• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.395-405
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• 2014

A 570 cm-long sediment core was retrieved at $9^{\circ}57^{\prime}N$ and $131^{\circ}42^{\prime}W$ in 5,080 m water depth from the northeast equatorial Pacific and its stratigraphy was established with $^{10}Be/^9Be$ and paleomagnetic measurements. Successive AF demagnetization reveals eight geomagnetic field reversals. In the reference geologic time scale, the eight reversal events correspond to an age of about 4.5 Ma. However, $^{10}Be/^9Be$-based age yields 9.5 Ma at a depth of 372 cm. Such a large discrepancy in determined ages is attributed to an extremely low sedimentation rate, 0.4 mm/kyr on average, of the study core and resultant loss or smoothing of geomagnetic fields. The composite age model reveals a wide range in the sedimentation rate - varying from 0.1 to 2.4 mm/kyr. However, the sedimentation rate shows systematic variation depending on sedimentary facies (Unit II and III), which suggests that each lithologic unit has a unique provenance and transport mechanism. At depths of 110-80 cm with a sedimentation rate of about 0.1 mm/kyr, ancient geomagnetic field reversal events of at least a 1.8 Myr time span have not been recorded, which indicates the probable existence of a hiatus in the interval. Such a sedimentary hiatus is observed widely in the deep-sea sediments of the NE equatorial Pacific.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.373-381
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• 2014

Korea contract Mn-nodule field in the NE equatorial Pacific is composed of seven sectors with average water depths of 4,513-5,025 m. Of the various factors controlling the properties of Mn-nodule, it seems that water depth is likely connected to the chemical composition and occurrence of nodules. To test whether such an assumption held in each sector, we reviewed previous research data accumulated since 1994 for one of the northern sectors (hereafter KR1) where there are stark contrasts in water depth. High-resolution seabed mapping clearly separates a northern part (KR1N) from a deeper southern part (KR1S), cutting across in the middle of the KR1. In addition, significant volcanic activities forming numerous seamounts are distinctive especially in KR1N. In terms of nodule occurrence, manganese nodules in KR1S are comparatively larger (2-4 cm) with a discoidal shape, while those in KR1N are generally small (<2 cm) with poly-lobate and irregular shapes. Nodules in KR1N also have lower Co, Cu, Mn and Ni, and higher Fe contents. The spatial separation in nodule characteristics might be caused by volcanic activities in KR1N rather than water depth contrast. During the formation of the seamounts in KR1N, rock fragments and volcanic ashes as new nuclei of the nodules would have been continuously generated. As a result, the nodules could not grow larger than 2 cm and display the shapes of a newbie (i.e., irregular and poly-lobate shapes). Moreover, significant Fe supply from volcanic activities probably decreases the Mn/Fe ratio, which may lead to the KR1 nodules being misinterpreted as a hydrogenic in origin compared to other sectors where a high Mn/Fe ratio is present.

• Ocean and Polar Research
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• 제36권4호
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• pp.367-371
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• 2014

In early 1990s, the Korean government has launched a deep-sea research program to secure the stable long-term supply of strategic metallic minerals including Cr, Cu and Ni. Through the pioneering surveys, Korea registered $150,000km^2$ of Mn-nodule field in the Clarion-Clipperton area, the NE equatorial Pacific to the international sea-bed authority (ISA) in 1994. Following the ISA exploration code, the final exclusive exploration area of $75,000km^2$ was assigned in 2002, based on results of eight-year researches of chemico-physical properties of nodules, bottom profiles and sediment properties. Since that time, environmental studies, mining technical developments including robot miner and lifting system and establishment of smelting systems were accompanied with the detailed geophysical studies to decipher the priori mining area until 2009. Major points of the recent Korea Mn-nodule program are deployed on a commercial scale until 2015. In order to meet the goals, we developed a 1/5 scaled robot miner compared to commercial one in 2012 and performed a mining test at the water depth of 1,370 m in 2013. In addition, detailed 25,000 scaled mining maps in the priori area, which can provide operation roots of the miner, will be prepared and an environmental-friendly mining strategy will be pursued based on the environmental impact test and environmental monitoring.

• Ocean and Polar Research
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• 제25권3호
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• pp.257-267
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• 2003

Deep-sea bottom photographs acquired in the Clarion-Clipperton fracture zone of the northeast equatorial Pacific were analyzed to reveal the controlling processes for the spatial variation of manganese nodule. The results show that regional-scale occurrence variations of manganese nodule are mainly controlled by primary productivity of surface water, sedimentation rate, and water depth (or carbonate compensation depth). As a result, the diagenetic accretion on nodules increases toward southwest while hydrogenetic accretion increases toward northeast. Considering the northwestward movement of Pacific Plate, this regional-scale variation of manganese nodule occurrence seems to be affected by oceanic environment during the active growth period (Oligocene-Miocene) of Pacific Plate.

