본 논문에서는 반도체 특성의 단일벽 탄소나노튜브(semi-SWNTs)와 페로브스카이트(perovskite) 양자 점을 혼합하여 SWNT의 높은 전하 이동 특성과 양자점의 고효율 광전 특성을 동시에 가지는 용액공정 가 능한 기반 고성능 광센서를 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 직경이 작은 SWNT를 공액 구조 고분자 반도체를 이용해 선택적으로 분리/분산하는 방법으로 제조하여 포토트랜지스터의 반도체 채널 층으로 활 용하고, 가시광 빛에 높은 흡광도를 가지는 양자점을 다양한 조성과 구조를 가지는 광활성층으로 제조하 여 그 특성을 비교 분석하였다. 이 결과 semi-SWNTs와 페로브스카이트 양자점 모두 단독으로 TFT에 사 용하였을 경우 우수한 트랜지스터 특성과는 별개로 광전효과가 크게 나타나지 않았으며, 두 종류 이상의 반도체 소재를 융합하여 사용할 경우 양자점에 흡수된 빛에 의해 엑시톤이 형성되고 이종 접합 계면에서 전자와 정공의 분리가 쉽게 이루어지도록 유도함으로써 낮은 광량에서도 높은 효율을 가지는 포토트랜지 스터를 개발할 수 있었다. 향후 지속적인 연구개발을 통해 고유연/저가 광 센서 제품 개발과 레이더, 이미 지 센서, 웨어러블 헬스케어 등의 다양한 분야에 하이브리드 반도체 포토트랜지스터가 응용될 수 있을 것 으로 기대한다.

본 연구에서는 한국기상청의 장기예측시스템 현업모형인 GloSea5의 성층권 극소용돌이 강화사례에 대한 예측성 을 진단 및 검증하였다. 진단에 사용된 통계량은 이상상관계수(ACC, Anomaly Correlation Coefficient)와 평균제곱근 예측성(MSSS, Mean Squared Skill Score)으로, 1991-2010년간 발생한 14개 극소용돌이 강화사례에 대한 GloSea5의 예측성한계는 ACC를 기준으로 13.6일, MSSS를 기준으로 18.5일로 나타났다. 모형의 평균제곱오차(MSE, Mean Squared Error)의 각 성분을 정량적으로 비교분석한 결과, 예측성을 저하시키는 가장 큰 요인은 맴돌이(에디)오차로, 그 중 에디의 위상오차가 전체 예측오차의 큰 부분을 차지하는 것으로 나타났다. 또한 극소용돌이 현상이 수평적으로 큰 규모를 가지는 만큼 동서파수 1의 에디와 관련한 오차가 더 작은 규모의 에디에 비해 가장 크게 예측오차에 기여하는 것으로 나타났다. 한편, 분석한 사례들에 대하여 GloSea5의 대류권 순환에 대한 예측성은 성층권 예측성과는 큰 관련이 없는 것으로 나타났다. 이는 단순히 GloSea5 모형이 성층권-대류권 접합과정을 잘 모의하지 못하기 때문에 나타난 결과로 유추할 수 있다. 하지만, 극소용돌이 강화에 의한 영향에 비해 대류권에서 내부변동성의 절대적인 크기가 종종 크게 나 타난다는 점을 감안하면, 모형에서 성층권-대류권 접합을 잘 모의하고 있더라도 극소용돌이 강화 자체만의 영향이 뚜렷 하게 나타나지 않았을 가능성 또한 간과하면 안 될 것이다.

본 연구는 반폐쇄성 해역인 마산만을 대상으로 eco-hydrodynamic model을 이용하여 해역의 물리적 구조를 분석하여, 물리적 안정도를 나타내는 수직확산계수를 산정하고, 생태계 모델에 적용하여 그 타당성을 평가하는 것이다. 해역의 물리적 구조는 EFDC모델을 사용하여 구하였으며, 수직 확산계수는 수층간의 밀도차이가 커질수록 감소하도록 산정하였다. 산정된 수직 확산계수를 Stella프로그램을 이용하여 구축한 생태계모델에 적용하여, 용존산소 재현성으로 그 타당성을 평가하였다. 수직확산계수 변화를 추정하여 적용한 모델의 결과는 2008년의 R2값은 0.529~0.700으로 나타났으며, 2009년 R2값은 0.542~0.791로 나타났다. 계산값은 관측값과 유사한 경향을 나타내었으며, 만 내측의 빈산소수괴를 잘 재현하였다. 본 연구에서 적용된 수직확산계수는 해역의 밀도성층과 물리적 안정도를 의미하는데, 향후 폐쇄성 내만해역의 빈산소수괴 발생 예측에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

