OpenGL기반의 3차원 그래픽스를 위한 다층적 C++라이브러리의 설계 및 구현

김재우 동아대학교 1997 국내석사

본 논문은 C++ 응용프로그램 개발자 및 라이브러리 개발자를 위한 OpenGL을 하부 랜더링 라이브러리로 하는 3차원 그래픽스 라이브러리의 설계하고 구현한다. 라이브러리 설계의 최우선적인 목표는 다양한 3차원 그래픽스 응용프로그램을 개발을 위해 합리적인 다층적 구조와 견고한 프로그래밍 개발환경을 제공하는 3차원 그래픽스 라이브러리를 제시하는 데 있다. 기존의 범용 3차원 그래픽스 라이브러리, 특히 OpenGL을 기반으로 하는 다수의 라이브러리는 서로 배타적인 모델링 기법 및 서로 상이한 응용에 초점을 두고 있다. 더욱이, 구현 언어가 제공하는 표현력 및 진보된 프로그래밍 기법을 개발자가 충분히 활용할 수 있도록 하는데 소극적인 형태로 설계 및 구현되어있다. 또한, 3차원 그래픽스 응용의 특성에 따라 서로 상이한 모델을 효과적으로 지원하기 위한 표현력의 분기점을 형성할 수 있는 일반화된 계층을 제시하지 않음으로 인하여 더 고 수준의 상층 라이브러리를 구축하는 경우에는 모델간의 구조적 불일치점에서 오는 라이브러리의 계층화 역전 및 구현의 중복이 불가피 하다. 제안된 라이브러리는 이러한 점을 감안하여 3단계의 상향식 다층구조에 따라 각층이 독립적인 용도를 가지는 경량의 라이브러리로 활용될 수 있도록 설계되었다. 최하층인 Glade는 OpenGL C 인터페이스의 문법을 단순화하고 그 의미론을 정의에 따라 완성하며 상층 라이브러리의 구축 및 응용프로그램 개발에 필요한 일반화된 개발 환경을 제공한다. 중층인 Scenery는 장면 그래프 모델 및 데이터 흐름 모델 양쪽에 모두 활용될 수 있는 일반화된 모델 및 인터페이스를 제시하여 이를 기반으로 하는 보다 특화 된 모델을 따르는 라이브러리의 구축에 활용될 수 있는 표현력의 기반을 마련한다. 마지막으로 최상층인 VRBase는 Scenery의 유용성을 자체 검증하기 위하여 장면 그래프 모델을 따라 현재 VRML2.0의 표준을 따르는 보다 전문화된 데이터베이스 라이브러리이다. 결론적으로 본 논문에서 제안한 라이브러리는 OpenGL이 제공하는 고급 3차원 그래픽스 랜더링 기능, 이식성 높은 저 수준 랜더링 API를 C++ 프로그래밍 언어가 제공하는 추상화 수단 및 현재까지 개발된 진보된 구현 기법을 적극 활용하여 상향식 다층적 구조로 결합하였다. 또한, 표준적인 3차원 그래픽스 모델링 기법을 활용하고 라이브러리 그 자체의 구조적 안정성 및 유용성을 검증하기 위해 VRML2.0을 따르는 장면 그래프 기반의 데이터베이스 라이브러리를 포함하였다. This thesis proposes a design and implementation of an OpenGL-based and layered 3D graphics library for C++ developers. The primary design goal is to build a well-layered library and robust development environment for a variety of 3D graphics applications. Existing general-purpose 3D graphics libraries, especially the OpenGL-based, employ exclusively different modeling concepts and address different problems. Furthermore, they are not designed and implemented in the way that allows application developers to fully utilize the expressive power and advanced programming techniques of C++. To support different models effectively, the proposed library has three layers. The lowest layer, Glade, simplifies the syntax of OpenGL C Interface and completes the semantics of OpenGL; that is, "OpenGL in C++". The middle layer, Scenery provides more generalized models and behavior for both the scene graph-based and the data-flowed. Lastly, the highest layer. VRbase, supports a scene graph-based database with respect to the current standard, VRML2.0. To this end, the library combines. in its bottom-up and layered architecture, the high-quality 3D graphics capability of a portable and low-level 3D graphics API (OpenGL), the standard 3D GrapHics modeling technology (VRML), and high-leve abstraction mechanism that C++ provides.

인체 보행운동을 모사하는 운동모델 개발에 관한 연구

김재우 강원대학교 일반대학원 2008 국내석사

Nowadays, it is an obvious fact that societies of several countries are being transferred gradually into an aging society because the average span of life for human is longer than past. And the phenomenon will be slowly progressing throughout the world. Therefore, the researches about the improvement of the life quality for the senior citizen are actively progressing. The study about the exoskeleton walking assistant device is also one of them. However, the complex human-mechanism structure needs some control know-how. In order to control it, the model about human walking motion is also necessary. So, this study is about the modeling for a gait (walking) motion of human to control it. And the Lagrange equation of motion is used to derive the governor equation. A gait motion of human consists of double and single stance phases, i.e. the state of both of foot in contact with the ground and one foot swing in air with the other on the ground. To consider the constraint conditions, the Lagrange multiplier and holonomic constraint are used. And the proposed mathematical model in this study used proven data to prove the stability and accuracy of it. Finally, this study is about the modeling for a gait motion of human prior to the research about the development of exoskeleton walking assistant device.

