $PM_{10}$는 봄철에 황사의 영향을 크게 받는 것으로 나타나 실제 대구지역에서 배출되는 양을 추정하기 힘든 것으로 판단된다. 또한 $NO_2$는 공업, 상업지역에서 $SO_2$와 $PM_{10}$는 공업지역, CO는 상업지역, $O_3$은 교외지역에서 높은 농도를 나타내는 것으로 파악되었다. 대구지역의 대기오염물질 배출량 현황은 CO가 47%, NOX가 43%로 전체 배출량의 90%를 차지하였고, 2005년 이후 $NO_X$는 감소하고 $SO_X$가 증가하는 추세이다. 또한 배출원대분류 중도로 및 비도로이동오염원에서 발생되는 선 오염원이 75%로 대구지역에서 가장 크게 기여하는 것으로 나타났다. ISCST3 대기확산모델을 이용하여 대기환경용량을 산정하기위하여, 먼저 대구지역의 대기환경용량평가는 가시적인 위해성이 높고 개선정책이 용이한 $NO_X$을 대상물질로 선정하였고, 배출량과 오염농도간의 상관도가 0.659로 높은 것으로 판단되어, 배출량을 삭감하였을 때 대기오염농도의 개선이 명확히 나타나는 것을 알 수 있었다. 다음으로, 단위격자 당 한계배출율을 알아내는 작업을 실시하여, 대구지역을 동일하게 장기환경기준 80%수준인 22.4ppb를 만족시키기 위한 한계배출율은 2.23g/s가 필요한 것으로 파악되었고, 산출한 한계배출율을 이용하여 장기환경기준치 80%수준 달성을 목표로 하는 경우의 대기환경용량을 산정하고 실제 배출량과 비교 분석하였다. 그 결과, 대구지역 전체의 환경용량은 약 3만 톤으로 실제 배출량 2만2천 톤에 약 8천 톤 이상의 여유가 있는 것으로 파악되었다. 그러나 구역별로 상이한 차이를 보였으며, 이에 따른 구역별 개선정책이 필요할 것으로 사료된다. 대기환경용량을 파악한 후 단위격자 당 한계배출율을 초과하는 대상 지역을 추출하여 삭감한 결과 초과배출량의 80%를 삭감해야 대구지역 전체에서 50ppb이하 농도가 되는 것을 알 수 있었는데, 실제로 초과배출량의 80%를 삭감하는 것은 어려움이 있다고 판단되어, 대구지역을 동일한 %율로 삭감한 결과 30% 삭감했을 때 50ppb수준을 달성하였고, 50%삭감했을때 2007년 환경기준인 30ppb수준을 달성하였다. 또한 배출원대분류 중 기여율이 높은 도로와 비도로오염원을 50%삭감한 결과 도로이동오염원의 삭감만으로도 상당한 고 배출지역의 농도저감에 효과가 있는 것으로 파악되고, 비도로오염원을 포함하여 삭감하였을 때는 대구지역 전체에서 50ppb이하로 내려가는 것을 볼 수 있었다. 따라서 향후 총량규제의 실시에 맞추어 대구지역의 실제적인 환경용량의 정확한 파악과 고배출지역에 대한 삭감방법에 관한 더 많은 연구가 필요하다고 사료된다. 이 연구 결과는 앞으로 시행될 지역총량규제에 대한 기초적인 방법론으로 활용될 수 있을 것이다.

최근 대류권과 성층권 사이에서 매우 빠른 속도로 부는 제트류(jet stream)가 장마 전선에 유입되면서 다량의 수증기 공급으로 인한 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있다. 집중 호우는 상, 하층 제트류 사이에서 주로 발생하며, 상층 제트류는 제트류의 남쪽과 하층에서 상승기류를 유발하는 역할을 하고 하층 제트류는 남쪽 및 남서쪽에서 따뜻하고 습윤한 공기를 북쪽 및 북동쪽으로 수송하는 중요한 역할을 한다. 상, 하층 제트류가 교차되거나 근접할수록 상하층의 온위차가 커지고, 연직시어도 증가되며, 또한 두 제트류가 중첩되는 경우에는 2차 순환이 강화되어 호우가능성이 높아진다. 한반도의 경우는 지리적으로 경압성이 강한 동아시아에 위치하여 전반적으로 잘 구조화된 하층제트를 형성하여 호우의 제반 여건을 형성하므로, 하층제트의 영향에 직접적으로 관계한 집중호우의 사례를 분석하였다.

최근 겨울철 온난화 경향이 뚜렷해지면서 강수형태가 비로 내리는 경우가 잦아지고 있다. 또한 대륙고기압이 확장할 때는 기압골의 영향으로 강우에서 강설로 변하는 예가 종종 나타나고 있다. 강수유형의 판단은 겨울철 중요한 예보요소 중 하나로 본 연구는 중서부지방의 2010년 2월 4일부터 12일까지의 사례기간동안 일기도, AWS관측자료, 위성, KLAPS(층후, 빙결고도, 상당온위) 자료를 바탕으로 하여 강우에서 강설로 변하는 강수형태를 분석한 것이다.

그라우팅은 지반의 공학적인 강도증가를 통한 지지력 향상 및 암반의 투수성 저감을 통해 지하수 유동을 억제하기 위하여 대규모 토목공사 현장의 균열암반 및 댐 또는 제방 등의 지역에서 많이 시행되고 있다. 본 연구는 균열암반지역에서 그라우팅 효과 확인을 위하여 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 마이크로 시멘트(MC)를 사용하여 그라우팅을 수행하였으며, 그라우팅 전후에 물리검층(시추공영상촬영, 초음파 텔레뷰어검층)을 이용하여 그라우팅 효과 정도를 파악하였다. 연구지역은 경상북도 영주시 평은면 지역으로, 지질은 선캠브리아기 안구상편마암에 시대미상의 흑운모 화강암이 관입을 하였고, 이를 제4기의 충적층이 부정합으로 피복되어 있다. 그라우팅은 일반구간과 단층대구간으로 구분하여 실시하였으며, 두 구간의 이격거리는 서로의 간섭을 피하기 위해 약 40m 간격으로 선정하였다. 주입재(OPC, MC)는 5개의 주입공에서 triangle 방향으로 주입하였으며, 주입정도를 확인하기 위하여 각 구간에 2공씩 확인시추를 하였다. 두 개의 site중 일반구간의 보통 포틀랜드시멘트 주입결과 평균주입량은 48.2kg/공이며 주입 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 1.62kg/m이며, 마이크로시멘트의 평균주입량은 49.6kg/공이며 주입 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 3.86kg/m로 나타났다. 단층대 구간에서는 보통 포틀랜드시멘트의 평균주입량이 40.0kg/공이며, 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 2.75kg/m이며, 마이크로 시멘트는 평균주입량이 56.5kg/공, 주입 1m당으로 환산하면 Lugeon값 10미만의 지층에서는 3.15kg/m로 나타났다. 마이크로시멘트의 주입압은 보통 포틀랜드시멘트에 비해 상대적으로 낮았으며, 그라우팅 개선효과 역시 상대적으로 양호한 것으로 나타났다. 그라우팅 효과확인을 위한 물리검층의 초음파텔레뷰어 해석결과 상대암반강도는 주입전 $250{\sim}750\;kgf/cm^2$, 주입후는 $400{\sim}800\;kgf/cm^2$으로 그라우팅에 의한 암반강도의 상승을 확인할 수 있었고, 시추공영상촬영 분석에서는 시추코어만으로 얻기 힘든 시멘트 충진구간을 직접 확인할 수 있었다. 초음파텔레뷰어의 경우 파쇄대의 분포 및 암반강도 측정을 통한 그라우팅 파악은 가능하였으나 파쇄대 충진물을 확인할 수가 없는 단점이 있었고 이를 시추공영상촬영을 통해 보완할 수 있었다. 다만 물리검층의 경우 그라우팅에 의한 공의 손실로 동일공에 의한 반복 조사가 아닌 경우가 대부분이어서 그라우팅 효과에 대한 정확한 비교가 어려웠으며 추후 이를 보완하기 위한 계속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

