Tm-Nd-Yb 이온과 Er-Pr-Yb 이온이 도핑된 oxyfluoride 유리-세라믹의 적외선으로부터 가시광선으로의 상방 전환

송수아 충북대학교 2014 국내석사

본 연구는 CaF2 나노결정을 포함하는 유리-세라믹(SiO2-Al2O3-CaF2-CaCO3)에 Er3+, Pr3+, Yb3+과 Tm3+, Nd3+, Yb3+ 이온들을 도핑하여 적외선으로부터 자외선-가시광선 상방전환 형광특성을 분석하였고 시료의 나노결정 상을 XRD와 TEM으로 분석하였다. Er-Pr-Yb의 시스템에서 798 nm 의 여기광에 의한 Er-Pr-Yb로 삼중도핑된 시료의 전반적인 상방전환 형광 세기는 Er-Yb이 도핑된 시료보다 약했지만 대조적으로 녹색 형광이 적색 형광보다 매우 크게 나타났고 이에 대한 메카니즘을 설명하였다. 980 nm 여기광에 의한 형광 역시 삼중도핑된 시료에서 더 약한 형광이 발생했으나 Yb농도를 증가시킴으로써 형광의 세기를 크게 향상시켰고 녹색 형광이 적색형광보다 매우 크게 발생하였다. 또한 980 nm 와 1550 nm의 여기광을 동시에 사용하여 발생한 상방전환 형광특성을 비교분석하였다. Tm-Nd-Yb의 시스템에서의 798 nm의 여기광에 의한 상방전환 형광세기는 Tm-Nd-Yb > Tm-Nd > Tm-Yb > NdYb > Nd > Tm 순서로 나타났다. Tm이 포함된 시료에서는 모두 Tm의 청색 형광이 가장 강하게 나타났고 이에 대한 메카니즘을 설명하였다. Tm-Nd 시료에서는 Nd로부터 Tm으로 효과적인 에너지 전달이 이루어져 Tm-Yb보다 강한 Tm형광을 관측하였다. NdYb 가 도핑 된 유리-세라믹은 Yb로부터 Nd로의 에너지 전달로 매우 향상된 상방전환형광을 얻을 수 있었으며 자세히 연구된 것은 처음이다. 980 nm 여기광을 사용하였을 때 TmYb시료로부터 800nm에서 매우 강한 Tm 이온의 형광이 발생하였고 이와 대조적으로 TmNdYb 시료에서는 근적외선에서 Tm 대신 Nd이온으로부터의 형광이 강하게 발생하였다. 이러한 상방전환 발생 메카니즘을 직접 전달과 역 전달 그리고 여기상태흡수와 교차이완 과정 등을 사용하여 설명하였다. We synthesized Er3+, Pr3+, Yb3+ and Tm3+, Nd3+, Yb3+ triply-doped oxyfluoride glass-ceramics containing CaF2 nanocrystals by proper thermal treatment, and investigated spectroscopic characteristics of near-infrared to visible upconversion and nanocrystal formation by using XRD, TEM. We compared upconversion characteristics of Er, Pr, ErYb, PrYb, ErPr and Er-Pr-Yb doped glass ceramics under 798 or 980 nm excitation. The green emission was stronger then red emission in Er-Pr-Yb system under 798 or 980 nm excitation, contrast to the Er-Yb system. The visible upconversion intensity of Er-Pr-Yb was around 60 times enhanced by increased Yb3+ ions concentration. We also compared the upconversion in triply doped glass-ceramic of 980 nm excitation with those of simultaneous excitation of 980 nm and 1550 nm laser diodes. We also investigated Tm-Nd-Yb system and explained the mechanism of the system. Glass-ceramics has shown strong blue emission orderly Tm-Nd-Yb > Tm-Nd > Tm-Yb > Nd-Yb > Nd > Tm, especially glass-ceramics including Tm have shown the strongest blue emission. The Tm-Nd doped glass-ceramics showed much stronger blue emission of Tm than Tm-Yb due to the effective energy transfer from Nd to Tm. In the Nd-Yb doped glass-ceramic, the enhanced visible UC was also observed due to the back transfer from Yb3+ ions. Under 980 nm excitation of Yb3+ ions, the triply doped glass-ceramics showed also enhanced visible up-conversion emission than the TmNdYd when the concentrations of Yb3+ ions are increased. Detailed up-conversion mechanisms for observed emissions were suggested by using energy transfer, back transfer, ESA and CR processes.

ADHD아동의 개인화된 예측추론능력

송수아 단국대학교 대학원 2016 국내석사

본 연구는 개인의 특성정보가 포함 된 전제문장을 듣고 타인의 행동을 예측하는 개인화된 예측추론능력을 ADHD아동 집단과 일반아동 집단을 대상으로 두 집단 간의 차이가 있는지 알아보고자 하였다. 그리고 두 집단의 개인화된 예측추론과제응답의 분석을 통해 ADHD아동의 개인화된 예측추론 오류특성을 알아보았다. 연구대상은 정상지능과 정상언어능력을 가진 ADHD아동 10명과 일반아동10명으로, 총 20명에게 과제를 실시하였다. 본 연구의 과제는 총 18문항으로, 2개의 전제문장과 2개의 예측추론 질문으로 구성되어 있다. 전제문장의 내용은 개인의 특성정보를 나타내는 문장으로 개인의 행동특성 정보는 6개의 성격특성(긍정적-예의바른, 정직한, 부지런한, 부정적-버릇없는, 심술궂은, 욕심쟁이)으로 구성되었다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. ADHD아동 집단과 일반아동 집단의 개인화된 예측추론과제 수행 결과 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다. ADHD아동은 일반아동에 비해 개인화된 예측추론을 하는데 어려움이 있는 것으로 나타났다. 또한 개인화된 예측추론과제 수행의 오류빈도와 오류유형 분석을 통해 ADHD 집단 아동은 ‘엉뚱한/빗나간 응답’이 높게 출현되었고, 일반아동 집단에서는 ‘상황추론’이 높게 출현했다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과로 ADHD아동은 지능이 또래 아이들과 비슷하고 표준화된 언어검사에서 드러나는 문제가 없다 하더라도 일반아동에 비해 개인화된 예측추론을 하는 것에 어려움을 보이며, 이는 ADHD아동이 또래관계를 결정하는데 중요한 요소인 개인특성정보를 고려하여 다른 사람의 행동을 예측하는 개인화된 예측추론능력에 부족함이 있음을 시사 하였다.

