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ISSN : 1225-6692(Print)
ISSN : 2287-4518(Online)
Journal of the Korean earth science society Vol.41 No.5 pp.490-503
DOI : https://doi.org/10.5467/JKESS.2020.41.5.490

Analysis of Misconception on the North Korea Cold Current in Secondary-School Science and Earth Science Textbooks

Kyung-Ae Park1,2*, Jae Yon Lee3, Eun-Young Lee1, Young Ho Kim4, Do-Seong Byun5
1Department of Earth Science Education, Seoul National University, Seoul 08826, Korea
2Research Institute of Oceanography, Seoul National University, Seoul 08826, Korea
3Chungdam Middle School, Seoul 06010, Korea
4Department of Oceanography, Pukyong National University, Busan, 48513, Korea
5Ocean Research Division, Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, Busan, 49111, Korea
*Corresponding author: kapark@snu.ac.kr
August 5, 2020 August 19, 2020 August 19, 2020

Abstract


Oceanic current and circulation have played an important role as regulators of the earth’s energy distribution. The science and earth science textbooks for secondary schools based on the 2015 revised curriculum included a misconception of the seasonal variation of the North Korea Cold Current (NKCC) among the currents around the Korean Peninsula. To analyze this, the contents related to the NKCC were collected in the textbooks of five middle and six high schools, and a questionnaire survey was conducted on 30 middle school science teachers. The survey consisted of questions about whether the textbook mentions the NKCC and whether there is an error in the concept of the temporal variation of the NKCC, and the teachers’ free opinions related to the NKCC were collected. The textbooks suggest that the NKCC is strongest in winter, which is not consistent with scientific findings so far. In fact, there is scientific evidence that the NKCC is the strongest in the summer. In this study, the causes and processes of misconceptions were investigated. According to an analysis of the survey, most teachers had an knowledge that the NKCC is stronger in winter. These errors began with a misconception of the terms, which teachers had imprinted on their memory as firm knowledge. These misconceptions originated from the knowledge that teachers themselves acquired from their secondary school years and have long been transferred back to teachers and students without revising the misconceptions of textbooks. This situation is expected to have a seriously recurrent structure that produces students’ serious misconceptions in the future. Therefore, this study summarizes existing results on the seasonal variability of the NKCC and suggests the necessity for re-education to improve teachers’ professionalism and to eliminate the misconceptions of teachers and students.



중등학교 과학 및 지구과학 교과서 북한한류 오개념 분석

박 경애1,2*, 이 재연3, 이 은영1, 김 영호4, 변 도성5
1서울대학교 지구과학교육과, 08826, 서울특별시 관악구 관악로 1
2서울대학교 해양연구소, 08826, 서울특별시 관악구 관악로 1
3청담중학교, 06010, 서울특별시 강남구 압구정로 61길 36
4부경대학교 해양학과, 48513, 부산광역시 남구 용소로 45
5국립해양조사원 해양과학조사연구실, 49111, 부산광역시 영도구 해양로 351

초록


해류와 해양 순환은 지구의 에너지를 분배하는 조절자로서 중요한 역할을 하고 있다. 2015 개정 교육과정에 기 반한 중등학교 과학 및 지구과학 교과서에는 한반도 주변 해류 중 북한한류의 계절변동성에 대한 오개념을 포함하고 있 는 것으로 드러났다. 이를 분석하기 위하여 중학교 5종, 고등학교 6종 교과서에 제시되어 있는 북한한류와 관련된 교과 내용을 수집하였으며, 중등학교 과학교사 30인을 대상으로 해류와 북한한류에 관한 설문 조사를 실시하였다. 설문 내용 은 교과서에서 북한한류에 대해서 언급하고 있는지, 북한한류의 시간변동성에 대한 개념의 오류가 있는지에 관한 질문으 로 구성하였고, 북한한류와 관련된 자유로운 의견을 수집하였다. 교과서에서는 북한한류의 유속이 겨울에 강하다고 제시 되어 있는데, 이는 그동안 장기간의 과학계의 연구 결과와는 정반대로 배치되는 결과이다. 북한한류의 세기는 여름에 강 함에도 불구하고 겨울에 강하다고 교과서에서 제시하고 있는 것에 대한 오개념의 원인과 형성 과정을 조사하였다. 교사 대상 설문을 분석한 결과, 대부분의 교사들이 북한한류의 세기가 겨울에 강하다는 지식 오류를 가지고 있었다. 이는 교 사들이 가지고 있는 용어에 대한 오개념에서 출발하여 교사들의 확고한 지식으로 각인되어 있었다. 이러한 오개념은 교 사 자신이 중등학교 재학시절부터 획득한 지식에서 기원하였고, 교과서의 오개념은 수정되지 않은 상태로 오랫동안 교사 와 학생들에게 전달되고 있었다. 이러한 상황은 향후 학생들의 오개념을 재생산하는 구조를 가질 수 있을 것으로 예상 된다. 따라서 본 연구는 교사 및 학생들이 가지고 있는 북한한류의 계절변동성에 관한 오개념을 단절하기 위하여 기존 의 과학적 연구 결과들의 요약하였고, 교과서 수정의 필요성과 교사 전문성 신장을 위한 재교육의 필요성을 제안하였다.



