본 연구에서는 RHESSys (Regional Hydro-Ecologic Simulation System) 모형과 관측 자료를 이용하여 유출량, 증발산량, 토양수분량, 총일차생산량과 순광합성량을 평가하고자 한다. 수문생태모형인 RHESSys는 물, 탄소 및 질소 순환과 지형공간적 변화에 따른 물질이동을 모의할 수 있다. 대상유역은 설마천 유역(8.5 km2)으로 우리나라 북서쪽에 위치하고 있다. 유역의 90% 이상이 산림유역이고, 토양은 대부분 사양토이다. 2007～2009년의 관측 일유출량을 이용하여 유출량을 검·보정하였고, 증발산량은 에디 공분산 방법에 의한 플럭스 타워로부터 관측되었으며 토양수분은 신뢰할만한 실측자료를 바탕으로 모형의 보정(2007～2008) 및 검증(2009)을 실시하였다. 또한 지구의 탄소순환을 규명할 수 있는 식생의 순광합성량과 총일차생산량에 대한 모형의 검·보정은 Terra 위성의 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 센서를 이용한 산출물인 순광합성량과 총일차생산량 자료를 바탕으로 모형의 보정(2007) 및 검증(2008)을 실시하였다. 모의 결과 보정기간 동안의 상관계수와 Nash-Sutcliffe 모형 효율은 유출량은 0.74와 0.63이었고, 증발산량과 총일차생산량의 상관계수는 각각 0.54와 0.93이었다. 모형 검정결과 유출량의 상관계수와 Nash-Sutcliffe 모형 효율 각각 0.92와 0.84였으며, 총일차생산량의 상관계수는 0.93이었다.

본 연구에서는 지역기후모델(RegCM4)로 모의한 남한지역에서의 월 평균기온 및 최고/최저기온 자료의 모의수준을 개선하기 위해 모델의 모의자료와 남한의 59개 관측지점자료를 이용하여 선형 회귀식을 개발하였다. RegCM4의 25년(1981~2005년) 모의자료 중 20년(1981~2000년)의 자료를 이용하여 선형 회귀식을 개발하고 그 결과를 남은 5년(2001~2005년)에 적용하여 모의수준 향상을 평가하였다. 선형 회귀식은 RegCM4가 모의한 지상 2m 기온자료를 예측인자로 이용하는 방법(LR_T2m)과 모델의 잠재예측인자 중 관측기온(평균, 최고/최저)과 가장 높은 상관성을 보이는 예측인자를 선택하는 방법(LR_Corr)으로 나누어 연구를 수행하였다. 전반적으로 선형 회귀 기법들은 지리적 위치, 계절 및 변수에 관계없이 기온의 정확도를 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 그 결과 RegCM4의 각 계절별 평균기온 및 최고/최저기온 모의결과에서 나타나는 여름철 내륙에서의 한랭편이와 겨울철 해안가의 온난편이 현상을 크게 감소시켜 관측과 유사한 공간분포를 보였다. 선형 회귀 기법 2가지 모두 계절별 평균기온 및 최고/최저기온의 공간상관계수, 편이 그리고 평균제곱근오차를 계절에 관계없이 각각 0.90 이상, -0.68℃ 및 1.35℃ 이하로 향상시키는 성능을 보였다. 하지만 LR_T2m 기법과 LR_Corr 기법은 매우 유사한 성능을 보여 두 기법 간의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.

눈은 지표에너지, 대기순환, 지구냉각, 강수에 영향을 미치는 설빙권의 중요한 요소 중의 하나이다. 1980년대 이후로 북반구의 설빙권은 급격하게 감소하고 있으며, 고위도 빙하뿐 아니라 고산지대의 만년설 또한 영향을 받고 있다. 본 연구에서는 히말라야 산맥 만년설의 변화를 2001년부터 2011년까지 11년간의 MODIS 적설역 탐지자료를 사용하여 분석하였으며 만년설 면적변화에 영향을 줄 수 있는 지역별, 고도별, 위도별, 기후대 별 특성을 고려하여 연구를 수행하였다. 지역별 분석결과 히말라야 서부 지역에서 77,781km2의 만년설의 증가가 나타났고, 중부와 동부지역에서는 각각 3,453km2, 19,230km2의 감소가 나타났다. 고도별 분석결과 면적대비 만년설 분포는 고도에 영향을 받으나 변화경향은 고도에 직접적으로 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 위도별 분석결과에서는 30°N~35°N 에서 증가 경향을 나타내었고, 27°N~28°N 에서는 증감을 반복하며 감소하는 경향을 나타내었다. 기후대별 분석에 따르면 연구영역 중 거의 대부분을 차지하는 툰드라기후(87.6%)에서는 특별한 경향을 확인 할 수 없었지만, 전체 중 12.4%를 차지하는 열대기후에서는 만년설이 증가하였으며, 그 결과를 통해 기후의 변화가 만년설 변화에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 히말라야 산맥의 지역, 고도, 위도, 기후 등 다양한 조건에 따른 만년설 변화경향을 분석하였으며, 이는 최근 북반구 설빙권의 급격한 감소 경향과 유사함을 확인하였다. 본 연구의 결과는 만년설의 변화와 관련된 해당지역 국가의 수자원 관련 정책수립과 운영에 참고자료로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.

