• 과학교육연구지
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• 제44권2호
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• pp.225-239
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• 2020

이 연구는 일반물리학실험 수업 중 일어나는 대학생의 반성적 사고 특징을 분석하는 데 목적이 있다. 연구 참여자는 32명의 대학생들로 10개의 일반 물리학 실험 보고서와 함께 반성적 사고와 관련된 검사 문항을 서술하여 제출하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 선택형 문항을 분석한 결과 학생들은 실험에서 대체로 반성적으로 사고한다고 스스로를 평가하였으며. 그 수준은 실천적 반성, 기술적 반성, 비판적 반성 순이었다. 또한 학생들은 실험과 관련된 지식 등은 능동적으로 받아들이지만 당일 실험을 통해 얻은 새로운 지식 및 경험을 이전의 것과 연결하거나 새로운 질문을 형성하는 데는 소극적이었다. 둘째, 학생들의 반성적 사고는 실험 목표의 이해와 선지식과 관련된 실험, 쉽게 수용할 수 있는 과정의 실험일수록 상관관계가 높았다. 셋째, 개방형 문항의 분석을 통하여 개인평가에서는 기술적 반성이, 모둠평가에서는 실천적 반성이 주로 이루어졌으며, 개선점 제안에서는 실천적 반성, 기술적 반성, 비판적 반성의 순으로 동시에 이루어짐을 확인할 수 있었다. 학생들의 반성적 사고는 기능적 측면이 주를 이루며 피상적이었던 반면, 실험을 통하여 학습 내용과 실험 과정을 검토하면서 개인과 모둠의 실천을 반성하여 학습의 의미를 재고하는 특징이 나타났다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제13권3호
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• pp.169-175
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• 2002

본 연구는 일반광원을 이용한 진단용 X선 모의실험장치 개발의 타당성 검토를 위한 예비연구로서 소규모 실험장치를 제작하고 실제로 X선 투사 영상과 같은 영상을 획득할 수 있는지 여부를 확인하였다. 실험장치는 선원부, 로컬라이저, 검출기부분 등 크게 세부분으로 나뉘어졌다. 공간상에 직교좌표계를 설정하고 표적이 놓이는 위치를 원점으로 하였고, 선원에서 빛이 나오면 표적 투과 후 스크린에 영상이 형성되고 스크린 뒤편에서 디지털카메라로 영상기록 후 좌우 반전하였다. 선원으로부터의 거리에 따른 필드크기의 변화, 핀홀 크기에 따른 음영의 발생과 밝기, 좌표를 통한 오차평가 결과 본 연구에서 개발된 실험장치로 X선 모사실험이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권5호
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• pp.431-438
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• 2022

기능성 소재연구에서 in situ 분석 기법은 외부 자극 (전기장, 자기장, 빛, 등) 또는 주변 환경 (온도, 습도, 압력, 등)과 같이 주어진 자극에 의해 소재의 물리적 특성이 어떻게 활성화/진화되는지 분석하는데 있어서 매우 중요하다. 특히, 전기장 인가에 따른 in situ X-선 회절(XRD) 실험은 다양한 강유전체, 압전체, 전왜 재료의 외부 전기장 인가에 따른 전기-기계적 반응의 기본 원리를 이해하기 위해 광범위하게 활용되었다. 본 튜토리얼 논문에서는 일반 실험실 규모의 XRD 장비를 이용하여 전기장 인가에 따른 in situ XRD 분석의 기본 원리/핵심 개념을 간략하게 소개한다. In situ XRD 측정법은 외부 전기장을 인가하여 구동되는 다양한 전기-기계 재료의 구조적 변형을 체계적으로 식별/모니터링하는 데 매우 유용할 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권1호
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• pp.78-90
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• 1999

