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.

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.

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.

Urban planning and engineering undergraduate students need to understand the earth physical systems and that how human beings interact with the earth systems to planning and engineering urban area. The eco-friendly or geofriendly design and planning of an urban area is a critical issue not only for economic benefits but more importantly for the sustainable future of urban life. However, little study has been done dealing with the urban engineering students’ understanding of the earth as a system and what pedagogical approach is appropriate to improve their understanding of the earth as a system. This study is to investigate the impact of a purposely designed ESS course on urban engineering students’ understanding of the earth as a system and their perceptions about the instructional approaches of the course on their learning competency. This study utilized a mixed-methodology with three main data sources: concept maps, student’s perception survey about their learning competency, and course contents. Both the survey and concept maps were analyzed quantitatively as well as qualitatively. The result of this study showed that the urban engineering students’ experience of team-based research about the topic they chose based on their own interest had a positive impact on their understanding of the earth as a system and their learning competency. The results of this study suggest that structuring and presenting the earth system contents in the context of engineering students’ understanding and their future career be effective not only for the improvement of students’ content knowledge but also for the enhancement of their learning competency such as creativity and problem-solving skills in everyday life situation

사용후핵연료 파이로프로세싱에서는 방사성 희토류 염화물(RECl3)을 함유한 LiCl-KCl 공융염폐기물이 발생되며, 핫셀시설에서 운영을 목적으로 단순한 형태의 공융염폐기물 처리공정을 개발하는 것이 필요하다. 본 연구에서는, LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종 분리/고화공정의 단순화를 목적으로 Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3계의 무기합성매질을 이용하여 LiCl-KCl 공융 염 내 희토류 핵종(Nd)을 분리한 후 분리생성물을 바로 고화하는 시험을 실시하였다. 공융염 내 희토류 염화물(NdCl3) 대비 0.67의 무게비에 해당하는 무기합성매질의 양으로도 Nd 핵종을 98wt% 이상 분리할 수 있었고, 이 때 얻은 희토류 핵종 포집생성물은 약 50wt% 수준의 희토류 산화물 함량을 보유하고 있었으며, 이 포집생성물을 화학적 내구성이 우수한 단일상의 균질한 유리고화체로 제조할 수 있었다. 이 결과들은 LiCl-KCl 공융염폐기물 내 희토류 핵종의 분리/고화공정을 단순화하기 위한 방안수립에 활용될 수 있을 것이다.

Lanthanum zirconate, La2Zr2O7, is one of the most promising candidates for next-generation thermal barrier coating (TBC) applications in high efficient gas turbines due to its low thermal conductivity and chemical stability at high temperature. In this study, bulk specimens and thermal barrier coatings are fabricated via a variety of sintering processes as well as suspension plasma spray in lanthanum zirconates with reduced rare-earth contents. The phase formation, microstructure, and thermo-physical properties of these oxide ceramics and coatings are examined. In particular, lanthanum zirconates with reduced rare-earth contents in a La2Zr2O7-4YSZ composite system exhibit a single phase of fluorite or pyrochlore after fabricated by suspension plasma spray or spark plasma sintering. The potential of lanthanum zirconate ceramics for TBC applications is also discussed.

Partially earth anchored (PEA) can improve the structural safety and economic feasibility of multiple span cable stayed bridge (CSB). The PEA-CSB can restrain axial compressive load acting on a tower and reduce the global buckling length of a stiffened girder. For these reasons, structural members subject to axial forces can be effectively utilized and material quantity required for a steel deck can be reduced to save construction cost. In this study, the PEA system was verified for its application on a multiple span CSB. The CSB is a four-tower multi-span bridge which has a main span length of 500 m. As high tensile stress was generated at the top of the bridge decks at the mid-span between two main columns, a hybrid deck system for enhancing the bridge deck sections was proposed. While the composite sections made of concrete and steel were used near to the main columns, steel sections were used at the mid-span between two main columns.

Earth to air heat exchangers made by iron, aluminium, copper and poly-ethylene pipe for single greenhouse heating were experimented and blowers. Earth to air heat exchanger was installed by pipelines in earth tube at 70cm depths and air blower was the heating capacity 3kW/h, As the result, Temperature difference due to temperature history of the inlet and outlet air on the various type in earth tube in greenhouse showed that air temperature at the various type in earth tube, comparison tube were make no difference respectively. Under the experimental condition, heat fluxes and heating load were showed 6,800Kcal/h, 19,699kcal/h generally yield of Lactuca Sativa cultured during days of sowing 90day in greenhouse using copper pipe was 170% incleased.

During the last three decades, earth science has been re-conceptualized as an interdisciplinary discipline entitled Earth System Science (ESS), which is based on knowledge of the physical earth system and human impact on the earth. While there is increasing effort to teach earth as a system in K-12 education, teachers' preparedness of to teach earth system is still in its infancy. This article focuses on reviewing the literature of teachers' knowledge of earth systems and of how teachers' knowledge of subject matter affects their teaching practice and pedagogical content knowledge (PCK). First, the study investigated a literature of PCK in general as well as in science teaching. Then this study duscuss what teachers' subject matter knowledge (SMK) is and what it means to be in teaching earth system science. Third, a literature of teachers' knowledge of earth system was reviewed. Finally, a number of suggestions and implications are made as to what teacher education program should do to better prepare future teachers to teach earth systems.

