연도별 연구과제 121 페이지첫페이지로 이동

본 연구에서는 혈액 관찰 및 분석 작업의 편의성 개선에 이바지하고자 백혈구를 인식하여 개체의 위치를 특정함과 동시에 외곽을 경계로 주변을 블러링해주는 인공지능을 제작하고자 한다. 백혈구를 인식하여 개체의 위치를 특정함과 동시에 외곽을 경계로 주변을 블러링하여 그 인식성을 높이도록 했다.
더 나아가, 현미경과 기기를 연동하여 관찰 영상을 실시간으로 처리할 수 있도록 했다. 현미경 영상 내백혈구의 위치를 자동으로 특정해 줌으로써 관찰자가 일일이 위치를 찾아야 하는 번거로움을 개선할수 있을 것이다. 본 연구에서는 인식할 수 있는 대상이 백혈구로 한정되었지만, 후속 연구를 통해 다른 세포나 조직/바이러스 등 다양한 대상에 이를 적용하여 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

주제어: 인공지능, 현미경, 영상 내 개체 인식, 이미지 프로세싱

이 연구의 목적은 북미 원산의 박과 덩굴 식물로, 강한 유해성으로 인해 생태계 교란종으로 지정된 가시박에서부터 PDRN을 추출하여, 추출한 PDRN의 효능을 검증하는 것이다. PDRN은 조직재생 활성물질로, 손상부위에 항염 효과, 세포 증식, 조직 재생의 효과를 나타내는 DNA 조각이다. 본 연구에서는 기존에 연어에서 추출하는 PDRN 양이 매우 적다는 단점을 보완하고자 가시박을 새로운 PDRN 공급원으로 제시하고자 하였다. 가시박의 잎, 새순, 덩굴손, 열매에서 DNA와 PDRN을 추출하 였고, 각각의 수율, 농도 및 순도, 크기를 측정하고 분석하였다. 분석 결과 새순에서 추출한 DNA, PDRN의 수율, 농도, 순도가 가장 우수했고, 그 다음으로는 잎이 우수했다. 가시박 PDRN의 크기를 전기영동을 통해 분석한 결과 세 가지 PDRN 모두 500~1000bp 정도의 크기를 나타냈다. 이후 가시 박에서 추출한 PDRN과 약품으로 사용되는 PDRN을 비교하기 위해 제브라피쉬의 상처 치료 속도를 비교하는 방법으로 가시박 PDRN의 효능을 검증했다.

주제어: PDRN, 가시박, 세포 재생, DNA

20년동안 방치한 달걀의 색이 붉게 변한 현상의 원인을 규명하기 위해 달걀을 16주 동안 보관하여 매주 RGB값을 추출하였다. 또한 XRF, ICP를 이용한 정성 및 정량분석을 통해 함유된 원소의 양을 측정 하였다. 이후 python을 이용하여 20년, 30년 후의 변화를 예측하는 인공지능 모델을 제작하여 측정된 데이터를 활용하였다. 이를 통해 원인 미상의 달걀 변색 현상에 대해 고찰해 보고자 한다.

주제어: 달걀, 변색, 색차, XRF, ICP

간이푸코진자 실험에서 진자 변위를 도출한 결과, 진폭이 변하는 삼각함수 형식의 그래프 개형을 도출 하였다. 그래프가 의미하는 바에 대하여 고민하였고, 진자 운동과 회전 운동의 진동수가 비슷할 경우 파형 중첩을 통해 나타나는 맥놀이 현상 그래프와 유사한 결과가 두출되는 것을 알게 되었다. 실험을 일반화하여 회전좌표계에서의 진자 운동을 분석하고, 이를 이용해 진자운동과 같은 역학적 운동을 파동 으로 변환하고 이를 직접 소리로 표현하고자 한다.

