본 연구의 목적은 소집단 활동에서 과학영재들의 의사소통 구조를 찾아보고, 이들의 의사소통 유형과 성취 수준의 관계를 알아보기 위한 것이다. 이를 위하여 과학영재들을 대상으로 5명을 한 단위로 하는 8개 소집단을 구성하고, 이들에게 지구의 밀도 구하기라는 주제로 토론식 수업을 적용하였다. Pajek과 UCINET 6.0을 활용하여 과학영재들의 대화로부터 의사소통 구조와 성취 수준을 분석하였다. 그 결과 상호작용 분산 정도에 따라 과학영재들의 의사소통 유형을 독점형과 공유형으로 분류할 수 있었다. 그리고 상호작용 밀도와 집중도에 따라 과학영재들의 의사소통 유형을 DH·NH형, DH·NL형, DL·NH형, DL·NL형으로 분류할 수 있었다. 과학영재들의 소집단 활동에서 문제 해결 성취 수준은 구성원 간 상호작용의 분산이 아니라 상호작용의 밀도와 연결망 집중도의 차에 의해 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 그러므로 교사들은 소집단 활동을 활용하여 학생들을 지도할 때 문제 해결에 관련된 의사소통이 이루어지도록 지도할 필요가 있다.

레벨셋방법과 헤비사이드 강화를 이용한 아이소-지오메트릭 위상최적설계 방법을 개발하였다. 레벨셋 방법에서는 초기 해석영역은 고정되어 있으며 경계는 레벨셋 함수값을 이용한 암시적인 동적 경계로 표현되며, 이는 복잡한 위상적 변화를 용이하게 표현할 수 있게 한다. 헤비사이드 강화는 기존의 기저함수에 내부 경계를 표현하는 강화 함수를 더함으로써 아이소-지오메트릭 해석법의 정밀도를 향상시킨다. 제안된 위상 최적설계 방법은 다음과 같은 이점을 갖는다. 아이소-지오메트릭 해석법을 이용하여 정밀한 기하 형상을 얻을 수 있으며 텐서 곱을 이용하여 정의된 패치의 한계를 헤비사이드 강화를 이용함으로써 해결할 수 있다. 단일 패치를 사용함으로써 연속적인 응력 분포를 얻어낼 수 있을 뿐 아니라 불연속적인 변위장 또한 표현해 낼 수 있다. 레벨셋 방법론이 암시적 동적 경계를 잘 표현하기 때문에 이를 이용하여 헤비사이드 강화를 이용한 아이소-지오메트릭 해석법에서 위상의 변화를 잘 표현해 낼 수 있다.

초고층 건물의 구조설계시 풍하중에 의한 횡방향 변위를 적절한 값 이내로 줄이는 것이 가장 중요한 문제 중에 하나이다. 이를 위해서 추가적인 감쇠기 및 진동제어장치를 사용하는 방법이 일반적으로 고려되고 있다. 이 때 일반적으로 구조물의 특성은 변화없이 추가되는 제어장치에 대해서만 최적설계를 수행하게 된다. 본 연구에서는 구조물과 스마트 제어장치의 다목적 통합 최적화를 통하여 추가되는 스마트 제어장치로 인하여 구조물의 물량을 줄일 수 있는 가능성을 검토하였다. 이를 위하여 다이어그리드 구조시스템이 적용된 60층 초고층 건물을 예제 구조물로 선택하였고, 인공 풍하중에 대한 풍응답을 검토하였다. 스마트 제어장치로는 TMD에 MR 감쇠기를 설치한 스마트 TMD를 사용하였다. 구조물의 응답과 구조물량 및 제어장치의 용량을 동시에 줄이는 것이 필요하므로 본 연구에서는 다목적 유전자알고리즘을 적용하였다. 수치해석결과 제어성능목표를 만족시키면서 구조물의 물량과 제어장치의 용량을 적절하게 줄일 수 있는 다양한 설계 최적안을 얻을 수 있었다.