위성항법중앙사무소는 다수의 DGNSS 기준국을 운영하고 있으며 이 중 일부 기준국은 타 기준국에 비해 TEQC 품질평가 결과가 저조하다. 이에 이 연구에서는 GPS 관측자료의 품질향상을 위해 품질을 저하시키는 요인을 찾아 규명하고자 한다. 비교실험 대상은 TEQC 품질평가가 상대적으로 저조한 충주기준국을 대상으로 진행하였다. 현장조사를 통해 GPS 신호를 차단 또는 방해하는 장애물은 존재하지 않는 것으로 확인되었다. 비교실험은 주변의 환경적 요인을 고려한 동시관측 비교실험과 관측장비의 이상요인을 고려한 장비교체 비교실험으로 진행하였다. 동시관측 비교실험 결과에서는 실험용 관측기기에서 양질의 데이터가 기록되어 충주기준국 주변의 환경적인 부분은 품질저하의 주된 요인이 아님을 확인하였다. 기준국의 주요 관측장비를 하나씩 교체하며 진행한 장비교체 비교실험에서는 실험용 수신기에 기록된 데이터의 품질이 가장 양호함을 확인하였다. 상위 2가지 비교실험을 통해 수신기의 이상이 GPS 관측자료의 품질을 저하시키는 주된 요인임을 확인하였다.

본 연구는 장애학생 통합교육 현장의 사례를 제시한 영상자료 활용 교육이 예비교사들의 통합교육에 대한 태도와 장애학생 교수에 대한 효능감에 어떠한 영향을 미치는 지를 검증하고자 하였다. 이에 110명의 중등 예비교사들을 대상으로 인식조사와 중재가 이루어졌다. 통합교육에 대한 태도와 교사효능감 조사를 사전검사로 실시하고 나서 3회기의 영상자료 활용 교육이 이루어졌고, 이 후에 사후검사로 동일한 인식조사를 실시하였다. 본 연구에서 중재는 영상자료의 시청, 소그룹 토론과 성찰노트 작성, 통합교육의 방법 설명으로 이루어졌다. 연구결과, 영상자료 활용 교육을 통해 예비교사들의 통합교육에 대한 태도 측면에서 유의미한 차이가 나타났으며, 대부분 태도가 긍정적으로 변화되었음을 알 수 있었다. 또한 영상자료 활용 교육을 통해 통합교육 상황에서 장애학생의 행동을 관리하는 측면의 교사효능감이 유의미하게 향상되었다.

이 연구의 목적은 과학과 기술 교과의 ‘뮤직 로봇’ STEAM 수업자료 개발에 의한 통합 교육을 통해 학생들의 학습동기를 부여하고 문제해결력을 향상시키는데 있다. STEAM 수업자료 개발을 위해 이 연구는 PDIE 절차 모형에 따라서 준비(Preparation), 개발(Development), 실행(Implementation), 평가(Evaluation)의 네 단계로 진행하였다. 이 연구에서 ‘뮤직 로봇’의 STEAM 수업자료 개발 결과는 다음과 같다. 첫째, 교사가 실제 수업에서 활용할 수 있는 교수자료로 학습과정안, 프리젠테이션 자료, 활동지의 답안자료 등을 개발하였다. 둘째, 학생들이 실제 수업에서 활용하고, 학생들 스스로가 수업의 내용을 파악하고 탐구할 수 있는 자료로 학습안내지, 활동지인 두 가지 학습 자료를 개발하였다. STEAM 수업자료의 검증을 위해 전문가 타당도 검사지와 학생 수업만족도 검사지를 개발하여 검증한 결과는 전문가 타당도가 평균 4.41점으로 나왔고, 학생의 수업만족도는 4.75점으로 나타났다. 이 결과를 바탕으로 개발된 수업자료는 타당도가 높음을 확인할 수 있었다. 따라서 개발된 ‘뮤직 로봇’ 만들기를 통한 STEAM 수업자료는 학생들에게 학습동기 부여와 흥미를 가지고 접근할 수 있는 방법임을 알 수 있었다.

