연도별 연구과제 104 페이지첫페이지로 이동

이 연구는 관 속에서 흐르는 유체의 초기압력에 따른 효율적인 운반 조건을 제시한다. 관 속 액체의 유동은 다양한 산업 분야에서 적용되는 만큼, 환경 보호와 에너지 절약을 위해 최적의 조건을 구할 필요가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 실험을 통해 초기압력에 따른 효율적인 단면적을 분석 하고, 이의 경향성을 확인한다. 또한 시뮬레이션 결과와 실험 데이터 비교로 실제와 이론 간 차이를 검토하여 난류 현상을 고려한 최적 압력을 도출한다. 연구 결과는 유체 운반 문제해결에 기여하여 에너지 절약에 도움이 될 것으로 기대된다.

주제어: 효율, 난류, 관내유동, 압력

본 연구는 지구온난화로 인한 산불의 증가로 인한 위험에 대응하기 위해 SEIR 모델을 적용한 산불 확산 예측 방법을 제안한다. SEIR모델에서 접촉군 E를 I와 인접한 구역으로 정의하고, 회복군 R을 수정하여, 산불이 진압되었지만, 탈 것이 남아있는 상태인 R과 화재에 의해 전부 타버린 B로 나누 었다. 화재가 닿지 않은 지역(B), 화재에 노출되어 있는 지역(E), 화재가 확산한 지역(I), 화재가 진압된 지역(R), 완전히 타버려 더 이상 타지 않는 지역(B)과 같이 다섯 가지 그룹으로 나누어, 산불 확산 SEIRB모델의 미분방정식을 세웠다. 산불의 특성에 맞춰 환경 변수(습도, 바람, 경사도)를 통합한 이 모델은 산불의 확산과정을, 미분방정식을 이용하여 수학적으로 모델링하고 파이썬과 관련 라이브러리를 활용하여 시뮬레이션하였다. 실험을 통해 모델의 파라미터를 결정하였고, 시뮬레이션에 적용하였다. 이를 통해 화재의 예상 경로와 확산 속도를 시각화하고 분석하였다. 이 연구는 이 모델은 산불 진압 전략 수립, 재난 대응 시스템 강화에 이바지하며 장기적으로는 인명과 재산의 손실을 줄이고 생태계를 보호하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

주제어: 산불확산예측, SEIR모델, 수학적모델링, 재난 대응 시스템, 2D 시각화

자연수를 정수의 거듭제곱으로 나타내는 와링 문제의 확장인 다항식의 와링 문제는 주어진 다항식을 일차식의 거듭제곱 합으로 나타내는 문제이다. 여기서 일차식의 거듭제곱 항들의 개수의 최소 랭크를 찾는 것은 수학적으로 대단히 의미 있는 연구이다. 본 연구에서는 다항식이 인수분해된 형태의 분석에 집중하여 다항식을 분해한 형태와 랭크 값을 추론하였다. 그 과정에서 랭크를 도출하기 위한 행렬을 정의하고 이를 활용하여 직관적 표현이 가능하도록 하였다.

주제어: 다항식, 거듭제곱, Apolarity Lemma, Waring’s problem

본 연구에서는 정폭도형 바퀴의 운동 효율을 한 가지 변수에 제한하여 평가하였다. 정폭도형의 support function을 변형하여 둘레가 일정하도록 정규화 과정을 진행하고, Mathematica를 이용해 정폭도형이 다항식으로 표현됨을 확인하였다. 특정 값에 대하여 self-intersection이 발생함을 확인하고, 변수에 따른 교차점 발생과 특이점 발생 조건을 대수적으로 보였다. 굴림운동을 수학적 으로 분석하기 위해 재정의하고 MATLAB으로 구현하였다. 마지막으로 실제 바닥 면 조건과 유사한 삼각함수와 이차함수 형태의 바닥에서 정폭도형 바퀴와 원형 바퀴의 무게중심 상하 진폭을 비교한 결과, 특정 조건에서 다항식 정폭도형 바퀴가 원형 바퀴보다 작은 값을 가짐을 확인하였다. 이는 불균일한 표면에서 새로운 바퀴가 원형 바퀴에 비해 향상된 운동 효율을 제공할 수있음을 시사한다.

