연도별 연구과제 104 페이지첫페이지로 이동

현재 엘리베이터는 탑승할 승객이 위치한 층과 이동할 층, 호출 순서에 의해 이동 순서가 결정된다. 만약 현재 운행되는 엘리베이터의 알고리즘에 영상분석 기술을 도입한다면 각 층에서 엘리베이터를 호출하는 승객의 수를 파악하여 더욱 효과적인 엘리베이터 운영이 가능할 것이다. 미래 응용 가능 분야가 매우 다양한 영상분석 기술을 엘리베이터에 도입함으로서 현재보다 나은 엘리베이터 알고리즘을 설계하고 미래형 엘리베이터를 예측해보고자 하였다. 본 연구에서는 영상처리 기술을 직접적으로 활용하지 않고, 변수로 사람 수의 값만 이용하였다. 호출 순서에 의해 작동되는 기존 알고리즘과 사람 수를 우선으로 하여 작동되는 영상 분석 알고리즘을 각각 구현하였다. 엘리베이터 알고리즘은 호출 수 n을 입력받아 난수로 n개의 [호출시각, 탑승 층, 내리는 층, 사람 수] 데이터를 생성한다. 이 데이터를 바탕으로 두 대의 엘리베이터로 운영되는 알고리즘 시뮬레이터를 돌리고, 각 엘리베이터의 이동거리, 대기시간을 결과로 출력한다. 연구 결과 데이터에 따라 다른 결과가 나왔다. 어떤 데이터 세트에서는 영상분석기술 도입 결과 이동거리, 대기시간이 줄어든 반면, 다른 데이터 세트에서는 증가하였다. 상반된 결과를 출력한 두 데이터를 비교해 본 결과 상대적으로 많은 사람들이 먼 거리를 이동하는 호출이 많을수록 영상분석 알고리즘을 통해 향상된 효율성이 높았다.

▪ 주제어: 엘리베이터, 영상분석, 탑승자 수, 알고리즘, 인공지능

본 연구에선 모든 시각장애인들이 다각적으로 주변 상황을 인지할 수 있고 이동경로를 계획할 수 있는 촉각 인터페이스와 구현기술을 연구하였다. 연구 범위는 교내로 한정하여 교내 복도 데이터셋을 구축하고 사진을 찍으면 복도 영역과 아닌 영역을 분할하는 Unet 모델을 학습시켰으며 Monocular Depth Estimation 모델을 통해 상대적 Depth 정보를 얻었다. Depth map과 초점거리를 활용한 카메라 캘리브레이션 기법으로 이미지 좌표계에서 월드 좌표계로의 변환을 진행하여 Bird's-eye view의 촉각지도를 생성하였다. 위 과정을 종합하여 Kotlin 및 kivy로 앱을 개발하였고 RGB-d 카메라 및 Lidar 없이 스마트폰 하나로 사진을 찍고 진동으로 촉각지도를 제공하는 새로운 공간이해 방법론을 제안하였다.

▪ 주제어: 시각장애인의 공간지각, 딥러닝, 카메라 캘리브레이션, 촉각 지도, 앱 개발

본 연구에서는 인공지능을 이용한 다양한 프로그램 중 구글의 바둑 AI인 ‘알파고’에서 착안한 강화학습 오목 프로그램을 개발해 보았다. 강화학습 기법 중 ‘알파고 제로’에 사용되었던 Q-러닝 기법을 탐구하고 충분히 이해한 뒤, 이 기법에 기반을 둔 컴퓨터 인공지능 오목 프로그램을 C++을 사용한 비주얼 스튜디오를 통하여 실제로 구현해보았다. 프로그램의 개발에 있어 중간중간 어려움이 있었으나 결과적으로 순조롭게 제작되었으며, 승률은 우리를 상대로 70% 이상, 안드로이드 오목 앱상에서는 82%를 기록하였다. 이는 기존 우리가 기대했던 승률인 40~50%를 훨씬 능가하는 성능이었기에 성공적이었다고 할 수 있다.