• Ocean and Polar Research
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• 제27권1호
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• pp.1-13
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• 2005

The samples for organic carbon analysis were collected between $5^{\circ}\;and\;17^{\circ}N$ along $131.5^{\circ}W$ in the northeast Pacific KODOS (Korea Deep Ocean Study) area. The mean concentration of total organic carbon (TOC) in the surface mixed layer $({\sim}50 m)$ was $100.13{\pm}2.05{\mu}M-C$, while the mean concentration of TOC in the lower 500m of the water column was $50.19{\pm}4.23{\mu}M-C$. A strong linear regression between TOC and temperature $(r^2=0.70)$ showed that TOC distribution was controlled by physical process. Results from the linear regression between chlorophyll-a and TOC, and between chlorophyll-a and particulate organic carbon (POC), decreasing of dissolved organic carbon (DOC) in the surface layer caused by non-biological photo-oxidation process. Below the surface layer, biological production and consumption occurred. DOC accumulation dominated in the depth range of $30{\sim}50m$ and DOC consumption occurred in the depth range of $50{\sim}200m$. TOC was inversely correlated with apparent oxygen utilization (AOU) and TOC/AOU molar ratios ranged from -0.077 to -0.21. These ratios indicated that TOC oxidation was responsible fur $10.9{\sim}30.1%$ (mean 20.2%) of oxygen consumption in the NE Pacific KODOS area. In the euphotic zone, distributions of dissolved and particulate organic matter were controlled by photo-chemical, chemical, biological and physical processes.

• Ocean and Polar Research
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• 제25권2호
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• pp.133-145
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• 2003

Deep-sea surface sediments were collected using a multiple corer at 20 stations of Clarion-Clipperton fracture zone in the northeast equatorial Pacific to understand latitudinal and longitudinal variations of geotechnical properties. There was a distinct latitudinal variation of geotechnical properties in the study area. The northern sediments showed finer grain size, lower water content and porosity, higher bulk density and specific grain density, lower liquid limits and plastic limits than their southern counterparts. The northern sediments are classified into inorganic clays of low plasticity (fat clays) on plasticity charts and normal to active clay on activity chart, whereas, the southern sediments are classified into fine-grained, highly-plastic, inorganic and biogenic silt or organic clays on plasticity chart and normal to very active clay on activity chart. When shear strength are considered, the northern sediments were found to be in unconsolidated states, while the southern ones to be normal to over-consolidated states. These latitudinal variations in sediment characteristics are likely caused by differences in productivity of surface water that controls sediment compositions, sedimentation rates, and grain solubility.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권4호
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• pp.390-399
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• 1999

북동태평양 심해저 생물자원 퇴적물에서 서로 다른 두 종류의 측정기 그리고 선상 및 육상 실험실에서 획득한 베인전단강도(vane shear strength) 자료의 비교 연구를 위하여 다중주상시료 채취기(multiple corer)로 규질 및 탄산질 퇴적물 시료를 채취하였다. 전단강도는 $2.0{\times}2.0$ cm의 베인($90^{\circ}$ four blade vane)이 장착된 수동베인측정기(hand-held vane apparatus, 수동베인) 그리고 회전식 점도계 (rotational viscometer)에 $1.0{\times}0.88$ cm의 베인을 장착하여 구성한 전동베인 측정기(motorized shear vane system, 전동베인)로 측정되었다. 수동베인과 전동베인으로 측정된 전단강도 값들은 코어 깊이에 따라 증가하는 동일한 변화 양상을 보이며, 절대 값도 유의한 차이를 보이지 않는다. 그리고 선상에서 측정된 전단강도 값에 비하여 3개훨월후 실험실에서 동일 장비에 의해 측정한 값들 또한 큰 차를 나타내지 않는다. 한편, 실험실에서 전동베인으로 동일한 코어를 2~4회 반복 측정한 결과 동일한 깊이에서도 측정 지점(hole)에 따라 차이가 나타난다. 또한 한 정점 내에서 서로 다른 코어 시료중 전단강도 값은 상당한 차이를 보이는 경우도 있다. 이는 심해저 주상 퇴적물의 물리적 특성이 생물 교란 작용 등의 영향으로 국부적으로 다르기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 즉 심해저 퇴적물의 전단강도는 선상에서 또는 3개월이 지난 후 실험실에서, 그리고 두 종류의 기기를 사용하여도 깊이에 따른 유의한 차이를 보이지 않고, 오히려 한 코어시료 내의 국부적 물성차이 또는 한 정점 내 지점별 물성차이에 의한 변화 폭이 더 크게 나타낸다.

