• 대한지구과학교육학회지
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• 제11권1호
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• pp.21-37
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• 2018

이 연구의 목적은 과학 행동 체계를 통해 초등학생들이 물의 순환 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 시각화하는 것이다. 일반적으로 초등학생들이 물의 순환 개념을 이해하기란 쉽지 않으며, 대부분의 초등학생들은 구름이 더 무겁기 때문에 비가 내리는 것의 과학적 개념이 아닌 오개념을 가지고 있다. 또한 현행 교과서의 실험들은 연결성이 낮고 물의 순환 개념들이 세분화되어 올바른 과학적 개념을 형성하는데 어려움을 줄 가능성이 비교적 높다. 따라서 이 연구에서는 교과서 내 이슬, 안개 및 구름 등의 실험들을 통합하여 물의 순환 개념에 대한 시스템적 사고가 가능하도록 물의 순환 시스템 장치와 이를 활용한 교수 학습 프로그램을 개발하였다. 또한 준실험 설계를 통해 물의 순환 시스템 장치를 활용한 수업 프로그램의 효과성을 알아보았다. 그 결과, 물의 순환 시스템 장치를 활용한 수업은 증발, 응결, 그리고 물 순환의 개념을 시스템적으로 이해하는데 이전의 실험들보다 더 효과적이라는 것을 보여 주었다. 또한 물의 순환 시스템 장치를 활용한 수업에서 가장 효과적인 실험 조건과 최적의 실험변수인 응결량의 매개변수를 분석할 수 있었다.

• 한국과학교육학회지
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• 제35권1호
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• pp.37-52
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• 2015

이 연구는 판구조론(plate tectonics)에 대한 지구적 인지과정(geocognition)의 검사 문항을 중학생, 고등학생 및 대학생들에게 적용하여 문항별 응답 반응을 Rasch 모델에 근거하여 횡단적으로 분석하였다. 그 결과를 바탕으로 판구조론에 대한 학습 발달과정 및 교육과정 개발을 위한 기초 자료를 제안하고자 하였다. 판구조론의 개념적 구인은 '판과 관련된 지구 내부 구조의 이해, 판 경계에서 특징적인 지형, 판 경계의 지질 현상'으로, 지구적 인지과정의 구인은 시간적 추론, 공간적 추론, 과거역산적 추론, 시스템 사고로 선정하였다. 판구조론의 개념적 구인을 문항의 소재로 하여 지구적 인지과정의 추론 능력을 조사하는 통합적 형태로 9개의 평가 문항을 개발하였다. 문항의 그림 자료들은 모두 GeoMapApp을 활용하여 작성하였다. 전체 문항에 대한 학생들이 얻은 점수에 따라 학생들의 수준을 구분하고 이를 각 문항의 과제 곤란도와 비교하여 측정하는 Rasch 모델을 적용하여 학생들의 문항 반응 결과를 측정하였다. Rasch 모델 분석으로 중학생, 고등학생 및 대학생의 Wright map을 각각 작성하여 학생들의 능력과 문항 곤란도를 서로 비교하였고, Differential Item Functioning 분석을 통해 세 학교급 학생들의 문항 반응 결과를 종합하여 수행하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 현행 과학 교육과정에서 판구조론에 대한 지구적 인지과정은 중학생, 고등학생에게 모두 평가 가능한 구인임을 알 수 있었다. 둘째, 중학교 ~ 대학교에 이르는 횡단적 분석에서 학생들의 발달 양상이 가장 두드러진 지구적 인지과정의 요소는 공간적 추론이었다. 셋째, 판구조론에 대한 지구적 인지과정은 적절한 교수활동의 도움과 지구과학 내용 지식을 비계(scaffolding)로 하여 더 높은 수준으로 발달할 수 있다. 넷째, 지구적 인지과정은 과제의 내용과 분리된 일반적 추론 능력이 아니라 과제의 내용과 연관된 내용-특이적(content-specific) 추론임을 알 수 있었다. 이 연구에서 수행한 횡단적 분석의 결과를 바탕으로 지구과학 교육과정에서 판구조론의 내용 체계를 재구성하기 위한 제언을 제시하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제8권3호
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• pp.318-331
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• 2015

The purpose of this study was to develop the systems thinking learning program and to confirm the effects of its application in the fourth grades' science class. For it, the test tools were designed to survey divergent thinking and the closed loop based on the casual relation. The systems thinking learning program was developed to make students learn scientific knowledge and systems thinking educational strategies through their regular science class. The two classes of fourth grade were selected and divided into experimental and control groups. After applying pre-test to two groups, the system thinking education program was applied to an experimental group according to the reconstructed lesson plan. Subsequently, post-test was applied to two groups 3 weeks after pre-test. The findings in this study were as follows. In divergent thinking, the systems thinking program was useful to two groups. It could be the repetition effect, but only the experimental group shows a statistically significant change. The effect of the closed loop based on casual relation was deemed statistically significant. It shows these educational strategies were effective in making students understand the systems thinking. Finally, the results of students' interviews shows they were satisfied with this program because they were able to express their thinking with confidence and to find new relations in the change of land. The results suggest that the more research is needed to further develop and improve on students' thinking skills in their regular science classes.

