• 제목/요약/키워드: 수치주제도

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수치해석에 의한 사행하천에서의 흐름특성 해석 (Flow Characteristic Analysis in Meandering Channels by the Numerical Analysis)

  • 손아롱;한건연;허윤형;류종현
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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    • pp.248-252
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    • 2010
  • 홍수기 호우로 인한 피해는 대부분 하천구역에서 발생되며, 이러한 피해는 인간에게 직 간접적으로 영향을 미치게 된다. 자연 상태의 하천형상은 대부분 호우로 인한 홍수로 인해 자연스럽게 만들어지게 되며, 대부분 사행하천의 형태를 띠게 된다. 사행하천에서의 흐름의 기하학적 특성은 성장이나 사멸, 또는 두 가지 모두의 형태를 보인다. 사행하천에서의 흐름 및 유속 분포는 하천제방 보호, 주운, 취수, 그리고 유사 이동 및 퇴적 패턴과 관련하여 실용적인 관점에서 연구하여야 하는 하천수리학에서는 매우 중요한 주제이다. 그리고 사행하천은 특히 만곡부가 교호적으로 나타나는 곳에서의 흐름구조가 매우 복잡하다. 이러한 사행하천에서는 회전방향이 교호적으로 바뀌는 나선형의 흐름(2차류)이 3차원적으로 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사행하천이 많은 국내 하천특성을 고려하여, 하천 만곡부에서의 흐름특성을 분석하고자 하였으며 2차원 CCHE2D 와 3차원 FLOW3D 모형을 적용하였으며 가상 하도에 대하여 수리모형 실험의 실측치와 비교하여 모형의 정확성과 안정성을 검증하였다. 그리고 남강댐 하류에 대하여 만곡부의 흐름특성(유속 분포 및 최대유속경로, 수위분포, 2차류 거동, 편수위, 전단응력 분포 등)을 분석함으로써, 하천 만곡부에서의 수리적 특성을 보다 정확하게 제시하고자 한다. 모의 분석결과 동일 하도에 대하여 유량을 변동시킬 경우, 유량이 증가할수록 만곡부에서의 수리영향이 더욱 뚜렷해짐을 알 수 있었고 2차원 모형보다 3차원모형의 결과의 정확도가 더 높은 것으로 분석되었다. 곡률반경이 1,300~1,600 정도인 실제하천에 적용한 결과, 수위의 경우 2차원 결과가 3차원 결과보다 최대 3%정도 수위가 높은 것으로 나타났으며, 또한, 상관계수가 평균 0.91의 값을 보이고 있어 2차원모형과 3차원모형의 결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 흐름 분석을 통해서 만곡부에서의 최대유속은 최정점(apex)에서 보다는 오히려 최정점 이전 하도의 내측에서 발생하였으며, 정점에서의 종단유속은 감소하지만 횡단유속은 오히려 크게 증가하는 경향을 보이고 있었다. 따라서 하천설계시 사행하천의 제방 안정성 확보를 위하여 종단유속 뿐만 아니라 횡단유속 또한 고려할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 남강댐 하류 만곡부에서의 내측 및 외측의 수위를 분석한 결과, 제방 외측의 수위가 평균수위에 비해 최대 약 37cm정도 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 만곡부에 대한 하천제방설계시 좌, 우안의 여유고를 일률적으로 적용하기 보다는 만곡에 따른 흐름특성을 분석하여 설계에 적용하여야 안정성 및 경제성을 동시에 확보할 수 있을 것으로 사료된다.

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도로망 그래프의 우회도와 접근도 분석을 위한 GIS 응용 프로그램 개발 (Implementation of GIS-based Application Program for Circuity and Accessibility Analysis in Road Network Graph)

