연도별 연구과제 12 페이지첫페이지로 이동

윷놀이의 공정성과 재미를 향상시키기 위해 해당 연구를 진행하였다. 윷놀이의 공정성과 재미의 요소를 설문조사를 진행하여 설정하였고 기준을 잡아 시중 윷보다 더 공정하고 재미있는 윷짝을 개발하려 하였다. 윷의 단면에서 중심을 기준으로 30도씩 잘라 평면 기준 30도, 60도, 90도, 120도, 150도, 180도 총 6개의 윷을 Tinkercad를 통해 제작하고 3D프린터로 출력하였다. 아크릴을 통해 윷 굴림 장치를 제작하여 경사면을 다르게 해 출력한 윷을 각각 300번씩 굴려보았고 나온 결과 값 을 토대로 각각의 윷의 도, 개, 걸, 윷, 모 출현 확률을 계산해 보았다. 윷놀이 시뮬레이션 코드를 제작해 제작한 윷의 도, 개, 걸, 윷, 모 출현 확률을 대입, 윷짝 당 1000번 실행하여 재미의 요소인 말을 잡은 횟수와 지름길을 탄 횟수, 공정성의 요소와 관련된 순서에 따른 말의 우승 횟수가 출력 되게 하여 이를 10번 반복, 평균값을 내었다. 평균값을 통해 윷의 재미와 공정성을 비교하여 연구 목적에 가장 적합한 윷을 찾아내었다.

주제어: 공정성, 윷의 확률, 재미, 통계

본 연구는 σ(a,s)라는 새로운 함수를 정의하며 자연수의 약수의 개수에 관해 새롭게 접근하는 방법에 대해 탐구하고자 하였다. 탐구결과, 약수에 대한 무한곱을 감마함수에 대한 무한곱으로 나타낼 수 있었고, 시그마 함수를 여러 가지 방법으로 나타낼 수 있었다. 이러한 결과들을 응용하여 자연수에 대한 제타함수의 함숫값 을 일반적인 극한식 형태로 표현할 수 있었다. 추가적으로 짝수에 대한 제타함수의 함숫값을 사용하여 베르 누이 수를 구하는 방법을 제안하였고, 이러한 방법을 응용한다면 홀수에 대한 제타함수의 함숫값을 구하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문을 통해 제타함수, 감마함수, 약수 간의 관계를 연구하며 자연 수에 대한 제타함수의 함숫값을 구하는 새로운 방법을 제시할 수 있었다.

주제어 : 약수, 감마함수, 제타함수, 베르누이 수, 극한

야구 경기를 진행할 때 타자가 홈런을 쳤을 때 공이 날아가는 방향은 매번 달라진다. 그러나 본 연구자는 홈런볼이 특정한 방향으로 어느 정도 더 많이 올 것이라고 예상했고, 야구 경기를 모델링 하여 홈런볼의 집중 분포를 확인하고자 하였다. 창원에 위치한 야구장의 비율을 99% 축소하여 야구 장 모델을 제작했다. 또한, 시야각을 반영한 수식을 정형화하여 타구의 궤적과 도달 거리를 이론적 으로 계산했다. 이후 모델링한 축소된 야구장에서 실험으로 구한 통계적인 데이터를 수집하고, 분석 하는 과정을 통해 홈런볼이 가장 많이 날아오는 자리를 선정했다. 두 가지의 연구 결과를 토대로 하나의 최적의 자리를 선정했다. 본 연구는 야구 관람 시 관객의 흥미와 경험을 높이는데 기여할 뿐만 아니라, 안전한 경기관람 환경 조성에도 활용될 수 있다.

주제어: 야구, 홈런볼, 커널 밀도 추정, 미분 방정식

연구에서는 감염되지 않은 인구수, 사람과의 접촉량, 물건과의 접촉량, 활동량, 노출도, 소독량, 감염 확률, 감염성, 치료량 등 다양한 변수를 고려하여 엠폭스 질병에 대한 지연 미분방정식 시스템을 구 성하였다. 각 변수 간의 관계를 수학적으로 표현한 후, 이를 기반으로 시뮬레이션을 수행하여 질병 확산 패턴과 예방 조치의 효과를 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 지연 요소가 엠폭스의 확산 에 미치는 영향을 평가하고, 적절한 백신 접종과 치료 과정의 중요성을 강조하고자 한다.

