Objectives of this study were to identify the hotspot for displacement of the on-line water quality sensors, in order to detect illicit discharge of untreated wastewater. A total of twenty-six water quality parameters were measured in sewer networks of the industrial complex located in Daejeon city as a test-bed site of this study. For the water qualities measured on a daily basis by 2-hour interval, the self-organizing maps(SOMs), one of the artificial neural networks(ANNs), were applied to classify the catchments to the clusters in accordance with patterns of water qualities discharged, and to determine the hotspot for priority sensor allocation in the study. The results revealed that the catchments were classified into four clusters in terms of extent of water qualities, in which the grouping were validated by the Euclidean distance and Davies-Bouldin index. Of the on-line sensors, total organic carbon(TOC) sensor, selected to be suitable for organic pollutants monitoring, would be effective to be allocated in D and a part of E catchments. Pb sensor, of heavy metals, would be suitable to be displaced in A and a part of B catchments.

This study was performed to propose the sewer defect scoring, and grading protocols for sewer condition assessment. For this, sewer defect scoring methods were comparatively analyzed and reviewed for four international condition assessment protocols, which are established based on WRc manual. As a result, we proposed a new protocol for sewer condition assessment, in which characteristics of sewer pipes are considered by segment. In reference to the PIM-3, the extent of ground subsidence was adopted to be of importance, and renewal scores increased in accordance with weighting of defects causing structural backfill materials. Also, defect grades of ‘Hole’ were extended to 5 levels of the grading, and ‘Surface Damage’ was excluded in defect assessment. The addition of ‘Buckling’ resulted in reduction of weights in ‘Surface Damage’ and ‘Lining Defects’.

Sewer condition assessment involves the determination of defective points and status of aged sewers by a CCTV inspection according to the standard manual. Therefore, it is important to establish a reliable and effective standard manual for identifying the sewer defect. In this study, analytic reviews of the CCTV inspection manuals of the UK, New Zealand, Canada and South Korea were performed in order to compare the defect codes and the protocols of condition assessment. Through this, we also established the standardized method for defect code and revised the calculation method of assigning the condition grade. Analyses of the types and frequencies of sewer defects that obtained by CCTV inspection of 7000 case results, showed that the joint defect and lateral defect were the most frequent defects that occurred in Korea. Some defect codes are found to be modified because those did not occur at all. This study includes a proposed new sewer defect codes based on sewer characteristics.

In this study, the RDII predictions were compared using two methodologies, i.e., the RTK-based and regression methods. Long-term (1/1/2011~12/31/2011) monitoring data, which consists of 10-min interval streamflow and the amount of precipitation, were collected at the domestic study area (1.36 km2 located in H county), and used for the construction of the RDII prediction models. The RTK method employs super position of tri-triangles, and each triangle (called, unit hydrograph) is defined by three parameters (i.e., R, T and K) determined/optimized using Genetic Algorithm (GA). In regression method, the MovingAverage (MA) filtering was used for data processing. Accuracies of RDII predictions from these two approaches were evaluated by comparing the root mean square error (RMSE) values from each model, in which the values were calculated to 320.613 (RTK method) and 420.653 (regression method), respectively. As a results, the RTK method was found to be more suitable for RDII prediction during extreme rainfall event, than the regression method.

Developing two process models to simulate wastewater treatment process is needed to draw a comparison between measured BOD data and estimated process model data: a mathematical model based on the process mass-balance and an ANN (artificial neural network) model. Those two types of simulator can fit well in terms of effluent BOD data, which models are formulated based on the distinctive five parameters: influent flow rate, effluent flow rate, influent BOD concentration, biomass concentration, and returned sludge percentage. The structuralized mass-balance model and ANN modeI with seasonal periods can estimate data set more precisely, and changing optimization algorithm for the penalty could be a useful option to tune up the process behavior estimations. An complex model such as ANN model coupled with mass-balance equation will be required to simulate process dynamics more accurately.