  • 이기원
    • 한국지리정보학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.84-93
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    • 2004
  • 최근 여러 전문 분야에서 GIS기반으로 구축된 다양한 공간주제정보의 활용 및 분석에 대한 수요가 증가하고 있다. 본 연구에서는 기본적인 도로 관련 레이어 정보를 이용하여 교통지리학적 분석이 가능한 GIS응용 프로그램을 구현하였다. 본 프로그램을 이용하여 행정 구역단위나 사용자가 임의로 설정한 분석 구역의 도로망으로부터 그래프 형의 망 구조에 대한 특성을 정량적으로 표현하는 우회도(circuity)와 접근도(accessibility)의 산정이 가능하다. 우회도는 분석 구역으로 설정된 구역에 존재하는 노드의 지위를 판단하기 위하여 하나의 바람직한 교통망을 기준으로 하여 실제 도로망을 구성하는 노드들이 어느 정도의 차이를 나타내는 가를 정량적으로 파악하기 위한 방법이며, 접근도는 우회도의 분석에 이용되는 같은 레이어 데이터인 그래프 망 구조에 대하여 망 구조에 포함된 모든 노드를 대상으로 하여 각각의 노드 들간의 접근의 용이성을 나타내고자 하는 개념이다. ArcView 3.2a의 개발언어인 AvenueTM를 이용하여,AVX 형식의 extension으로 구현된 프로그램 실행에 필요한 기본 데이터는 교통 데이터 모델에 기반하는 전문적인 교통 데이터베이스 정보를 필요로 하지 않고 수치지도로부터 쉽게 추출할 수 있는 도로 중심선 레이어와 행정 경계 레이어등을 이용할 수 있도록 하였다. 처리 결과로 얻어진 우회도와 접근도는 교통 분야에서 GIS 적용을 위한 공간 분석 방법으로 활용이 가능할 것으로 생각된다.

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지구통계학적 시뮬레이션을 이용한 수륙경계선 기반 간석지 DEM의 오차 분석 및 확률론적 침수 취약성 추정 (Error Analysis of Waterline-based DEM in Tidal Flats and Probabilistic Flood Vulnerability Assessment using Geostatistical Simulation)

  • 김예슬;박노욱;장동호;유희영
    • 한국지형학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.85-99
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    • 2013
  • 이 연구의 목적은 다중 시기 원격탐사 자료로부터 추출한 수륙경계선을 이용하여 제작된 간석지 수치표고모델(DEM)에 포함된 오차의 공간 분포 분석 및 침수 취약성 추정에 있다. 오차의 전역적인 통계값만을 제시했던 기존 연구와 달리, 이 연구에서는 지구통계학적 시뮬레이션을 이용하여 확률론적 관점에서 오차의 공간 분포를 정량적으로 해석하였다. 바람아래 간석지를 대상으로 2010년대 다중 시기 Landsat 자료로부터 추출된 수륙경계선과 보정 조위값을 이용하여 초기 DEM을 생성하였다. 현장 고도 측정 자료와 비교하였을 때, 생성된 DEM은 대체로 실제 고도를 저추정하는 것으로 나타났으며, 지역적인 차이가 나타났다. 이후 오차의 공간 자기상관성 정보를 기반으로 순차적 가우시안 시뮬레이션을 적용하여 다량의 대안적 오차 공간 분포도를 작성하였다. 이 오차 공간 분포도를 이용하여 오차가 보정된 대안적 DEM을 생성한 후에, IPCC SERS 해수면 상승 시나리오에 따른 침수 취약성의 확률 분포도를 제작하였다. 지구통계학적 시뮬레이션 기반 오차분석 방법론은 오차 추정의 불확실성 및 오차 전파 문제를 확률론적으로 표현할 수 있다. 따라서 이 연구에서 적용한 오차 분석 방법론은 수륙경계선 기반 간석지 DEM의 오차 추정뿐만 아니라, 다양한 분야의 주제도에 포함된 오차의 확률론적 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

OpenMP를 이용한 제내지 침수 병렬해석 (Flood Inundation Analysis Using OpenMP Technique)

