DSLR을 활용한 과학 영재 대상 천체 관측 R&E 프로그램 개발
The Development of Astronomical Observation R&E Program using DSLR for Science-Gifted Student
0
조회
0
다운로드
5
인용
0
참고문헌
키워드
초록
측광은 천문 관측을 통해 다양한 천체의 물리적 성질을 도출해내는 천문 연구의 첫걸음이기 때문에 좋은 천문 R&E 소재이다. 측광을 위해서는CCD(전하 결합 소자) 카메라와 IRAF(측광 전문 소프트웨어)를 사용할 줄 알아야 한다. 하지만, CCD 카메라는 고가이며 필터별로 촬영해야 하고, IRAF는 명령어 기반 프로그램으로 사용자가 친숙해지기 어려워 이것들을 교육적으로 활용하는 데 제한점이 있다. 이에 본 연구에서는 CCD 와 IRAF 대신에 학교에 널리 보급된 DSLR과 Maxim DL을 이용해 측광 R&E 프로그램을 개발하였다. RGB 소자를 일종의 필터로 활용하여 촬영할 수 있는 장점을 가진 DSLR과 GUI 기반의 이미지 처리 프로그램인 Maxim DL을 이용하여 촬영 후 측광을 하였다. 이후, C-M도 작성 및 해석 과정을 제시하였고, 성단의 영연령주계열(ZAMS)과 등연령곡선(Isochrone)을 활용하여 성단의 거리와 나이도 구하였다. 실제 교육 현장에서활용될 수 있게 연구 과정을 단순화하고, 학생들이 단계적으로 연구 과정을 수행할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 과학 영재 학생들을 대상으로 2019년 3월 18일부터 2019년 7월 28일까지 R&E 프로그램 수업을 진행하였고, DSLR을 활용한 천체 관측 R&E 프로그램의 실제 교육 현장 활용 가능성을 확인할 수 있었다.
Abstract
Photometry is a good material for astronomical R&E because it is the first step in astronomical research to derive the physical properties of astronomical bodies through astronomical observations. For photometry, CCD(Charge Coupled Device) cameras and photometric software(Image Reduction and Analysis Facility, IRAF) must be used by default. However, CCD cameras are expensive and need to be filmed on a filterby- filter basis, and the IRAF are difficult for users to become familiar because of the command-based program. Therefore, it is difficult for us to use it educationally. In this study, a photometric R&E program was developed using DSLR(Digital Single-Lens Reflex) camera and Maxim DL which are widely used in schools instead of CCD and IRAF. DSLR has the advantage of being able to take pictures using RGB devices as a kind of filter. Maxim DL is a GUI-based image processing program that is familiar to users. I used these to observe and photometry. Later, it was showed the process of drawing and interpreting C-M diagram(Color-Magnitude Diagram, and the distance and age of the cluster were also obtained by utilizing the ZAMS(Zero Age Main Sequence) and Isochrone. Program have been developed to simplify the research process so that it can be used in actual education sites, and to enable students to carry out the research process step by step. It conducted R&E program classes for science gifted students from March 18, 2019 to July 28, 2019, and was able to confirm the possibility of practical use of the astrophysical observation R&E program using DSLR.
참고문헌 (32)
- 강다현, "간섭과 회절과 관련한 영재 교육 프로그램 개발 및 적용", 석사, 물리(과학교육), pp.2009
- 강성주, "R&E 프로그램에 대한 과학영재고등학생들의 인식 연구", 한국과학교육학회지, 29(6), pp.626~638 (2009), 한국과학교육학회
- 김경대, "R&E 프로그램을 체험한 과학영재들의 사사교육 프로그램 효과에 대한 인식: KAIST 신입생을 중심으로", 한국과학교육학회지, 28(4), pp.282~290 (2008), 한국과학교육학회
- 김승환, "고등학교 천체 관측 동아리를 위한 방과 후 학교 프로그램 개발 및 적용: 관측지 주변 환경을 고려한 표준화 계수 결정 프로그램", 한국지구과학회지, 29(6), pp.495~505 (2008), 한국지구과학회
- 김연수, "지구과학영재를 위한 천문사사교육 프로그램 개발", 석사, 지구과학교육, pp.2010
