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본 연구에서는 아두이노를 활용하여 초음파 센서, 온습도 센서, 그리고 온습도 조절 기기를 융합하여 실내 온습도를 효율적으로 조절하는 방법을 탐구한다. 효율적인 온습도 조절을 위해 센서로 받아들인 값을 활용해 필요한 알고리즘을 제작하고, 이 알고리즘을 실제로 아두이노를 이용해 센서와 온습도 조 절 기기를 융합한 데 적용하여 프로그램을 통해 온습도 조절을 탐구할 것이다. 그뿐만 아니라 블루투 스 모듈을 활용하여 각종 센서에서 받아들인 값을 무선 통신으로 다른 기기에 보내 사용자가 제어할 수 있게 함으로써 사물인터넷의 기본 원리를 탐구해본다. 본 연구를 통해 효율적인 에너지의 이용 방 안을 모색하고 앞으로 나아가 생활 환경에 영향을 미치는 다른 요소들에 적용해보고, 블루투스 모듈을 활용해 온습도 조절 기기를 제어함으로써 사물인터넷의 기본적 원리를 탐구해볼 수 있다. ▪ 주제어: 아두이노, 온습도 센서, 초음파 센서, 인원수, 온습도 조절
유해해양생물 불가사리는 탄산칼슘 성분의 다공성 구조를 가지고, 중금속 흡착에 효과적이다. 또, 플라스틱 대체제로 주목받는 균사체는 뛰어난 바인딩 성능을 가졌다. 본 연구에서는 불가사리 분말을 균사체로 엮어 이중 다공성 구조를 이루는 중금속 흡착제를 개발하고자 한다. 단백질 분해 공정을 통해 불가사리에서 다공성 구조를 추출했고, 탄산칼슘 층을 올린 PDA 배지 위에 느타리버섯 균사체를 배양해 탄산칼슘-균사체 복합체를 제작했다. ICP를 이용해 불가사리 골편과 탄산칼슘-균사체 복합체의 중금속 흡착능을 확인하고, 불가사리-균사체 복합체로 확장할 때 강성을 높일 수 있는 다양한 배양 법에 대해 고찰하였다. 따라서, 본 연구의 흡착제는 기존 중금속 흡착제의 친환경적인 대체재로써 활용될 수 있을 것으로 전망한다. ▪ 주제어: 불가사리. 버섯 균사체. 중금속 흡착제. 다공 구조.
본 연구의 목표는 항균성이 확인된 천연 물질인 히노키티올을 이용하여 항균 필름을 제작하는 것 이다. 알긴산 나트륨과 젤라틴, 가소제인 소르비톨을 혼합하여 stock solution을 제작하였으며, 비이온 성 계면활성제인 lauryl glucoside를 이용하여 소수성인 히노키티올을 이에 분산시켰다. 자연 건조 결 과, 입자가 고루 분산된 항균 필름이 산출되었다. Disk diffusion 실험을 통하여 유의미한 항균성을 얻을 수 있는 히노키티올의 최소의 양을 알아냈으며, 필름 물성 테스트를 통하여 소르비톨의 양에 따른 필름의 기계적 특성을 분석하였다. 위 연구를 통해 PET 필름을 대체할 수 있는, 분해능이 우수 해 환경에 악영향을 주지 않는 천연 항균 필름의 효과를 확인하였다는 점에서 의의가 있다. ▪ 주제어: 항균 필름, 히노키티올, 천연, 항균성, 인장 강도
코로나19가 장기화되면서 코로나 예방을 위한 사회적 거리두기의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 본 연구에서는 초음파 거리 센서와 인체 감지 센서를 이용하여 인체를 감지하고 거리가 2m 이내일 때 부 저가 울리게 하는 벨트를 고안하였다. 실험에 사용한 초음파 거리 센서와 인체 감지 센서의 원리와 성능 을 알아보기 위하여 센서의 세팅 값을 변수로 한 실험을 진행하였고 이에 따른 결과를 거리 두기 벨트 에 적용하였다. 또한 벨트가 인식할 수 없는 사각지대의 넓이와 길이를 계산하기 위해 인체 감지 센서의 배치와 개수, 인식각에 따른 차이를 분석하고 결과를 얻어 정확도를 높였다. 실험에서 도출한 값들을 이 용해 센서를 조율하고 배치하여 다가오는 사람의 속도 따른 인식 오차를 실험 진행하여 벨트의 정확성 및 실용성을 검증하였다. ▪ 주제어: 인체감지센서, 초음파센서, 사각지대, 아두이노 우노
