미래 국가 성장 동력원: 심해저 광물자원개발

박정기,Park, Cheong-Kee 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

鏡面 修整 오프셋 카세그레인 안테나의 設計 및 輻射 特性

최학근,박정기,김규인,Choi, Hak-Kuen,Park, Cheong-Kee,Kim, Kyu-In 대한전자공학회 1990 전자공학회논문지 Vol. No.

本 論文에서는 사이드로브가 낮고 交叉偏波 特性이 우수하며 동시에 效率이 높은 鏡面 修整 카세그레인 안테나를 最適 設計하고 試作했다. 設計를 위하여 設計 데이터를 提示했으며, 試作안테나의 輻射 特性은 側定 結果를 解析 結果 및 設計 目標値와 化較함으로써 그 妥當性을 檢討했다. 試作안테나의 實驗 結果는 效率만 제외하고 設計 目標値에 근접한 것으로 나타났다. In this paper, the shaped offset Cassegrain antenna with low sidelobe, low cross-polar level, and high efficiency is designed. The design data is presented for shaping scheme. The validity of radi-ation characteristics is accomplished by comparing the result of measurement with numerical calculation and design goal. Experimental results of designed antenna are in good agreement with design goal except efficiency.

북동태평양 대한민국 광구 KR1, 2, 5 지역 표층 퇴적물의 물리적 특성 비교

이현복,지상범,박정기,김기현,주세종,오재경,Lee, Hyun-Bok,Chi, Sang-Bum,Park, Cheong-Kee,Kim, Ki-Hyune,Ju, Se-Jong,Oh, Jae-Kyung 한국해양학회 2008 바다 Vol.13 No.3

망간단괴를 상업적으로 개발하기 위해 고려할 사항은 망간단괴의 부존량과 금속함량 외에 채광기의 주행성과 채광시 발생하는 환경충격의 최소화를 들 수 있다. 특히 환경충격의 최소화를 위해 우선 채광지역의 해저면 특성을 이해하는 것은 필수적이다. 해저면의 특성 중 해저퇴적물의 물리적 특성과 전단강도는 주행성과 환경변화를 예측하는 중요한 기준이 된다. 이들 특성을 파악하기 위하여 2004년부터 2006년 사이에 북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대의 대한민국 광구에서 채취한 주상시료 퇴적물의 함수율, 입도, 밀도, 공극률 및 전단강도를 분석하였다. 분석결과, 퇴적물의 물리적인 특성은 경도 변화에 따른 동서간의 차이(KR1과 KR2 차이)보다 위도 변화에 따른 남북간의 차이(KR1 또는 KR2와 KR5 차이)가 뚜렷한 것으로 나타났다. 남쪽 지역의 함수율, 공극비, 공극률은 북쪽 지역보다 높게 나타난 반면에 입자밀도는 남쪽 지역이 북쪽 지역에 비해서 상대적으로 낮게 나타났다. 퇴적물 주상시료의 전단강도는 $0{\sim}10$ cm에서 북쪽 지역이 조금 높지만 10 cm 하부의 깊이에서는 남쪽지역이 뚜렷이 높게 나타났다. 또한 채광기의 정상주행에 필요한 전단강도를 5 kPa라고 가정하면 KR1, KR2, KR5 지역에서 평균적으로 5 kPa에 도달하는 깊이는 각각 18, 13, 10 cm로 나타났다. 채광기가 정상 주행하는 동안 같은 부피의 퇴적물이 교란된다면 함수율이 높은 퇴적물에서 교란되는 퇴적물의 양이 적을 것이다. 또한 채광기의 정상주행에 필요한 전단강도에 도달하는 퇴적층의 깊이가 얕을수록 교란되는 퇴적물의 부피가 작을 것으로 예상된다. 따라서 채광작업은 연구지역 중에서 함수율이 높고 10 cm 하부의 전단강도가 큰 남쪽 지역이 북쪽지역에 비해 유리할 것으로 판단된다. Trafficablility of a miner and potential environmental impacts due to mining activities should be considered in the selection of a commercial manganese nodule mining site. These two factors can be evaluated comparatively with physical properties and shear strength of sea-bed sediments. For the qualitative comparison of potential minig sites in terms of these two factors, physical properties such as water contents, void ratios, porosities, and grain densities, and shear strengths of surface sediments were determined for the three potential manganese nodule mining sites(KR1, KR2, and KR5) in the Korean manganese nodule contract area, northeast Pacific. For the study, sediment samples were collected from 107 stations from 2004 to 2006. The physical properties of surface sediments showed more significant differences between northern(KR1, KR2) and southern(KR5) blocks than between northern blocks(KR1 vs. KR2). Water content, void ratio, and porosity of sediments from KR5 were relatively higher than those from KR1 and KR2. Grain density of sediments from KR5 was relatively lower than those from KR1 and KR2. Shear strengths of the top 10cm sediments were higher in KR1 and KR2, whereas those of the deeper part were highest in KR5 block. Generally, sediments of high water contents are less suspendible than those of the low water contents by benthic disturbances, thus less disturbance is expected in the sediments of high water content by mining activities. In terms of trafficability, the shear strength of sediment below 10 cm deep is more important than shallower part because miner will disturb at least top 10 cm interval of the surface sediments. Base on these results, we conclude that KR5 area will be the best site for commercial mining among three investigated sites in this study.

