• 한국수학교육학회지시리즈A:수학교육
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• 제48권2호
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• pp.149-167
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• 2009

This study was aimed to examine problem-solving ability of fifth graders on two types of mathematical essay problems, and to analyze the process of mathematical justification in solving the essay problems. For this purpose, a total of 14 mathematical essay problems were developed, in which half of the items were single tasks and the other half were data-provided tasks. Sixteen students with higher academic achievements in mathematics and the Korean language were chosen, and were given to solve the mathematical essay problems individually. They then were asked to justify their solution methods in groups of 4 and to reach a consensus through negotiation among group members. Students were good at understanding the given single tasks but they often revealed lack of logical thinking and representation. They also tended to use everyday language rather than mathematical language in explaining their solution processes. Some students experienced difficulty in understanding the meaning of data in the essay problems. With regard to mathematical justification, students employed more internal justification by experience or mathematical logic than external justification by authority. Given this, this paper includes implications for teachers on how they need to teach mathematics in order to foster students' logical thinking and communication.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.261-261
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• 2021

자연하천은 직선하천보다 만곡하천으로 존재하는 경우가 많다. 하천의 만곡부에서 2차류 흐름과 나선형 흐름, 원심력이 수충부와 외측제방에 작용하여 하상에 국부적인 세굴이 발생한다. 세굴이 발생하게 되면 수충부나 외측제방에 붕괴나 피해가 일어날 수 있다. 세굴의 피해를 줄이고 만곡부유로를 조정하기 위해 날개형 수제를 설치할 수 있다. 날개형 수제를 설치한 하상은 수제의 두께, 길이, 높이, 간격, 위치, 배열 등에 따라 다르게 반응한다. 본 연구에서는 만곡 개수로에 잠긴 날개형 수제를 설치할 때 만곡 외측에서 수제 열까지의 거리가 만곡부의 유심선 변화에 미치는 영향을 이동상 개수로 수리실험으로 조사하였다. 이동상 수리실험은 폭 1.16 m, 깊이 1 m, 길이 24 m인 90° 만곡 개수로에 d₅₀이 3.3mm인 잔자갈을 깔아 하상경사 1/300로 정리한 후 수제를 설치하는 순서로 이루어졌다. 수제는 폭 20mm, 길이 70mm의 직사각형 단면 목재로 제작하여 설치하였고, 실험별 이격거리는 외측 제방으로부터 8.4 cm, 14 cm, 19.6 cm로 하였다. 실험유량은 140l/s로 3시간 동안 흘린 뒤 하상측정장치를 이용하여 주요 횡단면별 하상고를 측정하였다. 측정한 데이터를 이용하여 최심하상고의 크기와 위치, 유심선의 변화 등을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.423-427
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• 2007

현재까지 하천의 흐름, 유사이동, 수질해석을 위해서는 외국에서 개발된 소프트웨어를 주로 사용해 오고 있었다. 학술 분야에서는 국내의 모형들이 연구되어졌지만 그에 따른 GUI나 가시화 시스템에 대한 실용화는 거의 이루어지지 못하였다. 본 연구에서는 범용 2차원 하천 흐름, 수질, 유사이동 해석을 위한 GUI 및 가시화 시스템(이하 RAMS, River Analysis and Modeling System)을 개발하여, 하상변동 및 오염물 이송확산에 미치는 수리학적 영향을 규명할 수 있도록 하였다. RAMS는 크게 mesh generator, 해석 모형의 입력 GUI 모듈, 입출력 파일 생성 모듈, 그리고 모의 결과의 가시화 시스템 등으로 이루어져 있다. Mesh generator는 지형자료(이미지 또는 DXF 파일)를 백그라운드 이미지로 가져올 수 있으며, 삼각형 노드와 사각형 노드를 지원한다. 또한 thin triangle들을 제거하는 기능, 선택된 요소(elements)를 제거하는 기능, triangle들을 서로 병합하여 사각형 요소를 만드는 기능, mesh의 renumbering 기능 등을 구현하였다. 특히 사용자가 잘못 생성한 요소들을 바로 이전 상태로 환원하는 undo/redo 기능을 구현하여 능률적인 mesh 생성이 가능하다. 해석 모형의 입력 GUI 모듈에는 각 해석 모형(흐름, 수질, 유사이동)에 특화된 GUI를 설계하여 사용자는 보다 친숙한 환경에서 편리하게 자료를 입력할 수 있다. 입출력 파일 생성 모듈에서는 사용자가 GUI를 통해 입력한 자료를 파일로 변환하여 즉각적으로 모의를 수행하며, 그 출력 파일을 읽어 모의 결과를 자동적으로 가시화한다. 모의 결과의 가시화 시스템에서는 수많은 모의 결과를 체계화하여 등고선 및 화살표 등으로 표현하며, time step 별 결과를 바로 확인할 수 있다. 또한 애니메이션 기능을 구현하여 사용자가 원하는 구간의 time step에서의 모의 결과를 연속적으로 볼 수 있으며, 이 애니메이션을 AVI 파일로 변환하여 다른 동영상 프로그램에서도 재생할 수 있다. 본 연구에서 개발한 RAMS를 이용하여 하천 설계 시 그 공학적 근거를 제시하고, 국내 실정에 맞는 국산 소프트웨어를 제공함으로써 하천의 흐름, 수질, 유사이동 해석에 의한 하천의 수리학적 거동을 보다 편리하고 정확하게 모의할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.349-349
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• 2020