COSLIF법에 의한 바이오매스의 전처리 특성 및 가수분해 효율 향상에 관한 연구

김재우 순천대학교 대학원 2015 국내박사

Ethanol produced from renewable lignocellulosic biomass, being a 2nd-generation biomass, has a potential to play a leading role in transforming the current fossil-fuel-based economy to a renewable-carbon-based economy. Cellulose-derived ethanol has a strength over the ethanol produced otherwise in that it can be produced from various and abundant raw materials. In particular, cellulose-derived ethanol can reduce more than 85% of the global warming gas emissions from fossil fuel. The lignocellulosic biomass composed of cellulose, hemicellulose and lignin, however, has an important drawback; it is difficult to separate cellulose, which is the source material for the production of bio-ethanol, from hemicellulose and lignin, which act as interfering substances. This has caused high cost of pretreatment for the removal of hemicellulose and lignin and low productivity, leading to low economic feasibility compared to first-generation biomass materials. In this study, an efficient and economical method for pretreatment of various lignocellulosic biomass materials was evaluatead against a conventional pretreatment method. Waste biomass materials, such as rice straw, corn stalk, reed, and herbal medicine residue, were used as raw material samples. Two pretreatment methods, the dilute acid (DA) method and the cellulose solvent- and organic solvent-based lignocellulose fractionation (COSLIF) method were used to extract cellulose from lignocellulosic biomass and their efficiencies were compared. The composition analysis of the lignocellulose samples showed that the content of cellulose was in the order of corn stalk (37.5%), rice straw (35.1%), reed (31.0%), and herbal medicine residue (16.4%), that of hemicellulose was in the order of rice straw (25%), corn stalk (22.4%), reed (20.4%), and herbal medicine residue (8.8%), and that of lignin was in the order of herbal medicine residue (39.8%), reed (25%), corn stalk (17.6%), and rice straw (12.0%). The ash content was in the order of reed (18.9%), rice straw (16.1%), herbal medicine residue (6.6%), and corn stalk (5.59%). When dried samples of rice straw, corn stalk, reed, and herbal medicine residue were hydrolyzed using dilute H2SO4, the cellulose yield obtained was 35.1%, 37.5%, 31.0%, and 16.4%, respectively. On the other hand, when they were hydrolyzed using the COSLIF method, the cellulose yield was 40.5%, 41.8%, 32.1%, 22.6%, respectively. The COSLIF method provided higher cellulose yields than the DA method by 5.4% (rice straw), 4.3% (corn stalk), 1.1% (reed), and 6.2% (herbal medicine residue). The COSLIF method also showed a higher lignin removal efficiency than the DA method. For example, in the case of corn stalk, the lignin removal efficiency of the COSLIF method was 18.4%, whereas that of the DA method was 17.6%. Hemicellulose was also removed more efficiently by the COSLIF method than by the DA method; 23.5% of hemicellulose remained after the COSLIF pretreatment, whereas 22.4% remained after the DA pretreatment. Overall, the COSLIF method showed a better pretreatment performance than the DA method. During the COSLIF pretreatment, the following conditions must be satisfied: (1) phosphoric acid with a concentration higher than the threshold value (~83%) must play a role as a solvent for cellulose; ​​(2) reaction time must be long enough to dissolve biomass and must not be too long to prevent complete hydrolysis; and (3) reaction temperature must be lower than 60 ℃ to prevent the decomposition of xylose. The optimum reaction conditions for the COSLIF pretreatment of biomass found in this study were phosphoric acid concentration of 84%, reaction temperature of 50℃, and reaction time of 45 min. The digestion efficiency of glucan of corn stalk pretreated by the COSLIF method with a high enzyme dose was > 90% at 12 h and 94% at 24 h. When the COSLIF pretreatment time was reduced to 20 min, the hydrolysis rate and the digestion efficiency decreased. The hydrolysis rate of DA-pretreated corn stalk was lower than that of COSLIF-pretreated corn stalk and the digestion efficiency of glucan was 82% at 24 h. With a small enzyme dose (5 FPUs per gram of glucan), the final glucan digestion efficiencies of the COSLIF-treated and DA-treated biomass were 92% and 53% at 24 h, respectively. The results of this study indicates that the COSLIF method is a superior pretreatment method than the conventional DA method. Finally, Spirogyra. sp, one of algae from ocean is very enough to make bioethanol by COSLIF-pretreated and even better than that of corn stalk.

