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Physics informed neural networks for surrogate modeling of accidental scenarios in nuclear power plants

  • Federico Antonello;Jacopo Buongiorno;Enrico Zio
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제55권9호
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    • pp.3409-3416
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    • 2023
  • Licensing the next-generation of nuclear reactor designs requires extensive use of Modeling and Simulation (M&S) to investigate system response to many operational conditions, identify possible accidental scenarios and predict their evolution to undesirable consequences that are to be prevented or mitigated via the deployment of adequate safety barriers. Deep Learning (DL) and Artificial Intelligence (AI) can support M&S computationally by providing surrogates of the complex multi-physics high-fidelity models used for design. However, DL and AI are, generally, low-fidelity 'black-box' models that do not assure any structure based on physical laws and constraints, and may, thus, lack interpretability and accuracy of the results. This poses limitations on their credibility and doubts about their adoption for the safety assessment and licensing of novel reactor designs. In this regard, Physics Informed Neural Networks (PINNs) are receiving growing attention for their ability to integrate fundamental physics laws and domain knowledge in the neural networks, thus assuring credible generalization capabilities and credible predictions. This paper presents the use of PINNs as surrogate models for accidental scenarios simulation in Nuclear Power Plants (NPPs). A case study of a Loss of Heat Sink (LOHS) accidental scenario in a Nuclear Battery (NB), a unique class of transportable, plug-and-play microreactors, is considered. A PINN is developed and compared with a Deep Neural Network (DNN). The results show the advantages of PINNs in providing accurate solutions, avoiding overfitting, underfitting and intrinsically ensuring physics-consistent results.

시나리오 기반의 미래 보병여단 정보유통능력 분석 연구 (Scenario-based Future Infantry Brigade Information Distribution Capability Analysis)

  • 김준섭;박상준;유이주;김용철
    • 융합보안논문지
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    • 제23권1호
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    • pp.139-145
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    • 2023
  • 한국 육군은 기동화, 지능화, 초연결형 Army TIGER 체계 등 최첨단 미래형 강군 육성을 추진하고 있다. 미래 보병여단은 다영역작전에서 전투수행이 가능하도록 분대 단위 전술차량으로 기동성을 증대시키고, 지상무인로봇, 감시정찰드론 등 다양한 무기체계를 전력화할 예정이다. 또한 무기체계를 통해 수집한 데이터를 초연결 네트워크로 실시간 송·수신하고 학습시키는 지능형 부대를 육성할 것이다. 이러한 군의 발전 계획을 통해 미래의 보병여단은 더 많은 데이터를 유통시킬 것이다. 그러나 현재 육군의 전술정보통신체계는 미래 무기체계의 대용량 정보를 유통하기에 상대적으로 낮은 전송속도와 대역폭, 수동적 네트워크 관리, 기동 간 통신 지원 제한 등 미래의 부대의 전술통신체계로 운용하기에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 한국 육군의 미래 보병여단의 무기체계를 분석하고, 보병여단의 기동 상황을 묘사하기 위한 공격작전 시나리오를 바탕으로 지상·공중·위성 계층의 통합 전술통신망 M&S를 통해 미래 보병여단이 갖추어야 할 정보유통능력을 제시한다.

비접촉식 제스처 기반 3D 조형 태스크를 위한 다중 모달리티 인터페이스 디자인 연구 (Multi - Modal Interface Design for Non - Touch Gesture Based 3D Sculpting Task)

  • 손민지;유승헌
    • 디자인융복합연구
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    • 제16권5호
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    • pp.177-190
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    • 2017
  • 본 연구는 비접촉식 제스처 기반 조형 태스크의 직관성 향상을 위한 다중 모달리티 인터페이스 디자인 GSS를 제안하였다. 디자인 조형 과정 및 조형 형태에 대한 사용자 경험을 조사한 후, 기술 발전에 따른 세대별 조형 시스템을 분석하였다. 또, 비접촉 3D 조형 시스템상에서의 조형 제작 프로세스, 조형 제작 환경, 제스처와 조형 태스크 간의 관계성, 자연스러운 손 조합 패턴과 사용자 손동작 요소들을 정의하였다. 이후, 기존 비접촉 3D 조형 시스템상에서 비접촉식 제스처 인터랙션을 관찰하고 자연스러운 조형 제작을 위해 조형 작성자의 행동체계가 반영된 인터페이스의 시각적 메타포와 자연스러운 제스처 인터랙션을 유도할 수 있는 행동적 메타포를 도출하였다. 프로토타입을 개발한 후, 제안된 주요 조형 태스크별 제스처 세트의 직관성을 알아보기 위해 기존 조형 시스템들과 비교하여 사용성 평가를 진행하였다. 제안된 GSS 시스템의 제스처는 이해도, 기억성, 오류율에서 우수성을 보였다. 제스처 인터페이스는 사용자의 경험에 기반한 시각적/행동적 메타포를 바탕으로 시각적 모달리티가 함께 사용된 제스처 인터페이스를 사용자들에게 제공되어야 한다는 것을 확인하였다.