충남 서부에 위치한 보령 지역은 트라이아스기 후기로 알려진 육성 기원의 남포층군이 널리 분포하고 있다. 남포층군은 하부로부터 하조층, 아미산층, 조계리층, 백운사층 및 성주리층으로 구분된다. 남포층군에서 산출되는 화석의 대부분은 식물 화석이며, 기타 이매패 화석, 어류 화석, 곤충의 유충 화석, 패갑류(conchostracans) 등의 화석이 산출되고 있지만, 양적으로 극히 적다. 이들 화석 중에서 체계적으로 연구가 된 것은 식물 화석뿐이고, 나머지 화석들은 전문 연구가의 부재 등에 의해 극히 미미한 연구 수준에 머물러 있다. 이번의 연구를 통해서 아미산층에서 채집된 곤충화석은 모두 107점이고, 그중에서 유충 화석이 94점, 날개 화석이 14점이다. 이들의 분류학적 연구 결과, 아미산층의 곤충화석군은 소시목, 강도래목, 날도래목, 하루살이목, 잠자리목, 바퀴벌레목, 벌목, 매미목을 비롯한 8목 11종에 이르는 유시류의 곤충들로 구성된다. 이들은 현재까지 우리나라에서 발견된 곤충화석 중 시대적으로 가장 오래된 화석이다. 유충 화석은 모두 수서 곤충의 유충화석이다. 이들의 유충은 수중생활에 적응하여 지상생활을 하는 성충과 형태적으로 큰 차이가 있는 불완전변태류 또는 외시류이다. 날개 화석은 수서곤충의 성충의 날개이고 일부는 육상 생활을 하는 곤충의 날개가 포함되어 있다. 아미산층에서 나온 곤충화석에는 육상에서 생활하는 매미목과 바퀴목도 있는데 이들은 불완전변태류에 속한다. 그러나, 똑같은 육상생활자이면서도 벌목은 완전변태류 또는 내시류에 속하는 것도 있다. 따라서 아미산층에서 산출된 곤충화석군에는 불완전변태류와 완전변태류가 섞여 있는 특징을 보인다. 이들은 실제로 같은 시대에 비슷한 장소에서 함께 생활을 했던 생물군집이지만, 서로 살던 장소가 다른 집단들이 섞여 있다는 것은 육상생활자의 일부가 죽은 후 수류에 의해 퇴적분지로 유입되어 매몰된 혼합집단으로 볼 수 있다. 현생의 하루살이목, 강도래목 등은 대표적인 유수성 곤충이고, 잠자리, 노린재 등은 대표적인 정수성 곤충으로 알려져 있다. 이들이 지층에 밀집하여 산출되는 것으로 보아 살던 장소에서 많은 퇴적물의 유입에 따른 급격한 매몰에 의해 화석화된 것으로 판단된다. 동아시아의 중생대 초기에서 보고된 곤충 화석은 양적으로도 수적으로도 그리 많지 않다. 그중에서 일본의 Mine에서 보고된 화석군이 가장 대표적이며 바퀴류(Blattaria)와 딱정벌레(Coleoptera)의 화석이 가장 큰 비율을 차지하지만, 아미산층 곤충화석군과의 공통종은 한 종도 없다. 아미산층의 곤충화석군은 비록 다양성은 쥐라기의 곤충상에 비해 떨어지지만 조성적으로는 쥐라기의 곤충상에 매우 유사하다. 육상에 사는 곤충이 화석으로 보존되기 어렵다는 것을 감안하면 아미산층에서 산출된 곤충화석은 학술적으로 매우 귀중하고 큰 의미가 있다. 보령 지역의 곤충화석은 중생대의 쥐라기와 백악기를 거쳐 현재로 이어지는 곤충 진화사의 잃어버린 고리를 이어줄 수 있는 귀중한 자료로 평가된다.

규화목은 목본식물의 2차목부가 화석화된 것으로 화석화 과정에서 여러 종류의 무기물이 세포를 치환하거나 세포의 내강 또는 간극에 침투하여 고화된 것이다. 이 과정에서 목재의 해부학적 구조가 잘 보존되는 경우가 많고 이를 통해 목재의 수종을 비교적 정확히 동정할 수 있을 뿐만 아니라 과거 환경에 대한 정보를 얻을 수 있다. 목재는 유관속 형성층에 의해 매년 새롭게 형성되어 축적되며 형성된 조직은 성장하는 당해 기후변화를 반영하게 된다. 따라서 화석목재를 통해 과거 기후조건을 복원할 수 있는 정보를 얻을 수 있는 경우도 많다). 본 연구는 포항 분지의 신제3기 마이오세 장기층군에서 채집한 규화목의 조직과 나이테 분석을 통해 고환경을 해석한 것이다. 장기층군에서 채집한 15개의 규화목 표본 중 나이테가 잘 나타나는 5개 표본에서 나이테를 분석하고 그중 조직이 잘 보존된 1개의 표본에 대해 목재해부학적 연구를 수행하였다. 나무가 성장함에 따라 나타나는 나이테의 폭은 환경적 요인 등으로 매년 일정하지 않다. 이런 인접연륜간의 연륜변동성을 알아보기 위해 연륜연대학(Dendrochronology)에서 널리 사용되는 평균민감도 측정 방법을 사용하였다. 평균민감도는 연륜변동이 어느 정도있느냐를 알아보는 것으로 인접한 연륜들 사이의 차이를 측정하여 인접연륜간 연륜변동성을 나타낸다. 평균민감도 값이 크면 연륜폭 변동이 크다는 것을 의미하며 나무가 자라는 당시 환경인자의 변화량이 컸다고 해석할 수 있다. 조직이 잘 보존된 1개의 표본은 목재해부학적 특징상 느릅나무과(Ulmaceae) 느릅나무속(Ulmus)으로 동정되었다. 또한 5개 표본의 나이테를 분석한 결과 평균민감도는 0.34~0.41 범위를 나타내며 전체 평균은 0.37의 값을 갖는 것으로 나타났다. 이것은 규화목 생성 당시 환경이 온대기후를 지시하며, 물 공급이 매년 계절적인 제한을 받았거나 다양한 변화가 있어 계절적으로 강수량 변화가 있었음을 지시한다.