    Ministry of Oceans and Fisheries

    서 론

    해양은 지구상에 존재하는 가장 큰 열의 저장고이 며 지구환경 및 기후 변화의 급격한 변화와 관련된 열적 불균형을 조절하고 있다(IPCC, 2014). 해양의 다양한 역할 중 가장 중요한 임무를 담당하고 있는 것이 해류이다. 해류는 에너지의 불균형을 해소하기 위한 역학적 조절자로서 연안에서는 작은 규모로 나 타나며, 전 대양에서는 광범위한 공간 범위에서 큰 순환의 형태를 구성하고 있다. 또한, 해류는 대기와 활발한 해양-대기 상호작용을 통하여 온난화와 기후 변화에 큰 역할을 하고 있다. 한반도 주변 해역은 유 라시아 대륙의 시베리아 기단과 같은 거시규모의 대 기변동에 영향을 받는 동시에, 북태평양의 북태평양 고기압과 같이 해양 및 대기의 변화에 의해 부단한 영향을 받으며, 장기간동안 변화를 거듭하고 있다. 이러한 한반도 주변의 해류들은 기상과 기후, 나아가 서는 전 세계에서 가장 활발한 동북아시아의 수산 활동, 경제 활동, 산업 활동에 지대한 영향을 미치고 있다.

    한반도 주변의 동해, 황해, 동중국해에는 쿠로시오 해류, 대마난류, 동한난류, 북한한류, 연해주한류, 황 해난류, 서한연안류, 제주난류 등 다양한 해류들이 존재한다(Chang et al., 2004;Park et al., 2018). 북 한한류는 북한의 동해안을 따라 남하하는 저염 저온 수로 구성되어 있다(e.g., Kim and Kim, 1983;Kim and Min, 2008). 그런데 중등학교 교과서는 이러한 북한한류의 계절변동성에 관한 일반적인 과학적 지식 에 어긋나는 내용을 제시하고 있어서 다양한 형태의 문제를 야기할 소지가 크다. 교과서는 교사와 학생들 이 획득할 수 있는 지식의 통로이기 때문에 정확한 정보를 제공하여야 한다. 최근 2015 개정교육과정을 기반으로 집필된 지구과학 교과서도 북한한류에 관한 심각한 오류를 여전히 내포한 채 학생 및 교사들에 게 보급되고 있었다.

    과학 교과서는 학생들이 지식을 습득할 수 있는 가장 큰 통로이기 때문에 과학적 사고력, 과학적 탐 구능력, 과학적 문제 해결력, 과학적 의사소통 능력, 과학적 참여와 평생 학습능력 등의 과학과 핵심역량 을 함양하도록 해야 한다(Song and Na, 2015). 이러 한 다양한 과학적 능력을 함양하기 위해서는 과학적 지식을 효과적으로 학습할 수 있는 자료를 제공하여 야 한다. 대표적인 수단이 과학 교과서이다. 교과서 는 과학적 사고를 촉진할 수 있도록 확고한 과학적 지식을 제공하고 탐구능력과 과학적 사고 능력과 문 제 해결력을 함양할 수 있는 최적의 통로이다. 따라 서 교과서는 과학적 개념이나 사실에 대한 오류가 없도록 관리하여야 하며 오류가 포함된 경우에는 시 급히 수정되어야 한다(Choi and Cho, 1987;Kook, 2003). 해류에 대한 과학 교과서 내용은 구체적이며 학생들이 다양한 특성을 획득할 수 있도록 신뢰도가 높은 과학적 결과를 활용하여 적확하게 설계되어야 한다. 교사들도 교과서를 기반으로 대부분의 교수-학 습활동을 구성하므로 교과서는 오개념이 없도록 각별 히 관리하여야 한다(Choi and Cho, 1987;Kook, 2003).

    따라서 본 연구에서는 1) 2015 개정 교육과정에 따라 집필된 지구과학 교과서에서 북한한류에 대한 내용이 본문에서 언급되어 있는지, 2) 내용상의 오류 로 인하여 학생들과 교사들에게 오개념을 유발할 가 능성이 있는지를 조사하고, 3) 북한한류의 계절 변동 성을 해양 관측 자료와 수치 모델 자료로 분석하고, 4) 교사들이 북한한류에 대한 개념적 오류를 가지고 있는지를 조사하여 분석하고, 5) 교과서의 북한한류 관련 오류의 기원과 원인에 대해 조사하고, 6) 교과 서 오개념을 수정하는 방안에 대해 토의한다.