본 연구에서는 실험에 포함된 이상조건의 이해를 조사하기 위해 수행되었다. 주요 연구질문은 다음과 같다. (1) 실제 실험 상황에는 어떠한 이상조건이 포함 되어 있다고 생각하는가? (2) 실험에 포함된 이상조건들이 실제 실험에서 얼마나 만족되고 있다고 생각하는가 ? (3) 실험에 포함된 이상조건들이 실험 결과에 얼 마나 영향을 준다고 생각하는가 ? (4) 교사들은 실험에 포함된 이상조건에 대해 일반적으로 어떠한 관점을 가지고 있는가 ? 연구질문 1, 2, 3을 위해서 6개의 설문을 개발하여 총 85명의 고등학생과 과학교사에게 직접 실험과 함께 제시하여 응답하도록 하였으며, 연구질문 4를 위해서 과학교사 42명을 대상으로 4개의 설문을 개발하여 응답하도록 하였다. 응답결과는 연구 질문에 따라 분류되어 요약 제시되었으며, 물리 실험 지도를 위한 시사점 추출을 위해 사용되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.76-76
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• 2013

Scanning Tunneling Microscopy는 개인용컴퓨터가 보급되고, 저잡음 아날로그 칩들을 구할 수 있으며, 압전세라믹 기술이 발달하기 시작한 1981년 스위스 IBM Zurich 연구소에서 H. Rohrer와 G. Binnig 박사에 의하여 발명되었다. 이 발명 7~8년 이전 미국 표준연구원의 R. Young 박사도 비슷한 시도를 하였지만, 이 때는 제어할 수 있는 컴퓨터가 없었고, 조절 회로의 잡음 레벨도 컸으며, 역학적 진동도 커서 목적을 달성할 수 없었다. STM의 발명 후 32년이 지난 지금, 조절용 컴퓨터의 발전은 물론, 조절용 역되먹임 회로 또한 digital signal processor나 FPGA를 사용하는 형태로 변화하여 전기적 잡음도 현저히 감소하였다 [1,2]. 동시에 측정 에너지 해상도를 개선하기 위하여 세계적으로 여러 그룹이 장치를 1 K 이하에서 작동할 수 있게 제작하였고, 0.3 K에서 작동하는 상업용 제품도 등장하였다. 이 결과 에너지 해상도는 30 meV 에서 2~3 ${\mu}eV$ 감소하였고, 온도변화에 따른 측정 위치의 변화도 피할 수 있게 되었다. 터널링 검침의 화학적 성분을 흡착과 같은 방법으로 조절하여, 공간 해상도는 물론 에너지 해상도도 더욱 줄일 수 있게 되었고, 스핀에 민감한 터널링 제어도 가능하게 되었다. 이제는 금속, 반도체, 초전도체는 물론 분자, 거대분자, 나노 크기의 양자점등도 측정이 가능하게 되었다. 분자진동 측정이 가능하며, 분자의 성분 분석이 가능하게 되었고, 스핀의 전도와 관련된 제반 문제들을 연구할 수 있게 되었다. 지금부터 10년 동안에는 포논의 측정과 전자와 포논 exciton 등이 관여된 다체계 현상, 이들의 동역학적 현상이 측정 가능하게 되었다. 핵자기 공명도 시도되고 있으며 화학적 구명 및 원자들 사이의 결합도 측정 가능하게 될 것이다. 이제 STM은 초고 진공에서 작동하는 Atomic Force Microscopy와 함께 지금까지 고체물리학 실험 장치가 만들어 내지 못하던 새로운 결과를 도출해 낼 것으로 기대한다.