석산은 6개의 소화(小花)가 완전 모양을 갖추고 출현한 뒤 개화되어 폐화까지의 기간은 7일 정도 소요되었다. 1번 소화의 개화에서 폐화까지는 5일 정도 소요되었다. 소화가 개화하는 시간대는 주로 15:00 이후인 것으로 나타났으며, 09:00-13:00까지는 소화의 형태 변화는 거의 없었다. 석산 꽃의 개화 과정은 본 연구에서와 같이 꽃봉오리의 출현 이후 경과 일과 시간에 따라 일정한 형태 변화를 나타내었다.

본 연구에서는 미계측 강수자료를 생성하여 공간 해석함으로써 제주도의 정확한 수문총량을 산정하였다. 미계측 강수자료는 본 연구에서 제시된 수정된 다중회귀선형 모형으로 생성하였으며 공간강수량은 PRISM을 적용하여 구하였다. 수정된 다중선형회귀 모형에 의한 미계측 강수자료의 추정 값들은 기존의 강수 패턴과 유사한 양상을 나타내어 모형의 정확도가 우수한 것으로 나타났으며, 공간강수량의 해석 결과는 Case 1(원자료)과 Case 2(미계측 강수자료를 보완한 자료)의 연평균 강수량이 약 1.5%의 미미한 차이를 나타내었으나 고도별 연평균 강수량 차이는 최대 37.4%가 증가하는 것으로 산정되었다. 따라서 본 연구에서 제안한 미계측 관측 자료 생성방법은 현재 관측소의 밀도가 낮은 곳과 국지적으로 강수량의 변화가 큰 곳에서의 수문총량의 산정시 유용할 것으로 판단된다.

Development of transportation and communication technology has affected our daily life and has caused to separate residential places from working places. Particularly in rural areas, the life zones are incorporated into larger towns or urban areas due to their lack of cultural, social and economic infrastructures. Thus, the analysis of the depended region and the life zone is important for the planning of regional revitalization programs and related project. The purpose of this study is to propose a regional dependency model (RDM) using the origin-destination(O-D) matrix of commuters and compare it with the Nystuen & Dacey model for regional correlation. The regional characteristics are analysed and our RDM were tested using the commuting data on Seoul metropolitan area(Seoul, Gyeong-gi, Incheon) and Chungchung area. The regional correlation model can only explain the determination of regional interaction without considering the direction of regional correlation but our model can show the direction of regional dependencies.

국내 심부지질환경조건을 반영한 처분안전성 평가에 필요한 입력자료를 제공하기위해, 그 동안 국내 지하시험시설(KURT)환경조건에서 많은 실험을 수행해 왔다. 안전성평가코드에 사용되는 많은 입력변수 들 중 중요성이 부각되는 입력변수들을 선정하여, 각 변수별로 수집한 자료를 통계처리를 하여 값 분포 특성을 기술하고, 외국자료 값과 비교평가를 통해 값의 타당성을 검토하였다. 다룬 입력변수로서 용기물 성분야에서 용기수명, 초기파손률을, 완충재물성분야에서는 핵종용해도, 완충재의 공극률, 밀도, 확산계 수, 핵종분배계수를, 암반 및 원계영역에서는 수리전도도, 지하수유속, 핵종분배계수, 확산깊이, 암반균 열폭, 주지하수유동통로까지 거리, 핵종이동오염운의 너비 등이다.

기존 Ordinary Regression (OR) 방법을 이용한 경향성 분석은 경향성을 과소평가하는 문제점을 나타낸다. 이러한 점에서 본 연구에서는 자료의 정규분포 가정과 평균을 중심으로 경향성 평가가 이루어지는 기존 Ordinary Regression (OR) 방법을 개선한 Quantile Regression (QR) 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 64개 강우 관측지점의 연 최대 극대강수량 자료에 대하여 QR 방법과 OR 방법에 대하여 통계적 성능을 평가하였다. QR 방법의 경향성 분석결과 47개 지점에서 5% 오차수준 내에서 t-검정을 통과한 반면 OR 방법에서는 13개 지점 만이 통계적 유의성을 가지는 것으로 나타났다. 이는 OR 방법이 자료의 평균을 중심으로 경향성을 평가하는 기법인데 반해 QR은 자료의 다양한 분위에서 경향성을 평가함으로써 극대 및 극소 부분에서의 경향성을 보다 유연하게 감지하는 이유로 판단된다. QR 방법을 통한 경향성 평가는 평균 중심의 해석문제점을 개선할 수 있으며 자료가 정규분포를 따르지 않거나 왜곡된 분포형태를 갖는 자료의 수문학적 경향성 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