충남 청양군 대치면 광대리 지역에 분포하는 조계리층에서 역과 혼재된 상태로 보존된 목재화석을 정리하던 중에 규화목과 함께 철광물로 충전된 목재화석이 혼합되어 있는 것을 발견하였다. 본 연구는 철화된 상태로 보존된 재목화석의 구성광물과 화학성분 및 성인에 대해 고찰한 것이다. 연구 지역은 선캄브리아기에 속하는 변성암을 기반암으로 하여 이를 부정합으로 덮고 있는 퇴적암층이 분포한다. 퇴적암은 하부로부터 조계리층과 백운사층으로 구분되며, 조계리층 상부의 역암대에서 재목화석이 산출된다. 규화목의 형태로 보존된 화석은 이미 백승덕(2003), Kim et al. (2005)의 분류학적 연구에 의해 Xenoxylon phyllocladoides, Agathoxylon sp.로 밝혀진 바가 있다. 재목화석의 구성광물을 알아보기 위해 보존상태가 좋은 5개의 표본을 골라서 XRF, XRD, 현미경 관찰을 실시하였다. XRF 분석 결과, 재목화석의 화학성분은 $Fe_2O_3$ (평균 83.18 wt.%)가 가장 높았고, $SiO_2$(평균 7.82 wt.%)로 가장 낮았다. XRD 분석 결과, 목재화석은 침철석(Goethite)으로 구성되어 있음이 밝혀졌다. 재목화석의 단면을 잘라 연마하여 현미경으로 관찰한 결과, 세포조직이 보존되어 있기는 하지만 보존 상태가 좋지 않아 분류를 하기에는 어려움이 있다. 더 많은 시료를 채집하여 현미경적인 연구가 필요하다. 침철석은 기반암, 염기성암체, 황화광물, 함철대의 풍화로부터 생성된 철염의 산화와 가수분해에 의해 생성된다. 목재가 퇴적암 속에 묻혀 화석화작용이 진행되는 동안에 같은 지역에서 규화작용과 철화작용이 동시에 진행된 것으로 판단된다.

울산 퇴적 분지에 분포하는 신현층의 이암층 노두에서 이매패에 속하는 Anadara 를 비롯한 여러 종류의 연체동물 화석을 채집하였다. Anadara 화석은 해성 기원의 연체동물로 Vicarya japonica Yabe and Hatai와 함께 소위 Vicarya-Anadara 군집에 속한다. 이 군집은 우리나라의 제3기 생층서를 이해하는데 가장 중요한 정보를 제공한다. 여기에서는 Andara 화석의 형태적 특징과 내부 구조를 고찰하고, 현생종과 비교하였다. 신현층에서 산출된 Anadara 화석은 1속 2종으로 구성된다. 각의 형태적 특징은 각의 외형이 삼각형에 가깝고, 표면에 25~30개의 방사륵이 발달해 있으며 인대면은 삼각형 모형으로, 교치선은 직선이다. 각의 내부 구조를 박편상에서 관찰한 결과, 4개의 층으로 구성되어 있다. Anadara 화석과 현생종 Scapharca subcrenata 을 비교한 결과, 각의 외형은 조금 다르나 내부구조는 서로 거의 유사하다. A. (H.) kakehataensis의 내부 구조는 최외층, 외층, 광휘층, 내층으로 구성되어 있다. 외층은 교차판 구조(crossed- lamellar structure)로 되어 있다. 또한 성장선이 발달되어 있으며, 복연부에 불규칙한 균열이 부분적으로 나타난다. 이는 외부로 노출되어 건조되고 다시 물기를 머금은 상태가 반복되어 수축 팽창에 의한 것이라고 생각되며, 별개의 층은 아니다. 내층은 엽상구조(foliated structure)가 관찰된다. 외층과 내층 사이에 아라고나이트로 구성된 광휘층이 나타나며, 능주 구조(prismatic structure)를 보이는 얇은 층이다. 최외층이 나타난다. A. (H.) daitokudoensis의 내부 구조는 A. (H.) kakehataensis와 서로 거의 유사하고, 내층, 외층, 광휘층 및 최외층의 4개의 층으로 구성된다. 엽상 구조인 내층, 교차판 구조인 외층, 능주 구조인 광휘층 및 최외층은 유기질층으로 되어있다.

오일샌드는 비투멘(bitumen), 물, 점토, 모래의 혼합체로 이루어진 비재래형 탄화수소 자원으로 세계적인 고유가 시대에 큰 관심을 받고 있는 석유자원 중 하나이다. 오일샌드는 대부분이 캐나다 앨버타주에 분포하고 있으며 주요 저류층으로는 아스바스카(Athabasca), 콜드레이크(Cold Lake) 지역의 멕머레이층(McMurray Formation), 클리어워터층(Clearwater Formation), 그랜드래피드층(Grand Rapid Formation)과 피스리버(Peace River) 지역의 블루스카이층(Bluesky Formation), 게팅층(Gathing Formation)이 있다. 오일샌드 저류층은 고생대 탄산염 기반암 위에 하성-에스츄어리에 이르는 다양한 퇴적환경에서 형성되어 매우 복잡한 지질특성이 나타난다. 오일샌드 저류층의 효율적인 개발을 위해서는 저류층의 복잡한 지질학적 특성의 이해가 반드시 필요하다. 본 연구에서 캐나다 오일샌드 시추코어 분석 DB, 물리검층 자료, 현장 및 현생 시추코어를 통하여 오일샌드 저류층의 지질특성화 정보의 도출을 시도하였다. 우선 캐나다 앨버타 전역에 분포하는 시추공의 기본 정보(표고, 위경도, 층서별 최상부 심도, 생산광구명, 광구개발업체)를 제공하는 AccuMap DB 프로그램을 이용하여 광역적인 오일샌드 저류층의 분포 특성을 이해하고자 주요층서에 대한 고지형도 및 층후도를 생산광구별로 도면화하여 분석하였다. 또한 캐나다 ENCANA사와 국제공동연구의 일환으로 확보된 크리스티나 레이크(Christina Lake)광구의 현장 시추코어를 이용하여 코어의 상세기재, 비파괴 물성측정, 입도/비투멘 함유량 분석과 같은 다양한 실내 시추코어분석 실험을 수행 중이다. 비파괴 물성측정은 현장 시추코어의 물리적/화학적 특성을 파악하고자 MSCL(Multi sensor core logger)과 XRF 코어 스캐너(X-ray fluorescence core scaner)를 통해 이루어지며, 분석결과로 시추코어의 감마밀도(gamma density), P파 속도(P-wave velocity), 전기비저항(resistivity), 대자율(magnetic susceptibility) 및 색지수의 물성과 정량적 화학조성을 측정한다. 현장 시추코어의 일부는 유기용매를 이용하여 퇴적물 내의 비투멘을 완전히 추출하고 퇴적물 입도와 저류층 비투멘 함유량 측정에 이용되었다. 현장 시료 분석 결과들은 물리검층 자료와 대비를 통하여 저류층의 지질특성을 규명하는 연구에 이용될 예정이다. 마지막으로 오일샌드의 현생 유사 퇴적환경으로 알려진 서해 경기만 조간대에서 시추코어 퇴적물을 획득하여 상세 기재하였으며, 이를 통해 오일샌드 저류층의 퇴적 모델을 제시하고자 퇴적층서 연구를 진행 중이다. 향후 오일샌드 관련 시추코어의 분석 결과들이 종합되면 기존 보다 비투멘 회수효율을 향상시킬 수 있는 정밀한 오일샌드 저류층 지질모델을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

기존 연구 결과와 최근의 야외 지질 조사를 통하여 소청도의 지질 개요와 스트로마톨라이트 화석 산지의 보존 상태를 간단히 소개한다. 분암 지역에서 보존 상태가 매우 양호한 새로운 스트로마톨라이트 화석 산지를 확인하였다. 또한 선착장 부근에서 평행 엽층과 습곡 구조가 발달한 지층의 노두를 발견하였는 바, 이는 소청도의 관문에 위치한 소청도의 중요 지질학적 상징 중의 하나로서 가치가 있는 것으로 생각된다. 소청도의 스트로마톨라이트 화석 산지는 다양하고 보존 상태가 양호하며 상원계의 묵천통과 멸악산통에 대비되는 후기 원생대의 스트로마톨라이트 화석 뿐만 아니라 물결 자국, 건열, 빗방울 자국 등의 다양한 퇴적 구조를 포함하고 있다. 소청도의 스트로마톨라이트 화석은 우리나라에서 가장 오래된 화석 천연기념물로서 정밀한 학술 조사가 이루어져야 하며, 국가적인 보존 관리 되어야 한다.