• 한국과학교육학회지
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• 제19권1호
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• pp.62-77
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• 1999

이상화는 물리학 연구뿐 아니라 물리학을 배우는 학습 과정에서도 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 역학과 전기, 그리고 열역학 영역에서 문제 해결 과정과 현상의 설명 과정에는 어떠한 이상 조건이 포함되어 있다고 생각하는지에 대해 일반계 고등학생과 과학고 학생, 그리고 과학 교사를 대상으로 조사하였다. 조사 결과, 과학교육학자들이 예상했던 것과는 달리 많은 학생들이 다양한 종류의 이상 조건들을 잘 언급하였음을 알 수 있었다. 물론, 이상 조건과 일반적 조건을 구분하지 못하거나 현상을 그대로 기술하거나 법칙을 언급하는 것으로 이상 조건을 대신하기도 하였다. 특히, 이상 조건에 대한 생각에서 여러 가지 오개념이 발견되어 이상 조건에 대한 연구와 오개념 연구가 연관성을 가질 수 있음을 발견하였다.

• 한국음향학회지
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• 제27권2호
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• pp.92-101
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• 2008

다층 모델이 갖는 문제점을 해소하고, 2층 모델의 지나친 간결성을 보완하기 위해 유체-유체-탄성체로 이루어진 3층 모델을 가정하였다. 일반적으로 퇴적층의 두께가 10파장 이상인 경우, 수층 내의 음장에 대한 암반층의 영향을 무시할 수 있다고 알려져 왔는데, 음장의 계산결과와 실험결과간의 최대 상관계수을 추적하는 방법을 통해 그 같은 조건이 보다 구체화 할 수 있음을 확인하였다. 최대 상관계수를 구하기 위해 단일센서로부터 얻어진 전달손실을 사용하였다. 음속이 1813m/s인 퇴적층을 가정할 경우 50 kHz에서 120 kHz 간의 주파수 범위에서 2층모델로 전환되는 조건은 2.5파장내지 7.7파장 범위에 존재하였다.

• 한국광학회지
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• 제24권5호
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• pp.245-250
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• 2013

위너-킨친 정리(Wiener-Khinchin)는 어떤 신호의 자기상관 함수(Autocorrelation)가 그 신호의 일율 분광띠(Power Spectrum)에 해당됨을 보이는 것으로써, 분광학 및 통신 공학에서 신호 처리와 관련된 매우 중요한 정리이다. 학부 실험실에서 이 정리를 시현하려면 상관기(Correlator)와 신호 처리 장비와 같은 비교적 고가의 장비가 요구되므로, 정리의 시현이 용이하지 않다. 근래에 들어 디지털 공학의 발전과 함께 보급되고 있는 디지탈 오실로스코프들은 측정 결과의 수치화와 그들에 관한 연산 기능이 포함되어 있어, 이 정리를 간단히 시현시킬 수 있다. 본고에서는 정리의 유도 과정에서 얻어지는 실험 이론과 함께 디지털 오실로스코프를 이용해서 이 정리를 시현시키는 방법을 소개한다. 1930년대에 소개된 정리를 다시 재조명하려는 이유는, 비록 정리가 오래전에 소개되었다고는 할지라도 구체적인 유도 과정이나 물리 분야와 관련된 내용들은 우리에게는 여전히 잘 알려져 있지 않기 때문이다. 유도 과정에서 교류 복소 총저항(Impedence) Z, 역율(Power Factor), 위너 분광곡선의 확장된 물리적 의미와 함께, 나아가, 흑체 복사에서 플랑크(M. Planck)의 양자화에 대한 배경이 자연스럽게 나타나므로, 일반물리학, 현대물리학, 분광학 및 물성실험 등과 관련된 강의에 참고가 될 수 있다고 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제12권1호
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• pp.51-58
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• 2001

