• 한국과학교육학회지
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• 제38권6호
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• pp.793-812
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• 2018

본 연구는 지식 중심의 과학교육에 대한 비판적 시각으로부터, 과학으로부터 배울 수 있는 지혜가 무엇인지 탐색하고자 하였다. 즉, 과학 과학수업 시간에 공유될 만한 '과학의 지혜'의 범주와 예시를 실제 수업 관찰과 면담을 통해 탐색하여 연구 결과로 제안하고자 하였다. 자료수집을 위해 3개 고등학교의 물리 수업을 관찰하고 교사 면담과 학생 면담을 각각 진행하였다. 수집된 자료는 본 연구에서 규정한 '과학의 지혜'의 의미에 기초하여 질적으로 분석하였다. 본 연구에는 '과학의 지혜'를 "과학지식의 형성 과정과 활용 과정에서 발견할 수 있는 지혜로운 행동, 태도, 방법, 생각 등의 행위"의 의미로 한정하여 사용하였다. 연구 결과, '과학의 지혜'의 3가지 범주와 6개의 예시를 도출하고 이를 연구자의 관점에서 해석 및 논의하였다. 첫 번째 범주는 '과학적 탐구에 필요한 태도'로서의 지혜이며, 이에 해당하는 예시는 '합리적 의심과 개방적 태도' 및 '최선의 대안을 찾는 노력'이다. 두 번째 범주는 '문제 해결에 유용한 방법'으로서의 지혜이며, 이에 해당하는 예시는 '조건을 변화시켜보는 사고방식'과 '과학의 언어를 사용하는 소통방식'이다. 마지막으로 세 번째 범주는 '과학과 인간의 관계에 대한 고찰'로서의 지혜이며, 이에 해당하는 예시는 '과학과 사회의 관계에 대한 이해'와 '과학과 나의 관계에 대한 인식'이다. 결론에서는 미래 과학교육의 대안적 목표로서 '지혜 지향적 과학교육'을 제안하고 그 의미와 시사점에 대해 논의하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.7-13
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• 2019

본 연구에서는 이종경량재료의 마찰교반용접을 모사할 수 있는 유한요소 해석모델을 개발하고, 이를 통해 기초분석과 실용적 적용 가능성에 대해 고찰하였다. Coupled Eulerian Lagrangian 에 기반한 유한요소모델을 구성하였으며, 해석 모델은 외연적 시간적분을 이용하여 열-온도, 변위-응력 물리계로 이루어진 다중 물리계를 복합적으로 계산하며, 용접툴 표면과 피용접 재료 간 마찰, 극심한 소성변형으로 인한 열에너지 발생, 그리고, 밑면을 통한 열에너지 소산 등 열발생원과 열전달 메카니즘이 모두 고려되었다. Al6061T6와 AZ61 판재의 맞대기용접을 고려하였으며, 주요 용접변수인 용접 속도와 용접툴 회전속도를 변화시킨 세 가지 조건에 대해 해석을 실시하였다. 각 해석은 피용접물의 온도분포, 결함의 분포, 소성변형률 분포가 출력이 가능하였다. 구축한 모델을 이용한 해석 결과 알루미늄보다는 마그네슘부에서 더 높은 온도가 발생하였으며, 회전속도가 커질수록 최대 온도가 증가하기보다는 알루미늄쪽으로 높은 온도가 분산되어 가는 경향을 보였다. 또한, 회전속도가 커질수록 피용접물 재료가 위로 올라오는 플래시 결함의 경향 예측이 가능하였으나, 툴 주변 결함 형성예측은 메시가 세밀하지 못하여 정확한 결과를 산출하기에는 부족하다고 볼 수 있다. 본 모델은 마찰교반용접 중 발생 가능한 여러 물리계의 여러 물리적 현상을 실제에 가깝게 반영하고 있으며, 실험적으로 밝히기 어려운 기초 분석에 응용될 수 있으나, 1달이 넘는 해석소요시간을 감안하면 실용적으로 최적의 용접조건 도출에 응용되기는 어렵다고 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제29권5호
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• pp.580-587
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• 2019