한국지구과학회 창립 50주년을 맞아 1979년 창간 한 이후 36년간 지구과학과 지구과학교육 전문가들의 학술교류와 다음 세대 교육에 큰 역할을 한 한국지구과학회지에 출판된 논문을 정량적으로 분석하였다. 한국지구과학회지를 통하여 2014년 8월 기준 35권 1,544편의 논문이 실렸고, 년 간 실리는 논문 수도 증가하여 왔다. 한국지구과학회지에 실린 논문들은 지구과학 내용학 관련 논문이 69.3%, 지구과학 교육학 논문이 30.7%이며, 내용학 논문 중 지질학 55.2%, 대기과학 17.6%, 환경과학 16.0%, 해양학 6.0%, 천문학 5.2%의 분포를 보였다. 최근 들어 대기과학과 환경과학 논문 수가 크게 증가하고 있으나, 지구과학 교육학 관련 논문수는 15년 전 수준으로 감소하였다. 이는 2008년 12월 창간호를 낸 대한지구과학교육학회지의 창간과 관련이 있는 것으로 보인다. 한국지구과학회지에 게재된 외국인 저자들의 공동 참여 논문 수는 53편으로 전체 논문의 3.4%에 불과하여 한국지구과학회지가 우수등재학술지로 정착하기 위해서는 학회지의 양적인 팽창 뿐만 아니라 질적인 성장에도 관심을 기울여야 할 것으로 생각되며, 영문 홈페이지 개선과 함께 국제적 홍보가 필요하다고 생각된다. 교육부는 앞으로 학술지 등재제도의 지나친 문제점의 발생으로 학술지 등재제도 폐지를 통한 학계 자율평가체제로의 전환을 구상 중이며 한국지구과학회지도 이러한 미래의 변화에 대해 철저히 준비하여 학회의 위상을 제고하여야 할 것으로 생각된다.

본 연구의 목적은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 미치는 효과를 알아보는 데 있다. 연구의 대상은 경기도 안성시 소재 K 고등학교 2학년 2개 반이다. 수업 처치 전에, 판구조론에 대한 학생들의 선개념을 조사하기 위해 개념 검사가 실시되었다. 비교 집단은 전통적 수업을, 실험 집단은 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업을 적용하였다. 수업 적용이 끝난 후에 실험 집단과 비교 집단의 과학 관련 태도 변화를 알아보기 위해 과학 관련 태도 검사지(TOSRA)를 사용하였다. 연구 결과, 수업처치에 따른 판구조론에 대한 개념 변화는 비교 집단보다 실험 집단에서 개념 이해도가 더 높게 향상되어 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 올바른 개념 변화에 더 효과적임을 알 수 있었고, 과학 관련 태도는 실험 집단의 경우 '과학자의 평범성', '과학 수업의 즐거움', '과학에 대한 취미로서의 관심'의 범주에서 통계적으로 유의미한 증가가 있었다. 이러한 연구 결과로 개념스케치를 활용한 탐구 문제 해결 수업이 판구조론에 대한 개념 변화와 과학 관련 태도에 긍정적인 변화를 준다는 것을 확인하였다.

30종의 초 중 고 및 대학교 교과서에 나타난 퇴적물의 입도에 대한 한국어 용어를 비교 검토하고 문제점과 대안을 제시하였다. 교과서에 나타난 퇴적물의 입도에 대한 한국어 용어는 거의 모두 Udden-Wentworth의 분류를 번역한 것으로, 교과서마다 다른 용어를 사용하고 있다. 자갈은 여러 교재에서 왕모래, 잔자갈, 왕자갈, 및 표력 또는 거력으로 나타내고 있으나, 이들은 각각 잔자갈(granule), 중자갈(pebble), 큰자갈(cobble), 및 왕자갈(boulder)로 나타내는 것이 적절한 것으로 생각한다. 자갈보다 작은 퇴적물은 '매우 고운', '고운', '중간', '굵은', 및 '매우 굵은'이라는 형용사를 각 퇴적물 이름 앞에 붙여서 표현하는 것이 적합한 것으로 생각된다. silt는 여러 교재에서 미사로 나타내고 있으나 실트로 표현하는 것이 적당하다고 판단된다. 실트와 점토의 혼합물인 mud는 대부분의 초등학교와 중학교, 그리고 일부 고등학교와 대학교 교과서에서 진흙으로 표현하고 있으나 한국지구과학 사전 등을 포함한 여러 교과서에서 쓰고 있는 바와 같이 이토(泥土)로 나타내는 것이 적당하다고 생각한다.