• 지구물리
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• 제10권1호
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• pp.27-35
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• 2007

터널공사의 필요에 따라 그 시공방법은 많은 발전을 해왔으나 아직도 시시각각으로 일어나는 터널 공사중의 사고는 조속히 극복해야할 과제다, 이러한 위험요소를 빨리 발견하고 대비하기 위해서는 계측의 정확성과 신속성이 요구되고 있으나 아직도 천단침하 및 내공변위 계측에 줄자, 레벨 또는 Total Station 등을 이용하는 일반적인 측량방법에 의존하고 있다.터널의 변형계측을 위한 일반측량방법은 사람이 직접 그 측점에 접근해야하며, 관측에 시간이 많이 소요되고, 관측하는 기술자의 능력에 따라 큰차이가 있을 수 있는 등 여러 문제점을 안고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고밀도레이저 측량기법인 3D Laser Scanning을 이용하여 터널의 천단침하및 내공변위를 기존의 Total Station 측량기법보다 더 경제적이고 정밀하며, 신속하게 측정할 수 있는 기법을 제시하므로서 3D Laser Scanning을 이용한 터널계측의 발전과 향후 무인 자동 계측시스템의 개발에 이바지 하고자 하는데 그 목적이 있다.

• 과학교육연구지
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• 제41권3호
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• pp.426-446
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• 2017

본 연구의 목적은 암석에 관한 문제를 해결하는 대학생들의 사고 과정을 분석하여 지구과학의 귀추적 추론에서 결정적 증거(CE)와 결정적 자원 모델(CRM)의 역할과 중요성을 살펴보는 것이었다. 한 교육대학교에서 과학 심화 전공 과목을 수강하는 20명의 4학년 학생들이 연구에 참여하였다. 이들에게 많은 구멍이 발달한 퇴적암의 지질학적 과정을 귀추적으로 추론하여 모델로 나타내게 하고, 그 과정을 모델링 중심의 귀추적 추론에 관한 도식에 따라 분석하였다. 그 결과, 문제를 성공적으로 해결한 학생들의 추론은 다양한 알갱이와 많은 구멍을 CE로 삼아 퇴적암의 생성 과정과 풍화 작용을 CRM으로 각각 활성화하고 이들을 결합하여 과학적으로 타당한 설명 모델(SSEM)을 구성하는 특징이 있었다. 반면 문제 암석에 관하여 SSEM을 제안하지 못한 추론에서는 학생들이 많은 구멍이라는 증거로부터 화성암(현무암)의 생성 과정을, 다양한 알갱이라는 증거로부터 퇴적 작용을 자원 모델(RM)로 활성화하고, 이들로부터 자신들의 설명 모델(EM)을 구성하였다. 학생들이 SSEM을 구성하여 암석에 관한 지구과학 문제를 수월하게 해결하기 위해서는 문제 상황에 맞는 CE가 무엇인지 알고, 암석의 특징에 관하여 통합적 또는 시스템적으로 접근하며, 복수의 RM을 활용하고, 증거에 비추어 RM이나 EM을 평가할 필요가 있음을 제안하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권2호
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• pp.1-11
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• 2012

지구 환경 변화에 따른 폭우로 절토 사면 붕괴가 해마다 발생하고 인명과 경제적 손실이 증가하고 있다. 이는 절토 사면의 붕괴의 평가를 요구한다. 경사면이 절토 시행 전에 시뮬레이션 된다면, 절토 사면의 붕괴를 예측 할 수 있고, 붕괴 사고 시 복구 비용을 최소화 할 수 있다. 본 논문은 절토 사면에서 중요한 경사도의 시뮬레이션 방법을 나타낸다. 이것은 패트리넷을 이용하여 모델링되며 디자인되고, ArcGIS를 이용하여 윈도우 XP 환경에서 구현하고자 한다. 그래서 본 논문은 GIS를 이용한 절토와 간척을 시뮬레이션 함으로써 시간과 돈을 절약하는데 기여할 것이다.

• 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.289-295
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• 2021

오늘날 인간의 삶의 질에 가장 중요하게 미치는 요인은 환경에서 기인된다고 생각된다. 기후변화와 지구 온난화 현상에 따른 폭우, 대설, 지진 등으로 장마, 태풍, 벌채면 붕괴, 미세먼지 등의 발생 빈도가 증가하여 피해 규모가 해마다 커짐에 따라 환경 분석 및 감시 시스템의 중요성은 날로 커지고 있다. 환경의 문제들 중 물(수질)에 의해 발생하는 문제는 그 비중이 매우 높은 바, 도시화, 산업화로 수질 오염사고 발생 때 피해 규모가 대형화 되었으며 사람들 사이에 물 안전망에 대한 우려가 증가하고 있다. 최근 5년간 4대강 유역에서 수질 오염 사고 359건(한강 129, 낙동강 51, 금강 25, 섬진강 및 영산강 19, 기타 85)이 발생하였으며, 이로 인해 물 공급 정지 및 오염된 수돗물 공급 등 사회 전반에 걸처 환경에 직간접적인 피해를 야기하였다. 따라서, 현재 4대강 중심의 수질(물) 관리 시스템에서 중소하천, 지류/지천, 저수지 등으로 수질 모니터링 대상을 확대 함 으로서수질 환경의 불확실성을 최소화할 수 있는 빅데이터 기반 수질 환경 관리 전략체계의 구축이 요구된다. 본 논문에서는 기존의 오랜 기간 축적하여 온 수질 정보 빅데이터를 이용한 인공신경망 미들웨어 구축을 통하여 유용한 수질 분석 정보를 제시 할 수 있는 수질 모니터링 미들웨어 구축방안을 제시하고자 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권2호
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• pp.169-183
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• 2023

