일부 연구자들 (Jones et al., 1997; Tarr & Jones, 1977; Tarr & Lannin, 2005)은 학생들의 확률적 사고틀에 대해 연구해왔다. 이들 연구는 학생들의 확률적 사고 수준을 이해하는 도구를 제공하였다. 그러나 중학교 학생들의 확률적 사고 수준 관련 연구는 조건부 확률과 독립성 개념에만 머물러 있었다. 이 연구에서는 Jones et al.(1977), Polaki (2005), and Tarr and Jones(1977)의 연구를 분석하고, 미국의 교육과정과 국가 수준의 평가 자료를 분석하여 중학교 학생들의 확률적 사고 수준을 평가할 수 있는 틀을 개발한다.
충돌확률은 선박 충돌, 좌초사고를 교통량 관측에 기초한 사고 발생건수와 수로의 지형적인 조건에 따른 기하확률로 정량화한 자료이다. 1970년대 Fujii와 Macduff의 연구를 시작으로 많은 연구기관에서 충돌확률을 제시하였지만, 우리나라 해역의 조건에 적합한 충돌, 좌초확률은 없는 실정이다. 이에 본 연구는 부산항 제5항로에서 등부표 접촉사고 발생건수를 바탕으로 진입항로, 직선항로, 변침항로를 구분하여 좌초발생확률($P_a$) 및 준사고(좌초)발생확률($P_c$)을 도출하였다. 사고 발생율이 높은 진입항로에서 좌초발생확률($P_a$) $2.26{\times}10^{-5}$, 준사고(좌초) 발생확률($P_c$) $2.30{\times}10^{-3}$으로 산출되어 타 항로보다 등부표 접촉사고 확률이 높은 것으로 분석되었다. 추후 각 해역별 충돌확률을 도출하여 선박 안전성 평가의 기준을 구하고자 한다.
이 연구의 목적은 초등학생의 인지수준에 따른 확률적 사고의 형성 정도와 TS 프로그램의 확률 활동이 확률적 사고의 형성에 미치는 효과를 알아보는 것이었다. 이를 위하여 초등학교 6학년 152명을 실험집단과 통제집단으로 나누어, 실험집단에는 TS 프로그램의 확률 활동을 투입하였고, 통제집단에는 정규 교육과정을 운영하였다. 투입 전에 SRT II와 확률적 사고 검사를 실시하여 학생들의 인지수준에 따른 확률적 사고의 형성 정도를 조사하였고, 투입 후에 확률적사고 검사를 실시하여 처치의 효과를 알아보았다. 연구 결과에 의하면, 확률 문제 해결에서 구체적 조작기와 과도기 학생들은 주관적 전략과 양적 전략을 혼용하여 사용하였으며, 전기 형식적 조작기 학생들은 양적 전략을 많이 사용하여 인지수준이 높을수록 보다 높은 수준의 확률적 사고를 하고 있었다. TS 프로그램의 확률 활동은 학생들의 확률적 사고 형성에 효과적이었다. 확률적 사고의 형성을 인지수준에 따라 분석한 결과, 전기 구체적 조작기와 과도기 학생들에게 효과적이었음을 알 수 있었다.
확률적 사고 수준의 의미를 밝히고 이를 고려하여 교육하는 관점에 대한 강조가 국내외 많은 연구자들에 의해 이루어져 왔다. 그러나 국내외 영재교육 연구에서는 확률 영역의 소재를 활용하는 경우가 매우 드물고, 영재아들이 확률적으로 어떤 수준에 있는지, 이를 어떻게 확인하고 교육에 반영할 것인지에 대한 연구도 거의 없다. 이 연구에서는 확률적 사고 수준의 의미를 살펴보고, 영재교육을 통해 확률적 사고수준과 수준의 상승을 관찰할 수 있는지, 영재교육 담당 교사 연수에 참여한 교사들이 이에 대해 어떻게 파악하는지 알아보았다. 연구 결과, 영재아들은 선행연구에서 제시한 확률적 사고 수준보다 높은 수준을 보였으며, 문제를 해결하면서 수준의 상승을 보였다. 교사들은 확률 과제와 학생들의 반응을 세부적으로 분석하여, 확률 과제를 이용한 영재교육의 의미와 가능성, 관찰평가 방안 등에 대한 인식을 획득하였다.