이 연구의 목적은 초등학교 과학 교육에서 활용하는 암석 표본의 문제점과 개선 방안을 알아보기 위한 것이다. 연구를 위하여, 경북 K시 소재 5개 초등학교에서 활용하고 있는 암석 표본 세트 중 대표성을 띠는 암석 표본 세트 20종을 임의로 선정하여 현장 조사와 사진 촬영을 실시하고, 과학 업무를 5년 이상 담당한 경험이 있는 초등 교사 3인을 대상으로 면담을 실시하였다. 연구 결과, 초등학교 교육과정이 반영된 암석 표본 세트는 10%에 불과하였다. 유효 기간이 약 30년 지나 교육적 가치가 떨어지고 명패와 설명서에 제시된 정보들에서 많은 오류가 발견되었으며, 암석 표본의 크기가 너무 작고 특징이 나타나지 않아서 학습 자료로 활용하기에는 다소 문제가 있는 것으로 나타났다. 이 외에도 암석 표본의 구입과 검증 절차를 소홀히 하거나 교사의 관심과 관련 지식 부족, 암석 표본에 대한 정보의 부족 등으로 교육을 위한 좋은 암석 표본을 구입하는 데 어려움이 있었다. 따라서 이를 개선하기 위해서는 암석 표본에 대한 전문가의 검증이 필요하며, 암석 표본은 교육과정과 교과서의 내용을 충실히 반영되어야 한다. 개선 방안의 일환으로서 초등학교 과학 교육용 암석 표본 설명서를 제안하였다.

한반도 남해안 일원에 분포하는 공룡발자국 화석산지는 파도와 조석의 영향을 받아 지속적으로 훼손되고 있다. 이러한 상황에서 공룡발자국 화석의 훼손 및 멸실 등에 대비한 보존 방안과 자료의 확보가 시급하다. 본 연구에서는 천연기념물 제499호 가인리 화석산지의 공룡발자국 화석을 대상으로 디지털 사진 측량 기법을 이용하여 3D 이미지 기록을 획득하였다. 획득한 3D 이미지 자료는 공룡발자국 화석과 화석산지에 대한 형태적 정보의 영구 기록과 보존이 가능하다. 또한 공룡발자국 화석의 변화 양상을 주기적으로 측정하여 그 값을 수치적으로 비교함으로써 시간에 따른 자연적 풍화율을 수치적으로 분석할 수 있다. 이외에도 3D 모델링 기법은 발자국 화석의 형태 분석, 복제 및 전시, 홈페이지 탑재 등을 통하여 다양하게 활용될 수 있다.

기존 연구 결과와 최근의 야외 지질 조사를 통하여 소청도의 지질 개요와 스트로마톨라이트 화석 산지의 보존 상태를 간단히 소개한다. 분암 지역에서 보존 상태가 매우 양호한 새로운 스트로마톨라이트 화석 산지를 확인하였다. 또한 선착장 부근에서 평행 엽층과 습곡 구조가 발달한 지층의 노두를 발견하였는 바, 이는 소청도의 관문에 위치한 소청도의 중요 지질학적 상징 중의 하나로서 가치가 있는 것으로 생각된다. 소청도의 스트로마톨라이트 화석 산지는 다양하고 보존 상태가 양호하며 상원계의 묵천통과 멸악산통에 대비되는 후기 원생대의 스트로마톨라이트 화석 뿐만 아니라 물결 자국, 건열, 빗방울 자국 등의 다양한 퇴적 구조를 포함하고 있다. 소청도의 스트로마톨라이트 화석은 우리나라에서 가장 오래된 화석 천연기념물로서 정밀한 학술 조사가 이루어져야 하며, 국가적인 보존 관리 되어야 한다.

제주도의 후기 플라이스토세 퇴적층에서 깃털 화석을 발견하여 기재하였다. 수심이 얕은 바닷가에서 퇴적된 이 퇴적층에서는 사람 발자국을 포함하여 다양한 새 발자국 화석과 포유류 발자국 화석이 풍부하게 산출되었다. 담회색 이암에 밝은 색의 얇은 막으로 잘 보존된 깃털 화석은 깃 판(vane)이 있는 깃털의 일부분이다. 비록 표본의 크기가 길이 10.3 mm, 폭 9.0 mm로 비교적 작지만, 깃대 양쪽에 두 개의 편평한 깃판(vane), 거의 나란하게 휘어진 깃 가지(barbs)그리고 수많은 전면과 후면의 작은 깃 가지(barbules)들이 잘 보존되어 있다. 이 깃털 화석은 국내에서 최초로 발견되어 기재된 것이며 또한 전 세계의 플라이스토세 퇴적층에서도 처음으로 발견된 것이다.

