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창의설계입문의 PBL(Problem-Based Learning) 적용: 충남대학교 환경공학분야 사례
장용철,김건국,김민철 한국공학교육학회 2013 공학교육연구 Vol.16 No.2
An 'Introduction to Creative Engineering Design' course at College of Engineering at Chungnam National University is required for all freshmen. The objective of this course is to educate the freshmen with basic engineering design concepts and experiences in creative problem-solving approaches. It provides the students learning opportunities in solving engineering design problems through team efforts and creative approaches. Thus, this course emphasizes creative ideas and thinking, engineering design experiences to students over the course. This study presents the syllabus, the examples of PBL(problem based learning)-related activities as a team, and the results of the course evaluation and outcomes. Based on the results of this study, we can conclude that overall this course using PBL method had significant positive effects on the course outcomes and the creativity of the engineering freshmen in the department of environmental engineering at Chungnam National University. However, there are still efforts to be needed to improve the PBL-related activities in the course, including students' workload, financial supports, and team work. 본 연구에서는 충남대학교 환경공학과 1학년 학생을 대상으로 PBL 활용 창의설계입문의 교과목 운영 사례를 분석 제시하였다. 본 교과목은 공과대학 환경공학 전공을 선택하여 대학에입학한 1학년 학생들을 대상으로 PBL 교수법을 통해 창의적인사고와, 자기주도 학습, 문제해결능력을 배양하고자 하였다. 또한 학생들이 환경공학 분야의 창의적 공학설계 개념 및 방법을배우고 창의적인 아이디어를 도출하고 궁극적으로 공학 분야의전공 설계에 대한 관심과 흥미를 유발하고자 하였다. 본 논문에서는 환경공학 분야의 창의설계입문 교과목에 대한 PBL 교육을 개발하고 적용하여 학생들의 변화와 학습 성과를 심층 학생설문조사 및 강의평가를 통해 그 결과를 분석하였으며, 다음과같이 그 결과를 요약할 수 있다. 1. PBL 학습법을 적용한 창의설계입문 교과목은 학습 성과분석 결과, 학생 스스로 문제해결 과정에서 팀워크의 중요성과팀원으로서의 책임감을 깨닫는 계기가 되었다는 것이 가장 높게 나타났다. 또한 문제해결 과정에서 의사소통의 중요성과 효과적인 의사전달 능력을 배양하는 효과를 가져왔다. 아울러 학생들이 스스로 사고하는 능력과 창의성의 중요성, 팀 협동 능력이 향상되었다. 2. PBL 활용 창의설계입문의 교과목 수강을 통해 학생들이대체로 매우 만족하고 우수하다는 평가가 나타났으며, 특히 교수와 조교의 충분한 의사소통, 역할에 대해 만족하는 것으로 나타났다. 3. PBL-문제 제시를 통해 학생들로 하여금 흥미유발과 동기부여가 되었으며 공학설계 주제에 대해 창의적인 아이디어를 도출하고 논의하고 이를 실제 설계 제작하였다. 구두발표회와 시연회를 통해 의사전달 능력을 배양하였으며, 학생들이 설계에대한 흥미를 느끼며 직접 체험하는 효과를 거두었다. 4. 그러나 향후 PBL 활용창의설계입문 교과목 교육 시 PBL문제 제시의 수, 충분한 예산 확보 방안, 팀원 간 갈등 예방 등에 대한 체계적인 준비와 개선이 필요하다. 이상을 종합하여 요약한다면 충남대학교 공과대학 환경공학과 1학년 학생들을 대상으로 PBL 활용 창의설계입문 교과목은 학생들로 하여금 다양한 학습 성과를 거두었다. 향후 이러한PBL 활용 공학설계입문 교과목이 지속적으로 보완되어 개선된다면 학생들이 자기주도학습 능력을 배양하고 창의적인 아이디어를 창출하여 응용하고 관련 공학 설계 지식을 배우고 문제해결을 위한 창의성 배양에 기여를 할 수 있다.