  • 박재홍
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.74-74
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    • 2016
  • 복잡한 지형에서 컴퓨터를 이용한 물리적 기반 수치모의는 합리적인 시간내에 연산을 완료하기 위해 대개 큰 연산장비 들을 요구한다. 더욱이 모의되는 현상이 시간단계마다 갱신되어지는 동역학적 현상에 기반된 비정상상태일 때 연산성능은 고려되어지는 가장 중요한 주제가 될 수 있다. 연산 시간을 줄이기 위한 가장 널리 이용되는 전략중의 하나는 적절한 수의 프로세서를 이용하는 병렬 기법이다. 최근 들어 연산속도를 가속화하기 위해 다수의 코어를 이용한 OpenMP 와 MPI 기법들이 병렬해석기법으로 대두되었고 그래픽 연산장치를 이용한 병렬처리 해석기법도 소개되고 있다. 본 연구에서는 중앙연산장치를 이용한 병렬 해석기법을 이용하여 제내지 침수해석의 적용성을 검토하고 그 결과을 비교하였다. 본 연구를 위해 OpenMP 병렬기법을 이용하여 확산파 침수해석 프로그램의 원시코드를 재작성하여 가상 및 실제 유역에 적용하였다. 해석결과는 분산메모리 병렬해석 기법인 MPI를 도입한 모형의 결과와 비교되었다. OpenMP를 도입한 모형과 MPI를 도입한 경우 유량 및 수심의 경우 오차 허용 한계내에 수렴되어 만족되었으나 그러나 연산 속도의 경우 두 기법간의 자료의 저장 방법 차이로 인해 차이를 나타내었다. 가상 유역에 적용된 결과로 검토된 각 기법의 증속(speedup) 효과는 MPI의 경우 4 코어를 이용하였을 때 최고 2.62 배 정도에 도달하는 것으로 나타났다. OpenMP 를 적용한 경우 2.87 배 정도로 나타나 OpenMP 를 이용하였을 때 증속효과가 조금 더 뛰어났다. 이는 두 기법의 메모리 저장방식의 차이로 인해 자료의 전송량과 전송 시간이 적은 OpenMP 를 도입한 모형에서 MPI 모형 보다 상대적으로 뛰어난 결과를 나타내었다. 실제 유역의 적용을 위해 상대적으로 우수한 증속결과를 나타낸 OpenMP를 도입한 모형을 Malpasset 댐 붕괴 유역에 적용하였다. 적용된 요소의 수는 각각 45254, 11352 개로 비교적 많은 요소를 가진 하류지역에 적용하여 병렬효과를 극대화하고자 하였다. 적용결과 두 경우 모두 병렬 해석 기법을 도입한 모형에서 유속과 침수심 등은 순차적 모형과 동일한 값을 나타내었으나 증속효과로 인한 연산시간은 순차적 모형에서 8.57 배로 나타나 병렬 모형의 상대적으로 빠른 연산속도를 판단할 있었다. 위의 적용결과를 통해 계산 요소들이 많은 2 차원 해석의 경우 기존의 단일 코어를 이용한 순차적 해석은 장시간에 걸치 연산시간으로 인해 작업효율이 낮아지는 결과를 발생시킬 수 있으며 병렬 해석을 도입할 경우 주어진 컴퓨터 자원를 효율적으로 이용가능하여 합리적인 연산시간으로 연산결과를 얻는 것이 가능하여 반복적 통계 기법/Ensemble 해석 등을 이용한 종합적 해석이 좀 더 실용적으로 이루어 질 수 있을 것이라고 판단되었다.

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고해상도 다분광 인공위성영상자료 기반 시화 간척지 갯골 변화 양상 분석 (Analysis of Tidal Channel Variations Using High Spatial Resolution Multispectral Satellite Image in Sihwa Reclaimed Land, South Korea)

