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발명영재교육에 관한 학술연구 동향 분석 (An Analysis of the Trends in Academic Research on Invention Gifted Education)

  • 이민혜
    • 국제교류와 융합교육
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    • 제3권1호
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    • pp.1-28
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    • 2023
  • 이 연구에서는 발명영재교육의 국내 연구들의 양적 경향성을 살펴보고 이들 연구분석에서 내재적 의미와 연결속성을 파악하여 향후 발전 방안을 모색하기 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 이를 위하여 한국학술연구정보원(RISS)에서 '발명영재교육' 으로 논문을 검색하여 등재후보지 이상의 국내 학술논문 97편을 최종 선정하고, 발행년도, 저자구성, 연구자 소속과 소재지역, 발행 학술지 등 연구일반에 관한 SPSS로 기술적 통계분석을 수행하고, 학술논문의 키워드를 이용하여 상위출현빈도, N-gram, 연결·매개중심성을 살펴보았다. 발명영재교육 학술논문으로 확인된 2007년 이후 증가세를 보이던 추세가 제3차 영재교육진흥종합계획 시기를 정점으로 이후 다시 감소세를 나타냈다. 저자 특성를 기술적 통계분석한 결과, 논문 절반이 공동으로 발표되었고 그 다음으로 다수, 단독의 저자구성을 보이고 있었다. 단독으로 발행된 논문은 연구자 소속이 대학, 연구소, 초등학교, 중학교 소속으로 확인되었고, 협력적 논문은 신진 연구자와 전문 연구자가 협력하는 연구, 전문 연구자 간 협력 연구가 다수였으며, 신진 연구자 간 협력적 연구는 1편에 그쳤다. 발명영재교육 논문이 발표된 지역과 학술지를 살펴볼 때, 일부 지역이나 학술지에 집중되어 있었고, 편차가 매우 크게 나타났다. 학술논문 키워드를 이용한 언어네트워크 분석 결과 상위 출현성을 보인 의미 있는 키워드는 창의, 프로그램 등이 확인되었고, 동출현성이 높은 키워드 쌍은 발명영재-창의이었다. 상위의 연결중심성 키워드는 창의, 문제해결·개발·기업 등이 다른 연구주제로 확장하기 위한 중개자 역할을 하며 다양한 주제로 확장 가능한 연구주제로 작용하고 있었다. 매개중심성의 경우 창의, 창의적, 프로그램, 효과 등이 높은 매개중심성을 보여 다른 키워드를 상호매개하거나 중재시키는 역할을 하는 중요한 키워드임을 알 수 있었다. 이러한 연구 결과를 통해 발명영재교육의 발전을 위한 국가정책적 대책이 마련될 필요가 있으며, 영재교육에 대한 사회적 책무성을 높이는 한편, 교사의 전문성을 신장할 수 있는 발명생태문화를 조성할 필요성을 제기하였다.

프랑스 미식 문화의 사례를 통해 본 음식 문화의 유산화(heritagization)와 활용 및 가치증진에 관한 연구 (A study on heritagization of food culture and its utilization and value enhancement through the case of the Gastronomic meal of the French)