알카리활성 플라이 애쉬 페이스스트이 미세구조 및 광물학적 특성

김재우 순천대학교 2006 국내석사

한국의 군사용 무인항공기 진화적 연구개발 전략 연구

김재우 광운대학교 대학원 2021 국내박사

무인항공기 등의 무기체계를 군에서 활용하기 위해서는 복잡하고 오랜 기간이 소요되는 국방획득절차를 거쳐야 하며, 이로 인해 최신 과학기술이 반영된 무기체계를 바로 활용하기 어려운 구조적 문제가 발생하고 있다. 본 연구는 한국의 군사용 무인항공기 연구개발 전략 관련하여 미국의 진화적 개발 사례를 분석하여 시사점을 도출하고 제도 개선(안)을 제시하는데 중점을 두었다. 이와 관련하여 미국의 무인항공기 육성 정책과 1990년대부터 개발하여 운용 중인 Global Hawk, Reaper, Predator 및 Shadow-200 등의 개발 사례를 살펴보았다. 미국은 대통령과 의회에서 전략적 방향성을 제시하고 국방부에서 종합 로드맵을 작성하여 공개하면서 무인항공기를 중점적으로 육성하였다. 미국의 무인항공기 개발에는 다음과 같은 특징이 있었다. 첫째, 빠르게 개발하여 운용하기 위하여 신개념기술개발사업(ACTD)을 활용하였다. 둘째, 운용경험과 최신기술을 반영할 수 있는 나선형 진화적 개발을 하였다. 셋째, 초기 성능목표는 낮게 설정하여 운용성 확인에 중점을 두었으며, 진화적 개발로 성능향상을 도모하였다. 넷째, 항공기를 다시 개발하는 등 대규모 진화적 개발도 하였다. 다섯째, 다수의 손실이 있었으나 정책적으로 개발을 지속하였다. 한편 한국도 미국과 유사한 무인항공기를 개발하였는데, 모두 일괄 획득 방식을 적용하였다. 일부 성능목표에 미달하여 전력화가 지연되었으며 추가 비용이 투입되었다. 양산 이후 성능개량은 제한적이었다. 한국도 무인전투시대를 대비하기 위하여 무인항공기에 대한 전략적 육성이 필요하다. 미국과 같은 종합 로드맵과 다음의 내용을 고려한 진화적 연구개발 전략이 필요하다. 첫째, 계획수립 내실화가 필요하다. 무기체계 수명주기 동안 위협 분석을 하고 진화적 개발 전략을 수립하여야 한다. 기술을 보유한 업체와 소요 기술별 전문가 참여가 활성화되어야 한다. 운용개념(ConOps)과 표준임무시나리오에 입각한 성능목표(ROC)를 설정하여야 한다. 임무에 적합한 항공기 형상과 임무장비 성능(무게)과 운용시간에 대한 종합적 고려가 필요하다. 둘째, 진화적 ROC 1단계 목표는 운용에 필요한 최소한의 항목과 성능으로 설정하고, 다음 단계 목표는 유연하게 제시하고 관리할 수 있어야 한다. 셋째, 진화적 획득을 기본으로 하고 필요 시 일괄 획득을 할 수 있도록 획득제도가 개선되어야 한다. 진화적 획득은 2번 이상의 개발을 하는 것으로 현행 탐색개발과 체계개발의 조정이 필요하다. 최초 시험평가는 핵심기능 위주로 평가하고 후속 단계에서는 변경된 내용을 중심으로 하는 것이 필요하다. In order to use weapon systems such as unmanned aerial vehicles in the military, it is necessary to go through a complex and long-term defense acquisition process, which creates structural problems that make it difficult to immediately utilize weapons systems that reflect the state-of-the-art technology. This study focused on deriving implications and suggesting institutional improvements by analyzing the case of evolutionary development of the United States in relation to Korea's military unmanned aerial vehicles R&D strategy. In this regard, looked at the U.S. policy of fostering unmanned aerial vehicles and the development of the Global Hawk, Reaper, Predator and Shadow-200, which have been in operation since the 1990s. The U.S. focused on fostering unmanned aerial vehicles by presenting strategic directions from the President and Congress, and preparing and disclosing a comprehensive roadmap from the Ministry of National Defense. The development of unmanned aerial vehicles in the United States had the following characteristics: First, the Advanced Concept Technology Development(ACTD) Project was used to develop and operate quickly. Second, a spiral evolutionary development that can reflect operational experience and the state-of-the-art technology was made. Third, the initial performance goal was set low to focus on operability verification, and evolutionary development promoted performance improvement. Fourth, large-scale evolutionary developments were also carried out, including the re-development of aircraft. Fifth, although there were many losses, development continued as a policy. On the other hand, Korea also developed unmanned aerial vehicles similar to those of the United States, and all of them applied single step acquisition method. Mass production was delayed due to some performance targets were not met, and additional costs were added. Performance improvement after mass production was limited. South Korea also needs to strategically foster unmanned aerial vehicles to prepare for the era of future unmanned combat. A comprehensive roadmap similar to that of the United States and an evolutionary R&D strategy considering the following are necessary. First, it is necessary to make the planning more substantive. Threat analysis during the weapon system life cycle and evolutionary development strategy should be established. The participation of companies with technology and experts by required technology should be activated. Performance objectives (ROCs) based on operational concepts (ConOps) and standard mission scenarios shall be established. It is necessary to comprehensively consider the shape of the aircraft suitable for the mission, the performance (weight) of the mission equipment, and the operating time. Second, the evolutionary ROC stage 1 goal should be set with the minimum items and performance required for operation, and the next stage goal should be flexibly presented and managed. Third, the system should be improved so that it can be based on evolutionary acquisition and can perform single-step acquisition when necessary. Evolutionary acquisition involves two or more developments, and it is necessary to adjust the current exploratory development and system development. It is necessary to evaluate the initial test evaluation focusing on core functions and focus on changes in subsequent stages.

