스캐닝 라이다를 이용한 미세먼지 배출량 산정기법 연구

김가형,신주선,심주현,김덕현,정유림,이유선,노영민 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

국내 지점별 미세먼지 농도 데이터는 많이 제공되고 있지만, 배출량에 대한 연구는 다소 미비하다. 발전소, 공장 등 TMS가 부착된 곳이 아닌 농촌지역에서 발생하는 불법 소각의 경우 더욱이 산정 사례를 찾기 힘들다. 본 연구에서는 스캐닝 라이다를 이용하여 기존 지점관측 장비의 한계점을 보완하고, 농촌지역 불법 소각으로 발생한 미세먼지 배출량을 산정하고자 한다. 연구는 김제 지역을 바탕으로 실시되었으며, 미세먼지 농도와 풍향 풍속 데이터를 이용하여 배출량을 산정하였다. 실시간 라이다 관측 자료로부터 얻어진 후방산란계수와 편광소멸계수를 이용하여 에어로졸의 유형을 구분하고 에어로졸의 소산계수를 산출하였다. 산출된 소산계수를 통해 PM10과 PM2.5의 질량 농도를 계산할 수 있다. 풍향 풍속 데이터는 기상청에서 제공한 지역 평균 데이터에 측정 높이를 보정하여 사용하였고, 대기 안정화에 따른 실험 상수를 통해 확산을 고려하였다. 실시간 미세먼지 발생량을 산정하므로 오염물질이 주변 지역에 미치는 영향을 확인할 수 있고, 비점오염원에서 발생하는 미세먼지의 연간 총 배출량을 계산할 수 있다.

지역사회연계 미세먼지 교육프로그램이 중학생들의 이슈에 대한 이해와 시민으로서의 인성과 가치관 함양에 미치는 효과

김가형,이현주 한국과학교육학회 2017 한국과학교육학회지 Vol.37 No.6

본 연구는 미세먼지 이슈를 중심으로 학교와 지역사회를 연계하는 과학교육 프로그램(SSI-COMM)을 개발하고 중학교 자유학기제에 적용하여 학생들의 지역사회 속 미세먼지 이슈에 대한 이해도와 인성적 태도 및 가치관에 미치는 교육적 효과를 탐색하였다. 서울시 자유 학기제에 참여하는 4개 학교에서 총 151명의 학생들이 8회(16차시)에 걸쳐 프로그램에 참여하였다. 미세먼지 프로그램의 교육적 효과와 학생들의 참여 경험을 탐색하기 위해, 과학이슈에 대한 이해도 및인성과 가치관을 측정하는 검사를 실시하였으며, 참여 학생 일부와의 개별 면담을 실시하였다. 연구 결과, 본 프로그램은 학생들이 미세먼 지와 관련된 지식을 습득하는 데에 통계적으로 유의미한 효과가 있었 다. 시민으로서의 인성과 가치관에 있어서는 생태학적 세계관 영역을 제외하고 사회⋅도덕적 공감, 과학관련 사회쟁점에 대한 책무성 영역 에서 통계적으로 유의미한 향상이 있었다. 면담결과, 학생들은 본 프로그램을 통해 미세먼지가 자신이 속한 지역에 어떠한 문제를 야기하 는지, 이를 해결하기 위해서는 어떤 노력을 해야 하는지 등에 대해 이해하게 되었고, 미세먼지의 발생에 개인의 책임감을 느끼고 미세먼 지로 인해 피해를 입은 지역의 취약계층을 위한 지역사회활동의 참여와 실천의 필요성을 느끼게 되었음을 알 수 있었다. The purpose of the study is to investigate the effects of community-based SSI programs (SSI-COMM) regarding “fine dust” on promoting middle school students’ understanding of community issues and their character and values as citizens. SSI-COMM on fine dust was implemented in 4 middle schools located in Seoul, and 151 7th graders participated in the program lasting over 8 weeks. Data was collected through two questionnaires (i.e. students’ understanding of issues, and character and values as citizens) and individual interviews with selected students. Results indicated that there were statistically significant increases in their understanding of fine dust issue after the program. In addition, the program significantly contributed to enhancing students’ character and values, especially in the domains of social and moral compassion and socioscientific accountability. Student interviews revealed that they became more aware of the local community problems caused by fine dusts and started to consider what efforts should be made to solve them. They also felt individual responsibility for the occurrence of fine dust, and the need for participation and practice of community activities for vulnerable groups in affected areas.