주제어: #정폭도형 #다항식 #바퀴 #굴림운동 #무게중심

일상생활에서 세제로 세탁할 때 세제로만 지우기 힘든 오염물을, 첨가제를 첨가하여 세탁 하면 잘 지워진다는 것에 착안하여 어떤 계면활성제를 사용해야 잘 지워지는지 파악하고 경제적으로 세척을 할 수 있다고 판단되어 연구를 진행했다. 계면활성제별, 세탁물별로 일정 시간과 조건 내에서 미니 세탁기로 오염물 세탁을 진행하였고, 전후로 겉보기로 달라진 것과, 세탁물의 각 픽셀의 RGB 값의 합 평균 전후 비교를 통해 세탁이 얼마나 되었는지 확인하였으며, 어떤 계면활성제가 잘 지우는지 확인하였고, 이후, 세제 제작 로봇에 들어갈 코드와 알고리즘을 고안하였다. 이후 오염 상황에 맞는 세제를 출력할 수 있는 로봇을 제작함을 통해 경제성을 확보할 수 있을 것이다.

주제어: 계면활성제, 세제, 오염물, 세탁

이 연구는 에어 하키 게임에서의 승리 확률을 높이기 위해 최적의 퍽의 경로를 탐구하는 연구이다. 에어 하키는 우리가 오락실 안에서 흔히 볼 수 있는 게임으로 필드의 아래쪽에서 바람이 나와 마찰력을 줄여 빠른 속도의 퍽을 상대방의 골대에 넣는 게임이다.
에어 하키 퍽의 속력은 다른 구기 종목 스포츠에 비해 매우 빠르기 때문에 우리가 퍽을 보면서 치는 것은 거의 불가능하다. 즉, 상대방의 퍽을 막고 자신의 퍽을 상대방 골대에 넣기 위해서는 미리 퍽의 경로를 예측하여 쳐야 가능하다.
따라서 움직이는 퍽의 운동을 연구하고 그에 따른 각도, 벽과 부딪힌 후 반사되어서 일어나는 움직임을 연구하면 상대방의 골대에 퍽을 넣을 수 있는 최적의 경로를 밝혀내어 승률을 높일 수 있을 것이다.

주제어: 에어 하키, 마찰력, 승률, 각도

최근 플랜테라피, 반려식물 등이 각광받고 있다. 그러나 단순히 식물을 키우는 것만으로는 성취감 면에서 아쉬움이 있다. 따라서 직접 식물을 키울 때 필요한 지지대를 식물의 생장 과정에 맞추어 원하는 모형으로 조립이 가능한 레고 블록 형태로 제작하고자 한다. 친환경적인 필라멘트를 재료로 3D프린팅을 활용한 다양한 레고 플랜트를 구조물을 제작하여 덩굴식물에 적용하여 가장 효과적인 구조를 얻었다. 다양한 방식의 레고 블록 조립 형식으로 제작하여 조합 방법의 가능성을 열어 두었고, 향후 직접 지지대를 제작해볼 수 있도록 하였다. 물 분사 여부에 따른 부착력 실험 결과를 반영 하여, 재배 매뉴얼을 포함한 레고 플랜트 키트를 제작하였다. 플랜테라피에 활용하여 병원과 학교 등에서 사용할 것으로 기대된다.

주제어: 덩굴식물, 구조, 3D프린팅

본 보고서에서는 인간의 신체, 그 중 청소년기의 학생들이 장시간 한자리에서 고정된 자세로 앉아 집중할 시에 일어날 수 있는 부작용과 이를 예방할 수 있는 최적의 자세에 대한 연구를 다루고 있다. 이를 위해 관련 논문을 분석하여 필요한 데이터를 수집하고 모델 구조를 연구하였다.
3ds Max를 이용하여 포터블 데스크의 초기 프레임과 제작에 필요한 합판을 설계하였다.
아두이노를 이용하여 센서를 조정하는 방법과 프로그램 설계 방법을 연구하고 직접 사용해보았다.
리니어 액추에이터와 하중 센서에 대하여 연구하고, 그 원리를 숙지하였다.
논문을 참고하여 포터블 데스크를 제작하기 위한 부품들을 다루고 일부분을 실현시켰다.

