지구의 기후 변화를 유도하고 제어하는 가장 중요한 역할을 하는 것은 해양의 해류이다. 황해는 수심이 동해 에 비해 매우 얕고, 다양한 바람과 조류, 강물의 유입, 동중국해에서의 해수 유입 등 외력의 영향으로 해수의 순환과 해류가 상당히 복잡하다. 황해난류는 겨울철 황해의 대표적인 해류로서 겨울철 황해와 동중국해 바람 변동성과 밀접한 관련이 있으며, 황해의 수온과 염분 분포에 큰 영향을 주어서 중등학교 교과서에서 중요하게 다루어질 필요성이 있다. 2015 개정 교육과정 기반 중등학교 과학 및 지구과학 교과서의 황해난류와 관련된 내용을 분석하였다. 또한 해류의 시 간 변동성에 대한 교사들의 인식을 조사하기 위해 중등학교 과학 교사들을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 대부분의 교사들은 황해난류가 우리나라 서해안으로 연중 북상하고 있으며 일반적인 난류와 같이 여름철에 강하다는 잘못된 지 식을 가지고 있는 것으로 나타났다. 황해난류는 해류의 세기가 강한 계절변동성을 가지는 북한한류와 달리 해류 자체가 연중 항시 존재하지 않으며 겨울철에만 발생하는 해류이다. 이러한 교사들의 교과내용 지식에 대한 오류는 북한한류가 겨울철에 강하다는 오개념을 가지게 된 연유와 유사한 배경을 가지고 있었다. 따라서 본 연구에서는 황해난류에 대한 교과서 내용의 오류를 분석하여 제시하였다. 또한 학생들과 교사들의 데이터 리터러시 함양을 위하여 탐구활동에서 활 용할 수 있는 황해난류에 대한 수업 자료를 개발하였다. 황해 해수면 온도를 가시화할 수 있는 GUI 프로그램을 소개하 였고, WOA (World Ocean Atlas) 2018 해양 실측 수온 및 염분자료와 국립해양조사원에서 생성한 해양 수치모델 재분 석자료를 활용하여 수온과 염분의 공간 분포를 도시하는 자료를 개발하여 제시하였다. 이러한 해양 자료를 활용한 데이 터 시각화과정은 교사들의 오개념을 개선하고, 나아가 학생들과 교사들의 해양 리터러시뿐만 아니라 데이터 리터러시도 제고하는 계기가 될 것으로 기대된다.

엘니뇨는 전지구적인 규모로 기후 변화를 유발하는 대표적인 해양-대기 상호작용 현상으로서 지구과학 분야에서 매우 중요한 교수-학습 소재로 사용되고 있다. 본 논고에서는 적도 해류계의 분포 특징 및 발생 역학에 관해 정리하였으며, 엘니뇨 시기의 적도 해류계 변동과 관련 오개념에 관해 조사하였다. 엘니뇨 시기에는 북적도해류, 남적도해류, 적도잠류들이 유의미하게 약화된다. 그러나 북적도반류는 중심축을 중심으로 남쪽 성분은 강화되고 북쪽 성분은 약화되면서 적도 쪽으로 남하하기 때문에 엘니뇨 시기의 북적도반류의 변동에 대해서는 일반화할 수 없다. 또한 서태평양에서는 북적도반류의 남하 폭이 커져 결과적으로 적도 서태평양에서는 동향류가 관측된다. 일부 대중 매체를 통한 과학 기사, 중등학교 평가 문항 뿐만 아니라 현직 교사들을 대상으로 한 설문 조사 결과 분석을 통해 엘니뇨 시기의 적도 해류계의 변동에 관한 개념이 통일되지 않았음을 확인하였다. 이는 기존에 사용되고 있는 엘니뇨 모식도의 부정확한 해석과 적도 해류 및 파동 역학에 관한 이해 부족과 연관된다고 유추할 수 있다.

