연도별 연구과제 131 페이지첫페이지로 이동

국내에서는 연흔에 대한 집중적인 연구가 거의 이루어지지 않은 실정이다. 더구나 일반적으로 연흔 상부를 관찰하는 경우가 일반적임에도 불구하고 연흔의 상부 파형을 정량적으로 기술하는 모델은 기존에 존재하지 않았다. 이에 연흔의 상부 파형을 체계적으로 기술하기 위한 지수의 필요성을 느끼고 연흔 곡률 지수(Ripple Curvature Index)라는 새로운 개념을 도입하고, 실제 연흔 샘플 사진에서 추출할 수 있는 데이터와 R.C.I. 분석을 위해 설계한 구분선 알고리즘을 적용하여 연흔 곡률 지수 수식의 타당성을 입증하였다.

▪ 주제어: 연흔, 연흔 곡률 지수, Ripple Curvature Index, 구분선 알고리즘

 부유식 월파형 파력 발전기는 월파량에 따라 발전량이 결정된다. 월파량은 파력 발전기 사면 형태에 따라 결정되므로 본 연구는 사면 형태에 따른 최적 조건 연구이다. 크게 모형실험과 시뮬레이션으로 나누어 교차 분석하였다. 시뮬레이션으로 진행한 수치해석은 오픈소스 CFD 코드인 olaFlow를 사용하였으며, 모형실험은 레고 마인드스톰으로 조파기를 제작해 실험을 진행했다. 연구에서 10종류 사면 형태를 모델링하고 월파량을 분석했다. 탐구 결과 입사각의 크기와 접촉면적의 크기가 가장 중요한 변인이라 할 수 있었다. 이에 따라 오목하고 긴 사이클로이드 모형이 최적조건이었다. 사면 형태에 따른 효율을 분석함으로써 월파형 파력발전기의 단점을 보완하고 CFD를 이용한 해양공학 연구의 기준이 될 수 있을 것으로 판단된다.

▪ 주제어: 부유식 파력 발전기, 월파량, 전산유체역학, 수치해석, 사면 형태
 

학생의 입장에서 천체를 연구하는 것은 매우 어렵다. 본 연구의 목적은 학생 수준 천체 연구의 한계점을 극복하는 데 있다. 본 연구에서는 회절격자 분광기를 설계 및 제작하는 정밀한 과정을 진행하고 제작한 회절격자 분광기를 이용한 원소의 방출 스펙트럼 관측과 분석, 태양과 달의 분광 관측과 분석을 진행하였다. 천체 분광 관측 결과, 태양에는 수소와 헬륨, 크립톤이 존재함을 알아내었고 달이 태양광을 반사하고 있다는 것을 알아내었다. 또한, 달의 스펙트럼에서 흡수선의 파장의 이동 양상을 확인하였다. 이는 도플러 효과에 의한 것으로 달이 지구 주위를 공전함을 의미한다. 효율적인 천체 분광 관측 자료 분석을 위해 파이썬으로 스펙트럼 분석 프로그램을 제작하였다. 이는 학생 수준 천체 연구의 한계점을 극복함과 동시에 천체의 분광학적 특성을 연구하는 새로운 방향을 제시하였다.

▪ 주제어 : 회절격자 분광기, 분광 관측, 스펙트럼, 천체, 파이썬

이 연구는 영산강 수질환경의 장기 변화를 파악하기 위하여 환경부 물환경정보시스템의 자료를 이용하였다. 수질환경 지표는 pH, DO, BOD, COD, SS, TN, TP, TOC 등으로, 수질지표의 상관성, 요인분석, T-검증을 실시하였다. 지표들의 상관성은 수온이 높을수록 DO가 감소하는 경향이 강하며, 유기물질과 관련하여 BOD, COD, TOC들의 상관성이 높고, TN과 TP도 높게 나타났다. 요인분석 결과는 총 3개의 요인이 자료의 총분산에 대하여 71.393%의 설명력을 갖는 것으로 나타났다. 요인1은 광주시의 생활하수 유입, 요인2는 계절에 따른 자연환경, 요인3은 주변 농경지에서 유입된 농업배수 물질로 판단된다. 지점에 따른 지표들의 변화 차이는 광주1 지점과 비교할 때, 광주2 지점에서 BOD, COD, TN, TP, TOC 등이 급격히 증가한다. 죽산에서는 영산강 지류에서 하천수의 유입으로 희석되어 이들 물질들이 감소한다. 연구를 통한 결과로, 영산강 수질 장기변화는 광주천에서 유입되는 생활하수 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 수질환경 지표인 DO는 수온의 영향을 크게 받기에 수질환경기준을 변경하여야 할 것이다.

 전 세계는 이상기후의 잦은 발생으로 큰 피해를 겪고 있다. 특히 대한민국은 변화가 눈에 보일 정도로 뚜렷하다. 다양한 이상기후 중 이상고온(폭염, 열대야)과 그에 따른 지역적 경향을 알아보고자 한다. 우리는 전국 60개의 관측소의 2000년부터 2020년까지의 열대야, 폭염 자료를 각각 분리하여 수집 및 분석하였다. 또한, 관측소의 좌표(위도, 경도, 고도)를 토대로 좌표와 이상고온과의 관계를 파악하였다. 마지막으로 우리는 분석결과를 기존의 가설과 비교하여 인과관계를 파악하였다. 가설과 일치하게, 열대야는 해안지역에 더 우세하게 나타나고, 위도가 작을수록 열대야가 더 자주 발생했다는 점은 주목할 만했다.

상층구름과 미세먼지에 따른 암도와 투명도의 상관관계를 알아보기 위해 연구를 진행하게 되었다. 해당 연구는 두 변인에 대한 결과 값을 정리, 분석함으로써 좀 더 효율적인 관측을 목적으로 수행하였다.
수집된 데이터를 그래프의 추세선을 분석하는 방법과 그룹을 나누어 평균을 분석하는 방법으로 연구를 수행하였다. 연구결과 상층구름의 양이 증가함에 따라 투명도는 증가하였고, 암도도 높아져 분명한 변화를 보였다. 또한, 미세먼지의 농도가 증가함에 따라서 투명도와 암도가 모두 높아졌다. 상층구름과 미세먼지는 모두 투명도와 암도에 영향을 미쳐 천체관측에 영향을 주게되기 때문에, 천체관측 시에는 상층구름과 미세먼지를 모두 고려하여 해야한다. 별자리 관측 시에는 상층구름과 미세먼지 중 한 가지 요인이 적은 상태에서 나머지 요인이 40 이하이면 관측에 지장이 없을 것으로 보인다.

▪ 주제어: 천체관측, 상층구름, 미세먼지, 암도, 투명도

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