• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제42권1호
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• pp.109-126
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• 2023

이 연구는 초등 예비교사가 모의수업 시연에서 구성한 과학적 추론을 증거-설명의 연속선 관점에서 해석하여 그들의 과학적 추론이 갖는 인식론적 의미를 조사하였다. 연구를 위해 계절 변화에 관한 모의 수업을 시연한 예비교사 2명, 고기압과 저기압 및 바람에 관한 모의수업을 시연한 예비교사 2명이 연구 참여자로 선정되었다. 예비교사의 교수발화 중에서 귀납적, 연역적(가설-연역적) 추론, 또는 귀추적 추론의 사례가 드러난 에피소드에서 각 추론이 증거-설명의 연속선의 단계에서 어떤 역할을 하는지 비교하여 예비교사의 과학적 추론이 가진 인식론적 의미를 분석하였다. 계절 변화의 원인에 관한 모의수업을 시연했던 두 예비교사는 학생들이 수집한 데이터를 비교하여 증거를 인식하였고, 증거와 가설을 비교하여 가설을 검증하는 가설-연역적 추론을 활용하여 설명을 구성하였다. 고기압과 저기압 및 바람의 방향을 주제로 모의수업을 시연했던 두 예비교사는 모둠별 데이터를 종합하여 증거로 인식하는 귀납적 추론과 선형적 논리 구조를 가진 연역적 추론을 설명구성 전략으로 선택하여 최종 설명을 제시하였다. 연구에 참여한 예비교사들은 유사한 주제의 모의수업 시연에서 대체로 비슷한 흐름의 과학적 추론을 활용하여 과학지식을 구성하였으나, 증거-설명의 연속선에서 데이터, 증거, 모델, 설명으로 전개되는 인식론적 의미 측면에서 조금씩 다른 양상을 보였다. 또한, 일부 사례를 제외하면, 공통적으로 증거에서 모델을 탐색하는 과학적 추론은 부족하였으며, 가설이나 설명모델을 추리하기 위한 귀추적 추론이 부재하였다. 이 연구에서 분석틀로 적용했던 증거-설명의 연속선 접근은 과학적 추론의 인식론적 의미를 파악할 수 있게 하며 대안적인 과학적 추론 함양 지도 방법으로 사용될 수 있음을 논의하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1C호
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• pp.43-52
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• 2006

동적 지반 거동을 해석하기 위해 많은 모델들이 제안되어 사용되고 있지만 여전히 모델에 대한 이해와 합리적인 해석 파라미터의 평가는 매우 어려운 작업이다. 더욱이 지반 진동 해석에서 침투에 의해 추가적인 체적변화가 발생하는 경우에는 이를 설명할만한 적당한 모델이 아직까지 개발되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 공극수의 이동을 제어해 가면서 측방변위나 침하와 같이 액상화에 의해 일어나는 잔류변형을 정량적으로 산정할 수 있는 하이브리드 시뮬레이션 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 초기 전단을 받는 약간 기울어진 지반에 대한 일차원 동적 문제가 주요한 해석 대상이 되며 지반은 운동방정식과 연속조건식의 지배를 받는다. 또한, 이 시스템에서는 요소시험체가 흙의 구성관계를 대신하게 되며, 대상 지반의 동적 응답을 직접 공시체로부터 도입하며 해석을 수행하므로 액상화라고 하는 재료의 강한 비선형성을 재현하기 위한 파라미터의 입력과정을 생략할 수 있게 된다. 본 논문에서는 시스템의 기본 개념을 비롯한 여러 가지 구성요소에 대해 설명하며 해석 예제를 통해 지반 진동 해석에 있어서 투수성이 미치는 영향에 대해 검토하였다. 그 결과로 진동 도중 및 그 이후의 거동에도 체적 변화 특성이 모래의 동적 거동해석에 중대한 영향을 미치고 있음을 보였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권3호
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• pp.133-140
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• 1999