기후변화로 인한 돌발홍수와 같은 집중적인 강우현상은 노후화된 제방의 안정성 저하 및 붕괴 등을 야기시킨다. 향후 홍수량이 증가함에 따라 하천의 통수면적이 부족하여 침수 및 범람의 위험성이 증가할 것으로 생각된다. 계획규모 이상의 홍수가 발생하여 홍수위가 제방고보다 높을 때 월류에 의한 제방붕괴로 이어지며, 이러한 월류에 의한 제방붕괴는 가장 전형적인 것이다. 지금까지 월류에 의한 제방붕괴에 관한 연구는 연구자의 다양한 관점 및 방법을 통해 진행되고 있다. 실제 제방붕괴를 관측하는 것은 불가능하므로 기존의 소규모 수리실험 및 모델링을 통한 제방붕괴 메커니즘 분석에는 사실상 한계가 있다. 이러한 점에서 실규모 수리실험을 통한 월류에 의한 제방붕괴 메커니즘을 3차원으로 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 드론 영상을 이용하여 제방붕괴 메커니즘 분석 연구를 수행하였다. 제방은 시간의 흐름에 따라 붕괴양상이 발전한다는 점 등에서 매우 복잡한 물리적 특성이 있다. 드론의 오토촬영 기법을 통한 제방이 붕괴되는 순간을 촬영하기는 쉽지 않기 때문에 셔터스피드촬영 기법을 적용하였다. 특히, 짧은 시간에 변화되는 제방의 붕괴양상을 구체적으로 표현하기 위해 두 대의 드론을 횡·종 방향으로 동시에 비행하여 분석 시 3차원 입체감을 최대화하였다. 이후 횡·종 방향에서 동 시간대 수집된 드론 이미지를 분류하여 PIX4D 매핑 기법을 활용한 최소 정합을 통하여 드론을 활용한 제방붕괴 메커니즘 분석의 활용 가능성을 제시하였다. 향후 스마트 시대의 물산업 경쟁력을 제고함에 있어, 폭이 좁은 하천에 효율적이며 고해상도 시공간 자료를 확보할 수 있는 드론을 활용한 스마트 하천재해 예측 및 관리기술 개발을 통한 하천 원격탐사의 경쟁력을 확보하는 것이 중요하다고 사료된다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.121-126
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• 2010

현재 방사성폐기물 처분기술 개발을 위해 운영되고 있는 시설인 KURT는 부지특성조사의 일환으로 안정성 평가차원에서 확대하여 이뤄지고 있다. 본 연구는 KURT 주변지역의 구성된 지질모델을 기초로 하여 부지규모의 수리지질학적 유동특성에 대한 연구를 하였다. 연구지역에 분포된 시추공을 이용하여 스테레오 넷으로 도시한 결과 NS, NW, EW, 저경사 단열대군으로 구분할 수 있었으며 지질 모델의 구성요소로는 상부 토양층 및 풍화대, 저경사 단열대, 단열대로 구분되었다. 구분된 단 열대에 수리시험을 통하여 지하수가 대수층을 통해 이동할 수 있는 유동력을 제공하는 수리전도도 및 수리경사에 영향을 미치는 단열의 크기 와 방향성에 대한 정규분포 통계 분석을 수행함으로 연구지역 내 NS 방향의 단열이 우세함을 확인하였다. 또한, 저경사 단열대의 수리전도도의 값은 3.61E-07 m/s로 주요 단열대보다 큰 값을 가지며, 기반암이나 기반암에 존재하는 단열대와 수리학적 특성이 상이하다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.79-88
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• 2012

