본 연구에서는 한국의 겨울철 강수량이 음()과 양(+)의 극값으로 각각 관측된 2021/2022년과 2023/2024년 사 례를 중심으로, 북극 성층권부터 열대 태평양까지 이어지는 전구 규모 대기 변동이 동아시아 대륙-북서 태평양을 거쳐 중국 동부-황해-한국 지역 대류권 하층 강수 발생 메커니즘에 어떻게 작용하는지를 규명하였다. 1991-2024년 동안 한국 겨울철 강수량은 연평균 0.55±0.80 mm yr1 , 강수일수는 0.04±0.08 day yr1로 증가하였으나, 2021/2022년에는 74.9 mm, 2023/2024년에는 +150.1 mm의 극단적 아노말리가 발생했다. 2021/2022년 겨울에는 북극 성층권 냉각으로 강한 극소용 돌이가 발달해 중위도 대류권 상층이 온난해졌으나, 티벳 고원의 눈 덮임으로 형성된 한랭 고기압이 중국 동부-황해-한 국에 북서풍을 강화하고 수증기 발산을 유도함으로써 강수량이 크게 줄었다. 반면 2023/2024년 겨울에는 성층권 돌연 승온과 엘니뇨가 겹쳐, 서태평양-남동아시아 해역 해수면 온도가 양(+) 편차를 보이는 가운데 온난 고기압이 대류권 하 층 남서풍을 강화해 수증기 수렴과 구름 생성을 촉진하여 극단적인 강수량 증가로 이어졌다. 결국 북극-열대 태평양 간 그리고 동아시아 대륙-북서 태평양 간 외부 요인이 내부 요인들과 복합적으로 작용해 한국 겨울철 강수량 극값 변동을 유발함이 확인되었으며, 이는 겨울 몬순 기후 예측 및 이해에 중요한 단서를 제공한다.

본 연구는 연안해양 수치모델에 활용되는 LDAPS 강우예보 자료의 시공간적 오차와 한계점을 분석하고 자료의 신뢰성을 검증 하였다. LDAPS 강우자료의 검증은 진해만 주변 우량계 3개소를 기준으로 2020년의 강우를 비교하였으며 우량계와 LDAPS의 비교 결과, LDAPS 강우자료는 장기적인 강우의 경향은 대체로 잘 재현하였으나 단기적으로는 큰 차이를 보였다. 정량적인 강우량 오차는 연간 197.5mm였으며, 특히 하계는 285.4mm로 나타나 계절적으로 강우변동이 큰 시기일수록 누적 강우량의 차이가 증가하였다. 강우 발생 시점 의 경우 약 8시간의 시간 지연을 나타내어 LDPAS 강우자료의 시간적 오차가 연안해양환경 예측 시 정확도를 크게 감소시킬 수 있는 것 으로 나타났다. 연안의 강우를 정확히 반영하지 못하는 LDAPS 강우자료를 무분별하게 사용할 경우 연안역에서 오염물질 확산 또는 극한 강우로 인한 연안환경 변화 예측에 심각한 문제를 발생시킬 수 있으며 LDAPS 강우자료의 적절한 활용을 위해서는 검증과 추가적인 개선 을 통한 정확도 향상이 필요하다.

본 연구에서는 레이더 관측 영역 내에 강수 에코(echo)가 없는 지역을 비강수 정보라고 정의하고 자료 동화에 활용하였다. 비강수 정보는 레이더로 관측할 수 있는 최대 영역 내에서 강수에 의한 에코가 나타나지 않고 레이더에서 관측할 수 없을 정도로 약한 강수나 구름 입자가 있거나, 강수 자체가 없다는 것을 의미한다. 기존의 레이더 자료를 동 화한 연구가 강수에 의한 반사도와 시선속도를 동화하여 모델 내의 강수를 만들어내는 것에 초점을 두었다면, 본 연구 에서는 에코가 없다는 것도 하나의 정보로 고려하고 이를 동화함으로써 모델 내에서 잘못 예측한 강수를 억제하였다. 비강수 정보를 자료동화에 적용시키기 위해 레이더 비강수 정보를 수상체와 상대습도로 변환하는 관측 연산자를 제시 하고 이를 Weather Research and Forecasting (WRF) 모델의 자료동화 시스템인 WRF Data Assimilation system (WRFDA)에 적용하였다. 또한 비강수 정보를 효과적으로 활용하기 위한 레이더 자료의 처리 방법을 제시하였다. 비강 수 정보가 모델 내에서 잘못 예측한 강수를 억제할 수 있는지 확인하기 위해 단일 관측실험을 수행하였으며 비강수 정 보가 수상체와 습도 그리고 기온을 낮춤으로써 대류가 억제될 수 있는 환경을 만들었다. 비강수 정보의 동화 효과를 실제 사례에 적용한 2013년 7월 23일 대류 사례 실험을 통해 9시간 예측을 수행하여 결과를 분석하였다. 레이더 비강 수 정보를 추가로 동화한 실험이 비강수 정보를 제외한 실험보다 Fractional Skill Score (FSS)가 증가하고 False Alarm Ratio (FAR)는 감소하여 모델의 강수 예측성을 향상시켰다.