주제어: 지연미분방정식, 엠폭스 질병, 감염병, 상미분, 시뮬레이션

기후변화로 인해 증식하며 여러 피해를 주고 있는 구멍갈파래를 열분해시켜 바이오차를 제작한 후 냉각 온도에 따른 이화학적 특성 비교를 위해 0℃, 25℃, 50℃, 75℃에서 냉각시킨 바이오차의 냉 각 속도를 계산하고 표면 구조, 비표면적 크기, 수득률, pH, 원소 함량 비율을 측정하였다. 그 결과 표면 구조와 비표면적 크기, 수득률, pH의 변화는 0℃에서 냉각시킨 바이오차가 가장 우수하였고, 원소 비율은 모든 바이오차에서 큰 차이가 없었다. 가장 성능이 우수한 0℃에서 냉각시킨 바이오차 를 이용하여 바이오차의 염분 제거 능력을 알아보기 위해 간척지 토양에 3%, 5%, 7% 비율로 바이 오차를 혼합하여 2일에 1번씩 총 7번 염도를 측정하였다. 그 결과 2∼4일간 염도의 상승이 이루어 진 후 감소하였고, 10일차 이후 모든 비율에서 대조군보다 염도가 낮아졌으며 5% 비율로 바이오차 를 첨가한 토양에서 가장 많은 염도 감소가 이루어졌다. 이로써 구멍갈파래를 탄화시킨 바이오차는 염분 제거제로 활용할 수 있음을 증명하였다.

주제어: 구멍갈파래, 바이오차, 냉각 속도, 공극 구조, 염분 제거제

세포호흡과정에서 생성되어 강한 반응성을 바탕으로 세포 내에서 산화반응을 일으켜 다양한 질 병들을 유발하고 노화를 촉진시키는 활성산소는 항산화물질에 의한 항산화작용으로 인해 중화되 어 그 독성이 사라지게 된다. 이러한 항산화물질은 세포호흡을 하는 모든 생명체에서 활성산소를 제거하여 세포의 수명을 늘리는데 활용될 수 있다. 또한 활성산소로 인해 생기는 반응 효율의 감 소를 해결하는데 활용될 수 있다. 우리는 본 연구에서 새송이 버섯에서 항산화 물질을 추출하여 그 효능을 검증하고 추출한 항산화 물질을 다른 분야에서 활용할 방법을 찾아내고자 한다.

주제어: 활성산소 (자유 라디칼), 항산화 물질

위 연구에서는 맴돌이 전류에 의한 전자기 유도 효과가 자석의 종단 속도에 미치는 영향을 연구하 였다. 도체의 두께, 전기전도도, 자기장의 세기와 같은 변수를 고려하여 전자기 유도 현상에 따른 자석의 속도 변화를 측정하고, 이를 이론적인 모델과 비교했다. 실험은 구리관 및 도체판에서 자석 의 종단 속도를 측정하여, 이들이 전자기 유도 효과에 어떻게 영향을 미치는지 분석했다. 결과적으 로, 도체의 두께와 전기전도도가 전자기 유도 효과에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

주제어: 맴돌이 전류, 전자기 유도, 종단 속도, 자기저항력

본 연구는 반지름이 변화하는 관 내부에서 형성되는 정상파를 규명하기 위해 진행되었다. 3D 프린 터를 통해 반지름이 연속적, 불연속적으로 변화하는 관을 출력하였고 300Hz~2000Hz의 주파수 범위 에서 FFT를 사용하여 공명 주파수를 구하였다. 기울기가 일정한 기본관에서의 정상파는 관의 기울 기가 증가함에 따라 공명 주파수가 감소하는 양상을 보였으며, 복합관의 경우 이와 반대되는 양상 을 보였다. 복합관에서의 Q 인자는 관의 기울기가 증가함에 따라 그 배음에 따른 값의 차이가 증가 하는 현상이 관찰되었다. 이를 통해 관 내부 정상파에 대한 물리학적 분석을 심화할 수 있었으며, 건물의 공명, 안테나, 특수 상황에서의 통신 기술과 같은 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