본 연구는 극지의 높은 교육적 가치를 바탕으로 극지 교육의 방향과 과학과 교육과정을 올바르게 설정하기 위한 노력의 일환으로 학생들의 극지 소양을 평가, 분석했다. 연구를 위해 개발된 극지 소양 검사 문항은 극지에 대한 지식, 기능, 태도, 신념 영역과 학생들의 배경 변인을 묻는 문항으로 구성되었다. 예비 검사를 통해 여러 차례 수정, 보완된 최종 검사 문항은 32 3명의 중학교 2학년 학생들을 대상으로 적용되었다. 전체 학생들에 대한 극지 소양 문항의 응답 특성을 분석했고, 극지 문제를 바라보는 관점에 따라 학생들을 세계 시민적 관점 또는 실용적 관점을 지닌 집단으로 구분하여 이들의 극지 소양을 추가로 비교 분석했다. 분석 결과, 학생들은 극지의 기후 변화와 생물에 대한 이해는 높았으나 극지의 핵심 구성 요소인 '얼음'에 대한 이해는 매우 낮았으며, 극지의 문제를 다룰 때 지구 시스템적 사고로 접근하지 못했다. 또한, 세계 시민적 집단의 학생들은 실용적 집단의 학생들보다 극지의 문제에 대한 지적 이해가 높고, 그 심각성에 대해 깊게 공감하고 있었다. 본 연구는 설문 결과를 바탕으로 극지 교육이 앞으로 나아가야 할 구체적인 방향을 제시했다는 점에서 의의가 있다.

• 한국가스학회지
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• 제28권1호
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• pp.53-58
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• 2024

산업의 발전과 생활 수준의 향상으로 인하여 전 세계적으로 천연가스의 사용량은 지속해서 증가하고 있으며, 이에 따른 발전소, 저장시설, 공급배관망 확충 등 관련 산업시설도 지속해서 증가하고 있다. 천연가스는 편리하고 환경오염이 없는 청정연료이지만 누출로 인한 사고 발생 시, 인명피해는 물론 대규모 재산상 손해, 지구 온실효과에 부정적인 영향을 초래한다. 중대재해 처벌 등에 관한 법률 등도 무거운 상황에서 더더욱 안전을 기해야 할 상황이다. 이에 레이저 기반 흡수 분광분석법의 원리를 적용하여 최대 거리 30m에서 누출되는 메탄 농도를 검출할 수 있는 원거리 휴대용 메탄 누출 가스 검지 시스템을 개발하여 그 효과성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6905-6916
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• 2015

본 연구는 20세기 이후 급속한 과학기술의 발달로 산업의 공업화 및 인구의 도시화 등으로 인류의 생활터전인 환경이 위협받는 현 시점에, 이슈가 되고 있는 환경문제의 해결방안인 환경규제를 복잡계적 사고로 해석을 한 것이다. 산업혁명이후 출현한 산업의 고도화 과정에서 발생하고 있는 다양한 문제점들을 해결하기 위하여 오래전부터 많은 노력들이 시도되었다. 하지만 이러한 현상을 이해하기 위해서는 단순한 무역수준이나 경제 기술적 수준에서 해석할 수 없는 문제가 제기 되고 있다. 이러한 이슈들에 대해 복잡계적 사고를 통해 기술의 진화에 대한 우발성이 아니라 그들이 만들어낸 차이를 인식하고 혼돈의 가장자리에서 새로운 질서를 창발하는 현상에서 복잡계 시스템을 이해하고 선제적 대응 및 관리에 대한 기술적 혁신을 예측할 수 있는 기반을 제공하고자 한다. 복잡계적 사고로 분석해보면 지구가 처한 환경문제는 혼돈의 가장자리에 자리잡고 있다. 이러한 부분은 공공적인 부분에서 주도를 하고 있지만 이들만의 노력만으로는 해결이 되지 않는 다양한 구성요소들 간의 상호작용을 통한 인과관계를 형성하고 있다. 본 연구는 이러한 상호작용으로 환경규제에 대한 새로운 질서의 창발현상을 설명하고 있으며 환경규제를 공공적인 부분만의 질서가 아니라 민간 혹은 기업에서의 의지와 행동이 임계점에 도달하여 새로운 질서를 창발하는 노력이 필요함을 제시하고자 한다. 따라서 불확실성에 대한 환경규제의 새로운 질서를 이해하려는 기반을 제공하고자 한다.