본 연구는 다양한 기상변화에 따른 안전을 확보하기 위한 해상에서의 플로팅 플랫폼의 연결에 대하여 연구하였다. 본 연구의 목적은 다양한 해상변화가 일어나는 연안역에 설치되는 플로팅 구조물에 관한 문헌 조사를 실시한 후, 콘크리트 구조물 연결하는 모델을 제시하는 것이다. 본 연구에서는 플로팅 구조의 개념, 기존의 모델, 설계적 평가를 포함한 콘크리트 구조물 기반 플로팅 플랫폼을 기술하였고, Rigid Pontoon Connector를 국내 연안역에 적합한 모델로 제안하였다. 연구의 결과로서, 리기드 폰툰 커넥터 디자인은 (Rigid Pontoon Connector) 안정적으로 플로팅 플랫폼의 연결을 구축할 수 있는 매우 효율적이고 실용적인 솔루션으로 분석되었다.

우리나라에 생육하는 꿀풀과와 산형과 식물들의 화기구조와 화분매개충의 상호관련성을 밝히고자, 2010년 4월부터 2012년 8월까지 꽃을 찾는 곤충들을 조사였으며 꽃들의 화기구조를 관찰하였다. 꿀풀과 식물을 찾는 벌목 곤충의 방화빈도 등급의 합이 21, 나비목 곤충들이 16의 높은 방화빈도를 보였다. 꽃무지과를 비롯한 딱정벌레목과 꽃등에를 비롯한 파리목 곤충들의 방화빈도 등급의 합은 1로 매우 낮았다. 산형과 식물을 찾는 파리목 곤충의 방화빈도 등급의 합이 27, 벌목 곤충들이 24, 꽃무지를 비롯한 딱정벌레목 곤충들이 21, 그리고 나비목 곤충들의 방화빈도 등급의 합은 13으로 나타났다. 식물종에 따른 화분매개충의 방화빈도 등급 합은 산형과의 기름나물이 24로 가장 높았고, 다음으로 구릿대가 13으로 높았으며, 꽃이 작은 편인 꿀풀과의 꽃층층이꽃, 석잠풀, 오리방풀이 등이 방화빈도 등급 합이 2로 가장 낮았다. 곤충 분류군별 방화빈도에서는 벌목 곤충이 57, 파리목 곤충이 46으로 높았으며, 나비목과 딱정벌레목 곤충은 23으로 낮은 편이었다. 참당귀는 방화곤충이 17종으로 가장 많았고, 다음으로 배초향 15종, 꿀풀 13종, 기름나물 13종, 구릿대 11종의 순으로 낮아졌다. 꽃층층이꽃과 오리방풀에서는 각각 좀뒤영벌과 어리황뒤영벌 1종만이 방화하였다. 딱정벌레목과 파리목 곤충들은 꿀풀과 식물의 꽃 보다 산형과 식물의 꽃에 높은 방화빈도를 보였다. 파리목과 나비목 곤충들은 자주색에 비하여 백색의 꽃에 상대적으로 높은 방화빈도를 보였다. 이 연구로 국화과 식물의 화기구조와 화분 매개 곤충 간의 상리공생적 상호관계를 어느 정도 파악하였다.

전단벽-골조 구조시스템의 구조적인 거동은 휨거동하는 전단벽과 전단거동하는 골조의 상호작용에 의하여 결정된다. 이러한 전단벽-골조 구조물의 거동특성을 효과적으로 고려하기 위하여 선행 연구에서는 2차원 T형 강체를 사용한 단순 해석 모델을 제안하였다. 본 논문에서는 이를 바탕으로 편심코어를 가진 전단벽-골조 구조물에 대한 효율적인 해석모델을 제안한다. 2차원 등가모델을 3차원으로 확장하여 비틀림 거동을 고려할 수 있도록 하였고, 그 결과 제안하는 등가모델이 편심코어를 가지는 전단벽-골조 구조물에도 적용가능 하도록 하였다.