이 연구의 목적은 '지구'에 대한 8학년 학생들의 심상을 탐색하는 것이다. '지구'에 관해 단어와 그리기로 표현된 중학생들의 심상을 지구계 이해 분석틀로 분석하였다. 학생들의 '지구'에 관한 심상은 시각적 이미지를 형성하게 된주된 영향을 미친 경험과 선행 지식에 따라 달라졌다. 특히 간접적 시각 경험에 의한 지구의 전체 모습에 기반을 둔 천문학적 관점과 직접적 시각 경험에 의한 지표의 풍경과 환경에 기반을 둔 일상적 관점에 따라 지구계 이해가 다르게 나타났다. 대체적으로 학생들의 '지구'에 관한 심상은 시각적 경험에 의해 영향을 받은 것으로 보이며 이러한 학생들의 지구계 이해는 단어라는 형식적 언어의 형태보다는 시각적 심상인 그리기로 더 잘 표상되었다. 지구계 하위계 간의 상호작용에서 학생들의 부정적 이미지가 표상되었다.

이 연구의 목적은 우리나라 과학교육 현장의 환경과 현실에 적합한 지구계 주제 중심의 지구과학 모듈을 개발하여 현장에 적용하고 그 효과를 분석하는 것이다. 모듈의 개발을 위해 98명의 인문계 고등학교 학생들을 대상으로 선택된 13개의 지구환경문제에 대한 인식 조사를 실시하였다. 개발된 모듈의 적용에 따른 효과를 조사하기 위해 고등학교 2학년 2개 학급의 76명을 대상으로 정규 지구과학 수업 시간에 적용하였고, 학생들의 활동의 관찰, 면담, 설문지를 통하여 자료를 수집하고 분석하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 모듈은 고등학교 지구과학 I 교과서의 '지구의 구성' 단원에서 다루고 있는 내용을 모두 포함하며, 그 내용을 중심으로 모듈의 주제를 선정하고 세부 활동을 개발하여 구성하였다. 총 7차시(3주)분량의 모듈을 개발하였고, 개발된 모듈을 구성하는 각각의 활동들은 교과서에 순서에 따라 서로 연계가 될 수 있게 구성되었으며, 고등학교 교육과정 해설서에서 제시되어 있는 학습 목표들과 일치하도록 구성하였다. 모듈의 전반부는 지구 환경을 구성하는 요소인 기권, 수권, 암권, 생물권을 이해하고 그 요소들의 특징을 학습하고, 전지구적인 관점에서 이들 요소들의 상호작용이나 인간 활동과의 연계성을 다룬다. 대부분의 활동들은 모둠별 협동학습을 통하여, 학생 주도적인 활동이 되도록 개발되었다. 모듈의 후반부는 4차시로 구성되어 있으며, 지구계에서 일어나는 에너지 순환과 물질의 순환(물, 탄소, 이산화탄소 등)을 통하여 지구계 내의 상호작용을 이해하는 것을 활동 목표로 하였다. 둘째, 개발된 모듈을 정규 지구과학 수업 시간에 적용한 결과를 살펴보면, 개발된 모듈을 통하여 지구환경의 구성요소와 각 권들과 관련된 개념의 학습에 효과적인 것으로 조사되었고, 학생들이 활동들을 통하여 지구계를 구성하는 암권, 수권, 기권, 생물권의 특성과 세부 개념들에 대해 학습하는데 도움이 되었다고 응답하였다. 개발된 지구계 주제 중심 모듈의 학습을 통해서 학생들의 지구환경과 구성요소에 대한 지식을 습득하고, 이해가 향상되었다. 지속적으로 지구계나 지구환경문제를 다루는 모듈이 개발된다면 학생들의 지구과학적 소양의 함양을 향상시킬 것으로 기대된다.

The purpose of this study was to develop a program based on the Earth system based program to help students achieve science literacy. This program was designed to be connected across grade levels, and contents of the program were constructed to have meaningful interdisciplinary context. All the activities in the program were inquiry-based, and understanding of the nature of science was considered essential throughout the program. In addition, appreciation and stewardship for the Earth system were systematically emphasized on any grade level. Design of the program applied U.S. National Science Education Standards for the quality of and conditions for school science programs.