This study used optical and scanning electron microscopy to analyze the surface oxidation phenomenon that accompanies a γ'-precipitate free zone in a directional solidified CM247LC high temperature creep specimen. Surface oxidation occurs on nickel-based superalloy gas turbine blades due to high temperature during use. Among the superalloy components, Al and Cr are greatly affected by diffusion and movement, and Al is a major component of the surface oxidation products. This out-diffusion of Al was accompanied by γ' (Ni3Al) deficiency in the matrix, and formed a γ'-precipitate free zone at the boundary of the surface oxide layer. Among the components of CM247LC, Cr and Al related to surface oxidation consist of 8 % and 5.6 %, respectively. When Al, the main component of the γ' precipitation phase, diffused out to the surface, a high content of Cr was observed in these PFZs. This is because the PFZ is made of a high Cr γ phase. Surface oxidation of DS CM247LC was observed in high temperature creep specimens, and γ'-rafting occurred due to stress applied to the creep specimens. However, the stress states applied to the grip and gauge length of the creep specimen were different, and accordingly, different γ'-rafting patterns were observed. Such surface oxidation and PFZ and γ'-rafting are shown to affect CM247LC creep lifetime. Mapping the microstructure and composition of major components such as Al and Cr and their role in surface oxidation, revealed in this study, will be utilized in the development of alloys to improve creep life.

Cloud-aerosol interactions are one of the paramount but least understood forcing factors in climate systems. Generally, an increase in the concentration of aerosols increases the concentration of cloud droplet numbers, implying that clouds tend to persist for longer than usual, suppressing precipitation in the warm boundary layer. The cloud lifetime effect has been the center of discussion in the scientific community, partly because of the lack of cloud life cycle observations and partly because of cloud problems. In this study, the precipitation susceptibility (So) matrix was employed to estimate the aerosols' effect on precipitation, while the non-aerosol effect is minimized. The So was calculated for the typical coupled, well-mixed maritime stratocumulus decks and giant cloud condensation nucleus (GCCN) seeded clouds. The GCCN— artificially introduced to the marine stratocumulus cloud decks—is shown to initiate precipitation and reduces So to approximately zero, demonstrating the cloud lifetime hypothesis. The results suggest that the response of precipitation to changes in GCCN must be considered for accurate prediction of aerosol-cloud-precipitation interaction by model studies

본 연구는 영국기상청에서 개발된 지역기후모델 Hadley Centre Global Environmental Model version 3 regional climate model (HadGEM3-RA)로부터 모의된 동아시아 지역의 기온과 강수 결과를 평가하였다. HadGEM3-RA 는 Coordinated Regional climate Downscaling Experiment-East Asia (CORDEX-EA) Phase II 영역에서 15년 (2000- 2014년) 모의되었다. 동아시아 여름 몬순에 의한 HadGEM3-RA 강수대 분포는 Asian Precipitation Highly ResolvedObservational Data Integration Towards Evaluation of water resources (APHRODITE) 자료와 잘 일치한다. 그러나, 동 남아시아 강수는 과대 모의하며 남한에서는 과소 모의한다. 특히 모의된 여름철 강수량과 APHRODITE 강수량은 남한 지역에서 가장 낮은 상관 계수와 가장 큰 오차크기(RMSE)를 보인다. 동아시아 기온 예측은 과소 모의하며 겨울철 오 차가 가장 크다. 남한 기온 예측은 봄 동안 가장 큰 과소 모의 오차를 나타냈다. 국지적 예측성을 평가하기 위하여 서 울기상관측소 ASOS 자료와 비교한 기온과 강수의 시계열은 여름철 강수와 겨울철 기온이 과소 모의하는 공간 평균된 검증 결과와 유사하였다. 특히 여름철 강수량 증가시 과소 모의 오차가 증가하였다. 겨울철 기온은 저온에서는 과소 모 의하나 고온은 과대 모의하는 경향이 나타났다. 극한기후지수 비교 결과는 폭염은 과대 모의하여, 집중호우는 과소 모 의하는 오차가 나타났다. 수평해상도25km로 모의된 HadGEM3-RA는 중규모 대류계와 지형성 강수 예측에서 한계를 보였다. 본 연구는 지역기후모델 예측성 개선을 위한 초기 자료 개선, 해상도 향상, 물리 과정의 개선이 필요함을 지시 한다.