본 연구에서는 외부조사 전자선에 대한 3 차원 선량계산 알고리즘 모델을 개발하기 위한 기초연구로서 기존의 2D 펜실빔 알고리즘을 확장시켜 3 차원 geometry를 적절히 고려할 수 있는 선량계산 모델을 개발하고자 한다. 선량계산 모듈은 IDL5.2(Reseach Systems Inc. 미국)를 사용하여 프로그램하였으며, Hogstrom의 펜실빔 모델에 의한 선량계산에 필요한 중심축 상의 깊이선량분포는 Siemens M6740의 12MeV 전자선에 대한 측정치를 사용하였고, 전자선의 공기 및 불에서의 선형저지능 (linear stopping power), 선형산란능 (linear scattering power) 은 ICRU 보고서 35로부터 인용하여 사용하였다. 선량계산의 정확도를 확인하기 위하여 정형 조사면에 대한 선량분포 공기 간격 효과 인체 외곽 보정에 대해 전리함, 필름 등을 사용하여 얻은 측정값과 비교, 분석하였다. PC(Pentium III 450MHz) 상에서 프로그램 실행 결과 단일 조사 빔에 대한 선량계산에 약 120초가 소요되어, 선량계산 알고리즘의 최적화를 통한 선량계산 시간 단축이 필요하다 하겠다. 선량 평가에 대한 비교 결과, 정형 및 비정형 조사변에 대한 선량분포는 선량변화가 급격한 반음영 (penumbra) 영역에서 $\pm$3mm 이내의 오차를 보였으며, 측방 선량분포에 따른 비교 결과, 측정치와 5% 이내에서 일치하였다. 또한 공기 간격 및 인체 외곽선 보정의 경우, $\pm$10% 내외에서 측정값과 일치하였다. 결론적으로, 전자선에 대한 2 차원 펜실빔 모델을 확장하여 3 차원 치료계획에 적합하게 3 차원상의 임의의 단변 선량계산이 가능하도록 구현되었다. 또한 비정형 조사변에 대한 선량계산 뿐만 아니라, 인체외곽 및 공기 간격 등과 같이 3 차원적 geometry에 대한 보정이 필요한 경우에 대하여도 이를 선량계산 시 적절히 고려함을 확인할 수 있었다. 추후, CT를 통한 비균질 보정방식을 구현할 계획이며, 이들 선량계산 모듈은 교육 및 연구용으로 적절히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제4권11호
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• pp.509-520
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• 2015

대학수학능력시험(수능)은 고등학교 3년간의 학업 성취도를 측정하는 대표적인 평가 도구로서 대한민국 대학 입시에 있어 매우 중요한 역할을 하는 시험이다. 응시생들의 학업 성취도를 효과적으로 평가하기 위해서는 수능의 난이도가 적절하게 조절되어야 하나 지금까지는 수능 난이도의 편차가 매우 크게 나타나 매 입시연도마다 여러 가지 문제점을 야기해왔다. 본 연구에서는 전문가의 판단에 의존한 기존 방식에서 벗어나 지금까지 시행된 모의고사 및 실제 시험을 통해 축적된 자료를 바탕으로 데이터마이닝 기법을 적용하여 영어영역 문제의 난이도를 예측하는 모델을 구축하고 난이도 예측에 영향을 미치는 요소를 판별하고자 한다. 이를 위해 각 문항의 특성을 판별할 수 있는 여러 지표와 함께 지문, 문제, 답안 등에 나타난 단어들의 특징을 토픽 모델링(topic modeling) 기법을 이용하여 정량화하고 이를 바탕으로 선형회귀분석 및 의사결정나무 기법을 이용하여 각 문항의 난이도를 예측하는 모델을 구축하였다. 구축된 예측 모델을 실제 문제에 적용한 결과 난이도의 상/하 구분에 대한 예측 정확도는 90% 수준으로 나타났으며, 실제 정답률 대비 오차 비율은 약 16% 이내인 것으로 나타났다. 또한 배점 및 문제 유형이 문제의 난이도에 큰 영향을 미치며 지문이 특정 주제에 관련된 경우에도 난이도에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 방법론을 이용하여 영어영역 각 문제들에 대한 기대 정답률의 범위를 추정할 수 있으며 이를 종합하여 영어영역 전체 문제에 대한 정답률 예측을 통해 적절한 난이도의 문제를 출제하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권4호
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• pp.171-181
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• 2013