본 연구에서는 고층 전단벽-골조 구조시스템의 효율적인 해석모델을 제안하였다. 전단벽-골조구조시스템은 휨거동하는 전단벽과 전단거동하는 골조로 구성된다. 그리고 전단벽-골조구조시스템의 변형형상은 골조와 전단벽의 상호작용으로 결정된다. 효율적인 해석모델에서는 이러한 거동특성을 반영되어야 하므로 골조와 전단벽을 분리하여 동적인 거동특성을 반영할 필요가 있다. 본 연구에서는 벽체부와 골조부를 분리하기 위하여 T형 강체를 전단벽의 위치에 대체하는 방법을 사용하였다. 분리한 벽체부와 골조부 각각의 등가모델을 구성한 후 결합시키는 방법으로 고층 전단벽-골조구조시스템의 등가모델을 완성하였다. 제안한 등가모델의 정확성과 효율성을 검증하기 위하여 고층의 전단벽-골조 구조물의 시간이력해석을 수행하였고, 그 결과 제안한 등가모델이 해석시간과 컴퓨터 메모리를 현저하게 줄이면서도 정확한 결과를 도출하였다.

본 논문에서는 해저케이블 부두 하역용 장비인 코일링 암(coiling arm)에 대한 국산화 자체개발 내용 중 구조설계 및 해석 결과 내용을 제시하였다. 상세 구조설계를 위해 3차원 CAD 프로그램을 이용하여 고 정밀도의 모델링을 수행하였고, 유한요소 기법을 이용하여 전산구조해석을 수행하였다. 코일링 암의 활용 목적에 맞추어 하역대상 케이블을 선박에서 케이블 탱크로 하역시 효과적으로 가이드 할 수 있도록 베어링 및 롤러 부품을 설계하여 메인 암이 회전하고 케이블 가이드가 이동할 수 있도록 하였고, 기존의 외국 모델에서 사용하던 와이어 및 모터 시스템을 이용한 케이블 가이드 작동방식을 유압 시스템을 이용한 작동방식으로 변경하여 원가절감을 달성하면서 사용자가 직관적으로 작동할 수 있도록 설계하였다. 장비 자체의 자중 및 하역 케이블 하중조건에 대한 응력 해석을 수행하였고, 유압시스템의 과작동에 따른 파손 가능성을 고려하였다. 케이블 가이드의 운동 및 설치 지면의 경사도에 따른 전복 안전성 해석을 수행하였으며, 설치장소의 풍하중 효과도 추가로 고려하였다. 본 연구를 통해 기존 수입품 코일링 암의 작동방식 개선과 독자적인 구조설계 및 해석 방법을 확립하였으며, 실제 국내 최초로 자체 개발된 제품의 현장설치 완료 및 하역작업의 효율적이고 정상적인 운영을 완료 및 검증하였다.

In this study, the stability of baby carriage is investigated through fatigue and vibration analyses according to the seat configuration.

Superhydrophobic SiO2 layers with a micro-nano hierarchical surface structure were prepared. SiO2 layers depositedvia an electrospray method combined with a sol-gel chemical route were rough on the microscale. Au particles were decoratedon the surface of the microscale-rough SiO2 layers by use of the photo-reduction process with different intensities (0.11-1.9 mW/cm2) and illumination times (60-240 sec) of ultraviolet light. With the aid of nanoscale Au nanoparticles, this consequentlyresulted in a micro-nano hierarchical surface structure. Subsequent fluorination treatment with a solution containingtrichloro(1H,2H,2H,2H-perfluorooctyl)silane fluorinated the hierarchical SiO2 layers. The change in surface roughness factorwas in good agreement with that observed for the water contact angle, where the surface roughness factor developed as ameasure needed to evaluate the degree of surface roughness. The resulting SiO2 layers revealed excellent repellency towardvarious liquid droplets with different surface tensions ranging from 46 to 72.3mN/m. Especially, the micro-nano hierarchicalsurface created at an illumination intensity of 0.11mW/cm2 and illumination time of 60 sec showed the largest water contactangle of 170o. Based on the Cassie-Baxter and Young-Dupre equations, the surface fraction and work of adhesion for the micro-nano hierarchical SiO2 layers were evaluated. The work of adhesion was estimated to be less than 3×10−3N/m for all the liquiddroplets. This exceptionally small work of adhesion is likely to be responsible for the strong repellency of the liquids to themicro-nano hierarchical SiO2 layers.