우리나라에서는 일제강점기 때 일본수산시험장에서 1932년 동해 해양조사에 따른 해류도를 사용하였다. 80여년이 지난 오늘날에 지구 온난화로 동해의 해류도 바뀌었을 것으로 예상하였다. 이사부함대의 항로를 중심으로 동해의 해류를 알아보고자 직접 고안한 해류병에 이사부해류병이라 명명하고, 2014년부터 2020년까지 해류병 2,020개를 투하하여 57개를 회수하여 동해 해류의 흐름을 알아보았다. 이사부 장군이 505년 실직 군주로 부임하여 ‘왜 7년 동안이나 실직에 있었을까?’ 이사부 장군은 하슬라에 입성하려고 하였으나 고구려의 잔존 세력들이 남아있어 하슬라로 갈 수 없어 적의 후방을 급습하는 수륙양동작전을 계획하면서 전선을 만들었다. 이사부함대는 실직항에서 만들어져 강릉 안인으로 이동하여 상륙작전으로 고구려 군사를 물리치고 우산국 정벌 준비를 하였다. 이사부 장군은 목우사자의 계책으로 우산국을 정벌하고, 이사부함대는 우산국 복속으로 동해의 제해권을 확보하고 신라 수군 진영인 울산항으로 가서 왜구의 침입에 대비하였다. 본고에서 해류병 실험을 통하여 이사부항로에서 해류가 어떻게 이동하는지와 이사부가 수륙양동작전을 감행한 흔적들을 찾아보고, 이사부함대가 이동한 경로를 알아보고자 하였다. 그리고 대한민국 국토 균형 발전과 해양력 강화 차원에서 동해의 중심인 삼척에 국립해양문화재연구소 동해문화재과 신설과 동해해양유물전시관 건립을 추진해야 한다.

Oceanic current maps introduced in science and earth science textbooks can offer a valuable opportunity for students to learn about rapid climate change and the role of currents associated with the global energy balance problem. Previously developed oceanic current maps in middle and high school textbooks under the 2007 and 2009-revised national curriculum contained various errors in terms of scientific accuracy. To resolve these problems, marine experts have constructed a unified oceanographic map of the oceans surrounding the Korean Peninsula. Since 2010, this process has involved a continuous, long-term consultation procedure. By extensively gathering opinions and through verification process, a representative and scientific oceanic current map was eventually constructed. Based on this, the educational oceanic current maps, targeting the comprehension of middle and high school students, were developed. These maps were incorporated into middle and high school textbooks in accordance with the revised 2015 curriculum. In this study, we analyzed the oceanic current maps of five middle school science textbooks and six earth science textbooks that were published in high school in 2019. Although all the oceanic current maps in the textbooks were unified based on the proposed scientific oceanic current maps, there were problems such as the omission of certain oceanic currents or the use of a combination of dotted and solid lines. Moreover, several textbooks were found to be using incorrect names for oceanic currents. This study suggests that oceanic current maps, produced by integrating scientific knowledge, should be visually accurate and utilized appropriately to avoid students’ misconception.

이 연구의 목적은 해류 모식도 그리기를 통해 드러난 중등 지구과학 교사들의 동해 해류에 대한 지식의 변화를 분석하는 것이다. 이를 위해 32명의 중등 지구과학 교사들이 총 6시간의 해류도 관련 학습과 실습 과정을 거쳤으며, 사전과 사후 그리고 지연된 사후 동해 해류 모식도 그리기를 수행하였다. 또한, 작성된 해류 모식도를 수치화 과정을 거쳐 변환하여 이 해류 모식도에서 드러난 참여 교사들의 동해 해류에 대한 지식의 변화를 분석하였다. 동해 해류에 대한 참여 교사들의 사전 지식을 분석한 결과, 해류도에 대한 기초적인 지식은 가지고 있는 것으로 나타났으나, 몇몇 개념에 대해서는 잘못된 지식을 가진 것으로 분석되었다. 3차에 걸쳐 작성된 참여 교사들의 동해 해류 모식도를 분석한 결과, 연수 후 동해 해류 양상에 대한 지식이 증가하는 것으로 나타났으며, 교사에 따른 차이는 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 연수 직후보다는 지연된 사후 단계에서 더욱 뚜렷하게 나타났다. 해류도 실습활동에 대한 사후 설문을 분석한 결과, 참여 교사들은 해류도와 해류 교육의 필요성, 과학적 지식에 근거한 교과서 해류도의 개선을 강하게 인식하고 있었다. 또한, 실습활동에 대해 매우 높은 만족도를 나타내었으며, 내용 지식의 중요성 인식 및 교수 전략과의 연계, 중등 교육과정 개선의 필요, 과학 지식의 본성에 대한 인식 등 다양한 측면에서 실습활동의 의미를 부여하였다. 이러한 결과는 교사의 교과내용학 지식이 효과적인 과학 교수에 중대한 역할을 함을 시사한다.

