• 제목/요약/키워드: 기초 수학

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콘크리트 크리프 변형 예측을 위한 비선형 4-매개변수 모델의 제안 (The Suggestion of Nonlinear 4-Parameters Model for Predicting Creep Deformation of Concrete)

  • 이창수;김현겸
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권1A호
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    • pp.45-54
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    • 2006
  • 콘크리트 구조물의 실제적인 응력과 변형률의 관계를 알기 위해서는 크리프와 수축에 관한 구성방정식을 정량화하는 것이 필요하다. 본 연구는 콘크리트의 시간의존적인 변형 중에서 크리프 변형에 관한 현상학적인 문제를 수학적으로 전개하고 유변학적 접근방법을 사용하여 크리프에 관한 예측모델을 구성한다. 고전적인 4-매개변수 모델에 기초하여 각각의 변형성분을 조합하고, 적절한 크리프 변형을 얻어내기 위한 4개의 매개변수들을 재령영향과 겔 입자간의 연결을 제거하려는 미세프리스트레스의 영향을 고려하여 비선형 함수로 구성된 매개변수들을 전개하며 회복이 불가능한 점성변형에 대하여 습윤평형상태와 건조상태에서 모두 예측할 수 있는 유효점성계수를 유도한다. 본 연구에서 제안한 예측모델은 실험결과와 상관계수 99%이상의 우수한 결과를 제공하고 있다.

단계별 성장 개념의 기질 이용과 미생물 호흡모델 개발 (Development of the Substrate Utilization and Respiration Model by the Step Growth Concept)

  • 김연권;서인석;김홍석;김지연
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권4B호
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    • pp.433-437
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    • 2006
  • 최근, 활성 슬러지 공법에 대한 수학적 모델링은 폐수처리장의 설계와 운영에 있어서 매우 중요한 인자로 인식되고 있다. 그럼에도 불구하고, BNR 공정에서 미생물의 성장 및 호흡과 관련한 내 외부 기질의 이용 경로에 관한 정보는 여전히 부족한 실정이다. 본 논문에서는 ASM No.3와 비교되는 새로운 개념의 활성슬러지 모델을 제시하고자 한다. 미생물의 단계별 성장이론에 근거한 이 모텔의 구조는 호기성 저장, 내부저장물질(ISCs; Intercellular Storage Compounds)과 외부기질 활용에 따른 미생물의 성장, 내생호흡과 내부저장물질을 이용한 호기성 호흡 등 5 단계로 구성되어 있다. 단계적 성장모델에 기초한 예측결과는 산소이용율(OUR)과 TCOD에 의한 실험결과에 있어 ASM No.3의 결과보다 더욱 일치함을 나타냈다.

식물플랑크톤 일차생산력의 새로운 시간 적분 알고리즘 (Time Integration Algorithm for the Estimation of Daily Primary Production)

  • 박종규;김응권
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제15권3호
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    • pp.124-132
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    • 2010
  • 해양 식물플랑크톤 일차생산력의 전 지구적 중요성에도 불구하고 자료 처리상의 어려움 때문에 국내에서는 신뢰할만한 자료가 많지 않다. 식물플랑크톤 일차생산력은 시간-수심 적분 과정을 거쳐 최종적으로 단위 면적당 하루 일차생산력을 구하지만, 시간 적분에 대한 연구결과는 많지 않은 편이다. 본 연구에서는 단위 시간당 일차생산력을 시간 적분하여 하루 일차생산력을 계산하는 수학적 모델을 제시하고 새만금호를 대상으로 모델의 실효성을 검정해 보았다. 검정 결과, 시간 적분 모델이 일사량 실측치를 대입하여 합산한 결과와 잘 일치하였다. 일차생산력 계산을 위한 기초 광량 자료는 변화가 심한 일 자료보다 한 달 또는 한 주간 평균 자료를 대입하는 것이 더 신뢰성 있는 결과에 도움이 되는 것으로 판단되었다. 일차생산력 수직적분은 수직적으로 불균일한 식물플랑크톤 분포 때문에 어려움이 있으나, 엽록소 분포를 몇 가지 유형으로 분류하여 수식화한 다음, 각 수식을 시간 적분한 일차생산력 모델과 합성하여 적분하면 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

언어네트워크분석을 활용한 한국농수산대학 신입생 자기소개서 분석 - TF-IDF 분석을 기초로 - (Analyzing Self-Introduction Letter of Freshmen at Korea National College of Agricultural and Fisheries by Using Semantic Network Analysis : Based on TF-IDF Analysis)