▪ 주제어: 강화학습, 게임 트리, 머신러닝, 오목, Q 러닝

이 연구에서는 신경망 구조에 유전 알고리즘을 접목한 NEAT 알고리즘을 활용한 머신러닝 기법을 제안하고, 제안한 기법을 기존의 전통적인 머신러닝 기법들과의 성능을 비교하여 장단점 분석을 통한 활용 가능성을 모색한다. 이를 위해 기존에 사용되는 1개 층의 은닉층을 갖는 기본 다층 신경망 구조에 연결선 가중치들을 유전 알고리즘에 의한 진화 과정으로 최적해를 찾아 나가도록 하였다. 실험에서는 은닉층의 개수, 은닉층의 노드 수, 출력 노드 수 및 출력 결과 목푯값, 돌연변이 확률 등을 변화시켜 보면서, 그 변화 요소들의 차이에 따른 성능을 비교, 분석하여 낮은 성능의 국소 해에 머무르지 않고 더욱 우수한 해를 찾을 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다. 이후 이 기법을 통해 널리 알려져 있는 고전 비디오게임 중의 하나인 스네이크 게임을 자동으로 플레이할 수 있는 프로그램을 제작하였고, 벽 인식 범위, 뱀의 최대 길이 등을 변화시켜 보면서, 가장 최고의 점수를 얻을 수 있는 조건을 찾을 수 있었다. 향후 연구 과제로는 더 다양한 요소를 추가하여 연구를 진행해 볼 것이며, 유사 게임들에 적용 가능한 방향을 모색할 것이다.

▪ 주제어: NEAT 알고리즘, 인공신경망, 유전알고리즘, Snake 게임, 자동 플레이

최근 한라산에서 제주조릿대의 과대한 번식력으로 인해 적색목록 멸종위기종인 구상나무의 서식지가 줄어드는 등 많은 식물의 서식지가 파괴되는 피해가 발생하고 있다. 제주도 세계유산본부는 한라산을 뒤덮고 있는 제주조릿대 제거를 위해 관계부처와 협의해 2021년부터 순차적으로 베어내기로 했다고 밝혔다. 본 연구에서는 한라산 생태계 시뮬레이터를 제작하여 제주조릿대가 한라산 생태계에 미치는 피해를 시각화하고 현재 시행하고 있거나 새롭게 생각해낸 제주조릿대 억제방안 중 어떤 방안이 가장 효율적일 수 있는지 알아보고자 하였다. 현장 조사와 문헌조사를 통해 제주조릿대의 분포 특성 등을 알아내었고, '제주 한라산 생태계 시뮬레이터'의 기반이 될 모의 포식자, 피식자 시뮬레이터를 개발했다.



▪ 주제어: 제주조릿대, 생장 억제, 시뮬레이터, 한라산 생태계

코로나 19에 의한 홈트레이닝의 확산에 따라 부상 방지 및 운동 효과 증진을 위한 새로운 자세 교정 방식이 필요해졌다. 이에 본 연구에서는 적은 도구를 활용하지만 높은 정확도를 보이는 팔굽혀펴기 자세 교정 인공지능을 개발했다. 팔굽혀펴기 과정을 구분 동작으로 나누어 바른 자세와 바르지 않은 자세의 기준을 세웠고, 결과에 큰 영향을 미칠 수 있는 카메라의 위치와 방향을 변수로 하는 데이터셋을 제작하였다. 사람의 joints를 추출하는 알고리즘인 Mediapipe와 PARE에 벡터 내적과 K-NN의 원리를 적용한 자세 판단의 정확도를 확인하였고, 이를 비교하여 가장 적합한 카메라 위치와 방향, 알고리즘을 결정할 수 있었다. 이를 바탕으로 가장 정확한 자세 교정 인공지능을 구현할 수 있었다.



▪ 주제어: 딥러닝, Pose Estimation, 머신러닝, K-NN, 팔굽혀펴기

본 연구는 점토광물의 일종인 Bentonite를 이용하여 중금속 흡착과 유기물 흡착 및 미세플라스틱 제거 등 수질정화에 관한 기능성을 알아보기 위한 연구이다. 여러 자료를 통해 점토광물에 대해 알아본 결과 양이온 교환용량(cation exchange capacity, CEC)이 크고 층간 팽창 정도가 큰 Montmorillonite계의 Bentonite가 실험에 가장 적합하다고 판단하였으며, Bentonite를 이용하여 현재 대두되고 있는 환경문제 중 수질오염을 해결하기 위한 실마리를 찾고자 연구를 진행하게 되었다. 수질이 나쁠 것으로 판단되는 하천 지역을 선정하여 시료를 채취한 후, 중금속, 유기물, 무기물 흡착 실험을 통하여, Bentonite의 수질오염의 원일 물질 제거 기능 뿐만 아니라 점토광물이 수질 개선에 이용될 수 있다는 가능성을 제시하려 한다.

▪ 주제어: 점토광물, Bentonite, 중금속 흡착, 유기물 흡착, 수질 정화

본 연구의 목표는 소형 수조에서 수심에 따른 다양한 해파의 재현이 가능하고 해파의 물리적 특성을 연구할 수 있는 피스톤식 조립식 다단형 해파 발생기를 제작하는 것이다. 대략 길이 4m, 폭 30cm, 높이 40cm의 소형 수조를 제작하고, 선형 엑추레이터를 이용한 조파 장치를 적용하였다. 트래커를 활용한 파고 측정 시스템의 제작과 반사파 제거를 위한 소파 블록 제작, 모형 수조에서 재현 가능한 다양한 연안 지형과 이에 따른 해파의 진행 과정을 재현하고 이를 정량적으로 분석할 수 있는 구조체와 측정 과정에 대한 연구이다.