  • 정용식;이광재;채태병;유재형
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제36권6_2호
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    • pp.1605-1613
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    • 2020
  • 갯골은 갯벌 퇴적의 형성과 발달에 가장 핵심적인 구실을 하는 해안퇴적지형으로써, 갯벌 퇴적/침식 지형의 이해와 분포 파악에 있어 매우 중요한 지표로 여겨진다. 본 연구는 KOMPSAT 고해상도 위성영상자료를 활용하여 시화호 간척지의 방조제 수문 개방 이후 시기별 갯골 변화 양상을 파악하고, 고해상도 위성 영상의 활용 가능성 및 효율성 평가하는데 목적을 가진다. 갯골 선 추출을 위해 2009년, 2014년, 2019년 세 시기를 대상으로 KOMPSAT 2, 3 영상을 활용하였으며, 각 4개의 분광 밴드를 활용한 주성분 분석 및 기본 신경망 기반 감독 분류와 Normalized Difference Water Index, Matched Filtering 및 Spectral Angle Mapper 감독 분류 기반의 밴드 비연산 기법을 적용하였다. 추출한 갯골 정보의 검증을 위해 국토지리정보원 수치지도정보 및 중해상도 Landsat 7 ETM+ 영상자료를 활용하였다. 검증 결과, 갯골 선의 방향성 및 분포 양상 변화 감지 부분에서 KOMPSAT 영상 자료가 Landsat 7 영상과 비교하여 검증자료와 큰 일치성을 나타냈다. 하지만 갯골 선 밀도 분포 파악 및 퇴적 지형 발달과 관련된 유의미한 정보의 제공에 있어서는 한계를 가질 것으로 확인되었다. 본 연구는 국내 조간대 환경 이슈에 대응하는 방안으로써 KOMPSAT 영상 기반 고해상도 원격 탐사의 활용 가능성을 제시할 수 있을 것으로 기대되며, 조간대 환경 일대를 대상으로 하는 다종 플랫폼 영상 기반 융·복합 주제도 작성을 위한 기초연구자료로써 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

초음파 장비에 따른 정도관리와 화질 비교 (Quality Control and Image Quality Comparison according to Ultrasonic Equipment)

  • 홍동희
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제16권7호
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    • pp.935-942
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    • 2022
  • 초음파 유도 하 중재적 시술 시 먼저 초음파 장비로 병변의 위치를 파악하며 angio needle을 삽입한다. 이때 실제와 초음파 상 병변의 위치 또는 바늘의 투과 깊이의 차이가 클수록 인체의 주요 혈관이나 조직에 손상을 일으킬 수 있는 위험이 있다. 그러므로 우리는 초음파 장비 업체와 연식에 따라 성능의 차이가 나는지, 이것이 시술의 정확도에 얼마나 영향을 끼치는지 의문이 들어 이를 연구 주제로 삼았다. 본 연구에서는 임의의 초음파 5대의 장비를 사용하여 초음파상 주사침의 길이와 실제 길이를 비교하여 왜곡에 영향을 주는 요인을 분석하고자 하였다. 초음파 유도 하 돼지고기 투과 시 각 연식과 업체가 다른 다섯 대의 초음파 장비로 실제 소시지의 깊이와 바늘의 투과 길이를 영상에서의 값을 측정하여 오차율을 비교하기 위해 spss 22 통계 프로그램의 단일 표본 T 검정을 이용하였다. 그 결과 모두 통계적으로 유의한 범위의 수치가 나왔고, 장비의 연식과 업체만으로 성능을 평가하는 것은 옳지 않다고 판단하였다. 그러므로 초음파 정도 관리를 정기적으로 실시하고 시술자의 숙련도를 높여 실제 시술 부위와 영상에서의 오차율을 줄여야한다고 결론을 내리는 바이다.

영상 선호도 예측을 위한 유튜브 영상에 대한 토픽어와 비공감 유형 매칭 (Matching of Topic Words and Non-Sympathetic Types on YouTube Videos for Predicting Video Preference)

  • 정지민;김승진;이동윤;김교태
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2021년도 추계학술대회
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    • pp.189-192
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    • 2021
  • 전 세계 최대 규모의 동영상 공유 플랫폼인 유튜브는 수많은 영상을 제공하며 원하는 정보를 손쉽게 얻을 수 있다는 점에서 많은 사람의 사랑을 받고 있다. 그렇지만 영상마다 공감 비율(싫어요/좋아요)은 동일 채널의 영상일지라도 주제나 업로드 시기 등에 따라 많은 편차를 보여, 기존 연구들은 공감 비율과 영상 조회 수와 같은 수치를 통해 그 원인을 유추하거나 해석하려 한다. 이러한 방식은 공감 현황을 파악하는 데는 도움을 주지만, 특정 영상의 선호도 원인을 파악하는 데는 한계가 있다. 따라서 본 연구는 영상별로 수집한 댓글들로부터 추출한 토픽어(명사 상당 어구)와 사전에 분류한 비공감 유형 간 매칭을 통해 그 원인을 파악하고자 한다. 공감 비율에서 있어서 아웃라이어가 많이 발생하는 반려동물과 요리 분야의 상위 10개 채널에서 제작한 영상 중 비공감 지수(비공감 수/공감 수)가 가장 높은 상위 10개 영상(반려동물 임계값: 4.000, 요리 임계값: 0.723)에 대해 유튜브 API를 통해 수집한 11,110개 댓글들을 수집하고 토픽어를 추출하여 사전에 정의한 비공감 유형과 매칭시켰다. 이를 통해 댓글 분석만으로도 비공감 비율이 높을 것인지, 어떠한 비공감 유형일지 예측 가능함을 확인하였다. 향후 유튜브 채널 운영자를 위한 비공감 영상 예측 및 제작 기준을 구축하는 후속 연구를 통해 사용자에게 긍정적인 영상을 제공할 수 있는 유튜브 환경을 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