• 지구물리
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• 제9권4호
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• pp.311-320
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• 2006

웨이브렛(wavelet) 이론을 이용한 디지털 필터를 심해저 광물자원 개발광구 중 KR5 지역의 실제 수심자료에 적용하였다. 이 연구에서는 Linear B-spline 웨이브렛 필터와 Cubic B-spline 함수의 미분 웨이브렛 필터를 사용하였으며, 적절한 변수를 결정하여 필터를 적용하여 선형으로 발달된 해저구릉과 해저곡의 위치 및 해저구릉의 경사면의 방향을 추출하였다. 2-D 행렬의 필터에서 해저구릉의 너비와 길이를 결정하는 필터의 길이와 수를 시행착오를 거쳐 추정하였다. 필터의 적용으로 추출한 특징들은 실제 지형도상 해저구릉과 해저곡과 일치하였다. 필터 적용으로 해저구릉과 해저곡의 형태를 분리하여 추출함으로써 지형분석에 더 많은 정보를 제공하고, 해저구릉의 경사면의 방향과 위치를 도면상에 도시하여 지형 자료 분석에 유용하게 사용된다. 이러한 지형 특성의 분석은 망간단괴의 분포 특성과의 비교를 통하여 심해저 광물자원 채광지역 선정에 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.477-486
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• 2012

북동태평양 대한민국 망간단괴 광구중 하나인 KR1 지역에서 망간단괴의 분포특성을 파악하기 위하여 정밀수심 측량과 망간단괴의 특성(외형, 조직, 크기, 금속함량) 분석을 수행하였다. 작고(<2 cm), 매끄럽고(s-형), 불규칙하고(I-형), Fe의 함량이 높은 망간단괴가 KR1의 북동부(KR1-2) 지역에 우세하게 분포하는 것에 비하여, KR1의 남서부(KR1-1) 지역에서는 상대적으로 Mn, Cu, Ni의 함량이 높고, 크고(2~4 cm), 거칠고(t-형, d-형), 원반형(D-형)의 망간단괴가 우세하게 분포하는 것으로 나타났다. 정밀수심 자료에 의하면 상대적으로 KR1-1 지역은 수심이 깊고(3,838~4,799 m; 평균 4,599 m), KR1-2 지역은 3,940~4,664 m (평균: 4,451 m)의 수심을 보이며 소규모의 해저산이 발달해 있다. KR1 지역에서 나타나는 이러한 수심과 망간단괴에 포함된 Mn, Cu, Ni의 함량과의 상관성은 태평양 전역에 걸쳐 나타나는 일반적인 특성과도 일치한다. 또한 망간단괴의 크기와 형태와 관련하여, KR1-2 지역에 분포하고 있는 소규모 해저산에서부터 망간단괴의 핵으로 사용되는 암편의 공급이 원활하기 때문에 작고 매끄럽고 불규칙한 초기 형태의 망간단괴가 주로 분포하고 있는 것으로 판단된다. 이러한 연구결과는 망간단괴의 분포특성에 있어서, 수심과 더불어 해저지형의 특성이 중요한 변수로 작용할 수 있음을 보여준다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권4호
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• pp.323-337
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• 1999

북동 태평양 한국심해환경연구(Korea Deep-sea Environmental Study, KODES) 지역에서 해저지형과 망간단괴 분포 특성간 관계를 파악하기 위해 예인식 심해저카메라(Deep-Sea Camera)와 광역수심탐사기(multi-beam side scan sonar, SeaBeam2000) 등을 이용해 정밀 지형 및 망간단괴 부존 특성을 연구하였다. 심해 평원으로 알려진 KODES지역 해저면은 북북서-남남동 방향으로 연장된 3개의 능선 및 계곡으로 구성되고, 전반적으로 편평하지만 국부적으로(특히 능선지역에서) 매우 심한 지형변화를 나타낸다. 이러한 지형변화는 100미터에 이르는 절벽, 수(십)미터 깊이의 함몰지 등으로 나타나며, 태평양 지판의 지구조 운동에 따른 능선의 형성, 저충해류에 의한 능선 규질 퇴적물의 침식, 그리고 이에 따른 탄산염 퇴적물의 노출과 용해에 따른 결과로 판단된다. 이러한 지형 변화는 망간단괴 분포 특성에도 영향을 미쳐 연구지역 망간단괴 분포가 해저 지형과 밀접한 관계를 지닌다. 즉, 편평한 계곡지역에는 균일한 망간단괴가 밀집 분포하는 반면 지형 변화가 심한 구릉지대에는 대형 망간단괴(또는 망간각)가 나타나는 등 분포 특성이 복잡하다. 이러한 결과는 망간단괴의 분포가 수심, 표층 퇴적물의 퇴적상, 퇴적층후 또는 음파 투명층의 두께 등 다양한 요인에 따라 달라진다는 기존 보고를 뒷받침하며, 이러한 다양한 요인이 상호 연관되어 망간단괴 형성에 작용하고, 궁극적으로는 태평양 지판의 지구조적 운동이 망간단괴의 분포 특성에 영향을 미칠것으로 생각된다. 한편, 연구지역 중 채광에 유리한 지역은 약 3~4 km 폭을 가지는 편평한 계곡이고, 이러한 적정 채광지역은 북북서-남남동 방향으로 연장된 해저 계곡과 일치할 것으로 예측된다.