  • 주진수;이소영;김종숙;김승희;박노복
    • 현장농수산연구지
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    • 제23권1호
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    • pp.89-104
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    • 2021
  • 비정형 데이터인 한국농수산대학 신입생 자기소개서에서 의미 있는 정보를 추출하기 위하여 핵심적인 역할을 하는 단어의 중요도를 평가하는 TF-IDF 가중치를 기초로 한 언어네트워크분석을 하였다. TF-IDF 가중치에 의한 핵심단어는 문항 1에서는 '농업', '수학', '공부', '문제', '친구', 문항 2에서는 '동아리', '식물', '친구', '농업', '작물', 문항 3에서는 '친구', '동아리', '의견', '갈등', '관리', 문항 4에서는 '버섯', '곤충', '아버지', '농업', '농장' 등으로 나타났다. 또한 빈도수는 낮은 단어이지만 핵심단어로 나타난 단어를 보면 문항 1에서는 '수학', '자격증', '성적', '영어', '과학', 문항 2에서는 '식물', '작물', '공부', '쓰레기', '발표', '실험', 문항 3에서는 '동아리', '청소', '봉사', '갈등', '봉사활동', 문항 4에서는 '버섯', '곤충', '양식', '한우', '조경' 등으로 나타났다. 단어들 간의 관계를 시각적으로 분석이 가능한 언어네트워크분석 결과 매개중심성이 높은 단어는 문항 1에서는 '이유', '고등학교', '재학', 문항 2에서는 '쓰레기', '고등학교', '학교', 문항 3에서는 '중요', '오해', '완성', 문항 4에서는 '가공', '사료', '농가'로 나타났다. 연결정도중심성은 문항 1에서는 '고등학교', '탐구', '성적', 문항 2에서는 '쓰레기', '정리', '수업시간', 문항 3에서는 '의견', '회의', '봉사활동', 문항 4에서는 '가공', '공간', '실습'으로 나타났다. 매개중심성 값이 클수록 네트워크의 중앙에 위치하고, 두 범주 사이의 관계가 강할수록 서로 근거리에 위치한다. 연결정도중심성이 클수록 노드의 크기가 크게 나타나며, 노드 연결선은 단어들의 동시 출현 빈도가 높을수록 edge가 굵게 나타났다. 동시 출현 빈도가 높은 즉 상관관계가 높은 단어 조합은 '자격증 - 취득', '문제 - 해결', '과학 - 생명', '오해 - 양보' 등으로 나타났다. 단어 기반의 계층적 클러스터링 기법에 의하여 단어 간 인접, 상호 관계를 계층적으로 나타낸 클러스터 덴드로그램으로 군집의 개수를 결정하였다. 단어들의 군집 간 비유사도의 차이가 큰 군집을 구한 결과 문항 1은 2개, 문항 2와 문항 4는 4개, 문항 3은 5개의 군집으로 분류할 경우 군집내 응집력이 높고, 군집 간 이질성이 큰 적절한 군집을 구할 수 있었다.

지식상태 분석법을 통한 예비 물리교사들의 학년별 물리개념 위계도 분석 (A Look at the Physics Concept Hierarchy of Pre-service Physics Teacher Through the Knowledge State Analysis Method)

  • 박상태;변두원;이희복;김준태;육근철
    • 한국과학교육학회지
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    • 제25권7호
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    • pp.746-753
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    • 2005
  • 평가는 학생들이 배워야 하는 가장 중요한 것들을 반영해야 한다. 지금까지 학교교육에서의 대부분의 평가는 학력의 측정에 목적을 두고 실시하였으며 설령 진단평가와 형성평가를 실시하였더라도 그 평가결과를 유용하게 활용하는 경우는 드물었다. 이러한 원인은 평가결과로부터 개인별 정보를 얻을 수 있는 도구가 없었기 때문이다. 본 연구에서는 그동안의 평가결과로부터 얻을 수 없었던 집단별, 개인별 정보를 끄집어 낼 수 있는 평가도구를 소개하고 있다. 본 연구에서는 학생들의 평가결과를 지식공간론을 활용하여 분석하고, 이것으로부터 개인의 향후 학습지도를 위한 이정표를 제시하였다. 지식공간론은 수학이나 과학과 같이 비교적 위계관계가 강한 학문에 매우 유용하게 이용될 수 있으며, 평가를 통해 학생들이 구성하는 지식구조를 지식의 위계라는 관점에서 정확히 분석함으로써 효과적인 물리교육을 도모할 수 있다. 특히, 처리 과정을 컴퓨터시스템을 이용하여 정확하고 빠르게 처리할 수 있음은 물론 객관적 타당도를 높이고 많은 양의 자료를 효율적으로 처리할 수 있다. 더 나아가서 개개인에 대해 실질적으로 도움을 줄 수 있는 피드백을 제시하여 학생들의 이해를 증진시킬 수 있다. 본 연구에서는 물리 성취도 평가 문항에 대하여 지식공간론을 적용하여 예비 물리교사들의 학년별 평가결과를 분석하고, 그 결과를 토대로 향후 물리교육을 위한 효율적인 교육과정 개발에 기초자료로 활용하고자 한다.

