본 연구는 극지의 높은 교육적 가치를 바탕으로 극지 교육의 방향과 과학과 교육과정을 올바르게 설정하기 위 한 노력의 일환으로 학생들의 극지 소양을 평가, 분석했다. 연구를 위해 개발된 극지 소양 검사 문항은 극지에 대한 지 식, 기능, 태도, 신념 영역과 학생들의 배경 변인을 묻는 문항으로 구성되었다. 예비 검사를 통해 여러 차례 수정, 보완 된 최종 검사 문항은 3 2 3명의 중학교 2학년 학생들을 대상으로 적용되었다. 전체 학생들에 대한 극지 소양 문항의 응 답 특성을 분석했고, 극지 문제를 바라보는 관점에 따라 학생들을 세계 시민적 관점 또는 실용적 관점을 지닌 집단으 로 구분하여 이들의 극지 소양을 추가로 비교 분석했다. 분석 결과, 학생들은 극지의 기후 변화와 생물에 대한 이해는 높았으나 극지의 핵심 구성 요소인 ‘얼음’에 대한 이해는 매우 낮았으며, 극지의 문제를 다룰 때 지구 시스템적 사고로 접근하지 못했다. 또한, 세계 시민적 집단의 학생들은 실용적 집단의 학생들보다 극지의 문제에 대한 지적 이해가 높고, 그 심각성에 대해 깊게 공감하고 있었다. 본 연구는 설문 결과를 바탕으로 극지 교육이 앞으로 나아가야 할 구체적인 방향을 제시했다는 점에서 의의가 있다.

본 연구는 극지 식물플랑크톤의 자외선 영향을 파악하기 위해, Phaeocystis antarctica와 Phaeocystis pouchetii를 대상으로 유색 용존 유기물의 생산과 광반응성을 평가하였다. 강한 자외선에 노출 배양 시, 가시광선 파장대에서 유색 용존 유기물의 흡광도는 두 식물플랑크 톤 모두 배양 초기에 비해 48시간 동안 감소하였다. 반면, 자외선 파장에서는 P. antarctica는 48시간 배양 후, 유색 용존 유기물의 흡광도는 초기 농도에 비해 약 30% 감소하였지만, P. pouchetii의 흡광도는 오히려 10% 증가한 경향을 보였다. 이 결과들은 강한 자외선에 노출될 경 우, P. antarctica이 생산한 유색 용존 유기물은 광분해에 의한 감소로 인해 해수 중 수중 생태계에 자외선 차단 효과는 감소하는 반면, P. pouchetii가 생산한 유색 용존 유기물에 의한 광보호 효과가 더 효율적임을 알 수 있었다. 또한, 자외선 영향 하에서 배양된 P. pouchetii의 배 양액에서 시간에 따라 증가한 유색 용존 유기물의 형광 특성이 지구 거대물질로 알려진 humic-like (C-peak)와 일치하여, 이는 자외선 차단 물질로 알려진 MAAs 생물 생산에 의한 것임을 확인하였다. 이는 기후변화에 의한 성층화가 강화되는 극지 해양환경에서, 광반응성이 낮은 P. pouchetti가 용존 유기물의 증가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Equipment used for ships operating in the polar regions, such as icebreakers, should consider countermeasures against freezing. This study performed a structural design that prevents freezing and tolerates thermal stress and wind pressure of the air vent louver heating blades. As boundary conditions for performing the analysis, analysis was performed when the flow rates at the inlet end were 10m/s, 20m/s 30m/s, 40m/s, and 50m/s. As a result of the analysis, if the CNT heating element can maintain the heating performance of 200°C, the blade can maintain the room temperature state except for the end of about 40mm. There are pressure drop between the front and rear of the air vent louver. It can be seen that the allowable wind speed varies depending on the design criteria. As a results, it is required to select an optimal heating temperature to prevent condensation of a blade, optimize the generation of compressive stress by thermal expansion, and trade off the wind pressure and thermal stress according to wind speed.

