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김성용 교수, 2020 한국해양학회 우수논문상 수상
우리 대학 기계공학과/인공지능연구소 김성용 교수가 11월 5일 경주 화백컨벤션센터에서 열린 2020 한국해양학회 추계학술대회에서 물리해양 분야 우수논문상을 수상했다.
김성용 교수는 '준개방형 만에서의 아중규모 조류, 와동류와 잔차류의 표층 순환(Submesoscale surface tidal, vortical, and residual circulations in a semi-enclosed bay)'을 제목으로 해양분야 최고의 국제 학술지인 미국 지구물리학회의 ‘저널 오브 지오피지컬 리서치-오션스 (Journal of Geophysical Research-Oceans)’에 논문을 게재했으며, 아중규모 해양현상의 이해와 규명에 크게 선도하고 기여한 점을 인정받아 수상했다.
이번 논문은 여수해만에서의 해수 유동을 해양관측과 수치모델링을 통해 아중규모 조류, 와동류 및 잔차류의 주요한 표층 해수 순환과 조류에 의한 에너지의 소진을 주요 내용으로 다루고 있다. 대양에서의 아중규모 현상이 중규모 와동류와 경압불안정성에 의해 발생하는 것과 달리, 연안에서의 아중규모 현상은 조류와 해안선/해저면 경계조건에 기인한 와동류로 나타나는 것을 해양관측 기반 논문으로는 학계 처음으로 보고했다. 또한, 아중규모 에너지의 전환과 소진이 수직방향 혼합에 기인한다는 기존 학계의 이론을 보완해 수직방향의 부력에 의해 아중규모 에너지가 전환되고 소진됨을 세계 최초로 규명했다.
해양 관측기술과 해양유체의 컴퓨터 기반 시뮬레이션 기술의 발달과 함께 해양물리 분야의 아중규모 현상의 연구가 활발히 진행되는 가운데, 김성용 교수의 연구는 해양에너지가 소진되는 경로를 추적해 전지구 에너지 순환 및 항상성 연구에 큰 기여를 할 것으로 평가된다.
한편 이번 연구는 해양수산부산하 해양경찰청의 ‘Big Data 분석을 통한 해역별 해양사고 위험도 평가 및 대응지원시스템 구축 사업’의 지원을 받아 수행됐다.
2020.11.05 조회수 26818 -
김성용 교수, 빅 데이터 통해 아중규모 난류의 고유특성 규명
〈 김 성 용 교수 〉
우리 대학 기계공학과/인공지능연구소 김성용 교수 연구팀이 빅 데이터 분석을 통해 아중규모 난류의 고유한 특성과 원동력을 발견하는 데 성공했다.
이번 연구는 원격탐사장비인 연안레이더와 해색위성을 통해 관측된 해양 표층 대형자료의 빅 데이터 분석을 통해 수 킬로미터 및 수 시간 규모의 해양유체를 이해함으로써 전지구 및 지역 기후변화 예측모델의 개선에 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구는 환경유체 및 지구물리분야 국제 학술지인 ‘저널 오브 지오피지컬 리서치-오션스(Journal of Geophysical Research-Oceans)’ 8월 6일자에 두 편의 연계논문으로 게재됐다.
김 교수 연구팀의 유장곤, 이은애 석사가 각 논문의 1저자로 참여했고, 석사 연구 주제의 일부가 관련분야 최상위 학술지에 출간되는 성과를 달성했다.
2012년 美 항공우주국(NASA)은 ‘영원한 바다(Perpetual Ocean)’라는 위성을 이용한 해양관측 자료를 시각화한 프로젝트를 공개했다. 이는 2년 반에 걸친 바다 표면 흐름의 움직임에 대한 자료를 모아 제작된 것으로 그 모습이 마치 화가 빈센트 반 고흐의 ‘별이 빛나는 밤(The Starry Night)’속 하늘의 배경과 유사해 대중의 흥미를 끌었다.
이 ‘영원한 바다’는 중규모(100km 이상의 공간 규모) 수준의 난류운동을 기반으로 한 것으로 김 교수 연구팀은 중규모보다 더 작고 짧은 시공간 규모인 아중규모(1~100km 및 매 시간 규모)에서 해양 난류를 연구했다.
아중규모 난류는 지구물리유체 및 환경유체 분야에서 큰 관심을 받는 분야로 열과 밀도를 포함한 물리적 혼합 및 난류특성에 대한 연구 뿐 아니라 해양 영양분의 표층으로의 전달 및 적조와 엽록소의 번성 등 해양생물, 생태 및 환경 보존의 주요한 물리적 원인으로 주목받고 있다.
전 세계적으로 아중규모 해양 난류는 주로 컴퓨터를 이용한 수치 모델링 연구로 진행되고 있으나, 시공간으로 급격히 변하는 아중규모의 해양유체를 기존 장비 및 기술로 관측하기에는 어려움이 있어 제한적이고 간헐적인 현장 관측만 가능한 상황이다.