Today, the modification of carbon foam for high performance remains a major issue in the environment and energy industries. One promising way to solve this problem is the optimization of the pore structure for desired properties as well as for efficient performance. In this study, using a sol-gel process followed by carbonization in an inert atmosphere, hollow spherical carbon foam was prepared using resorcinol and formaldehyde precursors catalyzed by 4-aminobenzoic acid; the effect of carbonization temperature and re-immersion treatment on the pore structure and characteristics of the hollow spherical carbon foam was investigated. As the carbonization temperature increased, the porosity and average pore diameter were found to decrease but the compression strength and electrical conductivity dramatically increased in the temperature range of this study (700˚C to 850˚C). The significant differences of X-ray diffraction patterns obtained from the carbon foams carbonized under different temperatures implied that the degree of crystallinity greatly affects the characteristics of the carbon form. Also, the number of re-impregnations of carbon form in the resorcinol-formaldehyde resin was varied from 1 to 10 times, followed by re-carbonization at 800˚C for 2 hours under argon gas flow. As the number of re-immersion treatments increased, the porosity decreased while the compression strength improved by about four times when re-impregnation was repeated 10 times. These results imply the possibility of customizing the characteristics of carbon foam by controlling the carbonization and re-immersion conditions.

The Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film solar cell is a candidate next generation thin film solar cell. For the application of an absorption layer in solar cells, CZTS thin films were deposited by pulsed laser deposition (PLD) at substrate temperature of 300˚C without post annealing process. Deposition time was carefully adjusted as the main experimental variable. Regardless of deposition time, single phase CZTS thin films are obtained with no existence of secondary phases. Irregularly-shaped grains are densely formed on the surface of CZTS thin films. With increasing deposition time, the grain size increases and the thickness of the CZTS thin films increases from 0.16 to 1μm. The variation of the surface morphology and thickness of the CZTS thin films depends on the deposition time. The stoichiometry of all CZTS thin films shows a Cu-rich and S-poor state. Sn content gradually increases as deposition time increases. Secondary ion mass spectrometry was carried out to evaluate the elemental depth distribution in CZTS thin films. The optimal deposition time to grow CZTS thin films is 150 min. In this study, we show the effect of deposition time on the structural properties of CZTS thin film deposited on soda lime glass (SLG) substrate using PLD. We present a comprehensive evaluation of CZTS thin films.

본 연구는 경주국립공원 토함산지구 무장사지계곡의 서어나무 출현지역을 대상으로 서어나무군락의 식생구조를 밝히고 천이 극상림으로서 군락의 유지가능성을 살펴보고자 서어나무가 출현하는 지역에 한해서 서어나무의 우점도를 고려하여 10m×10m(100m2) 조사구 16개소를 설치하여 조사하였다. TWINSPAN에 의한 군락분류 결과 5개 군락으로 유형화되었는데, 아우점종의 종구성에 다소 차이가 있는 서어나무군락이 3개 유형이었으며 졸참나무군락, 졸참나무-서어나무군락이 각각 1개 유형이었다. 서어나무군락은 호습성 낙엽활엽수가 함께 나타나는 군락과 졸참나무가 함께 나타나는 군락, 여타의 낙엽활엽수가 함께 나타나는 군락으로 구분할 수 있었다. 종다양도지수는 0.4899~0.9490으로 나타났다. 군락별로 살펴보면 서어나무가 우점하는 군락은 서어나무군락으로의 지속이 예측되었으나, 서어나무와 졸참나무가 경쟁하고 있는 군락의 경우에는 서어나무의 세력이 현 상태를 유지하거나 축소될 것으로 판단되었다. 본 연구결과 우리나라 온대중부지방에서 서어나무림을 극상림으로 판단하기 위해서는 보다 많은 조사자료의 분석이 필요한 것으로 판단되었다.