지구과학은 다양한 생명체가 살고 있는 지구를 연구하는 학문으로, 주로 우리 후손들을 위한 건강하고 풍요롭고 쾌적한 환경 조성에 관심을 가진다. UNESCO와 국제지질과학연맹(IUGS)은 과학자들, 의료 전문가들, 그리고 일반 대중에게 의학지질학의 중요성을 널리 알리고자 1996년 의학지질학 연구회를 설립한 이후, 5년간의 국제 지질대비 연구과제(IGCP 454 Medical Geology, 2000-2004)의 성공적인 수행에 이어 2006년에는 국제 의학지질학 연합(IMGA)의 활동에 힘쓰고 있다. 의학지질학과 IMGA는 그동안 수많은 국제회의, 세미나, 워크샵, 심포지움 및 각종 출판물들을 통해서 자연계의 지질학적 요소들과 사람 및 동물들이 고통 받는 질병 간의 관계를 알리는 데 큰 성과를 거두었다. UNESCO에 의하여 추진되고 있는 의학지질학과 IMGA에서 보여주는 바와 같이, 지구과학은 의학 및 치의학과 매우 밀접하게 관련되어 있으므로 생물, 화학, 물리 뿐 아니라 지구과학도 반드시 의 치의학 전문대학원 입시 과목으로 채택되어야 한다. 여기에서는 UNESCO IGCP 454 의학지질학 사업과 IMGA의 활동을 소개함으로써 앞으로 지구과학이 의 치의학 전문대학원 입시 과목으로 선정되어 우리나라 과학 교육의 균형 발전에 이바지하기를 기대한다.

송악산과 사람 발자국 화석지 주변에서 측정된 절대 연대 측정 결과와 야외 지질 조사를 근거로 할 때, 하모리-송악산 지역의 층서는 하부로부터 광해악 현무암, 명명되지 않은 퇴적층, 송악산 응회암, 하모리층 및 사구층으로 구성되어 있으며, 발자국 화석이 산출되는 사계리 지역은 하부로부터 광해악 현무암, 사람 발자국 화석 산출 지층 그리고 사구층으로 구성되어 있다. 하모리층은 송악산 응회암이 형성된 후 퇴적된 지층이라는 규정과 절대 연령 측정 결과 및 현지에서 조사된 바에 의하면, 사람 발자국 화석이 산출되는 지층은 하모리-송악산 지역의 송악산 응회암층 상부에 놓이는 하모리층이 아니라 하부에 분포하는 명명되지 않은 퇴적층과 대비된다. 따라서 사람 발자국 화석의 형성 시기는 14C 측정 결과인 약 15,000년 전으로 해석하는 것이 합리적으로 생각된다.

본 연구에서는 고등학교 과학 교사들의 지질 시대 관련 개념들에 대한 이해 정도를 알아보고, 교사들의 개념 이해 정도와 원인이 교과서의 서술 내용과 어떤 관련성이 있는지를 알아보고자 하였다. 이를 위해 충북 지역 고등학교 과학 교사 40명을 대상으로 설문을 실시하였고, 현행 제7차 교육 과정에 따른 중등 교과서 및 지도서에 제시된 지질시대 관련 내용을 분석하여 비교하였다. 많은 교사들은 단순히 지구의 나이를 방사성 동위 원소로 측정한다고 생각하고 있으나, 자세한 측정 방법을 알지 못하고 있었다. 50% 이상의 교사들은 지사학의 5대 법칙을 동일 과정설, 지층 누중의 법칙, 생물군 천이의 법칙, 부정합 관계 그리고 관입 관계라고 생각하였다. 중등 교과서 및 지도서에 제시된 지구의 나이, 가장 오래된 암석의 연령, 지질 시대의 정의 및 기간, 지구의 나이 측정 방법 그리고 지사학의 법칙 등과 같은 지질 시대 관련 내용은 상당 부분이 올바른 개념을 제시하고 있지 않으며, 제시된 유형도 다양하다. 설문에 응답한 상당수의 교사들은 지질 시대에 관련된 내용에 대하여 잘못 이해하고 있으며, 이러한 교사들의 이해는 교과서와 교사용 지도서에 기술된 내용과 상당한 관련이 있는 것으로 생각된다. 그러므로 교과서와 지도서에 제시된 지질 시대 관련 내용에 대한 논의와 수정이 필요하다.

제7차 교육과정에 따라서 집필된 지구과학 I, II 교과서와 국내외 각종 지구과학 교재의 지질 연대 자료를 검토하였다. 지구과학 I, II 교과서의 자료는 대부분 최신의 자료가 아니며, 많은 자료들은 지질학 원론과 지구과학 개론 등의 국내 대학 교재에 제시된 수 십년 전의 자료를 그대로 따랐다. 또한 외국 대학의 지구과학 또는 지질학 개론서의 경우에서도 유사하게 수 십년 전의 자료를 제시하고 있다. 최근 국제 층서 위원회(ICS)에 의하여 연구 제시된 국제 층서 챠트(ICS 2000), 국제 지질 연대표(IGTS 2003) 및 지질 연대표(GTS 2004) 등의 많은 새로운 자료들이 제시되어 있다. 새로운 자료 중에서 중요한 것들에는 신생대의 고제3기와 신제3기, 석탄기의 미시시피아세와 펜실베니아세, 원생이언의 고원생대, 중원생대 및 신원생대 그리고 시생이언의 시시생대, 고시생대, 중시생대 및 신시생대를 들 수 있다. 이들 새로운 지질 연대 자료는 새로운 지구과학 교과서 집필시 인용되어야 할 것이다.