The capacity of high nickel Li(NixCoyMn1-x-y)O2 (NCM, x ≥ 0.8) cathodes is known to rapidly decline, a serious problem that needs to be solved in a timely manner. It was reported that cathode materials with the {010} plane exposed toward the outside, i.e., a radial structure, can provide facile Li+ diffusion paths and stress buffer during repeated cycles. In addition, cathodes with a core-shell composition gradient are of great interest. For example, a stable surface structure can be achieved using relatively low nickel content on the surface. In this study, precursors of the high-nickel NCM were synthesized by coprecipitation in ambient atmosphere. Then, a transition metal solution for coprecipitation was replaced with a low nickel content and the coprecipitation reaction proceeded for the desired time. The electrochemical analysis of the core-shell cathode showed a capacity retention of 94 % after 100 cycles, compared to the initial discharge capacity of 184.74 mA h/g. The rate capability test also confirmed that the core-shell cathode had enhanced kinetics during charging and discharging at 1 A/g.

Extensive research is being carried out on Ni-rich Li(NixCoyMn1-x-y)O2 (NCM) due to the growing demand for electric vehicles and reduced cost. In particular, Ni-rich Li(NixCoyMn1-x-y-zAlz)O2 (NCMA) is attracting great attention as a promising candidate for the rapid development of Co-free but electrochemically more stable cathodes. Al, an inactive element in the structure, helps to improve structural stability and is also used as a doping element to improve cycle capability in Ni-rich NCM. In this study, NCMA was successfully synthesized with the desired composition by direct coprecipitation. Boron and tin were also used as dopants to improve the battery performance. Macro- and microstructures in the cathodes were examined by microscopy and X-ray diffraction. While Sn was not successfully doped into NCMA, boron could be doped into NCMA, leading to changes in its physicochemical properties. NCMA doped with boron revealed substantially improved electrochemical properties in terms of capacity retention and rate capability compared to the undoped NCMA.

Cobalt (Co) is mainly used to prepare cathode materials for lithium-ion batteries (LIBs) and binder metals for WC-Co hard metals. Developing an effective method for recovering Co from WC-Co waste sludge is of immense significance. In this study, Co is extracted from waste cemented carbide soft scrap via mechanochemical milling. The leaching ratio of Co reaches approximately 93%, and the leached solution, from which impurities except nickel are removed by pH titration, exhibits a purity of approximately 97%. The titrated aqueous Co salts are precipitated using oxalic acid and hydroxide precipitation, and the effects of the precipitating agent (oxalic acid and hydroxide) on the cobalt microstructure are investigated. It is confirmed that the type of Co compound and the crystal growth direction change according to the precipitation method, both of which affect the microstructure of the cobalt powders. This novel mechanochemical process is of significant importance for the recovery of Co from waste WC-Co hard metal. The recycled Co can be applied as a cemented carbide binder or a cathode material for lithium secondary batteries.

고창 표준기상관측소(Gochang Standard Weather Observatory, GSWO)에서 3년간(2014-2016년) 관측한 겨울철 강수량 자료를 사용하여 겨울철 관측환경에 따른 강수량 관측 특성을 분석하였다. 이를 위해, 설치환경이 다른 강수량 계 4종인 NS(No Shield), SA(Single Alter), DFIR(Double Fence Intercomparison Reference), PG(Pit Gauge)를 사용하여, DFIR을 기준으로 누적 강수량 차이, 강수 유형별 특성, 풍속 변화에 따른 수집효율을 분석하였다. 강수 유형은 고창 종관기상관측장비(Automated Synoptic Observing System, ASOS)의 기온 관측 자료를 사용하여 강우, 혼합 강수, 강설로 분류하여 분석하였다. 겨울철 누적 강수량은 SA, NS, PG 순으로 DFIR과 유사하게 나타났으며, 통계 분석 결과에서는 SA가 DFIR과 가장 유사한 결과를 보였다. 결과적으로, 겨울철 강수량 관측에서는 SA가 기준 강수량계와 가장 유사하게 관측되었으며, PG는 겨울철 관측에 적합하지 않은 것으로 분석된다.

