본 연구는 과학전람회에 출품된 지구과학 부문 탐구주제를 분석하여 학교에서 이루어지는 지구과학 탐구활동을 살펴봄으로써 지구과학 출품작 중 주제 특성을 파악하는 데 기여하는 데 목적을 지닌다. 이를 위해 과학전람회 누리집 에 게시된 지구과학 부문 출품작 중 2000년부터 2020년까지 21년 동안 다루어진 자료 총 566점을 대상으로 하였으며, 분석틀을 기준으로 언어네트워크를 분석하였다. 그 결과 지구과학 출품 작품으로 지질과학이 가장 활발하게 탐구가 이 루어졌다. 특히, 층서/퇴적/화석/지사학 영역과 관련된 중생대 백악기 시대의 화석이 주를 이루었다. 이들과 함께 천문 및 우주과학, 대기과학 영역에 해당하는 핵심어가 작은 규모의 네트워크를 이루고 있었다. 천문 및 우주과학은 주로 태 양과 달, 지구를 주제로 갖는 태양 흑점, 달 위상 등 탐구활동에서 소행성, 금성과 목성과 같은 태양계 구성 천체의 역 학적 특징에 대해 다루고 있었다. 대기과학은 대기물리를 중심으로 대기 관측/분석기술, 대기역학, 대기질감시 등에 대해 다루어졌으며, 해양과학은 물리해양학과 지질해양학 등에 관해 탐구가 제한적으로 이루어진 것으로 나타났다. 본 연 구를 바탕으로 학교 현장에서 지구과학 탐구주제를 선정하고 탐구활동을 수행하는 데 도움이 되기를 기대한다.

이 연구의 목적은 지구과학 교사들이 변성암을 분류하기 위해 사용하는 개념 구조와 변성암을 분류하는 기준에 대해 알아보는 것이다. 이를 위해 연구자들은 전라북도 소재의 중학교와 고등학교의 지구과학교사 21명을 대상으로 사 고 구술을 활용하여 변성암을 분류하는 과정에서 진술한 언어 자료를 수집하였다. 그리고 이렇게 수집된 언어 자료를 언어네트워크분석법을 활용하여 분석하였고, 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 지구과학 교사들은 변성암을 분류하는 과정 에서 암석에서 일반적으로 관찰할 수 있는 색, 구성 광물, 입자의 크기 등의 특징과 변성암에서 나타나는 엽리를 중심 으로 분류하였다. 둘째, 지구과학 교사들은 변성암의 분류 기준에 관해 접촉 변성작용과 광역 변성작용 등 변성작용을 중심으로 인식하고 있었다. 그러나 관찰한 내용을 잘못 판단하여 다른 암석으로 오인하는 사례들이 나타났다. 그러므로 지구과학 교사들이 변성암이 형성되는 과학적 과정과 변성암에서 관찰되는 현상을 서로 연결하여 인식할 수 있도록 그 들에게 변성암에 대한 관찰 정보와 경험을 충분히 제공할 필요가 있다.