자율주행 코딩을 활용한 초등학교 인공지능 윤리교육 수업방안 연구 : 블렌디드 학습과 정의 추론을 중심으로

송수아 경상국립대학교 교육대학원 2022 국내석사

이 연구의 목적은 콜버그의 도덕성 발달 이론과 도덕적 딜레마 토론을 활용하여 블렌디드 학습 상황 안에서 자율주행 코딩과 윤리교육을 융합할 수 있는 수업방안을 마련하는 데 있다. 인공지능이 생활 전반에 영향을 미치는 사회에서 인공지능 윤리는 인공지능 기술의 역기능을 방지하기 위한 안전장치로 기능한다. 각국의 인공지능 윤리교육 또한 같은 맥락으로 구체적인 연구가 진행되고 있다. 하지만 국내의 인공지능 윤리교육 경우 다음과 같은 제한점이 존재한다. 첫째, 2015 개정 교육과정상 초등학교급의 인공지능 윤리교육이 존재하지 않는다. 둘째, 2022 개정교육과정상 인공지능 윤리교육의 구체적 방향 설정이 없다. 셋째, 인공지능 윤리교육의 현장 적용을 위한 구체적인 융·복합적 교수설계가 없다. 이 연구는 이와 같은 제한점을 지닌 학교현장의 인공지능 윤리교육을 위해 수행되었으며 제시한 연구 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 연구 문제를 설정하였다. 첫째, 초등 AI 융합교육의 맥락에서 블렌디드 학습 및 정의 추론을 기반으로하는 자율주행 코딩이 필요한 이유는 무엇인가? 둘째, 초등 AI 융합교육의 맥락에서 블렌디드 학습 및 정의 추론을 기반으로 자율주행 코딩을 윤리 수업에 활용하는 방안은 무엇인가? 셋째, AI 융합교육에서 인공지능을 활용한 윤리교육은 향후 국가 교육과정과 어떻게 연계할 것인가? 이를 위하여 본 연구에서는 선행연구 및 현행자료에 대한 광범위한 문헌조사를 실시한 뒤 수업방안 연구를 위해 G시에 위치하고 있는 초등학교 5학년 학생 12명을 대상으로 질적 사례연구를 수행하였다. 본 연구에서 수행한 질적 사례연구의 주요 결과는 다음과 같다. 먼저 하인츠 딜레마 토론의 경우 ‘관점채택의 확장’을 보였다.토론 초반 학생들의 행동근거는 대부분 처벌의 회피 혹은 개인의 이익에 있었다. 하지만 토론 후반에서 학생들은 사회 전체의 선을 위하여 사회의 구성원이 법을 지켜야한다며 개인주의로서의 도덕선택을 넘어서는 모습을 보여주었다. 또한 트롤리 딜레마 토론의 경우도 개인의 이해관계에서 ‘사회규칙이나 생명’을 행동기준으로 선택하는 양상을 관찰할 수 있었다. 사회적 쟁점으로 연결될 수 있는 문제에 관해 토론하는 과정에서 학생들은 자신들이 지향해야 할 삶의 모습에 대하여 주체적으로 생각할 수 있었다. 블렌디드 학습은 먼저 ‘온라인 학습과 코딩학습의 연계를 용이’하게 했다. 인공지능기술이해에 대한 수업시수의 절대적 부족을 온라인 학습을 통해 해결하였으며 블록코딩에 대한 학습공유를 통하여 학생들은 코딩학습을 더 수월하게 진행하였다. 또한 블렌디드 학습은 ‘자기주도적 학습에 효과’적이었다. 학습 내용에 대한 주도적인 이해가 수업에 대한 학생의 흥미 및 집중도를 높였으며 온라인 학습이 오프라인 학습을 더욱 풍부하게 만들었다. 인공지능 윤리 수업은 ‘의도를 반영한 머신러닝과 코드들이 나타남’을 통해 효과성을 볼 수 있었다. 윤리매트릭스 활동을 통해 만든 새로운 딜레마로 자율주행기술을 코딩하여 산출물을 발표하는 것이 수업방안의 후반부 내용이었다. 학생들은 자신의 딜레마 상황 안에서 자동차를 의도를 가지고 움직여야 했다. 윤리와 융합하지 않은 단순 코딩수업의 경우와 다르게 융합수업에서 학생들은 피해야할 대상이 정해지자 코딩을 정확하고 자세하게 하려는 경향을 보였다. 피해자로 표현되는 오브젝트를 제거하는 것에 감정을 이입하였으며 대상을 최대한 보호해 다치지 않도록 코드를 작성하는 모습을 보였다. 이렇게 의도를 반영하기 위한 코딩을 위하여 평소에 쓰지 않는 코드를 쓰거나 쓰던 코드라도 다른 의도를 반영한 조건 코드를 선택하는 모습을 보였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 본 연구에서는 연구 문제에 대하여 다음과 같은 논의 및 결론을 제시한다. 첫째, 블렌디드 학습은 자기주도적 학습에 효과가 있었다. 또한 블렌디드 학습의 특성상 학생의 수업 개별화가 가능했으며 수업시수에 쫓기지 않고 관심 주제에 대하여 심도깊은 고민이 가능했다. 또한 딜레마토론·윤리매트릭스 활동으로 수행되는 정의 추론 역시 학생들의 도덕적 추론 및 판단 능력에 긍정적인 영향을 주었다. 소프트웨어 원리학습과 인공지능 윤리교육의 일원화가 이루어진 단적인 모습으로 윤리적 감수성이 인공지능 기술교육과 결합하였음을 알 수 있었다. 둘째, 자율주행 코딩을 활용한 윤리 수업방안 개발을 위하여 국내외 인공지능 윤리 이슈와 가이드라인, 2015 개정 교육과정, 관련 교과 성취기준을 분석하였다. 이를 기반으로 블렌디드 기반 인공지능 수업방안 개발기준을 선정하였고 차시별 학습주제, 활동내용, 수업형태를 정하였다. 도덕적 딜레마토론, 인공지능이해, 윤리 매트릭스, 코딩-산출물 발표로 활동을 크게 나누었다. 도덕적 딜레마 토론에서는 역할채택을 통해 인공지능 윤리기준에 대한 정당화 근거를 찾았다. 윤리매트릭스 활동은 문제해결 참여 과정에서 윤리적 알고리즘 기준에 대한 통찰력을 키울 수 있게 하였다. 코딩을 통한 산출물 발표는 수업 전반에 걸친 결과물을 바탕으로 학생들의 인공지능 이해도 및 활용능력, 윤리적 판단력을 판단할 수 있었다. 셋째, 2022 개정 교육과정은 2015 개정 교육과정이 가진 한계점을 뛰어넘지 못하는 모습을 보였다. 인공지능의 기술적 이해 및 소프트웨어 원리학습과 인공지능 윤리교육의 이분법적 구분이 해결되지 않았다. 또 교과와의 융합·연계 활동에서도 수학, 과학 교과가 중심이 되어 인공지능 윤리를 통한 도덕발달을 꾀하기에는 어려움이 있었다. 이러한 상황에서 향후 학교현장의 인공지능 윤리교육을 위한 몇 가지 과제를 설정해보고자 한다. 첫째, 인공지능 윤리를 인공지능 기술교과의 하위범주로 두지 않고 다양한 학교급과 교과에 융합할 수 있도록 교육과정을 재구성하는 것이 필요하다. 둘째, 인공지능 윤리교육을 학교현장에서 실시할 수 있도록 교사 역량 개발 기회가 주어져야 한다. 셋째, 인공지능의 이해 및 활용을 주제로 윤리적인 측면을 통합적으로 다루는 더 다양한 교수방법 및 학습활동 개발이 필요하다. This dissertation aims to prepare a class plan that can fuse self-driving coding into ethics education in a blended learning situation by utilizing Kohlberg's moral development theory of moral dilemma discussion on justice. In a society where artificial intelligence(AI) affects life as a whole, AI ethics functions as a safety device to prevent adverse functions of AI technology and its importance in education is also emphasized in many countries. In Korea, however, there are some problems in AI ethics education. First, any element of AI ethics has not been reflected into the 2015 revised national curriculum of the elementary school level. Second, there is no specific direction and specialized process for AI ethics education in the 2022 revised national curriculum. Third, no specific convergence and complex instructional design is considered in the application of AI ethics education to various fields. This study was conducted for AI ethics education in elementary school classes with such limitations, and the following research questions were set up to achieve the suggested research purpose. First, why is self-driving coding based on blended learning and justice reasoning necessary in the context of elementary AI convergence education? Second, in the context of elementary AI convergence education, what is the plan to use self-driving coding in ethics classes based on blended learning and justice reasoning? Third, how will AI ethics education be linked to AI convergence education in the 2022 revised national curriculum? To this end, in this study, by conducting an extensive literature survey on previous studies and current data, a qualitative case study was conducted on 12 fifth-grade elementary school students located in G-city for class plan research. The main results of the qualitative case study