물질의 X-선 흡수도에 의해 영상을 얻는 일반 X-선 시스템과 달리 방사광 X-선은 위상이 일치하고 평행하며 진동방향이 일치하는 특성들을 이용하면 고 분해능, 고 대조도의 투사영상을 얻을 수 있다. 국내에서는 포항 방사광 가속기 연구소에 최근 건설된 5C1 빔라인에 미세구조 X-선 영상 획득을 위한 영상시스템을 구축하여 여러 기초 생물, 의학연구분야의 고 분해능 영상획득이 가능하게 되었다. 방사광 X-선을 이용하여 얻은 고 해상도 투사영상들 및 단층 재구성 영상들을 일반 X-선을 사용하는 유방찰영시스템, 치아 X-선 찰영시스템, 전신측정용 CT 시스템에서 각각 획득한 동일한 대상의 영상들과 비교하였다. 실험에 사용한 방사광 X-선은 6 ～30 keV 사이의 연속적인 에너지 분포를 가지며, 실험의 대상에 따라서 실리콘웨이퍼 필터들을 사용하여 빔의 세기와 에너지 스펙트럼 분포를 조절하여 사용하였다. 실험 대상 물체를 통과한 방사광 X-선의 투사영상은 형광판 (CdWO$_4$ scintillator)과 반응하여 가시광선으로 바뀐 후, 금도금된 거울을 통해 90$^{\circ}$ 반사되어 CCD 카메라로 획득하며, 이러한 디지털 영상정보는 PC로 전송되어 저장된다. 방사광 X-선의 공간 분해능 특성은 X-선 시험패턴(25 $\mu$m)과 초 고해상도 패턴 (13.5 $\mu$m)을 방사광 X-선 영상획득시스템 과 일반 X-선을 사용하는 유방촬영시스템에서 획득하여 분석하였다. 영상획득 실험대상으로는 일반 구조물로 커패시터, 생체조직으로 성인치아, 유아치아, 생쥐 척추뼈 및 유방암조직을 대상으로 실험하였다. 단층영상은 각각의 샘플을 0.72$^{\circ}$ 간격으로 180$^{\circ}$ 회전시켜 250개의 투과영상들로부터 재구성한 후 컴퓨터 단층촬영기에서 얻은 영상과 비교하였다. 포항 방사광가속기연구소 5C1 빔라인에 간단하고, 경제적인 방사광 X-선 영상획득시스템을 성공적으로 구축할 수 있었고, 획득한 투사 영상과 재구성한 단층영상을 기존 X-선을 사용한 시스템으로 획득한 단층영상들과 분해능, 대조도의 특성들을 비교, 분석하였다. 방사광 X-선을 사용하여 획득한 영상들은 일반 시스템에서 얻은 영상보다 고 해상도의 영상 질을 보여주었고, 기초 의학영상 연구 측면에서 많은 정보를 제공해 주었다. 방사광 X-선을 이용한 영상획득시스템은 고 분해능과 고 대조도로 미세구조의 상세한 의학영상을 얻기 위한 유용한 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 해부학적, 병리학적 및 임상학적 의료영상 분야에 효과적으로 응용하기 위하여 X-선 선량 정량 분석과 수치적 영상 해석연구가 계속되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.1-7
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• 2016

본 연구에서는 디지털 단층합성 엑스선 영상의 화질특성을 개선하기 위해 TV-압축센싱 기반 영상복원 기법을 제안한다. 제안된 영상복원 기법의 유효성을 검증하기 위해 우선 관련 영상복원 알고리즘을 구현하였으며, 이를 이용하여 관련 시뮬레이션 및 실험을 함께 수행하였다. 실험을 위해 일반 x-선관($90kV_p$, 6 mAs), CMOS형 평판형 검출기($198{\mu}m$ 픽셀크기)로 구성된 실험장치를 구성하였으며, 제한된 각도 $60^{\circ}$도에서 $2^{\circ}$ 간격으로 총 51장의 투상영상을 획득하고 제안된 알고리즘으로 영상복원을 수행한 후 필터링 역투사법(FBP)을 사용하여 디지털 단층합성 영상을 구현하였다. 본 연구에서 수행된 결과에 의하면, 제안된 영상복원 기법은 일반 엑스선 영상 및 디지털 단층합성 영상의 흐린 영상화질을 선명하게 개선하고 또한 디지털 단층합성 영상의 깊이 분해능을 향상시키는 이점이 있음을 확인함으로써 기존 디지털 단층합성 영상의 화질을 크게 개선할 수 있을 것으로 전망된다.