체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 기록에 관한 자문화기술지

김재우 한국교원대학교 대학원 2023 국내석사

이 연구는 한 중등 체육교사의 수업 공개 경험의 질적 기록물을 토대로 자문화기술지 연구 방법을 실시하였다. 연구의 목적은 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 기록을 탐색하고, 그 의미를 밝히는 데 있다. 이에 연구 질문 세 가지를 설정하였다. 첫째, 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 경험은 무엇인가? 둘째, 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 경험에서 나타난 변화는 무엇인가? 셋째, 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 경험에서 나타난 변화의 의미는 무엇인가? 연구 질문을 바탕으로 도출한 결과 및 논의는 다음과 같다. 첫째, 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 경험은 4가지 주제로 도출하였다. 수업 공개 ‘목적’을 기준으로 초임 교사 수업 공개(2013~2014), 수업 연구발표 대회(2015~2016), 수업 나눔 공개(2017~2019), 코로나 시기 수업 나눔 공개(2020~2022)의 4가지 범주에 따라 질적 자료를 분석한 결과 ‘들여보기’, ‘펼쳐가기’,‘함께하기’,‘버텨내기’를 주제로 도출하였다. 수업 공개 장학 절차인 ‘수업 동기’,‘수업 설계’, ‘수업 운영’, ‘수업 환류 및 성찰’을 적용하여 수업 공개의 10회 과정을 분석하였다. 첫 번째 수업 공개에서는 ‘통제 능력의 표출’을 위한 수업 동기에서부터 ‘주관적 해석에 의한 수업 설계’와 ‘감각적 경험에 의한 수업 운영’ 과정을 통해 ‘직관에 의존한 후려치기 수업’이 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘나를 버림으로써 발견한 또 다른 수업’이 환류 과정으로 도출되었다. 두 번째 수업 공개는 ‘하루살이 수업에서 들려오는 소리 없는 아우성’으로 인한 수업 변화의 욕구에서부터 ‘학습 전략 중심의 수업 설계’와 ‘방향을 상실한 수업 운영’의 과정을 통해 ‘방법 수준에 그친 훑어보기 수업’이 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘수업 도구로서 전략의 이해’라는 환류 과정을 도출하였다. 두 번의 초임 교사 수업 공개(2013~2014) 경험은 ‘들여다보기’ 단계로 범주화되었다. 세 번째 수업 공개는 ‘수업의 정체성을 찾기 위한 도전’의 동기로부터 ‘모든 것이 담겨 있는 수업 설계’와 ‘쉴 틈이 없는 수업 운영’의 과정을 통해 ‘변화 가능성을 맛본 상상력 수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘숨 막히는 수업 후 밝혀진 실체’라는 환류 과정을 도출하였다. 네 번째 수업 공개에서는 ‘하고잡이’교사의 수업 욕구로부터 ‘체육 가치를 품는 수업 설계’와 ‘체육 가치를 펼치는 수업 운영’의 과정을 통해 ‘뚝심이 만들어 낸 자존심 수업’이 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘가치 중심 수업의 구조화’의 환류 과정을 도출하였다. 세 번의 수업 연구발표 대회(2015~2016)의 공개 경험은 ‘펼쳐가기’ 단계로 범주화되었다. 다섯 번째 수업 공개는 ‘수업 나눔으로 또 다른 배움의 기대’의 동기에서부터 출발하여 ‘추정을 불허한 수업 설계’와 ‘행복한 학습을 이끄는 수업 운영’의 과정을 통해 ‘학생의 삶과 맞닿아 있는 수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘끝없는 수업의 확장성 탐색’의 환류 과정을 도출하였다. 여섯 번째 수업 공개에서는 ‘체육수업 존재 이유의 고민’을 탐색하기 위한 동기에서부터 ‘학생 맞춤형 수업 설계’와‘학생 성장 추구 수업 운영’의 과정을 통해 ‘성장에 울림이 있는 수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘성장을 이끄는 과정 중심 평가의 발견’의 환류 과정을 도출하였다. 일곱 번째 수업 공개에서는 ‘지속가능한 수업의 고민’을 해결하기 위한 동기에서부터 ‘효과성에 중점을 둔 수업 설계’와 ‘효율성에 중점을 둔 수업 운영’의 과정을 통해 ‘미니멀(Minimal) 수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘수업 여백의 이해’를 바탕으로 환류 과정을 도출하였다. 수업 나눔 공개(2017~2019) 경험은 ‘함께하기’ 단계로 범주화되었다. 여덟 번째 수업 공개에서는 ‘수업의 퇴행을 막고 싶은 몸부림’의 동기에서부터 ‘역지사지가 반영된 수업 설계’와‘구조화된 비대면 수업 운영’의 과정을 통해 ‘위기와 기회가 공존한 비대면 수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘비대면 수업 가능성의 발견’하는 환류 과정을 도출하였다. 아홉 번째 수업 공개에서는 ‘시대 흐름을 반영한 수업 변화의 인식’의 동기에서부터 ‘상황적 맥락을 고려한 수업 설계’와 ‘대면·비대면 Win-Win 수업 운영’의 과정을 통해 ‘새로운 적응으로 나아가는 혼합수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘혼합수업의 교육적 의미 이해’를 바탕으로 환류 과정을 도출하였다. 열 번째 수업 공개에서는 ‘수업 브랜드를 찾기 위한 여정’의 동기에서부터 ‘대면·비대면 경계가 사라진 수업 설계’와 ‘시스템화된 수업 운영’의 과정을 통해 ‘첫걸음을 내딛는 미래 체육수업’으로 나타났다. 