conducted in this study are as follows. First of all, in the case of the Heinz dilemma debate, there was an 'expansion of the point of view adoption'. At the beginning of the discussion, most of the students' behavioral grounds were in the avoidance of punishment or individual interests. However, in the latter part of the debate, students showed that members of society should obey the law for the good of society as a whole, going beyond moral choices as an individualism. In the case of the trolley dilemma debate, it was also possible to observe the pattern of selecting 'social rules or life' as the standard of action in individual interests. In the process of discussing issues that can lead to social issues, students were able to think independently about the appearance of life they should pursue. Blended learning first made it 'easy to link online learning with coding learning'. The absolute lack of class hours on AI technology understanding was solved through online learning, and students proceeded coding learning more easily through learning sharing on block coding. In addition, blended learning was 'effective for self-directed learning'. A leading understanding of learning content increased students' interest and concentration in class, and online learning made offline learning more abundant. AI ethics classes were effective through 'machine learning and codes reflecting intention'. The content of the second half of the class plan was to present the output by coding autonomous driving technology with a new dilemma created through ethical matrix activities. Students had to move their cars with intent within their dilemma situations. Unlike simple coding classes that did not converge with ethics, students tended to code accurately and in detail when the objects to be avoided were determined in the convergence class. Emotions were immersed in removing objects represented as victims, and code was written to protect the object as much as possible so that it was not hurt. For coding to reflect this intention, even though a code that is not normally used or was used, a conditional code that reflects other intentions was selected. Based on these research results in this dissertation, I would make discussions and conclusions on research issues as follows. First, blended learning was effective in self-directed learning. In addition, due to the nature of blended learning, it was possible to individualize students' classes, and it was possible to think deeply about topics of interest without being chased by the number of classes. Furthermore, justice reasoning performed through dilemma discussion and ethical matrix activities also had a positive effect on students' moral reasoning and judgment ability. It can be seen that ethical sensitivity was combined with AI technology education in the form of unified software principle learning and AI ethics education. Second, in order to develop an ethical class plan using autonomous driving coding, domestic and foreign AI ethical issues and guidelines, the 2015 revised curriculum, and related subject achievement standards were analyzed. Based on this, the standards for developing blended-based AI teaching methods were selected, and learning topics, activity contents and class types were determined for each time. The activities were largely divided into moral dilemma discussions, AI understanding, ethical matrix, and coding-output presentations. In the moral dilemma debate, the justification for AI ethical standards was found through role adoption. Ethical matrix activities allowed insight into ethical algorithm standards to be developed in the process of participating in problem-solving. The presentation of outputs through coding was able to judge students' understanding of AI, ability to use it, and ethical judgment based on the results throughout the class. Third, the 2022 revised curriculum did not exceed the limitations of the 2015 revised curriculum. The dichotomous distinction between technical understanding of AI and software principles learning and AI ethics education has not been resolved. In addition, it was difficult to develop morality through AI ethics with informatics, mathematics and science subjects centered on convergence and linkage activities with subjects. In this situation, I would like to set up some tasks for AI ethics education in the school field in the future. First, it is necessary to reorganize the curriculum so that AI ethics can be fused to various school levels and subjects without placing it as a subcategory of AI technology subjects. Second, opportunities for teacher competency development should be provided so that AI ethics education can be conducted in the school field. Third, it is necessary to develop more diverse teaching methods and learning activities that integrate ethical aspects under the theme of understanding and using AI.