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비뇨기암 환자에서 11C-Acetate 양전자 방출 컴퓨터 단층 검사 (PET-CT)의 임상 적용 (Clinical Application of 11C-Acetate Positron Emission Tomography-Computed Tomography (PET-CT) in Patients of Urinary System Cancer)

  • 남궁혁;함준철;김상규;최용훈;임한상;김재삼
    • 핵의학기술
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    • 제20권2호
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    • pp.9-13
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    • 2016
  • 비뇨기암에서의 $^{18}F-FDG$를 이용한 PET-CT 검사는 해부학적 구조 및 $^{18}F-FDG$의 배출 경로로 인해 암 진단에 한계가 있다. 그러한 한계점을 보완 할 수 있는 검사 중 아세트산을 이용한 검사가 진행되고 있으며 비뇨기암 환자를 대상으로 $^{11}C-Acetate$ PET-CT 검사의 임상 적용에 대하여 소개하고자 한다. 현재 본원에서 비뇨기암을 진단 받은 환자 중에 전립선암 환자 10명, 신세포암 환자 10명, 방광암 환자 2명을 총 22명을 임상 연구로 시행하였다. 모든 환자는 $^{18}F-FDG$ PET-CT 검사를 시행하였고, 평균 2주 정도의 기간 후에 $^{11}C-Acetate$ PET-CT 검사를 진행하였다. 검사 장비는 GE사의 D-710 PET-CT 장비를 사용했고, 검사 진행은 $^{11}C-Acetate$ 주사 후 15분 후에 PET-CT 검사를 시작하였고, $^{18}F-FDG$$^{11}C-Acetate$영상의 비교 평가는 핵의학과 전문의가 판별했다. 전립선암 환자의 경우 일반적으로 $^{18}F-FDG$의 섭취가 다른 암종에 비해 낮은 특징이 있다. 본원에서 연구된 10명의 환자 중 2명의 환자의 전이된 암이 $^{18}F-FDG$ 보다 $^{11}C-Acetate$의 섭취가 잘 나타났다. 신세포암의 경우 10명의 환자 중 8명의 환자에서 $^{18}F-FDG$ 보다 $^{11}C-Acetate$의 섭취가 확연히 잘 나타났다. 방광암 환자의 경우 방광의 $^{18}F-FDG$ 섭취가 너무 강하고, 이뇨제 사용여부와 환자의 조건이 맞지 않아 임상연구에서 제외하였다. 현재 임상 연구 진행 중인 검사로서 아직은 많은 환자에 대한 검사를 시행하지 못해서 이렇다 할 결과를 말하기에는 시기상조이다. 하지만, 해외에서는 이미 비뇨기암에서의 $^{11}C-Acetate$ PET-CT 검사가 어느 정도 유용하다는 논문이 많이 발표되었고, 본원에서도 현재 연구 진행 중이다. 보다 더 많은 환자에 대한 검사가 이루어진다면, 전립선암 환자에서 Prostatic specific antigen(PSA) 수치와 $^{11}C-Acetate$ PET-CT의 상관관계, 수술 전 환자에서의 조직 검사상의 Gleason sum 수치와의 상관관계, 다른 비뇨기암에서의 $^{18}F-FDG$ PET-CT 검사와 $^{11}C-Acetate$ PET-CT 검사 사이의 특이도, 민감도, 양성예측도, 음성예측도 등의 척도로서의 비교 등의 다양한 주제로서의 논문이 진행 될 수 있을 것이며, 비뇨기암에서의 $^{11}C-Acetate$ PET-CT 검사가 보다 더 활성화 되어 질 것이라 사료된다.