기존 선박사고 자료를 이용하여 향후 발생 가능한 선박사고의 확률을 계산하기 위한 이론과 프로그램 및 실험결과를 나타낸다. 기본적으로 베이지안 기법을 적용하여 다양한 사고의 원인과 결과 사이에 발생하는 인과관계를 통계적 기법으로 다양한 사고들이 발생할 수 있는 사고 확률을 계산하였다. 계산을 위하여 프로그램을 개발하고, 이 프로그램을 이용하여 제안한 방법의 유용성을 검증하였다.
이 연구의 목적은 중학생의 인지수준과 확률적 사고수준을 측정하여 그 관계를 분석하고 Thinking Science (TS) 프로그램의 확률 활동을 적용하여 그 효과를 분석하는 것이다. 중학교 1학년 219명을 실험집단과 통제집단으로 나누어, 실험집단에는 TS 프로그램의 확률 활동을, 통제집단에는 전통적인 과학 수업을 적용하였다. 결과에 의하면, 중학생의 인지수준은 대부분 구체적 조작기에 해당하였고, 많은 학생들의 확률적 사고수준은 확률 문제 해결에 양적 전략을 사용하면서 주관적 전략도 함께 사용하는 과도기적인 수준이었다. 또한, 인지수준이 높을수록 확률적 사고 수준도 높았으며, 확률의 구성요소 중에서 표본 공간과 한 사건에 대한 확률이 확률 비교와 조건부 확률보다 먼저 발달하였다. TS 프로그램의 확률 활동은 학생들이 확률 문제 해결에 양적 전략을 사용하도록 하는 데에 효과적이었다. 특히 사전에 확률 문제 해결에 주관적 전략과 양적 전략을 혼용하던 중기 구체적 조작기인 학생들이 사후에 양적 전략을 사용하도록 하고, 한 사건에 대한 확률을 인식하도록 하는 데에 효과가 있었다.
본 연구는 확률의 다양한 의미를 반영한 초등학교 확률 학습 프로그램을 개발하고, 개발된 프로그램의 적용 가능성을 알아보는데 목적을 두고 있다. 먼저 확률의 다양한 의미를 반영한 초등학교 확률 학습프로그램을 개발하기 위하여, 프로그램의 기본 방향을 설정하고, 확률의 다양한 의미를 반영하기 위한 교수 방법을 마련하였다. 개발된 프로그램은 초등학교 6학년 한 단원 분량인 7차시로 이루어져 있다. 다음으로 프로그램 시행 전에 실시한 검사에서 확률적 사고 수준이 상 ${\cdot}$ 중 ${\cdot}$ 하인 것으로 나타난 세 명의 학생을 연구 대상으로 개발된 프로그램을 시행하였다. 프로그램 적용 전 ${\cdot}$ 후에 실시한 지필 평가와 비디오 카메라로 녹음한 수업 내용과 학생들의 학습지를 검토하여 프로그램 적용 전, 1${\sim}$7 각 차시 후, 프로그램 적용 후의 시기로 나누어 분석한 결과, 세 학생 모두 확률적 사고 수준이 가장 높은 수준인 4수준으로 발전하였다. 본 연구의 결과, 확률을 이론적 의미 뿐 아니라 경험적 ${\cdot}$ 통계적 의미로 접근하면 초등학교 학생들도 확률 개념을 학습할 수 있었다. 따라서 확률을 다양한 관점으로 접근한다면, 초등학교에서도 독립성, 조건부 확률 같은 개념을 유의미하게 학습할 수 있을 것이다.