IMPACT Silver 주식회사는 Zacualpan 프로젝트의 Royal Mines(이하 로얄 광산)을 인수했다. $124.5\;km^2$에 해당하는 지역의 소유권은 두 개의 멕시코 사기업으로부터 가행중인 광산의 채굴권 구입과 운영 중인 기반시설의 임대를 조건으로 한다. 프로젝트 지역은 멕시코시티로부터 남서방향으로 100 km와 Taxco Silver 광산으로부터 북서방향으로 25 km 떨어진 지점에 위치한다. 기반시설은 비포장 도로, 충분한 전력과 물의 공급 및 숙련공들을 갖추어 우수한 평가를 받고 있다. 소유권은 멕시코인의 개인소유 하에서 무한한 매장량 혹은 자원량을 갖고 운영된 채광과 가공시설을 인수하는 것이다. 소유권 지역을 대상으로 한 IMPACT Silver사의 주 탐사목적은 이미 알려진 광화대의 확장을 위한 잠재성 평가와 다른 지역에서 신규 광상의 유망지역을 발견하는 것이다. Zacualpan 프로젝트의 로얄 광산은 남동 Guerrero terrane의 북부에 위치한다. Teloloapan subterrane은 주로 저변성 녹색편암상으로 구성된 쥬라기 후기에서 백악기 초기의 화산성 퇴적층으로 구성된다. 대부분의 유망지역은 Lower Villa de Ayala층의 중성 내지 염기성 화산성 쇄설암을 모암으로 한다. 다상의 변성작용은 지역 전반에 걸쳐 나타나고, Zacualpan 광산지역에서 수반되는 광화작용을 규제한다. Zacualpan 광산지역은 Sierra Madre del Sur로 알려진 유망 광화대에 해당한다. 이 지역은 화산성 괴상 황화광상과 천열수 맥상광상이 우세하다. 대부분의 천열수 광화작용은 3.2-3.8억 년 전 마그마의 생성이 활발한 판구조 체제 동안 발생하였다. 역사적으로 가장 주요한 지역은 Lipton Vein이다. 현재 Zacualpan 지구에서 채광량은 은 200-500 g/t 정도로 보고되고 있다. 일부 지역은 고품위 은 광화작용(은 1,000 g/t 이상)을 수반하고 있으며, 이는 탐사의 주 타겟이 되고 있다. Zacualpan에서 은 광화작용은 은이 부화된 중유황 천열수 맥상광상으로 상당히 유명하다. Fresnillo, Pachuca 및 Taxco 광산을 포함한 멕시코 소유의 대규모의 잘 알려진 광산들이 이에 해당한다. 이러한 광산들은 부산물로서 금, 아연, 연이 생산된다. 이러한 광상들은 맥상과 각력상 및 산점상 또는 망상세맥의 형태로 산출된다. 광화작용은 석영과 탄산염 맥 내에 주로 황철석과 다양한 섬아연석, 방연석, 은 혹은 금 광물들을 수반한다. 경제성을 갖는 광화작용의 수직적인 연장은 평균적으로 대략 300 m이고, 멕시코 중부에 위치한 Fresnillo의 광화작용은 100 m에서 960 m의 연장을 갖는 것으로 알려져 있다. 아주 오랫동안 Zacualpan에서 광산관계자의 관측과 IMPACT Silver에서 최근 작업의 결과를 토대로, Zacualpan 광산지역의 탐사모델은 새로운 광상의 탐사를 위한 가이드로서 개발되었다. Zacualpan 광산지역에서 가장 높은 경제성을 갖는 광화작용은 북서와 남북방향의 맥 구조를 따라 수반된다. 이러한 맥 구조들은 종종 이 지역을 가로질러 수 km까지 추적되지만, 경제성을 갖는 광화작용은 맥 구조를 따라서 구조적으로 유리한 지역에서 부광대를 형성한다. 부광대를 형성하기 위한 가장 유리한 구조적 지역은 북서와 남북방향으로 발달한 맥 구조들이 교차하는 지역이다. 지난 30년간 채광된 주요 부광대는 폭이 2-6 m 이고 수평연장은 30-150 m 그리고 수직연장은 230-300 m에 이른다. 가장 높은 생산량을 보이는 부광대는 남북방향의 이차 맥들이 Guadalupe 광산의 Lipton 맥을 가로지르는 지역에서 발달한다. 남동쪽으로 현재 Compadres 광산의 Silver Shoot No. 1으로부터 고품위 은을 생산하는 지역은 북서방향의 San Agustin 맥이 북향의 Cometa Navideno 맥에 의해 절단되는 지역에서 산출한다. 모암은 광화작용을 규제하는 또 다른 중요한 요소이다. 광산지역에서 경제성을 갖는 모든 광화작용은 중성 내지 염기성 화산암 특히 안산암과 관련 모암에 배태된다. 부광대가 셰일 혹은 편암으로 전이되는 지역에서, 맥들은 소규모의 세맥으로 나뉘어 진다. Zacualpan의 전형적인 천열수 광상에서 부광대는 상부로 가면서 은의 함량이 증가하고, 하부로 가면서 연 아연의 함량이 증가하는 수직적 대상을 보인다. 금의 함량 변화는 보다 예측이 어려우나 상당히 중요하다. Zacualpan 광산지역의 탐사모델에 사용된 토양 채취, 정밀지도제작, 트렌치 및 시추탐광은 현재 IMPACT Silver사가 이 지역을 대상으로 한 가장 효율적인 탐사방법으로 입증되었다. Zacualpan 프로젝트의 로얄 광산은 하루 500 톤을 제련하는 기반시설과 수반된 채굴권을 갖는 가행 광산들을 포함한다. 현재 IMPACT Silver사는 두 곳의 타겟 지역에서 정밀지도제작, 토양 및 암석 채취, 12공 총 1866 m의 시추탐광에 의한 사전조사로 구성된 4 단계 탐사를 수행했다. 암석 1,953개, 토양 1,631 개, 389 개의 시추코어 시료가 채집되고 분석되었다. 이러한 작업은 추가탐사를 요구하는 수많은 유망 광화대를 규명했다. Compadres 광산에서 현재 가행중인 지하갱 시료는 레벨 1에서 0.9 m의 폭을 갖는 광체에서 은 680 g/t과 금 0.3 g/t, 레벨 3에서 1.67 m의 폭을 갖는 광체에서 은 12,591 g/t과 금 12.07 g/t의 품위를 갖는 것으로 나타났다. 레벨 1에서 3까지 2-3 m의 폭과 30-40 m 연장으로 채광되었다. 시추탐광은 고품위를 갖는 몇몇의 중첩된 맥을 발견했다. Compadres 광산에서 남동방향으로 200 m지점에 위치한 Soledad 지역에서 5 개의 시추공으로부터 동일 맥 시스템이 발견되었고, 고품위 부광대의 상부로 간주되는 몇몇 중요 지점이 발견되었다. 초기 단계의 탐사는 유망 시추탐광 지역인 중간정도 내지 고품위 유망 광화대를 규명했다.