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3차원 수치모의 실험을 통한 진해·마산만의 계절별 해수순환과 염하구 특성 (Seasonal Circulation and Estuarine Characteristics in the Jinhae and Masan Bay from Three-Dimensional Numerical Experiments)

  • 김지하;최병주;최재성;하호경
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제29권2호
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    • pp.77-100
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    • 2024
  • 진해·마산만에 대한 연구는 그동안 해수순환, 조석, 조류, 적조, 수질, 빈산소 환경을 주제로 많이 연구되었으나 주로 단기간 동안 일어나는 해양현상에 대해 연구가 수행되었으며, 만 전체적인 해수순환을 일으키는 물리적 기작을 자세히 살펴본 연구는 부족했다. 오염 물질의 이동과 확산 같은 현상은 주로 계절별로 변동성이 크기 때문에, 이 연구에서는 진해·마산만 해역의 해수순환이 계절적으로 어떻게 변동하는지를 파악하고자 하였다. 이를 위하여 3차원 해양 순환 모델을 이용하여 2016년부터 2018년까지 진해·마산만의 해수순환을 수치모의하고, 여름철과 겨울철 해수순환을 표층, 중층, 저층에 대하여 살펴보았다. 또한 조석, 바람, 담수 유입에 대한 민감도 실험을 수행하여 각 요인들이 해수 유동에 미치는 영향을 분석하였다. 진해·마산만의 해수순환은 가덕수도 저층에서 대한해협의 해수가 유입되고, 표층에서 진해·마산만의 해수가 유출되는 대류성 염하구 순환이 일어난다. 가덕수도를 통해 교환되는 해수의 순환은 크게 진해만 동부해역과 진해만 서부해역으로 나누어져 일어난다. 각 해역의 수로 방향을 기준으로 해수 수송량을 계산하였을 때, 진해만 동부해역의 남북방향 해수 교환 수송량은 진해만 서부해역에서 일어나는 동서방향 해수 교환량보다 겨울철에는 2.3배, 여름철에는 1.4배 크다. 진해만 서부해역은 계절별로 작용하는 힘들의 균형이 변화하여 해수순환 특성이 계절에 따라 크게 다르다. 겨울철에는 북서풍이 만드는 전단응력과 해수면 기울기의 영향으로 표층 해류가 남쪽으로, 저층 해류는 북쪽으로 흐르는 남북방향 대류성 순환이 강화된다. 반면, 남서풍이 부는 여름철에는 바람 응력에 의해 표층 해수가 동쪽으로 유출되고, 또한 남동쪽 해수면이 높아 북쪽 방향 순압성 압력경도력이 커져 동쪽 방향 유속이 강화된다. 저층에서는 밀도 구배가 커져 경압성 압력경도력이 남쪽으로 크게 작용하여 지형류 균형에 의해 가덕수도의 해수가 서쪽으로 강하게 유입하는 동서방향 대류성 순환이 겨울철보다 26% 강화된다. 진해만 서부의 대류성 순환은 겨울과 여름 모두 조류와 바람의 영향을 크게 받는다. 진해만 동부해역과 마산만에서는 모든 계절에 표층에서는 해수가 외해로 유출되고, 저층에서는 해수가 만 안쪽으로 유입되는 전형적인 염하구 순환을 보였다. 겨울철에는 바람과 담수유입이, 여름철에는 조류의 영향이 남북방향 염하구 순환 규모에 크게 기여하였다. 진해만 동부해역에는 지형의 영향을 받아 형성된 조석 잔차류도 뚜렷하다. 이 연구에서 제시한 진해·마산만의 계절별 해수순환 특성은 이 해역의 오염물질 확산, 여름철 빈산소수괴의 형성 기작 파악, 적조 생물의 유입과 유출을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

