• 한국지구과학회지
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• 제31권3호
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• pp.267-275
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• 2010

본 연구의 목적은 9학년 학생의 공간능력 차이에 따른 지구자전 개념을 알아보는 것이다. 광역시 소재 9학년 학생 83명중 천체의 공간운동 개념 평가(김기정, 1997)에서 개념 획득 정도가 비슷하면서 공간능력에 차이가 있는 남학생 2명과 여학생 2명을 각각 표집하여 질적 분석의 대상으로 삼았다. 연구 결과, 공간능력이 높은 학생일수록 개념이 올바르고 개념들을 입체적 공간으로 재구성하여 이해하였다. 공간능력이 낮을수록 개념이 불완전하고 단편적인 개념들을 암기하고 있었다. 성별에 따라서는 공간능력이 높은 남학생은 개념들을 간단 명료하게 표현하였고, 낮은 학생은 자전에 대한 방향을 일주운동과 연관시켜 해석하지 못했다. 반면에 여학생은 공간능력이 높을 때 개념들을 구체적으로 표현하였으며, 낮을수록 개념들을 입체적으로 표현하지 못하였다. 따라서 공간능력이 높은 학생은 문제 상황을 제시하여 스스로 해결할 수 있도록 하고, 낮은 학생은 현상들을 직접 관찰하여 쉽게 이해 할 수 있도록 학습 자료를 개발하여야겠다. 여학생은 공간을 입체적으로 조작해 볼 수 있도록 하고 남학생은 사물을 여러 관점으로 생각해 볼 수 있도록 교수 전략 및 학습 자료 등을 개발 한다면 천문단원의 공간능력이 향상되고, 개념 획득이 잘 될 수 있을 것이라 기대한다.

• 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.

• 천문학회지
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• 제35권2호
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• pp.75-85
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• 2002

We present N-body simulations of globular clusters including gravitational field of the Galaxy, in order to study effects of tidal field systematically on the shape of outer parts of globular clusters using NBODY6. The Galaxy is assumed to be composed of central bulge and outer halo. We mvestigate the cluster of multi-mass models with a power-law initial mass function (IMF) starting with different initial masses, initial number of particles, different slopes of the IMF and different orbits of the cluster. We have examined the general evolution of the clusters, the shape of outer parts of the clusters, density profiles and the direction of tidal tails. The density profiles appear to become somewhat shallower just outside the tidal boundary consistent with some observed data. The position angle of the tidal tall depends on the location in the Galaxy as well as the direction of the motion of. clusters. We found that the clusters become more elongated at the apogalacticon than at the pengalacticon. The tidal tails may be used to trace the orbital paths of globular clusters.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제16권2호
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• pp.159-166
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• 1999

As the spatial resolution of remote sensing satellites becomes higher, very accurate determination of the position of a LEO (Low Earth Orbit) satellite is demanding more than ever. Non-symmetric Earth gravity is the major perturbation force to LEO satellites. Since the orbit propagation is performed in the celestial frame while Earth gravity is defined in the terrestrial frame, it is required to convert the coordinates of the satellite from one to the other accurately. Unless the coordinate conversion between the two frames is performed accurately the orbit propagation calculates incorrect Earth gravitational force at a specific time instant, and hence, causes errors in orbit prediction. The coordinate conversion between the two frames involves precession, nutation, Earth rotation and polar motion. Among these factors, unpredictability and uncertainty of Earth rotation, called UTI-UTC, is the largest error source. In this paper, the effect of UTI-UTC on the accuracy of the LEO propagation is introduced, tested and analzed. Considering the maximum unpredictability of UTI-UTC, 0.9 seconds, the meaningful order of non-spherical Earth harmonic functions is derived.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1048-1049
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• 2015

The sihwa tidal power plant is the first tidal power plant in korea and the biggest of the world. The tidal power turbine is operated by tidal energy. The tidal energy is generated by the relative motion of the earth and celestial masses specially the sun and the moon, which interact via gravitational forces. The tidal power is estimated by the predicted the tidal amplitude and phase. This paper gives a process of estimate of tidal power using Matlab T-tide based on tide prediction. The proposed method is tested using actual recorded data comparing to predicted date.

