• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.69-77
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• 2022

MBL을 통한 물리 실험은 학생들이 실험 결과를 바로 확인하고 쉽게 실험을 수행할 수 있어 예전부터 많은 학교에서 활용해 왔다. 하지만, 장치의 원리를 모르고 실험을 수행하거나, 단순히 도출된 데이터에만 집중하는 것이 MBL 실험의 문제점으로 꾸준히 제기되어 왔다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 아두이노를 활용하여 MBL 실험에서 많이 사용되는 피켓펜스의 방법으로 중력 가속도를 측정하고 실제 중력 가속도 값과의 비교를 통해 오차율을 계산했으며, 본 튜토리얼의 교육적 활용에 대한 논의를 해보았다. 실험 결과, 실험으로 구한 중력 가속도 값과 실제 중력 가속도 값의 오차율은 1% 내외로 비교적 정확한 측정이 가능한 것으로 나타났으며, 실험값의 표본평균이 95% 신뢰구간 안에 포함되는 것으로 나타나 유의미한 실험이라는 결론을 내릴 수 있었다. 또한, MBL이 가진 구조적인 단점을 보완할 수 있는 점, 물리와 수학의 상호작용을 고려할 수 있는 점, STEAM 교육에서 정보 교과와의 융합이 가능한 점 그리고 장비 구비비용이 저렴한 점을 통해 측정실험의 교육적 활용 가능성을 보여주었다. 본 자료를 토대로 아두이노를 활용한 물리 실험이 과학영재 교육에서 더욱 활성화될 수 있도록 기대하는 바이다.

• 산업융합연구
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• 제20권10호
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• pp.157-167
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• 2022

본 연구는 어린이 교육용 모바일 앱의 인터랙티브 내러티브 디자인이 학습몰입도 증진과 지속사용의도에 미치는 영향을 살펴봄으로써, 인터랙티브 내러티브 디자인의 교육적 효과성을 검증하여 어린이 교육용 앱에 기초한 인터랙티브 내러티브 디자인 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구방법으로는 문헌연구방법 및 설문조사를 활용하여 진행하였다. 구체적으로 문헌연구방법을 통해 인터랙티브 디자인의 개념, 이해, 디자인 구성요소, 학습몰입도, 지속사용의도에 대한 개념과 선행연구를 살펴보았다. 다음으로 한국과 중국의 초등학생 각 100명씩 총 200명을 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 응답이 불성실한 설문지 한국 3부, 중국 5부를 제외하고 최종적으로 한국 97명, 중국 95명의 학습자를 대상으로 인터랙티브 내러티브 디자인, 학습몰입도, 지속사용의도를 파악하고 변수 간의 영향 관계를 분석하였다. 본 연구의 연구결과로는 어린이 교육용 앱 사용자인 초등학생을 대상으로 인터랙티브 내러티브 디자인 요소가 학습몰입도와 지속사용의도에 미치는 영향을 살펴본 결과 인터랙티브 내러티브 디자인이 학습몰입도 향상 및 지속사용의도에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 수학/과학 교육 시 이론적 개념이나 해석 등을 쉽게 이해하도록 구성하고 있으며, 단계별로 이야기와 이미지가 이어지기 때문에 지루함을 느끼지 않고 학습할 수 있도록 돕기 때문인 것으로 볼 수 있다. 결론적으로 본 연구에서는 인터랙티브 내러티브 디자인은 학습자가 학습에 몰입하고, 지속해서 이를 이용하도록 만든다는 긍정적인 효과를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1283-1293
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• 2022

본 연구는 정수장의 수처리 공정에서 계측되고 있는 수량 및 수질데이터의 활용과 수처리 공정제어의 지능화를 위한 것으로 정수장에서 전염소 공정이 수반되는 처리공정에서 침전지 유출수 잔류염소농도 안정화를 위하여 이를 추정할 수 있는 모형을 구축하고자 하였다. 정수장 침전지 유출수의 잔류염소농도를 예측하기 위하여 중회귀모형과 인공지능 알고리즘 중 다층퍼셉트론 신경망, 랜덤포레스트 및 장단기기억(Long Short Term Memory; LSTM) 모형을 활용하였고 그 결과를 비교, 평가하였다. 모형의 입력변수로는 전염소 공정이 도입된 정수장에서의 잔류염소농도, 수온, 탁도, pH, 전기전도도, 유량, 알칼리도 등이 사용되었고 전염소에 따른 침전지의 안정적 운영을 위해 요구되는 침전지 잔류염소농도를 출력변수로 구성하였다. 적용 결과에서는 랜덤포레스트 모형이 가장 양호한 결과를 보여 주었으며 다음으로 LSTM, 다층퍼셈트론 신경망 순으로 나타났다. 수학적 모형인 중회귀모형은 적합도 측면에서 가장 낮은 결과를 보여 주었는데, 이는 수량과 수질데이터의 수치적인 규모나 차원의 차이뿐만 아니라 계절별 수질특성에 따라 염소소비 특성이 매우 다양하게 반응하기 때문으로 판단된다. 따라서 정수장 수처리 공정에서 인공지능 알고리즘의 적용을 위해서는 랜덤포레스트와 같이 의사결정 트리구조의 도입과 적용이 타당한 것으로 나타났다. 본 연구에서 분석된 결과를 근거로 전염소 공정이 도입된 정수장 수처리 공정에서 염소주입량을 실시간으로 예측 가능하게 함으로써 침전지 유출수에서 잔류염소농도를 일정하게 유지하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국심리학회지 : 문화 및 사회문제
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• 제16권2호
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• pp.103-124
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• 2010

