• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.502-502
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• 2023

지난 140여년(1880~2022)간 지구의 연평균 기온은 약 1.5℃ 상승하였다. 이에 따라 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후 발생이 급증하고 있으며, 생태계가 급격히 변화하여 담수호의 산소량 또한 급속히 감소하고 있다. 소양호는 총길이 60 km, 유역면적 2.703 km², 최대저수량 29억톤으로, 유역면적은 북한강 유역의 25%에 달하며 북한강 상류에 위치하고 있는 국내 최대의 인공호이다. 따라서 소양호 유역의 관리는 북한강 유역의 수질 관리와 수도권 수자원 공급의 핵심 중 하나라고 볼 수 있다. 그러나 기후변화에 따라 소양호의 성층현상에도 변동이 생겼을 것으로 판단되고 있다. 호소의 성층현상은 수심에 따른 온도의 변화로 발생하는 현상으로, 성층현상이 심하면 유체는 연직운동이 제한되고 상대적으로 수평방향 운동이 활발해진다. 소양호는 수심이 매우 깊으며, 열용량이 크기 때문에 여름에 성층이 형성되는 온대일순환호(warm monomictic lake)로 분리된다. 성층현상이 심하면 호소 하부의 저층에서는 용존산소가 거의 없어 혐기성 상태가 되고, 침전된 유기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되기 때문에 수질은 크게 악화된다. 따라서 본 연구는 30년간의 소양호의 수온과 DO의 변동을 분석하여 성층현상의 변동성을 파악하고자 하였다. 이에 따라 약 30년간(1993년 1월~2022년 12월) 0~90 m까지 측정한 수온, DO 데이터를 이용하였다. 데이터는 매달 최소 1회~최대 5회 측정된 자료 중 가장 수심이 깊게 측정된 날의 자료를 이용하였다. 1월과 2월의 데이터는 동절기로 인해 소양호 조사를 실시할 수 없어 제외하였다. 수온의 경우 30년간 서서히 증가하는 경향을 보였으며 0~90m 전반에 걸쳐서도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 또한 6월에 성층현상이 더 심해지고, 겨울에는 연직운동이 감소하는 모습을 보였다. DO의 경우 용존산소가 중층에서 최저를 보이는 Metalimnetic oxygen minimum을 보였으며, 2008년까지는 거의 매년 농도 2.0mg/L 이하인 달이 있었으나 그 이후에는 회복되어 대부분 2.0 mg/L 이상을 보였다. 그러나 심층의 경우에는 2014년부터 DO 농도 3 미만으로 떨어지는 경우가 증가하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제22권6호
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• pp.469-479
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• 2001

본 연구는 1999 ${\sim}$ 2001학년도의 대학수학능력시험에서 지구과학 II 선택 경향 및 선택과목간의 점수를 비교하고, 지구과학 관련 문항의 탐구과정 및 내용 요소별 분포와 각 문항에 대한 학생의 반응을 분석하여 정답률이 낮은 문항에 대한 오답 유형을 추출하였다. 대학수학능력시험의 자연계 응시자는 1995학년도에 43.14%이었으나 최근 2년 동안에 급격히 줄어들어, 2001학년도에는 29.51%이었고, 2002학년도에는 26.92%로 감소하고 있다. 자연계 응시자의 지구과학 II 선택 비율은 약 22%로 생물 II(약 38%), 화학 II(약 28%)에 이어 3번째이다. 탐구과정별로는 공통과학 및 지구과학 II 모두 자료 해석에 대해서 가장 많이 출제되고 다음으로 결론 도출 및 평가에 대해서 많이 출제되었다. 내용별로는 공통과학에서는 ‘지각의 물질과 지각변동’(20.83%)에서 가장 많이 출제되었고, ‘온실효과’와 ‘우주과학’에 대해서는 출제되지 않았으며, 다른 영역에서는 대체로 고루 출제되었다. 지구과학 II에서는 ‘지각의 물질과 변화’ (22.92%)영역에서 가장 많이 출제되었고, 전반적으로 고르게 출제되었으나 ‘환경과 자원’에서 출제되지 않았고, ‘태양계’에 대해서는 비교적 적게 출제되었다. 문항 난이도 분포를 보면 1999학년도는 예상정답률 40 ${\sim}$ 59%와 60 ${\sim}$ 79%의 문제를 각각 6, 10개 출제하였고, 2000학년도에는 40 ${\sim}$ 59% 1문항, 60 ${\sim}$ 79% 14문항, 80% 이상 1문항 출제하였으나 2001학년도는 16문항 모두를 60 ${\sim}$ 79%에 해당하는 것을 출제하였다. 정답률이 높은 문항은 문제 해결에 지구과학 개념이 요구되지 않고 탐구 과정만 요구되는 문항, 매년 출제되어 학생에게 익숙한 분야, 탐구 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 ${\cdot}$ 화학조성 ${\cdot}$ 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.