수업 성찰을 통해 ‘미래 체육수업 형식을 구성’하는 환류 과정을 도출하였다. 코로나 시기 수업 나눔 공개(2020~2022) 경험은 ‘버텨내기’ 단계로 범주화되었다. 둘째, 체육수업 공개 경험의 변화는 교육의 3요소인 교사, 학생, 수업 중심으로 분석하여 다음과 같은 결과를 도출하였다. 체육수업 공개 경험의 변화과정은 ‘들여다보기’, ‘펼쳐가기’, ‘함께하기’, ‘벼텨내기’의 경험이 각각‘알아차림’, ‘채움의 성장’, ‘비움의 성장’, ‘성장의 균형’의 단계로 나타났다. ‘알아차림’ 단계는 교육환경 내에서 일어나는 교사, 학생, 수업의 내·외적 경험을 지각하는 과정이다. 이는 교사의 교수활동과 체육수업 현상, 학생들의 성장을 있는 그대로 통찰한다는 의미를 내포한다. ‘채움의 성장’단계는 교사의 변화와 수업 개선, 학생 성장의 필요성을 이해하고, 부족한 부분을 인식하여 계획적으로 정형화해 나아가는 과정이다. ‘비움의 성장’단계는 교육 요소의 핵심적인 부분에 집중하고, 불분명한 요소를 걷어내는 과정이다. 이는 각 요소의 중점 사항을 더욱 선명하게 드러내는 것을 의미한다. ‘성장의 균형’ 단계는 세 가지 교육 요소의 탈중심화로 인한 균형적 변화로 나타났다. 탈중심화 과정은 기존의 교사 관점에 따른 학생, 수업의 영향력에서 벗어나, 각각의 독립적 역할을 강조하고 있다는 것을 의미한다. ‘알아차림’, ‘채움의 성장’, ‘비움의 성장’의 단계에서는 교사의 관점이 학생과 수업의 변화 양상에 핵심적 역할을 담당한다. ‘성장의 균형’ 단계에서는 예측 불가능한 맥락적 상황으로 인하여 각각의 교육 요소가 독립적 역할로써 상호 영향을 주고받고, 균형적 변화로 이어가는 과정으로 도출되었다. 셋째, 체육수업 공개 경험에서 나타난 변화의 의미는 다음과 같다. 수업 공개 경험은 알아차림, 채움의 성장, 비움이 성장, 성장 균형의 변화과정을 거쳐 ‘교사다움’, ‘학생다움’, ‘수업다움’으로 나아가고 있었다. 수업 공개 경험에서 교사의 변화는 ‘교사다움’으로 나아가는 탐색의 과정을 의미한다. 교사는 교사다움으로 나아가기 위한 자기성찰적 탐색 과정을 거듭하며 ‘직관·도구적’, ‘계획·의도적’, ‘효율·효과적’, ‘상황·맥락적’ 관점의 변화과정으로 겪고 있었다. 수업 경험을 되짚어보는 과정은 교사의 관념을 형성하고, 가치관을 정립함으로써 교육 현장의 실천력을 높일 수 있는 교사다움의 발판이 될 수 있다. 수업 공개의 교사 변화과정은 지속가능한 교사다움을 위한‘경험’과 ‘자기성찰’의 반복과정으로 도출되었다. 수업 공개 경험의 학생 변화는 ‘학생다움’을 알아가기 위한 포괄적 이해과정을 의미한다. 학생 변화과정은 ‘관찰자의 참여’, ‘수동적 참여’, ‘능동적 참여’, ‘자발적 참여’로 나타났다. 수업 공개 경험에서 학생 변화과정은 학생의 주체적 성장 과정을 통합적으로 바라봄으로써 학생다움을 알아가기 위해 포괄적으로 이해의 폭을 넓히는 과정으로 도출되었다. 수업 공개 경험의 수업 변화는‘수업다움’을 추구하는 수용의 과정을 의미한다. 수업 공개 경험에서 수업의 변화는 수업다움을 추구하기 위한 다양성에 기반을 둔 수용의 과정으로 나타났다. ‘비구조화’, ‘구조화’, ‘간소화’, ‘조정화’의 변화과정은 수업의 이분법적인 접근에서 벗어나 그 가치와 의미를 찾아내어 모든 수업의 가능성을 수용하는 과정에서 수업다움으로 이어질 수 있다는 부분을 도출하였다. 수업 공개 경험의 변화는 교사다움과 학생다움, 수업다움을 추구하는 과정에서 ‘교육 구심점’을 형성하고 그 영역을 지속해서 확장해 나갔다. 교육 구심점은 교사, 학생, 수업의 세 가지 교육 요소를 인식하는 관념의 축으로써 수업 공개 경험은 그 범위를 명확하게 설정하는 계기를 마련하였다. 넷째, 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 경험과 변화, 그리고 다양한 의미를 살펴 수업 공개 기록에 관한 시사점을 도출하였다. 수업 공개 기록에 담긴 이야기는 교사 개인의 경험적 관점에서 출발한 교육 문화의 이해와 통찰의 과정이 되었다. 이 연구에서는 수업 공개를 인식하는 내면의 변화 속에서 개인의 신념을 확고히 정립해나가는 과정으로 나타났다. 수업 공개에 관한 신념은 자율성과 책무성의 간격 속에서 지속적인 변화과정을 수반하여 형성되어 갔다. 수업 공개 기록은 교사 신념에 관한 경험적 정보를 제공하고 있다는 점에서 교육 실천의 방향을 예측할 수 있다. 이처럼 수업 공개 기록은 교사의 지속 가능한 수업 전문성 함양을 위한 성찰 자료로 그 역할을 담당하고 있었다. 수업 공개 기록에 담긴 이야기는 개인 경험의 결과물에 머무르지 않고, 수업 공개의 교육적 실효성에 관한 주관적 재개념화 문화를 확장하는 역할을 담당하였다. 문화의 흐름은 변화의 동기가 변곡점이 되어 지속적인 실천 과정이 큰 영향력을 갖는다. 수업 공개의 부정적 문화에서 벗어나 교육적 의미를 확산하고, 수업 자체를 나눔과 공유의 범주로 이해하여 수업의 다양성을 인정하는 문화 형성의 기반이 될 수 있었다. 체육수업 명장(明匠)의 수업 공개 기록은 교사 개인의 교육적 신념을 담아낼 수 있는 성찰 자료인 동시에 수업 공개의 재개념화를 토대로 수업의 다양성을 인정하는 교직 문화 개선의 발판으로 그 역할을 담당하고 있었다. 연구 결과와 논의를 바탕으로 현장 실천과 후속 연구를 위해 다음과 같이 제언한다. 첫째, 체육수업이 지속 가능한 발전으로 나아갈 수 있도록 체육 교사의 책무성에 기반을 둔 수업 연구문화 조성을 위한 정책이 필요하다. 둘째, 체육 교사에게 초점을 맞춘 수업 공개 지원 방안을 마련하여 자발적 수업 공개에 참여하는 계기가 마련되어야 한다. 셋째, 체육수업의 성찰 과정으로써 학생과 수업에 중점을 둔 세부적 이해와 탐구가 필요하다. 마지막으로 스포츠 교육학 분야에 자문화기술지를 활용한 연구 방법이 활성화되길 기대한다.