이 연구에서는 사교육 시간과 교과별 학습동기 및 인지·행동전략으로 이루어진 학습전략 사용과의 구조적 관계를 파악하고, 궁극적으로 사교육이 학업성취도를 어떻게 예측하는지 살펴보았다. 이를 위해 2005년 당시 중학교 1학년을 대상으로 실시된 한국교육종단연구(KELS 2005)의 1-2차년도 자료를 활용하여 구조방정식모형을 통해 분석하였다. 분석 결과, 사교육이 학습동기와 학습전략의 사용에 도움을 준다는 증거는 찾을 수 없었으며, 학업성취도 역시 영어와 수학교과에 한해서만 통계적으로 미미한 수준에서 사교육과 정적인 관계를 보였다. 학업성취도 향상에는 사교육보다 오히려 학습동기와 학습전략이 더욱 중요한 역할을 담당하는 것으로 나타났다.

• 국제교류와 융합교육
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• 제4권1호
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• pp.85-111
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• 2024

핀란드 교육은 2001년 PISA 발표 이래 계속 한국 교육의 경쟁자 또는 지향점이었다. 그러나 최근 우리 교육계에 나타나고 있는 분열과 대립, 그리고 불행의 지표들을 보면, 핀란드의 행복교육과는 거리가 너무도 멀다. 이런 배경에서 본 연구의 목적은 한국 학술지에 나타난 핀란드 교육관련 연구동향을 분석하는 것으로, RISS에서 논문 제목에 핀란드와 교육이 들어간 논문 160편을 대상으로 네트워크 텍스트 분석을 실시하였다. 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 핀란드 교육에 대한 연구는 점진적으로 증가하고 있다. 그러나 최근 감소세를 보였다. 둘째, 연구주제는 대부분 미시적이었으며 연구방법은 문헌연구 위주였다. 셋째, 소수의 연구자가 전체 연구의 1/3을 출판했다. 넷째, 핀란드와 함께 비교된 나라는 일본, 미국, 영국, 호주, 싱가포르 등 주로 신자유주의적 국가였다. 다섯째, 연구 주제와 대상이 주로 초중등, 수학·과학 등 PISA의 영향권에 있었다. 향후 핀란드 교육관련 연구에서는 지엽적이고 부분적인 영역에 대한 연구를 넘어 종합적인 관점에서 핀란드의 행복교육을 이루어온 과정과 역사에 대한 체제적 연구를 통해 우리가 배워야 할 시사점을 도출하는 후속 연구가 필요하다. 특히, 문헌연구 위주의 방법을 벗어나 핀란드 교육 커뮤니티와 온라인으로 연계하여 실제 교사, 학부모, 학생 그리고 지역협의회와 정부 관계자들이 함께 논의하고 연구하는 국제공동논의의 장을 만드는 것도 고려되어야 할 것이다.

• 한국음향학회지
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• 제43권3호
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• pp.361-367
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• 2024

공기중 초음파 측정은 각종 기계 설비류의 이상 발생 예방 활동으로 산업계에서 사용되고 있다. 최근에는 다수의 초음파 센서 배열을 이용하여 설비의 이상 발생 위치를 찾을 수 있는 공기중 초음파 영상화 기법의 활용이 증가하고 있다. 초음파 음원의 위치를 가시화하기 위해 센서 별 위상 차이를 이용하는 빔형성법이 사용된다. 2차원 평면에 분포된 초음파 센서 배열을 이용해 3차원 공간에서 빔형성 파워 분포를 구할 수 있다. 본 논문에서는 관심 파장보다 크기가 큰 초음파 센서로 구성된 랜덤 희소배열(random sparse array)을 사용하고, 초음파 배열이 분포한 평면으로부터 일정한 거리만큼 떨어진 평행한 평면 내에서의 빔형성 파워 분포를 통해서 음원의 위치를 보여주는 영상화 기법을 구현하고자 한다. 기존의 빔형성법은 사용 하는 배열 센서의 개수와 그에 따른 구경의 크기 등에 의해 공간 해상도가 제한될 수 밖에 없다. 본 연구에서는 배열이 가지는 기하학적 제약을 극복할 수 있는 방법으로 기능성 빔형성법을 적용하여 고해상도 초음파 영상화 기법을 구현하였다. 기능성 빔형성법은 수학적으로 일반화된 형태의 빔형성법으로 표현가능하고, 기존의 빔형성법을 통해 얻어진 영상에서 주엽의 폭과 부엽의 크기를 저감시키는 역할을 하여 고해상도 영상화를 얻을 수 있는 장점이 있다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 제안한 방법에 의한 영상화 성능을 관찰한 결과, 초음파 희소배열을 이용하여 공기중 초음파 음원의 해상도 증대가 성공적으로 구현됨을 확인할 수 있었다.