고등학생의 자기 주도적 과학탐구연구에서 나타난 어려움 탐색

김가형,하민수 한국과학교육학회 2019 한국과학교육학회지 Vol.39 No.6

The self-directed inquiry to improve students’ core scientific competency is an important teaching method. Students experience a variety of difficulties in carrying out their inquiry tasks, sometimes fail to produce the desired results, or fail to perform a meaningless inquiry. This study was conducted to identify the causes of difficulties and failures in students’ self-directed scientific inquiry. The study involved 16 high school students with experience in science research at science high schools and science-focused high schools. The data collection consisted of in-depth interviews centered on semi-structured open questions. Qualitative data analysis was imputed by finding paragraphs from the interview material that might reveal the difficulties and failures experienced by participants and the reasons for them. The study found that most of the causes of failure were lack of ability, incomplete procedures, and selection of complicated tasks. A variety of cognitive biases, such as overconfidence, planning fallacy, and groupthink, were also analyzed as causes. Based on the results of the study, it is necessary to develop an educational strategy that students can be fully prepared to reduce their trials and errors in a self-directed inquiry maximally. 학생들의 과학핵심역량을 신장시키기 위하여 학생 중심의 자기주 도탐구는 중요한 교수학습법이다. 학생들은 탐구과제를 수행하는 과정에서 다양한 어려움을 경험하게 되고, 때로는 원하는 결과물을 산출하지 못하거나, 예상했던 것에 비하여 의미 없는 탐구를 수행하는 등의 실패를 경험하게 된다. 이 연구는 학생들의 자기주도적 과학탐구에서의 어려움과 실패 원인을 확인하기 위해 진행되었다. 이 연구는 과학고등학교 및 과학중점 고등학교에서 과제연구의 경험이 있는 고등학생 16명을 대상으로 하였다. 자료 수집은 반구조화된 개방형 질문을 중심으로 한 심층면담으로 이루어졌다. 질적 자료 분석은 면담 원자료로부터 참여자들이 경험한 어려움과 실패 상황과 그 원인이 드러낼 수 있는 문단을 찾아 귀납적으로 분석하였다. 연구 결과 대부 분의 실패 원인은 능력 부족, 불완전한 절차, 어려운 과제의 선정으로 나타났다. 학생들의 과잉확신, 계획오류, 집단사고 등 다양한 인지편 향도 원인으로 분석되었다. 연구 결과들을 토대로 학생들이 자기주도 탐구에서 논리적, 반성적, 합리적 문제해결 역량을 발휘하여 실패와 시행착오의 단계를 최대한 줄이도록 충분한 준비를 할 수 있도록 해주는 교육 전략의 개발이 필요하다.

청소년의 감정표현불능증, 정서인식 명확성이 신체화 증상에 미치는 영향: 정서조절곤란의 매개효과

김가형,백용매 한국청소년학회 2014 청소년학연구 Vol.21 No.1

Difficulties in emotional regulation has recently been considered as one of the important psychological factors to affect the somatization. The purpose of this study was to examine the among alexithymia, emotional clarity and somatization in adolescents, and the mediating role of the difficulties in emotional regulation. A total of 922 middle school students in Gyeongbuk, Busan, South Korea participated in this study. Participants completed questionnaires assessing alexithymia (20-Item Alexithymia Scale: TAS-20), emotional clarity (Trait Mata-Mood Scale : TMMS), difficulties in emotional regulation (Korea-Difficulties in Emotion Regulation Scale: K-DERS) and somatization (Symptom Checkist-90-Revision : SCL-90-R). Major findings of this study were as follows; First, somatization had a significant positive correlation with alexitymia and difficulties in emotional regulation. Second, difficulties in emotional regulation partially mediated between somatization and alexithymia. Third, difficulties in emotional regulation partially mediated between somatization and emotional clarity. These results represented that adolescents who have somatization need the therapeutic intervention to make them recognize their emotion clearly, express their emotion, and control their emotion effectively. 신체화 증상에 중요한 영향을 미치는 심리적 요인으로 정서조절곤란에 대한 관심이 최근에 급증하면서 정서조절곤란의 관점에서 신체화 증상을 설명하려는 시도들이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 청소년의 감정표현불능증과 정서인식 명확성, 신체화 증상간의 관계를 살펴보고, 정서조절곤란의 매개효과를 살펴보는 그 목적이 있다. 연구대상은 경북, 부산지역의 중학생 922명이며, 감정표현불능증 척도, 특질-상위 기분 척도, 정서조절곤란 척도, 신체화 척도를 사용하여 자료를 분석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 신체화 증상은 감정표현불능증, 정서조절곤란과 유의미한 정적 상관을 나타냈다. 둘째, 감정표현불능증과 신체화 증상간의 관계에서 정서조절곤란이 부분매개효과를 나타냈다. 셋째, 정서인식 명확성과 신체화 증상간의 관계에서도 정서조절곤란이 부분매개효과를 나타냈다. 이 결과는 청소년의 신체화 증상에 대한 치료적 개입방법으로 자신의 정서를 명확히 인식하고, 표현하도록 하며, 효과적인 정서조절을 할 수 있도록 도와주는 것이 중요함을 시사한다.