이 연구의 목적은 6명의 예비교사들을 대상으로, 탄소 순환을 이해하는데 적용되는 개념들을 조사하여 지구시스템에 관련된 개념은 무엇인가를 알아보고, 탄소 순환에 대해서 시스템 사고를 적절히 수행하고 잇는지를 조사하는 것이었다. 연구방법은 고등학교 지구과학에서 다루고 있는 “지구의 구성” 단원 중 ‘탄소 순환’과 관련된 질문을 통해, 예비교사들이 진술한 내용을 분석하여 개념의 특성을 조사하였다. 이를 근거로 지구시스템에 관련된 개념을 구성요소로 하여 인과지도를 작성한 수, 시스템 사고의 관점에서 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다, 첫째ㅡ 탄소 순환을 이해하는데 적용된 개념들 중 지구시스템에 대한 관련개념은 모두 42개가 나타났다, 그 중 기권 관련개념은 15개, 생물권 관련개념은 11개, 수권 관련개념은 9개였으며, 암석권 관련개념은 7개였다. 둘째, 인과지도에서 피드백 순환고리는 A와 F 예비교사들에게 2개와 1개가 완성되었으나, A예비교사에게서 완성된 2개의 피드백 순환고리 중 1개는 비과학적 개념연결에 근거하였다. 결론적으로, 연구에 참가한 6명의 예비교사들은 탄소 순환과 관련하여 지구시스템에서 암석권에 대한 이해가 낮으며, 4명은 시스템 사고가 수행되지 않았고, 2명은 시스템 사고를 수행하였으나, 그 수준은 높지 않았다.

본 연구는 R-B & HDDR process를 적용해서 Nd-Fe-B계 회토류 이방성 본드자석의 제조를 위한 기초 데이터를 확보할 목적으로. 환원확산법을 사용해서 Nd-Fe-B계 자석합금분말을 제조하는 데 필요한 금속 Ca에 의한 Nd2O3의 환원반응과 Fe-B합금분말중에서의 Nd확산반응을 조사하였다. 그 결과 Nd2O3의 환원시 필요한 최적의 Ca첨가량은 1000˚C에서 1h동안 R-D 반응후 Nd 및 B원소의 수율관계로부터 이론당량의 1.3배정도가 적량인 것으로 나타났다. 또한 Fe-B합금분말중에 Nd의 확산과 관련된 XRD의 분석결과에 따라 완전한 균질화를 위해서는 1100˚C에서 45min정도의 R-D반응이 필요하였으며, R-D반응에 대한 Nd의 수율도 그 조건에서 최대로 얻어졌다. 그리고 수세후의 최종 분말시료중에 잔류하는 Ca 및 O2량을 ICP발광분석 및 산소분석기에 의해 분석한 결과, 각각의 함유량은 0.17 및 0.42wt%정도가 검출되었다

환원.확산법에 의해 Sm2Fe17Nx 계 희토류 영구자석을 제조하기 위한 기초연구로서, 우선 Sm2Fe17 금속간화합물의 제조를 위하여, 금속 Ca에 의한 Sm2O3의 환원반응과 Fe분말중에 Sm의 확산반응을 검토하였다. 그 결과 전자는 1000˚C이상의 고온의 경우에 매우 빠르게 완료되지만, 후자의 Fe분말의 중심까지 Sm의 확산반응의 완료(완전한 균질화조건)는 1100˚C에서 3h 정도의 R-D 반응이 필요하며, 이 확산반응이 전체반응에 있어서 율속단계임을 알았다. Sm-Fe 계의 금속간화합물들의 성장은 1000˚C이하에서는 SmFe2, SmFe3,Sm2Fe17금속간화합물의 3개의 상이 관찰되었으나, 1100˚C에서는 Sm2Fe17 금속간화합물의 상만이 관찰되었다. 본 연구에서 얻어진 최종시료의 산소 및 Ca량은 각각 0.72wt% 및 0.11wt%이었다.

This research and development analysis provides numerical analysis techniques that can be used conveniently to determining the safety of the current state and to predict the stability in the future. It also seeks to present algorithms of back analysis to develop unified management system for control, prediction, coordination, and information modeling that can reasonably handle appropriate responses to structural behavior at project sites and design changes.

MMOPRG는 게임의 장르적 특성상 플레이어가 게임월드(Game World)의 환경에 매우 큰 영향을 받는다. 따라서 게임월드에 구현되어진 물리적환경은 게이머에게 사실감과 몰입감을 주는 중요한 요소이다. 또한 구현된 물리적 환경이 게임 플레이에 영향을 주는 게임 시스템은 게임 플레이어에게 더 많은 사실감과 몰입감을 줄 수 있다. 본 연구에서는 현재 서비스되고 있는 MMORPG를 중심으로 어떠한 지구환경요소가 구현 되었고, 구현된 지구환경요소가 게임 플레이에 어떠한 영향을 주는 게임시스템이 구현되고 있는지 현황을 조사하였다. 지구환경을 시뮬레이션한 게임 시스템 즉, EESS(Simulative System of Earth Environment)를 디자인하기 위해서는 어떠한 문제점이 있는지 알아보았고, EESS를 좀더 쉬운 방법으로 접근하기 위해서 게임 월드에 구현된 환경의 대기상태, 풍향, 풍속, 일기현상 등의 상태정보를 처리하는 시스템인 '환경정보시스템(Environment Information System)' 개발을 보완기술로 모색하였다.