한국판 수면 상태 지표(Sleep Condition Indicator, SCI)의 타당화 연구 : 불면 장애를 동반한 폐쇄성 수면 무호흡증 환자를 대상으로

송수아 성신여자대학교 일반대학원 2024 국내석사

본 연구는 한국판 수면 상태 지표(Sleep Condition Indicator, SCI)의 신뢰도와 타당도를 확인하고, 최적의 절단점을 탐색하기 위한 타당화 연구이다. 이를 위해 한국판 SCI, PSQI(Pittsburgh Sleep Quality Index), ISI(Insomnia Sleep Index), SSS(Stanford Sleepiness Scale), ESS(Epworth Sleepiness Scale), BDI-II(Beck Depression Inventory-II), FIRST(Ford Insomnia Response to Stress Test Questionnaire) 및 수면다원검사(polysomnography)를 실시하였다. 대학교 병원에서 폐쇄성 수면 무호흡증(Obstructive Sleep Apnea, OSA) 진단을 받은 214명의 자료가 수집되었으며, 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 인구통계학적 분석 결과 연구참여자의 평균 나이는 52.94(SD=14.06)세였으며 남성 비율은 74.8%(n=160)였다. 수면다원검사를 통해 산출된 총 수면 시간은 334.21(SD=72.46)분이었으며, 평균 무호흡-저호흡 지수(Apnea-Hypopnea Index, AHI)는 35.05(SD=23.21)로 중증도 이상의 폐쇄성 수면 무호흡증 환자들로 구성되었다. 둘째, 한국판 SCI의 신뢰도를 검증하기 위해 내적 일치도를 산출하고 문항별 총 상관계수를 확인하였다. 그 결과 Cronbach’s alpha가 0.88로 높은 신뢰도 수준이었으며, 문항별 평균 총 상관계수가 0.656(0.463-0.783)으로 문항 간 유사한 개념을 측정함을 확인하였다. 셋째, 한국판 SCI의 요인 구조를 확인하기 위해 확인적 요인분석을 실시하였다. 분석 결과, 한국판 SCI는 ‘수면 양상’과 ‘수면 관련 영향’의 두 개의 요인 구조에 적합함을 확인하였으며(RMSEA=.081, CFI=.976, TLI=.964, SRMR=.037), ‘수면 양상’ 요인에는 다섯 개의 문항(1, 2, 3, 4, 8)이, ‘수면 관련 영향’에는 세 개의 문항(5, 6, 7)이 포함됨을 확인하였다. 넷째, 한국판 SCI와 PSQI, ISI, SSS, ESS, BDI, FIRST 간 상관 분석을 실시한 결과, 유의한 상관이 확인되어 수렴 타당도를 검증하였다(ps<.01). 2개의 문항(2, 8)으로 구성된 단축형 척도인 SCI-02와 SCI 간 상관분석 결과 유의한 정적 상관관계(r=0.913, p<.001)가 확인되어 동시 타당도를 입증하였다. 마지막으로 ROC(Receiver Operating Characteristic) 분석을 실시하여 한국판 SCI의 검사 도구로서의 정확도(Area Under the Curve=0.92)를 확인하고, Youden’s Index를 통해 최적의 절단점을 확인한 결과 13.99점으로 나타나 최종적으로 13점으로 선정하였다(민감도 86.1%, 특이도 81.8%). SCI 13점을 기준으로 연구참여자 중 불면 장애 임상군 비율을 확인한 결과 전체 참여자의 38.3%(n=82)가 불면 장애 임상군에 해당하는 것으로 확인되었다. 위 결과들을 바탕으로 한국판 SCI가 OSA 환자에서 불면 장애를 평가하기에 신뢰롭고 타당한 도구임을 입증하였으며, SCI-02 역시 신속하게 불면 장애를 선별해야 하는 상황에서 효율적인 도구로 사용될 수 있음을 시사하였다. 이러한 연구 결과를 종합하여 본 연구의 의의 및 제한점과 후속 연구를 위한 제언에 대해 논의하였다. This study aimed to validate the Korean version of the Sleep Condition Indicator (SCI) and determine optimal cut-off points. The SCI, along with the Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI), Insomnia Sleep Index (ISI), Stanford Sleepiness Scale (SSS), Epworth Sleepiness Scale (ESS), Beck Depression Inventory-II (BDI-II), Ford Insomnia Response to Stress Test Questionnaire (FIRST), and polysomnography, was administered to 214 patients diagnosed with obstructive sleep apnea (OSA) at a university hopsital-based sleep clinic in Seoul, South Korea. Demographic analysis revealed a mean age of 52.94 (SD=14.06) years and males were 74.8% (n=160). Total sleep time calculated through polysomnography was 334.21 (SD=72.46) minutes, and the average Apnea-Hypopnea Index (AHI) was 35.05 (SD=23.21). Internal consistency was adequate: Cronbach's alpha was 0.88, and the average total correlation coefficient per item was 0.656 (range: 0.463-0.783), confirming conceptual consistency. Confirmatory factor analysis indicated that the Korean version of the SCI comprised of two factor structures, 'sleep patterns' and 'daytime impact’ (RMSEA=.081, CFI=.976, TLI=.964, SRMR=.037). The 'sleep patterns' factor included items 1, 2, 3, 4, and 8, while the 'daytime impact' factor included items 5, 6, and 7. Correlation analysis between the Korean version of the SCI and the PSQI, ISI, SSS, ESS, BDI, and FIRST indicated significant correlations (ps<.01), confirming convergent validity. The correlation analysis between SCI-02 and SCI showed a statistically significant correlation (r=0.913, p<.001), confirming concurrent validity. ROC analysis confirmed the Korean version of the SCI's accuracy as a screening tool (AUC=0.92). The optimal cut-off point was determined as 13.99 points, and a final cut-off of 13 points (sensitivity 86.1%, specificity 81.8%) was selected. With an SCI score of 13, 38.3% (n=82) of all participants were identified as having clinical levels of insomnia. In conclusion, the Korean version of the SCI was proved reliable and valid for assessing insomnia in OSA patients and that the SCI-02 can be used as an efficient tool in situations where quick screen for insomnia is necessary. However, the exclusion of early awakening-related questions may necessitate additional considerations for future use, aligning with DSM-5 criteria for insomnia. The study discusses the significance and limitations of a validation analysis of the Korean version of the SCI in patients with OSA and offers suggestions for future research.