  • 박지은
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제55권4호
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    • pp.296-312
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    • 2022
  • 본 연구는 사회적으로 창조된 유산으로서 오랜 역사를 지닌 프랑스의 미식 문화의 사례를 통해 유산화(heritagization)의 개념 및 과정, 나아가 유산적 차원에서의 음식 문화의 지속가능한 가치 증진방안에 대해 논의하였다. 유산은 한 사회가 전승할 가치가 있는 것으로 인식한 것을 의미한다. 따라서 유산은 한 사회가 보존하기로 선택한 대상이자 그 사회 또는 집단의 정체성을 상징한다. 프랑스는 19세기에 역사적 기념물의 보전을 위해 정책적으로 유산을 지정 및 보호하기 시작하였으며, 유산은 사회적 구축의 창조물로서 가치를 보존·증진하는 대상이 되었다. 세계화와 함께 확산된 유산에 대한 관심은 1972년 유네스코의 국제기구 협약을 기점으로 더욱 강화되었다. 그리고 이러한 관심은 점차 자연 및 도시적 관점의 경관이나 무형문화유산에까지 확장되었고, 2003년에는 유네스코 무형문화유산보호협약이 채택되면서 세계 각국의 무형문화유산에 대한 관심이 증가하였다. 한편 음식 관련 유산의 경우 등재기준 설정의 어려움과 잠재적 상업화 가능성의 이유로 목록에서 배제되어왔다. 그러나 2010년에 지중해·멕시코·프랑스의 음식 문화가 유네스코 인류무형문화유산 대표목록에 등재됨으로써 음식 문화에 대한 관심은 물론 한국을 비롯한 여러 국가의 음식 유산 등재에 대한 노력을 촉발시켰다. 프랑스의 음식 문화에 대한 관심은 자국의 문화유산이자 국가적 정체성으로서 오랜 역사를 갖고 있다. 미식가들과 협회 등 민간단체는 물론 정부차원에서도 국가적 정체성과 유산으로서 미식 문화의 보전 및 대중화를 위해 노력하였고, 이론적 논의는 물론 유산목록 작성과 관련 정책을 통해 미식 문화를 유산으로 구축하였다. 그리고 미식도시 네트워크, 국가 식품 프로그램, 프랑스 미식의 해 추진 및 라벨링 등 제도적 접근을 통해 유산의 지속가능발전을 추구하고 있다.

토픽 모델링을 활용한 한국의 창업생태계 트렌드 변화 분석 (Analysis on Dynamics of Korea Startup Ecosystems Based on Topic Modeling)

  • 손희영;이명종;변영조
    • 지식경영연구
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    • 제23권4호
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    • pp.315-338
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    • 2022
  • 1986년, 한국은 국가발전의 주축인 중소기업 창업지원을 위한 법 제도를 마련하였다. 이를 기반으로 지난 30여년간 창업정책의 수립 및 발전을 거듭하여 매년 100만 개가 넘는 신규 창업기업이 설립되는 역동적인 창업생태계를 구축하였다. 국가의 정책 방향과 사회, 경제, 문화 등의 외부환경 영향, 그리고 창업지원의 역사를 주요 이슈별로 분석하여 도출된 핵심문장 또는 키워드는 시대별 지원의 특징과 국가지원의 중심내용 등을 확인하는 데 매우 유용하다. 본 연구는 한국의 창업생태계 트렌드 변화를 분석하기 위해 1991년부터 2020년 12월까지 30년간의 언론기사에서 '창업', '벤처', '스타트업' 키워드가 포함된 118만여 건을 추출하고 네트워크 분석과 토픽 모델링을 활용하였다. 분석결과, 한국의 창업생태계 트렌드는 기업 및 산업육성, 확산 그리고 규제 완화, 활황 등, 정부 중심으로 스타트업 생태계의 변화와 발전이 이루어졌음을 파악할 수 있었으며, 다빈도 키워드 분석결과, 생태계 구성요인 간의 연계 활동을 통하여 기업가적인 생산성이 창출되었다. 생산성 창출의 주요 요인으로 한국은 대기업의 휴대폰 산업 발전과 이와 관련된 콘텐츠 스타트업의 성장, 인터넷과 쇼핑몰 중심의 플랫폼 기업의 발전, 그리고 청년창업과 글로벌 진출, 모바일과 인터넷 인프라 중심의 창업기업육성 노력 등으로 파악할 수 있었다. 본 연구는 30년간의 언론기사를 텍스트마이닝과 토픽 모델링을 활용하여 트렌드를 도출하였다. 이는 선행연구가 기존 정부와 정책의 변경 시기를 기준으로 트렌드 변화를 분석한 것과 달리, 언론기사의 키워드와 토픽 변화를 기준으로 창업생태계의 트렌드 변화를 분석하였다는 점에서 학술적 의의뿐만 아니라, 30년 간의 창업생태계 변화 및 주요이슈를 조명해 봄으로써 향후 창업지원의 방향성을 예측할 수 있는 실무적 시사점을 제공하였다.

