• 한국지구과학회지
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• 제32권2호
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• pp.200-211
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• 2011

본 연구는 애니메이션 모듈을 활용한 수업이 학생들의 별의 일주운동 개념변화에 얼마나 효과적인지 알아보기 위한 것이다. 이를 위해 별의 일주운동을 학습하지 않은 학생 4명을 연구 대상으로 선정하였다. 애니메이션 모듈은 Flash MX를 사용하여 3차원적 공간개념을 이해하기 쉽게 개발하였다. 또한, 개별학습이 용이하도록 교사가 육성 녹음한 내용을 삽입하였고, 보충 학습자료를 제시하였다. 애니메이션 모듈은 태양계의 운동 단원으로 지구의 운동, 달의 운동, 행성의 운동으로 구성되었다. 애니메이션 모듈을 적용하기 전에 질문지와 면담을 통해 학생들의 별의 일주운동에 대한 선개념을 분석하였다. 애니메이션 모듈을 활용한 학습 후 사후 검사를 실시하고 사전 검사와 비교하여 개념 변화를 알아보았다. 그 결과, 중위도 방위별 별의 움직임을 제대로 표현하지 못한 3명의 학생은 모든 방향에 걸쳐 정확하게 나타냈다. 그리고 4명의 학생들이 별의 일주운동 모습이 모든 방향에서 직선 형태로 움직인다고 생각하였다. 또한, 중위도에서 별이 움직이는 각도가 직각으로 움직인다고 생각했던 4명의 학생 모두 비스듬하게 움직이는 것으로 개념이 변화하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.40.1-40.1
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• 2009

미래 한국의 달궤도선 임무에 대비하여 달 근접 궤도 전파기인(orbit propagator) YSPLOP ver. 1(Yonsei Lunar Precise Orbit Propagator version 1)을 개발 하였다. 개발된 궤도 전파기의 성능은 상용 소프트웨어인 STK Astrogator를 이용하여 검증되었다. 개발된 궤도 전파기를 이용, 달 궤도선의 운용에 있어서 다양한 섭동력들이 궤도선의 수명(orbital decay)에 미치는 영향을 분석하였다. YSPLOP ver. 1은 정밀한 달 중심 탐사선의 위치산출을 위하여 M-EME2000 (Moon-Centered, Earth Mean Equator and Equinox of J2000) 좌표계, M-MME2000 (Moon-Centered, Moon Mean Equator and IAU vector of epoch J2000) 좌표계 그리고 M-MEPMD (Moon-Centered, Moon Mean Equator and Prime Meridian) 좌표계를 이용하여 탐사선의 상태(state) 정보를 산출한다. 또한 태양, 지구, 달, 화성, 목성의 중력에 의한 섭동력 및 태양풍에 의한 영향을 포함할 수 있도록 설계되었으며, 달 근접 궤도선의 궤도 운동에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 섭동력인 달의 비대칭 중력장에 의한 영향 또한 고려하도록 하였다. 달의 비대칭 중력장 모델 (Lunipotential model)은 LP165p 모델이 사용되었으며 행성의 정밀한 위치 산출을 위하여 JPL의 DE405 천체력이 사용되었다. 개발된 궤도 전파기를 이용, 달고도 100 km, 궤도 경사각 $90^{\circ}$인 달 중심의 극궤도를 약 30일 동안 전파한 결과, YSPLOP ver. 1의 성능은 STK Astrogator와 비교하여 보았을 때 약 수 m의 오차를 보이는 것으로 확인되었다. 달의 극궤도 탐사선의 궤도 수명을 분석한 결과, 최소한 달의 비대칭 중력장이 70 by 70 이상으로 고려되어야 함을 확인하였으며 이때 달 궤도선의 수명은 약 160일으로 나타났다. 아울러 달 근접 환경에서의 지구 중력에 의한 섭동력은 달 궤도선의 운동에 있어서 무시 할 수 없는 정도의 많은 영향을 끼치고 있음을 확인하였다. 이 연구를 통하여 개발된 궤도 전파기는 미래 한국의 달 궤도선 및 착륙선의 임무 설계시 사용 될 수 있다. 또한 이 연구에서 제시된 달 근접 환경에서의 다양한 섭동력들이 달 궤도선의 운동에 미치는 영향에 대한 해석 결과는 추후 달 근접 임무 설계시 고려되어야 하는 섭동력들의 기본 사양을 제공할 것이다.

• 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.

