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동물 실험 대체안과 신세대 재생 치료제로 대두되고 있는 organoid는 현재 무수한 가능성을 보이며 급속도로 발전하고 있다. 본 논문은 organoid 기술 개발의 기초적인 실험을 통해 특성을 분석하고 활용도를 파악하는 것에 초점을 두고 있다. 먼저, iPSC의 계대 배양과 organoid의 무한 증식을 위한 트랜스퍼를 통해 응용 연구에 사용될 샘플과 관련한 전반적인 실험을 진행하였고 면역염색법을 이용 하여 hESC와 intestinal organoid가 분화된 후에도 특성을 유지하는지 검정하였다. organoid는 무한 증식 배양이 가능하며 인체의 생리활성 기능을 유사하게 재현할 수 있어 질병 모델링, 약물 스크리닝에 활용될 수 있다. 이외에도 재생의학, 독성연구, 질환기전 연구, 발생/기초 의학, 감염병 연구 등 다양한 분야와의 융합 발전이 가능하다. 장과 장내 미생물의 역할에 대한 중요성이 강조되는 현 시대의 분위기에 맞추어 'intestinal organoid'로 특정지어 연구를 진행하였으며 추후 organoid 기반 임상 실험과 실제 적용에 있어 본보기가 될 것을 기대한다. 주제어: stem cell, organoid, intestinal organoid
물리학에서 물체 간 상호작용에 의한 물체의 운동 상태를 설명하거나 예측하는 것은 매우 중요하다. 물체의 운동을 기술하는 운동방정식은 매우 복잡한 미분 방정식 형태로 나타나기 때문에 함수나 방정식의 해를 수치적으로 근사하는 수치 해석은 필수적이다. 현재 고등학생이 푸는 문제에서는 수치해석의 필요성과 편의성을 느끼기 어렵다. 우리는 고전역학에서 유명한 운동을 매트랩으로 분석하여 이론치와 비교하고 운동 방정식 계산이 불가능한 운동을 시뮬레이션해봄으로써 수치해석의 중요성을 고등학생에게 알리고자 한다. 이를 위해 고전역학의 대표적인 운동인 단진자 운동과 자유 낙하 운동을 분석하였고 최종적으로 이중진자 운동에 대해 분석하였다. 주제어: 수치해석, 자유낙하, 이중진자, 라그랑주, 매트랩
본 연구에서는 항생제 내성균에 대한 분석과, 이를 통해 제작한 수리모델에 대한 연구 결과를 제시 한다. 항생제 내성균은 항생제로 인해 생긴 장기간의 압력으로 인해 발생하는 진화 현상으로, 이제는 많은 감염성 질환들의 상당수에서 발견되고 있으며, 항생제 내성균에 대응하는데 상당한 어려움을 겪고 있다. 따라서, 본 연구에서는 이미 널리 알려진 분석 방법을 통해, 다양한 항생제 내성균 증폭 현상을 관찰한 후, 이를 바탕으로 수리모델을 제작하였다. 제작된 모델은 항생제 농도와 시간에 따른 내성균의 생장량과 내성균의 변이확률을 분석하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 본 논문에서 제시된 분석 방법과 수리모델은 항생제 내성균에 대한 대처방안을 모색하고자 하는 의학 분야에서 선택적으로 활용될 수 있으며, 다양한 활용 방안이 기대된다. 주제어: 항생제, 항생제 내성, 로지스틱 방정식