이 연구는 전 지구적 환경 변화에 대응하려는 인류 공동의 노력에 발맞추어 과학교육 측면에서 기후 변화를 설 명하는 효과적 개념 체계로서 극지 소양 교육의 필요성을 제안한다. 이를 위해 현재 고등학생들의 극지 소양 현황을 양적 검사와 질적 면담을 통해 조사하고 시사점을 논의했다. 연구에 참여한 대상은 2개 고등학교 2학년 학생 329명으 로 극지 소양 원리를 참조해 개발한 진위형 25문항으로 이루어진 검사에 참여했고, 이들 중 13명이 면담에 참여했다.연구 결과, 극지 소양 원리의 일부 영역에서 다소 미흡한 이해와 함께 개념적 공백이 나타났다. 극지의 지리적 특징에 대한 지식이 견고하지 못하고, 빙권의 구성 요소와 주요 특성을 거의 알지 못했다. 이러한 개념의 결손으로 극지 변화 와 전 지구적 기후 변화의 작동 기작을 잘 연결하지 못했다. 학교 교육과정에서 충족되지 못한 개념을 학교 밖 매체로 부터 비판 없이 수용하면서 기후 변화의 기작을 다소 단조롭거나 왜곡되게 인식했다. 한편, 극지와 기후 변화에 대한 모호한 이해와 함께 이를 보완하기 위한 인지 전략으로 언어 정보, 비유, 시각적 관찰 등을 활용했다. 이상의 연구 결 과를 바탕으로 학교 과학 교육과정에 기후 변화를 체계적, 종합적으로 이해할 수 있는 새로운 지식 체계로서 극지 소 양 교육을 도입할 것을 주장했다. 이밖에도 타교과의 극지 소양 관련 지식의 일관성 검토, 기후 변화를 다루는 학교 밖 매체 정보에 대한 비판적 기준 제공, 학생들의 오개념 점검 및 사고 전략 파악 등을 시사점으로 제시했다.

이 연구는 극지 소양 교육을 학교 교육과정에 반영하기 위한 기초 자료를 마련하고자 수행되었다. 교육과정을 현장에서 구현하는 교사들이 지닌 극지 인식과 교수 경험, 극지 관련 인지적·정의적 특성을 조사했다. 대도시 및 중소 도시 10개교의 초·중·고등학교 교사 56명을 대상으로 극지 관련 인식, 교수 현황, 극지 지식, 극지와 기후 변화에 대한 신념 및 태도를 포함한 설문을 실시했다. 그 결과, 교사들은 극지 정보에 대한 효능감은 낮은 편이나, 극지와 기후 변화 문제 해결에 있어 교육자의 위상을 긍정적으로 평가하고 있으며 세계 시민적 가치를 실용적 목적보다 우선했다. 학교에서 극지와 기후 변화 문제를 교수한 경험은 교과와 비교과에 걸쳐 다양했지만, 완성된 형태의 교수-학습 자료를 제공받기 원하는 등 교수 개발에 있어 수동적인 면모를 보였다. 인지적 측면에서 교사들은 극지 변화와 기후가 영향을 주고받는 작동 원리와 과정에 대해 다소 모호한 이해를 드러냈다. 정의적 측면에서 대부분 교사들은 학교급을 초월해서 극지 관련 문제에 대한 신념과 태도에서 높은 경향이 나타났지만, 행동 선택은 근소하게 낮았다. 이상의 결과를 바탕으로 극지 소양을 증진시키기 위한 기회 및 자료 제공, 가치 및 태도 형성을 위한 다양한 맥락의 교육 소재 발굴, 극지 연구 자료를 활용한 교육 자료 개발, 학생과 교사를 포함한 극지 지식에 대한 오개념 파악, 초등 교사의 극지 소양 강화, 정의적 태도와 가치관 함양 등의 시사점을 제안했다.