유럽-한인 과학기술학회의 블록체인 적정기술 과학교실 프로그램 개발과 적용

김가형,최경일,김도원,손문탁,김병윤 적정기술학회 2020 적정기술학회지(Journal of Appropriate Technology) Vol.6 No.2

The purpose of this study is to develop and implement the Appropriate Technology Science School program (ATSS) for youth operated by the Europe-Korea Conference on Science & Technology (EKC) since 2016. The development process consisted of pre-online management meetings, online and offline tutor training, operation of ATSS for youth, and satisfaction surveys. As a result of the development, the management team selected the mission-solving theme of “Transforming village using blockchain technology” through a pre-online meeting. The contents were reorganized according to the level of the participating tutees, and various learning activities such as co-building activities, games, and plays were newly introduced and developed first, and the programs developed through tutor training were demonstrated and improved. A total of 38 tutees and tutors from 6 countries participated in the 2018 ATSS. As a result, participants showed positive satisfaction overall. Tutees showed interest in dome co-building activities and hash function calculation activities, and tutors showed interest in lectures and monopoly games related to blockchain technology. The development and of the 2018 ATSS will contribute to the improvement of expertise in the operation of the EKC ATSS in the future to the management team. It will be an opportunity for tutors to experience that high-tech science and technology have a good impact on appropriate technology for the third world and community society. In addition, Tutees will be provided with an opportunity to indirectly experience the local situation and community society through a role play on the impact of blockchain technology on African villages. 본 연구는 유럽-한인 과학기술학회에서 2016년부터 운영하고 있는 청소년 적정기술 과학교실 프로그램의 개발과 적용에 목적을 두고 있다. 개발 과정은 크게 사전 온라인 운영진 회의, 온라인과 오프라인에서의 Tutor 교육, 청소년 적정기술 과학교실 운영, 만족도 조사로 진행되었다. 개발 결과, 운영진은 사전 온라인 회의를 통해 ‘블록체인 기술을 이용한 가난한 마을살리기’라는 미션해결형 주제를 선정하였다. 참가 학생들의 수준에 맞게 내용을 재구성하고 공동제작, 게임, 연극 등의 다양한 학습활동을 새로 도입하여 1차로 개발하였고, Tutor 교육을 통해 개발된 프로그램을 시연해보면서 개선시켰다. 2018년 EKC 과학교실에 6개국, 총 38명의 Tutee와 Tutor들이 참가하였다. 적용 결과, 참가자들은 전반적으로 프로그램에 대해 긍정적인 만족도를 나타냈으며, Tutee들은 돔제작활동과 해쉬함수 계산활동에 관심을 보였으며 Tutor들은 블록체인 기술과 관련한 강의나 빌리지코인 보드게임에 흥미를 보였다. 2018 EKC 과학교실 개발과 적용은 운영진들에게는 향후 EKC 과학교실 운영에 대한 전문성 향상에 기여할 것이며, Tutor들은 첨단과학기술도 제3 세계 및 공동체 사회를 위한 적정기술로의 선한 영향을 줄 수 있음을 경험하는 계기가 될 것이다. 또한, Tutee들에게는 블록체인기술이 아프리카 마을에 미치는 영향에 대한 역할극을 통해 해당 지역 상황과 공동체사회를 간접적으로 경험하는 기회를 제공할 것이다.

적정기술 융합 네트워크 플랫폼: LG전자 친환경적정기술연구회

김가형,조아영,김상훈 한밭대학교 적정기술연구소 2021 적정기술 Vol.13 No.2

2010년 발족 이래, 10년이 넘게 적정기술 관련 정기세미나를 지속하고 있는 LG전자 친환경적정기술연구회는 LG전자 연구원들을 중심으로 기업, 대학, NGO, 사회적기업, 협동조합, 중고등학교, 연구기관 등 다양한 분야의 전문가들이 주기적으로 모여 적정기술과 관련한 다양한 주제와 가치를 공유하고, 적정기술 개발 및 교육 활동에 자발적인 참여와 협력을 도모해 오고 있다.