저서성대형무척추동물은 수질 평가를 위해 다년간 이용되었다. 본 연구는 한국 송지천에서 저서성대형무척추동물을 이용하여 이 하천의 수질을 평가하고자 수행되었다. 동정된 동물은 3문 5강 12목 18과 20종 447개체였다. 집모기류(Culicini sp.)가 가장 우점종이었고(203개체), 두번째 우점종은 집파리(Musca do­mestica)였다. 다양한 생태학적 척도로 수질의 상태를 평가하였다. 전체 생태 점수(total ecological score of benthic macroinvertebrate community, TESB)은 17(St. D)에서 41(St. A)으로 평균은 29였다. St. A에서 부수성 지수와 저서성 대형무척추동물생태 점수(ESB)는 II 등급으로 빈부수성, 수질은 약간 만족이며 보호가 요청되는 수질에 해당되었다. 저서성동물지수(benthic macroinvertebrate index, BMI)은 25.207(St. C)에서 39.348(St. A)까지 이며 평균은 31.810였다. St. C와 St. D의 하천 상태 평가는 강부수성이며 민감종이 결여되어 있었다. 다양도를 나타내는 Shannon-Weaver index (H')는 1.288(St. D)에서 2.250(St. A)였다. H'에 근거한 부수성 정도는 St. A에서는 ${\beta}$-중부수성이었으며 나머지 지점은 ${\alpha}$-중부수성이었다. 지리적 밀도는 1.229(St. A)에서 2.071(St. D)으로 평균은 1.582였다. 송지천에서 사용한 무척추동물을 이용한 여러 수질의 척도는 한국 내 다른 하천에서도 적용할 수 있을 것이다.

• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1268-1274
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• 2018

We have investigated the effects of chemical rounding (CR) on the surface passivation and/or antireflection performance of $AlO_{x^-}$ and $AlO_x/SiN_x:H$ stack-passivated pyramid textured $p^+$-emitters with two different boron doping concentrations, and on the performance of bifacial n-PERT Si solar cells with a front pyramid textured $p^+$-emitter. From experimental results, we found that chemical rounding markedly enhances the passivation performance of $AlO_x$ layers on pyramid textured $p^+$-emitters, and the level of performance enhancement strongly depends on boron doping concentration. Meanwhile, chemical rounding increases solar-weighted reflectance ($R_{SW}$) from ~2.5 to ~3.7% for the $AlO_x/SiN_x:H$ stack-passivated pyramid textured $p^+$-emitters after 200-sec chemical rounding. Consequently, compared to non-rounded bifacial n-PERT Si cells, the short circuit current density Jsc of 200-sec-rounded bifacial n-PERT Si cells with ~60 and ${\sim}100{\Omega}/sq$ $p^+$-emitters is reduced by 0.8 and $0.6mA/cm^2$, respectively under front $p^+$-emitter side illumination. However, the loss in the short circuit current density Jsc is fully offset by the increased fill factor FF by 0.8 and 1.5% for the 200-sec-rounded cells with ~60 and ${\im}100{\Omega}/sq$ $p^+$-emitters, respectively. In particular, the cell efficiency of the 200-sec-rounded cells with a ${\sim}100{\Omega}/sq$ $p^+$-emitter is enhanced as a result, compared to that of the non-rounded cells. Based on our results, it could be expected that the cell efficiency of bifacial n-PERT Si cells would be improved without additional complicated and costly processes if chemical rounding and boron doping processes can be properly optimized.