    연구 내용 및 방법

    분석대상

    2015 개정교육과정을 기반으로 2019년에 출판된 중등학교 과학 및 지구과학 교과서에서 북한한류를 포함하고 있는 해류도를 수집하고 북한한류와 관련된 내용을 수집하였다. 본 연구에서는 중학교 과학 2 5 종 교과서와 고등학교 지구과학 I 6종 교과서를 활용 하였다. 각 교과서의 기호는 Park et al. (2020)의 표 기 방법을 따라서 구분하였고, 중등학교 구분, 교과 서명, 저자, 발행년도, 출판사, 게재된 쪽수 등 교과 서 관련 정보들을 Table 1에 제시하였다. 중학교 과 정의 교과서는 기호로 M1에서 M5로 정하였으며, 고 등학교 교과서의 기호는 H1에서 H6까지로 표시하였 다. 북한한류를 포함한 해류도를 확인하기 위하여 각 교과서에서 제시하고 있는 해류모식도를 수집하여 분 석에 활용하였다(Fig. 1). 교과서 해류도의 근간이 된 한반도 주변해의 해류도는 국립해양조사원 홈페이지 에서 그림과 위치정보를 서비스하고 있다(http://sms. khoa.go.kr).

    북한한류에 관한 설문 조사

    교과서에 표현된 북한한류에 관한 내용과 개념을 분석하기 위하여 2015 개정 교육과정을 기반으로 출 판된 과학 교과서를 실제 사용하고 있는 중학교 과 학 담당 교사 및 고등학교 지구과학 교사 30명을 대 상으로 설문 조사를 실시하였다. Fig. 2는 설문에 참 여한 교사들의 중학교 및 고등학교 소속 기관의 분 포를 나타내는데, 중학교 과학 66.7%, 고등학교 지구 과학 분야 33.3%의 교사들이 설문에 참여하였다. 교 육 경력에 대한 설문 결과에 의하면 교사들의 근무 경력은 5년 미만이 36.7%, 5년 이상과 10년 미만이 13.3%, 10년 이상과 15년 미만이 20.0%, 15년 이상 과 20년 미만이 13.3%, 20년 이상이 16.7%로 구성 되어 있었다. 교사들의 전공 분야도 조사한 결과, 지 구과학, 물리, 화학, 생명과학, 통합과학 전공에 각각 50.0, 20.0, 13.3, 13.3, 3.3%에 해당하는 교사들이 설 문에 참여한 것으로 나타났다.

    북한한류에 대한 교과서 내용을 분석하기 위하여 중학교 5종, 고등학교 6종의 교과서에 대하여 ‘북한 한류가 교과서 해류도에 제시되어 있는가?, 북한한류 에 대한 내용을 언급하고 있는가?, 북한한류의 시간 변동성에 대한 개념에 오류가 있는가?’와 같은 세부 항목을 만들어 분석에 활용하였다. 분석 항목에 대하 여 해당 사항이 있는 경우는 ‘○’. 그 외에는 별도의 표시를 하지 않았다.

    해양순환모델과 재분석장

    본 연구에 활용된 해양순환 모델에 대해서 Kim and Min(2008)에 자세히 기술되어 있으며 재분석장 자료는 1993년부터 2002년까지의 수행 결과를 바탕 으로 산출되었다. 해양순환모델은 MOM3 (Modular Ocean Model version 3) 모델을 기반으로 동해에 최 적화되도록 구성되었다. 모델의 격자는 동서 방향과 남북 방향으로 0.1°이며, 북한한류를 자세히 분석하기 위하여 동해안에서는 0.06°로 더 세밀하게 구성하여 가변 격자체계를 사용하였다. 수직으로는 표층에서는 2.5m 격자로 조밀하게 구성하였으나 심층에서는 해수 의 물성의 변화가 상대적으로 작으므로 약 446m로 표층에 비해 매우 크게 설정하였다. 모델의 개방경계 인 대한해협, 쓰가루해협, 쏘야해협에 유입되고 유출되 는 해류, 수온, 염분에 방사 및 완화 조건을 적용하였 다(Marchesiello et al. 2001;Kim and Min, 2008). 3차 원 변분동화기법을 이용하여 CTD (Conductivity, Temperature, Depth) 및 XBT (eXpendable Bathy Thermograph) 해양 실측자료, ARGO (Array for Real-time Geostrophic Oceanography) 수온 관측자료, 그리고 인공위성 해수면온도와 해수면고도 자료들을 자료동화 체계에 입력하여 모델을 수행하였다. 수온, 염분, 유속을 포함한 모델 결과는 10일 간격으로 출 력하여 재분석 자료를 생산하였고, 이 자료들을 활용 하여 본 연구에서 북한한류의 계절 변동성을 분석하 는데 활용하였다.

    연구 결과

    교과서 해류 및 북한한류 내용분석

    중학교 과학 교과서 5종에서는 해류를 모두 ‘일정 한 방향으로 지속적으로 흐르는 해수의 흐름’으로 정 의하고 있다. 고등학교 지구과학 교과서 6종에서는 표층 해수의 이동을 대기 대순환과 연관하여, ‘바람 이 일정한 방향으로 지속적으로 불면 일정한 방향으 로 흐르는 해류가 발생한다.’고 기술하고 있다. 3종의 교과서(H3, H5, H6)에서는 바람 이외의 요소인 지구 자전, 수륙 분포 혹은 대양의 형태에 의해 표층 해류 의 모습이 달라질 수 있음을 언급하고 있다. 또한, 한류와 난류에 대하여 중학교 과정에서는 난류를 ‘저 위도에서 고위도로 흐르는 따뜻한 해류’, 한류를 ‘고 위도에서 저위도로 흐르는 차가운 해류’로 간단히 기 술하였으며, 난류와 한류가 주변 지역의 기후에 미치 는 영향 또한 간단하게 언급하였다. 고등학교 과정에 서는 난류와 한류의 흐름에 열(에너지) 수송의 개념 을 더해 해류가 주변 기후에 영향을 미치는 지역의 예를 들어 설명하고 있다.