연구팀은 원격탐사장비인 연안레이더와 해색위성을 이용해 관측한 1년간의 해수유동장 및 5년간의 엽록소 농도장을 빅 데이터 분석해 해양난류의 고유한 특성을 입증했다.
연구팀은 해양난류 파수영역(wavenumber) 에서의 에너지 스펙트럼의 기울기 변화를 계절과 공간에 따른 변화 관점에서 분석했다.
이를 통해 아중규모 난류의 순방향과 역방향의 에너지 캐스케이드(energy cascade, 난류운동에서 큰 규모에서 작은 규모 또는 작은 규모에서 큰 규모로 에너지가 이동하는 현상)가 일어나고, 에너지가 투입되는 공간규모가 약 10 km이며 이는 경압불안정성(baroclinic instability, 수평방향으로 밀도 변화가 심할 때 중력장에서 불안정해져 이를 복원하기 위해 난류 현상이 발생하는 상태)에 의한 것임을 입증했다.
김 교수 연구팀의 연구결과는 해양물리, 대기 및 기후변화의 전 지구 고해상도 모델링 분야의 아중규모 물리현상의 모수화(参数化, parameterization)에 대한 중요한 기여를 할 것으로 기대된다. 아중규모의 원리를 이해함으로써 방사능, 기름유출과 같은 해양 오염물 추적 등 실제적이고 다양한 응용이 가능할 것으로 보인다.
또한 이번 연구는 우리나라 동해안 극전선의 가장자리에서 활발하게 생성되는 아중규모 소용돌이와 전선의 장기 관측자료를 이용한 것으로, 국내 연안 레이더 및 해색위성을 이용한 대형자료의 분석과 해양물리 및 물리생물의 상호작용 연구의 활성화에 기여할 것으로 예상된다.
이번 연구는 한국연구재단, 한국해양과학기술원 해양위성센터, 해양경찰청 연구센터의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 고흐의 별이 빛나는 밤과 NASA 가 제작한 영원한 바다 사진
그림2. 에너지 스펙트럼의 기울기 변화에 따른 에너지의 순방향 및 역방향 캐스케이드와 에너지가 투입되는 공간 규모를 보여주는 예
그림3. 동해에서 해색위성을 이용해 관측된 표층 엽록소 농도장에서 표현된 아중규모 난류 유동의 예
그림4. 임원지역 표층 해수유동장과 울릉도 남부지역 표층 클로로필 농도장
2018.08.13 조회수 11721 -
김성용 교수, 국제 해색과학회의(IOCS) 기조강연
김 성 용 교수
우리 대학 기계공학과 김성용 교수가 15일 美 샌프란시스코에서 열리는 국제 해색과학회의 (IOCS; International Ocean Color Science Meeting)에서 ‘정지궤도 해색위성자료를 이용한 아중규모 해양 프로세스 연구’를 주제로 기조강연을 한다.
국제 해색과학회의(IOCS)는 정부간 해양학위원회(IOC) 산하의 국제해색위성전문가그룹(IOCCG : International Ocean-Colour Coordinating Group) 주최로 열린다. 전 세계 해색연구자와 위성개발기관이 모여 해색위성 개발 현황 및 향후 계획을 논의한다.
김 교수는 위성 및 레이더 등 원격 탐사 자료를 이용해 해양의 아중규모(sub-mesoscale) 현상에 대한 해양 와류 및 에너지의 단계적 이용과 관련된 연구를 한 공로로 이번 국제학회에 초청받았다.
김 교수는 해당분야 연구의 권위를 인정받아 22일부터 체코 프라하에서 열리는 26차 국제측지학·지구물리학연합(IUGG) 총회에도 참가해 최근 수행한 아중규모 와류에서의 연직 2차 순환연구에 대해 초청연사로 발표할 예정이다.
2015.06.12 조회수 10244 -
김성용 교수, 젊은 과학자상 수상
우리 학교 해양시스템공학전공 김성용교수가 6일 진해해군사관학교에서 열린 한국해양학회 2014년 추계학술대회 정기총회에서 ‘젊은 과학자상’을 수상했다.
김 교수는 젊은 나이에 연안 해양학과 환경유체분야의 탁월한 연구업적과 국내외에서 활발히 활동해왔다.
특히 아중규모의 표층 해류 관측자료를 분석하고 준관성주기 운동의 시/공간 스케일에 대한 연구내용을 저명한 미국의 지구물리학회 American Geophysical Union(AGU)의 Journal of Geophysical Research-Oceans에 논문으로 출간한 점을 크게 인정받았다.
한국해양학회 젊은 과학자상은 해양학분야의 젊은 과학자를 지원 격려하기위해 제정한 상으로, 매년 한국해양학회 학술대회 정기총회에서 수여한다.
2014.11.06 조회수 11151