• 한국과학교육학회지
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• 제37권4호
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• pp.599-609
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• 2017

본 연구의 목적은 TIMSS 2011과 TIMSS 2015에서 우리나라 초등학교 4학년 학생들의 성취 특성 추이변화를 분석하고 우리나라 초등과학과 교육과정 및 교수학습 개선에 주는 시사점을 도출하려는 것이다. 이를 위해 초등학교 현장교사 네 명과 과학교육을 전공한 연구자 세 명이 참여하여 TIMSS 2015의 초등학교 과학과 내용영역별 평가주제와 문항에 대해 교육과정 일치도를 분석하고, 우리나라 학생들의 성취 특성을 분석하였다. 연구결과에 따르면, 생명과학, 물상과학 그리고 지구과학의 영역을 막론하고 초등학교 3-4학년군 교육과정에서 다룬 내용일수록 정답률이 높게 나타났다. 또한 2009개정 교육과정에서 초등학교 5-6학년군에서 다루는 열전달, 전기의 작용, 지구와 달의 운동 등과 관련된 문항에서는 정답률이 상대적으로 낮게 나타났다. 과학 인지영역별로는 TIMSS 2015에서 우리나라 초4 학생들은 TIMSS 2011에 비해 추론하기 영역의 점수가 많이 하락한 것으로 나타났다. 연구결과를 토대로 우리나라 초등 과학과 교육과정 구성을 위한 시사점과 교수학습 방법 개선 방안을 제안하였다.

• 대한지구과학교육학회지
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• 제12권2호
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• pp.165-173
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• 2019

본 연구의 목적은 토의 토론 중심 과학수업이 과학적 개념 습득 및 과학교수효능감에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 연구의 대상은 B 교육대학교의 2학년 학생 27명을 대상으로 연구집단을 구성하였다. 토의 토론 중심을 활용한 과학수업을 위해 2015 개정교육과정을 분석하여 지구와 우주영역인 '태양계와 별', '지구와 달의 운동', '계절의 변화' 단원에서 20개의 과학개념을 추출하였다. 그리고 과학주제를 토의 토론 중심 과학수업 12차시로 나누었으며, 12주간의 실험처치를 하였다. 연구집단에 사전-사후검사로 과학개념 검사, 과학교수효능감 검사를 하였다. 토의 토론 중심 과학수업을 통해 자연스럽게 과학개념의 습득과 과학교수효능감이 향상될 수 있도록 연구절차를 설정하여 연구를 진행하였다. 이에 대한 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 초등예비교사들의 토의 토론 중심 과학수업은 과학개념 습득에 효과가 있었다. 둘째, 초등예비교사들의 토의 토론 중심 과학수업이 과학교수효능감 함양에 효과가 있었다. 셋째, 초등예비교사들의 토의 토론 중심 과학수업에 대한 인식 변화를 분석한 결과 참가한 학생 대부분이 토의 토론 중심의 과학수업에 대해 긍정적으로 인식하고 있었다. 이러한 연구 결과를 통하여 토의 토론 중심 과학수업이 초등예비교사들의 과학 개념 습득 및 과학교수효능감에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있다.