최근 방위 산업에는 장비가 군에서 요구한 임무를 완수하기 위해 장비 설계, 운용, 그리고 정비 측면에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중 동시조달수리부속은 장비가 군에 납품될 때 함께 들어가는 수리부속으로써, 이것을 분석하는 것은 장비의 운용가용도를 높이는데 가장 중요한 부분 중 하나이다. 그러나 이렇게 중요한 동시조달수리부속이지만 현실적 개발 환경을 고려한 공학적 분석 방법 발전 보다는 정책적인 방법으로 해결해 나가고 있는 실정이다. 그래서 본 연구에서는 동시조달수리부속 최적화를 위해 시뮬레이션과 다중 회귀모형 기법을 활용한 공학적 분석을 연구하였다. 먼저, 시뮬레이션 기법을 이용하여 가상으로 운용해보면서 정의된 보급 및 정비체계를 분석하고 이를 통해 품목별 동시조달수리부속의 수량을 변화에 따른 운용가용도의 변화 추이를 결과 자료로 산출하였다. 이렇게 얻은 입출력 자료를 통해 수리적 다중 회귀모형을 도출 후 선형계획법을 사용하여 동시조달수리부속 최적화를 하였다. 이때 최적화는 단가 제약을 두었다. 이 방법의 가장 큰 장점은 최적화 선정시 기준이 되는 제약조건의 변화에 빠르게 대응할 수 있다. 장비의 개발 단계에서는 품목별 단가는 지속적으로 바뀌기 마련이다. 이런 환경에서 제약조건이 바뀔 때 마다 시뮬레이션 분석을 재 수행하면 분석 속도가 늦어질 수밖에 없다. 그러므로 본 방법은 실제 개발 환경에 적합한 것이라 할 수 있다. 향후 이런 기본 개념을 바탕으로 시뮬레이션 모델링을 정밀화하고, 회귀모형의 정확성을 높여 연구의 완성도를 높일 것이다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제55권1호
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• pp.111-132
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• 2022

2014년 불거진 숭례문 부실수리 논란에 대응하고자 문화재청은 2016년 문화재수리 종합심사낙찰제·종합평가낙찰제를 전격 도입하였다. 동 제도의 도입취지는 문화재수리업체에게 적정한 문화재수리비용을 제공하고 보다 나은 문화재수리 품질을 확보하고자 한 것이다. 이렇게 2016년부터 도입된 종합심사낙찰제·종합평가낙찰제는 운영된 지 벌써 5년이 넘어가고 있어 동 낙찰제도의 운영결과를 중간 점검하고 새로운 입찰제도의 도입취지인 수리이행능력이 높은 업체에게 적정한 대가를 보장한다는 목표가 현재 달성되고 있는지 확인할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 2016년부터 2020년까지 문화재수리 종합심사낙찰제·종합평가낙찰제로 입찰된 총 114개의 입찰사례를 위주로 통계적접근 등을 통해 분석하고자 하였다. 조사분석 기간 중 발주된 114건의 분석결과, 첫 번째로 수리이행능력이 높은 문화재수리업체 선정 여부에 대해서는 낙찰자의 과반수가 문화재수리능력평가액 순위 중 상위 20%에 위치해 있어 '수리이행능력이 좋은 문화재수리업체 선정'이라는 목표를 전반적으로 달성하였다고 판단된다. 두 번째로 적정한 대가가 보장되었는지에 대해 문화재수리 종합심사낙찰제·종합평가낙찰제의 도입취지와는 달리 2017년 86.847%에서 2020년 85.488%로 매년 낙찰률이 저하되고 있고, 문화재수리 종심제·종평제 대상의 94.7%가 속하는 50억원 미만의 문화재수리의 경우에는 예상되는 시설공사 적격심사 낙찰하한율 보다도 낙찰률이 낮아 이를 개선할 필요가 있을 것으로 판단된다. 세 번째로, 2019년 개정된 문화재수리 종합심사낙찰제·종합평가낙찰제 경제성평가 배점구조의 변화로 경제성 평가의 영향력 즉, 변별력이 더 강해졌음을 알 수 있다. 문화재수리 종합심사낙찰제·종합평가낙찰제 시행 이후 낙찰률 하락의 원인을 분석한 결과, 첫 번째로 투찰률이 매년 하락하는 추세인 '1등 초과 그룹'과 '1등 그룹'이 전체 투찰자 수의 과반 이상이기 때문이며, 둘째로 낙찰률을 상향시켜 주는 역할을 하는 '1등 초과 그룹' 내에서도 높은 투찰가격을 써낸 투찰자를 '1등 미만 그룹'의 균형가격 배제범위보다 상대적으로 많이 배제시키기 때문인 것으로 보인다 결론적으로 상위 투찰가격의 과도한 배제를 지양해야 하고, 시설공사 적격심사제도의 낙찰하한율과 같이 낙찰률 저하를 막아줄 장치가 필요하다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.213-220
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• 2010