• 한국주조공학회지
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• 제41권2호
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• pp.127-131
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• 2021

고온 환경에 대한 우수한 특성을 바탕으로 산업 장비의 고온 재료에 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금이 사용된다. 본 연구에서는 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 진공 원심 주조 방법으로 제작했다. 알루미나 몰드를 이용한 원심 주조시 터보 차저 터빈 휠 블레이드의 미스런 불량을 방지하기 위한 조건을 조사하였다. 진공 원심 주조로 제조된 합금의 미세 구조는 광학 현미경 (OM), 마이크로 비커스 경도 분석기 (HV), X- 선 회절 (XRD) 및 SEM-EDS로 연구하였다. 주조된 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금의 경도 및 SEM-EDS 결과는 산화층 (α- 케이스)의 두께가 일반적으로 50㎛ 미만임을 보여주었다. 예열 온도 1,100oC, RPM 260, 게이트 크기가 큰 알루미나 몰드의 경우 미스런 불량이 거의 없었다. 따라서 높은 예열 온도, 중간 RPM, 큰 게이트 크기 및 알파 케이스 형성 억제를 위한 알루미나 몰드를 통해 미스런이 적은 Ti-48Al-2Cr-2Nb 합금 터보 차저 터빈 휠을 얻을 수 있음을 확인했다.

• 한국광학회지
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• 제32권5호
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• pp.209-214
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• 2021

본 논문에서는 단파장 영역인 1018 nm에서 최고 출력 626 W를 가진 고출력 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. Yb 광섬유 레이저에서 이득률이 낮은 단파장 영역인 1018 nm에서 레이저를 발진시키기 위한 조건을 이론적으로 조사해보고, 광섬유 끝 단단면 조건에 따른 되먹임 신호를 측정하여 안정적인 레이저 발진 조건에 대하여 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 제작한 단일 공진기 구조의 Yb 광섬유 레이저 시스템으로부터 729 W의 펌프 출력에서 최고 출력 626 W의 1018 nm 파장 레이저 출력을 안정적으로 얻을 수 있었으며 그때 기울기 효율은 86.6%로 측정되었다. 본 연구에서 얻은 1018 nm 파장의 Yb 광섬유 레이저 결과는 지금까지 국내에서 보고된 1030 nm 이하 단파장에서 발진된 Yb 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 세계적으로도 상용 Yb 광섬유와 광부품을 사용한 결과 중 가장 높은 출력에 해당된다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• Current Applied Physics
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• 제18권11호
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• pp.1306-1312
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• 2018

The Mn-doped copper nitride ($Cu_3N$) films with Mn concentration of 2.0 at. % have high crystallinity and uniform surface morphology. We found that the as-synthesized Mn-doped $Cu_3N$ films show suitable optical absorption in the visible region and the band gap is ~1.48 eV. A simple photodetector based on Mn doped $Cu_3N$ films was firstly fabricated via magnetron sputtering method. The fabricated device with doping of Mn demonstrated high photocurrent response and fast response shorter than 0.1 s both for rise and decay time superior to the pure $Cu_3N$. Furthermore, the energy levels of Mn-doped Cu3N matched well with ITO and Ag electrode. The excellent photoelectric properties reflect a good balance between sensitivities and response rate. Our investigation reveals the excellent potential of Mn-doped $Cu_3N$ films for application of photodetectors.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제38권1호
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• pp.31-38
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• 2021

In this paper, we present observations of the Space Radiation Detectors (SRDs) onboard the Next Generation Small Satellite-1 (NEXTSat-1) satellite. The SRDs, which are a part of the Instruments for the study of Stable/Storm-time Space (ISSS), consist of the Medium-Energy Particle Detector (MEPD) and the High-Energy Particle Detector (HEPD). The MEPD can detect electrons, ions, and neutrals with energies ranging from 20 to 400 keV, and the HEPD can detect electrons over an energy range from 0.35 to 2 MeV. In this paper, we report an event where particle flux enhancements due to substorm injections are clearly identified in the MEPD A observations at energies of tens of keV. Additionally, we report a specific example observation of the electron distributions over a wide energy range in which we identify electron spatial distributions with energies of tens to hundreds of keV from the MEPD and with energy ranging up to a few MeV from the HEPD in the slot region and outer radiation belts. In addition, for an ~1.5-year period, we confirm that the HEPD successfully observed the well-known outer radiation belt electron flux distributions and their variations in time and L shell in a way consistent with the geomagnetic disturbance levels. Last, we find that the inner edge of the outer radiation belt is mostly coincident with the plasmapause locations in L, somewhat more consistent at subrelativistic energies than at relativistic energies. Based on these example events, we conclude that the SRD observations are of reliable quality, so they are useful for understanding the dynamics of the inner magnetosphere, including substorms and radiation belt variations.