• 공학논문집
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• 제1권1호
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• pp.23-30
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• 1997

실내를 따뜻하게 하기위한 고온의 라디에이터, 냉동코일, 변압기, 전기가열장치 및 전자장비에서와 같이 자연대류에 의한 에너지전달은 여러 공업분야에 응용되고 있다. 일반적으로 임의의 벽면온도에 따른 수평채널에서의 비정상자연대류흐름과 수학적.물리적 대류이동에 관한 기본법칙을 고찰하였다. 전달문제에 관한 물리적 의미있는 엄밀해는 표준유한정현변환기법을 적용함으로써 폐쇄형에 있어서 얻어진다. 또한 최종 정상상태의 유동과 열전달을 초래하는 Pr수와 Ra수 등 기본매개변수의 영향에 대해서 각각 검토하였다. 축방향의 평균속도를 측정하는 Pr수가 Pr>1 과 Pr<1 일 경우 각각 시간차에 접근하고 또한 축방향의 온도구배를 대표하는 함수는 기본매개변수가 없으므로 영향을 받는 것이라 본다. 그러나 정상상태의 유동현상은 Ra수에 따라서만 영향을 받게된다. 자연대류는 여러 가지 전기기구들은 물론이고 파이프장치 등의 열전달에 큰 영향을 미친다. 또한 열전달과정이 포함되는 바다와 대기의 운동과 같은 지구의 환경과학에도 중요하다.

• 한국지구과학회지
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• 제22권5호
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• pp.350-359
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• 2001

본 연구에서는 간학문적 통합 방식의 주제중심 통합과학 단원을 개발하고 중학교 과학 수업에 적용하여 그 효과를 분석하였다. 관련 선행연구와 교과서 분석을 통하여 ‘상호작용’과 ‘안정성’의 두 가지 통합주제를 선정한 후 과학 네 영역을 포괄하여 주제와 관련된 주개념과 하위개념을 추출하고 해당 학습내용을 통합적으로 구성하였다. 통합주제가 상호작용인 경우 추출된 과학 각 영역별 주개념과 이와 관련되는 하위개념들이 높은 연계성을 가지도록 구성되었으나 통합주제가 안정성인 경우 주개념과 하위개념들을 서로 관련짓는데 어려움이 많았다. 즉 안정성이라는 통합주제는 상호작용이라는 통합주제보다 교과내용을 관통하는 연계성을 마련하기가 어려웠다. 개발된 주제중심 통합과학 단원을 실험집단인 중학교 3학년 2개 학급을 대상으로 운영하고, 전통적인 분과형 수업을 실시한 통제집단과 비교한 결과는 다음과 같다. 첫째, 주제중심 통합과학 수업과 전통적인 분과형 과학수업이 과학 성취도에 미치는 효과를 검증한 결과, 통합과학 수업이 분과형 과학수업에 비해 중학생들의 과학 성취도에 긍정적인 효과를 미친 것으로 나타났다. 둘째, 주제중심 통합과학 수업이 과학에 대한 태도에 미치는 효과를 검증한 결과, 과학수업의 즐거움 범주에서 통합과학 수업의 효과가 나타났으나 과학적 탐구에 대한 태도 범주와 과학적 태도의 적용 범주에서는 효과가 나타나지 않았다. 셋째, 주제중심 통합과학 수업에 대한 인식 조사 결과 전체적으로 긍정적인 것으로 나타났다. 하위 범주별로는 통합과학 수업시 학생의 참여 정도와 통합과학 수업에 대한 학습자의 흥미, 동기유발이 높게 평가되었으며, 학습자들이 통합과학 학습을 하는데 아직 어려움을 겪는 것으로 밝혀졌다.층서대는 Neognathodus roundyi 대로 지정될수있다. 이 생층서대와 금천층 코노돈트는 금천층의 지질시대가 북아메리카의 일리노이 분지에 분포하는 중기 석탄기의 더모이네시안 조(Desmoinesian stage)에 대비됨을 지시한다. 능력 없이도 특정 지식만 있으면 해결되는 문항이다. 반면에 정답률이 낮은 문항은 지구와 행성의 운동, 해파에 관한 문항이며, 특히 복합개념이 요구되는 문항의 정답률이 낮다. 학생의 오답 반응 분석 결과 기본 개념에 대한 이해가 미흡한 주요 내용은 공통과학에서는 변환단층 및 부정합에서 지질학적 현상, 혼합층과 수온 약층의 의미, 온대저기압 통과 전후의 날씨 변화이며, 지구과학 II 에서는 달의 위상과 위치변화, 화성암의 구성광물 ${\cdot}$ 화학조성 ${\cdot}$ 조직 변화와 마그마 분화 및 풍화와의 관계, 지진파 주시곡선, 대기순환의 종류와 규모, 해파, 혼합층과 수온 약층, 서안강화 현상, 행성의 위치와 운동, H-R도상에서의 별의 특성과 진화 등이다. 탐구 과정에 대한 학생의 성취도는 비교적 높으므로 이해도가 상대적으로 낮은 영역에 대해 학생의 오답 유형을 참고하여 기본 개념 지도에 보다 관심을 기울일 필요가 있다.Cr은 FW에서 전반적으로 감소하는 경향을 보였지만 SW에서는 실험 초기에 감소하다 24시간 이후에는 증가 후 일정한 양상을 보였다. Pb은 FW에서 전반적으로 감소했지만 SW에서는 초기에 급격히 증가 후 다시 급격히 감소하는 양상을 보였다 Pb 또한 Cu, Cd, As와 마찬가지로 SW1&2에서 제거속도가 가장 빠르게 나타났다. FW 상층수 중 Hg는 시간에 따라 급격히 감소했고, 제거속도는