• 한국학교수학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.609-627
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• 2008

본 연구의 목적은 학생들의 문제해결전략 유형과 비례추론의 한 요소인 비례상황의 인지와의 관계를 탐구하기 위한 것이다. 학생들의 문제해결전략 유형은 비와 비례 과제를 실시한 결과를 근거로 가법적 유형, 승법적 유형 그리고 형식적 유형으로 나누었으며 세 차례의 면담 중 첫 번째와 세 번째에 비례상황인 것과 아닌 것을 구분하는 문제를 제시하였을 때 어떻게 분류하며 시간에 따라 어떻게 발달하는지 분석하였다. 그 결과 각 유형의 학생들은 초기에 비례상황과 그렇지 않은 상황을 구분하지 못하였으나 점차 구분할 수 있게 되었다. 그러나 정비례상황과 반비례상황을 구분하지 못하는 보습을 발견할 수 있었다. 또한 문제를 해결하는 과정에서 승법적 유형의 학생들이 더 우수하였으나 비례상황과 아닌 것을 분류하는 문제에서는 비례식 알고리즘이라는 분명 한 기준을 가지고 있는 형식적 유형의 학생들이 더 우수하였다. 본 연구는 비와 비례 관계를 해결하는 것과 비례상황의 인지가 비례추론의 서로 다른 측면임을 제기하며 비례추론을 위해서는 승법적 전략과 함께 형식적 전략도 함께 이해할 필요가 있음을 보여주고 있다.

• 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.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제13권2호
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• pp.1-11
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• 2008

계면활성제를 사용하는 토양 세척공정에서 발생하는 세척수에서 계면활성제를 재사용하고자 활성탄 흡착 공정을 적용하였으며 이때 오염물질의 흡착분배를 평가하기 위해 수학적 모델을 적용하여 해석하였다. 오염물질로는 phenanthrene을 계면활성제로는 Triton X-100을 사용하였다. Phenanthrene을 200 mg/kg으로 오염시킨 토양을 10 g/L의 계면활성제 용액으로 세척을 수행하였으며 이 세척액을 대상으로 다양한 농도의 입상 활성탄을 첨가하여 선택적 흡착을 수행하였다. 활성탄의 주입량이 2.5 g/L에서 99.3%의 phenanthrene이 흡착 제거되었으며 이 때 액상에 존재하여 재이용 가능한 계면활성제의 회수율은 88.9%였다. 활성탄 흡착 평형에서 오염물질의 흡착량은 단일 성분 표준모델에서 예상할 수 있는 양보다 훨씬 많은 양이 선택적으로 흡착되었으며 이는 활성탄에 흡착된 계면활성제 미셀에 의한 표면 용해 현상에 의한 것으로 해석할 수 있었다. 이러한 현상으로 인해 흡착 계면활성제의 흡착 효율 인자는 1보다 매우 큰 값을 나타내었고 흡착 몰 당 오염물질 용해 비가 액상 값보다 훨씬 높은 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 활성탄 흡착에 의한 계면활성제 재이용 시 이론적 분배보다 더 우수한 효율로 오염물질의 선택적 분리가 가능함을 제시한다고 할 수 있다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.93-102
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• 2006

대형 구조물에 작용하는 큰 외력은 능동 제어 장치의 제어입력에 포화를 종종 유발한다. 그리고 구조물이 대형화될수록 질량, 강성 등의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알기가 어려워지므로, 수학적인 모델과 실제 구조물과의 모델링 오차는 파라미터들에 대한 불확실성으로 제어기의 설계 시에 고려되어야 한다. 그러므로 건축 및 토목 구조물에 대한 능동 진동 제어 방법을 다룰 때 제어기의 안정성을 보장하기 위하여 제어입력의 포화와 계의 파라미터 불확실성을 동시에 고려한 강인 포화 제어기의 설계가 필요하다. 여기에서는 건물의 능동 진동 제어에 연구 및 적용되어진 여러 제어기들 중에서 선형 최적 제어기 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기, 강인 포화 제어기의 안정성을 살펴본다. 특히 제안된 강인 포화 제어기의 필요성을 보이기 위하여 LQR, 수정된 뱅뱅 제어기, 포화 슬라이딩 모드 제어기들이 제어입력의 포화나 파라미터 불확실성이 존재하는 경우에 불안정해지는 현상들을 보인다. 2자유도 진동계에 대한 수치 예제와 능동 질량 감쇠기(AMD)를 이용한 2층 구조물에 대한 실험을 통하여 강인 포화 제어기의 강인 안정성을 보인다.