주제어: 진자, 회전좌표계, 파형중첩, 맥놀이, 함수발생기

본 연구는 Mathematica 소프트웨어를 활용하여 피아노 음의 조화수열 관계를 탐색하고, 이러한 관계를 바탕으로 한 작곡 방법론을 개발하는 것을 목표로 한다. 첫 단계에서는 피아노의 음계와 그것이 생성하는 조화수열에 대한 깊이 있는 수학적 분석을 수행한다. 두 번째 단계에서는 Mathematica 프로그램을 사용하여 음계들을 임의로 숫자로 치환하여 반복되는 음계들을 파악하고 반복되는 음계를 파악하여 음계의 진동수로 다시 치환하여 그 속의 관계와 조화수열을 파악한다.
우리가 발견한 조화수열은 음악 작곡에 중요한 역할을 하는 요소들로, 이들의 시각적 표현은 새로운 창작 방식에 대한 통찰력을 제공할 것이다. 마지막 단계에서는 얻어진 정보와 인사이트를 바탕 으로 새로운 작곡 방법론을 개발한다. 본 연구는 그 자체만으로도 가치있지만, 그 결과물은 다양한 분야에서 활용될 가능성이 있다. 예컨대, 교육 분야에서는 학생들이 음악과 수학 사이의 관련성을 보다 실질적으로 이해하는데 도움될 수 있으며, 창작자나 연주자들은 본 연구를 통해 새로운 창작 아이디어나 해석 방식 등 다양한 영감을 얻을 수 있으리라 생각된다.

주제어: 피아노, 양자화, 조화수열, mathematica

본 연구에서는 두 음이 조화를 이루는 데에 있어 생기는 여러 가지 관계들을 파악해 조화를 수학적 으로 엄밀하게 정의하고자 하였다. 이러한 정의를 나타내는 데에 있어 우리는 두 음이 가지는 파동의 합성파가 본래의 파형과 유사한 진동수비를 가질수록 조화로울 것이라는 가설을 세워 이를 검증 하기 위한 연구를 진행하였다. 파동 간의 유사도를 측정하기 위해 선형대수학에서 사용되는 벡터 간의 유사도를 함수 간의 유사도로 확장시켜, 이를 파동에 대입하여 여러 방법으로 합성파와 본래의 파동 간의 유사도를 측정할 것이다. 이에 더 나아가 파동들을 기하학적으로 나타내어 어떤 모양과 관계를 가지고 있는지 나타내어 볼 것이며 이를 통한 조화로운 음의 관계성을 파악할 것이다.

주제어: 조화, 유사도, 파형, 진동수, 위상

수소원자가 들뜬 상태를 유지하는 시간과 출입하는 에너지의 크기를 소리의 진동수와 연계하여 수소원자의 에너지 상태를 청각화하는 연구를 진행하였다. 이를 통해 수소원자의 에너지 양자화 및 소리의 진동수와 관련된 개념을 연계하고 학생들의 흥미를 유발하는 자료로 활용하고자 한다.

주제어: 수소원자, 양자도약, 소리, MATHMATICA

본연구는 건반악기가 가지는 양자화 된 음의 특징을 파악하고 연속적(슬라이드)이지 않은 음계를 가진 건반악기에 포르타멘토 적용을 연구 목적으로 하였다. 먼저, 대표 모델 악기를 피아노와 바이 올린으로 설정하여 각각의 특징을 파악하고자 각 음들의 푸리에 변환을 통해 만들어진 스펙트럼에서 주파수의 특징을 분석하고 그 경향성을 함수로 나타내었다. 그리고 두 악기의 경향성을 파악한뒤, 피아노에서 나타나는 특징적인 파형을 근간으로 하여 분절되지 않은 새로운 스펙트럼을 만들고자 하였다. 이를 다시 역푸리에 변환을 적용하여 소리를 출력한 뒤, 그 소리를 비교해보며 양자 음의 확장을 하려 했으나, 기술적 문제로 그렇게 하지 못하였다. 우리는 향후연구에서 이러한 문제점 들을 보완하여 타당한 연구결과를 도출해낼 것이다.