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.463-472
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• 2005

본 논문에서는 행성탐사선의 항행해 결정을 위한 동역학 모델을 개발에 대한 내용을 다뤘다. 탐사선이 우주공간을 항행할 때 받는 섭동력으로써, 지구의 비대칭 중력장, 지구의 극축운동, 태양과 달이외의 태양계 행성에 의한 중력, 태양의 의한 상대성효과, 태양복사압 그리고 지구 대기저항에 대한 동역학 모델을 구성하여, 특수섭동론인 코웰 방법에 의거한 탐사선의 궤적 전파기를 개발하였다. 힘 또는 가속도 항으로 표현되는 탐사선의 운동방정식은 아담스 코웰 11차 예측자-수정자 방법에 의해 수치 적분된다. 구성된 전파기를 이용하여 2003년 발사된 화성탐사선인 Mars Express의 실제 임무설계에 사용된 초기궤적요소를 기준으로 임무 궤적을 산출하여 각 섭동력의 영향을 비교해 보았다 이러한 비교는 항행해 결정 시스템의 구성 시 요구 정밀도에 따라 고려해야할 섭동력의 기준을 제시해 주기 때문이다. 또한, 개발된 동역학 모델의 성능시험을 위해 극성 최소 근접거리에서의 위치와 속도를 계산하여 화성 도착여부를 판단하였다. 모의실험을 통해 탐사선의 위치가 화성 작용권구 내에 도달하며 상대속도가 화성에 대한 탈출속도 미만이므로 화성에 포획됨을 확인하였으며, STK(Satellite Tool Kit)를 이용해 산출된 결과와 비교함으로써 본 연구결과가 행성탐사 임무지원에 적합함을 검증하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제14권1호
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• pp.142-149
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• 1997

잘 알려진 최적제어 이론의 선형제차조절법을 정지궤도 위성의 위치보존 궤도조정 문제에 적용하였다. 정지궤도 위성의 운동에 가장 큰 영향을 미치는 섭동향을 선택하여 동서방향과 남북방향 궤도조정의 경우 각각 14일간 지구비대칭 중력장의 영향, 28일간 태양과 달의 영향을 예측한 결과로 궤도조정할 경계조건을 적절하게 설정하였다. 비선형방정식을 선형화하여 리카티 방정식(Riccati Equation)을 두 번 적분함으로써 최적궤도와 이에 상응하는 추진 가속도를 알아내었다. 선형제차조절법으로 구한 속도변화량과 기하학적으로 계산한 ${\Delta}V$(속도변화량)을 비교해 봄으로써 제어이론을 통한 궤도조정 방법이 실제상황에 거의 근사한 해를 제공할 수 있는가와 제어이론을 위치보존 궤도조정 문제에 적용한 방법이 경제적인 측면에서의 연료최적화와 이에 따른 정지궤도 위성의 수명연장에 기여할 수 있는가에 대한 해석을 시도하였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제15권4호
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• pp.379-393
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• 1995