해외자원개발사업 평가를 위한 옵션가격 결정모형 연구 (An Option Pricing Model for the Natural Resource Development Projects)

  • 이인석;허은녕
    • 자원ㆍ환경경제연구
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    • 제13권4호
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    • pp.735-761
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    • 2004
  • 해외자원개발사업은 성공할 경우 높은 수익률을 보장하지만 장기적인 투자기간과 높은 시장위험부담으로 인하여 사업의 가치분석에 있어서 사업기간 동안의 여러 가지 변수들을 분석할 수 있는 유연성을 요구하고 있다. 기업의 투자 의사결정과정에서 가장 널리 이용되는 평가방법인 전통적 기존의 현금흐름할인법의 단점을 보완할 대안으로서 제시된 옵션가격 결정모형(Option Pricing Model)을 여타의 다른 자산의 평가 및 사업성 평가에 응용하고자 하는 연구 분야인 실물옵션(Real Options)은 특히 위험도가 큰 자원개발사업의 가치를 평가할 좋은 방법론으로 주목받아왔으나, 다양한 현실적 상황을 도입하게 되면 확률과정이 난해한 형태로 변하여 수학적 처리가 용이하지 않아 실용화에 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있다. 따라서 기존의 연구들은 확률과정의 선정과정에서 자원개발사업의 특성이나 실용성을 고려하여 확률과정을 선정하지 않고 기초적인 확률과정을 적용하여 왔다. 본 연구에서는 해외자원개발사업을 대상으로 옵션가격 결정모형을 활용하는 경우를 산정하여, 해외자원개발사업의 평가에 쉽게 활용될 수 있는 단순화된 함수의 형태로 표현된 옵션가격 결정모형을 제시해 보았다. 즉, 이론적인 정교한 확률과정을 도출하기보다는 자원개발사업의 특징을 충분히 반영하면서도 사업평가실무에 손쉽게 이용될 수 있는 현실적이면서도 단순한 확률과정을 선정하고자 하였다. 이를 위하여 구리, 연, 아연의 국제시장가격의 특성과 연-아연광 개발사업의 사례를 활용하여 기존의 모형연구들과 달리 실제의 위험을 모두 분석하되, 분석하는 모형을 최대한 단순화하여가는 과정을 통하여 Gibson-Schwartz가 제안한 Two-Factor Model과 Long-Term Asset Model을 적절한 모형으로 선정하고, 이를 바탕으로 운영옵션과 투자개시옵션의 두 가지 경영옵션을 분석하여 그 결과를 제시하였다. 본 연구에서 분석, 제안한 단순화 과정은 앞으로 옵션가격 결정이론을 바탕으로 한 가치평가모형의 실제사례 적용연구에서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

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더블 베이스 추진제의 비군사화 소각공정 (Incineration Process of Double Base Propellant for Demilitarization)

  • 이시황;백승원;문일;박정수;오민
    • 청정기술
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    • 제22권3호
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    • pp.190-195
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    • 2016
  • 회전식 소각공정은 고에너지 물질의 폐기처리를 위해 현재 상용화 되고 있는 기술로 열풍을 이용하여 대상물질을 열분해하는 공정이며 TNT, RDX 및 Composition B를 통한 열분해 공정의 사전연구가 진행되었다. 본 연구의 대상물질은 나이트로셀룰로스(nitrocellulose, NC)와 나이트로글리세린(nitroglycerine, NG)의 혼합물인 더블베이스 추진제(M8)로 선정하였다. M8 추진제의 열분해 반응은 응축상 반응(condensed phase reaction, CPR)과 기체상 반응(gas phase reactions, GPRs)로 구성되어 있다. CPR의 경우 흡열반응으로 4가지 화합물을 생성하며, GPRs의 경우 59개의 가스화합물 및 365개의 흡열·발열 반응으로 구성되어 있다. 본 연구는 gPROMS 소프트웨어를 이용하여 관형반응기의 수학적 모델링을 완성하였으며, 운전온도 및 유속 변화에 따른 케이스스터디를 진행하였다. 상대적으로 낮은 유속 및 높은 공정온도는 반응기의 내부온도(Case3: 953 K, Case6: 1300 K)를 상승 시켰으며, CO2와 H2O 몰농도 값 상승을 통해 완전연소율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 내열형 소각로 설계, 운전조건을 도출하는데 있어 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

