• 과학교육연구지
• /
• 제46권2호
• /
• pp.165-177
• /
• 2022

본 연구는 포천 한탄강 지질공원에 대한 야외학습 프로그램을 개발하기 위하여 Orion의 야외학습 모형을 적용하여 개발하였다. 야외학습 지점은 포천 한탄강 지질공원의 지질명소 중 화적연과 비둘기낭 폭포로 선정하였다. 준비 단계 6종, 야외학습 단계 2종, 정리 단계 2종의 총 10종의 자료를 개발하였으며, 예비수업에 적용하고 설문 조사를 하였다. 준비 단계에서 인지적, 심리적, 지리적 요소를 고려하여 생소함의 공간을 줄이는 데 도움이 되도록 구성하였다. 야외학습 단계에서는 학생들이 교육과정과 연계된 학습 개념을 과학적 방법으로 습득하고 과학에 대한 흥미를 높일 수 있도록 설계하였다. 정리 단계에서는 학생들이 야외에서 관찰한 지질학적 현상을 정리하고 포천 한탄강 일대의 지사를 유추하는 데 도움이 되도록 구성하였다. 개발된 야외학습 프로그램을 예비수업에 적용하여 학생 설문 결과를 바탕으로 각 학습 지점에서 학생들의 과학에 대한 흥미를 키워줄 수 있는 관찰 활동에 충분한 시간을 주도록 수정하였다. 또한, 전문가 타당도 검사를 바탕으로 야외학습 단계의 학습 요소와 교육과정과의 연계를 고려하여 융합적 사고가 촉진될 수 있는 발문을 보완하였다. 본 연구에서 개발한 포천 한탄강 지질공원에 대한 야외학습 프로그램은 야외 지질학습을 통해 학생들의 과학에 대한 흥미와 과학적 태도를 높여줄 수 있었다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.603-613
• /
• 2017

이 연구의 목적은 지속가능발전교육(ESD, Education for Sustainable Development)을 적용하여 초등학교 과학 교과서 지질관련 단원인 '화산과 지진'단원의 학습 내용을 재구성하여 지속가능발전 및 지질 개념을 학생들이 알기 쉽게 습득하도록 탐구 학습 모듈을 개발하고 그 효과를 검증하는 것이었다. 이를 위해 초등학교 3~4학년군의 '화산과 지진' 단원을 선정하여 탐구학습 모듈을 개발하였다. 개발한 탐구학습 모듈은 교과서 1종과 교사용 지도서 1종으로 초등학교 4학년 1개 반에 투입하여 효과를 검증하였다. 연구 결과 학생과 교사 모두 새로 구성한 학습모듈은 학생들에게 ESD의 관점을 이해할 수 있는 기회를 제공하였으며, 새로 구성한 학습모듈을 통해 과학학습을 흥미롭게 수행할 수 있었다고 응답하였다. 더불어 화산과 지진과 같은 환경에 대한 관심이 높아졌으며, ESD 관점에 대한 명시적인 학습 발문과 내용 제시는 학생들의 인식 변화와 학습 개념 이해에 도움을 주었다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 세계적인 교육의 흐름에 맞춰 ESD에 대한 관점이 우리나라 교과서에도 명시적으로 반영되어 학생들이 미래를 준비하는 생각을 갖게 해줄 필요가 있음을 보여주는 것이라 할 수 있다.