• 한국과학교육학회지
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• 제42권2호
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• pp.289-309
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• 2022

힉스입자 발견, 블랙홀 이미지 촬영, 외계행성 탐사, 깊은 우주탐사, 중력파 관측 등 최근 천문학은 매우 빠르게 성장하고 있으며, 학생들도 상대적으로 흥미가 높은 분야이다. 본 연구의 목적은 최근 10년간 천문학 연구 저널에서 높은 빈도로 등장한 키워드들과 중고등학교 과학 교육과정에 포함된 천문학 내용 요소를 7개 영역별로 비교하여 천문학 교육과정 개선에 대한 시사점을 얻는 것이다. 우선 선정된 4개 저널-ApJ, ApJL, A&A, MNRAS-에 2011년부터 2020년까지 게재된 모든 논문의 키워드를 R 패키지로 수집하여 연구 동향을 살펴보았다. 교육과정 내용 요소는 7학년부터 12학년 학생이 배우는 과목 중 천문학 내용 요소가 포함된 6개 과목(과학, 통합과학, 지구과학I, 지구과학II, 물리II, 융합과학)의 2015 개정 교육과정 문서에 제시된 내용 체계표, 성취기준, 성취기준해설을 현직 교사들이 코딩한 결과를 종합하여 추출하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 천문학에서 꾸준하게 많이 등장하는 키워드는 'galaxies: formation, galaxies: active, star: formation, accretion, accretion discs, method: numerical'이다. 둘째, 천문학 교육과정은 모든 학생이 배우는 공통 과학 과목 안에서 'High Energy Astrophysical Phenomena' 영역을 제외한 모든 영역을 포함하도록 구성되었으나 키워드 수준에서 보면 과목별, 학년별 내용 요소 배치와 새롭게 도입할 만한 주제에 대한 검토가 필요한 것으로 나타났다. 본 연구는 과목의 근간을 이루는 과학연구 분야와 교육과정을 비교한 탐색적 연구로서, 연구 결과는 향후 천문학 교육과정 개정에 시사점을 줄 수 있는 기초 연구가 되길 기대한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.26-35
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• 2022

1997년 제7차 교육과정이 개정됨에 따라, 건축물의 형태 변화를 통해 매년 교육시설물의 꾸준한 에너지 사용량 증가로 이어지고 있다. 교육시설에서는 운영예산 산출 시에 수년간 지출실적, 전기요금 단가 인상 등을 고려하여 예산을 산정한다. 이러한 예산산출 방식을 통해 적절하지 않은 운영비의 배분이 이루어져 예산계획 수립에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 교육시설물의 전기에너지 사용량에 따른 운영예산 관리방안 제안을 위해 교육시설물의 전기에너지 사용량 관리모델을 개발하였다. 모델개발을 위해 문헌고찰과 교육시설물의 특성을 고려하여 전기에너지 관련 환경, 물리, 정책 요인별 1차 핵심변수를 도출하였으며, 상관분석을 통해 2차 핵심변수를 도출하였다. 도출된 2차 핵심변수를 기반으로 회귀분석을 실시하여 전기에너지 사용량 관리모델을 개발하고, 이를 활용한 관리방안을 제안하였다. 본 연구에서 개발한 관리모델은 각 요인의 변화에 따른 유동적인 운영예산 산출근거로서 활용될 수 있다.