해수 속의 용존 유기·무기물과 플랑크톤 등의 상호 작용은 해수의 색과 광학적 특성을 결정한다. 동중국해에 위치한 이어도 해양과학기지(I-ORS) 주변의 해역은 서쪽으로 양자강 저염수, 남쪽으로 대마 난류에 영향을 받아 한반도 주변의 해수 순환과 광특성 변동 연구에 적합하다. 본 연구에서는 MODIS/Aqua로 관측한 위성 원격 반사도와 NOMAD 실측 원격 반사도를 이용하여 2016년 1월부터 2020년 12월까지 I-ORS 주변의 해수의 원격반사도를 스펙트 럼 특성에 따라 23가지의 유형으로 분류하였으며, 이어도 해양 과학기지 주변 해역(d ≤ 10 km)의 위성 일치점 자료 59,532개를 이용하여 연구 해역 수형의 계절 변동 특성을 제시하였다. 각 관측 지점에서의 원격 반사도 스펙트럼은 분 광 각도법을 이용하여 기준 스펙트럼과의 유사도를 비교함으로써 가장 근접한 기준 수형으로 분류 하였으며 분광 유사 도가 10o 이내일 때만 유의미하다고 판단하였다. 연구 기간내 I-ORS 주변 해역에서는 상대적으로 맑은 해역에서 잘 나 타나는 수형이 50% 이상으로 가장 빈번하게 관측되었다. 계절별 수형의 도수분포에서 여름과 겨울의 분포 양상이 다르 게 나타났고, 특히 여름에는 맑은 해수에서 주로 나타나는 7 이하의 수형이 주로 출현한 반면에 겨울에는 전체 4% 미 만으로 존재하였다. I-ORS 주변을 비롯한 동중국해의 수형의 공간 분포 특성을 고려할 때 I-ORS는 해수 수형의 전이 대에 위치한 것으로 판단된다. 본 연구는 한반도 연안에서의 수형 변동을 분석함으로써 해수의 광학 특성 이해을 이해 하고 인공위성 해색 변수의 정확도 향상을 위한 토대 마련에 기여할 것으로 기대된다.

최근 발생하는 테러공격들 중 4차 산업혁명을 통해 새롭게 떠오르는 신 흥기술인 드론, 3D 프린팅 건, 인공지능 등을 이용한 테러공격과 사이버 테러가 증가하면서 이로 인한 테러공격의 충격과 공포의 파급효과가 더 크게 나타나고 있다. 문제는 이러한 기술이 비싸지 않고 쉽게 구입할 수 있는 일상적인 도구들이어서 악의적인 의도를 가진 일반인들과 극단주의 자들, 그리고 테러리스트들이 쉽게 테러이용수단으로 활용할 수 있다는 점이다. 더 우려스러운 점은 이 같은 신흥기술을 이용한 테러이용수단들 은 폭탄, 총포류 등의 전통적인 테러이용수단을 사용한 테러에 대한 대응 방안을 갖추고 있는 현재의 중요기반시설들과 다중이용시설 등의 보안을 위한 테러 대응전략과 방안들을 무력화시킨다는 것이다. 신흥기술을 이용 한 테러위협에 대한 대응은 특히 과학적 측면에서 연구되고 개발되어야 할 부분이기 때문에 이러한 위협에 대한 실효적인 테러대응방안을 수립하 려면 테러대응기관들과 안보기관들, 관련 신흥기술의 전문가들로부터 과 학적 연구, 실험, 개발 등의 지원을 받아야만 한다. 그러나 국내의 경우는 아직까지 신흥기술을 이용한 테러 공격에 대한 적절한 테러 방어기술이나 전략이 미흡하다. 이런 문제의 근본 이유는 국내의 주요 테러대응기관이 나 안보관련 기관들이 신흥기술에 대한 대비를 할 수 있도록 지원하는 과 학과 증거에 기반 한 연구, 실험, 그리고 개발을 위한 체계·권한·예산·인 력 등이 현재의 국내 법률상의 한계로 인해 제대로 구축되거나, 지원되거 나, 혹은 운용되지 못하기 때문이다. 이에 따라 이 연구는 신흥기술을 이용한 테러공격에 대비하고 있는 선 도적인 모범사례에 해당하는 미국 국토안보부(DHS)의 Science and Technology Decorate(S&T)와 Emerging Technologies Subcommittee of the Homeland Security Advisory Council (이하 HSAC)의 활동, 역할, 임무를 소개한다. 미국의 S&T는 현존하는 그리고 3년에서 10년의 단기, 그리고 더 먼 미래에 신흥기술을 포함한 모든 부분에서 미국 국가 의 안보를 헤치고 국민의 생명과 재산 그리고 민주주의의 절차에 도전이 되는 다양한 위협들을 파악하고 이에 대한 대응방안을 각 분야의 최고 전문가와 전문연구센터들과 함께 연구하고 있다. 이와 함께, 이 연구는 이러한 S&T의 활동을 가능하게 하는 관련 법령인 신흥위협예방법 2018 (The Preventing Emerging Threats Act of 2018)(S.2836)에 대해 소 개한다. 그리고 마지막으로 이 연구에서 소개하는 미국 사례에 대한 정책 적ㆍ법적 시사점과 국내의 적용가능성에 대해 논의하였다.

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.

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.