대한민국의 경제가 성장하고 국민의 생활이 안정됨에 따라 전체 국민 중 생활 스포츠를 즐기는 국민의 비중이 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 경기나 훈련 중 신체 움직임에 의한 손상 또한 증가하고 있다. 발목 염좌는 스포츠 상해 중 가장 빈번하게 발생하는 상해이지만, 그 후유증이 오래 가고 재발 위험성이 높기 때문에 유의하여야 한다. 본 연구는 이를 예방하고자 기존의 수동적으로 발목을 보호하는 보호대와 같은 개념에서 벗어나, 발목의 각도를 실시간으로 수정하여 발목 염좌를 능동적 으로 예방하여 주는 방법을 연구하였다. 본 연구의 최종목적은 신체 구조 및 사용자의 스포츠 활동 시의 움직임을 고려하여 발목 부상을 물리적으로 예방하는 신발을 연구하고 개발하는 것이다. 본 연구를 통해 새로운 발목 안전 기술을 개발하여 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대되며 신발 설계 및 기술에 대한 특허를 취득하여 추가적인 수익을 창출할 수 있을 것으로 기대된다. 학문적인 분야에서, 신발과 안전 기술 분야에서 추가 연구를 이끌 수 있고, 향후 연구를 위한 학문적 기반을 제공할 것으로 기대하고 있다. 주제어: 발목 염좌, 스포츠 손상, 능동적, 각도 조정
세계적 전력공급난 해소를 위해선 기존 화석 연료 에너지에 의존의 심각성을 느끼고 신재생 에너 지의 필요성을 느꼈다. 이에 대한 해결책으로 저전력 지역이나 개발도상국 등에서도 가능한 풍력발 전과 연을 접목해서 적정기술을 이용한 차세대 풍력발전기를 연구했다. Deacon 방정식을 이용해 계산함으로써 고도별 풍속 자료를 수집해 최대 발전 효율이 나타나는 고도를 탐구했다. 또한, 고도에 따른 제작한 풍력발전기의 단위 시간당 에너지 발생량에 관한 데이터를 도출함으로써 실험적으로 최대 발전 효율이 나타나는 고도를 탐구한다. 주제어: 풍력발전, 적정기술, 에너지공학, 유체역학, 역학
고인돌은 선사 시대 사람들의 생활 방식과 거주 지역, 문화를 파악하는 역사적 가치가 있는 유적이 다. 이러한 고인돌이 현대까지 그 형태를 유지할 수 있는 이유를 과학·공학적인 근거를 찾아내어 우리나라 문화재의 우수성을 알리고자 했다. 조사한 고인돌 크기의 평균 수치와 구성 암석과 기하적 특징을 고려하여 표준 모델을 설계하고 이 모델을 통해 구조해석을 진행하여 고인돌이 안정적인 구조임을 입증했다. QGIS를 이용하여 고창, 화순, 강화의 고인돌 분포를 나타낸 지도를 제작했다. 이를 통해 고인돌은 산지에 밀집되어 있음을 알 수 있었고 이는 고인돌의 위치를 숨기고, 지반의 안정성이 구조 유지에 용이했음을 알 수 있었다. 고인돌이 형태적으로 안정함을 입증함을 통해 옛 선조들의 지혜를 모방하여 안정성을 보다 높일 수 있는 건축물을 제작하는 등의 응용이 가능하며 문화유산 보호와 전승에도 큰 가치를 부여할 수 있다. 주제어: 고인돌, 표준 모델, 시뮬레이션, 지도, 안정성
본 연구에서는 현대인의 마음의 병을 진단해 빠른 치료를 받을 수 있도록 하는 것을 목적으로 집-나무-사람 그림 검사(HTP 검사) 프로그램을 개발하였다. 검사에 사용되는 세 종류의 그림 중 수검 자의 심리가 가장 잘 나타나는 나무(T) 그림을 사용하였다. 먼저 오픈 소스 이미지, 그림 생성 인공지능, 공개 데이터셋 등을 이용해 2000여 장의 나무 그림을 수집하고, 이미지 라벨링 사이트를 이용해 나무의 특징을 라벨링하였다. 학습 코드를 작성하고 최적의 학습 모델을 만들기 위해 매핑 방법을 바꿔가며 인공지능을 개발하였다. 개발한 인공지능을 바탕으로 나무 그림의 해석 요소와 인식 방법, 결과 출력 문구를 정하였다. 입력받은 이미지의 특징을 인공지능으로 인식하고, 심리 상태를 출력하는 프로그램을 제작하였다. 주제어: HTP 검사, 이미지 인식, 인공지능