동해에서 외양의 해양학적 현상으로 인하여 연안역에서 발생할 수 있는 성층 현상을 이해할 목적으로 2013년 2월 국립수산과학원의 해양조사 정선관측 자료와 함께 연안의 3개 지점(속초, 죽변, 감포)에서 조사한 CTD 자료를 분석하였다. 속초와 감포 연안은 혼합 상태였으며, 죽변 연안은 강항 성층을 이루고 있었다. 또한 해양 정선 조사에서 104선(죽변)의 연안쪽 정점에서도 마찬가지로 107선(속초)과 209선(감포)의 연안쪽 정점에 비해서 성층이 강하게 형성되어 있었다. 104선(죽변)의 정점 9의 깊이 200 m층에서 4 .0 ℃ 의 양의 수온 편차를 보였으며 이것은 연안까지 이어져 양의 수온 편차를 나타내었으며, 10 ℃ 등온선이 깊이 200 m까지 아래로 오목한 형태를 나타내었다. 또한 104선의 정점 9를 중심으로 10 40 cm/s의 속도로 시계 방향의 소용돌이가 형성되어 있었다. 이는 죽변 연안에서 나타난 성층은 울릉 난수성 소용돌이의 접안에 의해서 형성된 것임을 보여주었다. 난수성 소용돌의 변화는 동해에서 대구와 같은 냉수성 어종의 회유에 장애물이 될 수도 있어 수산 자원과의 관련성을 밝히는 것도 필요하리라 생각된다.

2010년 진해만의 춘계와 하계를 중심으로 환경요인 변화와 식물플랑크톤의 군집구조의 상관관계에 대한 생태학적 연구를 수행하였다. 식물플랑크톤의 생물량과 환경요인과의 상관관계를 조사하기 위해 수행한 다중상관분석과 CCA (Canonical Correspondance Analysis) 결과, 하계에 우점한 Chaetoceros spp., Skeletonema costatumlike spp., Pseudo-nitzschia delicatissima는 생물량 변화에 영향을 미치는 주요 요인을 선정할 수는 없었다. 반면, 춘계의 Cryptomonas spp.와 Pseudo-nitzschia multistriata는 질산염과의 양(+)의 상관관계(p⁄0.05)가 있을 것으로 판단되었다. 하계에 나타난 식물플랑크톤과 환경요인 간의 유의한 양 (+) 상관관계가 나타나지 않는 것은 강우에 의해 유입된 탁도 물질등에 의한 저층의 광합성 활성의 저하와 우점종의 구성과 생물량 차이에 의해 나타난 결과로 판단되었다. 또한 환경에 적응한 우점종의 분포특성은 진해만 광역해역을 부분적으로 구분할 수 있는 생물학적 요인으로 판단되었다. 결과적으로 식물플랑크톤과 환경요인과의 상관관계는 주요 우점종의 분포와 관련이 있었고, 특히 성층화된 하계에 우점한 식물플랑크톤 분포는 해역 구분에 중요한 인자로 활용 될 수 있었다.

1999년 10월, 12월의 국립수산과학원 정선관측 자료를 이용하여 수온역전 현상이 성층변동에 미치는 영향을 분석하였다. 10월, 12월 모두 수심 25-75m 사이에서 수온역전현상이 빈번하게 발생하며, 12월에는 표층 부근에도 수온역전현상이 나타났다. 고온, 고염분수인 쓰시마난류의 수평 이류가 10월, 12월에 나타나는 수온역전현상의 주원인으로 작용하며, 12월에는 연안역에서 외양역으로 수송되는 차가운 표층수의 영향이 함께 작용한다. 10월에는 북풍이 지속적으로 불지만 남해연안수가 외해역으로 확장하는 현상이 뚜렷하지 않는 반면, 북서풍계열의 풍속이 강해지고 쓰시마난류의 세력이 약해지는 12월에는 남해연안수가 상층부를 통해 외해역으로 확장하면서 수온역전현상을 나타나게 한다. 10월과 12월 모두 수온역전현상이 발생하는 해역을 따라 성층의 변동폭이 크게 나타난다.