Sentinel-1 및 Sentinel-2 위성영상기반 식생지수를 활용한 용담댐 유역의 토양수분 산정 (Soil moisture estimation of YongdamDam watershed using vegetation index from Sentinel-1 and -2 satellite images)

  • 손무빈;정지훈;이용관;우소영;김성준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.161-161
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    • 2021
  • 본 연구에서는 금강 상류의 용담댐 유역(930.0 km2)을 대상으로 Sentinel-1 SAR(Synthetic Aperture Radar) 및 Sentinel-2 MultiSpectral Instrument(MSI) 위성영상을 활용한 토양수분 산출연구를 수행하였다. 연구에 사용된 자료는 10 m 해상도의 Sentinel-1 IW(Interferometric Wide swath) mode GRD(Ground Range Detected) product의 VV(Vertical transmit-Vertical receive) 및 VH(Vertical transmit-Horizontal receive) 편파자료와 Sentinel-2 Level-2A Bottom of Atmosphere(BOA) reflectance 자료를 2019년에 대해 각 6일 및 5일 간격으로 구축하였다. 위성영상의 Image processing은 SNAP(SentiNel Application Platform)을 활용하여 Sentinel-1 영상의 편파 별(VV, VH) 후방산란계수와 Sentinel-2의 적색(Band-4) 및 근적외(Band-8) 영상을 생성하였다. 토양수분 산출 모형은 다중선형회귀모형(Multiple Linear Regression Model)을 활용하였으며, 각 지점에 해당하는 토양 속성별로 모형을 생성하였다. 모형의 입력자료는 Sentinel-1 위성의 편파별 후방산란계수, Sentinel-1 위성에서 산출된 식생지수 RVI(Radar Vegetation Index)와 Sentinel-2 위성에서 산출된 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)를 활용하여 식생의 영향을 반영하고자 하였다. 모의 된 토양수분을 검증하기 위해 6개 지점의 TDR(Time Domain Reflectometry) 기반 실측 토양수분 자료를 수집하고, 상관계수(Correlation Coefficient, R), 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE) 및 IOA(Index of Agreement)를 활용하여 전체 기간 및 계절별로 나누어 검증할 예정이다.

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비정질 강자성체 CoSiB/Pd 다층박막의 두께에 따른 수직자기이방성 변화 (Thickness Dependence of Amorphous CoSiB/Pd Multilayer with Perpendicular Magnetic Anisotropy)

  • 임혜인
    • 한국자기학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.122-125
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    • 2013
  • 비정질 합금인 CoSiB과 비자성체 Pd을 이용하여 CoSiB/Pd 다층박막을 제작하고, 그 자기적인 특성을 분석하였다. $[CoSiB\;t_{CoSiB}/Pd\;1.3nm]_5$ 다층박막을 $t_{CoSiB}$ = 0.1~0.6 nm의 범위로 제작하였고, 동일한 방법으로 $[CoSiB\;0.3nm/Pd\;t_{Pd}]_5$ 다층박막을 $t_{Pd}$ = 1.0~1.6 nm의 범위로 제작하여 두께에 따른 자기이방성과 포화자화도를 측정하였다. CoSiB 두께가 증함에 따라 포화자화도가 증가하는 경향을 보였는데, 특히 CoSiB의 두께가 0.2~0.3 nm 일 때 포화자화도가 급격하게 증가하였다. 보자력은 두께 0.2 nm 에서 최대값을 보이다가 두께가 증가함에 따라 점차 감소하는 것을 확인하였다. Pd의 두께 변화 실험에서는 포화자화도는 1.1~1.2 nm 구간에서 약간 감소하다가 1.3 nm 이후 점차 증가하였으며, 보자력은 포화자화도에 비해 확연한 규칙성을 보이지 않았으나, 전체적으로 Pd의 두께가 증가함에 따라 값이 감소하는 것을 알 수 있었다.