최근 금속을 포함하여 다양한 재질의 지뢰를 탐지할 수 있는 지면 투과 레이더 (Ground Penetrating Radar, GPR)가 지뢰 탐지 분야에서 주목 받고 있으며 지면 투과 레이더를 이용한 지뢰 탐지 기술이 활발하게 연구되고 있다. 본 논문에서는 1차원 지면 투과 레이더 배열을 이용하여 지뢰가 존재할 가능성이 높은 후보 지점을 검출하는 방법을 제안하였다. 제안 기법은 먼저 지면 투과 레이더에 수신되는 신호 세기의 비선형적 감쇠 특성을 반영하여, 지연 시간에 따른 지면 투과 레이더 응답 신호의 세기를 효과적으로 나타낼 수 있는 회귀 모델을 추정하였다. 이를 토대로 지면 투과 레이더 응답 신호를 분석해보면, 토양 신호들은 주로 회귀 모델의 근처에 밀집되어 있고, 지뢰일 가능성이 있는 후보 신호들은 회귀 모델로부터 멀리 떨어져서 분포하는 특성을 보인다. 이러한 사실을 기반으로, 지면 투과 레이더의 측정값과 회귀 모델의 예측 값에 대한 예측 오차를 계산하여 토양 신호로부터 지뢰일 가능성이 있는 후보 신호들을 분리하였다. 후보 신호에는 잡음과 표적 신호가 섞여 있으므로 표적 신호가 갖는 고유한 기하학적 특성을 이용하여 최종적으로 표적 신호를 검출하였다. 성능 검증을 위해 실내 환경에서 획득한 지면 투과 레이더 데이터를 이용하여 실험을 수행한 결과, 제안하는 전처리 기법의 지뢰 탐지율 대비 오경보율이 낮은 것을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.38-45
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• 2020

아진공 튜브 안을 부상한 상태로 주행하는 캡슐트레인은 공기저항력 및 마찰력을 획기적으로 줄임으로써 초고속 주행이 가능하다. 캡슐트레인에서 부상방식으로 사용되는 초전도 유도 반발식 부상은 부상 공극이 커서 인프라 건설비용이 저렴하고 별도의 부상제어가 필요 없는 장점이 있지만, 부상·안내 공극의 변화가 크고 부상 및 안내력에 댐핑 특성이 작아 주행 안정성 및 승차감을 악화시킬 수 있다. 본 연구에서는 초전도 유도 반발식 부상방식에 기반한 캡슐트레인의 동특성 해석 모델을 구축하고 이를 활용하여 캡슐트레인의 주행 특성을 분석하였다. 먼저 초전도 유도 반발식 부상에 있어서 동특성에 중요한 영향을 미치고 속도 및 공극 변화에 따라 비선형적인 특성을 보이는 부상 및 안내 강성을 도출하였고, 이러한 강성이 반영된 캡슐트레인의 3D 동특성 해석 모델을 구축하였다. 구축된 모델을 이용하여 캡슐트레인의 속도별 주행 특성이 승차감에 미치는 영향과 곡선 주행, 튜브 처짐 및 튜브 연결부 단차 등과 같은 주행 환경이 차량의 동특성 및 주행 안정성에 미치는 영향을 검토하였다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.171-178
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• 2014

본 논문에서는 실시간으로 가상현실의 증강객체에 외부의 힘이 작용할 때 증강된 가상 객체의 동적 모델링 방법을 제시하였다. 가상객체의 자연스러운 움직임을 시뮬레이션 하기 위하여 AR 객체에 적용되는 외부의 힘의 변화에 대하여 Newton의 운동법칙을 적용하여 객체의 움직임을 설명하는 식을 생성하였다. 동적 모델링 과정에서 증강된 객체와 햅틱 장비간의 실질적 상호작용이 발생하며 이때 외부의 힘이 가상객체에 전달된다. 증강된 객체의 고유특성은 강체 혹은 탄성체의 성질을 갖는 모델이다. 강체의 동적 모델링에서는 선형 모멘텀과 각속도 모멘텀을 모두 고려하여 증강된 객체와 햅틱 스틱이 충돌할 때 수행하였다. 비강체의 동적 모델링에 있어서는 탄성체의 변형 모델은 내외의 힘과 제한요소에 자연적으로 반응하기 때문에 물리기반 시뮬레이션 방법을 적용하였다. 증강된 탄성체는 햅틱 인터페이스를 통해 사용자에 의하여 발생하는 힘의 특성과 모델의 고유 특성에 따라 자연스럽게 변형된다. 변형 물체의 모델링을 위하여 Newton의 제 2 운동법칙이라 불리는 질량-스프링 연결 시스템을 적용하였다. 실험을 통하여 증강된 강체와 비강체의 성질을 지닌 가상 객체에 햅틱 장비에 의한 햅틱 상호작용이 발생 할 때 객체의 변환을 자연스럽게 가시화 할 수 있었다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제6권11호
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• pp.527-536
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• 2017