본 연구는 낙동강 하구역 연안 사주섬 식생의 발달과 분포 특성을 규명하고자 시행하였다. 총 118개의 식생자료를 획득되었다. 좌표결정법에 의해 식물종과 환경요소들 간의 관계를 규명하였으며, 이를 위해 RIM 등의 프로그램을 이용하였다. 총 12개의 식물군락이 구분되었으며, 건생형과 습생형으로 대분류 되었다. 이들 식물군락은 사주와 염습지를 대표하는 하는 식생형으로 건생형은 해송군락, 순비기나무군락, 좀보리사초군락, 띠군락, 물억새군락, 갯메꽃군락, 습생형은 개수양버들-산조풀군락, 갈대-산조풀군락, 쇠보리-갈대군락, 갈대군락, 새섬매자기군락, 나문재-칠면초군락 등으로 구분되었다. 공간적으로 건생형 초본과 염습지의 갈대군락 및 새섬매자기군락이 가장 넓게 분포하고 있었다. 해안 사주의 대부분은 갈대군락이 대상으로 분포하며, 해안가에서는 새섬매자기군락이 관찰되었다. 현존식생도에서 가장 넓은 면적을 구성하는 식생유형은 새섬매자기군락, 염습지 갈대군락, 건생초원식생이다. 대부분의 사주섬 가장자리에는 염습지 갈대군락이 대상으로 분포하며, 그 외곽에 새섬매자기군락이 발달하고 있다. 해안 사구식생과 염습지 식생은 각각 말단사주섬의 전방과 후방 지역에 분포하였다.

본 연구에서는 2011년 4대강 사업으로 건설된 영산강의 죽산보를 기점으로 상류구간(R-UW) 및 하류구간(R-LW)에서의 어류상, 어류분포 특성 및 어류군집 특성을 분석하였다. 본 연구는 단순히 어류 특성을 기술하는 연구이지만, 향후 오랜 시간이 경과한 후 수생태계의 보 건설에 대한 변화특성을 규명하는데 중요한 자료로 이용될 것으로 사료되었다. 총 8과 30종의 어류가 서식하는 것으로 분석되었고, 죽산보의 상류 및 하류구간에서는 각각 23종(938개체), 27종(1,680)이 출현하여 하류 구간에서 종수 및 개체수가 더 높은 것으로 나타났다. 죽산보 전 구간에서 출현한 우점종은 끄리(Opsarichthys uncirostris amurensis)로써 42%의 높은 출현율을 보였고, R-UW(30%)에 비해 R-LW(49%)에서 높은 빈도를 보였다. 주연성 어종은 웅어(Coilia nasus)가 출현하였고, 상류 구간과 하류 구간 사이에 차이를 보이지 않았다. 외래종은 떡붕어(Carassius cuvieri), 블루길(Lepomis macrochirus), 배스(Micropterus salmoides) 등의 3종이 모든 구간에서 출현하였으며, R-UW에서는 떡붕어(1.2%), 블루길(3.7%)이, R-LW에서는 배스가(6.7%)가 분포하여 교란요인으로 작용할 것이다. 내성도 길드(Tolerance guild) 분석에 따르면, 민감종은 전체 개체 수 측면에서 0.4~0.5%, 내성종은 65~70%의 범위를 보여 영양염류 및 유기물 오염 현상이 두드러지게 나타났다. 섭식 길드(Trophic guild)에서 육식종은 57~77%, 충식종 및 잡식종은 각각 10~20% 범위에 있어 육식종의 과대분포 양상을 보였다. 한편, 영산강 수계에서 실시된 지난 60여 년간의 어류 자료 검토 결과 멸종위기 야생 동물 II급으로 지정된 백조어(Culter brevicauda)가 본 연구 기간에 최초로 서식이 확인되었으며, 하류 구간에서 5개체(0.2%)가 관찰되어 지속적인 어류모니터링이 필요할 것으로 사료되며, 본 지역에 대하여 백조어 개체군의 보호구역으로 지정해야 할 필요성이 있는 것으로 판단된다.