수질 신뢰도 분석을 위한 QUALKO2 모형의 Monte Carlo 해석 (Monte Carlo Simulation Using QUALKO2 Model for Water Quality Reliability Analysis)

  • 한건연;최현구;권나영;임재태
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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    • pp.2058-2062
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    • 2009
  • 1992년 한강수계법이 제정되면서 우리나라에 도입된 오염총량관리제는 현재 2차총량관리 시행계획수립 단계에 이르렀다. 오염총량제에서 수질모델은 수계구간별로 설정된 기준유량과 목표수질 조건을 달성하는 지를 판단할 수 있는 도구로 사용되며, 다양한 모델들이 사용되고 있다. 그 중 하천수질모형으로는 주로 QUAL2E, QUALKO, QUALKO2 모형으로 압축할 수 있다. QUAL2E 모형은 1980년대에 개발되어 국내외로 널리 이용하고 있으나 SOD를 0차나 일정량으로 처리하였고, 부착조류에 의한 용존산소 변화와 부유 조류 사멸시 발생하는 유기물이 고려되지 않았다. 또한 용존산소가 부족한 상태에서 반응이 활발한 탈질화과정이 포함되지 않아 이들 반응에 의해 수질이 영향을 받는 하천에 적용하기에는 한계가 있었다. 그리고 QUAL2E 모델은 여러 개의 지류를 가진 대형 하천에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 국내에서는 1999년 QUAL2E 모델에 WASP5의 장점을 접목시켜 QUALKO 모델을 개발하였다. 이 모델은 QUAL2E에 부유성 조류의 사멸로 인한 유기물의 내부증가, 탈질화 반응 및 부착식물의 광합성 호흡 과정을 추가한 것이다. 또한 QUAL2E 모델에서 BOD는 CBOD로 입력되고 모의되므로 bottle BOD의 개념이 결여되어 있으므로 이러한 문제점을 보완하고, 조류의 생산 및 사멸에 의한 내부생산 유기물 증가와 탈질화 반응 과정을 추가한 것이다. 우리나라에서 진행되고 있는 총량관리 대상물질은 2010년까지는 $BOD_5$이며, 2011년부터는 일부 지역에 총인이 포함될 예정이다. 2007년에 실험실에서 측정하는 BOD5나 유기성 질소 또는 유기성 인을 그대로 입력하여 계산되고 출력할 수 있으며, 향후 오염총량제의 관리대상항목으로 논의되고 있는 TOC를 모의할 수 있는 QUALKO2가 개발되었다. 이에 본 연구에서는 향후 활용도가 클 것으로 기대되는 QUALKO2 모형에 기존 QUAL2E-UNCAS 모형에 서 수행할 수 있는 불확실성 해석 기법인 Monte Carlo 모의를 가능하도록 모형을 수정하고자 한다. 실제 하천에서의 수질해석에 대한 단순한 표현인 수학적 모형은 불확실성을 내포하고 있으며, Monte Carlo 해석을 사용하여 모형의 불확실도 정량화와 매개변수의 불확실성을 통계학적으로 기술할 수 있다. 또한 각 지점에 대한 계산결과치들에 대해 빈도 및 누가빈도분포 값을 제시함으로서 모형 예측치들의 전반적인 분포경향을 평가할 수 있으며, 하천수질에 대해서 환경기준치를 위배할 가능성을 산정하는데 활용할 수 있다. 우리나라 실정에 맞는 QUALKO2 모형에 Monte Carlo 모의를 통해 신뢰도 기반의 수질해석을 수행하게 된다면 수질정책의 기초자료 제공에 기여할 것으로 판단된다.