SAR 군집위성의 성능지수 및 영상촬영능력 분석

송수아 韓國航空大學校 2019 국내박사

불특정 지역에서 이동하는 이동식미사일발사대(TEL)와 같은 ‘시한성 긴급표적(TCT; Time Critical Target)’에 대한 선제타격을 위해서는 관심지역(AoI)에서의 발사징후를 포착하는 탐지능력과 발사장소에서 최종 발사대기를 하는 TCT에 대한 식별능력이 중요하다. 탐지성능의 극대화를 위해서는 성능지수(재방문주기, 시스템응답주기 등)의 극대화를 위해 가능한 한 다수의 군집위성 전개가 필요하다. 본 연구에서는 먼저 4기의 고성능 SAR(Synthetic Aperture Radar) 군집위성[Case 1]과 6~48기의 소형 SAR 군집위성[Case 2] 전개 시 재방문주기와 응답주기의 특성을 분석하였다. 재방문주기는 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대해 분석하였으며, 응답주기는 고정표적을 식별(고정표적의 경우 이미 위치를 알기 때문에 탐지기능이 불필요)하는 [시나리오 1]과 이동표적을 탐지 및 식별하는 [시나리오 2]로 분류하여 분석을 수행하였다. 특히, [시나리오 2]의 TCT 탐지임무 운용에 대한 응답주기 분석은 특정 면적에 대한 관측 누적 커버리지의 최적화 분석을 통해 수행하였다. 그리고 탐지임무의 최적 성능을 위한 군집궤도의 형상을 분석하였다. 4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1]의 경우, 1개 궤도면으로 군집운용 시 대부분의 경우에서 짧은 재방문주기가 발생하지만 주기적으로 16.67시간이 나타나는 경우가 발생하기 때문에 상대적으로 시스템응답주기 성능이 좋지 않다는 것을 알 수 있으며, 궤도면이 4개인 경우의 재방문주기는 짧은 재방문주기와 긴 재방문주기가 다른 궤도면에 비해 짧은 편이기 때문에 명령요청부터 영상을 얻을 수 있는 시스템응답주기 성능이 좋아진다. 소형 SAR 군집위성[Case 2]의 경우 경도 123°~131° 및 위도 37°~44° 사이의 지역에 대한 재방문주기는 군집위성의 수가 6, 12, 24, 36 및 48기로 증가함에 따라 50.4분, 25.1분, 12.4분, 8분 및 6분으로 재방문주기가 각각 약 25분, 약 12분, 약 4분, 약2분씩 단축됨을 알 수 있다. 또한, 시스템응답주기의 경우 1.26시간, 60분, 53분, 50분 및 49분으로 각각 약 16분, 약 7분, 3분, 그리고 1분씩 단축됨을 알 수 있었다. 결국, 군집위성 수가 증가함에 따라 재방문주기와 시스템 응답주기의 성능은 증진하나, 24기 이상의 군집위성에서는 이들 주기 성능이 거의 포화되며 미세하게 증가하여 소요비용(개발비용 및 운용시험 포함) 대비 효과 측면에서 24기 이상의 군집위성을 전개하는 것은 효용성이 상대적으로 낮아 보인다. 영상촬영능력을 분석하기 위한 파라미터 분석을 먼저 수행하였으며, Squint 각도(UHR; 0°, 7°, 12°, HR; 0°, 7°, 12° 가정), Staring 및 Sliding Spotlight 모드, 구동기의 유형(RWA4, RWA 6 및 CMG), 관성모멘트(MoI) 등이 고려되었다. 특히 연속표적을 촬영하기 위한 기동시간을 분석하였으며, Rest-to-Rate, Rate-to- Rest 및 Rest-to-Rest 기동 등이 고려되었다. 한편 Staring과 Sliding Spotlight 모드에 따른 영상촬영시간(SAT)과 태양전지판 및 반사기 안테나의 미세진동에 의한 안정화시간을 이론적으로 분석하였다. 이동 후 최종 발사대기 중인 TEL에 대한 식별성능을 증진시키기 위해서는 고해상도 영상촬영이 가능한 Spotlight 모드의 영상촬영능력(촬영영상매수 및 촬영면적)을 증진시켜야 한다. 본 연구에서는 해석적 방법을 이용하여 자세기동 프로파일을 가정하여 구동기 유형(RWA 4기, RWA 6기 및 CMG)에 따른 반사기(Reflector) 안테나 기반의 SAR 단일 위성, 단일패스 시 Spotlight 모드에서의 영상촬영능력을 분석하였다. 넓은 관심지역(AoI; Area of Interest) 내 핵심전략표적 및 초밀집지역 내 TCT 표적 촬영을 고려한 임무시나리오를 가정하여, 고해상도(HR; High Resolution) 및 초고해상도(UHR; Ultra High Resolution) Staring Spotlight 모드와 초고해상도를 유지하면서 촬영면적을 증가할 수 있는 Sliding Spotlight 모드에 의한 영상촬영능력을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 수행 결과 RWA 및 CMG 구동기 장착 시 모두에 대해서 동일하게 UHR 영상을 획득하면서 넓은 AoI 내 핵심표적 관측 시 촬영매수 측면에서는 Staring Spotlight 모드가 Sliding Spotlight 모드에 비해 우수하나, 동일시간 동안 촬영면적 측면에서는 불리하다는 것을 확인하였다. 초밀집지역 내 밀집표적 관측의 경우에서도 Large AoI와 유사하게 Staring Spotlight 모드가 Sliding Spotlight 모드보다 영상촬영매수는 증가하나 촬영면적은 감소한 결과를 얻었다. 영상촬영능력을 증진시키기 위해서는 기동시간을 줄이고 안정화시간을 최소화하는 것이 중요하다. CMG 구동기의 경우 RWA에 비해 고토크 발생에 따른 가속성능으로 인해 현저한 기동시간의 단축을 유도하나 미세진동의 발생에 따라 안정화시간 측면에서는 다소간 불리한 결과를 얻었다. 본 연구에서는 또한 4기의 고성능 SAR 군집위성[Case 1] 및 다수의 소형 SAR 군집위성[Case 2]에 대한 영상촬영능력을 분석하였다. 단일위성과 마찬가지로 Large AoI에 대한 핵심전략표적 및 초밀집지역 내 TCT 표적을 고려한 임무시나리오를 가정하였다. 군집위성에 대해 1개월 동안의 영상촬영매수를 분석하였다. 궤도면(1, 2 또는 4)에 따른 차이는 미세하였으며, UHR의 경우 Squint 각도가 0°에서 7°로 증가함에 따라 총 영상촬영매수는 2배, 다시 12°로 증가함에 따라 2.2~2.3배 정도 증가했다. 촬영면적의 경우 역시 궤도면에 따른 차이는 미세하였으며 UHR의 경우 Squint 각도의 증가에 따라 영상매수와 유사한 증가율을 보였다.