國內 放送 衛星을 위한 오프셋 파라볼라 안테나의 設計에 關한 硏究

최학근,박성룡,박정기,Choi, Hak-Kuen,Park, Sung-Lyong,Park, Cheong-Kee 대한전자공학회 1989 전자공학회논문지 Vol. No.

Simple formulas for evaluating the radiation characteristics of an offset parabolic antennas are presented. The validity of the proposed equations was verified by comparing the results wit the numerical clculation. The offset parabolic antenna for the domestic broadcasting satellite has been designed by using of simple formulas. The radiation patterns of the desinged offset parabolic antenna show good agreement with experimental results. 오프셋 파라볼라 안테나의 輻射特性을 빠른 시간에 判定할 수 있는 近似式을 제시하고 數値計算 結果와 比較함으로써 그 타당성을 입증하였다. 또한 本 論文에서 導出된 近似式을 사용하여 國內 地形 特性에 적합한 放逆衛星 搭載用 오프셋 파라볼라 안테나를 設計 製作하고 實驗했다. 實驗 結果는 비교적 設計 目標値에 근접하는 것으로 나타났다.

천부지층자료와 심해영상자료를 활용한 망간단괴 분포 특성 연구

고영탁 ( Young Tak Ko ),박정기 ( Cheong Kee Park ),김종욱 ( Jong Uk Kim ),이태국 ( Tae Gook Lee ) 대한지구물리학회 2006 지구물리 Vol.9 No.4

북동태평양 한국 KODOS 연구지역 중 KR1 지역 망간단괴의 지역적인 특성 변화

이현복,김원년,고영탁,김종욱,지상범,박정기,Lee, Hyun-Bok,Kim, Wonnyon,Ko, Young-Tak,Kim, Jonguk,Chi, Sang-Bum,Park, Cheong-Kee 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.5

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. High-resolution bathymetry and physico-chemical properties of manganese nodules were explored to identify the relationship between morphological features and nodule occurrences in the KR1, one of the Korean contract nodule fields located in the NE Pacific. The high-resolution seabed mapping showed that the southwestern sector of the KR1 (KR1-1) was relatively deeper than the northeastern sector (KR1-2) which is occupied by small-scale seamounts. In terms of nodule occurrence, manganese nodules in the KR1-1 were comparatively larger (2-4 cm) with rough surface (t-type) and discoidal shapes (D-type), while those in the KR1-2 were generally small (<2 cm) with smooth surface (s-type) and irregular shapes (I-type). In addition, the nodules in the KR1-1 had higher contents of Cu, Mn and Ni. Such connections of water depths to nodule appearances and metal contents are commonly observed in the Pacific nodule fields. On the other hand, the nodules in the KR1-2 tend to be controled by morphological features. The seamounts in the KR1-2 might continuously provide rock fragments as new nuclei of manganese nodules. As a result, the nodules could not grow over than 2 cm and showed the shapes of a newbie (i.e., smooth surface and irregular shapes). As a result, our observations indicate that occurrence features of manganese nodules could be subjected to water depths and seabed morphology simultaneously.