2009년 7월 23일-24일 양일간의 APEC MTF 컨퍼런스는 APEC 회원 경제가 아시아-태평양지역에서 광업부문의 지속가능한 발전의 주제를 토의할 기회를 제공했다. 본 컨퍼런스는 APEC의 광업부문의 지속가능한 발전이라는 프로젝트의 중요 부분이며 컨퍼런스의 활발한 참여는 프로젝트의 성공을 증진시켰다. 지속가능한 발전에 대한 안건이 수년간 APEC의 핵심부분이었으며, 특히 광업장관(MRM)회의에 상정되어 왔다. 2004년 6월 칠레 안토파가스타의 제1차 회의에서, 광업장관들은 APEC 지역에서 광업 및 금속산업의 지속가능한 발전은 부를 창출하고, 환경사업을 창출하며, 사회적으로 책임있는 발전을 도모하며 사회를 위한 향상된 가치를 만들어낸다는데 동의했다. 초기의 action item들 중에서 지속가능한 발전에 있어서 광물 및 금속의 기여를 규명하는 것도 있었다. 광업에 있어서 지속가능한 발전에 대한 안건의 토의는 2005년 10월 한국의 경주 제2차 APEC MRM 회의에서 속계되었다. 관련된 action task는 채광 후 토지운영 뿐만 아니라 에너지 효율기술, 광업 오염 통제 기술과 같은 환경친화적인 채광기술에 대한 정보교환 및 협조를 독려하는 것이었다. 2007년 호주 퍼스의 제3차 회의에서 APEC MRM 회의는 특히 지구화의 시대에 APEC 지역 광물자원의 지속가능한 발전에 대한 긴밀한 지역적 협조에 대한 필요성을 인지하고 있다. 장관들은 역시 광업부문에서 지속가능한 발전에 대한 APEC 위상을 정립하기 위한 작업을 주도하기로 했으며 APEC 경제의 공통관심사를 UNCSD에 반영키 위한 자료제공을 하기로 결정했다. APEC 광업분야의 지속 가능한 개발에 관한 APEC MTF회의는 호주, 캐나다, 칠레, 중국, 인도네시아, 일본, 말레이시아, 파푸아 뉴기니, 페루, 필리핀, 한국, 러시아, 싱가포르, 타이완, 태국, 미국, 베트남에서 자신들의 지속 가능한 개발을 위한 활동에 관한 발표나 의견을 제시하였다. 세계 은행이나 AIM에서도 발표를 하였다. 중요한 소주제들은 다음과 같다. $\cdot$ APEC MTF가 APEC 광업분야의 지속 가능한 발전을 추구하는데 있어 적절한 포럼이라는 것 $\cdot$ 기업들이 사회적 책임(CSR)을 성실히 이행할 필요가 있다는 것 $\cdot$ 수자원과 인적자원의 부족을 다룰 필요가 있다는 것 $\cdot$ 적절한 광산 복구가 필요하다는 것이다. 한국은 "광업분야의 지속가능한 발전을 위한 환경과 광업간의 균형"이라는 프로젝트 아이디어를 제안했다. 인도네시아와 말레이시아는 한국측 프로젝트 수행의 중요성을 강조했다. 러시아 연방은 "광업에 있어 투자 활성화"라는 프로젝트 아이디어를 제안했다. 이 관점에서 MTF는 APEC 투자전문가 그룹과의 협력을 지지했으며 이 포럼간 활동을 활성화시키기 위하여 APEC 사무국에 요청했다. 이 프로젝트는 세계 광업분야의 투자를 증진시키는 최적관행 분석에 따라 제안될 것이고 수행될 것이다. 말레이시아는 광업 및 광업 산업의 지속가능한 발전지시자를 위한 역량구축 프로젝트를 제안했다. 태국은 말레이시아의 제안을 지지했으며 공동프로젝트를 제안했다.

변광 천체 중에서도 특히 수 일 만에 몇 등급 이상씩 증가하는 격변광 현상을 보이는 고에너지, 고중력 천체들의 연구는 다른 천체들의 연구는 별의 진화의 마지막 단계를 연구하는데 있어서 매우 중요하다. 고중력 변광 천체들의 연구에 있어서 선진국들에서는 지난 수 십 년간 관측기기의 눈부신 발전과 함께 고에너지 천체들에서의 다양한 복사 및 산란 과정의 규명에 많은 발전이 있어왔다. 최근 들어 지상 광학 및 적외선 망원경은 점점 대형화 하는 추세에 있지만, 소형 망원경을 이용한 변광 천체의 연구 역시 점점 활발해 지고 있다. 따라서 이러한 소형 망원경을 이용한 격변광 천체의 관측은 국내외에 우리나라가 보유한 소형 망원경으로도 충분히 관측 연구 및 교육용으로 활용이 가능하다. 한국천문연구원이 보유한 원격 관측이 가능한 미국 레몬산의 1미터 및 보현산의 1.8미터 망원경을 이용한 격변광 천체들의 최근의 관측 연구 활동을 소개하고자 한다.

GT0236+618은 고중력 천체와 B0형별이 짝을 이루는 근접 쌍성계이다. 약 한 달을 주기로 공전함에 따라 그 밝기가 변하는데, 일반적으로는 두 별의 근일점 근처에서 많이 밝아지지만, 그 변화는 아주 규칙적이지는 않다. 예상외로 갑자기 더 많이 밝아지는 때가 각각 다른 이유는 잘 알려져 있지 않다. 고중력 천체의 정체도 동정되지 않은 상태이다. 가시광선 및 적외선을 이용한 GT0236+618의 최근 관측 연구를 소개하고자 한다.

1RXS J082513.1+730634는 적색왜성과 축퇴된 별인 백색왜성으로 되어있는 근접쌍성계로서, 광학 망원경 및 적외선 카메라를 이용하여 관측을 수행하였다. 보통 전형적인 격변광성들은 수 일에서 수 주간 몇 등급씩 밝아졌다가 한동안 어두워져 휴지기에 머물게 된다. 반면에 1RXS J082513.1+730634는 밝아진 후 몇 달씩이나 계속 그 상태를 유지하곤 하는 일종의 정체현상을 보이는 매우 특이한 밝기 변화를 보이는데, 그 원인은 아직 정확히 규명되어 있지 않다.

중성자별을 포함하는 이중성인 EXO 0331+350을 가시광선 및 자외선으로 관측하였다. EXO 0331+350은 전형적인 Be/X-선 이중성인 것처럼 보이지만 특이하게도 공전 주기상의 근일점 마다 매우 밝아지는 다른 Be/X-선 이중성들과는 확연히 다르게 밝아지는 시기가 매우 불규칙하다. 따라서 그 물리적인 기작을 연구하기 위해서는 오랜 기간의 모니터링이 필수적이다.