입지배분모형 기반의 서울시 수소충전소 접근성 분석 (An Analysis of Accessibility to Hydrogen Charging Stations in Seoul Based on Location-Allocation Models)

  • 김상균;원종석;편용범;조민경
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제20권2호
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    • pp.339-350
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    • 2024
  • 연구목적: 이 연구는 서울시 10개 수소충전소의 공간적 접근성 분석을 실시하고, 접근이 어려운 지역을 식별하였다. 입지의 형평성과 안전성 측면에서 신규 입지를 추가하여 접근성을 분석을 다시 수행한 후, 개선 효과 비교를 통해 시사점을 도출하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: ArcGIS 프로그램의 네트워크 분석 기반의 입지배분(Location-Allocation) 모형과 이용권역(Service Area) 모형을 적용하여 접근이 취약한 지역을 식별하였다. 입지선정 방분석 기반의 입지배분(Location-Allocation) 모형과 이용권역(Service Area) 모형을 적용하여 접근이 취약한 지역을 식별하였다. 입지선정 방법은 부족한 수소충전소에 신속한 도착이 필요한 점을 고려하여 '최소시설 수로 최대수요를 확보하도록 함(Minimize Facilities)' 방법을 적용하였다. 특정한 시간 내의 도착을 위한 한계 거리는 서울시 2022년 평균 차량통행속도(23.1km/h, 서울시 열린데이터 광장)를 적용하여 10분 이동가능 거리인 3,850m과 5,775m(15분) 그리고 7,700m(20분)의 세 가지로 분하여 분석하였다. 신규 입지는 수소충전소 설치에 대한 갈등을 최소화하기 위하여 산업통상자원부의 특례기준1)을 적용하여 기존의 주유소, LPG/CNG 충전소 중에서 수소충전소 추가 설치가 가능한 후보지를 도출하였다. 연구결과: 분석 결과, 최종적으로 상세 현황 검토를 통해 추가 후보지 5개소가 도출되었다. 기존 10개의 수소충전소에 20분 이내 접근이 취약한 지역을 중심으로 상대적으로 안전한 기존 주유소와 LPG/CNG 충전소에 신규 수소충전소 5개소를 설치하면 접근성이 크게 개선됨을 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고 여전히 접근이 어려운 지역이 있는 것으로 나타났다. 결론: 입지배분모형을 이용하여 수소충전소 접근이 어려운 지역을 식별하고, 설치의 우선순위를 부여한다면 과학적 근거 기반 수소충전소 입지 선정을 위한 의사결정을 지원할 수 있다.

비접촉 데이터 사회와 아카이브 재영토화 (Contactless Data Society and Reterritorialization of the Archive )