• 한국초등과학교육학회지:초등과학교육
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• 제41권4호
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• pp.673-689
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• 2022

계절 변화를 이해하기 위해서는 3차원 공간 속에서 천체들의 관계를 이해하는 것이 필요하며 이를 위해 학생들이 직접 3차원 모델을 구성하여 사용하고, 평가 및 수정하는 모델링 활동이 중요하다. 이 연구에서는 초등학생이 지구본과 전구를 사용하여 계절 변화 원인으로서 지구의 운동을 3차원 공간에서 모델링하는 과정을 분석하였다. 초등학교 6학년 17명이 참여하였으며 모델링 수업은 계절 변화와 관련된 현상과 개념을 탐색한 뒤 현상의 원인이 되는 지구의 운동을 지구본과 전구를 사용하여 학생들이 직접 모델을 구성하고 이를 활용하여 계절 변화를 설명하는 과정으로 진행되었다. 학생들의 모델링 과정을 녹화한 비디오 자료, 학생들의 활동지, 사후 면담 전사본을 연구 자료로 사용하였고, 삼각 검증을 통해 자료의 신빙성을 확보하였다. 모델링 수준 분석 틀은 선행 연구를 기초로 구성하였으며 모델에 대한 이해와 모델링 실행뿐만 아니라 지구의 운동 관련 개념을 고려하여 구성하였다. 최종 확정된 분석틀에서는 3차원 모델링 수준을 1수준부터 3수준까지 구분하였고 각 수준에서 나타날 수 있는 학생의 수행을 구체화하였다. 연구 결과, 계절 변화를 설명하기 위한 초등학생의 지구본 활용 모델링 수준은 크게 두 가지로 나타났다. 지구의 자전 및 자전축의 기울기, 지구의 공전을 고려하였으나 경험적 증거를 활용하지 못하는 수준(2수준)과 지구의 자전 및 자전축의 기울기, 공전을 고려하고 경험적 증거를 활용하는 수준(3수준)으로 나타났다. 그러나 학생들이 경험적 증거를 활용하여 모델링을 하는 경우도 과학적 모델 구성으로 이어지지 못하였는데, 이 연구에서는 그 원인을 모델링 시 사용하는 도구의 특징과 관련지어 탐색하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.325-343
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• 2021

이 연구의 목적은 한국 천문 유산인 앙부일구와 고대 천문 기록을 활용한 과학 교육 프로그램을 개발하고, 시범적용을 통해 활용 가능성을 탐색하는 것이다. 앙부일구와 고대 천문 기록의 TSK 구성적 특성, 과학 교육과정과의 연계성, NOS와의 연계성을 고려하여 앙부일구는 초등학생을 위한 핸즈온 활동으로, 고대 천문 기록은 중·고등학생을 위한 과학 탐구 활동으로 개발했다. 개발된 프로그램을 초등과 고등 집단에게 시범 적용하여 활용 가능성을 확인했다. 앙부일구 활동을 통해 학생들은 절기별 태양 운동에 대한 오개념을 수정하며 개념 지식을 정교화했고, 이후 천구 좌표계 개념과의 연계 가능성을 확인했다. 학생들은 앙부일구의 과학적 가치를 인식했으며, 과학·기술·사회 간 상호작용의 본성을 이해했다. 고대 천문 기록 활동에서 학생들은 귀납 및 연역적 탐구 방법을 경험했고, 다양한 정보와 전략을 활용했다. 활동을 통해 학생들은 TSK에 대한 과학적 이해와 태도를 발전시켰다.

• 천문학논총
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• 제36권3호
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• pp.79-95
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• 2021