이 연구는 극지 연구의 중요성을 확산하고자, 극지 소양 교육 방향을 설정하는 기초 자료를 제공하기 위해 수행 되었다. 초·중·고등학생들의 극지 인식을 극지 정보 획득 현황, 극지에 대한 인상, 극지 문제 인식 측면에서 조사했다. 초·중·고 9개교 학생 975명이 선택형과 서답형이 포함된 16문항에 대한 설문 조사에 참여했다. 연구 결과, 학생들은 시청각 매체를 중심으로 한 극지 경험이 많았고, 학교 교육에서 극지에 대한 학습 경험이 상대적으로 적었다. 극지에 대한 인상은 지구 온난화로 빙하가 녹으면서 위기에 처한 북극곰과 같은 이미지가 대부분이었다. 학생들은 시청각 매체 에서 본 장면을 정서와 결합하면서 이미지를 형성했다. 극지 문제 인식 측면에서 학생들은 공통적으로 생물과 자연 환경, 기후 변화에 관심이 많았지만, 학교급 및 진로 희망에 따라 관심 분야가 달랐다. 학생들은 극지 문제를 해결하는 주체로서 과학자의 위상을 높게 평가했으며, 극지 문제에 대해 실용적 가치보다는 세계 시민적 가치를 우선했다. 이상 의 결과를 바탕으로 학교 교육과정에서 극지 내용 수용 및 체계화, 극지 과학자와 교육자의 협력에 의한 차별화된 학 습 경험 마련, 여러 교과에 생성력 있는 빅아이디어 중심의 극지 소양 설정, 지구계 중심의 학습 접근법, 후속 연구의 방향 설정, 다양한 가치를 수용하는 과학 교육의 필요성 등을 시사점으로 제시했다.

이 연구는 최근 연구가 활발히 진행되는 극지 과학에 대한 인식과 관심을 널리 확산하고, 극지 소양의 개념과 방향성을 설정하고자, 학교 공통교육과정에 해당하는 교과서에서 극지 내용을 다룬 현황을 분석했다. 우리나라를 포함해 극지 진출이 활발한 5개국-미국, 프랑스, 일본, 독일, 영국의 과학과와 사회(지리)과 교과서 110권으로부터 추출한 402건의 사례를 함께 분석했고, 내용적, 형식적, 수업 단계적 측면에서 양적·질적 분석을 시도했다. 분석 결과를 바탕으로 지질과학 교육으로서 극지 연구의 가치와 더불어 지구 환경 변화의 지표로서 극지 연구의 인식 확산이 필요함을 논의했다. 교과서는 극지 빙하, 극지 화산론, 고체지구물리학, 극지 기반 시설, 그리고 지질 유산의 보전과 지질 자원 등을 주요한 극지 주제와 소재로 활용했다. 이를 통해 극지는 지구의 과거와 현재, 미래 환경에 중요한 단서를 지닌 연구 분야이며 좋은 지질학 교육 소재임을 알 수 있지만, 이를 체계적으로 강조할 교육학적 접근이 보완될 필요가 있다. 이를 위한 연구의 시사점으로 극지 과학 연구자와 교육자의 협력 체계 구축, 극지 소양을 위한 핵심 개념 추출과 그에 따른 내용 재구성, 교과와 연관된 새로운 극지 소재 발굴, 교과서 제시 형식의 다양화와 시각 자료 수준의 심화, 올바른 인지적 이해에 기반한 정의적 심상 고취 등을 제시했다. 교과서 속 극지 내용의 정비를 통해, 학생들의 극지 소양과 극지 과학 문화가 확산되고, 장차 지속 가능한 극지 연구의 원동력이 될 것으로 기대된다.

본 연구에서는 국내외 극지 관련 연구소 및 기관에서 운영하고 있는 극지 교육 프로그램의 교수 학습 특징을 분석하여 국내 극지 교육 프로그램에 대한 개선 방향을 제공하고자 한다. 이를 위해 극지연구소에서 제공하는 데이터베이스를 활용하여 33개국 45곳의 극지 관련 연구소 및 기관 중 최종적으로 9개국 16곳의 연구소 및 기관에서 현재 운영하고 있는 120개의 프로그램을 선정했다. 교육 대상, 교수자, 교육 기간, 교육 장소, 운영 방식, 교수 학습 내용, 교수 학습 방법을 분석 기준으로 하여 프로그램들을 분석했다. 연구 결과 교수자, 운영 방식, 교육 장소, 교수 학습 방법에서 국내외 프로그램의 유의미한 차이가 발견되었다. 이를 토대로 실제 프로그램 사례를 통해 극지 교육의 저변 확대, 극지 교육 프로그램 교육 방법의 다양화, 극지 교육의 체계화 측면에서 국내 극지 교육 개선 방향에 대해 논의했다. 본 연구는 극지에 대한 과학, 사회·경제·문화적 가치와 중요성을 토대로 우리나라의 극지 교육과 문화를 더욱 확산, 지속할 수 있는 구체적인 방안을 제시한다.