  • 조민지
    • 기록학연구
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    • 제79호
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    • pp.5-32
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    • 2024
  • 한국 정부가 UN의 2022년 전자정부 발전 지수에서 UN가입 193개국 중 3위에 랭크됐다. 그동안 꾸준히 상위국으로 평가된 한국은 분명 세계 전자정부의 선도국이라 할 수 있다. 전자정부의 윤활유는 데이터다. 데이터는 그 자체로 정보가 아니고 기록도 아니지만 정보와 기록의 원천이며 지식의 자원이다. 전자적 시스템을 통한 행정 행위가 보편화된 이후 당연히 데이터에 기반한 기록의 생산과 기술이 확대되고 진화하고 있다. 기술은 가치중립적인 듯 보이지만 사실 그 자체로 특정 세계관을 반영하고 있다. 더구나 비물질적 유통을 기반으로 하는 디지털 세계, 온라인 네트워크의 또 다른 아이러니는 반드시 물리적 도구를 통해서만 접속하고 접촉할 수 있다는 점이다. 디지털 정보는 논리적 대상이지만 반드시 어떤 유형이든 그것을 중계할 장치 없이는 디지털 자원을 읽어 내거나 활용할 수 없다. 초연결, 초지능을 무기로 하는 새로운 기술의 디지털 질서는 전통적인 권력 구조에 깊은 영향력을 끼칠 뿐만 아니라 기존의 정보 및 지식 전달 매개체에도 마찬가지의 영향을 미치고 있다. 더구나 데이터에 기반한 생성형 인공지능을 비롯해 새로운 기술과 매개가 단연 화두다. 디지털 기술의 전방위적 성장과 확산이 인간 역능의 증강과 사유의 외주화 상황까지 왔다고 볼 수 있을 것이다. 여기에는 딥 페이크를 비롯한 가짜 이미지, 오토 프로파일링, 사실처럼 생성해 내는 AI 거짓말(hallucination), 기계 학습데이터의 저작권 침해에 이르기까지 다양한 문제점 또한 내포하고 있다. 더구나 급진적 연결 능력은 방대한 데이터의 즉각적 공유를 가능하게 하고 인지 없이 행위를 발생시키는 기술적 무의식에 의존하게 된다. 그런 점에서 지금의 기술 사회의 기계는 단순 보조의 수준을 넘어서고 있으며 기계의 인간 사회 진입은 고도의 기술 발전에 따른 자연적인 변화 양상이라고 하기에는 간단하지 않은 지점이 존재한다. 시간이 지나며 기계에 대한 관점이 변화하게 될 것이기 때문이다. 따라서 중요한 것은 기계를 통한 커뮤니케이션, 행위의 결과로서의 기록이 생산되고 사용되는 방식의 변화가 의미하는 사회문화적 함의에 있다. 아카이브 영역에서도 초지능, 초연결사회를 향한 기술의 변화로 인해 데이터 기반 아카이브 사회는 어떤 문제에 직면하게 될 것인지, 그리고 그 속에서 누가 어떻게 기록과 데이터의 지속적 활동성을 입증하고 매체 변화의 주요 동인이 될 것인가에 대한 연구가 필요한 시점이다. 본 연구는 아카이브가 행위의 결과인 기록뿐만 아니라 데이터를 전략적 자산으로 인식할 필요성에서 시작했다. 이를 통해 전통적 경계를 확장하고 데이터 중심 사회에서 어떻게 재영토화를 이룰 수 있을지를 알아보았다.

청소년 마약류 중독 치료를 위한 디지털치료제 예술치료 적용을 위한 문헌연구 (Literature Review on Applying Digital Therapeutic Art Therapy for Adolescent Substance Addiction Treatment)

  • 김지원;변혁
    • 트랜스-
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    • 제16권
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    • pp.1-31
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    • 2024
  • 디지털 매체의 발전은 청소년들이 마약류 구매 환경에 쉽게 접근하며 소셜 네트워크 서비스(SNS)와 메신저 서비스를 통한 마약류 구매 및 복용 사례가 증가하고 있다. 이러한 환경에 노출된 청소년들은 마약류 중독으로 인한 신경학적 및 정신 건강 문제를 겪을 위험이 있으며, 이는 범죄에 노출될 위험을 증가시킨다. 따라서, 국가 차원에서의 관리와 지원이 절실히 필요하다. 마약에 노출된 청소년들을 위한 지속 가능한 치료 방안을 모색하는 것은 중대한 과제로 부상하고 있다. 재발 위험이 높은 마약류 중독 치료를 위해선 비용이 효율적이며 사용자 친화적인 치료 프로그램이 필요하다. 본 연구는 디지털 플랫폼을 활용하여 청소년들이 자발적으로 참여할 수 있는 치료 환경을 조성하고, 예술을 활용한 치료적 콘텐츠 개발을 목표로 하는 문헌 연구를 수행한다. 청소년 약물 중독에 대한 사회적 인식과 치료 현황을 검토하고, 마약류 중독이 청소년의 뇌 활동 및 인지 기능 저하에 미치는 영향을 분석하여, 중독된 뇌 기능의 재활을 촉진할 수 있는 디지털 치료제 개발에 관한 방안을 선행 연구 사례 분석을 통해 모색한다. 또한, 디지털 치료적 접근법과 예술치료의 통합이 치료 과정에 어떠한 이점을 제공할 수 있는지를 탐구하며, 연극 치료, 음악 치료, 미술치료 등 다양한 치료 프로그램이 청소년에게 미치는 치료적 효과의 증대 가능성을 제안한다. 예술 치료 요법의 적용은 도구의 확장, 표현의 다양화, 데이터의 확보, 동기 부여 측면에서 긍정적 효과를 기대할 수 있다. 이러한 접근을 통해 청소년 마약류 중독 치료의 효과성이 증대될 것으로 예상된다. 종합적으로 볼 때, 본 연구는 청소년 마약류 중독에 대한 사회적 상황을 고려한 경제적이며 지속 가능한 치료 방안을 제공하는 디지털 치료제 및 관련 애플리케이션 개발을 위한 기초 연구를 수행하고자 한다.