Simpson and Hunter (974) 의 포텐셜 에너지 anomaly(V)를 이용하여 한국 남해의 여름과 겨울철 성층 변동 및 수온과 염분이 성층의 강도에 미치는 영향을 분석하였다. 수온 및 염분은 국립수산과학원이 1999년 8월, 2000년 2월에 실시한 정선 관측 자료이다. 8월(여름)은 남해의 외해측에서 V 값이 높게 나타나는 반면, 2월(겨울)의 경우 연안역 가까운 곳에서 높게 나타났다. 8월은 대기의 가열 현상 및 쓰시마난류의 유입 등이 V 가 증가하는 주요 인자이며, 2월은 대기 냉각 및 남해연안수의 확장이 표 저층간의 성층의 세기를 변화시키는 요인으로 작용한다. 전 시기에 걸쳐 수온이 염분보다 성층의 세기 변화에 큰 영향을 미치며, 8월에는 수온과 염분이 성층의 세기를 증가시키는 작용을 하는 반면, 2월에는 염분이 성층의 세기를 감소시키는 작용을 한다.

대기의 밀도 성층화는 대기 과학적 측면에서 다양한 현상을 유발하는 인자로 인식되어 오고 있다. 대기의 밀도 성층화와 지형의 상호 작용에 의한 현상은 비단 대기 과학적인 관심일 뿐 만 아니라 산악주위를 비행하는 항공기의 갑작스런 부침에도 영향을 미치며 간접적으로는 대기의 온도 역전현상으로 인해 도시 지역에 발생하는 대기 오염물질의 갈색 구름 (brown cloud)의 형성에도 영향을 미친다. 이와 같이 밀도 성층화는 건축, 토목, 환경, 해양, 기계와 관련된 유동에서 매우 중요한 역할을 하는 유동유발 인자이다. 하지만 밀도 성층이 관련된 유동의 해석은 국내에서는 극히 미미한 실정이고 외국에서는 실험을 중심으로 비교적 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 3차원 지형 주위의 밀도 성층 유동 현상을 이해하기 위하여 전산 유체역학을 통한 해석을 수행하였다. 수치 기법으로 가상 경계법을 사용하여 반구(hemisphere)와 3차원 축대칭 언덕(Gaussian hill) 주위 성층유동에 대한 해석을 수행하여 Re 및 Fr 와 장애물의 형상 변화가 유동장에 주는 영향에 대해 중점을 두었다. 한 개의 장애물뿐 만 아니라 2개의 언덕이 주유동 방향으로 배열되어 있을 때 그 거리에 따른 상호작용이 연구되었으며 층류 영역에서 연구가 진행되었다. 연구 결과 Fr<0.4일 때 장애물 후류에서 와흘림이 발생하며 성층이 강해질수록 Re의 효과는 약해지고 와흘림의 성격은 일률화 된다. 특히 Fr=0.2일 때 St의 값이 형상에 조차 의존하지 않고 약 0.19로 수렴하는 결과를 낳았다. 상부로 갈수록 수평단면적이 급격히 감소하는 3차원 언덕의 형상적 특징은 Re를 감소시키는 효과를 발생시킨다. 이런 효과는 비성층 유동에서 잘 나타나고 있으며 같은 Re 임에도 불구하고 3차원 언덕 주위의 유동 현상과 반구 주위의 유동현상이 서로 같지 않은 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라 3차원 언덕의 형상적 특징은 강성층에서 높이에 따른 와구조의 위상 변화를 유발한다. 반구의 경우 장애물의 상하부에서 거의 동시에 와류가 활성화되는 반면 3차원 언덕의 경우에는 언덕의 하부보다 상부에서 먼저 와류가 형성됨을 확인하였다.