탄자니아 인공지능 스마트 양계장 적정기술 캠프를 시행하기 위한 한국에서의 시범연구

김가형,손문탁 적정기술학회 2023 적정기술학회지(Journal of Appropriate Technology) Vol.9 No.2

Since the pandemic, the study purposed to derive improvements of the educational program through pilot operation for youth in Korea before local application to disseminate artificial intelligence smart poultry farm in Tanzania. For this purpose, we developed an artificial intelligence smart poultry farm appropriate technology camp program, and 49 high school students participated in this pilot study for two days. After the pilot operation, a questionnaire was conducted to measure students' perception and experience of artificial intelligence through this appropriate technology camp. The questionnaire consisted of 22 questions measuring the perception of artificial intelligence by the Likert scale and 1 question describing the participation experience. Students' perception of artificial intelligence was primarily composed of three areas: value perception (6 questions), efficacy (4 questions), and risk perception (12 questions). As a result, students' value perception (M=4.30, SD=.491) and efficacy (M=4.42, SD=.487) to artificial intelligence were high. However, the risk perception (M=3.42, SD=1.023) was relatively low. In addition, through this appropriate technology camp, students' motivation to learn artificial intelligence improved, their interest in careers and jobs related to artificial intelligence increased, and they had a negative perception and a positive impact on society due to artificial intelligence. 본 연구는 탄자니아에 인공지능 스마트 양계장 적정기술을 보급하기 위한 교육프로그램을 현지 관련 종사자 및 청소년을 대상으로 실시하기 위해 시작되었다 . 팬더믹으로 인한 현지 적용 지연으로 인해 , 우선 국내 청소년을 대상으로 시범 운영을 통해 개발한 교육프로그램의 내용과 운영에 대한 개선점과 적정기술 교육에 대한 시사점을 도출하는 것에목적을 두고 있다 . 이를 위해 본 연구에서는 인공지능 스마트 양계장 적정기술 캠프 프로그램을 개발하여 국내 산업기술에 특화된 교육을 실시하고 있는 공업고등학생 49명을 대상으로 2일간 프로그램을 시범 운영하였다 . 시범 운영 후, 본프로 그램을 통한 학생들의 인공지능에 대한 인식과 경험을 측정하기 위해 설문조사를 실시하였다 . 설문문항은 크게 인공지능에 대한 인식에 대해 Likert scale로 측정한 22문항과 참여 경험을 작성하는 1문항으로 구성되었다 . 학생들의 인공지능에 대한 인식은 크게 가치인식 (6문항 ), 효능감 (4문항 ), 위험인식 (12문항 )의 3개 영역으로 구성되었다 . 설문조사결과 , 학생들은 인공지능에 대한 가치인식 (M=4.30, SD=.491)과 효능감 (M=4.42, SD=.487)이 높게 나타난 반면 , 인공지능에 대한 위험인식 (M=3.42, SD=1.023)은 상대적으로 낮게 나타났다 . 또한 학생들은 본 인공지능 스마트 양계장 적정기술캠프를 통해 인공지능에 대한 학습동기가 향상하였고 , 인공지능과 관련 진로와 직업에 관심이 증가하였으며 인공지능으로 인한 사회로의 긍정적 영향뿐만 아니라 부정적 인식을 갖게 되었다고 응답하였다 .