고중력 천체들의 광폭발 현상은 보통 적어도 수년에서 수십 년을 단위로 발생하는 것이 일반적이며, 한 번의 광폭발은 길게는 1-2년을 지속한다. 1ES2030+407는 이러한 전형적인 고중력 천체들의 광폭발과는 매우 다르게, 연간 길고 짧은 다양한 시간척도로 수차례의 광폭발 현상들이 일어나기도 한다. 1ES2030+407의 적외선 관측은 세계적으로도 비교적 아주 최근에 시작되어 아직도 관측 자료가 많은 편이 아니다. 보현산 1.8미터에 장착된 적외선 카메라를 써서 최근에 수행한 관측을 소개한다.

마이크로퀘이사들은 고중력 천체와 보통의 별이 공전하며 서로의 물질도 이동하는 근접 쌍성계로서, 불규칙하고 간헐적으로 플레어와 그에 수반하는 상대론적인 속도로 분출되는 물질을 분출하는 현상, 즉 마이크로퀘이사 현상을 보인다. 두 천체사이의 거리는 수백만 킬로미터이고, 특히 물질을 분출하는 것으로 믿어지는 고중력 천체 주변의 크기는 수천 킬로미터 정도인데 반하여, 우리로 부터의 거리는 보통 10 킬로 kpc 이상이다. 따라서 마이크로퀘이사 현상의 영상을 얻으려면 초장기선 전파간섭계를 이용해야 한다. 우리는 일본의 초장기선 전파간섭계 VERA를 이용하여 VERA J2032+4057의 플레어 상태에서의 물질 분출 현상을 영상화 하였다. VERA J2032+4057의 플레어와 불질분출은 매우 복잡하여 여러 가지 모델들을 써서 영상을 해석해 보았다.

외뿔소자리 신성 1975는 발견 당시에는 백색왜성과 적색왜성의 근접쌍성계인 것으로 알려졌으나, 엑스선 관측과 그에 따른 표준 정류 상태 원반 모형에 근거한 해석으로 중성자별 또는 블랙홀의 가능성이 대두되었다. 곧이어, 광학관측에 의하여 블랙홀 이중성임이 간접적으로 동정되었다. 최근 들어 1975젼 당시의 많지 않은 전파 관측 자료들을 재해석하여 상대론적인 물질 분출 현상, 즉 마이크로퀘이사 현상이 있었을 가능성이 관측적으로 제시되었다. 우리는 시간 종속적 열적 불안정성 모형을 바탕으로 수치모형을 계산하여 관측적으로 제시된 물질분출의 가능성을 이론적으로도 제시할 수 있음을 보인다

별탄생에 관한 연구는 최근 천문학 영역에서 활발히 진행되고 있으며, 별이 실제로 동역학적 과정을 거쳐 형성되고 분자운의 난류적 특성에 강하게 영향을 받는다는 것을 보여주고 있다. 별탄생 과정에 관한 관측적 영역에서 상당한 진전이 있음에도 불구하고, 별탄생의 초기단계는 여전히 해결되고 있지 않다. 따라서, 별 탄생의 복잡한 역학적 특성으로 인해 컴퓨터 시뮬레이션은 별탄생 연구의 중요한 도구로 사용된다. 우리는 SPH 시뮬레이션을 활용하여 낮은 질량의 별 탄생 과정을 제시하였고, 가장 진보된 dragon code를 사용하였다. 질량과 난류, 중심 밀도 등의 값을 변화시키면서 내부 특성의 변화를 살펴보고, 어떻게 진화하는지에 대해 알아보고자 한다. (질량범위는 0.1$5\;M{\odot}$) 이 결과에 근거하여 그들의 환경조건과 특성 그리고 성간운에서 낮은 질량의 별이 탄생하는 동안 어떻게 진화하는지에 대해 논의하고자 한다.

두 개의 별로 구성되었을 것이라고 여겨진 공생별은 밝기변화는 궤도운동에 따라 밝기가 변하는 것으로 알려졌다. 분광 관측 자료에는 이러한 궤도 변화 외에도 다양한 요소가 밝기 변화에 관여하는 것이 특성으로 나타난다. 또한 공생별은 밝기가 급격하게 증가하고 혹은 감소하기도 하는데, 이는 폭발에 기인하는 것으로 판단된다. 이러한 변화, 궤도 운동에 따라 기하학적 변화와 폭발 현상을 모두 볼 수 있는 대표적인 공생별이 Z And이다. 우리는 선행연구(MIKOLAJEWSKA & KENYON, 1996)에서 발표한 저분산 분광 자료를 이용하여 위상별로 변하는 상대적 선세기 변화를 조사하였다. MIKOLAJEWSKA & KENYON (1996)의 자료는 저분산 기기로(${\Delta\lambda\sim}3{\AA}$), HeI, HII, [OIII]5007, [NeV]등이 관측되었는데, 이러한 선들의 세기를 광이온 모델을 이용하여 예측한 후, 공생별 가스를 이온화시킨 중심별(WD)의 물리적 특성을 연구하였다. 또한 Hyung & Aller가 2002년 8월 12일 Lick Observatory에서 Hamilton Echelle Spectrograph (HES)를 사용하여 3600초 노출 관측한 고 분산 분광자료(${\Delta\lambda\sim}0.1{\AA}$)도 분석하였다. HES 관측 자료는 공생별의 위상이 $\Phi$=0.22이며, HES자료는 $3470{\AA}-9775{\AA}$에서 HI, HII, HeI, HeII, NII, NIII, OII, [OI], [OII], [OIII] 등이 있었다. 이 선들의 선 윤곽을 IRAF와 StarLink/Dipso를 이용하여 분석하고, 각 성분이 위상($\Phi$=0.22)인 상태에서의 관측자에 대해 어떠한 기하학적인 구조를 가지고 있는지 연구하였다. CLOUDY를 사용하여 광 이온 모형성운을 만들어 화학원소 및 성운가스의 물리적 조건을 연구하였다. Z And의 수소의 수밀도($N_H$)는 $10^{8.5}/cm^3$으로 가정하였다. 중심별 온도는 약 110,000K, 광도는 태양의 2000배로 추정되었다.

행성상 성운 NGC 7009와 NGC 7027의 모델을 연구하기 위해 1998년 8월 14일부터 16일 까지 3일간의 Keck I HIRES의 분광 관측 자료를 이용하였다. 사용한 파장 영역은 $3250{\AA}{\sim}8725{\AA}$이고, H I, He I, He II, C II, C III, N II, N III, [N II], [O I], [O II], [O III], [S II], [S III], [Cl III], [Cl IV], [Ar III], [Ne III] 등의 방출선을 얻었다. 본 연구에서는 이러한 방출선의 선윤곽(line profile)을 IRAF와 StarLink/Dipso를 이용해 분석하여 성분을 구하였는데 H I, He I, He II, [O III], [C III], [N II] 등 대부분은 2개로 분리되었고, [S II], [Ar III]의 경우에는 3개로 분리되었다. 후자의 경우 구각(shell)의 단순한 팽창뿐만 아니라 다른 제3의 방향으로 팽창하고 있는 성분이 존재함을 의미한다. 비교적 S/N가 양호한 선들의 FWHM(Full Width at Half Maximum)을 측정하여 팽창속도를 구한 후 이 선들이 생성에 기여한 지역의 온도 또는 이온화 에너지 (IP)에 대한 팽창속도의 변화를 조사하였다. 또한 두 행성상 성운의 물리적 특성과 화학 원소 함량을 결정하기위해 광이온 모델 Tlusty Code와 CLOUDY를 사용하여 NGC 7009의 선행연구 Hyung & Aller(1995), Kwitter & Henry(1998)와 비교하였고, NGC 7027은 Zhang & Liu(2005), Middlemass(1990)와 비교하였다. NGC 7009과 NGC 7027의 수소 밀도($N_H$)를 $8,000cm^{-3}$으로 가정했을 때, NGC 7009의 중심별의 온도는 77,000K이고, 구각(shell)의 크기는 0.031~0.044pc이며 장축에 대해서만 결과를 나타내었다. NGC 7027의 경우, 중심별의 온도는 180,000K이고, 구각(shell)의 크기는 0.015~0.02pc으로 판단된다.