TMI사고 이후 원자력의 안전성을 확보하고자 하는 노력은 사실상 확률론적 안전성분석 방법론 연구 외에도 다양하게 진행되었다. 이에는 사고 예방 차원의 안전계통 설비 보강을 통한 다중성(redundancy) 및 다양성(diversity)의 확보, 모의제어반(simulator) 등을 이용한 운전원 훈련프로그램 강화, 사고 증상에 따라 안전기능의 저해 여부를 추정가능토록 요구하는 비상운전절차서의 완비 노력과 사고 영향 완화를 위한 대체 설비의 신설 등이 있다. 하지만 이런 모든 보완 작업들이 얼마나 효율적으로 이루어지며 어느 정도 안전성 향상이나 위험도 관리에 기여할 수 있는 지에 대한 의문은 여전히 남게 되었으며, 이에 대한 정량적인 평가수단으로서 또 다시 확률론적 안전성분석 방법이 각광받게 되었다. 왜냐하면 확률론적 안전성분석은 그 방법의 특성상 발전소 경험 자료를 토대로 한 가장 현실적인 접근방법을 이용하고 최적 거동 및 현상에 대한 분석을 수행하기 때문이다.
본 논문에서는 데이터 마이닝을 이용한 차량 사고 사망확률 모형을 제안하였다. 본 논문의 목표는 제안된 모델을 이용하여 기술적, 환경적 개선을 통해 교통사고를 줄이는 것으로 교통사고 데이터를 수집하여 데이터 마이닝 알고리즘을 적용하여 사망 원인에 대한 분석을 통해 사망확률 모형을 개발하였다. 이를 위해서 훈련 데이터와 테스트 데이터를 이용하여 최적의 모형을 개발하였다. 이모형을 통해 교통 사망사고에 대한 사망확률을 구할 수 있고 사망 사고의 원인이 되는 중요한 요인을 알아낼 수 있다. 교통사고의 원인이 되는 요인을 기술 개발과 교통 환경 개선에 활용한다면 향후 교통사고를 줄이는데 기여할 것이다.
지난 2019년 인천시, 서울시 문래동, 포항시 등에서 발생한 수질사고로 인해 국민의 상수도에 대한 신뢰도가 최악의 상황에 있으며, 이후로도 깔따구 유충이 발견되는 등 상수도 관망 내 체계적인 수질 관리 및 빠르고 정확한 수질 사고 발생 지점의 추정이 중요해 지고 있는 실정이다. 오염물 유입 추정은 수리학적 사고로 고려되는 누수와는 달리 상대적으로 그 지점 추정이 어렵다. 대게의 경우 수리해석을 진행하여 유량과 유향을 파악한 뒤 계측 지점에서부터 동일 시간대로 역으로 흐름을 거슬러 올라가며 확률상 높은 지점을 추정하는 것이 일반적인 방법이다. 본 연구에서는 범용 수리해석 프로그램인 EPANET2.2에 내장된 Trace Analysis (이후 trace 분석) 옵션을 사용한 오염물 유입 지점 추정 방법론을 소개한다. 본 연구에서는 방법론의 검증을 위해 오염물 유입지점은 한 곳으로 가정하였다. 해당 방법론은 먼저 절점별 trace 분석을 실시하여 모든 지점에서 수질 관측 지점까지 물이 도달하는데 소요되는 시간을 산정한다. 해당 시간과 오염물 관측 데이터와의 비교를 통해 유입 확률이 높은 지점을 추출한다. 이를 위해 실측 데이터가 필요하며, 결과는 지점별 확률로 나타난다. 모의 결과 1개의 수질 관측 지점으로도 개략적인 지점을 선정할 수 있는 것으로 나타났다. 다만, 수질 관측 지점의 수에 따라 분석 결과의 정확도가 향상한다. 마지막으로 유입 지점 추정 확률이 낮은 경우, 유입 지점 추정 확률을 향상시킬 수 있는 추가 수질 분석 지점을 결정하였다. 본 연구에서 소개한 방법론은 향후 수질 사고 발생 시 최초 확산 방지를 위한 격리 지점 선정에 근거를 제시할 수 있을 것으로 기대하며, 나아가 수질 관측 지점을 결정 및 대응 방안 수립 가이드라인으로 활용할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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