    중등학교 교과서에서 동해안의 북한한류와 동한난 류에 대해 언급하고 있는 내용을 수집하여 Table 2에 제시하였다. 대다수의 교과서가 황해 및 동중국해의 해류는 비교적 상세히 다루지 않았지만, 동해의 해류 는 비교적 자세히 설명하고 있었다. 북한한류가 해류 도에 제시되어 있는지를 조사한 결과, 중학교 및 고 등학교의 모든 교과서에서 북한한류를 잘 도시하고 있었다(Fig. 1). 교과서 내용에서 북한한류를 언급하 는지를 조사한 결과 모든 교과서가 북한한류를 언급 하고 있었으며, 동한난류와 만나 조경수역을 만들어 좋은 어장을 형성하고 있다고 기술하고 있었다(Table 2). 또한, 모든 교과서들은 북한한류를 언급할 때 동 한난류와 만나 조경수역을 이루며 겨울철에 북한한류 가 강하여 조경수역이 남하한다고 제시하고 있었다.

    북한한류는 북한의 동쪽 연안을 따라 남하하며 북 상하는 동한난류와 36-38 °N 부근에서 만나게 되면 표층 아래로 내려가서 계속 남하한다. 기존의 연구 결과들은 북한한류는 겨울철이 아니라 여름철에 세기 가 강하다고 밝혀왔다(e.g., Kim and Kim, 1983;Cho and Kim, 1994). 이러한 북한한류의 계절변동성 에도 불구하고 4종의 교과서(M2, M3, H3, H5)에서 북한한류가 겨울철에 강하다는 표현을 사용하고 있음 이 발견되었다. 이는 장기간 학계가 해양 관측과 조 사를 통하여 규명한 과학적 사실에 부합하지 않는다. 이러한 오개념을 포함한 내용이 교과서에 제시되었다 는 것은 심각한 문제로 판단되므로 오류가 발생하게 된 원인과 배경을 조사해야한다. 아울러 지식 오류 및 오개념에 대한 교사들의 인식에 대해서도 조사가 필요하다.

    표층뜰개 궤적으로 본 북한한류

    연해주한류는 러시아 연안을 따라 남하하다가 겨울 철에는 블라디보스톡 인근 해역에서 연안으로부터 떨 어져서 남쪽으로 편향하여 일본분지를 반시계방향으 로 순환하는 흐름을 구성한다. 반면에, 여름철에는 연해주한류가 블라디보스톡에서 단절되지 않고 지속 적으로 남하하여 블라디보스톡을 지나서 남하하는 북 한한류와 합류하기도 한다. 북한한류는 북한 해역에 서 시작하여 북한 동해안을 따라 남하하다가 북상하 는 동한난류와 만나게 된다. 북한한류는 북한 해역에 서는 북한 연안을 따라 표층에서 발견될 수 있으나, 동해 남부 해역에서는 표층 아래로 침강하여 남하하 기 때문에 동해안의 표층에서는 간헐적으로 발견된다 (Park et al., 2011). 북한한류의 남하는 늦은 겨울 또 는 이른 봄에 시작되며 여름철에 36 °N까지 남쪽으로 확장되고, 겨울에는 북쪽으로 다시 쇠퇴하는 등 계절 적으로 변동이 크다(e.g., Kim and Min, 2008).

    북한한류가 한반도 동해안을 따라 내려오는 것은 표층뜰개의 궤적을 조사하면 확인할 수 있다. Fig. 3 은 1994년 6월 1일부터 8월 말까지 블라디보스톡 남 해상부터 북한 해역을 따라 우리나라 동해안으로 남 하하는 표층뜰개의 궤적을 나타낸 것이다. 시간이 지 남에 따라 표층뜰개는 북한 연안을 따라 남하하다가 수심이 상대적으로 얕은 원산 부근의 연안에서 외해 로 이안하고 있다. 다시 연이어 남하하다가 남북한의 경계선을 지나 37 °N까지 우리나라 동해안을 따라 지 속적으로 내려오는 것을 확인할 수 있다. 궤적에서 6 월의 이동은 푸른색으로, 7월은 연두색에서 노란색까 지, 8월은 붉은색으로 표시하였다. 한반도 동해안의 대부분을 8월에 지나가고 있음을 알 수 있고, 이는 북한한류가 남하한다는 증거가 된다. 또한, 시간에 따른 뜰개의 이동 속도를 보면 6월과 7월 두 달 동 안 100 km 이내의 공간적 범위에 있지만, 8월에는 약 42 °N에서 37 °N까지 수백 km 이상의 먼 거리를 한 달 동안 이동하였음을 알 수 있다. 이는 북한한류 는 겨울철이나 봄철이 아니라 여름철에 더 빠른 속 도로 남하한다는 것을 입증하고 있다.