Strontium lanthanum vanadate La1-xSrxVO3 (LSVO) is a promising anode material for electrochemical devices, especially for solid oxide fuel cells, thanks to its irregular electrical conductivity. However, the known synthesis methods are incapable of producing well-dispersed LSVO nanoparticles (NPs) with homogeneous size distribution, which partly impedes the applicability of the material. Thus, a new approach to synthesize LSVO NPs with such characteristics is of paramount importance. In the present work, we successfully prepare LSVO NPs with a high dispersion degree and homogeneous size distribution via a modified co-precipitation pathway, followed by hydrogen reduction at a temperature as low as 700 oC. The prepared LSVO NPs display uniform sizes in the range of 50 ~ 100 nm and do not contain any secondary phases, according to XRD analysis. The chemical mechanism of reactions that occur to form the LSVO is thoroughly highlighted. The work functions of NPs measured by the UPS analysis are in the 2.13 ~ 3.62 eV range, making the LSVO powders promising for use in thermionic devices. An explanation of the role of Sr substitution in work function values of LSVO is also proposed.

The effect of precipitation and dissolution of Si on the thermal diffusivity in the Al-Si alloy system is reported in this study and solution heat treatment followed by aging treatment is carried out to determine the effects of heat treatment on the thermal characteristics. The solution treatment is performed at 535 oC for 4 and 10 h and then the specimens are cooled by rapid quenching. The samples are aged at 300 oC for 4 h to precipitate Si solute. The addition of 9 wt% silicon contents makes the thermal diffusivity decrease from 78 to 74 mm/s2 in the cases of solid solution treated and quenched samples. After quenching and aging, the Si solute precipitates on the Al matrix and increases the thermal diffusivity compared with that after the quenched state. In particular, the increase of the thermal diffusivity is equal to 10 mm/s2 without relation to the Si contents in the Al-Si alloy, which seems to corresponded to solute amount of Si 1 wt% in the Al matrix.

This study is related to the development of lightweight automotive materials that were carried out to develop eco-friendly vehicles worldwide. High-strength aluminum alloy is used as one of the significant lightweight materials in the field of transportation machinery, and it is used as a lightweight material in various areas, including automobiles. The A356 alloy used in this study is an excellent aluminum alloy material that has widely used as a high strength aluminum alloy material in various forming methods. In this study, to examine the characteristics of the two alloys in which Mn and Sr elements were added to the A356 alloy and the A356 alloy, both alloys were manufactured by metal mold casting, which is a gravity casting method. The obtained specimens were heat-treated under the same conditions. In this study have investigated of the microstructure analysis, thermal analysis, crystal phase analysis, and mechanical property evaluation were performed to confirm how the added Mn and Sr elements influenced the microstructure, precipitate formation, and mechanical properties.

The relationship between the precipitation of secondary phase and the thermal properties of Al-4.5%Cu alloy (in wt.%) after various heat treatments has been studied. Solid solution treatment of alloy was performed at 808 K for 6 hours, followed by warm water quenching; then, the samples were aged in air at 473 K for different times. The thermal diffusivity of the Al-4.5%Cu alloy changed with the heat treatment conditions of the alloy at temperatures below 523 K. The as-quenched specimen had the lowest thermal diffusivity, and as the artificial aging time increased, the thermal diffusivity of the specimen increased in the temperature range between 298 and 523 K. For the specimen aged for five hours, the thermal conductivity was 12% higher than that of the as-quenched specimens at 298 K. It is confirmed that the thermal diffusivity and thermal conductivity of the Al-4.5%Cu alloy significantly depend on their thermal history at temperatures below 523 K. The precipitation and dissolution of the Al2Cu phase were confirmed via DSC for the alloys, and the formation of coefficient of thermal expansion peaks in TMA was caused by precipitation. The precipitation of supersaturated solid solution of Al-4.5%Cu alloys had an additional linear expansion of ≈ 0.05 % at 643 K during thermal expansion measurement.

This study has related to lightweight automobiles due to global warming with the reduction of fossil fuel reserves are rapidly progressing around the automobile industry. This study has revealed the relationship for the mechanical properties via the analyzed microstructure, precipitated phase variation of the wheel hub of a commercial vehicle manufactured using molten forging technology using A356 and A357 alloys, which are high-strength Al-Si-Mg base cast aluminum alloys. Differential scanning calorimetry has performed to analyze the precipitation amount of each alloy that influences the mechanical properties of aluminum alloy. The XRD analysis has measured for the microstructure's crystal phase on A356 and A357 alloys. In this paper has evaluated to compare the properties of the A356 alloy and the A357 alloy for the mechanical properties. The A356 alloy has confirmed that a microstructure is finer than A357 alloy, and a quantity of precipitated material is more than A357 alloy. Therefore, this study confirmed that the A356 alloy has better mechanical properties than the A357 alloy.