블록체인을 활용한 적정기술에 대한 청소년 과학캠프 참여를 통한 이공계 대학(원)생과 과학기술자의 교육경험 탐색

김가형,이현주 이화여자대학교 교과교육연구소 2019 교과교육학연구 Vol.23 No.3

The study aimed to explore the educational experiences of mentors and experts in science and engineering fields, who voluntarily participated in the EKC youth science camp on appropriate technology using blockchain. In the EKC camp, undergraduates or graduate students, mainly residing in Europe, participated as mentors to support youth participants’ learning. Also, scientists/engineers with more than ten years of career experiences in the fields, collaborated with educators to organize and implement the camp program. Individual interviews with seven mentors and five scientists/engineers were collected with field-notes. The study results showed that mentors and scientists/engineers demonstrated a broader understanding of appropriate technology. They had come to realize that appropriate technology was not limited to technologies to help developing countries, but it could pursue broader purposes and values for many people located in diverse situations if the technology fit to local demands and contexts. The mentors had opportunities to explore their future career through their close encounter with senior scientists and technologists, In the meantime, the scientists and engineers had the opportunities to consider their roles and societal responsibilities while actively communicating with future generations. 본 연구는 블록체인을 활용한 적정기술을 주제로 한 EKC 청소년 과학 캠프에 참여한 이공계 분야의 대학(원)생 및 과학기술전문가의 교육 경험을 탐색하고자 하였다. EKC 캠프에서는 주로 유럽에 거주하고 있는 대학생과 대학원생들이 청소년 참가자의 캠프활동을 지원하는 멘토 역할을 하였다. 현장에서 10년 이상의 경력을 쌓은 과학기술자들은 교육전문가와 협력하여 캠프 프로그램을 조직하고 운영하였다. 본 연구를 위해 현장 노트 및 7명의 이공계 멘토들과 5명의 과학기술자들을 대상으로 개별 면담자료를 수집하였다. 연구 결과, 이공계 멘토들과 과학기술자들은 적정기술에 대한 폭 넒은 이해를 보여주었다. 그들은 적정기술이 개발도상국에 도움이 되는 기술에 국한되지 않고 그 지역의 요구와 상황에 부합한다면 다양한 상황에 처한 많은 사람들에게 더 큰 가치를 추구할 수 있다는 것을 깨달았다. 그리고 이공계 멘토들은 선배 과학기술자와의 친밀한 활동을 통해 미래 진로 및 직업에 대해 탐색하는 기회를 가졌으며 과학기술자들은 미래 세대들과의 상호작용을 통해 사회적 책임감과 그들의 역할에 대해 반성적 고찰을 하게 되는 기회를 가졌다.

광학기법을 이용한 휘발성 유기 화합물 배출량 산정기법 연구

김가형,신주선,김덕현,정유림,이유선,김수연,노영민 한국대기환경학회 2020 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.10

과학관 전시해설 자원봉사에 참여한 고등학생들의 비형식 과학학습과 진로탐색 경험에 대한 인식

김가형,정광훈,강형구,이현옥 이화여자대학교 교과교육연구소 2019 교과교육학연구 Vol.23 No.4

The purpose of this study was to investigate the perception of high school students on informal science learning and career exploration through volunteering as a docent in a science museum. For this study, group interview data were collected from 15 high school students who participated as a volunteer docent in an exhibition, Feynman’s Talk on Physics, and the field notes from museum staff. As a result, the student docent showed the convergent understanding of atom through the experience of informal learning in the science museum and a positive perception of informal learning through the connection and differentiation with formal education. Furthermore, they came to have stronger interest and confidence in science, beyond the understanding of science concepts through a volunteer student docent activities. They also responded that communication with visitors affected on school achievement. Finally, they had a chance of career explorations to understand the practical job as an expert in a science museum, while learning about the daily life and accomplishments of the scientist. 본 연구는 과학관 전시해설 자원봉사에 참여한 고등학생들의 비형식 과학학습과 진로탐색 경험에 대한 인식을 알아보고자 하였다. 본 연구를 위해 D과학관에서 운영된 ‘파인만의 물리이야기’ 특별전에서 전시해설 자원봉사자로 참여한 D시 소재 고등학교에 다니는 15명의 고등학생을 연구대상으로 그룹면담 자료 및 특별전 운영 직원의 현장 노트를 수집하였다. 연구 결과, 전시해설 자원봉사에 참여한 고등학생들은 전시물에 대한 비형식 과학학습 경험을 통해 ‘원자’에 대한 융합적인 이해를 보여주었으며 학교교육과의 연결성과 동시에 차별성을 통해 비형식 과학학습에 대한 긍정적인 인식을 보였다. 또한, 전시해설사로의 활동을 통해 단순히 과학개념의 이해를 넘어 과학에 대한 흥미와 자신감을 향상시킬 수 있었으며 과학주제를 중심으로 타인과의 의사소통 경험이 학교 학업성취에도 영향을 주었다고 하였다. 마지막으로 특별전과 관련된 과학자의 인생과 업적에 대한 학습이 진로에 영향을 미치고 과학관 전시해설자로의 체험을 통해 실제 과학관 전문가로의 직업을 이해할 수 있는 확장된 진로탐색의 경험이 추후 진로결정에 도움이 되었다고 인식하였다.