'문학-미술-과학' 융합교육 프로그램의 개발 및 적용 사례 연구(II) (A Case Study(II) on Development and Application of 'Literature-Art-Science' Integrated Education Programs)

  • 최병길
    • 한국과학예술포럼
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    • 제32권
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    • pp.319-334
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    • 2018
  • 본 연구는 '문학-미술-과학' 융합교육 프로그램의 개발과 적용을 통하여 학습자의 상상력 및 창의력의 향상을 확인하기 위한 사례 연구이다. 그 연구대상은 군산술산초등학교 1-4학년 학생 29명 중 25명이었다. 연구 시기는 2017년 9월부터 12월까지 4개월의 기간이었으며, 장소로는 군산술산초등학교 미술실을 활용했다. 10개 프로그램은 학년별로 매주 월요일부터 금요일까지 오후 1시부터 3시까지 2시간을 1회기로 총 10회기가 진행되었다. 연구자는 본 프로그램 10개 주제를 평면조형 8개와 입체조형 2개로 정하고, 여름방학 동안에 스토리텔링 작업을 완료했다. 그리고 그것들을 저:중:고(3:5:2)의 차별화된 수준으로 조정하였다. 평면조형은 '괴물 고릴라 영화 이야기'(저), '경주 최씨 정신 배우기'(중), '천연재료로 만든 내 친구 이야기'(저), '나의 꿈 해몽하기'(중), '내 스마트폰 속의 사물들을 모아보기'(중), '시집보내기 재판놀이'(중), '내가 좋아하는 동시를 그림 그리기'(고), '내가 좋아하는 동요를 그림 그리기'(고)이며, 입체조형은 '내 마음의 파랑새 찾기'(저), '내가 갖고 싶은 사물 만들기'(중)였다. 연구자는 주제별로 각기 다른 미술표현 기법을 활용했는데, 그것은 순서대로 마블링 기법, 한지공예 기법, 콤바인 페인팅 기법, 콜라주 기법, 촛불 그을림 기법, 콜라주 기법, 상상화 기법, 상상화 기법, 지점토공예 기법, 상상화기법이었다. 그리고 프로그램을 진행하면서 재료들의 생육과정이나 제조과정과 관련된 과학 지식을 전달하였다. 본 프로그램을 진행하기 이전과 진행한 이후에 토란스(Ellis Paul Torrance, 1915-2003)의 TTCT(The Torrance Tests of Creative Thinking) 도형 검사 B형과 A형으로 학습자의 융합적 사고력 및 감성적 체험을 고찰했다. 그리고 그 자료를 토대로 검사결과의 평균 차이의 유의성을 검증하기 위해서 대응 t-검증을 실시하였다. 창의력 요소별 및 평균 창의력 지수별로 분석한 결과 '유창성'에서는 유의한 차이(t=3.47, p<.01)가 나타났으며, '독창성'에서도 유의한 차이(t=3.59, p<.01)가 나타났다. 연구자가 이와 같은 작품의 제작과정, 결과물의 사진 자료 등을 정리, 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 미술중심 STEAM 수업으로 진행한 본 프로그램으로부터 문학적인 내용을 미술적인 내용으로 전환시키는 학습자의 융합적 사고력에서 종합적인 문제해결 능력이 향상되었다. 둘째, 학습자는 10가지 미술표현 기법을 활용한 미술중심 STEAM 수업을 통하여 학습에 대한 다양한 상상력, 창의성, 감성적 체험을 거두었다. 셋째, 학습자는 문제해결 과정에서 친구들과의 협동심, 의사소통, 배려하는 마음이 성숙해졌다. 넷째, 10가지 미술표현 기법을 진행함에 있어서 도입과 종료 시에 각 기법과 관련된 유명 작가와 작품의 소개를 통하여 학습자의 자기만족감이 고취되었다. 이와 같이 학습자의 융합적 사고력과 감성적 체험의 영역에 대한 통계 수치는 유의성이 있는 것으로 나타나 대부분의 학습자가 본 프로그램을 통하여 자신감 있게 창의적으로 표현해내는 능력의 향상을 가져왔음을 일러준다.