AI 기법을 활용한 정수장 수질예측에 관한 연구 (Study on water quality prediction in water treatment plants using AI techniques)

  • 이승민;강유진;송진우;김주환;김형수;김수전
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제57권3호
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    • pp.151-164
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    • 2024
  • 상수도 공급을 위한 정수장에서 전염소 또는 중염소 공정이 도입된 수처리 공정의 염소농도 관리에 필요한 공정제어를 위하여 AI 기술을 활용한 수질예측 기법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 정수장 수처리 공정에서 실시간으로 관측, 생산되고 있는 수량·수질자료를 이용하여 염소소독 공정제어 자동화를 목적으로 침전지 후단의 잔류염소 농도를 예측하기 위한 AI 기반 예측모형을 개발하였다. AI 기반 예측모형은 과거 수질 관측자료를 학습하여 이후 시점의 수질에 대한 예측이 가능한 기법으로, 복잡한 물리·화학·생물학적 수질모형과 달리 간단하고 효율적이다. 다중회귀 모형과 AI 기반 모형인 랜덤포레스트와 LSTM을 이용하여 정수장의 침전지 후단 잔류염소 농도를 예측하여 비교하였다. 최적의 잔류염소 농도 예측을 위한 AI 모형의 입출력 구조로는 침전지 전단의 잔류염소 농도, 침전지 탁도, pH, 수온, 전기전도도, 원수의 유입량, 알칼리도, NH3 등을 독립변수로, 예측하고자 하는 침전지 유출수의 잔류염소 농도를 종속변수로 선정하였다. 독립변수는 침전지 후단의 잔류염소에 영향이 있는 정수장에서 확보가 가능한 관측자료중에서 분석을 통해 선별하였으며, 분석 결과 연구대상 정수장인 정수장에서는 중회귀모형, 신경망모형, 모델트리 및 랜덤포레스트 모형을 비교한 결과 랜덤포레스트에 기반한 모형오차가 가장 낮게 도출되는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제시하는 침전지 후단의 적정 잔류염소 농도 예측값은 이전 처리단계에서 염소주입량의 실시간 제어가 가능토록 할 수 있어 수처리 효율 향상과 약품비 절감에 도움이 될 것으로 기대된다.

Crunchbase를 바탕으로 한 Generative AI 영향 분석: ChatGPT 등장 전·후를 중심으로 (Analysis of the Impact of Generative AI based on Crunchbase: Before and After the Emergence of ChatGPT)