텍스트 마이닝을 활용한 사회과 교육과정 시기별 학술 담론의 특징 분석

김재우 서울대학교 대학원 2020 국내박사

South Korea follows a national standard curriculum. Since the 1946 syllabus period, the national standard curriculum has undergone 10 revisions, which have brought about many changes in the field of education, such as the distribution of new textbooks and changes in the class hours for each subject. Changes in the curriculum are interconnected with the different contexts and circumstances that affect each subject, revealing various issues and discourses. Social studies in particular generates more complex and varied discourses than other subjects do, owing to its essential characteristics, such as the abstractness of its educational goals and the diversity of its background disciplines. Since the 7th revision, changes in the curriculum have revealed a variety of discourses within the field of social studies. This is because the national curriculum's content began to act as a practical educational standard and became more important after the 7th revision. Additionally, starting in the 2000s, there was an increase in the number of studies that dealt with the curriculum, which began to generate a variety of discourses. This increase in the number of discourses has made it more difficult to understand the circumstances that currently affect the social studies curriculum, creating more confusion among the schools that actually use the curriculum. As such, there is a need to comprehensively and systematically examine the characteristics of the discourses that emerged during each social studies curriculum revision period. This is because a meta-examination of these various discourses can reveal the major issues we are currently facing, and can provide useful lessons and perspectives for future curriculum revisions. Academic discourses contain the widest variety of issues that surround social studies curricula, and the representativeness of these discourses also has great value as a subject of analysis. As for methodology, text mining techniques have been used to perform comprehensive and systematic analyses of academic discourses. Text mining is a text analysis technique that has recently attracted attention, and is useful for quantitatively processing large amounts of text data. This study has employed text mining techniques such as latent Dirichlet allocation (LDA), which is suitable for revealing latent discourse topics, and semantic network analysis, which is suitable for understanding the semantic structures of discourses. The goal of this study is to use text mining techniques to perform a comparative analysis of the features that appear in academic discourses regarding the social studies curriculum during each curriculum revision period, starting from the 7th revision. To this end, the following research questions were chosen. Research Question 1. What are the topics and semantic structural features of academic discourses regarding the social studies curriculum in light of the changes that occurred in the national social studies curriculum? 1-1. What are the topics and semantic structural features of academic discourses regarding the social studies curriculum during the 7th curriculum revision period? 1-2. What are the topics and semantic structural features of academic discourses regarding the social studies curriculum during the 2007 curriculum revision period? 1-3. What are the topics and semantic structural features of academic discourses regarding the social studies curriculum during the 2009 curriculum revision period? 1-4. What are the topics and semantic structural features of academic discourses regarding the social studies curriculum during the 2015 curriculum revision period? Academic journal papers on the topic of social studies curriculum were collected from the Research Information Sharing Service website, and a filtering process was performed to ultimately select 1,471 papers as samples for analysis. In the analysis results, 18 latent topics were discovered through latent Dirichlet allocation, and the changes in each topic according to the curriculum period were identified. Semantic network analysis was used to find the network structure of core keywords for each curriculum period. Based on the analysis conclusions, the following arguments can be made. First, there were 4 topics that were always in the top 7 in terms of appearance ratio for each curriculum period: "textbook content and composition," "instruction/learning methods and strategies," "goals and nature of social studies," and "integration and sequence." This shows researchers' interest and continued efforts in the area of applying and implementing the social studies curriculum, and it has great significance in confirming the common academic concerns and research topics in the three fields of general society, history, and geography. Second, during the 7th curriculum period, the salient topics were "classroom instruction and teacher expertise" and "regional learning and regionalization." During the 2007 revised curriculum period, these were "multicultural education and global citizenship education," "political education and law-related education," and "evaluation and scholastic ability testing." During the 2009 revised curriculum period, the main topics were "territorial disputes and Dokdo Islets education," "achievement standards and competency," and "multicultural education and global citizenship education." During the 2015 revised curriculum period, these were "history textbook description and standardization," "achievement standards and competency," and "historical education and historical awareness." Thus, it can be seen that the academic discourses on the social studies curriculum responded sensitively to national and societal issues, and they actively reflected these issues as major academic topics. That is, it was confirmed through the academic discourses that social studies has a strong nature of political subject matter. Third, the keywords that always had high network centrality in each curriculum period included the words "textbook," "social studies", "learning", "teacher", "class", "geography", "student", "goal", "history", "composition", and "narrative". These words can be considered important keywords in academic discourses regarding the social studies curriculum. However, it was also confirmed that the same keywords formed different semantic structures in each curriculum period. Typical examples of this include "integration," "multicultural education," and "geography education." Even for the same concepts and discourse, the focus of the discussion varied according to the individual's interests