다양한 중등학교 과학교과서 동해 해류도의 통일이 최근에 완성됨에 따라 황해와 동중국해의 해류도 제작에 대한 요구가 증대되고 있다. 이 연구는 그 첫 단계로서 과학 논문과 2014년 현행 교과서의 해류도들을 분석하여 향후 황해와 동중국해의 통일된 해류도를 제작하는 과정을 촉진시키고자 하였다. 우선 교과서와 과학 논문의 아날로그 해류도들을 수치화하여 해류도의 특성을 정량적으로 조사하였고 해류도들을 상호 비교하였다. 쿠로시오해류, 대만난류, 대마난류, 황해난류, 중국연안류, 한국연안류, 양쯔강 유출류와 같이 황해와 동중국해의 해류들을 선정하고 정의하였다. 이 해류들의 경로를 조사하기 위하여 18개의 세부 항목을 만들고 이를 분석에 활용하였다. 각 세부항목에 대하여 교과서와 과학 논문 해류도들을 분석한 결과, 교과서 해류도들은 과학 논문으로부터 획득한 해류에 관한 최근의 지식과 상당한 차이를 나타내었다. 또한 황해와 동중국해 해류는 계절에 따라 크게 변화하므로 해류 전문가들의 활발한 토의를 통하여 교과서 해류도를 적어도 여름철과 겨울철로 구분하여 제시해야 할 것이다.

수치모델을 이용하여 한국 동해 용승역의 유동특성에 대해 연구하였다. 용승을 일으키는 주요 인자인 바람, 해류 등을 파악하여 동해 연안역의 시·공간적인 분포와 용승유량을 정량적으로 산정한다. 연구해역인 동해에서 대·소기의 조류는 흐름의 크기가 차이가 났으나 창조류 시 남향하고 낙조류 시 북향하는 흐름을 보였다. 취송류는 연안을 따라 북향하는 흐름을 보이며 표층에서는 외해로 발산하고 저층에서는 연안으로 보상하는 흐름을 나타낸다. 취송류에 의한 용승발생분포는 평균 0.1cm/s정도의 상승류가 동해 전 연안에 걸쳐 넓게 분포하며 표층에서 강하고 저층으로 갈수록 좁게 분포하는 경향을 보였다. 상승류의 최대 유속은 약 1.4cm/s 정도로 영덕, 후포, 구룡포 그리고 기장의 연안에서 나타났다. 또한 본 연구에서는 용승해역에서 용승유량을 정량적으로 산정하여 밝혀낸다.

해류는 기후변화와 지구상의 에너지 균형에 중요한 역할을 하고 있어 정확한 해류와 순환에 대한 과학 교육의 중요성이 점점 더 강조되어 왔다. 본 연구의 목적은 교과서 해류도의 오류를 분석하고, 가능한 원인에 대하여 토의하며, 학생들에게 동해에 관한 통일된 해류도를 어떻게 제안할 것인지 방안을 제시는 것이다. 제 7차 교육과정에 근거한 27종의 교과서를 기존의 문헌과 최근의 과학적 지식과 비교함으로써 동해 해류도의 특성을 정량적으로 분석하고 조사하였다. 서로 다른 도법을 바탕으로 제작된 교과서 해류도들을 위치 정보를 이용하여 디지털 영상자료로 변환한 후 메르카토르 도법을 사용하여 새로운 영상으로 전환하였다. 대한해협에서의 대마난류 분지 양상과 대마난류의 근해 분지가 일본 연안에 얼마나 근접하여 북상하는지를 정량적으로 조사하고, 동해 극전선 이남에서 사행하는 대마난류의 외해 분지의 양상을 면밀히 분석하였으며, 우리나라 동해안을 따라 북상하는 동한난류의 북상 범위, 이안 위도도 조사하였고, 난류의 유출 양상을 쓰가루 해협과 소야 해협 부근에서 분석하였다. 또한 리만해류와 북한한류가 시작하는 위도, 남하하는 범위, 연안에 근접한 정도에 대하여 분석하였다. 이외에도 교과서 해류도에 대한 잘못된 표현도 제시하였다. 이러한 분석들은 교과서 해류도의 문제점을 드러내었으며, 이는 학생들에게 오개념을 일으킬 수 있다. 본 연구는 최신의 과학적 연구 결과를 가지고 있는 과학자들과 교육 자료가 필요한 교육자들 사이에 연결 고리의 필요성도 강조하였다.

