• 한국지구과학회지
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• 제45권5호
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• pp.469-481
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• 2024

이 연구는 중학교 과학 교육과정이 중학생들의 기압 작용 방향에 대한 개념 변화에 어떤 영향을 미쳤는지를 조사하였다. 이를 위해 중학교 1학년과 3학년의 기압 관련 학습 내용을 토대로 구성된 개념 검사지를 중학교 3학년 학생들을 대상으로 실시하였다. 분석 결과, 중학교 1학년 과학 1에서 학습한 용기 내 분자 운동과 관련된 기압의 개념과 작용 방향에 대해 비교적 정확한 개념을 갖고 있음에도 불구하고, 중학교 3학년 과학 3에서 토리첼리 실험을 학습하면서 기압의 작용 방향이 아래쪽으로 향한다는 오개념을 갖게 되는 경우가 많음을 확인하였다. 이는 교육과정 및 교과서 내용의 구성 방식이 학생들의 기압에 대한 개념 변화에 중요한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 따라서 중학교 과학3 교과서에서 토리첼리 실험을 서술할 때, 기압을 단순히 무게의 관점이나 한 방향으로의 작용만을 강조하기 보다는 기압이 모든 방향으로 작용할 수 있다는 과학 1의 개념을 다시 한번 명확히 할 필요가 있음을 제안한다. 이러한 노력은 학생들의 과학적 개념의 내면화와 심화된 이해에 도움이 될 것으로 사료된다. 또한, 교수자들도 이러한 오개념을 사전에 인식하고 이를 고려하여 교수-학습 모형을 설계함으로써 학습자의 인지 갈등과 혼란을 선제적으로 최소화할 수 있을 것이다. 한편, 학습자의 오개념 및 교과서 분석 등에 관한 누적된 연구 결과가 교과서 내용에 반영될 수 있도록 책임 있는 기관의 체계적인 전략 및 지침 개발이 필요할 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제4권4호
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• pp.21-31
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• 2001

바다에서 발생하는 유조선 등으로부터의 기름 유출사고는 해양환경을 크게 훼손하는 재앙에 속한다. 이러한 사고에 효과적으로 대응하기 위해서는 사고의 초기에 기름의 유출양을 정확히 판단하여 그에 적절한 대응방법을 수립하는 것이 필요하다. 기름 유출양의 추정을 위해서 사용되는 가장 간단한 방법은 토리첼리의 평형관계식을 사용하는 것이다. 하지만 이러한 평형관계식은 관성력과 점성력이 무시되었기 때문에 실제의 현상과는 다소 거리가 있다. 본 논문에서는 탱크로부터의 기름 유출양 산정을 위한 기초적인 실험과 수치계산을 수행하였다. 소형 유리 수조에 상자모양의 아크릴 기름탱크를 설치하고 종횡비가 다른 사각형의 유출구를 빠져나가는 기름의 양과 모양을 계측하였다. 그리고 유한체적법과 VOF법 등의 CFD 기술을 활용하여 기름과 물의 유동을 수치 시뮬레이션 하였다. CFD 계산견과는 실험에서 계측된 값과 좋은 일치를 보였으며, 복잡한 해난사고에서의 유출양 산정을 위한 CFD 기술의 활용가능성을 확인할 수 있었다. 본 논문의 실험조건에서 기름의 유출속도는 유출구의 형상에 따라 결정되는 유출구 내부의 마찰력에 의해 달라지며, 토리첼리 평형관계식으로부터 얻어지는 유출속도의 35~55%임을 알 수 있었고, 만약 유출구의 두께를 무시하면 종횡비에 상관없이 52%로 일정하게 추정되었다.