남서태평양 심해분지 주상퇴적물의 지자기 층서 연구

문재운,김기현,지상범,이근창,도성재,박정기,Moon, Jai-Woon,Kim, Ki-Hyune,Chi, Sang-Bum,Lee, Gun-Chang,Doh, Seong-Jae,Park, Cheong-Kee 한국해양학회 2001 바다 Vol.6 No.3

남서태평양 심해분지에서 채취한 피스톤 코어퇴적물을 대상으로 퇴적시기 및 고환경 변화양상을 알아내기 위하여 고지자기 연구를 수행하였다. 퇴적물의 자화성분은 안정적인 잔류자화로 정자화와 역자화의 극성을 기록하고 있다. 퇴적물의 퇴적시기는 플라이스토세에서 플라이오세 후기에 해당하며 , 퇴적율은 0.63${\sim}$1.85 mm/천년으로 매우 낮은 퇴적율을 기록하고 있다. 퇴적깊이에 따른 대자율의 변화양상은 플라이오세 후기 이후로 자성광물의 유입변화가 있었음을 지시한다. A paleomagnetic investigation was carried out to analyze magnetostratigraphic information and to evaluate the relationship between paleoenvironment and magnetic properties in sedimentary sequences of piston cores recovered from the abyssal basin of the southwestern Pacific. Pateomagnetic results revealed that the sediments had a stable remanent magnetization and recorded both normal and reversal polarities. The age of sediments was from late Pliocene and Pleistocene determined by matching the polarities with the geomagnetic time scale. The sedimentation rates were in the range of 0.63-1.85 mm/$10^3$ year which were extremely low rates. The results of the paleomagnetic analyses indicated that intervals of the magnetically stable layers as well as high value of susceptibility were significantly affected by the input changes which resulted input of large-quantity materials of relatively stable magnetic carriers.

한국심해연구(KODOS) 94해역의 퇴적물내에서 산출된 방산충 군집에 관한 연구

김기현(Ki-Hyune KIM),박정희(Jeong-Hee PARK),박정기(Cheong-Kee PARK) 한국고생물학회 1994 고생물학회지 Vol.10 No.2

해저면 영상 관찰을 통한 망간단괴 채광 장애지역 분포 특성 연구

김현섭 ( Hyun Sub Kim ),정미숙 ( Mee Sook Jung ),박정기 ( Cheong Kee Park ),고영탁 ( Young Tak Ko ) 한국지구물리탐사학회 2007 지구물리와 물리탐사 Vol.10 No.3

북동태평양 클라리온-클리퍼톤 균열대 지역의 해저평원에는 여러 유용 금속을 함유한 망간단괴가 다량 분포하는 것으로 알려져 있다. 심해저카메라(DSC)를 이용하여 지형과 단괴 부존량과의 상관관계를 제시하는 연구 결과마다 단괴생산 유망 지역의 단괴부존량과 지형과의 관계를 다르게 설명하고 있다. 또한, 수중에 위치하는 DSC 위치추정 방법론에 대한 정확한 근거가 명확하게 제시되지 않았다. 북동태평양 대한민국 심해연구(KODOS) 지역에서 현장탐사를 수행하여 지형에 따른 단괴 채광조건의 변화를 관찰하였다. 이 연구에서는 망간단괴 분포 경향 및 채광가능지역을 분석하고자 할 때, DSC를 이용한 근접 해저면 영상관찰 방법의 활용가능성을 제시하고자 하였다. 이를 위해 해저산이 없는 심해평원지역인 KODOS 지역의 남쪽구역(132°10`W, 9°45`N 부근)에서 DSC 영상으로부터 단괴 부존량을 추출하고 다중빔음향측심기를 사용하여 해저면 수심 변화를 동시에 측정하였다. 또한, DSC 수중 위치추정의 정확성을 제고하고자, DSC 위치 계산 방식에 적절한 가정을 도입하였고, DSC 측선의 교차점에서 측정한 부존량을 이용하여 간접적으로 위치 추정의 정확도를 검증하였다. DSC 영상을 관찰하면 단괴 및 퇴적물뿐만 아니라 해저면의 함몰지역인 균열대를 다수 발견할 수 있다. 또한, DSC 영상을 통해 관찰된 해저 균열대의 발견시간 자료로 부터 채광 장애지역으로 예상되는 균열대의 위치 추정을 시도하였다. 분석 결과 채광장비가 주행할 수 없는 채광 장애지역은 해저사면과 해저구릉지역임을 확인할 수 있었다. It is well known that manganese nodules enriched with valuable metals are abundantly distributed in the abyssal plain area in the Clarion-Clipperton (C-C) fracture zone of the northeast Pacific. Previous studies using deep-sea camera (DSC) system reported different observations about the relation of seafloor topographic change and nodule abundance, and they were sometimes contradictory. Moreover, proper foundation on the estimation of DSC underwater position, was not introduced clearly. The variability of the mining condition of manganese nodule according to seafloor topography was examined in the Korea Deep Ocean Study (KODOS) area, located in the C-C zone. In this paper, it is suggested that the utilization of deep towing system such as DSC is very useful approach to whom are interested in analysing the distributional characteristics of manganese nodule filed and in selecting promising minable area. To this purpose, nodule abundance and detailed bathymetry were acquired using deep-sea camera system and multi-beam echo sounder, respectively on the seamount free abyssal hill area of southern part (132°10`W, 9°45`N) in KODOS regime. Some reasonable assumptions were introduced to enhance the accuracy of estimated DSC sampling position. The accuracy in the result of estimated underwater position was verified indirectly through the comparison of measured abundances on the crossing point of neighboring DSC tracks. From the recorded seafloor images, not only nodules and sediments but cracks and cliffs could be also found frequently. The positions of these probable unminable area were calculated by use of the recorded time being encountered with them from the seafloor images of DSC. The results suggest that the unminable areas are mostly distributed on the slope sides and hill tops, where nodule collector can not travel over.