주제어: 배음, 건반악기, 분절음, 푸리에 변환, 음계의 확장

최근 지구온난화로 인해 화석연료를 대체하기 위한 새로운 에너지원으로서 연료전지가 각광받고 있다. 연료전지는 수소와 산소의 화학에너지를 전기에너지로 친환경적으로 변환하는 장치이고 이 연료전지의 효율을 높이기 위해서 사용되는 전극 촉매인 백금 촉매는 효율은 높지만 백금은 매우 비싸고 내구성이 약하다는 단점이 있다. 이에 본 연구에선 연료전지의 가격 대비 성능을 높일 수 있는 방법을 탐색하여 연료전지의 상용화에 기여하고자한다. 계산화학을 이용하여 여러 가지의 금속 들의 내구성과 전극촉매로서의 우수한 성능에 대해 탐색해보고 백금과 함께 사용될 수 있는 금속들 탐색해보았다. 금속들의 가격대비 성능을 비교해보고 백금의 역할을 대체할 수 있는 금속들을 탐색 해보았다.

주제어: 계산화학, 수소연료전지, 효율성, 전극촉매, 가격대비 성능

본 연구는 라즈베리 파이를 활용하여 농도를 정확하게 측정하는 일원화된 장치를 개발하는 것을 목표로 하였습니다. 실험 과정에서는 1차 및 2차 실험을 통해 물과 수크로스의 증기압력 곡선을 구하고, 이를 바탕으로 온도와 압력 데이터를 적절히 처리하는 코딩을 개발하였습니다. 특히, 3차 실험을 통해 오차율을 보완하여 정확한 측정 방법을 탐구하였습니다. 또한, 라즈베리 파이를 활용한 농도 측정 장치를 제작하여 실험 결과를 실제 환경에서 적용할 수 있는 형태로 구현하였습니다. 이를 통해 용액의 농도를 정확하게 측정하는 방법과 장치의 가능성을 제시하였습니다. 이러한 연구 결과는 농업부터 화학 분야까지 다양한 분야에서 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

주제어: 증기압력, MBL, 라즈베리파이, 용액의 총괄성

본 연구에서는 지진 및 화재 상황에서의 인명 피해를 줄이고자 재난 상황에서 최적의 탈출 경로를 판단하는 인공지능 모델을 제작하였다. 인공지능의 학습을 위해 Unity에서 구현한 건물 환경에서 재난이 발생한다고 가정, 해당 건물 내 사람들을 대피시키는 형식으로 설계했다. 이후 Unity에서 구현된 환경을 ML-Agents를 통해 Pytorch와 연동하여 학습시켰으며, 알고리즘은 PPO를 사용하였다. 구현된 인공지능은 순수 보상값 0.75 정도를 보였으며, 요구조자를 밀어 올리는 등의 현상을 관찰할수 있었다. 인공지능의 성능 개선을 위해 Unity로 구현된 재난 환경을 점검하며 모델을 보완시켰으며, 향후 추가 연구를 통해 알고리즘의 성능을 개선한다면 실제 현장에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

주제어: 재난 대피, 인공지능, Unity, ML-Agents

본 연구는 잠재특이산성토양으로부터 발생하는 산성 배수의 절감 방안을 모색하는 것을 목적으로 한다. 잠재특이산성토양은 일반 산성토양에 비해 중화에 필요한 석회요구량이 높아 토양의 pH를 일정 수준으로 중화하기 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구는 기존 중화제의 문제점을 보완하고자 규산염과 산업폐기물인 철강슬래그를 사용한 토양 코팅제를 제작하였다. 실제 생태 회복에 가장 적합한 코팅제 비율은 30ml당 물유리 10 -2 M, 과산화수소수 10 -2 M, 철강슬래그 0.5 g이다.

주제어: 잠재특이산성토양, 철강 슬래그, 토양 코팅제, 산화 반응, 토양 중화