- 박기수, "‘과학사 기반 화학자 탐구 프로그램’이 고등학교 과학영재의 과학의 본성에 대한 인식과 과학적 태도, 과학 진로지향도에 미치는 영향", 대한화학회지, 57(6), pp.821~829 (2013), 대한화학회[DOI]
- 심현진, "DSLR 카메라를 활용한 측광 분석 소프트웨어에 대한평가", 한국지구과학회, 38(5), pp.323~332 (2017)
- 양종우, "소형망원경을 이용한 천체의 분광관측 시스템 개발", 현장과학교육, 8(3), pp.222~233 (2014), 한국현장과학교육학회[DOI]
- 엄흥진, "소형망원경을 이용한 목성의 자전 주기 측정", 현장과학교육, 13(2), pp.119~132 (2019), 한국현장과학교육학회[DOI]
- 여상인, "과학영재를 위한 비형식 교육으로서의 영월지역 과학탐방 프로그램 개발", 경인교육대학교 교육연구원 교육논총, 35(1), pp.161~180 (2015), 교육연구원[DOI]
- 이봉우, "과학교육에서 발명교육에 관한 과학교육자의 인식 조사", 한국과학교육학회지, 37(1), pp.17~24 (2017), 한국과학교육학회[DOI]
- 이진희, "광해에 따른 밤하늘의 밝기 변화를 중심으로 본 천문 관측 환경", 한국지구과학회지, 30(3), pp.344~353 (2009), 한국지구과학회
- 임길선, "과학영재교육을 위한 웹기반 STS수업모형 개발- 생물교육을 중심으로-", 한국과학교육학회지, 24(5), pp.851~868 (2004), 한국과학교육학회
- 임범두, "우즈베키스탄 마이다낙 천문대 4k CCD의 특성과 표준계 변환 및 적용", 석사, 천문학, pp.2009
- 장재철, "고해상도 위성자료를 활용한 과학 영재 대상 해수면 온도 산출 R&E 프로그램 개발", 현장과학교육, 12(1), pp.113~126 (2018), 한국현장과학교육학회[DOI]
- 장재철, "위성 영상을 활용한 과학 영재 대상 R&E 교육 프로그램 개발 -시흥시 주변 지표이용분류를 중심으로-", 현장과학교육, 11(1), pp.98~112 (2017), 한국현장과학교육학회[DOI]
- 정연희, "보급형망원경과 개조한 DSLR카메라를 이용한 천체관측", 석사, 과학교육학, pp.2010
- 정현철, "과학고 및 영재고 Research and Education (R&E) 수행과정 및 운영환경 분석: 지도자와 학생의 인식 차이를 중심으로", 한국과학교육학회지, 32(7), pp.1139~1156 (2012), 한국과학교육학회
- 최동열, "NGC 7790의 UBVI CCD 측광", 한국지구과학회지, 36(7), pp.661~673 (2015), 한국지구과학회
- 최동열, "고등학교 과학동아리 천체 관측 교육 프로그램 개발 - 소형 망원경을 활용한 산개성단의 거리 탐구 -", 한국지구과학회지, 40(3), pp.300~312 (2019), 한국지구과학회[DOI]
- 팽주현, "과학영재 R&E 지도를 통한 감쇠조화진동형 액체점성측정장치 개발에 관한 연구", 석사, pp.2015
- 한주용, "CCD를 이용한 천체 관측 프로그램의 개발 –서울대학교 사범대학 지구과학교육과 학부생을 대상으로-", 한국지구과학회, 2005, pp.188~195 (2005)
- Bressan A, "Stellar tracks and isochrones with the Padova and Trieste stellar evolution code", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 427, pp.127~145 (2012)
- Ekstrom S, "Grids of stellar models with rotation I. models from 0. 8to 120 M◉ at solar metallicity(z=0. 014)", Astronomy and Astrophysics, 537, pp.146~164 (2012)
- Hoot JE, "Photometry With DSLR Cameras", The Society for Astronomical Sciences 26th Annual Symposium on Telescope Science, pp.67~72 (2007)
- Park W, "Photometric transformation from RGB Bayer filter system to Johnson-Cousins BVR filter system", Advances in Space Research, 57(1), pp.509~518 (2015)
- Stencel RE, "Results of the Recent ε Aurigae Eclipse Campaign", Central European Astrophys. Bulletin, 37, pp.85~ (2013)
- Sternberg RJ, "The Nature of Creativity: Contemporary Psychological Perspectives", pp.125~147 (1988)
- Sung H, "UBVI CCD photometry of M35(NGC 2168)", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 306, pp.361~370 (1999)
- 성환경, "SEJONG OPEN CLUSTER SURVEY (SOS). 0. TARGET SELECTION AND DATA ANALYSIS", Journal of the Korean Astronomical Society, 46(3), pp.103~123 (2013), 한국천문학회
- Zhang M, "Precision Multiband Photometry with a DSLR Camera", Publications of the Astronomical Society of the Pacifie, 128(035001), pp.1~17 (2016)
- "The database for open cluster: Receive valuable open cluster data" (2021)[URL]