and curriculum context. This implies that the structures of the various issues and disagreements that surround the social studies curriculum are not of a nature that can be easily resolved, and it also confirms that the related discussions are gradually developing various offshoots. Fourth, "textbooks" are an important subject and concern in academic discourses on the social studies curriculum. Compared to other subjects, social studies includes a large number of electives. Additionally, there are many types of textbooks, and a variety of societal issues are included in the textbook content. Because of these characteristics, "textbooks" can be considered very important. By contrast, the suppression of curriculum discussions in textbooks gives rise to the concern that various discourses may be excluded from academic debate, and this is a phenomenon that curriculum researchers must guard against. Based on the analysis results and discussion, the implications of this study are as follows. First, based on the 18 topics and core keywords that were discovered in this study, we find that discussions have been lacking in the academic debate regarding the social studies curriculum, and academic interest must be shown toward these discussions in the future. Scholastic organizations must make an effort to take an academic interest in the topics that have not emerged as prominent content such as “social & culture education”, “citizenship education”, and allow for new and rich discourses to be conducted. Second, the academic discourses on the social studies curriculum reacted sensitively to national and societal issues during each period. This suggests that there is a need for researchers to discuss the political and academic issues regarding the curriculum from a more balanced perspective. Because the discourses that are represented by text have the power to bring about changes in the beliefs, attitudes, and behavior of the people who read the text, the researchers who create academic discourses must discuss political and academic issues appropriately from a balanced perspective. Third, it is necessary to collect in-depth arguments and opinions on relevant academic issues when revising the social studies curriculum or creating policies. The specific semantic structures that formed around the same core keywords were different in each curriculum period, which shows that there is a need for a better process of gathering various opinions for curriculum revision and appropriately debating these opinions. In the future, an expanded understanding of the social studies curriculum can be obtained by performing discourse-related studies that use a greater variety of text data, making comparisons between different countries, and using the latest and proven text mining techniques. 우리나라는 국가 수준의 교육과정을 편성 및 운영하고 있다. 국가 수준 교육과정은 1946년 교수요목기 이래로 총 10차례 전면 개정이 이루어졌으며, 이는 새로운 교과서의 보급, 교과별 수업 시수의 변화 등 교육 분야 전반에 걸쳐 다양한 변화를 야기하였다. 또한 교육과정의 변화는 각 교과가 처한 상이한 맥락 및 상황 등과 맞물리면서 다양한 이슈와 담론들을 표출시키는 작용을 한다. 특히 사회과는 교육 목표의 추상성과 배경 학문의 다양성이라는 교과의 본질적 특성으로 인해 다른 교과보다 복잡하고 다양한 담론들을 생성시킨다. 교육과정의 변화에 따라 사회과 내에서 다양한 담론들이 표출되기 시작한 시기는 특히 7차 교육과정 이후부터다. 그 이유는 7차 때부터 국가 교육과정의 내용이 실질적인 교육 기준의 역할을 수행하면서 그 중요성이 커졌기 때문이다. 사회과 내에서도 2000년대부터 교육과정을 소재한 연구물들의 양적인 팽창이 이루어지면서 다양한 담론들이 생성되기 시작하였다. 특히 다양한 담론들의 양적인 팽창은 현재 사회과 교육과정이 처한 상황에 대한 이해를 더욱 복잡하게 만들며, 이는 교육과정을 기반으로 운영되는 학교 현장을 더욱 혼랍스럽게 만드는 요인으로 작용할 수 있다. 이에 따라 사회과 교육과정의 개정 시기별로 드러난 담론들의 특징을 종합적이고 체계적으로 성찰하는 것이 필요하다. 다양한 담론에 대한 메타적인 성찰은 현재 우리가 직면한 주요 쟁점 사항들을 드러내고, 향후 진행될 교육과정 개정 작업에 참고가 될만한 유용한 시사점과 관점을 제공할 수 있기 때문이다. 특히 학술 담론은 사회과 교육과정을 둘러싼 다양한 이슈들을 가장 폭넓게 담고 있으며, 담론의 대표성이라는 측면에서도 분석 대상으로서의 가치가 크다. 본 연구는 방법론적 차원에서 텍스트 마이닝 기법을 활용하여 학술 담론의 종합적이고 체계적인 분석을 시도하였다. 텍스트 마이닝은 최근 널리 활용되는 텍스트 분석 기법으로 대량의 텍스트 자료를 계량적으로 처리하는 데 강점을 갖고 있다. 그 중에서도 잠재된 담론 주제들을 드러내는데 적합한 잠재 디리클레 할당(LDA) 및 담론들의 의미 구조를 파악하는 데 적합한 의미 연결망 분석 기법을 활용하였다. 즉, 본 연구는 텍스트 마이닝을 활용하여 사회과 교육과정을 주제로 한 학술 담론들이 7차 이후의 교육과정 개정 시기별로 어떤 특징을 나타내고 있는가를 비교 분석하는 데 목적이 있다. 이를 위해 다음과 같은 연구 문제를 설정하였다. 연구 문제 1. 국가 교육과정의 변천에 따른 사회과 교육과정의 학술 담론 주제와 의미 구조의 특징은 무엇인가? 1-1. 7차 교육과정 시기 사회과 교육과정의 학술 담론 주제와 의미 구조의 특징은 무엇인가? 1-2. 2007 개정 교육과정 시기 사회과 교육과정의 학술 담론 주제와 의미 구조의 특징은 무엇인가? 1-3. 2009 개정 교육과정 시기 사회과 교육과정의 학술 담론 주제와 의미 구조의 특징은 무엇인가? 1-4. 2015 개정 교육과정 시기 사회과 교육과정의 학술 담론 주제와 의미 구조의 특징은 무엇인가? 이에 본 연구는 학술연구정보서비스 웹사이트에서 사회과 교육과정을 주제로 한 학술지 게재 논문들을 수집하고, 필터링 과정을 거쳐 최종적으로 1,471편을 분석 대상으로 선정하였다. 분석 결과, 잠재 디리클레 할당을 통해 총 18개의 잠재된 토픽을 발견하였으며, 각 토픽이 교육과정 시기에 따라 어떤 변화 양상을 보이는가를 파악하였다. 의미 연결망 분석으로는 각 교육과정 시기별 핵심 키워드들의 연결망 구조를 파악하였다. 분석 결과 및 논의를 요약하면 다음과 같다. 첫째, ‘교과서 내용 및 구성’, ‘교수·학습 방법 및 전략’, ‘사회과 목표 및 성격’, ‘통합 및 계열성’의 네 가지는 각 교육과정 시기마다 항상 7위권 내의 출현 비중을 보인 토픽들이다. 이는 사회과 교육과정의 적용 및 실행 영역에 관한 연구자들의 관심과 지속적인 노력을 확인한 것이며, 일반사회, 역사, 지리 세 분과 영역의 공통적인 학술적 관심사와 탐구 주제를 확인했다는 점에서 중요한 의미를 갖는다. 둘째, 7차 교육과정 시기에는 ‘교실수업 및 교사전문성’과 ‘지역학습 및 지역화’가, 2007 개정 교육과정 시기에는 ‘다문화교육 및 세계시민교육’, ‘정치교육 및 법교육’, ‘평가 및 수능’이, 2009 개정 교육과정 시기에는 ‘영토분쟁 및 독도교육’, ‘성취기준 및 역량’, ‘다문화교육 및 세계시민교육’이, 2015 개정 교육과정 시기에는 ‘역사교과서 서술 및 국정화’, ‘성취기준 및 역량’, ‘역사교육 및 역사인식’ 등이 두드러진 토픽으로 나타났다. 이를 통해 사회과 교육과정의 학술 담론은 국가·사회적 이슈에 민감하게 반응하며, 이를 주요 학술적 주제로서 적극 반영한다는 사실을 알 수 있다. 즉, 사회과는 정책적 교과의 성격이 짙다는 측면을 학술 담론을 통해서도 확인하였다. 셋째, ‘교과서’, ‘사회과’, ‘학습’, ‘교사’, ‘수업’, ‘지리’, ‘학생’, ‘목표’, ‘역사’, ‘구성’, ‘서술’ 등은 각 교육과정 시기마다 항상 연결중심성이 높은 개념들로, 사회과 교육과정의 학술 담론을 구성하는 중요 키워드이다. 하지만 동일한 키워드일지라도 교육과정 시기별로 서로 다른 의미 구조를 형성하고 있음을 동시에 확인하였다. 대표적으로 ‘통합’, ‘다문화교육’, ‘지리교육’ 등이 있었다. 즉, 동일한 현상과 담론을 놓고도 각자의 이해관심과 교육과정적 맥락에 따라 논의의 초점은 달라지고 있었다. 이는 사회과 교육과정을 둘러싼 여러 쟁점과 갈등 구조가 단편적으로 해결될 성격의 것이 아님을 시사하며, 동시에 점차 다양한 갈래로 관련 논의가 확장되고 있음을 확인한 것이다. 넷째, 사회과 교육과정의 학술 담론에서 ‘교과서’는 중요 소재이자 관심사이다. 특히 사회과는 다른 교과에 비해 선택 과목의 수가 많아 발행되는 교과서의 종류도 많고, 다양한 사회적 이슈들을 교과서 내용으로 포함시킨다는 특징 때문에 ‘교과서’의 중요성이 크다고 할 수 있다. 하지만, 다른 한편으로 교과서에 매몰된 교육과정 논의는 다양한 담론들이 학술적 공론장에서 배제될 수 있다는 우려를 낳으며, 이는 교육과정 연구자들이 경계해야 할 현상으로 보인다. 분석 결과 및 논의를 토대로 다음과 같은 시사점을 도출할 수 있다. 첫째, 본 연구에서 발견된 18개의 토픽과 핵심 키워드들을 토대로 사회과 교육과정의 학술 공론장에서 논의가 부족했던 담론은 무엇인지 파악하고, 향후 이에 대한 학술적 관심을 기울여야 한다. ‘사회·문화교육’, ‘시민교육’ 등 두드러진 토픽으로 나타나지 않은 주제들에 대한 학술적 관심과 함께 보다 다양하고 새로운 담론들이 풍부하게 논의될 수 있도록 학문공동체 차원의 노력이 필요하다. 둘째, 사회과 교육과정의 학술 담론들이 시기별 국가·사회적 이슈에 민감하게 반응한다는 점은 연구자들이 보다 균형잡힌 시각으로 교육과정에 대한 정책적 이슈와 학문적 이슈들을 다룰 필요가 있음을 시사한다. 특히 텍스트로 표상된 담론은 그것을 접하는 사람들의 신념과 태도, 행동의 변화를 불러일으키는 힘을 갖기 때문에 학술 담론의 생산 주체인 연구자들은 균형 잡힌 시각으로 정책적 이슈들과 학문적 이슈들을 적절히 다룰 필요성이 있다. 셋째, 사회과 교육과정의 개정 또는 정책 입안 시에 관련된 학술적 쟁점 사항들에 대한 심도 깊은 논의와 의견들을 다각도로 수렴할 필요가 있다. 각 교육과정 시기별로 동일한 주제와 개념을 둘러싸고 논의되는 담론 구조가 다르다는 점은 다양한 의견들의 청취와 이에 대한 심도 깊은 분석이 필요함을 시사한다. 다양한 의견 수렴 과정과 이를 적절하게 공론화시키는 작업은 향후 더 나은 교육과정 개정을 위해 필수적으로 요청된다고 할 수 있다. 향후 보다 다양한 텍스트 자료의 활용 및 서로 다른 국가들 간의 비교, 그리고 새롭게 검증된 최신 텍스트 마이닝 기법을 활용한 담론 연구들이 수행되어 사회과 교육과정에 대한 이해의 깊이와 폭이 더욱 넓어지길 기대한다.

