STEAM과 공학교육

백윤수,Baek, Yun-Su 한국공학교육학회 2019 공학교육동향 Vol.26 No.4

3자유도 모터 제어를 위한 철심 솔레노이드 특성의 실험적 해석에 관한 연구

백윤수,박준혁,Baek, Yoon-Su,Park, Joon-Hyuk 대한기계학회 2001 大韓機械學會論文集A Vol.25 No.9

In this paper, the experimental modeling of the force between permanent magnet and iron-core solenoid is suggested for more accurate control of 3 D.O.F. motor using the electromagnetic force. In the case of iron-core solenoid, the general equation of solenoid cant be used simply because of its nonlinearity. Therefore, the magnetic flux density is estimated through the concept of equivalent permanent magnet. The force distribution between permanent magnet and iron-core solenoid is more dependent on the magnetization of iron core caused by the permanent magnet than any other parameters. Therefore, the equation of the force estimation between these magnetic systems can be modeled by the experimental function of the magnetization of iron core. Especially, if the distance between iron-core solenoid and permanent magnet is far enough, the force equation through experiment can be expressed from only the current of coil and the distance between iron-core solenoid and permanent magnet. It means that Coulombs law can be used for magnetic systems and it is validated through the experiment. Therefore, force calibration is performed by the concept of Coulombs law.

전자석의 자기력 제어를 이용한 구형 3 자유도 액추에이터의 설계 및 제어

백윤수,양창일,박준혁,Baek, Yun-Su,Yang, Chang-Il,Park, Jun-Hyeok 대한기계학회 2001 大韓機械學會論文集A Vol.25 No.9

In this paper, 3 D.O.F. actuator, which has three degrees of freedom in one joint, is proposed. The proposed 3 D.O.F. spherical actuator is composed of the rotor and atator. The upper plate of the stator supports the rotor and five electromagnets are located at the base of the stator. The rotor has two permanent magnets, and each rotational axis of the rotor gimbal system is supported by the bearing. To find out the governing equations for the torque generation, Coulombs law and Lorentz force with respect to magnetism is applied. As the experimental results, if the distance between electromagnet and permanent maget is far enough, the force between these magnets can be expressed from current of coils and z-axial distance. For the purpose of control 3 D.O.F. actuator, PID control law is applied. The experimental results are presented to show the validity of the proposed 3 D.O.F. actuator.

링크 암에 대한 비선형 변환 제어 이론의 응용 연구

백윤수(Y.S.Baek),양창일(C.I.Yang) Korean Society for Precision Engineering 1996 한국정밀공학회지 Vol.13 No.2

우리나라 STEAM 교육의 방향

백윤수(Baek Yoon Su),박현주(Park Hyun Ju),김영민(Kim Young min),노석구(Noh Suk Goo),박종윤(Park Jong Yoon),이주연(Lee Joo yon),정진수(Jeong Jin Su),최유현(Choi You hyun),한혜숙(Han Hye sook) 학습자중심교과교육학회 2011 학습자중심교과교육연구 Vol.11 No.4