10학년 과학 교과서 지구 단원의 학습 내용에 포함되어 있는 탐구 과제가 제7차 교육 과정의 목표에 따라 제시되었는지를 판단하기 위해 11종 과학 교과서의 기본 과정에 제시되어 있는 탐구 과제의 유형과 기본 탐구 기능, 통합탐구 기능, 탐구 활동의 빈도를 조사하였고, 제시된 탐구 기능과 활동이 적절한지를 분석하였다. 분석한 결과 탐구 과제는 평균 24.0개가 제시되었으나 교과서마다 차이가 있었고 제시하는 유형이 달랐다. 탐구 활동의 빈도는 교과서마다 달랐고 제시된 것보다 더 많이 분석되었으며 통합적인 활동으로 제시되지 않고 하나의 탐구 기능처럼 제시되어 있었다. 또한 교과서에 제시된 통합 탐구 기능은 77.2%로 기본 탐구 기능 22.8%보다 많은 것으로 보였지만, 실제로 기본 탐구기능과 통합 탐구 기능의 분포 비율은 각각 45.6%와 56.4%로 조사되었다. 각 탐구 기능 중에서는 추리(49.5%)와 자료해석(68.7%)이 가장 많이 있었고, 문제 인식, 가설 설정, 일반화 등의 탐구 요소는 제시되고 있지 않았다. 또한 제7차 교육 과정에서 탐구 기능, 탐구 활동에 대한 의미를 제시하고 있지 않기 때문에 교과서마다 본질적 의미와 일치하지 않거나 협소한 의미로 사용되고 있었다. 이는 교육 과정이 탐구, 탐구 기능, 탐구 활동에 대한 의미를 조작적 수준으로 제시하고, 탐구 활동을 구성하기 위한 기준을 마련한 필요가 있음을 시사한다.

이 연구는 중학생의 과학에 대한 흥미를 높이고 탐구 능력을 향상시킬 수 있는 지구과학 모듈의 개발을 목적으로 수행되었다. 모듈은 학생들이 구체적인 상황을 통해 탐구 과정 기능을 학습할 수 있는 탐구 기능 중심 모듈로 개발하였다. 하나의 모듈은 여러 개의 활동으로 구성되며, 각 활동들은 목표한 탐구 과정 기능에 초점을 맞추어 개발되었고, 활동의 수행을 통해 학습의 효과가 극대화 되도록 하였다. 현장 교사 웍샵과 두 차례의 현장 적용을 통하여 개발된 모듈의 효율성을 평가하였다. 교사들은 모듈의 활동들이 학생들의 흥미를 높이는 데 도움이 되며, 모듈의 활동을 통해 학생들의 탐구 기능이 향상될 것이라고 평가하였다. 학생들은 모듈의 활동들이 재미있으며, 자신들이 직접 활동하고 체험할 수 있는 점이 좋았다고 응답하였다. 모듈을 이용한 수업은 학생 중심으로 이루어졌으며, 교사는 모듈 활동의 결과물을 통해 학생의 성취 수준을 쉽게 진단하고 적절한 피드백을 제공해 주는 것이 가능하다. 따라서 이 연구에서 개발된 모듈의 학습을 통해 학생들의 탐구 능력이 향상될 것으로 기대된다.

본 연구는 중 ·고등학교 과학 교사를 대상으로 탐구 학습에 관한 인식을 조사하고 교사 수준의 탐구 학습 실태를 조사하기 위한 것이다. 탐구 학습 인식에 관한 설문지를 개발하여 서울교육과학연구원의 실험 연수에 참여한 서울지역 중 · 고등학교 과학 교사를 대상으로 조사한 결과에 의하면, 교사들은 과학 교육의 중요한 목표가 과학에 대한 흥미를 높이는 것이라고 생각하고 있으며, 실생활과 관련된 소재를 수업에 활용하는 것으로 조사되었다. 대부분의 교사가 탐구 학습을 학습자 중심의 열린 탐구 학습에 대한 인식하고 있었고, 대학 입시 제도, 탐구수업 보조 자료의 부족, 학생들의 의지 부족, 교사들의 탐구 학습에 대한 인식의 부족 등이 탐구 학습의 실현을 저해하는 요인으로 조사되었다.