▪ 주제어: 조파수조, 파고측정, 조파기

0.6m 천체망원경과 4K CCD를 이용하여 산개성단 M44에 대하여 B, V 시계열 측광 관측을 수행하였다. 관측은 2020년 4월 1일에서 2021년 5월 22일까지 V 필터 29일 밤 1,7775장의 영상과 B 필터 23일 밤 3,1018장의 영상을 얻었다. 획득한 영상은 Maxim DL을 이용하여 전처리와 구경 측광을 수행하였다. 성단 내 7개의 변광성 HI Cnc, BV Cnc, EP Cnc, BN Cnc, BU Cnc, BS Cnc, eps Cnc에 대한맥동 주기 분석은 Period 04(Sperl)와 AAAVOS(미국아마추어천문학회)에서 제공하는 Vstar를 이용하여 구하였다. HI Cnc 맥동주기는 23.661(c/d), BV Cnc는 20.259(c/d), EP Cnc는 16.161(c/d), BN Cnc는 27.268(c/d), BU Cnc는 18.618(c/d), BS Cnc는 17.035(c/d), eps Cnc는 24.664(c/d)의 주기를 보였는데 BU Cnc 이외는 이전의 연구 결과와 잘 일치하고 있다.

▪ 주제어: 산개성단, M44, 맥동 변광성, 주기 분석

이 연구는 영산강 하상퇴적물을 대상으로 입도, 원마도, 지화학적 특성을 분석하였다. 퇴적물의 입도는 지형적 영향을 가장 많이 받아 상류에서 하류로 이동할수록 세립해진다. 상류는 자갈과 모래 퇴적물, 중류는 모래 퇴적물, 하류는 실트와 점토 퇴적물이 많다. 상류에서 하류로 이동할수록 입자가 큰 조립질 퇴적물은 원마도가 증가한다. 그러나 세립질 모래(2～4Ø)는 반대 경향이 나타난다. 퇴적물의 지화학적 성분 함량은 상류에서 하류로 갈수록 증가하는 경향이 강하다. 퇴적물의 성분 함량에 영향을 주는 조절 요인은 입도 61.10%, 주변 지질 17.16%, 오염 10.91% 정도가 영향을 주는 것으로 판단된다. 수질은 영산강 상류 지역에서 보통 Ⅱ～Ⅲ 등급이며, 중류로 갈수록 Ⅳ～Ⅴ 등급으로 악화되고, 하류에서 Ⅲ～Ⅳ등급으로 약간 개선된다.

▪ 주제어: 영산강, 퇴적물, 입도, 원마도, 지화학적 특성, 수질

여러가지 신·재생 에너지가 개발되어가며 풍력 에너지가 주목을 받고 있지만, 아직 우리나라는 외국에 비해 풍력 발전에 대해 많은 부분이 빈약하다. 때문에 근 40년 간의 풍속 자료 분석을 통해 발전 효율을 높일 수 있는 방법을 찾고자 한다. 87만여개 숫자의 풍속 자료를 일일이 특정 기준에 따라 분류할 수 없었기에, fortran을 사용하였다. 분류된 풍속 자료를 시각화 시켜 40년 간 각 지역 풍속의 변화를 도출하고 이를 통해 향후 풍속의 변화 양상을 예측하여, 풍력 발전기의 신설 위치를 예측해 본다.

▪ 주제어: 관측소, 전력량, 풍력발전, 풍속

조선의 독자적 천문의기인 소간의를 복원하여 실제 교육 현장에 교재로서 활용하고, 그 효용성을 검증하려 하였다. 먼저 고천문학과 소간의의 이론적 배경에 대해 전문자 자문을 얻었고, 자문 내용을 바탕으로 하여 1차, 2차 시제품을 제작하였다. 1차 시제품은 스티로폼을 이용해 수제작하였고, 실제 크기와 동일하게 복원했으나 강도, 부품 손실 등의 문제로 실관측이 불가하다. 2차 시제품은 3D 프린터를 이용해 실제 크기의 약 1/5 크기로 제작하여 제한적인 관측이 가능하다. 2차 시제품을 이용해 총 두 차례에 걸쳐 α UMi, λ Sco에 대한 관측 시험을 진행했으며, 천체 좌표를 어느 정도 정확하게 측정할 수 있음을 확인했다. 또한 학생들의 이해를 돕기 위하여 추가적으로 웹사이트도 제작하였다. 향후 완전 복원을 진행한 후, 학교 현장에서 소간의의 교육적 활용성을 검증할 것이다.

▪ 주제어: 고천문학, 소간의, 교구, 현대적 복원, 3D 모델링