모유수유가 모성의 심뇌혈관질환 사망에 미치는 영향 : KoGES 자료원을 중심으로

송수아 연세대학교 보건대학원 2021 국내석사

Background Breastfeeding, which is not only helpful to enhance the health of babies but also mothers, is not widely exercised in South Korea. In the mean time, mortality by cardio-cerebrovascular disease is the only higher mortality for females. Therefore, this study seeks to examine the relationship between breastfeeding and cardio-cerebrovascular mortality. Methods and Results This study analyzed 69,793 female population-based cohort(CAVAS & HEXA) from the KoGES, which are also recorded deceased from the Statistics Korea death report. Breastfeeding period was divided into six categories: nulliparous; parous who had never breastfed; breastfed between 1 to 6 months; 7 to 12 months; 13 to 24 months; and more than 25 months. The Cox Proportional Hazards Model was used to adjust for potential confounding variables—age, income, education, region, drinking, smoking, body mass index, hypertension, diabetes, hyperlipidemia, menarche age, age at birth of first child and parity—to find out whether breastfeeding independently influenced cardio-cerebrovascular, cardiovascular, and cerebrovascular mortality. After controlling for potential confounders, nulliparous had 1.54 times higher all-cause mortality. Breastfed between 13 to 24 months had 86%, and more than 25 months had 75% lower mortality by cardiovascular disease. Observation from whether breastfeeding was exercised showed nulliparous had all-cause mortality 1.54 times higher, while mothers who breastfed lowered mortality by 71% in cardiovascular deaths. Conclusion The study confirmed that not only whether a mother breastfed but also the period of doing so had an effect on cardiovascular mortality in Korean women. 연구배경 아기뿐만 아니라 엄마에게도 건강상 이득을 가져다주는 모유수유는 우리나라에서 실천률이 저조하다. 한편, 우리나라 심뇌혈관질환에 의한 사망은 여성 사망률이 남성에 비해 높다. 따라서 모유수유와 심뇌혈관질환사망 간의 관계를 구명하고 그에 따른 모유수유의 효과를 검증하고자 한다. 연구 대상 및 방법 한국인유전체역학조사사업(KoGES) 도시, 농촌 코호트의 기반조사에 참여하였으며 통계청 사망자료와 연계된 69,793명을 대상으로 실시하였다. 또한, 모유수유 기간을 (미산부)미실시, (경산부)미실시, 1-6개월, 7-12개월, 13-24개월, 25개월 이상의 6개 범주 나누어 분석하였다. 콕스비례 위험 모형(Cox Proportional Hazard Model)을 통해 모유수유가 전체사망, 심뇌혈관질환사망, 심혈관질환사망, 뇌혈관질환사망에 독립적으로 영향을 미치는지 알아보았다. 연구 결과 연령, 월 평균 수입, 교육 수준, 지역, 음주경험, 흡연경험, 체질량지수, 고혈압, 당뇨병, 고지혈증 질병력, 초경연령, 첫 자녀 출산 시 연령, 출산 자녀수를 보정했을 때, 미산부가 기준집단(경산부 모유수유 미실시)보다 전체사망의 위험이 1.54배 높았으며 기준집단대비 13-24개월 모유수유한 군은 86%, 25개월 이상 모유수유한 경우 75% 심혈관질환 사망의 위험이 감소했다. 모유수유 유무에 따른 사망 위험도를 확인했을 때 미산부가 기준집단보다 전체 사망의 위험이 1.54배 높았으며, 모유수유 실시군은 기준집단보다 심혈관질환 사망의 위험이 71% 낮아졌다. 결 론 이번 연구의 결과로 모유수유 유무뿐 아니라 모유수유 기간도 한국여성의 심혈관질환 사망의 위험에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 모유수유를 통하여 아기의 건강뿐만 아니라 모성의 건강증진에도 도움을 줄 수 있으므로 본 연구를 지속 보완, 발전시켜 모유수유 장려정책의 근거자료로 활용할 수 있을 것이다.