최근 우리나라를 포함한 여러 나라의 과학, 기술 관련 교육 분야에서 많은 관심을 받고 있는 STEAM(science, technology, engineering, arts, mathematics) 교육은 미래 과학기술 사회가 요구하는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 다양한 분야의 융합적 지식을 기반으로 학생들의 과학기술에 대한 이해·흥미·잠재력을 제고하여 창의성, 직관력, 감성과 예술적 감각의 신장을 포함하는 총체적인 접근에 기초하고 있다. 본 연구자들은 우리나라의 교육 환경과 실정에 맞는 STEAM 교육의 방향에 대해서 제언하고자 연구를 수행하였고, 우리나라 과학기술교육의 문제점을 최소화 하고 학생들의 과학기술공학에 대한 흥미와 동기 유발, 효능감 등의 극대화 및 창의·인성 교육을 포함한 한국형 융합인재교육의 유형으로 4C-STEAM 유형을 제안한다. 4C-STEAM 교육은 융합적 지식 및 개념 형성과 창의성을 가지고 다른 사람과의 소통과 배려를 추구하기 때문에 우리나라 교육에 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다. STEAM Education refers enhancing science, technology, engineering, arts and mathematics by interdisciplinary approach. STEAM Education fosters integrative STEM education with artistic perspectives. Korean students have high academic achievement in math and science, but show low self-efficacy and interest in them. We highlight the affective aspect of science-technology-mathematics education on STEAM, 4C-STEAM stands for convergence, creativity, communication, and caring. The key elements of STEAM are creative design and emotional touch. STEAM education will help students: To possess integrative understanding and problem-solving ability in STEAM subject areas to become competent citizens in future society; to have interest and curiosity in STEAM subject areas to bring high self-efficacy and strong motivation; and to be considerate of others feelings.

수직다관절 매니퓰레이터에 대한 비선형 되먹임제어의 응용

백윤수(Y. S. Baek),양창일(C. I. Yang),엄호성(H. S. Aum) Korean Society for Precision Engineering 1995 한국정밀공학회지 Vol.12 No.9

대학 신입생 공학설계과목을 통한 창의성 교육의 성과

백윤수(Yoon Su Baek),이준환(Junhwan Lee),김은태(Euntai Kim),오경주(Kyong Joo Oh),박정선(Chungseon Park),정지범(Jibum Chung) 한국공학교육학회 2006 공학교육연구 Vol.9 No.2

본 연구는 주로 공과대학 대학생들을 중심으로, 대학생들의 창의성을 측정 · 평가하고, 이를 바탕으로 학생들의 창의성을 증진시키는 교육과정을 마련하기 위한 창의성의 공학적 응용 기반 연구의 일환으로 진행되었다. 본 연구의 목적은 창의적 문제해결 능력을 각 전공의 특성에 맞게 통합하여 교육하는 학과 통합적 프로그램(integrated program) 형식의 상상설계공학의 학습성과를 창의성과 성격유형적인 면에서 분석하는 것이다. 상상설계공학은 아이디어 창출, 특허출원, 설계, 제품 개발, 마케팅에 대한 정보를 습득하고 그 활용 방법에 대해 학습하였으며 이를 토대로 제품 개발을 위한 아이디어 창출능력을 기르고 문제해결 능력을 강화할 수 있도록 하였다. 본 연구의 학습성과는 창의성 측정도구인 TTCT 도형 검사와 성격유형검사인 MBTI를 이용하여 측정하였다. 그 결과, 첫째, 상상설계공학수업에 참여한 학생들의 TTCT 창의성 지수는 통계적으로 유의하게 상승하였고, 둘째, 상상설계공학수업에 참여한 학생들의 MBTI 성격 유형 선호지표 점수에 통계적으로 유의미한 변화가 있었으며, 그 방향은 보다 외향적(E)으 로, 보다 감정적(F)으로, 보다 인식적(P)이었다. 이러한 결과를 바탕으로 분석해 볼 때, 상상설계공학 수업이 학생들의 창의성 계발에 도움이 된 것으로 판단된다. This study is a part of the research on measuring and developing the creativity of college students, especially of engineering college students. This study was done in the class of imaginative design engineering which was a creativity training program integrated with engineering majors, including idea generation skills, creative problem solving, patent applications, design, manufacturing and marketing. Participants in this program were 75 freshman strudetns in engineering college. The achievements in this program were measured by the figural form of TTCT(Torrance Tests of Creative Thinking), as well as MBTI(Myers-Briggs Type Indicator). The results are as follows. First, TTCT scores of the participants in imaginetive design engineering increased significantly. Second, type indicator scores of MBTI varied significantly, to the directions of extrovert, feeling, and perception. Therefore, according to the results of this study, we can conclude the imaginative design engineering class had significant positive effects on the creativity of the engineering students.