천지공사의 공공윤리 실천전망에 관한 연구 (A Study on the Prospect of Implementing a Public Common Practice of Ethics Based upon the Reordering Works of Heaven and Earth)

  • 김용환
    • 대순사상논총
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    • 제28집
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    • pp.37-72
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    • 2017
  • 본 연구는 '천지공사(天地公事)'의 공공윤리 실천전망에 관한 연구를 목적으로 한다. 천지공사는 공적 영역과 사적 영역이 서로 이어지고 매개하는 공공작용을 통해 공공윤리 실천전망을 보여준다. 천지공사는 삼계 통래(通來)로 대순진리를 관철시키는 공사이다. 본 연구방법으로 천지공사가 소개된 문헌을 면밀히 분석하는 문헌연구와 공공윤리 전망을 모색하는 해석학적 기제를 함께 사용한다. 이는 공과 사를 이어주고 매개하는 '공사공매' 지표, 공공행복 추구의 '행복공창' 지표, 개체를 살려 공적 가치를 드러내는 '활사개공' 지표의 기제이다. 공공윤리 지표는 물질과 영혼, 초월과 내재, 성과 속 사이의 간극을 해소하는 능동성으로 말미암아 공공책임을 수반한다. 천지공사는 '음양합덕' 담론에서 시작하여 '신인조화(調化)'의 공공소통을 이루고 '해원상생'의 존재론적 축복으로 연결된다. 도통선경으로 상호호혜의 결실을 맺기에, 천지공사와 인존사사(人尊私事)는 공공의 성상원융(性相圓融)을 이루어 천지인삼재 일원상(一圓相)을 이룬다. 이러한 공공실천 전망은 감성·이성 상관연동의 소통의 공사공매, 해원·보은 상관연동의 상생의 행복공창, 그리고 도통·선경 상관연동의 인존의 활사개공으로 연결되기에 이를 상관연동으로 고찰한다. 천지공사를 주재하는 '인신현현(人神顯現)'의 구천상제는 공공동량 구제 사업에 임하였다. '활사개공'의 공공윤리 지표는 도통군자에 나타나 있다. 천지공사로서 선천세계가 개벽되고 지상천국이 건설된다. 천지공사 공공윤리 전망으로 온 누리에 선경의 화평세상을 이룩하기에, 세계시민성·우주시민성 시대도래를 예견할 수 있다.

우리나라 다목적 공연장의 탄생배경에 관한 소고 (A Brief Review of Backgrounds behind "Multi-Purpose Performance Halls" in South Korea)