지구 대기에 영향을 주는 거의 모든 인간활동과 자연현상을 수치적으로 담아내는 지구시스템모델은 기후 위기 의 시대에 활용될 가장 진보한 과학적 도구이다. 특히 우리나라 기상청이 도입한 지구시스템모델인 Unified Model (UM)은 지구 대기 연구의 과학적 도구로써 매우 활용성이 높다. 하지만 UM은 수치 적분과 자료 저장에 방대한 자원 이 필요하여 개별 연구자들은 최근까지도 기상청 슈퍼컴퓨터에만 UM을 가동하는 상황이다. 외부와 차단된 기상청 슈 퍼컴퓨터만을 이용하여 모델 연구를 수행하는 것은 UM을 이용한 모형 개선과 수치 실험의 원활한 수행에 있어 효율성이 떨어진다. 본 연구는 이러한 한계점을 극복할 수 있도록 개별 연구자가 보유한 고성능 병렬 컴퓨터(리눅스 클러스터) 에서 최신 버전 UM을 원활하게 설치하여 활용할 수 있도록 UM 시스템 환경 구축 과정과 UM 모델 설치 과정을 구 체적으로 제시하였다. 또한 UM이 성공적으로 설치된 리눅스 클러스터 상에서 N96L85과 N48L70의 두 가지 모형 해 상도에 대하여 UM 가동 성능을 평가하였다. 256코어를 사용하였을 때, 수평으로 1.875o ×1.25o(위도×경도)와 수직으로 약 85 km까지 85층 해상도를 가진 N96L85 해상도에 대한 UM의 AMIP과 CMIP 타입 한 달 적분 실험은 각각 169분 과 205분이 소요되었다. 저해상도인 3.75o ×2.5o와 70층 N48L70 해상도에 대해 AMIP 한달 적분은 252코어를 사용하여 33분이 소요되는 적분 성능을 보였다. 또한 적분을 위해 사용된 코어의 개수에 비례하여 적분 성능이 향상되었다. 성능 평가 외에 29년 간의 장기 적분을 수행하여 과거 지상 2-m 온도와 강수 강도를 ERA5 재분석자료와 비교하였고, 해상 도에 따른 차이도 정성적으로 살펴보았다. 재분석자료와 비교할 때, 공간 분포가 유사하였고, 해상도와 대기-해양 접합 에 따라 모의 결과에서 차이가 나타났다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터가 아닌 개별 연구자의 고성능 리눅스 클러스터 상에서도 UM이 성공적으로 구동됨을 확인하였다.

본 논문은 초등학교 현장에서 교사와 학생들에게 계몽편의 내용 중 자연 현상의 음양론과 천지인 삼원의 효율적인 교수학습 방안을 현대에 알맞은 교 수법으로 제시하려고 한다. 이에 본 연구에서는 초등학생을 교육대상으로 음 양오행과 천지인 삼원의 체계적인 수업 설계를 구성하고 교수학습 방안을 제 시하여 교사에게는 교수법을, 학생들에게는 노래와 그림을 통해 음양오행을 쉽게 이해하도록 하는 학습 방안 연구를 목적으로 한다. 본 연구의 구성은 교안과 노래 악보, 율동 설명, 유튜브(YouTube) QR코드와 URL, 그림자료로 시각적, 청각적 교육이 가능하도록 하였다. 음양오행과 천지 인 삼원의 이론적 설명과 학교 교육에서 음양오행과 천지인 삼원을 쉽게 지 도하기 위한 효율적인 교수학습모형을 초등학교 교수법에 맞추어 질적인 교 수학습 방안을 제시하였다. 수업마다 활용할 수 있는 노래악보와 율동설명이 있으며, 음원과 율동이 유튜브에 업로드 되어 URL을 클릭하거나 QR코드를 핸드폰으로 찍으면 바로 볼 수 있도록 구성하였다. 또한 각 주제에 맞는 그 림들은 지도하는 교사와 수업을 받는 학생들 모두에게 교육적 가치가 있다 고 본다. 음양오행 관련 가사를 만들고, 노래 반주에 맞추어 8곡의 음반을 제작하였 다. 8곡 중 5곡은 율동 동영상을 촬영하여 초등학생들이 신체 활동을 통해 학 습 주제를 몸으로 익힐 수 있도록 유튜브(YouTube)에 업로드 하였으며, 나머 지 3곡은 그림을 보며 노래하도록 유튜브(YouTube)에 업로드 하였다. 유튜브 (YouTube) QR코드와 URL을 논문에 넣었으며, 유튜브 URL은 클릭하면 바로 연 결되고, QR코드는 핸드폰을 사용하여 QR코드스캔으로 사진 찍으면 웹브라우 저로 바로 연결이 되어 터치만 하면 유튜브(YouTube) 동영상을 시청할 수 있 도록 하였다. 본 연구를 통해 동양적 철학에 내재 되어 있는 역사나 사상, 철학적인 내용 들이 교육과정에 반영되고 학습자의 습득이 용이하도록 설계되어 전통문화와 의 연계적인 교육 체계가 운영될 수 있기를 바란다.