2000~2009년 동안 격월로 관측한 수온 관측 자료를 분석하여 표층 수온이 10년 동안 약 $1{\sim}1.9^{\circ}C$ 상승하는 경향을 관찰하였다. 상승폭이 해역마다 약간의 차이를 보이고 있는데 부산해역은 약 $1.5^{\circ}C$, 여수해역은 약 $1.7^{\circ}C$, 제주북부에서도 약 $1.7^{\circ}C$의 상승폭을 보임으로서 남해 동쪽보다는 서쪽해역의 상승폭이 약간 높게 나타났다. 남해 연안수의 평균 수온이 증가하는 추세경향으로 미루어 볼 때 남해 수온전선이 약해지게 되어 결과적으로 연안쪽으로 밀릴 것으로 추정된다. 제주도 모슬포는 약 $1.9^{\circ}C$ 가 상승하였으며 제주도 성산포는 2004~2009년 동안 약 $1.2^{\circ}C$ 상승하는 추세를 보였다. 이와 같은 수온의 변동성은 조위관측소에서 관측된 수온에서도 확인할 수 있는데 부산은 $0.2^{\circ}C$/8년, 여수 $0.4^{\circ}C$/10년, 제주북부는 $1.5^{\circ}C$/10년, 모슬포와 성산포는 $1^{\circ}C$/6년, 서귀포는 $1.7^{\circ}C$/8년 상승폭을 보인다. 조위관측소의 수온 상승폭보다 한국연안해류조사의 수온 상승폭이 약간 높게 나타나고 있는데 이는 관측소의 위치가 해안가에 있는 반면 연안해류조사는 선박을 이용하여 외해쪽에서 수온을 관측하기 때문에 고온 고염의 대마난류(Tsushima Warm Current) 영향을 더 많이 받았기 때문으로 볼 수 있다. 해수의 수온 상승 현상은 증가율이 약간 낮기는 하지만 50m 수심에서도 나타나고 있다. 부산해역, 여수해역, 제주북부 해역은 모두 약 $1.2^{\circ}C$의 상승폭을 보였으며, 제주도 성산포는 약 $1.1^{\circ}C$인 반면, 모슬포 해역에서는 약 $1.5^{\circ}C$로 상승추이가 크게 나타났다. 이와 같이 남해 연안수가 표층과 저층에서 동반 상승했다는 것은 대마난류의 세력이 강해졌다는 것을 보여주는 지시자(indicator)로서 최근 제주도와 남부지방의 기후온난화와 관련이 있을 것으로 추정된다. 하지만 상승률은 관측기간이 길어질수록 작아지는 경향이 있기 때문에 남해의 물리적 특성 변화를 보다 명확히 규명하기 위해서는 좀 더 장기적인 자료가 필요하다.

본 연구에서는 통가 해역 라우분지의 열수 광상 가능성이 있는 해산들에 대하여 자력탐사가 수행되었다. 그 중 TA 09 해산에 대하여 심해견인 자력탐사가 실시되었으며 심해견인 자력탐사는 정밀한 탐사를 위하여 해저면에서 약 50 ~ 60 m 고도를 유지하며 자력계를 견인하였다. 탐사지역의 총 자력 성분은 Overhauser Proton Magnetomer (모델 SeaSPY 300(해상자력계)m, SeaSPY 6000(심해견인자력계))를 이용하여 측정되었다. 탐사 해산들 중 해상자력탐사와 심해자력탐사가 같이 수행된 TA 09 해산과 주요 열수 광상 유망 지역으로 분류되는 TA 12, 26 해산에 대해서만 측정된 지자기값을 이용하여 자기이상도를 구하였으며 자화역산법을 이용하여 자화이상도를 제작하고 분석하였다. TA 09 해산과 TA 26 해산에서의 해상 자기이상도는 쌍극자 이상형태의 단순이상을 보이며 TA 12 해산에서는 정상부에 고이상이 나타나고 그 주변으로는 저이상대가 분포하고 있다. TA 09 해산에서의 해상자력계에 의한 자기이상치와 심해견인자력계에 의한 자기이상치를 비교하여 보면 거의 10배 이상의 해상도 차이를 보여준다. 연구지역 탐사해산들의 해저지형과 비교하여 보면 열수분출대의 가능성이 높은 저자화이상대들은 주로 해산의 정상부 및 정상부 칼데라와 그 칼데라 주변부에 주로 위치하고 있는 모습을 나타내고 있다. 향후 타 탐사 해산들에 대한 자기이상에 대한 정밀처리/분석 후 탄성파 탐사결과, 암석샘플의 결과 및 지화학결과 등과 비교하여 열수광상의 존재 여부 및 위치 추정 분석이 필요할 것으로 판단된다.

울릉분지 북동쪽 독도 주변 해역은 해수면 위의 작은 섬들과 해저에 큰 화산체로 구성된 독도와 해수면 아래 큰 규모의 해산 두 개(심흥택해산, 이사부해산)가 위치하고 있으며 그 중 해수면위로는 독도만 솟아 있다. 정밀해저면영상기(MS-1000)를 이용하여 큰 규모의 조사선으로 접근이 어려웠던 동도-서도 주변 연안에 대한 정밀해저면영상 조사를 2010년 1월에 소형조사선을 이용하여 수행하였다. 부두 동쪽 해안은 동도와 근접하고 있어 큰 규모의 돌출 암반이 많이 분포하고 있으며 부두 북쪽으로는 모래층의 연흔구조가 많이 나타나며 소규모의 암반 및 자갈들이 많이 분포하는 것으로 판단된다. 동도와 서도사이의 해저면영상을 분석해보면 동도 선착장부근으로는 모래퇴적물의 연흔구조가 많이 나타나고 동도와 서도 중앙부로 가면서 모래보다는 작은 자갈들이 많이 분포하며 서도쪽으로 가면서는 모래 및 자갈퇴적물이 암반구조로 이루어져있는 것으로 판단된다. 정밀해저면영상기(MS-1000)는 고정밀한 해저면영상을 획득할 수 있으며 불규칙한 지형으로 기존 장비가 접근하없어지며기 어려운 해저지형에도 사용하기 적합한 것으로 판단된다. 향후 항구 및 해안구조물 등과 같은 고정밀해저면영상이 필요한 분야에 활용성이 높을 것으로 생각되고 또한 유지/보수가 필요한 수중 군시설 및 부두시설에 대한 정밀조사를 통하여 효율적 관리 정보제공할 수 있을 것으로 판단된다.