본 논문은 기상 모델의 미세구름물리 모수화 과정 내의 눈송이의 질량-크기 관계가 지표 강수 모의에 미치는 영향에 대해 연구에 관한 것이다. WDM6와 WSM6 미세구름물리 모수화 방안이 연구를 위해 사용되었다. 실제 관측된 자료를 바탕으로 산출된 Thompson의 눈송이의 질량-크기 관계를 도입하여 WDM6와 WSM6 내의 눈송이의 질량-크기 관계식을 대체하였다. 이상적인 스콜선과 한반도 겨울철 강수 사례에 대해 수정된 WDM6와 WSM6를 사용하여 민감도 실험을 실시하였다. 결과적으로, 대기 하층에서는 싸락눈과 빗방울의 혼합비가 증가하였고 눈송이의 혼합비는 감소하였다. 이러한 혼합비와 지표 강수의 변화는 빗방울과 눈송이의 충돌 및 병합 과정과 싸락눈의 융해 과정에 기인한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 지역 기상-해양 접합모델을 이용하여 2018년 8월 28일부터 30일까지 한반도 서울-경기지역에 내린 강수에 대해 대기-해양 상호작용의 효과를 분석하였다. 지역 기상-해양 접합모델에서 기상모델은 WRF (Weather Research Forecasts)가 사용되었으며, 해양모델은 ROMS (Regional Oceanic Modeling System)가 사용되었다. 단일 기상 모델은 WRF모델만 이용되었으며, ECMWF Re-Analysis Interim 의 해수면온도자료가 바닥경계자료로 사용되었다. 관측자료와 비교하여, 대기-해양 상호작용의 효과가 고려된 접합모델은 서울-경기지역의 강수 및 황해 해수면온도에 대해 공간상관계수가 각각 0.6과 0.84로 이는 지역 기상모델보다 높게 나타났다. 또한, 평균편향오차(MBE, Mean Bias Error)은 각각 −2.32와 −0.62로 지역 기상모델 보다 낮은 오차율을 보였다. 상당온위와 해수면온도 및 역학적 수렴장으로 분석한 대기-해양 상호작용의 효과는 황해 해수면온도의 변화를 유도하였고, 그 변화는 하층대기에서 열적 불안정과 운동학적 수렴대의 차이를 발생시켰다. 열적 불안정과 수렴대는 결과적으로 서울-경기 지역에서 상승운동을 유도하였고, 결과적으로 기상-해양 접합모델에서 모의된 강수가 관측과 더 유사한 공간분포를 나타냈다. 그러나 복잡한 관계에 있는 대기-해양 상호작용의 효과를 더 명확히 파악하기 위해서는 다양한 사례연구와 장기적인 분석이 필요하지만, 본 연구는 기상-해양 상호작용이 강수 예보에 중요성에 대한 또 다른 증거를 제시한다.

여름철 집중 강우량 감소에 따른 저서성 대형무척추동 물 군집 변화를 알아보기 위하여 섬진강 본류 25지점을 대상으로 2014년과 2015년 각각 5월과 9월 총 4회 조사를 실시하였다. 서식환경에 중요하게 작용하는 요인인 강우량, 기온, 수질, 수심, 유속, 하상구성을 수집하고 측정하였다. 섬진강의 5월 누적강우량 (CP)은 2014년 2,322.1 mm, 2015년 2,371.0 mm로 큰 차이를 보이지 않았으나, 9월 CP 는 2014년 7,678.2 mm, 2015년 3,726.1 mm로 반절 이상 감소하였다. 여름철 집중강우로 인한 유실효과로, 개체밀도와 종 수는 5월이 9월보다 높았다. 5월은 깔따구류와 세 갈래하루살이, 9월은 네점하루살이, 두점하루살이, 세갈래 하루살이가 우점을 차지하였다. 생물지수와 환경요인과의 상관성 분석 결과, 하상구성 및 유속과 상관성이 있는 것으로 나타났다. 저서성 대형무척추동물 우점종과 환경요인과의 집괴분석한 결과 5월과 9월의 CP와 MT에 따라 4 그룹으로 나뉘었다. 주성분 분석 결과 집괴분석으로 나뉘어진 그룹의 특성을 잘 반영하였으며, 특히 네점하루살이와 두점하루살이는 강우량의 변동을 잘 반영하였다.