본 연구는 홍도원추리개체군을 식물사회학적 방법으로 분류하고, 식생과 환경과의 상관관계를 밝히고자 분포서열법을 사용하여 분석하였다. 홍도원추리개체군은 예덕나무 우점개체군, 산가막살나무 우점개체군, 애기며느리밥풀 우점개체군으로 분류되었다. 홍도원추리 개체군은 주로 한반도 남서해안 도서에 분포하고 해발고는 6~362m의 해안가의 낮은 사면과 섬의 능선의 평균 36.7˚의 경사지에 위치하고 있다. 토양의 이화학적 특성을 분석한 결과 유기물함량은 16.18~21.70%, 전질소함량 0.56~0.97%, 치환성 K 0.42~0.88cmol+/kg, 치환성 Ca 3.38~5.65cmol+/kg, 치환성 Mg 1.12~2.38cmol+/kg, 양이온치환용량 25.93~41.45cmol+/kg이며, 토양 pH는 4.45~4.86인 것으로 조사되었다. 예덕나무 우점개체군은 사면경사가 급하고 양료 중 CEC와 전질소가 높은 지역에 분포하였고, 애기며느리밥풀 우점개체군은 사면경사가 중간이고 CEC와 전질소의 양료가 중간인 입지에 분포하였다. 그리고 산가막살나무 우점개체군은 사면경사가 완만하고, CEC와 전질소의 양료가 적은 입지에 분포하는 것으로 나타났다. 천연보호구역으로 지정된 홍도에 분포하는 홍도원추리개체군의 생육특성을 파악하고 개발로 인한 훼손으로부터 자생지의 보전을 위한 구체적인 대책 마련이 요구된다.

부유구조물은 해양에서 다양한 외력을 경험하게 되며 특히, 파랑하중은 구조물의 설계에 결정적인 지배인자로 간주되고 있다. 이런 구조물은 파장과 크기의 상대적 관계로 소형구조물, 대형구조물 등으로 구분될 수 있으며 전통적으로 소형구조물은 회절발생이 없는 것으로 가정하며 대형구조물은 회절 작용에 따른 관성력만을 고려하여 파랑하중을 산출한다. 따라서 이 연구에서는 해양과 강, 호수 등에서 주로 사용되고 있는 정사각형 부유구조물을 이용하여 동유체력과 구조응답의 상관관계를 파악하여 장방형 부유구조물의 안전성에 대한 영향을 검토하였다.

A level set based topological shape optimization method for nonlinear structure considering hyper-elastic problems is developed. To relieve significant convergence difficulty in topology optimization of nonlinear structure due to inaccurate tangent stiffness which comes from material penalization of whole domain, explicit boundary for exact tangent stiffness is used by taking advantage of level set function for arbitrary boundary shape. For given arbitrary boundary which is represented by level set function, a Delaunay triangulation scheme is used for current structure discretization instead of using implicit fixed grid. The required velocity field in the actual domain to update the level set equation is determined from the descent direction of Lagrangian derived from optimality conditions. The velocity field outside the actual domain is determined through a velocity extension scheme based on the method suggested by Adalsteinsson and Sethian(1999). The topological derivatives are incorporated into the level set based framework to enable to create holes whenever and wherever necessary during the optimization.

A topology optimization method for phononic crystals is developed for the design of sound barriers, using the level set approach. Given a frequency and an incident wave to the phononic crystals, an optimal shape of periodic inclusions is found by minimizing the norm of transmittance. In a sound field including scattering bodies, an acoustic wave can be refracted on the obstacle boundaries, which enables to control acoustic performance by taking the shape of inclusions as the design variables. In this research, we consider a layered structure which is composed of inclusions arranged periodically in horizontal direction while finite inclusions are distributed in vertical direction. Due to the periodicity of inclusions, a unit cell can be considered to analyze the wave propagation together with proper boundary conditions which are imposed on the left and right edges of the unit cell using the Bloch theorem. The boundary conditions for the lower and the upper boundaries of unit cell are described by impedance matrices, which represent the transmission of waves between the layered structure and the semi-infinite external media. A level set method is employed to describe the topology and the shape of inclusions. In the level set method, the initial domain is kept fixed and its boundary is represented by an implicit moving boundary embedded in the level set function, which facilitates to handle complicated topological shape changes. Through several numerical examples, the applicability of the proposed method is demonstrated.