In spite of school science learning, the students' conceptions have not been changed easily. Therefore, to make students overcome their non scientific conceptions has been an important issue in science education. The purpose of this study was to identify the conceptions of students and teachers on the motion of the earth and the moon. The instrument was developed for estimating students' understandings of the concepts related to the motion of the earth and the moon. The validity of the instrument was examined by the specialists in Science Educator and Astronomer. At the same time, the two field trials had been executed, and the items were modified. Also, it consists of 12 items including 9 two-tier multiple choice items and 3 multiple choice items. The population of this study consists of 250 eighth-, 299 tenth-, 292 eleventh-grade students, 134 science teachers in secondary school. SPSS/PC+ was adopted for the statistical analysis. The type of misconceptions possessed students were as follows: 1) At 12:00 noon, the sun is directly overhead. 2) First quarter moon is a half of overall surface of the moon. 3) Air don't rotate with the earth surface because it keeps apart from the earth surface. 4) Summer is warmer than winter, because the earth is nearer from the sun in summer. 5) Whenever season is changed, the direction of rotation axis of the earth is changed. 6) The moon is the brightest at the position of new moon, because the distance between the moon and the sun is the shortest and the moon is received strongest sunlight. 7) The moon is not seen at the position of real full moon, because it is covered with shadow of the earth. 8) When the moon is not seen in the earth, sunlight is not reached at the moon. The major findings were as follows : 1) The middle school students had more misconceptions than those of high school students. And female students had more misconceptions than those of male ones. 2) The rate of correct answer and the type of conception in the tenth grade students were very similar with eleventh grade students. 3) The higher cognitive level, the better development of scientific conception and the less misconception. Also, the correlation coefficient between scientific conception score and GALT score was 0.57. 4) The students in scientific part had higher the rate of correct answer than those of students in human part and the former had less misconception than the latter. 5) The rate of correct answer about model and figure items was lower than descriptive ones, because they did not understand about figures itselves. These types of misconceptions will be used for science instruction and studies of other conceptions need.

• 과학교육연구지
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• 제33권2호
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• pp.193-206
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• 2009

본 연구의 목적은 지구의 운동 관련 개념을 연속적으로 학습하는 과정 속에서 중학생들에게 지구 자전축의 기울기가 일관되게 묘사된 삽화들의 제시가 지구의 자전, 공전에 따른 계절변화, 별자리 변화 등 관련 개념 습득 및 파지에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위해 중학교 1학년 학생 116명을 대상으로 이질통제집단 사전사후검사 설계를 하였다. 실험집단(n=59)과 통제집단(n=57) 모두 3차시 동안 동일한 내용과 교수방법으로 교수-학습활동을 전개하였으며 실험집단에는 자전축의 기울기 방향이 동일한 삽화들을 제공하였다. 학습 종료 2일 후, 습득된 개념의 두 집단 간 차이를 확인하기 위해 ANCOVA 테스트로 1차 사후검사를 실시하여 비교하였다. 그 결과, 자전축 기울기가 일관되게 표현된 삽화를 제시하였을 경우에 학습의 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 1차 사후 검사에서 실험집단과 통제집단이 습득한 개념들의 파지정도를 비교하기 위해, 2달 후 2차 사후검사를 대응표본 t-test를 실시하였다. 그 결과, 실험집단에서는 1차 사후 검사 점수와 2차 사후 검사 점수의 평균 차이가 유의하지 않은 것으로 나타나 개념의 파지에도 긍정적인 효과가 있는 것으로 확인되었다. 반면, 통제집단에서는 평균의 차이가 유의미하게 나타나 개념의 파지에 부정적인 것으로 확인되었다. 따라서 천문 개념을 학습하는데 있어서 학생들에게 유의미한 학습이 되기 위해 일관된 삽화를 사용하는 세심한 배려가 필요하다고 본다.