기상이후현상으로 인하여 극지해역을 둘러싸고 있던 해빙이 감소되었고, 항로단축과 자원의 개발 그리고 신사업 등의 극지해역이 지닌 경제적 이점으로 인하여 극지해역으로의 선박 유입량이 증가하게 되었다. 하지만 그동안 극지해역을 운항하는 선박의 안전과 해양환경보호를 위해 존재하였던 국제규범은 상세하지 못하였으며, 법적강제력을 지니지 못한다는 한계를 지녔다. 그러므로 이를 해결한 국제규범이 필요하다는 국제사회의 합의가 도출되었다. 이에따라 국제해사기구(IMO)의 해사안전위원회(MSC)와 해양환경보호위원회(MEPC)를 중심으로 ‘극지해역 운항선박기준(Polar Code)’이 제정되었고, 이는 2017년 1월 1일부로 발효되었다. 극지해역 운항선박기준(Polar Code)은 극지해역의 특수성을 반영한 최초의 상세규범이자 법적강제력을 지닌 강행규범으로서 가치를 지닌다. 극지해역 운항선박기준(Polar Code)의 내용적 구성은 안전조치를 위한 PARTI과 오염방지조치를 위한 PART II로 이루어져있으며, 구조적 구성은 각 PART별로 강행규범인 A편과 권고규범인 B편으로 이루어져있다. 그러므로 이 논문에서는 극지해역 운항선박기준(Polar Code)이 지니는 중요성을 인식한 채, 안전부문, 보안부문, 해양환경보호부문으로 나누어 기준을 면밀히 분석하도록 할 것이다. 이에 따라 극지해역의 특수성을 잘 반영하였는지, 극지해역의 안전과 환경보호라는 목적의 실효성을 충실히 수행할 수 있는지를 중점적으로 살펴볼 것이다. 또한 이러한 과정 속에서 극지해역 운항선박기준(Polar Code)이 지니는 한계점을 살펴보도록 할 것이다. 극지해역으로의 선박유입량이 점차 증가할 것임을 고려할 때, 극지해역의 선박안전과 환경보호에 대한 국제규범이 지니는 중요성 또한 점차 높아질 것으로 사료된다. 따라서 앞에서 살펴본 한계점을 보완할 수 있는 개선방안을 제시하도록 할 것이다.

This study is based on the screen printing method with heat resistant thin film as base material and development for expansion is proceeding. Therefore, it is convenient to be applicable to the installation and it will be possible to reduce the cost compared with the existing construction such as heat trace by 50% or more. As a result, it is possible to develop and commercialize the market for Polar ship, shipbuilding and offshore plants as it is possible to secure CNT(Carbon Nano Tube) based surface heating element and heating paste composition technology as a heating element material at a cryogenic temperature. It is expected that the efficiency will be great when this method is applied to other industries.

본 연구는 LS-DYNA 971 을 이용하여 내빙 구조 선박과 빙산 모형 간의 충돌 시험을 수행 후 북극해 운항 선박의 내빙 능력을 분석하였다. 국제선급연합회(IACS)의 Unified Requirements for Polar ship(URI) 규정을 바탕으로 FEM 선박 모형에 내빙 구조를 적용하였으며, 빙산 모형에는 Elastic-perfect plastic 물성과 Tsai-Wu 항복 곡면을 적용하였다. 또한 실험 결과 비교를 위하여 내빙 구조를 갖추지 않은 일반 선박 모형과의 충돌 시험도 수행하였다. 실험 결과 일반 구조 선박의 구형 선수에 빙산 모형에 의해 움푹 들어간 약 1.8 미터 깊이의 선체 손상이 발생하였으나, 내빙 구조 선박의 충돌에서는 약 1.0 미터 깊이의 선체 손상만이 발생하였다. 또한 일반 구조 선박과 충돌한 빙산모형은 원형의 상태를 거의 유지한 반면, 내빙 구조 선박과 충돌한 빙산 모형은 내빙 구조의 구형 선수에 의해 빙산이 일부 파괴되는 현상이 발견되었다.