• 한국과학교육학회지
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• 제34권8호
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• pp.703-718
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• 2014

이 연구에서는 지구, 지구 - 달 계, 태양계, 그리고 은하와 우주를 포함하는 천체의 구조와 운동을 종합한 천문 시스템(astronomical systems)의 학습 발달과정(learning progressions)을 조사하기 위하여, 순위 선다형 평가 문항을 개발하고 이를 초등/중학생들에게 적용한 검사 결과에 기반하여 학습 발달과정 해석의 타당성 검증의 근거를 제시하였다. 연구의 과정은 '구인특화, 평가문항 개발, 평가결과 기술, 측정 모델'로 이루어진 4 단계의 구인 모델링 방식(construct modeling approach)에 기반하여 진행되었다. 천문 시스템의 내용적 평가 구인으로 천체의 운동과 구조를 선정하였고, 탐구실행적 평가 구인으로 공간적 사고와 시스템 사고와 같은 천문학적 사고를 선정하였다. 이 연구에서 개발된 순위 선다형 평가 문항들은 천문 시스템에 대한 학습 발달과정을 조사하기 위한 검사 도구로서 적절하였다. 즉, item fit 분석 결과는 학생들의 문항 반응 결과가 Rasch 모델로 측정한 결과와 부합하였다. 그리고 Wright map 분석 결과는 이 연구의 평가 문항들이 천문시스템에 대한 학생들의 가설적 발달 경로를 조사하는데 매우 효과적임을 보여주었다. 학습 발달과정의 하위 정착점에서 학생들은 천체들의 위치와 운동 방향의 변화를 지구에서 보는 관점에서 2차원 평면으로 해석하는 공간적 사고 수준을 보였으며, 지구-달 계의 모델에서 천체의 위치와 변화를 부정확하게 연결하거나, 태양계 행성들과 은하수에 대한 단순한 패턴을 인식하는 시스템 사고 수준을 보였다. 학습발달과정의 중간 단계에서 학생들은 우주에서 내려다 본 지구 및 지구-달 계, 태양계의 모델을 근거로 천체의 운동을 해석하는 공간적 사고의 수준을 나타냈으며, 천체의 구조를 구성하는 요소들을 이 모델들과 연관시키는 시스템 사고를 보였다. 학습 발달과정의 상위 정착점에서 학생들은 우주에서 내려다 본 관점에서 형성된 천체의 운동 모델을 지구에서 바라 본 관점에서 얻은 자료와 서로 연관시키는 관점 전환의 공간적 사고를 지구의 운동, 지구-달 계의 운동, 태양계 행성의 운동, 은하와 우주의 운동에 적용할 수 있었다. 또한 상위 정착점에 도달한 학생들은 천문 시스템의 설명 모델을 구성하는 하위 요소들 간의 상호연관성을 파악하고 이를 설명 모델에 적용할 수 있는 시스템 사고를 나타냈다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권7호
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• pp.847-856
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• 2007

행성상성운 NGC 6881은 4극자형태를 이루고 있고 JET이 영상에 나타난다. Lick 천문대에 있는 Hamilton Echelle Spectrograph(HES)을 사용하여 관측한 가시광 영역의 방출선 스펙트럼의 선윤곽을 연구하였다. 우리가 연구하는 HES 분광 자료는 직경이 4초각인 영역의 안쪽에서 관측된 것이다. IRAF와 StarLink/Dipso분석프로그램을 사용하여 HI, HeI, HeII, [OIII], [NII], [ArIII], [SII], [SIII] 등의 강한 선들의 선윤곽을 통해 팽창속도를 얻었다. HI선의 경우 단일 정상을 보이는 반면, He과 다른 금지선들은 두 개의 정상 분포가 겹치는 특성을 보였다. 가스 유출 속도는 중심별의 복사압에 의해 바깥쪽으로 갈수록 가속되는 것으로 분석되었다. 우리는 팽창속도자료를 통해, HST 영상에서 보여진 중심부분의 세 개의 고리는 양극콘(HI 선등에 나타남)과 고리(He, [SIII]선에 특성이 보임)의 복합 구조가 투영된 것으로 결론지었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권1호
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• pp.33-42
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• 2008

행성간 자기장(Interplanetary Magnetic Field)이 남쪽방향으로 전환되면서 발생된 2003년 자기폭풍 동안 한반도 상공 전리층의 총 전자수 함유량(Total Electron Content, TEC) 변화에 대해 알아보았다. 남쪽방향의 행성간 자기장과 지구 자기장의 상호작용에 의해 고위도에서 유도된 전기장과 저위도 전리층으로 전파된 전기장이 저위도 지역의 TEC 증가와 관련 있는 것으로 생각된다. 데이터 분석결과 2003년 6월 16일에 발생한 이벤트 동안에는 낮 지역 TEC 값이 약 15% 증가하였다. F2층의 최대 높이를 나타내는 hmF2는 300km 까지 상승되었으며, 수직방향 $E{\times}B$ 표류운동은 아랫방향으로 나타났다. 이것은 남쪽방향의 행성간 자기장 동안 고위도 지역으로 유입된 에너지에 의해 발생한 전리층의 교란된 다이나모 전기장이 TEC을 증가시킨 것으로 추정된다. 그러나 11월 20일에 발생한 이벤트 동안에는 전리층으로 전파된 서쪽방향 전기장에 의해 밤 지역 TEC 갈이 약 10% 증가한 것으로 보여 진다. 행성간 자기장이 남쪽방향으로 전환됨과 동시에 hmF2 높이는 200km까지 감소되었으며, 아랫방향 $E{\times}B$ 표류운동이 나타났다. 또한 행성간 전기장 y성분과 수직방향 TEC 값이 거의 비슷하게 변화하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과들은 서로 다른 원인에 의해 발생하였지만 전리층의 교란된 전기장이 한반도 상공의 순간적인 TEC 값 증가에 중요한 요인으로 작용함을 보여 준다.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제40권1호
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• pp.1-12
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• 2021