대부분의 수문자료는 지상관측을 통해 얻어진다. 그러나 어떤 지역은 접근이 어렵거나 장기적인 관측에 어려움이 있기 때문에 지상관측을 대체하거나 보완할 새로운 방법이 요구된다. 시‧공간적 한계를 극복할 수 있는 대안으로 미항공우주국 NASA에서 2002년 지구 중력장을 측정하는 GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) 인공위성 자료가 존재한다. 본 연구에서는 GRACE Level-2 중력자료를 이용하여 공간평활화 반경별(0 km, 300 km, 500 km)로 한반도의 수자원변화량(GRACE-based TWSC)을 산정하였다. 산정된 결과의 타당성을 검증하기 위해, 지상 수문 관측자료를 이용한 수자원 변화량(land-based TWSC)과의 비교를 시도하였다. Land-based TWSC는 WAMIS의 강우량, 증발산량 및 GLDAS의 유출량 자료를 이용해 계산하였다. GRACE-based TWSC와 land-based TWSC의 RMSE 검정 결과, 공간평활화 반경 500 km의 위성자료가 한반도에 가장 적합한 것으로 나타났다. 한반도의 월별 평균 TWSC는 0.986 cm/month로 나타났고, 이러한 큰 변화폭 때문에 안정적 수자원 확보를 위한 대처 방안의 마련이 필요한 것으로 평가된다.

AWS 자료는 우리나라 전역의 강수특성을 정량적으로 파악하는데 효과적으로 활용될 수 있는 자료이다. 이러한 장점에도 불구하고 AWS 자료는 치수 분야 분석에 제한적으로 활용되고 있으며, 물수지 분석 등 이수 분야 분석에의 활용사례는 상대적으로 매우 부족하다. 본 연구에서는 공간적인 강수특성을 정량적으로 파악하기 위해 AWS 자료를 이용하였으며, 이를 바탕으로 물수지 분석을 수행하고 우리나라의 공간적 물 공급 안전도에 대한 평가를 수행하였다. 물수지 분석을 수행하는 과정에서 우리나라의 물 공급 네트워크를 고려하였으며, 2002년부터 2010년까지의 기간에 대해 연도별 물수지 분석을 수행하였다. 분석 결과, 분석 대상기간 중 물 공급 안전도가 가장 낮았던 것으로 나타난 연도는 2009년으로 평가되었으며, 전남 서해안과 낙동강 중‧상류에 물 부족 발생지역이 집중되어 있음을 알 수 있었다. 결과적으로 우리나라에서 물 공급 안전도가 상대적으로 취약한 지역은 도서 및 해안지역과 같이 가용 수자원이 근본적으로 부족한 지역에 집중되어 있음을 확인하였으며, 해당 지역에 대한 물 공급 대책 수립이 시급하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한 AWS 자료를 물수지 분석에 활용할 경우 도서 및 해안지역의 강수특성을 효과적으로 반영할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 자료동화기법의 하나인 확장 칼만 필터를 이용하여 유량자료의 실시간 품질향상을 수행하였다. 확장 칼만 필터의 상태-공간모형은 강우-유출모형과 관측유량자료를 이용하여 구성하였다. 본 연구에서는 실시간 품질향상 목적을 댐 유입량의 비정상적 고변동성 억제 및 관측유량의 결‧오측 보완으로 구분하였으며, 각각의 경우에 적절한 확장 칼만 필터 모형을 제시하였다. 이들 모형의 차이는 칼만이득 계산에 필요한 공분산 함수의 추정에 변동성만을 고려하는냐 또는 편의까지를 포함하느냐로 나타난다. 본 연구는 충주댐 유역을 대상으로 적용하였으며, 그 결과 제시된 모형들이 댐 유입량자료나 결‧오측이 포함된 유량자료의 실시간 품질향상에 효과적으로 작동함을 확인하였다.