• 지질공학
• /
• 제33권2호
• /
• pp.335-353
• /
• 2023

본 논문은 고준위방사성폐기물 처분시설 부지선정 과정의 해외사례를 알아보고, 각 나라별 부지선정 과정 각 단계에서 고려되는 항목을 알아보는 데 중점을 두었다. 부지선정 과정은 지역 주민들의 의견이 반영되는 시기와 각 나라별 지질학적 상황에 따라 선별기준이 서로 다르다. 처분 선도국의 경우 부지를 선정하는 방식을 크게 세 가지로 나누어 볼 수 있는데, 첫 번째는 정부 주도의 부지선정 후 주민동의를 통해 부지를 선정하는 방식이고, 두 번째는 기존 조사자료를 바탕으로 배제지역을 제외한 후 지역사회와의 지속적인 소통을 통해 부지를 선정하는 방식이고, 세 번째는 자발적 참여 의사를 밝힌 지역사회를 대상으로 부지선정을 하는 방식이다. 첫 번째 방식에 해당하는 미국의 경우 총 6단계의 부지선정 단계를 통해 네바다주의 Yucca Mountain을 최종 처분부지로 선정하였으나 주지사와 환경단체의 반대로 중단된 상태이다. 두 번째 방식에 해당하는 스웨덴, 스위스, 독일의 경우 총 3단계의 부지선정 단계를 통해 부지를 선정한다. 스웨덴과 스위스는 부지선정을 완료했으며 독일은 현재 3단계 중 1단계의 Step 2를 진행 중이다. 세 번째 방식에 해당하는 영국의 경우 총 6단계의 부지선정 단계를 계획하여 선정 과정을 진행하다가 지역사회의 참여저조로 중단되었으며, 그 이후 지역사회와 협력하기 위한 프로세스를 추진 중이다. 우리나라의 경우에는 2030년부터 원전 내 사용후핵연료 임시 저장시설이 포화 되기 시작하므로 부지선정 추진이 필요하다. 법과 제도를 확정하는 것을 우선으로 하여, 부지선정을 추진하고 이 과정에서 투명한 절차로 과학적 근거에 기반하여 지역사회와의 지속적인 소통을 통해 부지선정을 추진해 나가야 할 것이다.

• 광물과 암석
• /
• 제36권2호
• /
• pp.95-106
• /
• 2023

석영(SiO₂)은 지각의 암석을 형성하는 주요 광물 중의 하나이다. SiO₂의 원자 구조는 다양한 마찰 과정에서 변화할 수 있다. 비정질화, 수화 및 실리카겔 형성을 수반하는 석영 암석의 마찰 감소는 지진 및 관련 현상에 대한 광물학적 통찰력을 제공한다. 볼 밀링과 회전 전단 실험을 이용하여 상기 현상의 광물학적 기원이 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 밀링 과정에서의 다양한 변수를 고려하여 SiO₂의 비정질화를 위한 볼 밀링의 최적 실험 조건을 결정하였다. 높은 밀링 속도에서 볼 밀링 시간이 증가함에 따라 SiO₂의 결정도는 점차 감소하여 비정질화되었다. 밀링 매체의 마모 정도와 SiO₂의 비정질화에 미치는 영향은 서로 다른 밀링 재료(ZrO₂, stainless steel)를 사용하여 분석하였다. 밀링 시간이 증가함에 따라 볼의 마모량이 증가하였다. 또한 볼에서 마모된 스테인리스스틸 입자는 비정질화되는 SiO₂와 상호작용하여 Si-O-Cr을 형성하는 경향이 있다. 이러한 결과는 SiO₂와 같이 비교적 경도가 높은 다양한 물질들의 볼 밀링에 의한 원자 구조의 변화 과정을 이해하고, 다양한 지질학적 마찰 과정을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제44권3호
• /
• pp.236-252
• /
• 2023

지구과학 II 및 한국지리 교과서는 '한반도의 지질'과 관련된 내용을 공통적으로 중요하게 다루고 있다. 이 연구는 지구과학 II 및 한국지리 교과서에 제시된 '한반도의 지질' 관련 내용의 차이를 분석하고, 차이가 있다면 최신 과학 지식과의 일치 여부를 비교하기 위한 것이다. 이를 위하여 2015 개정 교육과정에서 발간된 교과서 7종(지구과학 II 4종, 한국지리 3종)을 분석 대상으로 선정하고, 한반도의 지체구조, 지질 연대 자료 및 지질시대별 지질학적 특성의 설명 텍스트에 대한 차이를 비교하였다. 분석 결과, 한반도의 지체구조와 관련된 용어, 명칭, 분포 범위에서 교과서 간에 불일치 사례가 발견되었다. 한반도의 지질 연대 자료도 불일치 사례를 보였는데, 한국지리 교과서의 경우 오래된 자료를 인용하여 최신 과학 지식과의 차이를 보였다. 또한, '한반도의 암석 분포', '평안누층군의 특징', '고생대의 대결층'에 대한 설명 텍스트에서 불일치 사례가 발견되었다. 지구과학 및 지리 교과는 중복되는 내용 요소가 많기 때문에 교과 간의 내용 차이를 최소화하는 노력이 필요하며, 이를 위해서는 최신의 과학 지식을 반영한 적절한 내용을 선정하여 교과에 관계없이 일관성 있게 제시하는 것이 중요하다.