지구 온난화로 인하여 극지역의 얼음이 빠르게 해빙되면서, 북극해에서 운항 하는 선박이 꾸준히 증가함에 따라, 극지해에서의 선박안전 확보와 환경보호에 관한 관심이 국제해사기구 회원국들에게 공유되기 시작하였다. 국제해사기구는 2002년에 강행규정이 아닌 북극 빙해역을 운항하는 선박에 대한 지침을 제정한 바 있다. 2014년 11월 21일 해사안전위원회 제94차 회의에서 극지해에서 운항하는 선 박에 대한 국제코드의 선박 안전 관련 규정인 PartⅠ-A 및 Ⅰ-B1)와 이를 의무 적으로 적용하기 위한 해상인명안전협약의 개정안으로 새로운 부속서 제XIV장 (극지해에서 운항하는 선박의 안전조치)을 채택하였다.2) 또한 2015년 5월 15일 해양환경보호위원회 제68차 회의에서는 국제코드의 환 경보호 규정인 Part Ⅱ-A 및 Ⅱ-B와 이를 강제화 하기 위한 해양오염방지협약 부속서Ⅰ(유류오염방지), Ⅱ(유해액체물질오염방지), Ⅳ(오수오염방지) 및 Ⅴ(폐 기물오염방지)의 개정안을 채택하였다.3) 이 국제코드는 극지해에서 안전한 선 박운항과 극지역 환경보호를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며 해상인명안 전협약과 해양오염방지협약의 개정안의 발효에 따라 2017년 1월 1일 발효된 다.4) 따라서 이 논문은 Polar Code의 제정경과와 주요 채택 내용의 검토를 통하여 그 핵심이 무엇인가를 파악한 다음, 발효에 대비하기 위한 우리나라 정부 및 관련 산업계의 바람직한 대응방안을 제시하는 것을 목적으로 작성된 것이다.

이 연구에서는 기존의 탄성파 모델링 알고리즘에 지진 송신원을 적용하고, 음향-탄성파 결합 매질을 구현하여 남극대륙 주변과 같은 극지해역에서 발생할 수 있는 지진파의 거동을 모사한다. 기존의 변위근사 유한차분법과 달리 속도-응력 식으로 구성되는 엇격자 유한차분법의 경우 다양한 송신원을 구현하는데 적합하므로 변위-속도-응력 식에 기초하여 개발된 3차원 엇격자 유한차분법 알고리즘과 이중 우력(Double Couple Forces)을 이용하여 구현한 지진 송신원을 접목시켜 지진파의 거동을 모사한다. 좌수향 주향이동단층, 정단층, 역단층 형태의 지진 송신원에 대해서 개발된 알고리즘을 검증한 결과 이론적으로 예측되는 P파의 초동을 정확히 모사할 수 있었고, 섭입대 모델에 대한 수치모형실험 결과 섭입대에서 역단층에 의해 발생된 후 대륙지각, 해양지각 및 해양에서 전파되는 지진파의 거동양상이 정확하게 모사되는 것을 확인할 수 있었다.

극지 환경계에서 발견되는 수은의 농도분포는 봄철 극단적인 소멸과 여름철 고농도의 발현과 같이 특이한 분포 특성을 취하는 것으로 밝혀지고 있다. 이와 같은 극지환경의 계절적 농도분포특성은 일반적으로 알려진 수은의 대기환경학적 특성과 상치되는 현상이다. 본문에서는 북극지역에서 장기간 관측된 수은의 농도자료와 이에 대비한 비교 자료 군으로 서울지역을 중심으로 장기 관측된 자료들을 동시에 이강하여, 극지역 수은분포의 특이성과 환경학적 의미를 여러 가지 관점에서 다양하게 고찰하였다.

최근 극지 해양 생태계는 화석연료 사용의 증가로 인한 지구 온난화, 오존층 파괴에 의한 자외선 증가 등과 같은 전 지구 환경변화에 영향을 받고 있다. 지구 온난화와 오존층 파괴에 의한 수온 상승, 빙하 후퇴, 해수면 상승, 해빙 분포 변화, 자외선 증가 등으로 인해 극지 해양 생물들의 성장 환경이 변화하는 등 여러 가지 증후들이 극지 해양 생태계에 나타나고 있다. 특히 빛을 에너지원으로 하고, 온도에 민감하며, 빠르게 성장하는 일차생산자들인 식물풀랑크톤