인공위성 SAR센서는 기존 산란계 해상풍 자료의 낮은 해상도로 인한 여러 한계를 극복함으로써 다양한 해양연구에 있어 필요성과 활용영역이 넓어지고 있다. 이러한 추세에 따라 전세계적으로 다파장 SAR 센서들이 운용 또는 발사 예정에 있음에도 불구하고 현재까지 한반도 주변해에 대한 SAR 해상풍 산출 연구는 C밴드에만 한정되어왔다. 본 연구에서는 L밴드 해상풍 추출알고리즘을 적용하여 L밴드 SAR 영상으로부터 한반도 주변해의 해상풍을 추출하고 산란계 해상풍 자료와 비교 분석을 통해 정확도 특성을 제시하고자 하였다. 2007년 8월 우리나라 동해 지역을 관측한 L밴드 ALOS PALSAR 영상에 대해 L밴드 HH편광 GMF 알고리즘을 적용하여 해상풍을 산출하였다. 산출 해상풍은 동일시점의 산란계 QuikSCAT 자료와 공간적으로 유사한 패턴을 보였으며 두 자료 간의 풍속오차는 3.45m/s로 나타났다. 연구 해역과 같이 강한 바람 범위에서는 산출 해상풍 간의 차이가 크게 나타나며 풍향으로 인한 오차특성이 보인다. 특히 풍속의 경우, 산란계 해상풍이 중간바람 범위에 집중된 것에 비해 L밴드 SAR 산출 해상풍은 강한 바람 범위까지 포함하는 넓은 풍속값 범위를 나타냈다.

Sea ices at the Tatarskiy Straitin the East/Japan Sea appear from November to April. Cold and fresh water, melted from the sea ices, may contain nutrients which are indispensable to spring bloom of phytoplankton and may provide a preferable condition to the spring bloom through changes in vertical structure of water column and stratification. Relation between the spring bloom along the Primorye coast and sea ices in the Tatarskiy Strait were investigated using multi-satellite multi-sensor data; ten-year SeaWiFS chlorophyll-a concentration data and PAR data, sea surface temperatures from NOAA/AVHRR, sea ice concentration and near-surface wind speed data from DMSP/SSMI, near-surface wind vectors from QuikSCAT, and others. We provided evidences of southwestward flowing cold water masses from sea ice and its relation of chlorophyll-a concentration. This study showed that year-to-year variations of chlorophyll-a concentration in spring were positively correlated with those of sea ice concentrations at the Tatarskiy Strait.

1997년에 발사된 해색센서 Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS)의 클로로필-a 자료는 많은 연구자들에게 전 지구 규모나 지역 규모에 대한 해양표층의 식물 플랑크톤 증식을 연구하는데 널리 활용되고 있다. 그런데 NASA로부터 제공되는 동해의 SeaWiFS Level-3 클로로필 자료에는 비정상적으로 높은 농도 값이 스펙클 형태로 분포한다. 본 연구에서는 1998년부터 2007까지 전구의 SeaWiFS 자료를 이용하여 SeaWiFS 클로로필-a 농도가 가지는 스펙클 오차의 분포 특성에 관해 조사하였다. 10년간의 월별 자료로부터 각 화소의 최댓값을 분석한 결과 정상적 농도 범위에서 벗어난 높은 농도 값이 스펙클 형태로 출현하였다. 이런 특성은 북반구에서 전구의 80% 이상 높게 나타났으며, 특히 $40-75^{\circ}N$의 중위도 영역에 집중분포하였다. 또한 스펙클들은 연안 가까이에서 매우 높게 나타난 반면 연안과 멀리 떨어진 외해에서도 $10-80mg/m^3$정도의 높은 값을 가지고 산발적으로 분포하였다. 스펙클들은 해마다 상당한 연 변동을 보였으며, 해역별로 크게 분포하는 시기가 다르게 나타났다. 북태평양에서는 봄철에 크게 나타난 반면 북대서양에서는 봄철과 가을철에 고르게 분포하였다. 2009년의 SeaWiFS 재처리 이후에 스펙클 오차 보정에 대한 처리가 이루어졌으며, 상당량 줄어든 분포를 보였으나 여전히 자료 안에서 매우 높은 농도로 분포하며 자료에 오차를 유발하고 있다. 따라서 본 연구는 전구에서 나타나는 스펙클 오차 분포 특성을 분석함으로 해색자료가 가지는 오차에 관한 문제점을 제기하였으며, 이를 통해 좀 더 신뢰도 있는 자료를 해양 연구에 사용해야함을 제시한다.

해색원격탐사에서 해수 type을 광학적 성질에 따라 Case-I water와 Case-II water로 구분한다. Case-I water는 기본적으로 조류 세포 및 그 쇄설물 그리고 미량의 용존 유기물을 포함하며, 맑은 해수인 대양이 이에 속한다. Case-II water는 부유 무기입자, 육상 기원입자 및 높은 용존 유기물 농도, 인간이 만든 유입물을 포함한 탁한 해수이며, 연안 해역의 해수가 이에 속한다(Gordon, 1983). Case-II water에 속하는 연안 해역의 부유사 농도는 해양 연안 환경 변화를 모니터링 할 수 있는 중요한 지표 중 하나이다. 부유사가 연안 환경, 연안 양식장, 어장 환경에 어떤 영향을 주는지 파악할 수 있다. 채수를 통하여 부유사 농도를 추정하는 것은 시간적 경제적 제약이 따른다. 하지만 위성자료와 실측 자료간의 상관관계가 잘 나타나는 계수를 유도하면, 실측없이 위성영상만 있으면 연속적인 부유사 농도 분포를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 이런 목적으로 Landsat ETM+ 자료를 이용하여 광양만의 표층 부유사 농도를 추정하였다. 위성 통과시간에 맞춰 2009년 9월 22일과 11월 25일 2차례에 걸쳐 부유사 농도와 반사도를 광양만 16개 정점에서 측정하였다. 부유사 농도는 표층의 해수를 채수하여 GF/F 필터를 이용해 측정되었고, 반사도는 Spectroradiometer를 사용하여 350nm부터 1050nm까지 1nm 간격으로 측정되었다. Landsat ETM+ 자료와 실측 반사도는 원격반사도 $R_{rs}$로 변환되었고, 두 가지 $R_{rs}$를 실측 부유사 농도와 비교하여 부유사 농도 산출 계수를 유도하였다. 경험적으로 구한 계수를 사용하여 위성영상을 부유사 농도로 계산하였으며, 이는 같은 날의 실측 부유사 농도와 비슷한 공간분포를 나타내었다.

해양 혼합층은 해양-대기 간의 상호작용을 통해서 기후 변화 뿐만 아니라, 식물성 플랑크톤 분포와 같은 생물학적 측면에도 큰 영향을 줄 수 있기 때문에 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 장단기 기후변동에 많은 영향을 주는 북동아시아 근해 내에서의 혼합층 깊이의 시공간 변동을 분석하였다. 기존에 해양 관측 자료가 절대적으로 부족했던 점을 극복하기 위해 2000년부터 전구 해양에서 실시간으로 수집되기 시작한 해양중층부이(ARGO) 자료를 활용하였다. 지금까지 제시되어 온 다양한 해양 혼합층 결정 기준 중 가장 널리 사용되고 있는 Levitus et al.(1997)의 기준을 적용하여 북동아시아 근해의 혼합층 깊이를 산출하였으며, 그 변화를 위도, 경도, 해안으로부터의 거리, 계절 등에 따라 분석하였다. 또한 계절적 변화에서 겨울철 해양 혼합층 변화의 역전이 나타나는 지역을 분석하였다. 이와 같은 분석결과는 추후 해양 혼합층 깊이 결정 방법에 대한 연구의 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.