    북한한류수의 남하

    북한한류를 구성하고 있는 수괴는 ‘북한한류수’ 혹 은 ‘북한한류계수’로 불리우며, 일반적으로 염분이 주 위 해수보다 낮고 수온도 낮으며, 반대로 용존산소는 상대적으로 높은 것으로 알려져 있다(Kim and Kim, 1983;Cho and Kim, 1994). 북한 해역에서 발원하기 때문에 실제 관측이 어렵지만, 제한적으로 관측한 자 료들을 분석한 결과들은 북한한류를 구성하는 수괴는 다른 수괴와 구별될 수 있다고 보고하였다(Cho and Kim, 1994). 일반적으로 북한한류수는 수온은 1-5 °C, 염분은 34.05 psu 이하인 범위의 해수로 이루어져서 주변 해수와 확연히 구분된다. 북한한류수가 37 °N 부 근에서 동한난류와 만나면 동한난류 밑으로 가라앉은 후 한국 동해안을 따라 수온이 매우 낮은 해수가 남 하한다(Kim and Min, 2008). 북한한류수는 동해 중 층수와 물성이 유사하지만, 염분 최소층의 수온이 동 해 중층수에 비해 더 낮아서 구분된다. 이러한 물성 의 차이는 수괴가 서로 다른 해역에서 형성되었을 가능성을 내포한다. 이러한 북한한류수의 특이한 물 성 때문에 깊이에 따른 수온과 염분을 관측한 자료 를 분석하면 해수의 존재를 확인할 수 있고, 시간에 따른 변화를 추적하면 북한한류수의 계절변화도 확인 할 수 있다.

    Fig. 4는 해양순환 수치모델로 북한한류를 재현한 재분석장의 단면이며, 1999년 동해 중층 약 200 m에 서의 염분의 격월 공간적 분포를 나타낸 것이다. 2월 에는 염분 34.0 psu 이하의 저염의 물이 41-43 °N, 130-132 °E 영역을 중심으로 북한 연안에서만 국한되 어 분포하고 있다(Fig. 4a). 이 북한한류수의 낮은 염 분은 동해 남부에서 34.11-34.38 psu의 범위를 가지는 대마난류가 지나가는 영역의 고염분수와 대조적으로 나타났다. 4월에는 이 영역이 좀 더 확장되어 39.5- 41.5 °N 영역으로 남쪽으로 확장되어 있고 동쪽으로도 확장되어 132 °E에도 퍼져있는 것을 볼 수 있다(Fig. 4b). 6월에는 34.03 psu 정도의 저염수가 북한연안 (128.9 °E, 39.8 °N)에서 발견되며 동해안을 따라 남하 하여 34.04 psu의 북한한류수가 38 °N 이남으로 계속 남하하고 있다(Fig. 4c). 이 저염분수의 또 다른 한 축은 울릉분지 북쪽의 깊은 수심을 따라 울릉분지내 로 저염수(~34.04 psu)가 유입되는 것을 확인할 수 있다. 8월에는 러시아 인근 북한 해역에는 저염수가 확연히 줄어들었으며 지속적으로 남하하여 염분 34.04 psu의 저염수가 36.15 °N의 포항 인근까지 남하한 것 으로 나타났다(Fig. 4d). 34.04 psu 정도의 해수가 북 한 동한만 40 °N부터 36 °N까지 한반도 동해안을 따라 저염수가 남북으로 길게 신장되어 있음을 확인할 수 있다.

    관측된 해수의 특성을 분석한 결과에 의하면 원산 만 이북 해역에서 형성되어 부산 연안 또는 대한해 협 저층까지도 북한한류수가 영향을 미침이 보고되었 다(Kim et al., 2006; Min et al, 2006). 이와 같이 37 °N 이남에서 발견되는 저온 저염의 해수는 한반도 연안에 근접하여 남하하여 나타나기도 하고, 130 °E를 따라서 남하하는 경로를 따르기도 한다고 보고되었다. Fig. 4와 같이 동해 중층에서 저염분수의 시공간 변 동을 보면 북한한류가 북한해역에서 겨울에 발원하지 만 이동거리가 상대적으로 짧으며 시간이 지남에 따 라 점점 공간적으로 확장하여 한반도 동해안에서는 여름철에 가장 넓고 길게 강해지는 것을 확인할 수 있다. 이는 교과서에서 제시하고 있는 내용과 분명히 대치되는 결과이다. 이러한 분석 결과는 교과서가 북 한한류의 공간분포와 관련된 오개념을 제시하고 있음 을 입증하고 있다.