현재 국내의 수리시험 장비는 적절한 장비가 갖추어지지 않은 상태로 시행되고 있기 때문에 투수성 해석 자료의 신뢰성은 그리 높다고 볼 수 없다. 본 연구는 고도의 정밀성을 요구하는 고준위폐기물의 처분기술 개발을 위해서는 무엇보다도 자연방벽에 대한 특성 평가가 중요하므로 현행 시험 장비의 기술적 문제들을 해결하기 위한 목적으로 장심도 (1,000 m) 시추공에서 정밀한 수리시험이 가능한 장비를 성공적으로 구축하였다. 본 장비에서 가장 중요하게 반영된 기술사항은 공내 저류효과를 최소화시키기 위하여 H-DHSIV를 장착하고, 시험 자료의 품질을 향상시키기 위하여 실시간으로 시험 구간을 포함한 3개 구간의 압력 변화자료를 취득할 수 있는 DAS를 구축한 것이다. 본 연구의 결과로 구축된 심부 시추공에서의 정밀 수리 시험 장비는 국내 현장조사 기술력의 획기적인 향상을 선도할 것이며, 방사성폐기물 처분기술 개발을 위한 연구와 부지 특성평가에 직접 적용될 것이다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.113-127
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• 2007

본 고는 5년 간의 고등학교 연합학력평가자료 분석을 통하여 수리영역의 난이도 예측요인을 분석하였다. 난이도 예측을 위한 통계적 모형을 산출하기 위하여 먼저 문항분석을 통해 수리영역의 난이도 예측에 영향을 미칠 것으로 판단되는 주요 변인들을 '내용영역', '행동영역', '문항의 형식' 등의 범주에 따라 추출하였다. 추출된 독립 변인들에 대하여 단계선택방법을 사용한 다중회귀분석을 실시함으로써 정답률 예측에 유의미한 변수들을 선택하였으며, 교차 타당도를 통하여 최종적으로 선택된 예측 모형이 독립적으로 수집된 자료에 대하여 어느 정도의 설명력을 보이는지 검증하였다. 본 연구는 대학수능시험 출제나 현장에서 수리영역의 평가문항을 개발하는데 있어서 사전 정답률을 예측하는데 있어 고려해야 할 요인을 제시함으로써 보다 정확한 정답률 예측에 필요한 기초정보를 제공하는데 그 의의를 두고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.696-696
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• 2012

호안은 유수의 침입으로부터 제방 및 하안의 침식 피해를 방지하기 위해 제방에 설치되는 구조물이다. 침식에 의한 제방 및 호안의 대표적인 붕괴특성 중에는 만곡부, 하천 급경사, 지형의 간섭효과 등이 있다. 특히, 만곡부는 원심력, 2차류 등에 의한 수위상승 및 유속증가로 제체에 응력 집중이 발생되어 안정성 저하를 유발할 수 있다. 또한, 만곡부의 흐름 방향전환 현상은 하도내 통수능 저하를 발생시켜 홍수피해를 가중시킬 수 있다. 따라서 하천특성상 만곡부에 의해 발생할 수 있는 홍수피해 요소를 저감시킬 수 있도록 적합한 피해저감대책을 마련할 필요가 있다. 제방의 보강대책으로서 활용되고 있는 호안은 역학적인 측면에서 외력과 저항력의 크기에 따라 안정성이 평가되어야 하며 지역여건 등에 따른 만곡부의 수위상승 및 제방 침식 등을 고려한 설계가 수행되어야 한다. 국내 실무에서 적용되고 있는 호안설계방법은 하천설계기준 해설(2009)을 참고하고 있는데, 흐름현상 및 만곡부 특성 등에 대하여 경험과 이론의 양면을 고려한 설계를 수행하도록 제안하고 있다. 이는 호안 안정성에 대한 역학적 검토 방법의 한계로 비합리적 설계가 될 우려가 있다. 따라서 만곡부에 의한 유속 및 소류력 등 흐름특성을 고려한 정량적인 평가기법이 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 만곡에 의한 흐름영향과 수리학적 거동 및 설계요소를 파악하고자 만곡부에 사석호안공을 설치하여 흐름전환 및 유속변화에 따른 사석호안공의 이탈현상을 재현하였다. 실험수로는 곡률반경( )이 4.5 m인 만곡부가 3개소 발생하는 폭 2.3 m, 길이 25 m의 다중 사행수로 형태이다. 실험수로 우안의 1V:2H 경사면에 10, 20, 30, 40, 50 mm 사석을 크기별로 설치하여 만곡에 의한 유속변화 등 흐름현상과 호안공 이탈을 관찰하였다. 수리실험은 고정상으로 수행되었으며 정상류 흐름조건에서 공급유량별 하류단 수위 조절을 통해 만곡부내 호안 공 이탈을 발생시키는 설계인자를 도출하고자 유속과 수심을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 사석호안공 설계시 1차원 접근유속에 만곡 영향을 고려하여 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고, 사석호안공의 이탈유속과 만곡에 의한 흐름특성간의 상관관계를 분석하여 제원결정기법을 제안하였다.