This study investigated pre-service elementary teachers' understanding of the planetary revolution movement of Mars and their explanatory models to show how the Sun-Earth-Mars system worked. An assessment item set using five celestial maps drawn from the Stellarium was designed to probe pre-service teachers' understanding of the prograde-retrograde motion of Mars. Among 23 participants, only four showed scientifically accurate understanding of Mars movement and drawing correct explanatory models for the planetary movement. Even the pre-service teachers who construed correctly prograde and retrograde motions of Mars showed a clockwise movement model due to their intuitive perceptions of Mars movement data from the celestial maps. Pre-service teachers with poor understanding of planetary movement also showed weak explanatory models due to their limited observation or lower spatial thinking. Although the planetary motion is not an easy topic for pre-service elementary teachers, it can be argued if the alternative approach, such as using appropriate observational data of a planet and changing the frames of reference between Earth-based view and Space-based view, is employed effectively in teaching planetary motion, pre-service teachers can reach the upper level of leaning planetary motion in terms of the planet's revolution.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제10권2호
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• pp.152-162
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• 1993

이 연구에서는 태양계 천체들의 운동에 대한 역학 모델을 설정하고, 그에 적합한 운동 방정식을 수치 적분하여 임의의 시각에 각 행성과 달의 위치를 계산할 수 있도록 하였다. 이때 역학 모델에는 (1) 점질량 상호작용, (2) 지구와 달의 중력 포텐셜에 의한 figure효과, (3) 조석력, (4) 지구와 달의 orientation 등에 의한 섭동력 등을 모두 고려하였다. 그리고 이 프로그램을 이용해 계산한 결과를 미국의 JPL에서 생산한 DE200 자료와 비교 분석하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제17권1호
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• pp.107-116
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• 2000

본 연구는 지구 공전 궤도 근처의 Leonid의 출현 빈도와 속도 등을 예측하기 위한 연구의 초기 단계로서 meteoroid에 대한 기초 자료 조사와 더붙어 기존에 알려져 있는 meteoroid 입자의 분출 속도 모텔과 섭동 모델로부터 meteoroid의 운동 방향과 속도를 컴퓨터로 계산하기 위한 프로그램을 개발하고 이것을Leonid stream에 적용해 보았다. 입자의 초기 속도 모델로는Jones의 분출속도 분포모델을 사용하였으며, meteoroid의 궤도 운동 모델에는 태양과 달, 지구를 비롯한 각 행성들의 섭동 모델이 포함되었다. 태양계 천체들의 Ephemeris를 구하기 위해 JPL (Jet Propulsion L Laboratory)의 SSD (Solar System Dynamics) Laboratory에서 개발된 DE405 Solar System E Ephemeris 데이터 파일을 사용하였다. 이외에 중요한 섭동 요소로써 태양 복사압을 고려하였으며, 적분 알고리즘으로는 8차 Runge-Kutta 방법을 사용하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2007년도 한국우주과학회보 제16권2호
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• pp.139-143
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• 2007

전기 추진시스템은 저렴한 개발비와 높은 신뢰성을 제공하는 추진 장치로 많은 분야에서 응용 되어 왔다. 특히 최근에 발사된 SMART-1과 MUSES-C는 우리에게 시사하는 바가 크다. 각각 European Space Agency(ESA)와 Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)에서 개발한 행성 탐사선으로, SMART-1은 달 탐사를 목적으로 하고 MUSES-C는 소행성 Itokawa의 토양을 채취해오는 것을 목적으로 한다. 이 두 탐사선에는 각각 Hall effect thruster와 Micro wave ion engine이 탑재되었는데, 작고 저렴한 비용의 탐사선을 이용해서 충분히 행성 탐사가 가능하다는 좋은 선례를 남겼다. 현재 개발되고 있는 과학기술위성 3호(STSAT-3)에도 전기추진 장치가 탑재되는데, SMART-1에 탑재 되었던 것과 유사한 Hall effect thruster가 인공위성 연구센터와 KAIST 물리학과의 GDPL과 공동으로 개발되고 있다. 성능이 좋은 전기 추력 장치를 개발하기 위해 추력기 내부에서 발생하는 플라즈마의 물리적 특성을 파악하는 것은 매우 중요한 일이다. 이 논문에서는 이러한 플라즈마의 특성을 모사하는 방법으로 Particle In Cell 모사와 더불어 독립적인 개개 입자의 운동을 기술하는 입자모사(particle simulation)를 이용하는 방법을 제시 하고자 한다. 이러한 접근 방법은 실제 전기추력장치를 설계하고 실험하는 담당자에게 플라즈마 운동에 대한 명료한 지식을 제공해 줄 수 있을 것으로 생각된다.