본 연구는 새로운 로봇의 이동 방식의 제안을 통해 아마존의 생태 조사와 아마존 산림의 파괴를 예방할 수 있는 로봇 개발에 토대를 마련하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구에는 아마존의 특성에 맞는 새로운 이동방식을 고안하였으며 이 방법에 맞는 로봇의 구조를 설계하고 물리적 분석을 통해 이동 방식의 실현 가능성을 검증하였다. 본 연구에서는 나무의 줄기를 타고 움직이는 새로운 이동 방식을 고안하였으며 힘에 관한 물리적 분석을 통해 이 방법이 실현 가능함을 확인하였다. 본 연구의 결과는 현재 많은 제약 사항들이 있기 때문에 아마존에는 적용하기 힘들 것으로 보이지만 현수 교나 재난 현장과 같은 곳에서의 임무를 수행하는 로봇 연구에 기여할 것으로 기대된다. 주제어: 아마존, 로봇, 탐사, 자급자족, 환경친화적
본 연구의 주제는 ICT 기기의 온도제어 기술에 대한 이해와 구현을 위한 공학설계이다. 이를 위해 ICT 기기와 온도 제어 장치에 대한 깊은 이해를 목표로 하였다. 실험을 통해 공랭식 냉각과 수랭식 냉각의 요소를 각각의 변인으로 설정하고, 이에 따른 ICT 기기의 온도 변화와 성능을 측정하였다. 공랭식 냉각의 경우, 열원과 온도 제어 장치 간의 접촉 면적, 히트파이프의 길이, 히트 싱크의 열방출 면적에 따른 탐구를 진행하였다. 또한, 수랭식 냉각의 경우 수랭식 쿨링 시스템의 펌프 RPM에따른 탐구를 실행하였다. 이러한 실험과 시뮬레이션을 통해 각 냉각 요소의 성능과 효율을 비교 분석했다. 최종적으로, 실험 결과를 기반으로 하여 가장 효율적인 쿨링 시스템을 구상하였다. 이 연구를 통해 ICT 기기의 발열 제어에 있어서 효과적인 설계와 기술의 중요성을 확인할 수 있었다.
사거리에서 동서남북 각 네 방향의 도로에서 랜덤으로 대기하는 차량의 수, 투입되는 차량의 수가 결정되는 상황에서 SUMO시뮬레이션과 강화학습을 통해 전체 차량의 대기시간의 평균이 감소하는 방향으로 신호체계를 최적화시키고 실제 상황과 비교하여 효과를 검증함. 주제어: 교통, 신호 체계, 인공지능, 강화학습
자외선은 화상 환자에게 치명적이기에 화상 치료용 인공피부에 자외선 차단 기능은 필수적이라고 할 수 있다. 자외선 차단 성분 중 유기자차 성분은 생태계에 부작용을 일으킬 수 있는 반면 무기자 차는 자연 친화적이고 그중에서도 ZnO와 는 자외선 차단 능력이 뛰어나기에 우리는 이 두 물 질을 적절히 혼합한 인공피부를 제작해보았다. 분광광도계를 이용해 무기자차 성분의 비율에 따른 흡광도 측정하고 적절한 혼합비를 알아내었으며, 입자의 침전 유무에 따른 자외선 차단율을 스피로 피란, UV 자외선 감지 센서 및 분광광도계를 이용해 측정하였다. 다음으로 SEM을 이용해 인공피부의 표면 사진을 찍고 분석 프로그램을 이용해 표면 균일도를 측정한 이후, HPLC로 인공피부 속 성분비가 유지되었는지 확인했다. 주제어: 자외선 차단, 알지네이트 인공피부, 무기자차, 고분자
현대 도시는 지속 가능한 발전, 환경 보호, 주민의 삶의 질 개선과 같은 과제에 직면하고 있다. 본연구를 통해 개발한 소프트웨어 '그린 시티 플래너'는 도시의 환경, 사회, 경제 가치를 최대화하는 도구로 등장하여 이러한 도전에 대응할 것이다. '그린 시티 플래너'는 친환경적인 도시 설계와 평가를 가능하게 하고, 현대 도시의 다양한 과제를 해결하고 지속가능한 미래를 위한 중요한 기반이 될것이다. 주제어: 환경, 공간 컴퓨팅, 도시 설계