The purpose of this study is to analyze students' learning characteristics regarding spatial ability, orienteering ability and earth science content learning ability and their relationship through development and application of earth science activities using orienteering. The programme aims to improve students' spatial ability using orienteering activity which requires spatial ability. Topics in the programme included map, compass, contour, movement of celestial, and constellation application. Students were to orienteer in the field using the method they learned in class. This programme was applied to five 7th graders. The results are, first, students who have positive attitude toward science and do well at school tended to perceive their orienteering ability high. Second, all parts of spatial ability, spatial visualization, spatial orientation, spatial relation were used during orienteering, especially spatial visualization and spatial orientation. The relationship between spatial ability, orienteering ability, and earth science content learning abilities was not clear. However, orienteering ability and earth science content learning ability were in similar tendency.

A new method for chemical separation of light rare-earth elements (LREEs) using gas-pressurized extraction chromatography (GPEC) is described. GPEC is a microscale column chromatography system that features a constant flow of solvents (0.1 mL/min), which is created by pressurized nitrogen gas. The separation column with a Teflon tubing was packed with LN resin. We evaluated the separation of Ba, La, Ce, and Nd using various elution solvents. Here, we applied the natural isotopes of LREEs (La-139, Ce-140, and Nd-144) and barium (Ba-138) instead of radioactive isotopes for the preliminary test and reducing unnecessary radioactive waste. The column reproducibility of the proposed GPEC system ranged from 2.4% to 4.9% with RSDs of recoveries, and the column-to-column reproducibility ranged from 3.1% to 6.3% with RSDs of recoveries. This proposed GPEC method provides robust analysis and facilitates production of lesser chemical wastes and faster separation owing to the use of low solvent volume compared to traditional column chromatography.

To estimate the removal efficiency of TRU and rare earth elements in an oxide spent fuel, basic dissolution experiments were performed for the reaction of rare earth elements from the prepared simfuel with chlorination reagents in LiCl-KCl molten salt. Based on the literature survey, NH4Cl, UCl3, and ZrCl4 were selected as chlorination reagent. CeO2 and Gd2O3 powders were mixed with uranium oxide as a representative material of rare earth elements. Simfuel pellets were prepared through molding and sintering processes, and mechanically pulverized to a powder form. The experiments for the reaction of the simfuel powder and chlorination reagents were carried out in a LiCl-KCl molten salt at 500°C. To observe the dissolution behavior of rare earth elements, molten salt samples were collected before and after the reactions, and concentration analysis was performed using ICP. After the reaction completed, the remaining oxide was washed with water and separated from the molten salt, and XRD was used for structural analysis. As a result of salt concentration analysis, the dissolution performance of rare earth elements was confirmed in the reaction experiments of all chlorination reagents. In an experiment using NH4Cl and ZrCl4, the uranium concentration in the molten salt was also measured. In other words, it seemed that not only rare elements but also uranium oxide, which is a main component of simfuel, was dissolved. Therefore, it is thought that the dissolution of rare earth elements is also possible due to the collapse of the uranium oxide structure of the solid powder and the reaction with the oxide of rare earth elements exposed to molten salt. As a result of analyzing the concentration changes of Simfuel before and after each reaction, there was little loss of uranium and rare earth elements (Ce/Gd) in the NH4Cl experiment, but a significant amount of rare earth elements were found to be reduced in the UCl3 experiment, and a large amount of rare earth elements were reduced in the ZrCl4 reaction.

The emergence of global internet access from the low Earth orbit (LEO) comes with cybersecurity vulnerabilities. Under international space law regimes, the concept of cybersecurity in outer space remains ambiguous. Furthermore, cyberattacks affecting the era’s thoroughly segregated computer space systems were unimagined. Cyber borders are not the same as physical borders. Cyberspace does not admit the demarcation of territorial sovereignty, as it is not based on physical location, and assigning territorial sovereignty to cyberspace is time-consuming. This research proposes the concept of a multi-stakeholder international legal regime for space cybersecurity, as establishing cybersecurity standards and risk management mechanisms necessitates technical measures and a regulatory framework. International cooperation is the only way to provide a fully coordinated approach to cyberspace protection which is consistent with the fundamental premise of international cooperation and collaboration in space.