여름철 장강 저염수의 확장은 북부 동중국해의 환경 및 식물플랑크톤 다양성과 군집구조에 영향을 미치는 주요 요인으로 알려져 있다. 2020년 하계는 장강 저염수의 방류량이 매우 높았던 시기로 환경 특성 변화에 따라 식물플랑크톤 다양성 및 군집구조에 미치는 동력을 이해하기 위해 현장관측을 수행하였다. 2020년 8월 16일~17일 이어도호 승선조사와 2020년 8월 15일~21일 이어도 해양과학기지(IORS)에서 체 류조사를 실시하였다. 조사 정점들에서 CTD로 측정한 결과 조사 수역 남서쪽은 장강 저염수의 영향을 받아 염분이 낮고 엽록소 형광값이 높 았으며, 대마난류의 영향을 받은 남동수역은 염분이 높고 엽록소 형광값이 낮았다. 12개 정점의 표층수 시료의 엽록소 a 농도는 미소형(20~3 μm) 및 소형(> 20 μm) 식물플랑크톤의 생체량이 우점함을 나타냈으며, 대마난류수의 영향을 받은 정점에서만 초미소 식물플랑크톤(< 3 μm) 생체량이 약 50%를 차지하였다. 이러한 표층수의 식물플랑크톤 크기 분포는 영양염류 공급과 관련되어 장강 저염수의 높은 질산염 공급을 받는 정점들은 소형 식물플랑크톤의 생체량 기여율이 높았다. 형태분류 결과 미소형 및 소형 식물플랑크톤은 총 45종이며, 이들 중 우점 분 류군은 규조류인 Guinardia flaccida, Nitzschia spp.와 와편모조류인 Gonyaulax monacantha, Noctiluca scintillans, Gymnodinium spirale, Heterocapsa spp., Prorocentrum micans, Tripos furca 등이었다. 대마난류의 영향을 받으며 질산염 농도가 낮은 정점들은 광합성 초미소 진핵생물(PPE)의 개 체수와 광합성 초미소 원핵생물(PPP)인 Synechococcus의 개체수가 높았다. 질산염/인산염 비는 대부분 정점에서 인산염 제한을 받고 있음을 나타냈다. 유세포 분석 결과 Synechococcus 개체수는 난류의 영향을 받는 빈영양 수역의 정점들에서 높은 개체수를 보였다. NGS 분석 결과 PPP 중 Synechococcus는 29개의 clades가 나타났고, 이 중 한 시료에서 한 번이라도 1% 이상의 우점율을 보인 clade는 11개로 나타났다. 표층수 에선 clade II가 우점분류군이었으며 SCM 층에서 다양한 clades(I과 IV 등)가 차우점군들로 분포하였다. Prochlorococcus 속은 난류 수역에서 high light adapted 생태형이 출현하는 양상을 보였으며 북쪽 수역에선 출현하지 않았다. PPE는 총 163개의 높은 operational taxonomic units (OTUs) 다양성을 보였으며, 이 중 한 시료에서 한 번이라도 5% 이상의 우점률을 나타낸 OTU는 총 11개였다. 장강 저염수의 영향을 받는 정 점의 표층수에선 Amphidinium testudo가 우점 분류군이었으며, SCM 층에서 녹조류가 최우점하였다. 대마난류의 영향을 받는 해역에서는 다양 한 분류군의 착편모조류가 우점하였다. IORS에서의 관측 결과도 주변 정점들과 식물플랑크톤 생체량, 크기분포, 다양성에서 유사한 수준을 나타냈다. 이번 연구 결과는 장강 저염수의 영향에 따른 식물플랑크톤의 반응을 다양한 분야에서 확인할 수 있었다. 또한, IORS와 승선조사 를 비교하여 IORS 관측이 장강 저염수의 식물플랑크톤 동적 역학 모니터링에 활용할 수 있음을 확인하였다. 향후 기후변화에 따라 나타날 동중국해 하계 환경 및 생태계의 변화에 대비하여 IORS의 효과적 이용 방안 수립이 필요할 것으로 판단된다.

급격한 기후 변화와 해양 온난화에 의해 지난 수십 년 동안 파고의 변동성이 증가하였다. 상위 1% (또는 5%) 파고와 같은 극한 파고는 국지적인 해역 뿐만 아니라 전 지구 대양에서도 평균 파고에 비해 현저하게 증가하였다. 1991년부터 인공위성 고도계를 활용하여 유의파고를 지속적으로 관측하고 있으며 통계적 기법을 기반으로 100년 빈도 유의파고를 추정하기에 비교적 충분한 자료가 축적되었다. 이어도 해양과학기지에서 유의파고 극값을 추정하기 위하여 2005년부터 2016년까지 위성 고도계 자료를 활용하였다. 대표적인 극값 분석 방법인 Initial distribution Method (IDM) 와 Peak over Threshold (PoT)를 위성 도고계 유의파고 관측 자료에 적용하고 이어도 해양과학기지에서 관측된 실측 자료와 비교하였다. 이어도 해양과학기 관측 자료에 IDM과 PoT 기법을 적용하여 추정된 100년 빈도 유의파고는 각각 8.17 m와 14.11 m이며, 인공위성 고도계 관측 자료를 활용하였을 때는 각각 9.21 m와 16.49 m이었다. 관측 최대값과의 비교 분석에서 IDM을 활용한 분석은 유의파고 극값을 과소추정 하는 경향을 보였다. 이는 IDM 보다 PoT 기법이 유 의파고의 극값을 적절하게 추정하고 있음을 의미한다. PoT 기법의 우수성은 높은 유의파고가 발생하는 태풍의 영향을 받는 이어도 해양과학기지 실측 자료를 활용한 결과에서도 증명되었다. 또한 PoT 기법으로 추정된 유의파고 극값의 안정성은 고도계 자료의 감소에 따라 저하될 수 있음을 확인하였다. 인공위성 고도계 자료를 활용하여 유의파고 극값 추정시 발생할 수 있는 한계점과 인공위성 자료를 검증할 수 있는 자료로써 이어도 해양과학기지 관측 자료의 중요성에 대하여 논의하였다.