    북한한류의 세기

    북한한류수는 동해에서 상대적으로 저염분수의 범 주에 속하므로 Fig. 4와 같이 염분의 공간분포로 남 하 범위를 파악할 수 있으나 실제 유속을 유추하기 는 어렵다. 해양에서 해류 관측은 해양 조사선을 이 용하거나 고정된 지점에 계류된 해류계를 이용하여 공간적으로 매우 제한적으로 이루어져 왔기 때문에 해류 유속의 전체적인 공간 분포를 파악하기에는 용 이하지 않다. 이러한 실제 해류 관측의 어려움 때문 에 본 연구에서는 해양순환모델의 모의 결과를 활용 하여 유속의 수평분포를 분석하였다(Kim and Min, 2008). 동한난류는 고온 고염의 해수로 이루어져 표 층으로 북상한다. 반면에 북한한류수는 표층에서 저 온 저염의 특성을 가지고 연안을 따라 남쪽으로 흘 러 내려오는데, 상대적으로 밀도가 낮은 동한난류를 만나면 표층 아래 중층으로 가라 앉아 남하하게 된 다. 또는 동한난류가 해안선을 떠나 외해로 분리되는 경우 북한한류는 동해안의 표층을 따라 유동할 수 있다.

    Fig. 5는 수심 235 m에서 2월과 8월의 유속 벡터 (Fig. 5c5d)와 크기(Fig. 5a5b)를 나타낸 것이 다. 연안의 회색 부분은 수심이 낮아서 해류가 없는 얕은 지형을 나타낸다. 북한한류의 유속의 분포를 보 면 2월에 북한한류가 동해안을 따라 0.02 m s−1 이하 의 유속으로 약하게 남하하는 양상을 보여주고 있다 (Fig. 5a5c). 이에 비해 8월에는 북한한류가 0.05 ms−1 이상의 유속으로 남하 경향이 뚜렷하게 나타나 고 이러한 경향은 2월보다 훨씬 더 강함을 Fig. 5b에 서 확인할 수 있다. 기존 연구 결과에 의하면 북한한 류의 최대 유속은 약 0.10 m s−1 , 해류의 폭은 약 35 km의 범위를 가지며, 수심 150-600 m에서는 약 0.08 m s−1 정도의 유속을 가진다고 한다(Kim and Min, 2008). 이러한 결과들은 북한한류의 세기는 겨 울철보다 여름철에 확연하게 강하다는 사실을 보여주 고 있다. 이는 교과서에서 언급하고 있는 겨울철 유 속의 강화 현상과는 대치되는 결과이다.

    북한한류의 계절변동성

    앞 절에서 북한한류의 계절에 따른 공간 분포는 여름철에 겨울철보다 더 강한 유속을 보임을 제시하 였다. 겨울철 유속이 강하게 나타나 있는 위도 36.8 °N 를 정하고, 연안에서부터 경도 130.4 °E 정도까지의 수심 150-700 m의 단면을 통과하는 북한 한류의 수 송량을 계산하였다. Fig. 6은 이렇게 산출한 북한한 류의 수송량 기후장의 월별 변화를 나타낸 것이다. 북한한류 수송량은 1월부터 4월까지 0.48 Sv (=106 m3 s−1 )에서 0.73 Sv까지 증가하다가, 5월과 6월에는 0.71-0.72 Sv으로 약간 감소하다가, 7월부터 다시 증 가하여 8월에 약 0.9 Sv으로 연중 최대값에 도달한 다. 9월 이후에는 급격히 줄어드는 양상을 보이고, 12월과 1월에 가장 낮게 약 0.47-0.48 Sv 정도의 상 대적으로 약한 수송량을 보인다(Fig. 6). 북한한류가 강한 경년변동성을 가지고 있다고 알려져 있으나 통 계적인 기후장은 연중 여름철에 세기가 가장 강함을 여실히 보여주고 있다.

    북한한류의 유속 분포와 수송량은 겨울철이 아니라 여름철에 강함을 기존 연구 결과와 본 연구를 통해 서 재차 확인할 수 있었다(Kim and Kim, 1983;Kim and Min, 2008). 이러한 북한한류의 월별 수송 량은 해류의 세기와 직결되므로, 교과서에서 북한한 류가 겨울에 강하다고 제시한 것은 명백한 오류이다. 따라서 이러한 오류가 언제 발생하였는지 또 어떤 연유로 기원된 것인지 조사할 필요성이 있다.

    북한한류 설문 조사 결과

    한반도 주변의 한류와 난류의 계절적 세기 변동과 관련하여 교사들의 일반적인 인지 정도를 조사하기 위하여 두 가지 설문을 진행하였다. 첫 번째 질문은 ‘난류는 일반적으로 어느 계절에 강하다고 생각하십 니까?’로, 두 번째 질문은 ‘한류는 일반적으로 어느 계절에 강하다고 생각하십니까?’로 구성하였다. Fig. 7은 난류에 관한 질문의 분석 결과를 나타낸 것인데, 교사들의 90.0%가 여름철에 가장 강하다고 응답하였 으며, 6.7%는 봄철, 3.3%는 계절에 따른 변동이 없 다고 답변하였다. 일반적으로 난류가 여름철에 강하 기는 하지만 한반도 주변 해양에서는 반드시 그런 것은 아니다. 가장 중요한 예가 황해난류이다. 황해 난류는 황해 중앙부 깊은 골의 서쪽 사면을 따라 북 상하는 해류로서 저층에서 강하게 나타나며 겨울철에 뚜렷하게 나타난다(Nitani, 1972;Hsueh and Pang, 1989; Lie et al., 1989; Pang et al., 1992;Hsueh and Yuan, 1997;Mask et al., 1998;Jacobs et al., 2000;Riedlinger and Jacobs, 2000;Lie et al., 2001;Qiao et al., 2001). 특이하게도 이 황해난류는 황해 중앙부에 여름철에는 존재하지 않는다. 반면에 황해 난류의 기원이 되는 고온 고염의 해수는 여름철에 동쪽으로 방향을 전환하여 제주해협을 지난다(Lie et al., 1998; Lie et al., 2000; Lie et al., 2001;Naimie et al., 2001;Xia et al., 2006).