한반도 지질 정보는 공공적 활용을 위한 기초 지식의 토대를 제공하며 역사 과학으로서 지질학의 본성을 배울 수 있는 계기를 마련하므로 과학교육 측면에서 중요성이 크다. 특히 한반도에서 지구조 활동이 활발했던 중생대는 한반 도 지사를 이해하기 위해 매우 중요한 시기이다. 본 연구의 목적은 2015 개정 교육과정에 기반한 지구과학II 교과서의 ‘한반도의 지질’ 단원에서 중생대의 지질과 관련된 내용의 신뢰성과 일관성을 분석하는 것이다. 분석 대상은 지구과학II 교과서 4종이고, 분석 범위는 중생대의 퇴적층, 지각 변동 및 화강암류이다. 분석 항목은 분석 범위와 관련된 용어, 시 기, 암석 분포 지역이며, 분석 항목별로 교과서 내·교과서 간 일치 여부 및 과학 지식과 교과서 내용의 일치 여부를 분석하였다. 분석 결과, 중생대 지질 관련 용어, 시기, 암석 분포 지역 측면에서 각각 다양한 불일치 사례가 확인되었으며, 불일치 사례를 중심으로 개선 방안을 논하였다. 한반도 지질 교육의 목표를 달성하기 위해 과학계와 교육계의 협업을 통해 최신 과학 지식과 정합한 교육 자료가 개발될 필요성을 강조하였다.

자기공명영상(MRI) 장비의 조영제로 흔히 사용되는 가돌리늄(Gd)은 매우 안정된 상태로 하수처리과정에서 거의 제거되지 않고 수환경으로 유입된다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 세 가지의 공법으로 하수처리를 하는 부산 수영 하수처리장에서 채취한 하수 시료의 공정별 용존 희토류 원소의 제거율 및 수환경으로 배출되는 인위적 기원 Gd (Gdanth)의 배출량을 평가하고자 하였다. 용존 희토류 원소는 공정별 처리 단계에 따라 무거운 희토류 원소(Tb-Lu)에 비 해 가벼운 희토류 원소(La-Eu)에서 농도가 감소하는 경향을 보였다. 또한 일부 시료에서 나타난 음의(negative) Sm anomaly (<1)는 생물학적 제거 과정에서 Sm이 입자나 인산염과 흡착되어 함께 제거되었을 가능성을 시사한다. 모든 시 료에서 양의(positive) Gd anomaly (149±50, n=9)를 보였으며, 공정별로 측정된 Gd의 총 농도 중 Gdanth은 약 97% 이 상을 차지하는 것으로 나타났다. 이는 하수처리과정에서 Gdanth 이 거의 제거되지 않고 수영강 하류로 배출된다는 것을 의미한다. 일별 처리용량을 고려하여 각 공정에서 배출되는 Gdanth의 배출량은 259 mmol/day로 추정할 수 있다. 본 연 구의 결과는 하수처리장을 통해 수영만 연안으로 Gdanth이 지속적으로 배출될 것으로 예상되며, 향후 Gd의 중장기적인 관측이 필요함을 시사한다.

Interest in the rammed construction method using eco-friendly materials is increasing in modern architecture. However, the work of construction is not convenient and will require a lot of manpower and time. This study proposes an automation compactor consisting of a compactor frame, crank arm, servo motor, wire, and a compactor hammer. The compactor hammer is fixed on the wire to achieve up-down movement by servo motor. And the state of up-down movement of the proposed compactor in 4 steps was had a dynamic analyzed. Through the actual compression experiment, the reliability of the proposed compactor is verified and is expected to be used in rammed earth construction.

Rare earth elements, which are important components of motors, are in high demand and thus constantly get more expensive. This tendency is driven by the growth of the electric vehicle market, as well as environmental issues associated with rare-earth metal manufacturing. TC 298 of the ISO manages standardization in the areas of rare-earth recycling, measurement, and sustainability. Korea, a resource-poor country, is working on international standardization projects that focus on recycling and encouraging the domestic adoption of international standards. ITU-T has previously issued recommendations regarding the recycling of rare-earth metals from e-waste. ISO TC 298 expands on the previous recommendations and standards for promoting the recycling industry. Recycling-related rare earth standards and drafts covered by ISO TC 298, as well as Korea’s strategies, are reviewed and discussed in this article.