  • 김경아
    • 공연문화연구
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    • 제41호
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    • pp.5-38
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    • 2020
  • 이 연구는 군사정권의 권력 전개양상에서 드러나는 문화정책이념이 '다목적 공연장'의 개념형성으로 발현되는 과정을 살펴보는데 있다. 한국의 공연장 현황은 우리나라 공연문화와 깊은 관계가 있다. 각 지방자치단체마다 그 지역을 대표하는 문화예술회관(문예회관)을 중심으로 한국의 공연문화와 향유문화가 깊이 자리 잡고 있기 때문이다. 오늘날 문예회관들은 다목적홀로 운영되고 있으며 운영주체는 절대다수 정부와 지방정부 또는 출자출연기관의 재단법인 등 공공영역에서 운영한다. 따라서 정부와 지방정부의 문화예술정책의 대상이며 제도적 측면과 긴밀한 상관관계를 가지게 된다. 박정희 정권은 초헌법적인 유신을 공포하고 우리나라 문화예술법의 시초라고 할 수 있는 「문화예술진흥법」(1972.9)을 제정한다. 이법을 근거로 「문예중흥5개년계획」(1973)을 수립하고 문화시설들을 짓기 시작했다. 전국의 '문화예술'회관, 또는 '문화'회관이 다목적홀로 지어진 데에는 문화예술진흥법의 "문화예술"에 대한 정의를 "문학, 미술, 음악, 연예 및 출판에 관한 사항"으로 명시함으로써 지금의 '다목적'개념의 근거가 된다. 한편, 문화공보부의 조직직제는 "문화와 예술"을 관장함을 명시하고 대중문화와 예술진흥을 구분 짓는 문화행정체계를 갖춘다. 그러나 이시기 대통령의 연설에 나타난 박정희의 화법은 '문화예술=예술'로 인식하고 있다. 예술은 문화에 포함되는 개념이지만 문화예술=예술로 인식함으로써 정치적 시국이나 시행부서에 따라 그 해석을 달리하였고, 이러한 모호성은 예술이 이데올로기적 활용에 정책적으로 동원되는 기제가 된다. 이러한 배경에서 문화예술진흥법에 근거하고 문화공보부의 관장 하에 1978년 다목적 공연장인 세종문화회관이 개관한다. 그러나 제도상의 문화예술=다목적과 설립을 추진했던 정부조직의 문화≠예술, 권력이 인식했던 문화예술=예술은 대중음악의 대관문제를 두고 가치충돌로 표출된다. 1979년 12·12사태로 정권을 장악한 신군부는 민족문화를 앞세운 국풍81을 통해 저항세력을 체제 안으로 끌어들이고자 했다. 정권의 의도는 실패하였고, 저항과 지지의 양축에서 국민적 지지를 확보하는 방안으로 국민의 문화향유 기회확대 정책에 방점을 둔다. 이는 앞 정권의 문화예술에 관한 인식의 전환이며 박정희 정권과의 차별화를 추구한 것이다. 전두환 정권에 있어 앞 정권과의 차별성은 곧 정권의 정당성 확보를 의미하는 것이었고 향유기회의 확대는 문화영역의 분배 차원에서 추진되었다. 따라서 장기적인 안목의 예술발전으로 자리매김 되지 못했고 하드웨어의 상징성으로 정권의 정당성 확보를 실현하려고 하였다. 오늘날 다목적 공연장의 개념은 유신체제하에 만들어진 법체계의 "문화예술"의 정의에 기인한 것이며 이를 근거하여 공공 공연장의 운영목적으로 '다목적'의 개념이 탄생한다. 군사정권을 이은 전두환 정권은 프로시니엄 구조의 다목적 공연장을 정권의 정당성 확보의 수단으로 표출하였고, 전국적으로 재생산 되어 오늘날 한국의 공연문화에 중요한 비중을 차지하고 있다.

MDCT에서의 Convolution Kernel 종류에 따른 공간 영역 필터링의 영상 평가 (Evaluation to Obtain the Image According to the Spatial Domain Filtering of Various Convolution Kernels in the Multi-Detector Row Computed Tomography)

  • 이후민;유병규;권대철
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제31권1호
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    • pp.71-81
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    • 2008
  • CT 영상은 커널의 종류와 재구성 방법에 따라 다양하게 나타나며, 관심 영역의 CT감약계수 및 노이즈는 정밀도에 영향을 준다. 커널의 종류에 따른 노이즈, 공간분해능 및 MTF를 측정하여 영상을 평가하였다. 다중채널CT 스캐너를 이용하여 팬텀 및 복부를 스캔 하였고, 커널은 B10(very smooth), B20(smooth), B30(medium smooth), B40(medium), B50(medium sharp), B60(sharp), B70(very sharp), B80(ultra sharp)으로 재구성하여 물, 공기, 간의 실질 조직, 근육, 지방 부위를 ROI 기능을 이용하여 평균의 CT감약계수와 표준편차인 노이즈를 정량적으로 측정하여 영상을 비교하였다. 그 결과CT 감약계수는 물($1.1{\sim}1.8\;HU$), 공기($-998{\sim}-1,000\;HU$)이고, 물에서의 노이즈($5.4{\sim}44.8\;HU$), 공기($3.6{\sim}31.4\;HU$)이다. 인체에서 간 실질 조직과 지방, 근육의 CT 감약계수와 노이즈를 커널에 따라 측정하였다. 지방의 CT 감약계수($-2.2{\sim}0.8\;HU$), 간의 실질 조직에서 CT감약계수($60.4{\sim}62.2\;HU$), 노이즈($7.6{\sim}63.8\;HU$), 근육의 CT감약계수($53.3{\sim}54.3\;HU$), 노이즈($10.4{\sim}70.7\;HU$) 사이에서 분포하였고, 커널이 높아질수록 노이즈도 증가하였다. 영상의 질을 높이기 위해서는 검사부위에 따라 노이즈를 감소하기 위해 적절한 커널을 선택하여 CT 검사를 하여야 한다.