• Journal of Radiation Protection and Research
• /
• 제48권2호
• /
• pp.59-67
• /
• 2023

Background: This study aims to reevaluate natural radiation exposure, following up on our previous study conducted in 2019, and to assess the associated risk of lung cancer to the public residing in the gold mining areas of Betare-Oya, east Cameroon, and its vicinity. Materials and Methods: Gamma-ray spectra collected using a 7.62 cm×7.62 cm in NaI(Tl) scintillation spectrometer during a car-borne survey, in situ measurements and laboratory measurements performed in previous studies were used to determine the outdoor absorbed dose rate in air to evaluate the annual external dose inhaled by the public. For determining internal exposure, radon gas concentrations were measured and used to estimate the inhalation dose while considering the inhalation of radon and its decay products. Results and Discussion: The mean value of the laboratory-measured outdoor gamma dose rate was 47 nGy/hr, which agrees with our previous results (44 nGy/hr) recorded through direct measurements (in situ and car-borne survey). The resulting annual external dose (0.29±0.09 mSv/yr) obtained is similar to that of the previous study (0.33±0.03 mSv/yr). The total inhalation dose resulting from radon isotopes and their decay products ranged between 1.96 and 9.63 mSv/yr with an arithmetic mean of 3.95±1.65 mSv/yr. The resulting excess lung cancer risk was estimated; it ranged from 62 to 216 excess deaths per million persons per year (MPY), 81 to 243 excess deaths per MPY, or 135 excess deaths per MPY, based on whether risk factors reported by the U.S. Environmental Protection Agency, United Nations Scientific Committee on the effects of Atomic Radiation, or International Commission on Radiological Protection were used, respectively. These values are more than double the world average values reported by the same agencies. Conclusion: There is an elevated level of risk of lung cancer from indoor radon in locations close to the Betare-Oya gold mining region in east Cameroon. Therefore, educating the public on the harmful effects of radon exposure and considering some remedial actions for protection against radon and its progenies is necessary.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제34권4호
• /
• pp.449-459
• /
• 2023

The design and development of underground nuclear waste repositories should cover the performance evaluation of the different components such as the construction materials because the long term stability will depend on their response to the surrounding conditions. In South Korea, Gyeonju bentonite has been proposed as a candidate to be used as buffer and backfilling material, especially in the form of blocks to speed up the construction process. In this study, various cylindrical samples were prepared with different dry density and water content, and their physical and mechanical properties were analyzed and correlated with X-ray CT observations. The main objective was to characterize the samples and establish correlations for non-destructive estimation of physical and mechanical properties through the utilization of X-ray CT images. The results showed that the Uniaxial Compression Strength and the P-wave velocity have an increasing relationship with the dry density. Also, a higher water content increased the values of the measure parameters, especially for the P-wave velocity. The X-ray CT analysis indicated a clear relation between the mean CT value and the dry density, Uniaxial Compression Strength, and P-wave velocity. The effect of the higher water content was also captured by the mean CT value. Also, the relationship between the mean CT value and the dry density was used to plot CT dry densities using CT images only. Moreover, the histograms also provided information about the samples heterogeneity through the histograms' full width at half maximum values. Finally, the particle size and heterogeneity were also analyzed using the Madogram function. This function identified small particles in uniform samples and large particles in some samples as a result of poor mixing during preparation. Also, the μ_max value correlated with the heterogeneity, and higher values represented samples with larger ranges of CT values or particle densities. These image-based tools have been shown to be useful on the non-destructive characterization of bentonite samples, and the establishment of correlations to obtain physical and mechanical parameters solely from CT images.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권1C호
• /
• pp.25-31
• /
• 2006