본 연구의 목적은 예비 지구과학교사들이 학생에 의해 구성된 기후변화 모델을 평가하는 기준을 탐색하는 것이 다. 대도시 소재 대학 지구과학교육과 전공 수업에서 3주간 모델링 기반 과학 학습에 대한 강의를 수강한 예비 지구과 학교사 25명이 연구에 참여하였다. 예비 지구과학교사들이 작성한 고등학생들이 구성한 7개의 기후변화 모델을 평가하 는 보고서와 사후 인터뷰 자료를 수집하여 기후변화 모델 평가 기준을 귀납적으로 범주화하였다. 연구 결과 예비 지구 과학교사들이 기후변화 모델을 평가할 때 다양한 인식론적 기준과 의사소통 기준을 동원하였음을 확인하였다. 연구 결 과를 바탕으로 모델링 기반 기후변화 학습에 대한 시사점을 도출하였다.

본 연구는 기상청에서 운용 중인 영국 the United Kingdom Earth System Model (UKESM)을 리눅스 클러스터 에 설치하여 과거 28년 기간에 대해 적분을 수행하고, 추가적인 수치 실험을 수행하여 얻은 결과와 비교한다. 설치한 UKESM은 저해상도 버전이지만, 대류권 대기 화학-에어로졸 과정과 성층권 오존 화학 과정을 동시에 모의하는 United Kingdom Chemistry and Aerosol (UKCA) 모듈을 포함하고 있는 최신 버전이다. 본 연구에 사용된 UKCA가 포함된 UKESM (UKESM-UKCA)은 전체 대기에서의 화학, 에어로졸, 구름, 복사 과정이 연동된 모델이다. CMIP5 기존 배출 량 자료를 사용하는 UKESM 기준 적분 수치 모의와 함께, 동아시아 지역 이산화황(SO2) 배출이 기상장에 미치는 영향 을 평가하기 위하여 CMIP5 SO2 배출량 대신 최신의 REAS 배출자료로 교체한 실험 적분 수치 모의를 수행하였다. 두 수치 모의의 기간은 모두 1982년 1월 1일부터 2009년 12월 31일까지 총 28년이며, 모델 결과는 동아시아 지역 에 어로졸 광학 두께, 2-m 온도, 강수 강도의 시간 평균값과 시간 변화 경향의 공간 분포를 분석하고 관측자료와 비교하 였다. 모델에서 얻어진 온도와 강수 강도의 공간 분포 패턴은 관측자료와 전반적으로 유사하였다. 또한 UKESM에서 모의된 오존 농도와 오존전량의 공간 분포도 위성 관측 자료와 분포 패턴이 일치하였다. 두 UKESM 실험 적분 모의 결과로 얻어진 온도와 강수 강도의 선형 변화 경향의 비교를 통해, 동아시아 지역 SO2 지면 배출은 서태평양과 중국 북부지역에 대한 온도와 강수량의 변화 경향에 중요한 요인임을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터에서만 운용되던 UKESM이 리눅스 클러스터 컴퓨팅 환경에도 설치되어 운용이 가능하다는 점을 제시한다. 대기 환경 및 탄소 순환을 연구하는 다양한 분야의 연구자들에게도 대기-해양-지면-해빙이 상호작용하는 UKESM와 같은 지구시스템모델이 활용될 가능성과 접근성이 높아졌다.

Several studies investigating the behavior and environmental distribution of rare earth elements (REEs) have been reviewed to determine the geochemical processes that may affect their concentrations and fractionation patterns in groundwater and whether these elements can be used as tracers for groundwater-rock interactions and groundwater flow paths in small catchments. Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS), equipped with an ultrasonic nebulizer and active-film multiplier detector, is routinely used as an analytical technique to measure REEs in groundwater, facilitating the analysis of dissolved REE geochemistry. This review focuses on the distribution of REEs in groundwater and their application as tracers for groundwater geochemistry. Our review of existing literature suggests that REEs in ice cores can be used as effective tracers for atmospheric particles, aiding the identification of source regions.