This study aims to develop a restoration model of an armillary sphere of Tongcheon-ui (Pan-celestial Armillary Sphere) by referring to the records of Damheonseo (Hong Dae-Yong Anthology) and the artifact of an armillary sphere in the Korean Christian Museum of Soongsil University. Between 1760 and 1762, Hong, Dae-Yong (1731-1783) built Tongcheon-ui, with Na, Kyung-Jeok (1690-1762) designing the basic structure and Ann, Cheo-In (1710-1787) completing the assembly. The model in this study is a spherical body with a diameter of 510 mm. Tongcheon-ui operates the armillary sphere by transmitting the rotational power from the lantern clock. The armillary sphere is constructed in the fashion of a two-layer sphere: the outer one is Yukhab-ui that is fixed; and the inner one, Samsin-ui, is rotated around the polar axis. In the equatorial ring possessed by Samsin-ui, an ecliptic ring and a lunar-path ring are successively fixed and are tilted by 23.5° and 28.5° over the equatorial ring, respectively. A solar miniature attached to a 365-toothed inner gear on the ecliptic ring reproduces the annual motion of the Sun. A lunar miniature installed on a 114-toothed inner gear of the lunar-path ring can also replay the moon's orbital motion and phase change. By the set of 'a ratchet gear, a shaft and a spur gear' installed in the solstice-colure double-ring, the inner gears in the ecliptic ring and lunar-path ring can be rotated in the opposite direction to the rotation of Samsin-ui and then the solar and lunar miniatures can simulate their revolution over the period of a year and a month, respectively. In order to indicate the change of the moon phases, 27 pins were arranged in a uniform circle around the lunar-path ring, and the 29-toothed wheel is fixed under the solar miniature. At the center of the armillary sphere, an earth plate representing a world map is fixed horizontally. Tongcheon-ui is the armillary sphere clock developed by Confucian scholars in the late Joseon Dynasty, and the technical level at which astronomical clocks could be produced at the time is of a high standard.

• 한국지구과학회지
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• 제32권7호
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• pp.902-912
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• 2011

본 연구는 고등학교 천체관측 관련 개념 검사지를 개발하여 지식상태 분석법으로 천체관측 개념의 위계와 개별 학습자의 지식상태를 분석하였고, 이에 따른 교수-학습 효과를 알아 보았다. 학습자가 갖고 있는 천체관측 관련 개념의 심리적 위계는 '지구운동 ${\rightarrow}$천구좌표계 ${\rightarrow}$천체관측(망원경 원리 ${\rightarrow}$망원경 설치 ${\rightarrow}$망원경 관측)' 순이었으며, 교수 위계(70.8%)도 같은 순 이었다. 개념 검사에서 같은 점수를 획득하여 천체관측 능력이 비슷할 것으로 추정되는 학습자의 지식상태가 서로 다르게 나타났다. 지식상태의 구조화가 잘 이루어진 경우와 그렇지 못한 사례가 있었는데, 이는 서로다른 교수-학습 처방이 이루어져야 함을 시사한다. 즉, 지식상태 분석을 통하여 학습자의 개별화 학습 처방과 형성평가의 역할을 할 수 있다. 지구과학I의 천체관측 단원에서 교과서의 내용 제시 순서 보다 학습자의 심리적 위계에 따라 수업한 경우가 개념의 성취도 수준에서 유의미(p<0.05)하게 더 높았다. 이는 교사들이 천체관측 관련 개념을 지도할 때, 교육과정을 토대로 학습자의 지식상태를 파악하여 교과서의 학습 내용을 재순서화 함으로써 더 효과적인 학습이 이루어질 수 있음을 보여준다.

• 한국지구과학회지
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• 제26권6호
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• pp.489-500
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• 2005

본 연구의 목적은 중학생에게 과학사 자료를 활용한 인지 갈등 수업을 하였을 때 나타나는 ‘우주관’에 대한 개념 변화의 인지적 과정을 살펴보는 것이다. 연구 대상은 인지수준이 각각 상, 중, 하인 중학교 2학년 학생 남녀 4명을 표집 하였다. 매 차시별 수업 후 형성된 학생의 ‘우주관’ 개념에 대해 면담과 탐구 활동지 분석을 실시하였으며, 사전$\cdot$사후 개념 검사로 개념 변화 정도를 알아보았다. 연구결과 4명의 학생들이 가지고 있는 천문학적 선개념은 차이가 있었고 천체의 운동과 관련된 오개념도 다양하였다. 형식적 조작기와 전이단계 있는 학생은 과학사를 이용한 수업을 통하여 천동설에서 지동설로 개념 변화가 이루어졌다. 그에 비하여 구체적 조작기에 해당하는 학생의 선개념은 전반적으로 비과학적이거나 무개념 상태였으며, 인지 갈등을 일으킬 만한 현상을 제시하여도 개념 변화를 일으키지 못하는 등 과정에 어려움을 보였다. 이 단계의 학생에게는 새로운 자료를 제시하고 이를 설명하게 하는 인지 갈등 과정을 통하여 천동설에서 지동설로의 개념 변화를 일으켰다. 수업 처치 후 학생들의 개념 검사지의 성취도가 $10\%$ 이상 높아졌다. 이는 과학사 자료를 이용한 학습 지도가 과학적 개념 변화에 있어 효과적이라고 할 수 있다.