본 연구에서는 지상의 관측 자료와 광역의 정보를 제공하는 수치 예보 모형 자료 및 인공위성 자료를 이용하고 자료와 강수예측치의 물리적 상관 특성을 나타내기 위하여 자료 사이의 비선형 거동을 잘 나타내는 신경망 모형에 적용시켜 단시간 강수 예측을 수행하였다. 이를 위하여 서울지점에 대하여 현재로부터 3시간, 6시간, 9시간, 12시간의 선행시간을 가지는 인공위성 자료(MTSAT-1R) 및 수치 예보 모형 자료(RDAPS, Regional Data Assimilation and Prediction System)와 실시간 전송되는 자동 기상 관측 시스템(AWS, Automatic Weather System)의 관측치를 신경망 모형의 입력 자료로 하여 3시간, 6시간, 9시간, 12시간의 선행시간을 가지는 자료로 강수를 예측 할 수 있는 강수 예측 모형을 개발하였다. 장마와 태풍과 같이 전선형강수와 선풍형강수 등 강수 양상의 차이를 고려하기 위하여 6월, 7월과 8월, 9월 자료를 구분하여 신경망을 구축하였으며, 자료가용성에 기초하여 2006년에서 2008년 기간 동안에 대하여 모형을 학습하고 2009년에 대하여 모형의 적용성을 검증한 결과, 단시간 강수예측에 대한 모형의 적용 가능성을 보여주었으나 다양한 광역 자료와 인공신경망을 사용함에도 불구하고 단시간 강수예측의 정량적 정도향상을 위한 여지가 많음을 보여준다.

이 연구의 목적은 중학교 발명수업에서 활용할 수 있는 롤링볼 만들기의 STEAM 수업자료를 개발하는데 있다. 이 연구를 수행하기 위해 이론적 배경을 고찰하고 PDIE 모형에 따라 수업자료를 개발하였다. 개발된 수업자료를 실제 수업에 적용하여 학생만족도 설문 결과, 전문가 집단에 의한 평가 및 조언을 바탕으로 수정․보완하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 개발된 롤링볼 만들기의 STEAM 수업자료는 학생들이 생활 주변의 재료를 이용하여 발명 수업을 쉽고 흥미롭게 접근할 수 있도록 구성되었다. 둘째, 개발된 STEAM 수업자료는 수업 과정안, 파워포인트 자료, 학습 안내지, 활동지, 활동지 답안으로 구성되었으며 실제 수업에 적용하여 학생 및 전문가의 평가를 통해 수정․보완과정을 거쳐 제작되어 발명수업에 직접 활용할 수 있도록 하였다. 셋째, 개발된 STEAM 수업자료는 교과의 연계성을 높여 롤링볼 문제 해결을 위한 배경지식으로 활용되고, 이 경험은 다시 교과 수업에 경험을 제공함으로서 학생들의 학습효과를 높일 수 있다.

이 연구의 목적은 기술․가정 교과 ‘전통 기술의 이해’ 단원에서 ‘모형 거중기 만들기’를 주제로 STEAM 교육을 위한 수업 자료를 개발하는데 있다. 연구의 목적을 달성하기 위해 통합교육 이론 및 STEAM 이론을 고찰하고, ‘전통 기술의 이해’ 단원을 분석하였으며 선행 연구에서 주제 선정 기준을 분석하여 STEAM 수업자료 개발을 위한 주제 선정 기준을 정하였다. 그리고 수업자료 개발 모형에 따라 ‘전통 기술의 이해’ 단원에서의 STEAM 수업자료를 개발하였다. STEAM 수업 자료의 개발을 위한 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 이 수업자료의 통합적 접근은 간학문적․활동중심 통합방식에 따랐으며 이를 통해 STEAM 통합교육 및 체험교육이 될 수 있었다. 둘째, 이 수업자료는 거미줄망 작성을 통해 교과간 내용 연계와 학습내용을 선정하고 조직하였다. 셋째, 이 연구에서 개발된 STEAM 수업자료는 ‘모형 거중기 만들기’를 활동 과제로 한 수업 과정안, 학생 활동지, 활동지 해설, 파워포인트 자료 등으로 구성되어 있다.

2007 개정 교육과정의 초등과학 4학년 ‘지층과 화석’ 단원에 나오는 예시 장소들은 특정 지역의 자료들로 제시되어 있어 이와 다른 지역의 학생들에게는 생소한 감이 많다. 이에 본 연구에서는 이 단원의 학습 주제인 지층과 암석에 대한 지역 대체 자료를 개발하여 교사와 학생들에게 도움을 주고자 하였다. 이를 위하여 교과서에 제시된 장소를 대체할 수 있는 제주도에서 학습 가능한 장소를 중심으로 개발하였다. 그리고 선정된 장소 중 한 곳을 지정하여 실제 체험 학습에 적용할 수 있는 교수․학습과정안과 활동지를 개발하였다. 개발된 자료는 이 단원에 대해 수업을 준비하는 교사들에게 유용하게 사용될 수 있으며, 학생들은 살고 있는 지역에서 학습 자료를 찾을 수 있어 학습 요소에 대한 구체적이고 확실한 개념을 얻을 수 있을 것이다.