화석 연료의 고갈 및 환경 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 신재생 에너지가 개발되고 있다. 파력 발전에 주로 이용되는 Wells Turbine은 기하학적 구조에 의해 유체 흐름에 상관없이 같은 방향으로 회전한다. 본 연구에서는 유체를 밀어내며 한 방향으로 회전하는 Wells Turbine에서 앞선 날개에 의한 수평적 유체 흐름이 있을 것이라 예상하였고, 이에 의한 난류를 저감할 수 있는 터빈 날개를 설계하였다. 그 방식으로 단면이 funnel 형태인 유체 관을 만드는 방법을 제안하였고, CFD(Computational Fluid Dynamics) 수치분석을 이용해 난류의 저감을 검증하였다. 또한, 슐리렌 장치를 이용해 날개 단면에서 유동을 관찰하고, Wells Turbine에 적용했을 때의 효율을 실험적으로 비교하였다. 날개의 조건을 변화시키며 난류를 최소화할 수 있는 터빈을 설계하였다. ▪ 주제어: Wells Turbine, 난류 저감, 공기 통로, 발전 효율 증가
본 연구는 sEMG를 이용해 손목 없이 팔의 근육만으로 제어가 가능한 자유도 2의 인공 손목을 개발하려는 목적으로 진행되었다. 선천적 혹은 후천적인 이유로 손목 이하의 신체가 없는 사람들도 정상인들이 팔 근육을 이용해 손목을 움직이 는 것과 똑같은 방법으로 손목 이하의 신체를 움직일 수 있게 하기 위함이다. sEMG를 통해 기존의 의수보다 훨씬 직관적으 로 조작할 수 있도록 제작하는 데 초점을 맞췄다. sEMG 센서와 자이로 센서를 통해 sEMG와 손목이 특정 축과 이루는 각도를 측정하여 sEMG만으로도 각도를 알아낼 수 있는 ANN을 학습하였다. 학습된 ANN은 실제 사람의 손목 골격 구조와 손목이 움직이는 원리에 착안하여 설계된 하드웨어와 결합시켰다. 본 연구에서 제작한 인공 손목은 sEMG 센서, ANN, 리니어 서보모터를 거쳐 실제 사람의 근육 구동 방식과 유사하게 인공 손목을 제어한다. ▪ 주제어: 근전도, 인공 손목, 의수, 2 자유도
현재 건조 지역에 태양광 패널을 설치하는 경우는 많지 않다. 일반적으로 스프링클러를 이용해 물을 분사하여 패널에 붙은 먼지를 제거한다. 이때 건조 지역의 경우는 물이 부족하여 공급하기도 힘들 뿐더러 상당량의 전력과 물이 소모된다. 또한, 건조 지역에서의 증발량이 타 지역에 비해 많기에 효과적인 청소와 물의 회수, 주기적인 물의 공급이 원활하지 않다. 따라서 추가적인 물의 사용을 최대한 줄이고, 패널을 효과적으로 관리하며, 이를 자동화시키는 방법에 관해 연구하고자 하였으며, 실제 모형을 만들어 실험하였다. 박스 형태의 환경을 재현할 수 있는 장치를 제작하여 환경을 재현하고자 하였으며, 정량의 모래를 떨어지게 하여 변인을 통제하였다. 이때 조작 변인은 태양광 패널의 청소 방법이며 바람, 표면의 소수성 코팅, 레일터와 솔을 사용한 제거가 있다. 실험 결과. 솔로 청소하는 것이 가장 효율적이었다. ▪ 주제어: 태양광 패널 자동화 청소, 발전량 측정
연구목표는 왕달팽이(Achatina fulica)의 치설의 구조와 배열, 물리적 특성을 분석하고 종간 차이를 비교와 치설의 구조적 특성을 마이크로 니들패치에 적용하여 마이크로 니들패치를 개선할 수 있는 방안을 고안하는 것이다. 치설의 구조와 배열, 물리적 특성을 알기 위해서 실체 현미경과 주사전자현미경(SEM)을 통해서 치설 을 관찰하였다. 그리고 시중에 있는 마이크로 니들패치를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 달팽이 치설의 구조와 비교하였다. 기존 마이크로 니들패치의 단점을 분석하고 그것을 보완하였다. ▪ 주제어: 왕달팽이, 치설, 마이크로 니들패치, 생체모방기술