  • 김나윤;금영정
    • 벤처창업연구
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    • 제19권3호
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    • pp.53-68
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    • 2024
  • Generative AI는 전 세계적으로 많은 관심을 받고 있으며, 이를 비즈니스 환경에서 효과적으로 활용하기 위한 방안이 모색되고 있다. 특히 OpenAI사에서 개발한 Large Language Model인 GPT-3.5 모델을 적용한 ChatGPT 서비스의 대중 공개 이후 더욱 주목받으며 전반적인 산업 분야에 큰 영향을 미치고 있다. 이 연구는 Generative AI, 특히 그 중에서도 OpenAI사의 GPT-3.5 모델을 적용한 ChatGPT의 등장에 초점을 맞춰 스타트업 업계에 미치는 영향을 조사하고 등장 이전과 이후에 일어난 변화를 비교하였다. 본 연구는 스타트업 업계에서 Generative AI가 어떻게 활용되고 있는지를 상세히 조사하고 ChatGPT의 등장이 업계에 미친 영향을 분석함으로써 비즈니스 환경에서 Generative AI의 실제 적용과 영향력을 밝히는 것을 목표로 한다. 이를 위해 ChatGPT 발표 전후에 등장한 Generative AI 관련 스타트업의 기업 정보를 수집하여 산업군, 사업 내용, 투자 정보 등의 변화를 분석하였다. 키워드 분석, 토픽 모델링, 네트워크 분석을 통해 스타트업 업계의 동향과 Generative AI의 도입이 스타트업 업계에 어떤 혁신을 가져왔는지 파악하였다. 연구 결과, ChatGPT의 등장 이후 Generative AI 관련 스타트업의 창업이 증가한 것을 알 수 있었으며 특히 Generative AI 관련 스타트업의 자금 조달 총액과 평균 금액이 크게 증가한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 다양한 산업군에서 Generative AI 기술을 적용하고자 하는 시도를 보이고 이를 활용한 기업용 애플리케이션, SaaS 등 서비스와 제품의 개발이 활발해지며 새로운 비즈니스 모델의 등장에 영향을 미치고 있음을 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 Generative AI가 스타트업 업계에 미치는 영향을 확인하였으며, 이러한 혁신적인 신기술의 등장이 비즈니스 생태계에 어떠한 변화를 가져다 줄 수 있는 지 이해하는데 이바지할 수 있다.

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캐릭터산업의 정책변인연구 (Analysis on elements of policy changes in character industry)

  • 한창완
    • 만화애니메이션 연구
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    • 통권33호
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    • pp.597-616
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    • 2013
  • 캐릭터산업은 저작권리를 중심으로 한 지식기반산업이면서 제조업과 서비스업의 판매가치를 촉진시키고 매출효과를 강화하는 보완재적 산업특성을 지니고 있어서 전 산업분야에 걸쳐 기능적으로 작동될 수 있는 창조경제의 핵심동력이다. 2003년부터 시작된 정부의 캐릭터관련 정책은 연관산업간의 연계효과 극대화, 국내 캐릭터의 해외진출확대, 유통구조 개선을 통한 저작권 강화, 캐릭터상품의 질적강화를 통한 산업기반 확대 등에 중점을 두었다. 이러한 정책성과로 인해, 2007년 이후, 연관콘텐츠의 성공사례가 구체화되기 시작했고, 국내외 캐릭터산업은 보다 체계적인 진화과정을 거치게 된다. 창작캐릭터의 자체적인 산업육성 노하우가 축적되고, 만화, 애니메이션, 게임, 소설, 영화, 뮤지컬 등으로 시작된 연관캐릭터가 시장세분화전략에 의해 활성화되면서 캐릭터산업의 범위 및 산업적 통계의 재설정이 요구되기 시작했다. 특히, 2009년 이후 정부는 '세계 5대 캐릭터 강국'으로의 목표를 설정하고, 글로벌 스타캐릭터 발굴, 연관산업간 네트워크 구축지원, 홍보채널 다양화 및 프로모션 강화, 라이선싱 비즈니스 활성화 등의 정책을 발굴하게 된다. 특히, 2013년을 기점으로 캐릭터를 활용한 캐릭터 체험전 등의 전시시장, 키즈카페 등의 시간관리형 캐릭터 실내테마파크, SNS의 이모티콘을 중심으로 한 디지털캐릭터 수요시장, 캐릭터 뮤지컬을 중심으로 한 공연시장 등 새로운 캐릭터시장이 지속적으로 개발되고, 기존 오프라인의 불법복제시장이 국내외적으로 대형화되면서 그에 따른 체계적인 정책대안이 필요하게 되었다. 진화하는 캐릭터 소비시장과 플랫폼 다양화 시대에 대응하여, 캐릭터산업을 활성화시키고 새로운 캐릭터디자인 및 관련 콘텐츠를 지원하기 위해서는 캐릭터산업의 정책변인을 전제로 한 전략방향의 입체적 설정이 요구된다. 지난 정부의 정책성과와 국내외 캐릭터산업의 시장현황, 그리고 진화방향을 분석하여 정책변인을 구체화시키면 다음과 같다. 현재 국내캐릭터산업의 정책변인은 플랫폼 다양화에 따른 디지털 캐릭터시장의 소비다층화, 한류중심의 캐릭터상품 융합콘텐츠화, 불법콘텐츠의 지하경제 양성화, 세분화된 시장의 수용자 편향성관리 등으로 분석되며, 이는 미국과 일본 및 유럽의 기존 캐릭터산업 강국들과는 다른 차원의 정책이슈를 발굴하게 된다. 결국 국내외시장의 연관콘텐츠 저작권계약 모델개발, 플랫폼 경제의 수익모델 다각화, 한류확대에 연계된 목표시장 추가개발, 평생캐릭터의 연령별 맞춤형 시장전략 등이 캐릭터 수요시장진화에 따른 대안으로 제시된다.