대부분의 설계지침서에서는 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력을 산출하기 위하여 암석의 일축압축강도를 사용한다. 그러나 최근에 도로교 설계기준 해설(대한토목학회, 2001)과 AASHTO 설계지침서(2000)에서는 현장조건을 보다 잘 반영할 수 있도록 RQD를 적용하여 산출한 암반의 일축압축강도를 사용하도록 개정되었다. 그런데 RQD를 이용하여 암반의 일축압축강도를 산정하는 식을 국내의 주요 기반암에 적용하는 데에 문제가 제기되었고, 여기에는 RQD 자체의 문제점, 즉 지하수, 절리면 상태 등을 반영하지 못한다는 점도 포함되었다. 결국 도로교 설계기준 해설(2001)은 암석의 일축압축강도를 이용하여 주면저항력을 산정하는 방법으로 다시 개정되었다(한국도로공사, 2002). 본 연구에서는 암석의 일축압축강도와 현장 암반의 일축압축강도를 연관시키는 수단으로 제시되어 있는 기존의 여러 방법을 비교 검토하였으며, 이 가운데 신뢰도가 있는 것으로 평가되고 있는 Hoek-Brown 파괴 규준을 이용하여 암반의 일축압축강도 추정식을 제시하였다. 또한 이를 이용하여 암반에 근입된 현장타설말뚝의 주면저항력 예측 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 현장타설말뚝의 재하시험 데이터를 이용하여 기존의 여러 방법으로 구한 주면저항력과 비교한 결과 신뢰도가 있음을 알 수 있었다.

• 광물과 암석
• /
• 제36권3호
• /
• pp.199-212
• /
• 2023

확산은 지구물질은 물론 운석과 같은 우주물질의 원소 및 동위원소 연구에서 매우 유용하게 활용될 수 있다. 고온의 태양계 성운에서 일어난 확산과 상대적으로 저온의 소행성에서 일어난 열수 변질 과정에서의 확산 양상은 다르기 때문에 광물에 기록된 원소 및 동위원소 확산에 대한 모델 수립은 초기 태양계 진화를 이해하는데 있어 특히 중요하다. 광물 입자 경계를 따라 일어나는 빠른 입계 확산은 닫힌계에서 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환을 수치 모델화하는데 유용하며, 본 연구에서는 유한차분법을 이용하였다. 수립된 빠른 입계 확산 수치 모델은 1) CH 콘드라이트의 아메바 형태 감람석 집합체(amoeboid olivine aggregate; AOA)내 사장석의 마그네슘-26(²⁶Mg) 동위원소 조성 변화와 2) CO 콘드라이트의 콘드률, AOA, 기질 구성 광물간 Fe-Mg 상호 확산에 적용되었다. 빠른 입계 확산을 통해 광물 결정의 표면에서는 평형상태에 도달할 수 있다는 가정에 기반해서 평형상태 동위원소 질량 분배(equilibrium isotopic fractionation)와 평형상태 원소 분배(equilibrium partitioning)도 수치 모델에 포함하였다. 모델을 통해 닫힌계를 구성하는 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환과 확산으로 실제 운석에서 관찰된 원소 및 동위원소 조성 분포를 설명할 수 있음을 보였다. 또한 암석을 구성하는 광물이 여러 종류일 경우에 폐쇄 온도는 확산이 가장 느린 광물종에 의해서만 결정되는 것이 아니라 전체 광물들의 함량비에도 크게 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
• /
• 제56권5호
• /
• pp.515-532
• /
• 2023

벤토나이트는 고준위 방사성폐기물 처분을 위한 심층처분 시스템에서 처분용기와 암반 사이를 메우는 완충재로 고려되는 팽창성 점토이다. 벤토나이트는 높은 양이온교환능과 비표면적을 가지고 있기 때문에, 처분용기로부터 핵종이 누출될 경우, 수착하여 암반으로의 유출을 지연시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 여러 선행연구에서 8종류의 벤토나이트를 사용하여 수행된 U, Am, Se, Eu 핵종의 수착실험 및 모델 자료를 취합하고, 각 연구에서 설정된 실험 조건들을 기반으로 열역학적 수착모델의 특성을 평가하였다. 핵종과 벤토나이트 간의 수착 거동 해석에 중요한 역할을 하는 열역학적 수착모델은 벤토나이트의 광물학적 특성뿐만 아니라 핵종 농도, 용액의 이온강도, 주 양이온, 온도, 고액비, 용존 탄산 농도 등 세부적인 실험 조건과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 특정 실험 조건에서 수행된 수착실험 및 모델의 최적화로 제안되는 수착 반응식과 반응상수가 다양한 환경 조건에 적용하기에 불확실성이 크다는 것을 의미한다. 따라서, 심층처분 시스템에 적용가능한 열역학적 수착모델을 구축하기 위해서는 현장 조사 및 실험이 함께 수행되어야 한다.