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자연휴양림 보존가치 측정을 위한 조건부가치측정법(CVM) 추정액 비교 (Comparative Study on Monetary Estimates of the Preservation Value of Recreational Forests through Contingent Valuation Methods)

  • 강기래
    • 한국조경학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.25-36
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    • 2010
  • 우리가 일반적으로 인식하고 있는 자연자원의 하나인 산림이 제공해 주는 중요한 기능은 공기 정화기능과 그 속에서 인류에게 휴식과 휴양활동을 가능하게 해 주는 보건기능이라고 할 수 있다. 하지만, 근래에 들어 사람들이 누리고 있는 자연환경의 중요성은 인식하지만 어느 정도의 가치가 있는지에 대한 질문에는 쉽게 대답하기 곤란하다. 그 이유는 환경재가 시장에서 거래되지 않는 공공재이기 때문에 거래 가격이 형성되지 않기 때문이다. 그렇기 때문에 현재 통화가치로 측정하기도 쉽지 않으며, 이 가치측정을 위한 아이디어들이 경제학자들 사이에서 탐구되어 왔다. 대표적인 환경재의 가치추정을 위한 방법은 조건부가치측정법(Contingent Valuation Methods: CVM)이며, 수학, 통계학, 경제학의 발달과 이들 학문과의 융합과정에서 다양한 추정방법들이 연구되어지고 시도되어 왔다. CVM에서 주로 사용하는 측정방법은 단일경계와 이중경계에서의 로짓과 프로빗 방법이며, 이 네가지 추정액을 비교하기 위해 본 연구가 수행되었다. CVM 추정액은 단일경계에서 의 로짓 중앙값이 가장 낮은 추정치가 도출되었으며, 이중경계에서의 프로빗 평균값이 가장 높은 추정치가 도출되었다. CVM을 통한 환경재의 추정금액과 추정방법의 선행연구가 몇몇 있었으나 부분적으로만 비교하는데 거쳤으나, 본 연구는 1,123부의 설문지를 통하여 네 가지 분석방법과 금액을 비교하여 제시하였다. 본 연구의 도출된 결과는 차후의 추정액과 추정방법의 비교를 위한 기초자료로 사용될 것으로 기대된다.

디지털 교육매체 디자인에 관한 국외 사례 연구 (A Case Study On Digital Media Design Of Education In Foreign Countries)

  • 김정희
    • 만화애니메이션 연구
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    • 통권27호
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    • pp.177-198
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    • 2012
  • 디지털 매체의 발달과 교육에 대한 관심은 전 세계적으로 디지털 교육디바이스의 발전을 가져왔다. 교육 선진국인 영국은 전자 칠판, 전자 책상 등 다양한 디지털 교육 매체를 활용하고 있고 일본은 Ditt 액션 플랜을 계획하여 디지털 교과서를 국가적 차원에서 투자 발전시키고 있다. 인터넷 선진국인 한국의 경우는 2007년 수학 디지털 교과서를 시작으로 과학교과서를 거쳐 2010년 영어 공교육강화 정책이 시행되면서 2011년 영어디지털 교과서가 국가 정책의 일환으로 도입 되었다. 빠르게 디지털 교육매체를 받아들이고 발전시키고 있는 과도기적 시점에서 효율적인 교육 효과와 디자인 가이드의 설립을 위하여 디지털 교육 선진국의 디지털 교과서 및 교육 매체의 적용 사례연구를 통한 장단점을 분석하여 한국 디지털 교육의 나아갈 방향을 잡는 것이 필요하다. 이에 본 연구는 LG 유럽 디자인 센터를 기반으로 디지털 교육의 선진국인 영국과, 복지 사회의 기반위에서 적극적인 디지털 교육을 이끌고 있는 스웨덴을 사례 연구 대상국으로 선정하며. FGI, 집중 관찰 분석, 설문, 휴리스틱, KJ 법을 통해 2차례로 분석하며, 현황분석은 국가적으로 막대한 투자를 받고 있는 영국을 중심으로 살펴보며, 스웨덴은 사례연구 및 설문 분석 시 포함한다. 분석 결과 대체적으로 디지털 교과서를 단독으로 사용하는 교육보다는 프린트 교과서 사용을 병행하여 각 매체의 장단점을 적절히 활용하여 수업하는 것을 선호하고 있었으며 학생 및 교사의 만족도도 높게 나타났다. 특히 교사들이 쉽게 적응할 수 있는 디지털 매체의 GUI 디자인이 요구되고 있었다. 이에 향후 디지털 교과서 디자인 기획에 있어서 타겟층(교사와 학생)의 사전 조사 및 설문 분석을 통해 사용자의 특성을 고려한 디지털교육 매체만을 위한 디자인 기획을 해야 한다. 본 연구결과는 디지털 해외 선진국의 사례를 파악하여 국내 디지털 교육산업에 기초 자료로 활용하는데 의의가 있다.