    두 번째 질문은 북한한류에 관한 것으로 조사 대 상의 93.3%가 겨울철에 강하다고 답변하였으며, 3.3% 는 가을, 나머지 3.3%는 계절에 따른 변동이 없는 것으로 답변하였다. 이는 대부분의 교사들이 북한한 류의 실제 계절변동과는 상반되는 개념을 가지고 있 음을 암시한다. 앞서 북한한류의 세기에 대한 논의에 서 요약하였듯이 북한한류는 여름철에 강하므로 과학 교사들은 심각한 과학적 지식의 오류와 오개념을 가 지고 있는 것으로 판단된다.

    교사들이 어떤 연유로 한류와 난류의 계절변동성에 대한 오개념을 가지게 되었을까? 이에 대한 답변을 얻기 위하여 교사들의 주관식 의견을 청취하였다. Fig. 8은 북한한류가 겨울철에 강하다고 생각한 13명 의 교사들은 겨울에는 기온과 수온이 하강하기 때문 이라고 답변하였으며, 6명의 교사는 겨울이 되면 바 람이 강하기 때문에 북한한류가 강할 것이라고 판단 하였다고 답변하였다. 나머지 7명의 교사들은 개념의 생성 과정과 상관없이 자연스럽게 체험적으로 그렇게 알고 있다고 답변하였다. 가장 많은 비율을 차지한 답변은 한류와 난류의 용어에 대한 차갑고 따뜻한 느낌에 의존하여 유추하는 비율이 높은 것으로 나타 났다(Fig. 8).

    오랜 기간 동안의 경력을 가진 교사들이 단지 용 어에 대한 느낌만으로 과연 북한한류에 대한 오개념 을 가지게 된 것일까? 이에 대한 추가 분석을 하기 위하여 해류에 대한 지식이 어디서 유래한 것인지 조사하였다. 교사들에게 해류에 대한 지식의 출처에 관한 질문을 설문 내용에 추가하였고, 답변을 복수로 선택할 수 있도록 하였다. Fig. 9에서 볼 수 있듯이 대부분의 교사들(63.3%)은 본인이 과거 중학교 및 고등학교 재학 시절 당시 교사의 수업에서 습득하였 다고 답변하였다. 이는 수십 년에 걸친 장기간 동안 교사들 본인이 학습자였을 때 중등학교 교수-학습 활 동으로부터 사실이 아닌 내용을 확고한 지식으로 전 달받아 왔음을 입증한다. 또한, 16.7%에 해당하는 교 사들은 고등교육인 대학 수업에서 관련 지식을 습득 하였다고 답하였다. 북한한류에 대한 오개념이 중학 교에서 대학교까지 반복 학습을 통하여 견고한 지식 으로 변모해 온 것을 알 수 있다. 60.0%에 해당하는 대다수의 교사들은 교과서와 교사용 지도서에서 잘못 된 내용을 습득하였다고 응답하였다.

    설문 결과를 분석해 보면 북한한류에 대한 오개념 이 최근 2015 개정교육과정에 기반한 교과서에서도 발견되지만, 그 이전의 거의 모든 교과서에서도 북한 한류에 대한 잘못된 지식을 다루고 있어서 지속적인 오류가 발생하였음을 확인할 수 있다. 과학적 지식에 대한 오개념은 교사들의 교수-학습 활동과 교과서를 통하여 한 세대에서 다음 세대로 전달되고 있었다.

    결 론

    교과서는 과학적 지식을 효과적으로 학습하여 과학 적 사고력과 탐구 능력을 배양할 수 있는 가장 기본 적인 학습 자료이다. 교과서를 통하여 전달되는 과학 적 지식은 학생뿐만 아니라 교사들에게도 교수-학습 활동의 기초 역량을 강화할 수 있는 중요한 기회를 제공한다. 이러한 교과서의 중요성에도 불구하고 2015 개정교육과정에 기반한 중등학교 과학 및 지구 과학 교과서에 북한한류의 계절 변동성에 관한 잘못 된 내용이 제시되어 있었다. 중등학교 과학 및 지구 과학 교과서를 분석한 결과, 교과서에서는 북한한류 가 여름이 아닌 겨울철에 강하다고 잘못 제시되어 있었다. 이를 확인하기 위하여 본 연구에서는 표층 뜰개와 동해 해양순환모델의 10년 재분석장 자료를 활용하여 북한한류의 시간에 따른 변화를 분석하였다 . 북한한류를 구성하는 북한한류수는 겨울철에 북한 해역에서 형성되어 연중 여름철에 가장 강하게 동해 안을 따라 남하하는 양상을 보였다.