Electrochemical Analysis of the Electrolyte Effect on the Thermo-Responsive Polymer

송수아 숙명여자대학교 대학원 2021 국내석사

온도 감응성 고분자(Thermo-Responsive Polymer)는 약물 전달 시스템(Drug Delivery System), 세포 엔지니어링(Tissue Engineering), 에너지 저장 장치 등 다양한 연구 및 산업 분야에서 외부 온도 자극에 감응하여 물성 변화를 보이는 ‘스마트 소재’로 광범위하게 사용되고 있다. 온도 변화에 민감하게 반응하여 상변이(Phase Transition) 현상이 일어나는 하한 임계 용액 온도(Lower Critical Solution Temperature, LCST) 고분자는 임계 온도 이하에서는 용매에 용해된 상태로 존재하고, 임계 온도 이상에서는 응집하여 상분리 되는 성질을 가지고 있다. 온도가 증가함에 따라, 용매 안에 하한 임계 용액 온도 고분자가 용해되어 있는 용액은 투명한 상태에서 불투명 상태의 용액으로 변하게 된다. 이러한 상변이 온도를 실험적으로 정의하는 용어로는 흐림점 온도(Cloud Point Temperature, Tcp)가 가장 흔하게 사용된다. 흐림점 온도는 자외선-가시광선 분광법(Ultraviolet–Visible Spectroscopy)을 이용한 탁도 분석법(Turbidimetry), 핵자기 공명 분광법(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy), 동적 광산란법(Dynamic Light Scattering)과 같은 분석방법의 종류에 따라 다양하게 정의할 수 있다. 먼저, 본 연구에서는 유기용매에서 전기화학 분석법으로 온도 감응성 고분자의 상변이를 실시간으로 검출하는 방법을 제안하고, 결과를 바탕으로 유기용매 내에서 온도 감응성 고분자의 거동을 전기화학적으로 분석하였다. 또한, 상변이 지점에 대한 전기화학 지표로 전기화학적 흐림점 온도(Electrochemical Cloud Point Temperature, Tecp)를 새롭게 정의하였다. 전류법(Amperometry)을 이용하여 온도 증가에 따른 실시간 전류 신호 변화를 측정하였으며, 세 구간으로 특징화 되는 전류 변화를 물질 이동(Mass Transfer), 확산(Diffusion), 점도(Viscosity)를 이용하여 전기화학적으로 해석하였다. 두 번째 연구에서는 온도 감응성 고분자 상변이에 대한 전해질(Electrolyte)의 영향을 분석하기 위해 이온의 종류, 이온의 농도, 고분자의 농도를 조절하여 온도 감응성 고분자의 거동을 제시한 전기화학 분석법으로 분석하였다. 전해질 이온의 크기, 농도, 이온 세기에 따라 고분자의 상변이가 영향을 받는다는 결과를 도출할 수 있었고, 이를 자외선-가시광선 분광법에 의해 측정된 결과와 비교하여 결과의 신뢰도를 보강하였다. 온도 감응성 고분자의 상변이에 대한 기존 연구는 수용액 상에서의 상변이 연구에 초점이 맞춰져 있었고, 기존의 분석 방법은 단순히 용액이 흐려지는 지점을 분광법으로 검출하거나, 실시간 온도 변화에 따른 상변이를 추적할 수 없다는 한계가 있었다. 따라서, 본 연구에서는 전해질을 조절하며 온도 감응성 고분자의 실시간 상변이를 전기화학 검출법이라는 새로운 분석법을 도입해 유기용매 상에서 측정하였고, 측정 결과를 바탕으로 고분자 용액 내에서 산화-환원 물질(Redox), 전해질 이온의 거동, 온도 감응성 고분자의 상변이를 종합적으로 분석하였다. 본 연구를 통해 제시된 온도 감응성 고분자의 상변이를 기존의 방법보다 간편하게 실시간 모니터링하는 새로운 분석 시스템과, 유기용매에서 상변이 고분자와 이온의 거동을 종합적으로 분석한 결과는, 유기용매 기반으로 온도 감응성 고분자를 분리막 소재로 사용하는 리튬 이온 배터리와 같은 에너지 저장 장치 등에 응용 가능성이 높을 것으로 기대된다. Thermo-responsive polymers presenting phase transition behaviors in response to external temperature change are used as “smart materials” in various research and industrial fields such as drug delivery systems, tissue engineering, and energy storage devices. Especially, lower critical solution temperature (LCST) polymers, which are aggregated and separated from solvent as temperature increases, are widely exploited for biomedical applications in aqueous solution. Even if, thermally responsive properties can be utilized for energy storage systems with organic materials, various applications in organic media have been rarely explored. Cloud point temperature (Tcp) is commonly used term to experimentally define the phase transition temperature of thermo-responsive polymer. Tcp is generally determined by turbidimetry, nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), and dynamic light scattering (DLS). However, these conventional methods are unable to track the real-time phase transition behavior of polymer and simply detect the turbidity and size distribution of solution. In this study, a novel electrochemical system analyzing real-time phase transition of thermo-responsive polymer in organic medium was reported. In addition, with the newly defined term, the electrochemical cloud point temperature (Tecp), was used as an important electrochemical parameter to determine the critical point of phase transition. Current signals were obtained by amperometry, and three distinguishing current steps were observed by this electrochemical method. These current changes were electrochemically analyzed by mass transfer, diffusion, and viscosity. Moreover, the electrolyte effect on phase transition of temperature-sensitive polymer was examined by controlling the types of counter ions, concentration of ions, and concentration of polymer. It was confirmed that phase transition of LCST-type polymer was affected by the size, concentration, and ionic strength of electrolyte. The reliability of result was reinforced by comparing with the data measured by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy. In this research, continuous phase transition behavior and electrolyte effects on thermo-responsive polymer were detected by electrochemical method based on amperometry. Also, the behaviors of redox and ions as well as LCST-type polymer are comprehensively analyzed in organic solvent. In this respect, this electrochemical analysis has tremendous feasibilities to be applied in energy storage systems which exploit thermo-responsive polymer electrolytes in organic solution as thermal safety materials.