'나(ego)' 와 '삶(life)'에 있어서의 메타버스 미술교육

김재우 동아대학교 교육대학원 2022 국내석사

메타버스는 전세계 팬데믹으로 인한 언택트 기조와 4차 산업혁명의 첨단기술발전에 따라 가장 큰 화두로 떠오르며 우리의 삶 전반에 영향을 미치고 있다. 특히 첨단기술과 유행에 발 빠른 Z세대, 알파세대의 청소년들은 이미 메타버스의 서비스와 콘텐츠들을 소비하며 성장하고 있다. 아바타를 통해 메타버스의 세계를 살아가는 Z세대, 알파세대의 청소년들은 과도기에 놓여 있는 메타버스 세계에서 자칫 정체성의 혼란을 가질 수도 있다. 따라서 청소년기에 올바른 자아정체성 형성에 기여할 수 있는 교육이 이루어져야 한다. 특히, 미술교과는 시각적 이미지를 다루는 핵심교과로써 메타버스를 대처하는 교육으로 가장 적합하므로 이에 따라 미술교과의 교육을 통해서 청소년기 자아정체성 형성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 수업방안을 모색하고자 한다. 현재 메타버스의 서비스와 콘텐츠를 활용하여 교육적으로 적용하기 위한 움직임은 정책, 연구, 실험 등을 통해서 지속적으로 이루어지고 있으나, 아바타를 사용하는 청소년의 자아정체성 형성에 기여하는 미술교육의 연구는 미비한 상태라고 할 수 있다. 본 연구는 자아정체성과 미술교육의 연관성을 제시하고 메타버스와 연계하여 자아정체성 형성에 기여하는 미술수업방안을 제시하는데 목적이 있다. 자아정체성 형성과 미술교육의 연관성을 2015개정 교육과정에서 제시하는 인간상, 핵심역량 등에 근거하며 청소년기의 자아정체성 확립의 중요성을 제시하고 메타버스의 개념과 특성, 교육적 가능성과 장점, 시사점을 제시함으로써 본 연구 목적의 이론적 근거를 확립했다. 본 연구는 메타버스의 콘텐츠를 미술교육으로 접목하는 것과 동시에 학생들의 건강한 자아정체성을 형성하는 수업방안을 제시함으로써 건강한 자아정체성의 확립을 기반으로 주체적 인간으로서 미래사회를 이끌어 나가는 인재 양성에 도움이 되길 기대한다. 더불어 미술교과가 메타버스의 특성과 장점을 아우를 수 있고 이러한 이점은 학생들의 몰입도와 적극적인 참여, 흥미를 유발하여 높은 성취를 이뤄낼 수 있음을 시사한다.

당뇨화 BioFit의 생체역학적 설계에 따른 특성의 고찰 및 연구

김재우 동서대학교 국제경영대학원 2006 국내석사

Exendin-4/Human IgG-Fc 융합유전자 클로닝 및 인슐린 분비 촉진연구 : Cloning of Exendin-4/Human IgG-Fc Fusion Plasmid and Studying of the effect on Insulin Secretion

김재우 대구대학교 2009 국내석사

Exendin-4 is a hormone found in the saliva of the Gila monster. It displays biological properties similar to human glucagon-like peptide-1 (GLP-1), a regulator of glucose metabolism and insulin secretion. GLP-1 possesses several physiological properties that make it a subject of intensive investigation as a potential treatment of diabetes mellitus, Because exendin-4 evades the degradation by dipeptidyl peptidase (DPP-Ⅳ). exendin-4 has a much longer half life then GLP-1; it is metabolized in vivo with half-life of 18–41 minutes. In this study we have cloned exendin-4/human IgG-Fc fusion plasmid and expressed the fusion protein of exendin-4/human IgG-Fc in E. coli to seek its therapeutic possibility for the type 2 diabetes mellitus. To elucidate whether the exendin-4/human IgG-Fc fusion protein has retained bioactivity, we treated the rat β-cell line INS-1 cells with either GLP-1 or purified exendin-4/human IgG-Fc. Treatment of GLP-1 and exendin-4/human IgG-Fc both increased the expression of IRS-2. These results indicate exendin-4/human IgG-Fc might have possibly benefiting clinical usage. The effect of Fc fusion on prolonging the half-life of exendin-4 needs to be further determined.