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Nd2Fe14B 화합물 결정의 산화 및 보자력에 관한 연구 (Study on Oxidation and Coercivity of Nd2Fe14B Compound Crystal)

  • 권해웅;유지훈
    • 한국자기학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.85-90
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    • 2012
  • $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화 및 미세 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자의 보자력에 미치는 산화의 영향을 조사하였다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화속도는 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 합금 잉곳 중의 과잉 성장시킨 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정립을 이용하여 조사하였다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화는 이 결정상의 ${\alpha}$-Fe, $Fe_3B$, 및 Nd 산화물 복합상으로의 분해에 의해 일어 났다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화속도는 결정 방위와는 무관하였다. 산화반응 속도 식은 단순한 직선관계로 나타났다. $Nd_2Fe_{14}B$ 화합물 결정의 산화에 대한 활성화에너지는 약 26.8 kJ/mol로 계산되었다. HDDR 처리한 $Nd_{15}Fe_{77}B_8$ 합금을 볼밀링하여 임계단자구 크기에 유사한 미세한 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자를 제조하고, 이 입자들을 이용하여 보자력에 미치는 산화의 영향을 조사하였다. 임계단자구 크기에 유사한 미세한 $Nd_2Fe_{14}B$ 결정입자(${\fallingdotseq}0.3\;{\mu}m$)는 9 kOe 이상의 높은 보자력을 가졌다. 그러나, 이 보자력은 공기 중에서 온도 상승에 따라 급격하게 저하하였다($200^{\circ}C$에서 2 kOe 이하). 이러한 급격한 보자력의 감소는 산화에 의해 미세 입자의 표면에 형성된 연자성 ${\alpha}$-Fe 및 $Fe_3B$ 상 때문으로 판단되었다.

창의적 사고와 아이디어 생성에 영향을 미치는 사회문화요인들에 대한 탐색 (Sociocultural Factors Leading to Creative Thinking and Idea Generation)

  • 이선영;김정아
    • 교육심리연구
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    • 제31권4호
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    • pp.767-794
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    • 2017
  • 창의성은 사회문화적 맥락에서 발현되고 형성되는 사회적 산물이다. 창의적 수행과 결과물에 영향을 미치는 문화 요인들은 초국가문화, 국가문화, 직업문화, 조직문화에 따라 다르다. 그러나 그동안 수행된 창의성 연구의 대다수는 사회 및 문화요인들을 주된 주제로 다루지 않았다. 극히 드물지만 문화와 창의성 간의 관계를 탐색한 연구들은 대부분 개인주의와 집단주의와 같은 초국가문화의 특성들만을 다루면서 동서양 문화권에서 개인이 보이는 창의성 수준 간 차이를 제시하고 있을 뿐 영역 특수성을 고려한 창의성이나 이것에 직, 간접적으로 영향을 미치는 직업이나 조직 문화의 특성 등을 간과하였다. (초)국가 문화처럼 거시적 관점이 아닌 보다 미시적인 관점에서 창의성을 연구하는 것은 독창성과 유용성을 창의성의 주요 능력으로 간주하는 오늘날의 창의성에 대한 개념적인 이해와 맥을 같이 한다. 본 연구는 문화와 창의성간의 관계를 규명하기 위해서 창의적 사고와 아이디어 생성에 영향을 미치는 사회, 문화적 요인들을 초국가와 국가문화를 포함하는 가치문화와 직업과 조직 문화로 구성된 관습문화로 구분하여 관련 문헌들을 심도 있게 검토하였다. 초국가 및 국가 문화의 특성으로 각각 개인주의와 집단주의, 예술친화적인 사회분위기와 다문화 경험 등을 논의하였고, 관습문화에 포함된 직업 및 조직 문화의 경우, 창의성의 두 가지 핵심 능력인 독창성과 유용성간의 균형을 중시하는 건축 영역을 중심으로 살펴보았다. 문헌분석결과, 창의적 사고와 아이디어 생성에 영향을 미친 문화적 요인들은 관습 문화와 가치 문화에 따라 다르게 나타났으나 연구 결과들이 일관적이지 못한 한계를 보였다. 저자들은 논의한 선행연구의 문제점들을 문화에 대한 다차원성 고려 부족, 국가문화와 창의성 간 관계 규명의 어려움, 개인 또는 집단 창의성에 영향을 미치는 요인에 대한 차별적인 인식의 필요성, 관습과 가치문화에 대한 인위적인 구분 등으로 요약하였고 이를 후속 연구들을 위한 제언과 함께 논의하였다.