최근 스마트 그리드 산업의 발달과 더불어 효과적인 에너지 관리 시스템의 필요성이 커지고 있다. 특히, 전기 부하 및 에너지 요금 감소를 위해서는 정확한 전력수요 예측과 그에 따른 효과적인 스마트 그리드 운영 전략이 필요하다. 본 논문에서는 보다 정확한 전력수요 예측을 위하여, 수요 시한 기준으로 수집된 전력 사용 데이터를 고시간 해상도로 분할하고, 이에 적합한 인공 신경망 기반의 전력수요 예측 모델을 구축하고자 한다. 예측 모델의 정확도를 향상시키기 위하여 우선, 수열 형태의 시계열 데이터가 가지는 주기성을 제대로 반영하지 못하는 기계 학습 모델의 문제점을 해결하고자, 시계열 데이터를 2차원 공간의 연속적인 데이터로 변환한다. 더욱이, 고시간 해상도에 따른 온도나 습도 등 외부 요인들의 보다 정확한 반영을 위해 이들에 대해서도 선형 보간법을 사용하여 세분화된 시점에서의 값을 추정하여 반영한다. 마지막으로, 구성된 특성 벡터에 대해 주성분 분석 수행을 통하여 불필요한 외부 요인을 제거한다. 예측 모델의 성능을 평가하기 위해서 5겹 교차 검증을 수행하였다. 실험 결과 모든 고시간 해상도에서 성능 향상을 보였으며, 특히 3분 해상도의 경우 3.71%의 가장 낮은 오차율을 보였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.669-677
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• 2011

다경간 현수교란 3개 이상의 주탑을 가지는 현수교로 중앙부에 주 경간을 2개 이상 가지는 현수교이다. 다경간 현수교 설계시 중앙주탑과 측주탑의 적절한 강성비를 가지도록 설계하는 것이 경제성이나 구조적인 효율성 측면에서 중요하다. 본 연구는 다경간 현수교의 중앙주탑과 측주탑의 적절한 강성비를 찾기 위해 다경간 현수교의 거동을 용이하게 파악할 수 있는 간편한 방법을 제안하는 것을 목적으로 하고 있다. 그 방법으로 다경간 현수교의 주케이블을 등가의 케이블 스프링으로 이상화하고, 주케이블에 작용하는 장력을 주탑상단에 수평력과 수직력의 외력으로 치환시키는 방법으로 다경간 현수교를 등가 다경간 현수교 모델로 치환하였다. 등가 다경간 현수교 모델에 대한 평형방정식을 유도하고 비선형해석을 통해 방정식의 해를 구하였다. 중앙지간장 3,000m의 4경간 현수교의 FEM 해석을 통해 각 주탑에서 발생하는 변위와 모멘트 반력을 계산하고, 이 결과를 등가 4경간 현수교 모델의 해석결과와 비교하여 본 연구의 연구결과를 검증하였다. 검증 결과, 본 연구의 제안방법은 FEM 해석결과와 비슷한 경향을 나타내었다.

• 한국잡초학회지
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• 제30권2호
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• pp.103-110
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• 2010

일년생 잡초인 물달개비 및 올챙이고랭이의 출아와 초기생장을 예측하기 위한 모델 구축을 위하여 온도조건을 달리한 식물생장상에서 포트실험을 수행하였다. 이들 잡초의 출아 및 초기생장과 유효적산온도와의 관계를 비선형회귀로 분석한 결과 온도조건에 상관없이 각각 Gompertz 모델 및 logistic 모델로 설명이 잘 되었다. 물달개비 및 올챙이고랭이의 최대 출아율의 50%에 필요한 유효적산온도는 각각 69.3 및 $94.8^{\circ}C$이었으며, 4엽기에 이르는데 필요한 유효 적산온도는 각각 247 및 $234^{\circ}C$이었다. 본 연구에서 개발된 모델로 분석한 결과 평균 기온이 $3^{\circ}C$ 상승하게 되면 이들 잡초의 50% 출아는 물달개비의 경우 1일, 올챙이고랭이의 경우는 2일 빨라지고, 4엽기에 다 다르는 날짜는 이들 잡초 모두 3일이 빨라질 것으로 예측되었다. 따라서 온도상승조건에서 물달개비 및 올챙이고랭이를 효과적으로 방제하기 위해서는 현재의 처리시기보다 약 2-3일 빨라져야 할 것으로 예상된다.