곡률 계산에 의한 해저면 지형요소 추출 기법 개발

김현섭 ( Hyun Sub Kim ),정미숙 ( Mee Sook Jung ),박정기 ( Cheong Kee Park ) 한국지구물리탐사학회 2007 지구물리와 물리탐사 Vol.10 No.3

해저면에 반복적으로 나타나는 특정 지형요소를 추출할 수 있는 곡률계산법을 개발하여 태평양 심해 평원지역의 수심자료에 적용하였다. 선형 최소자승오차법을 사용하여 해저면을 임의의 2차원 곡면으로 구성할 수 있으며, 해당 곡면의 곡률은 결정된 2차항 계수간의 관계를 이용하여 고유값(eigen value)을 통해 계산하였다. 곡률의 크기와 부호 변화는 해저구릉, 해저계곡과 같이 해저면 지형의 기하학적 형태에 따라 다르게 나타났다. 곡면 구성에 참여하는 자료의 개수에 따른 반응을 비교하여 최적의 곡면 크기를 설정하였고, 계산된 곡률과 지형요소간의 대응관계를 설정하기 위한 최적의 한계값을 실제 자료와의 비교를 통해 결정하였다. 또한, 배경잡음에 민감하게 반응하는 기존 곡률 계산 방법을 개선하여 고유값의 합을 사용하는 새로운 곡률 계산법을 적용한 결과 추출한 지형요소간의 주향방향 연장성을 향상시킬 수 있었다. 곡률계산에 의한 지형요소 추출법은 망간단괴 채광 가능지역 추출을 위한 효과적인 방법임을 확인할 수 있었다. A seafloor curvature measurement method was developed to extract redundant topographic features from the multi-beam bathymetry data, and then applied to the data of abyssal plain area in the Pacific. Any seafloor might be modeled to a quadratic surface determined in a linear least squares sense, and its curvature could be derived from the eigen values related with quadratic model parameters. The curvature`s magnitude as well as polarity showed distinct relationship with geometric characteristics of the seafloor like as ridge and valley. From the investigation of curvature`s variation with the number of data in the quadratic surface, the optimal size of data aperture could be applied to real bathymetry data. The application to real data also required the determination of the accompanying threshold values to cope with corresponding topographic features. The calculation method of previous studies were reported to be sensitive to the background noise. The improved curvature measurement method, incorporating the sum of eigen values has reduced unwanted artifacts and enhanced ability to extract lineament features along strike direction. The result of application shows that the curvature measurement method is effective tool for the estimation of a possible mining area in the seamount free abyssal hill area.