광섬유 브래그 격자 다중화 센서 패키징 기술에 관한 연구 (Packaging Technology for the Optical Fiber Bragg Grating Multiplexed Sensors)

  • 이상매
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.23-29
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    • 2017
  • 본 연구에서는 선박이송용 트레슬의 표면에 부착할 수 있는 광섬유센서 패키지를 설계하고 파장다중분할방식에 기초한 센서 네트워크를 설계한 후, 모의 트레슬 유닛을 이용한 실험을 통하여 트레슬의 구조적 건전 모니터링을 위한 스마트 트레슬의 가능성을 확인하였다. 광섬유 브래그 격자 센서는 알루미늄 관으로 만들어진 원통형으로 패키징 되었다. 또한, 패키징 된 광섬유 센서를 폴리머 튜브에 삽입 한 후, 튜브 내부에 에폭시를 충전하여 센서가 해수에 대한 부식저항과 내구성을 갖도록 하였다. 패키지 된 광섬유 센서는 0.2 MPa 하의 수압테스트를 통하여 해수에서의 사용에 대한 신뢰성도 검증되었다. 트레슬의 변형에 관한 유한 요소 해석에 의해 얻어진 트레슬 부재의 변위가 큰 곳을 중심으로 트레슬에 부착할 브래그 격자의 수와 위치를 결정하였다. 최대 하중이 가해지는 트레슬 부재의 변형은 ${\sim}1000{\mu}{\varepsilon}$의 변형율로 분석되었으며, 그 때 트레슬에 걸리는 최대 하중으로 인한 센서의 브래그 파장 변화는 ~1,200 pm으로 계산되었다. 유한 요소 해석에서 얻은 결과에 따라 센서의 브래그 파장 간격을 3~5 nm로 결정하여 트레슬에 하중이 가해 졌을 때 센서 사이의 브래그 격자 파장값이 겹치지 않도록 설계하였다. 5개의 광섬유센서 패키지로 구성된 센서 모듈 5개를 연결하면 브래그 격자 센서 50개가 네트워크 될 수 있으므로, 브래그 격자 파장 검출기의 광원 중심 파장이 1550 nm에서 150 nm 광학 창 내에서 모두 검출될 수 있도록 하였다. 모의 트레슬 유닛에 부착 된 5개의 광섬유 센서 패키지의 브래그 파장 이동은 광섬유 루프미러를 사용하는 브래그 격자 파장검출기에 의해 잘 검출되었으며, 그 때 검출된 브래그 격자 센서의 값은 최대 변형률이 약 $235.650{\mu}{\varepsilon}$로 측정되었다. 센서 패키징과 네트워킹의 모델링 결과는 실험 결과와 서로 잘 일치하였다.