본 연구에서는 성층화된 수로에서 3차원 hill과 같은 해저지형이 유동장에 미치는 효과를 수치실험을 통해 밝히고자 하였다. 계산결과 hill 주위의 유동장은 지형과 성층의 효과를 복합적으로 받는 것으로 나타났다. hill 배후에서 형성된 칼만와류는 성층효과로 인해 저층에서만 나타났다. 이러한 와류는 hill 중심의 밀도를 감소시켜 성층화된 열염구조를 불안정하게 하는 역할을 하였고 이로 인하여 등밀도선을 따라 흐르는 흐름은 hill 전면의 경우 깊어지는 등밀도선을 따라 하강한 뒤, 그 후면에서는 다시 등밀도선을 따라 상승하는 패턴을 나타내었다. 그 결과 연직유속은 hill의 전면에서는 침강류, 그 후면에서는 용승류가 형성되는 특징을 나타냄과 동시에 수평적으로 보았을 때 hill의 측면을 통해 가장 활발하게 용승이 발생하지만 표층까지 영향을 크게 미치지는 않는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 폐쇄형 시스템에서 펄라이트 배지의 단점을 보완하여 상층에는 소립이나 중립을, 하층에는 대립을 사용하여 토마토의 양액재배에 적합한 펄라이트 배지의 사용방법을 구명코자 하였다. 초장, 생체중, 건물중 등 생육은 혼합배지보다 층분리한 배지에서 좋았고 층분리 처리간에는 소립새립(DP I)보다 중립새립(DP II)이 좋았다. 평균 과중은 처리간에 유의한 차이는 없었으나 과실수는 배지혼합 처리구의 주당 29.1개에 비해 배지의 층분리 처리구가 2∼4개 정도 많았으며, 층분리 처리간에는 소립/대립(DP I)보다 중립/대립(DP II)이 다소 많은 경향이었다. 주당 과실중 및 수량은 착과수와 같은 결과를 보여 층분리의 중립새립 처리구(DP II)가 가장 많았다. 기형과 발생률은 배지혼합 처리구에서 가장 높았으며, 이는 수량 감소의 원인이 되었다. 근활력은 정식후 50일째까지는 모든 처리에서 근활력이 증가되는 경향이었으나 100일째에는 감소하는 경향이었다. 처리간에는 정식후 20일째에는 큰 차이가 없었으나 정식 50일후에는 혼합배지보다 층분리 배지가 근활력이 높았으며, 층분리 처리간에는 소립/대립(DP I)보다 중립/대립(DP II)이 다소 많은 경향이었다. 펄라이트 배지내 EC는 1.3∼1.5로 처리간에 큰 차이는 없었으나 소립/대립 처리(DP I)의 상층에서 다른 처리보다 높았으며 pH도 같은 경향이었다. 배지내의 무기성분 함량은 배지혼합 및 중립/대립 처리(DP II)에서는 상층보다 하층이 많았으나 소립/대립 처리(DP I)에서는 상반된 결과를 보여 하층이 상층보다 많았다. 특히 소립/대립 처리(DP I)의 상층에서 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 함량이 높았는데, 펄라이트의 소립이 중립이나 대립에 비해 양이온 치환용량(CEC)이 높았기 때문이다.

대류권과 성층권의 대기대순환에 관한 연구는 전지구 규모의 기후변동에 대한 인간활동의 영향을 이해하는 데에 있어서 매우 중요하다. 최근, 상부대류권과 성층권의 대기대순환에 있어서의 일년주기의 존재가 많은 연구에 의하여 보고되어졌다. 이 연구에서는 10년간(1985년 12월∼1995년 11월)의 자료에 대하여, 변형오일러평균방정식계의 운동방정식과 연속방정식을 이용하여 잔차평균자오면순환을 구하고, 그 순환과 100hPa면을 가로지르는 질량 플럭스들의 장기변동을 조사한다. 그 장기변동을 정량적으로 파악하기 위하여 중회귀통계모델을 사용한다. 특히, 이 연구에서는 이상기상과 전지구 규모의 기후변동의 원인으로서 알려진 엘니뇨현상과 관련한 대류권과 성층권의 평균자오면순환에 초점을 맞춘다. 연구의 결과는, 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 엘니뇨현상과 준2년주기진동의 동풍 위상 동안에 강화되어지고, 라니냐현상과 준2년주기진동의 서풍 위상 동안에 약화되어진다는 사실을 보인다. 그리고, 1991년 6월에 있었던 피나투보 화산 폭발의 신호가 얻어진다. 그 화산 폭발 때문에 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 급격히 강화되어진다.