    중등학교 교사를 대상으로 북한한류에 대한 설문을 실시하고 분석한 결과, 대다수의 교사들이 북한한류 가 겨울철에 강하다는 오개념을 가지고 있었다. 이러 한 오개념은 ‘한류’라는 용어에 대한 교사들의 선험 적 경험을 기반으로 발생하기도 하였고, 교과서와 교 사용 지도서로부터 북한한류와 관련된 과학적 지식 오류를 접하였던 것으로 나타났다. 이러한 오류들은 2015 개정교육과정뿐만 아니라 과거 교육과정에 기 반한 교과서에서도 발견되었다. 이는 북한한류에 대 한 내용이 오류를 포함한 채 오랜 기간 동안 교과서 에 그대로 게재되어 왔음을 의미한다. 설문 분석 결 과는 교사들이 중등학교 시절 학습 과정에서부터 고 등교육에 이르기까지 동일한 내용을 학습하여 장기간 동안 오개념에 노출되어 왔음을 보여주었다. 그 결과 교사들은 북한한류 관련 오개념을 항구적 지식으로 신뢰하고 있었다. 학생들은 교사로부터 지식을 전달 받기 때문에 교사의 역할은 매우 중요하다. 지식 전 달 위주의 교육에서 탈피하여 지식 활용 역량을 고 취하는 교육을 지향하여야 한다. 이는 과학적 오류가 없는 지식 기반을 확립하는 것이 선행되어야 할 것 이다. 학생들에게 정확한 정보가 전달될 수 있도록 교과서와 함께 교사 지도서도 수정되어야 할 것이다. 동시에 교사 연수과정들을 통하여 북한한류 및 해류 에 대한 올바른 개념을 정립할 수 있도록 교사 재교 육도 필요하다고 판단된다.고등교육에서 한반도 주변 의 해류도와 함께 북한한류에 관한 내용을 상세히 다룰 수 있도록 널리 활용되고 있는 대학 교재를 개 정하여야 할 것이다. 또한 향후 교과서의 문제점을 찾고 해결할 수 있는 해양 관련 차세대 인재들을 양 성하여야 할 것이다. 중등교육뿐만 아니라 고등교육 에서도 올바른 지식 내용을 기반으로 교수-학습활동 을 통하여 예비 교사들이 심도있는 사고활동을 할 수 있도록 적극적으로 관리하여야 할 것이다. 더 나 아가 교과서 집필 단계에서 부터 적확한 과학적 내 용을 세심하게 반영하기 위하여 전문 인력의 양성과 배출이 필요할 것으로 판단된다.

    본 연구에서는 교수-학습 활동의 근간인 교과서에 서의 오개념을 진단하고 수정하는 과정에 대한 필요 성과 중요성을 강조하였다. 지구과학 교육에 있어 급 변하는 지구환경 및 해양 환경에 대한 교사들의 관 심을 유도하고 학문적 탐구를 진작시키기 위하여 전 문성 향상을 위한 교사 교육이 중요함도 강조하였다. 향후 교과서 내용의 과학적 오류를 미연에 방지하고, 중등학교 교사 및 고등교육에서의 예비교사들의 지식 관련 역량을 향상시키기 위하여 해양학계와 교육계가 서로 유기적으로 연결되어 상호 협력해야 할 것이다. 이러한 협력을 통하여 교사-학생-과학자간의 과학적 지식 활동 및 탐구 활동의 선순환 구조가 만들어져 야 할 것으로 사료된다.

    사 사

    본 연구는 해양수산부 국립해양조사원 연구사업(이 어도 해양과학기지 기반 원격탐사기술 활용)의 일부 지원을 받아 수행되었습니다.

    Figure

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    Oceanic current maps in the secondary-school science textbooks, where the letters of the boxes represent the index key of each text book, ‘M’ and ‘H’ stand for middle school and high school, respectively. (Park et al., 2020)

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    Percentages of teachers’ (a) affiliation, (b) education career, and (c) specialization used for questionnaire survey on the North Korea Cold Current in the textbooks of the middle and high schools.

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    Trajectory of a surface drifter along the eastern coast of the Korean Peninsula, where the colors represent date from June to September.

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    Spatial distribution of sea water salinity (psu) at intermediate water depth of about 200 m in (a) February, (b) April, (c) June, and (d) August.

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    Spatial distribution of oceanic current speed (m s-1 ) at a depth of 235 m in (a) February and (b) August, and the current vectors in (c) February and (d) August.

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    Monthly variation of volume transport of the North Korea Cold Current (m s-1 )

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    Percentage of teachers' answers to which season they generally think (a) warm currents and (b) cold currents are strong.

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    (a) Percentage of teachers’ answers on which season the North Korea Cold Current is strong and (b) percentage of reasons why the answer was as in (a).

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    Percentage of teachers’ answers on when and where the misconception on the North Korea Cold Current was originated.

    Table

    Information of the secondary-school textbooks with oceanic current maps (Park et al., 2020)

    Contents of the secondary-school textbooks with oceanic currents

    Analysis of the contents of associated with the North Korea Cold Current in the secondary-school textbooks

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