System design and analysis of solar sail deployment for cube satellite CNUSAIL-1

송수아 忠南大學校 大學院 2016 국내석사

본 논문에서는 큐브위성 CNUSAIL-1의 시스템 중 태양돛에 관한 논문이며, CNUSAIL-1의 독자적인 태양돛의 설계, 제작, 동역학분석을 통한 시뮬레이션을 수행하여 성능 검증을 위한 시험에 대한 내용을 기술한다. CNUSAIL-1은 4 m2의 태양돛을 탑재한 3U 크기의 큐브위성이며, 주 임무는 지구저궤도에서 태양돛을 성공적으로 전개하고 태양돛을 이용해 Drag Sail을 실현하는 것이다. 또한, 이에 따른 자세와 궤도에 대한 영향을 확인하는 임무를 수행한다. 태양돛은 4개의 삼각 돛, 태양돛을 지지하는 4개의 Steel boom, 그리고 이들을 탑재할 수 있는 deployer로 구성되어져 있다. 사용한 삼각돛 박막으로는 25 um 두께의 Aluminized-Kapton film, C 모양의 tape spring steel booms이 사용된다. 이에 대한 성능 검증을 위하여, 태양돛에 사용되는 박막과 붐의 재질과 물성치에 관련된 실험을 수행하며, 이를 통해 태양돛 박막의 반사율/투과율 요구도를 확인하고, 박막과 붐의 인장강도를 측정함으로서 지구 저궤도 환경에서의 돛 전개 시 발생가능 응력에 대한 안전성을 확인한다. 또한, 태양돛 전개의 동역학을 분석함으로서 태양돛 전개 중 발생할 수 있는 초기 각도, 각속도 분석을 수행하였고, 이를 통하여 우주상에서 태양돛 전개 이후 자세제어를 수행해야함을 알 수 있었다. 태양돛 동역학 분석을 통한 시뮬레이션 결과를 토대로, 개발·제작한 태양돛의 전개장치의 우주환경을 모사한 지상시험을 수행함으로서 태양돛 전개의 가능성을 검증하였으며, 태양돛의 탑재와 접기 방법에 따라 비교 전개하는 실험을 통하여 접기방법을 결정하고, Spiral spring 두께에 따른 전개실험과 각속도 시험을 수행하여 실제 전개 시에 생길 수 있는 위성체에 대한 영향성 등을 살펴보았다. 태양돛을 탑재한 큐브위성인 CNUSAIL-1은 2016년 3월에 발사 될 예정이며, 발사와 우주상에서의 태양돛 전개가 성공적으로 이루어진다면 이는 대한민국 최초의 태양돛 전개에 성공한 사례가 될 것으로 전망된다.

Translation equivalence in a free group of higher rank

송수아 Pusan National University 2018 국내석사

Let v and w be words in a finitely generated free group F. Then we say that v and w are translation equivalent in F if the cyclic length of φ(v) equals the cyclic length of φ(w) for every automorphism φ of F. Meanwhile, there have been three theorems to produce translation equivalent elements in a free group of rank 2 or higher ranks. However, all existing examples arise from a free group of rank 2. Hence, in attempts to find different examples from existing ones, we give another proofs of two theorems which have been originally shown in a geometric way. 유한 생성 자유군 F의 두 단어 v와 w의 순환 길이가 F의 모든 자기 동형 사상 φ에 대해 같을 때, 즉 ||φ(v)|| = ||φ(w)||일 때, v와 w가 translation equivalent하다고 한다. 한편, 계수가 2 이상인 자유군에서 translation equivalent 원소들을 찾기 위한 세 개의 정리가 있다. 하지만, 기존의 모든 예들은 계수가 2인 자유군으로부터 발생한 것이다. 따라서, 본 논문에서는 기존의 예들과는 다른 translation equivalent 원소들을 찾기 위한 시도에서 기하학적인방법으로 증명된 두 개의 정리를 조합론적으로 재증명한다.

광고제작과정에 관한 연구

송,수아 서강대학교 1991 국내석사