주제어: 손목 터널증후군 예방, 자동화 소프트웨어, 포터블 데스크, 하중센서, 리니어 액추에이터

본 실험에서는 Cytochrome P450의 옥시벤존 분해 반응이 실제 해양 생물에게 어떤 영향을 끼치는 지에 대하여 연구를 진행하였다. 사용한 해양 생물은 산호이며 7주일간 산호의 상태와 DO의 변화를 살펴 건강 상태 및 전 실험에서는 보지 못하였던 지표들로 실제 사용이 가능한지에 대해서 역시 탐구하였다.

주제어: 옥시벤존, Cytochrome P450, 해양 생태계 영향, 해수와 효소의 환경

우리 생활 주변의 강물에는 예상보다 많은 의약품이 용해되어 있고, 이는 생태교란과 같은 문제를 발생시킨다. 특히 코로나19로 아세트 아미노펜의 사용량이 급증함에 따라 이런 문제의 심각성이 높아지고 있다. 아세트 아미노펜은 아세트 아마이드를 작용기로 가지며 벤젠 고리를 가진 구조이기에, 유기금속골격체(MOF)를 활용하여 수중에 있는 아세트 아마이드의 흡착 및 분리를 시도하였고, 이를 활성탄과 비교 분석함으로써 폐의약품 제거 분야에 MOF의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

주제어: 유기금속골격체(MOF), 아세트아마이드, 열처리, 흡착 효과

버려지는 양파껍질을 화장품 소재로 활용하여 자원을 효과적으로 이용하는 방법을 고안한다. 일반 양파껍질과 자색 양파껍질을 에탄올 농도별로 추출물을 만들고 화장품 소재로서 타당한지 여드름균을 대상으로 한 항균 효과를 디스크 확산법으로 검증하고 DPPH 소거능 실험으로 항산화 효과를 검증한다. 항균 효과 검증 시에 여드름균의 혐기성 조건에서의 배양을 위한 Anaerobic Jar와 Anaerobic Bag을 사용한다. 항산화 효과 검증을 위해 well plate reader로 517nm에서의 흡광도를 측정한다. 자색 양파껍질을 50% 에탄올로 추출한 시료의 DPPH 소거능은 비타민C에 준할 정도로 높은 항산화능을 보인다. 화장품 주요 성분과 합성하여 pH를 측정한 결과, 일반 양파껍질 70%와 자색 양파껍질 30% 에탄올 추출물이 피부세포에 가장 적절하다는 것을 알 수 있다. 항균 효과는 빠른 시일 내에 다시 검증하고자 한다.

주제어: 자원의 재활용, 양파껍질 추출물, 항균 효과, 항산화 효과, 화장품 성분과 합성

본 보고서는 아카시아, 밤, 마누카 꿀이 HT-1080 섬유육종과 폐의 섬유아세포인 IMR-90에 미치는 세포독성을 연구하였다.
마누카 꿀과 다른 꿀들이 세포에 미치는 세포독성을 MTT assay를 통해 ELISA reader를 이용하여 흡광도를 측정해서 세포 생존율을 비교하였다. 이를 통해 꿀의 종류와 농도 차이에 따른 세포 생존율 차이를 확인하므로서 어느 꿀에서 세포독성이 큰지 알아본다. 그리고 꿀의 어떤 성분이 암세포에 대한 세포독성을 일으키는지 알아보고, 꿀이 항암제와 함께 사용하거나 구성 성분으로 사용되어도 되는지에 대해 연구할 생각이다.

주제어: 꿀, 마누카꿀, 암세포, 세포독성