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화력발전소 석탄 바닥재의 재활용을 위한 물리화학적 특성분석 및 환경성 평가
장용철,이성우,임종명 한국폐기물자원순환학회 2009 한국폐기물자원순환학회지 Vol.26 No.8
The proper management of coal-fired bottom ash generated from coal power plants (often called "coal bottom ash") has been raised as an issue. The major management practice most commonly employed for the ash is disposal in landfills (ash pond) near ocean. The presence of large coarse and fine materials in the ash has prompted the desire to beneficially use it in an application such as fill materials. This objective, coupled with costs associated with ash pond disposal, provides incentive to explore beneficial use options. Prior to reuse application, the physical and chemical properties of the ash must be assessed with regard to the potential environmental impacts. A total of nine bottom ash samples were collected from an active ash pond and pretreated bottom ash piles in a coal-fired power plant. Each sample was tested for physical (e.g., particle size distribution, permeability) and chemical characteristics (e.g., pH, salinity, conductance, loss of ignition, unburned carbon content, oxides, total metal analyses). Three leaching tests such as Korea standard leaching test (KSLT), US toxicity characteristics leaching procedure (TCLP), and US synthetic precipitation leaching procedure (SPLP) were also performed to determine leachability of pollutants, especially metals. The concentrations of chemicals detected in the extracts were compared to appropriate standards, if possible, to assess potential leaching risks to the surrounding area. For the total metal analysis, most of the samples contained several ions such as Na, K, Ca, Mg, Al in relatively large quantities and trace chemical constituents such as B, Ba, Ni, Cr, Cu, and Zn. In the leaching experiments, three elements (Al, B, Ba) were commonly detected above their respective detection limits in a number of samples. The results of the leaching study indicate that the pollutants in the coal bottom ash were not of a major concern in terms of leaching risk to surface water and groundwater under reuse scenarios. However, care must be exercised in extending these results to field conditions because the results presented in this study are based on limited laboratory settings and a limited time frame.
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폐전지류의 적정 관리를 위한 전과정 단계별 물질흐름분석
장용철,황연정,김현희 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05
전지류는 충전 여부에 따라 크게 1차 전지와 2차 전지로 나뉜다. 1차 전지로는 망간/알칼리망간전지, 수은전지, 리튬전지 등이 있으며, 2차 전지로는 리튬이온전지, 니켈카드뮴전지, 납축전지 등이 있다. 이러한 전지류에는 니켈, 카드뮴, 수은 등과 같은 유해한 중금속과 은, 리튬 같은 유가금속이 함유되어 있어 폐전지류의 수거 및 재활용은 유해물질 관리와 자원순환의 측면에서 적정 관리가 매우 중요하다. 이에 따라 우리나라에서는 2003년부터 전지류를 EPR(Extended Producer Responsibility, 생산자책임재활용)제도 적용 대상 품목으로 관리하고 있다. 그러나 EPR제도 적용 대상 전지류는 수은전지, 산화은전지, 망간/알칼리망간전지, 리튬일차전지와 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지로 6종류만 속하여 이 외의 전지는 모두 소각되거나 매립되는 실정이다. 또한 EPR제도 적용 대상 전지류의 재활용 의무율이 2014년 기준 전지 종류별로 20~65% 범위를 설정하고 있으며, 매년 출고량에 비해 수거 및 재활용율이 저조한 실정이다. 연간 국내 시장에 유통되는 EPR 제도 대상 전지류는 약 14천 톤이며 이 중 망간/알칼리망간전지가 약 12천 톤으로 전체 시장의 약 90%를 차지한다. 그러나 수거되어 재활용되는 폐망간/알칼리망간전지가 약 1천 톤으로 재활용률이 약 10%에 불과하다. 이에 본 연구에서는 망간/알칼리망간전지와 니켈카드뮴전지를 중심으로 발생・수거・처리 등 전과정 단계별 물질흐름분석을 통하여 국가 수준의 물질흐름도(Material flow analysis at national level)을 파악하여 주요 흐름과 특성을 분석하고자 한다. 또한 분석 결과를 종합하여 국내 폐전지류의 수거 및 재활용을 포함한 적정 관리를 위한 개선 방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 현장 실태조사를 통하여 국내 폐전지류의 수거 및 재활용의 문제점을 파악하고, 문헌조사와 전문가 자문 내용 및 시민 설문조사를 바탕으로 확보된 데이터를 통해 망간/알칼리망간전지 및 니켈카드뮴전지의 데이터를 분석하였다. 물질흐름분석은 Stan 2.5 Software를 통해 실시하였다. 본 연구 결과, 망간/알칼리망간전지와 니켈카드뮴전지는 각각 가정에서 약 8천톤, 8백톤의 사용 및 보관되고 있었으며, 병원이나 숙박업소 등의 사업장에서도 상당량이 사용되는 것을 확인할 수 있었다. 폐건전지 수거함으로 수거되는 양은 각각 약 17백 톤과 2백톤이었으며, 재활용 시설로 각각 약 2천톤, 3백톤이 투입되는 것으로 파악되었다. 폐망간/알칼리망간전지에서 발생한 고철 및 망간/아연분말은 재활용되고 약 40%정도 발생하는 스크랩은 매립되고 니켈카드뮴전지의 경우 약 70%의 Ni scrap 등 유가물로 판매되고 있는 것으로 나타났다. 향후 사용 보관되고 있는 폐전지류의 수거 활성화 방안 마련을 위한 체계적인 노력이 요구된다.
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