주제어: 음향학, 정상파, 공명, 음향 임피던스, Q 인자

도로 위의 포트홀과 같은 기존 연구들은 단차에 의한 경로 변화와 속도 변화에 대한 한 가지 물리학적 경우에서만의 예측이기에 한계를 보였으며, 이러한 한계를 보완하기 위해 여러가지 물 리학적 상황을 고려하여 단차의 크기, 진입 속도, 입사각 등 다양한 변수들을 고려하여 실험적 분석을 진행하였다. 이 연구에서는 물체가 단차를 만날 때 발생하는 물리적 변화를 보다 정확히 예측하기 위해, 기존 방정식의 오차 범위를 개선하고, 실험을 통해 이를 검증하였다. 그 결과, 물체의 경로 변화와 속도 변화를 예측할 수 있는 새로운 모델을 도출할 수 있었으며, 이는 도로 설계와 안전 시스템 개선에 기여하고, 로봇의 자율주행 기술 등에 활용될 가능성이 있다.

주제어: 단차, 굴절, 굴림, 예측, 속력 변화

이 연구는 청각장애인을 위한 소리 시각화 시스템을 개발하는 것을 목표로 하였다. 실험은 미드레 인지 스피커를 사용하여 진행되었으며, 다양한 주파수에 따른 리사주 도형의 변화를 관찰했다. 주파 수 범위 250~300Hz에서 주파수의 증가에 따라 회전 각도와 이심률이 변하는 경향을 확인했다. 또 한, 푸리에 변환을 통해 리사주 도형이 나타나는 주파수 비율을 예측하고 분석할 수 있었다. 실험 결과, 주파수가 여러 성분을 가질 때는 리사주 도형이 나타나지 않고, 특정 성분 주파수가 뚜렷하게 나타날 때만 리사주 도형이 나타나는 것을 확인했다. 이를 통해, 주파수 비율에 따른 리사주 도형을 예측하고, 이를 소리 센서를 통해 측정하여 실제 음파와 연관지을 수 있음을 보였다. 이 연구는 청 각장애인이 재난 상황에서 소리 대신 시각적으로 경고를 인식할 수 있는 가능성을 제시하며, 또한 탄성계수를 고려할 수 있다면 리사주 도형을 이용한 건물 붕괴 예측이나 타악기 조율에 활용될 수 있을 것이다.

주제어: 2차원 막진동, 파동방정식, 리사주 도형, 소리의 시각화, 청각장애인

본 연구는 Wheelset의 각도 조정을 통한 에너지 효율성의 개선을 목적으로 진행되었다. 이러한 효 율성의 개선은 농촌 지역의 소형 철도 운송과 농작물 수송에 활용할 수 있고, 농촌 지역의 일손 부 족 문제 해결에 기여할 수 있다. 또한 다른 이동수단보다 CO2 배출량이 적은 철도의 특성을 활용 하여 철도 수송 장려를 통해 현재 가속화되고 있는 기후변화에 대응할 수 있다. Wheelset의 각도를 변인으로 설정해 Wheelset이 탈선하지 않으면서 에너지 효율성이 최대가 되는 각도를 모색하고자 했고, Arduino와 PASCO Motion Sensor를 이용하여 실험을 진행하여 회전운동에너지에 대한 병진운 동에너지의 비가 최대가 되는 각도를 탐색하였다.

주제어: 효율성, 각도, 사행동, 안정성

본 연구는 불균일한 전기장 속에 놓인 속이 빈 도체 원통이 대전된 유전체 판 위에서 전기력을 받 아 운동하는 것을 분석하였다. 털가죽으로 마찰시켜 대전된 유전체 판위에 알루미늄 캔이 운동하는 것을 Tracker와 PASCO 모션센서를 이용하여 시간에 따른 위치와 속도를 분석한 결과 유전체 판 이 아래 쪽에 위치한 경우 급격한 방전이 나타남을 알 수 있었다. 주유소의 주유구가 있는 곳 바닥 에 유전체 판을 두고 아래쪽에 속이 빈 도체 원통을 배치한다면 대전된 사람이 주유를 하기 위해 유전체 판 위에 설 때, 원통이 구르면서 빠르게 정전기를 배출하여 주유소에서 정전기에 의해 발생 하는 사고를 줄이는 데 매우 저렴하고 효과적으로 활용될 것이다.

주제어: 전자기 유도, 유전체, 전기력, 굴림 운동