한국산 거머리말(Zostera marina L.)의 해류에 대한 형태적 적응 연구를 통해 향후 거머리말의 번식방안을 강구하기 위한 기초자료를 제공하고자 본 연구를 시도하였다. 영양지는 지하경, 엽초 및 엽신으로 구성되어 있다. 영양지의 엽초는 볼록렌즈형인 4층의 집합엽과 중앙에 분화중인 2개의 선상엽이 있다. 외부 4층의 원형으로 둘러 싼 엽초는 한쪽은 2세포층으로 되고 반대편은 유세포가 다층구조를 이루고, 사이사이에 통기조직이 발달하였다. 이런 구조는 제 1엽초, 제 2엽초, 제 3엽초 및 제 4엽초로 가면서 서로 교호적인 배열 상태를 보였다. 엽신부의 양표면부 표피세포 층은 엽맥부위를 이루는 1~2세포로 된 피층세포가 연결되어 있고, 그 사이는 통기조직으로 되어 있다. 생식지는 원형 또는 타원형인 지하경, 줄기, 중심화축과 분지된 측화축인 소화축으로 구분된다. 소화축의 육수화서는 생식엽의 한쪽에 배열되어 불염포에 싸여 있다. 지하경, 줄기 및 중심화축은 전부 중앙에 유관속 1개, 양측에 각각 작은 것이 1개씩 총 3개가 존재하지만, 횡단한 지하경의 모양은 원형, 줄기는 장타원형 그리고 소화축은 볼록렌즈형이다. 줄기의 보강조직은 12~15세포 폭으로 지하경의 7~12층 보다 더 많은 세포층이다. 거머리말 종자의 종피는 섬유상 보강조직이 잘 발달되어 있어서 발아하기 전에 해수의 침투를 막는 기능을 하고, 외부압에 견딜 수 있는 구조로 발달되었다. 따라서 볼록렌즈형의 엽초에서 원형 집합잎은 교호적인 다층상 구조를 함으로서 해류의 흐름에 잘 견딜 수 있는 탄성구조고 형태적 적응을 보였다. 생식지는 원형 또는 타원형인 가늘고 긴 줄기와 가지를 만들어 해류의 영향을 최소화시키는 형태적 적응구조를 발달시켰다.

This paper is development of Surface Flow PIV for velocity measurement of surface flow. The new Velocity measurement method for surface flow using video-taped images is presented. Velocity distributions are calculated by the correlation method after the transformation of images to the non-distorted ones. The method to transform oblique-angled images to normal ones as well as its accuracy is discussed in detail. In this study, we carried out velocity measurement of an ocean current velocity distribution of saemangeum sea-wall model using Surface Flow PIV.

최근 인공위성 SAR를 이용한 기술은 해풍, 파랑, 해류 등과 같은 해양에서 발생되는 다양한 현상을 관측하고 연구하는데 필수적인 기술로 대두되고 있다. CMOD4, CMOD-IFR2 모델은 해상풍의 크기를 구할 수 있으며, wave-SAR 변환 기법과 inter-look cross-spectra 기법은 파랑의 크기, 방향과 같은 물리적 값을 추출할 수 있다. 또한 Doppler shift 기법을 적용하여 해류속도를 구할 수 있다. 본 연구에서는 위의 기법들을 종합적으로 적용하여 SOP(SAR Ocean Processor) 프로세서를 개발하였다. 이 프로세서를 한반도 연안 지역에 적용하여 RADARSAT-1 영상자료로부터 해풍, 파랑, 해류의 물리적 정보를 추출하였으며, 이를 현장 관련 자료와 비교하여 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.