단거리 이동에 있어 가격의 이점으로 인해 최근 공유 전동 킥보드 서비스의 이용자가 급증하였다. 현재 국내에서 서비스되고 있는 공유 전동킥보드는 대부분 비고정형(Dockless) 방식을 채택하고 있으며, 전동킥보드 운영사가 직접 이동수단을 수거하여 충전한 뒤 다시 재배치하는 운영 방식을 취하고 있다. 비고정형 방식은 사용자의 편의성을 극대화하나 무분별한 방치로 인해 보행자와 자동차의 통행에 방해를 주고 GPS 오차로 이동수단의 분실 또는 파손 가능성이 높으며 관리가 어렵다. 공유 킥보드 산업이 마주한 가장 큰 도전 과제는 외부 피해를 최소화하는 방식으로 사업의 성장 속도와 기존 인프라 사이의 균형을 유지하는 것이다. 퍼스널 모빌리티 공유 서비스는 주차, 대기 문제 등 도시 문제를 해결할 수 있는 좋은 솔루션이자 차세대 근거리 교통수단으로 빠르게 성장 중이기에 문제의 해결이 더욱 시급해진 시점에서 자율주행을 이용한 퍼스널모빌리티의 공유 서비스의 개선으로 해결하고자 한다. ▪ 주제어: 전동이륜평행차, 구조적 안정성, 경로 추종 제어, 퍼스널 모빌리티 공유 서비스
본 연구는 거꾸로 우산 메커니즘과 이중 레이어 메커니즘의 기구학적 분석을 진행하고 거꾸로 우산 메커니즘을 변형해 튼튼한 구조물에서 적용이 가능한 거꾸로 우산 메커니즘을 제시한다. 거꾸로 우산의 가장 특징적인 장점인 공간 활용 능력과 가장 큰 단점으로 예상되는 구조의 정밀성을 제시한 메커니즘에서 수치적으로 평가하고, 단점을 보완할 방법으로 이중 레이어 메커니즘 및 그 설계를 이론적으로 제시한다. 거꾸로 우산 메커니즘의 수식적인 분석들을 통하여 전개가 될 수 있는 받침살, 힘점의 범위를 계산하였고, 제한된 범위 속에서 프로토타입을 만들어보며 어느 값일 때 전개축소 비율이 최대이며 작동하는 지 확인하였다. 제시한 메커니즘들을 튼튼한 소재로 제작한 후 Tracker로 메커니즘의 성능을 평가하였다. ▪ 주제어: 거꾸로 우산 메커니즘, 하방 공간 개선, 공간 활용 능력, 이중 레이어 메커니즘, 구조 정밀성
코로나19가 전세계적으로 유행하면서, 코로나19의 증상을 디스플레이링할 수 있는 중요 지표로서 산소포화도를 측정할 수 있는 펄스 옥시미터의 중요성이 점점 커지고 있다. 본 연구에서는 산소포화도를 측정하기 위한 펄스 옥시미터 회로를 실제 제작한다. 또한, 펄스 옥시미터 회로를 동작시키고 측정 결과를 디스플레이에 출력하기 위한 아두이노를 활용하여, 개인적으로 쉽게 사용할 수 있는 산소 포화도 측정 시스템을 구현한다. 더 나아가서, 시스템의 전력을 에너지 하베스팅으로 공급하고 시스템을 구성하는 요소들을 물리적으로 유연한 형태로 가져감으로써 구현할 수 있는, 에너지 하베스팅 기반의 저전력 웨어러블 산소포화도 측정기기 개발에 대한 가이드 라인을 제시한다. ▪ 주제어: 산소포화도, 펄스 옥시미터, 에너지 하베스팅, 웨어러블 기기, 플렉시블 소재
위 연구 동기 및 배경의 통계자료에 따라 휠체어로 인한 사고를 사전에 방지하여 줄이고 현재 출시되어 있는 휠체어보다 더욱 효율이 높은 스스로 위험을 인지하여 안전성을 높이는 휠체어를 제작하고자 한다. 현재 우리 사회에서 혁신적인 변화가 일어나고 있는 사물인터넷, 빅데이터등 첨단정보통시기술도 활용하여 이를 휠체어에 적용시키고자 한다. ▪ 주제어: 3D 프린터, 전동 액추에이터, 물리엔진