이공계 우수 대학생 집단의 창의성과 학업 성적

정지범,백윤수,문일,Chung Ji-Bum,Baek Yoon-Su,Moon Il 한국공학교육학회 2004 공학교육연구 Vol.7 No.4

The purpose of this study was to investigate the creative characteristics of the scientifically gifted university students and the relationship between creativity and introductory engineering courses. Torrance Test of Creative Thinking(TTCT) verbal and figural forms were administered to the two groups of students, scientifically gifted students and general students. The TTCT results and their first year grade point average(GPA) were analysed by t-test method and Pearson's correlation analysis. The major findings are, (1) general students group got higher scores in some factors such as flexibility of verbal form TTCT, but significant differences between the two groups were generally not found, and (2) the factors such as the originality of figural form TTCT showed small positive correlation with GPA, but the other factors were barely related to GPA. 본 연구의 목적은 이공계 우수대학생들의 창의적 특성을 파악하고, 현행 공학기초교육과정이 학생들이 창의성과 어떤 관련이 있는지 알아보는데 있다. 이를 위해 공과대학생을 수학 과학 능력이 뛰어난 우수학생집단과 일반학생집단으로 나누고, 두 집단에 각각 TTCT 도형 언어 검사를 실시하여 비교하였고, 1학년 때의 평균학점(GPA)과의 상관관계를 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, TTCT 검사 결과, 우수학생집단과 일반학생집단의 대부분의 창의성 요인 점수 간에 유의미한 차이가 없었으나, 언어검사의 융통성과 같은 몇몇 요인의 경우에는 일반학생들이 더 높은 점수를 얻었다. 둘째, 평균학점과의 상관관계를 분석한 결과, 도형검사의 독창성의 경우 평균학점과 약한 양의 상관을 보이고 있으나, 그 밖의 다른 요인들은 전반적으로 상관이 없는 것으로 판명되었다.

전자기력 조합에 기초한 평면 구동기를 이용한 자기 부상 방식 초정밀 스테이지

정광석,백윤수,Jeong, Gwang-Seok,Baek, Yun-Su 대한기계학회 2001 大韓機械學會論文集A Vol.25 No.11

In this Paper, we suggest the precision stage using a novel non-contact planar actuator that utilizes an interaction between an array type of air-core solenoids and permanent magnets. The former with axes arranged in the mutually orthogonal direction is fixed on the stator and the latter with the same polar direction is attached below the stage. The promising magnetic structure has little uncertainty such as hysteresis loss caused by ferromagnetic material, then it is simple to quantify the magnetic phenomenon. And all the magnetic forces are transmitted through narrow air-gap between the coil and the permanent magnet, therefore the structure can be highly compacted. Furthermore, the stage or plate can be perfectly isolated from the stator without any wire connection, leading to diminish the generating possibility of wear particles due to mechanical contact. Then. it is estimated that the proposed operating principle is very suitable for work requiring high accuracy and cleanness. or general-purpose nano stage. The main issues rebated to the plate driving are discussed here.

자기 부상 방식 구동원리를 이용한 다자유도 정밀 위치 시스템의 최적 설계, 모델링 및 제어에 관한 연구

정광석,백윤수,Jeong, Gwang-Seok,Baek, Yun-Su 대한기계학회 2001 大韓機械學會論文集A Vol.25 No.5

The multi degree of freedom system using magnetic levitation has been implemented successfully. Differently from another noncontact systems, the developed system was focused on the maximization of the system stiffness under the constraint of a limited input. The variation of a relative adopting point between the magnetic pair, its location on the fixed base, and the selection of optimal specifications for the main active magnetic elements give us another chance to realize the increased robustness against external disturbances with the less control inputs. In this paper, the overall development procedures are given including the optimal design, the dynamic modeling, the various control tests, and the main issues to be solved.